基于proe的凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真設(shè)計(jì)

1、目錄目錄中文摘要 I英文摘要 II第 1 章任務(wù)與課題條件 11.1 任務(wù) 11.2 課題條件 1第 2 章凸輪機(jī)構(gòu)與 PRO/E 簡(jiǎn)介 22.1 凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 22.2 PRO/E簡(jiǎn)介 7第 3 章盤(pán)形凸輪創(chuàng)建過(guò)程 103.1 新建零件 103.2 創(chuàng)建拉伸特征 103.3 創(chuàng)建方程曲線 103.4 創(chuàng)建圖形特征 113.5 創(chuàng)建可變剖面掃描特征 123.6 創(chuàng)建孔特征 12第 4 章其余零件設(shè)計(jì) 144.1 從動(dòng)桿設(shè)計(jì) 144.2 連桿設(shè)計(jì) 144.3 滑塊設(shè)計(jì) 15第 5 章裝配 16第 6 章機(jī)構(gòu)仿真 176.1 定義凸輪從動(dòng)連接機(jī)構(gòu).176.2 添加驅(qū)動(dòng)器 17第 7 章運(yùn)動(dòng)分析與結(jié)

2、果分析 207.1 運(yùn)行分析 207.2 結(jié)果回放 217.3 結(jié)果分析 22結(jié)論 25參考文獻(xiàn) 26致 27I / 32摘要摘要機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)分析和仿真在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中是不可缺少的重要環(huán)節(jié)。在各類(lèi)機(jī)械的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中，凸輪結(jié)構(gòu)有著廣泛的應(yīng)用，根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理，提出了在pro/e 中實(shí)現(xiàn)凸輪設(shè)計(jì)與實(shí)體造型的方法,并主要利用 Pro/e Wildfire 的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模塊 Mechanism 對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和仿真，這對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)將提供較大的幫助。本文通過(guò)對(duì)對(duì)心直動(dòng)尖頂盤(pán)型凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析，更加明確了該機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于該機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以與該機(jī)構(gòu)以后的用途將提供指導(dǎo)

3、作用。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：凸輪機(jī)構(gòu) Pro/E 運(yùn)動(dòng)仿真運(yùn)動(dòng)分析II / 32AbstractAbstractSimulation technology in the mechanical products design plays an important role. In some mechanical transmission structures,the cam mechanism is used widely, Introducs the method of cam design and modeling in Pro/E,and mainly expiains the kinemati

4、cs analysis and the simulasion by using Pro/E Wildfire Mechanism ,it will provide useful help to the optimized design of cam mechanism. This article through to the heart of translational knife-edge plate cam mechanism motion simulation analysis, more clearly the advantages and disadvantages, for the

5、 optimal design of the mechanism as well as the agency later use will provide guidance. KeyKey WordsWords：cam mechanism ;Pro/E;motion simulation;motion analysisIII / 321 / 32第第 1 1 章章 任務(wù)與課題條件任務(wù)與課題條件1.11.1 任務(wù)任務(wù)為了對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行更好的優(yōu)化設(shè)計(jì)以與對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)以后的應(yīng)用起指導(dǎo)作用，因此基于 pro/e 對(duì)盤(pán)型凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真，并對(duì)速度和加速度進(jìn)行分析，研究該盤(pán)型凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，并

6、對(duì)該凸輪機(jī)構(gòu)以后的應(yīng)用作出預(yù)測(cè)。因此下面將對(duì)對(duì)心直動(dòng)尖頂盤(pán)型凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真，從而力爭(zhēng)達(dá)到課題任務(wù)。如圖 1.1所示圖 1.1 對(duì)心直動(dòng)尖頂盤(pán)型凸輪機(jī)構(gòu)1.21.2 課題條件課題條件盤(pán)型凸輪的基圓半徑為 Ra=40mm,升程角為 80(其中 040為等加速運(yùn)動(dòng)，4080為等減速運(yùn)動(dòng)) ,遠(yuǎn)休止角為 20,回程角為 80(其中 100140為等加速運(yùn)動(dòng)，140180為等減速運(yùn)動(dòng)) ,從動(dòng)件升程為 h=10mm。2 / 32第第 2 2 章章 凸輪機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)與 pro/epro/e 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介2.12.1 凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪，從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)

7、。 凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，一般為主動(dòng)件，作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪，從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。 凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，一般為主動(dòng)件，作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 與凸輪輪廓接觸，并傳遞動(dòng)力和實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的構(gòu)件，一般做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)，稱(chēng)為從動(dòng)件。 凸輪機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中的基本特點(diǎn)在于能使從動(dòng)件獲得較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因?yàn)閺膭?dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線，所以在應(yīng)用時(shí)，只要根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線就可以了。 凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)械、儀器和操縱控制裝置。凸輪機(jī)構(gòu)之所以得到如此廣泛的應(yīng)用，主要是由于凸輪機(jī)構(gòu)可以

8、實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。 原理由凸輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)從動(dòng)件作規(guī)定往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)。凸輪具有曲線輪廓或凹槽，有 圖 2.1 推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖盤(pán)形凸輪、圓柱凸輪和移動(dòng)凸輪等，其中圓柱凸輪的凹槽曲線是空間曲線，因而屬于空間凸輪。從動(dòng)件與凸輪作點(diǎn)接觸或線接觸，有滾子從動(dòng)件、平底從動(dòng)件和尖端從動(dòng)件等。尖端從動(dòng)件能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，可實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)，但尖端容易磨損，適用于傳力較小的低速機(jī)構(gòu)中。為了使從動(dòng)件與凸輪始終保持接觸，可采用彈 圖 2.2 圓柱凸輪機(jī)構(gòu)3 / 32簧或施加重力。具有凹槽的凸輪可使從動(dòng)件傳遞確定的運(yùn)動(dòng)，為確動(dòng)凸輪的一種。一般情況下凸輪是主動(dòng)的，但

9、也有從動(dòng)或固定的凸輪。多數(shù)凸輪是單自由度的，但也有雙自由度的劈錐凸輪。凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，最適用于要求從動(dòng)件作間歇運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。它與液壓和氣動(dòng)的類(lèi)似機(jī)構(gòu)比較，運(yùn)動(dòng)可靠，因此在自動(dòng)機(jī)床、燃機(jī)、印刷機(jī)和紡織機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。但凸輪機(jī)構(gòu)易磨損，有噪聲，高速凸輪的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，制造要求較高。 凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi) 按凸輪形狀分1）盤(pán)形凸輪 2）移動(dòng)凸輪 3）圓柱凸輪 按從動(dòng)件型式分1）尖底從動(dòng)件； 2）滾子從動(dòng)件； 3）平底從動(dòng)件優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便，可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件任意預(yù)期運(yùn)動(dòng)，因此在機(jī)床、紡織機(jī)械、輕工機(jī)械、印刷機(jī)械、機(jī)電一體化裝配量應(yīng)用。缺點(diǎn)1）點(diǎn)、線接觸易磨損； 2）凸輪輪廓加工困難； 3）行程不大

10、 凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件位移 s（或行程高度 h）與凸輪轉(zhuǎn)角 （或時(shí)間 t）的關(guān)系稱(chēng)為位移曲線。從動(dòng)件的行程 h 有推程和回程。 凸輪輪廓曲線決定于位移曲線的形狀。在某些機(jī)械中，位移曲線由工藝過(guò)程決定，但一般情況下只有行程和對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角根據(jù)工作需要決定，而曲線的形狀則由設(shè)計(jì)者選定，可以有多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律。傳統(tǒng)的凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律有等速、等加速等減速、余弦加速度和正弦加速度等。等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律因有速度突變，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的剛性沖擊，只適用于低速。等加速-等減速和余弦加速度也有加速度突變,會(huì)引起柔性沖擊，只適用于中、低速。正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度曲線是連續(xù)的，沒(méi)有任何沖擊，可用于高速。 為使凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的加速度與其速度

11、變化率都不太大，同時(shí)考慮動(dòng)量、振動(dòng)、凸輪尺寸、彈簧尺寸和工藝要求等問(wèn)題，還可設(shè)計(jì)出其他各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律。應(yīng)用較多的有用幾段曲線組合而成的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，諸如變形正弦加速度、變形梯形加速度和變形等速的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等，利用電子計(jì)算機(jī)也可以隨意組合成各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律。還可以采用多項(xiàng)式表示的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以獲得一連續(xù)的加速度曲線。為了獲得最滿意的加速度曲線，還可4 / 32以任意用數(shù)值形式給出一條加速度曲線，然后用有限差分法求出位移曲線，最后設(shè)計(jì)出凸輪廓線。 一些自動(dòng)機(jī)通常用幾個(gè)凸輪配合工作，為了使各個(gè)凸輪所控制的各部分動(dòng)作配合協(xié)調(diào)，還必須在凸輪設(shè)計(jì)以前先編制一個(gè)正確的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行凸輪廓線設(shè)計(jì)能提高效率，并

12、能從多方面綜合考慮進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣可用以求得各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律下的從動(dòng)件的位移、速度、加速度等值和凸輪廓線坐標(biāo)值，算出凸輪廓線上任意點(diǎn)的曲率半徑、壓力角和應(yīng)力，滿足接觸強(qiáng)度和抗磨的角度，以獲得最小尺寸的凸輪，而且還可畫(huà)出凸輪的空間圖形。 凸輪容易磨損，主要原因之一是接觸應(yīng)力較大。凸輪與滾子的接觸應(yīng)力可以看作是半徑分別等于凸輪接 圖 2.3 盤(pán)型凸輪機(jī)構(gòu)觸處的曲率半徑和滾子半徑的兩圓柱面接觸時(shí)的壓應(yīng)力，可用赫芝公式進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)使計(jì)算應(yīng)力小于許用應(yīng)力。促使凸輪磨損的因素還有載荷特性、幾何參數(shù)、材料、表面粗糙度、腐蝕、滑動(dòng)、潤(rùn)滑和加工情況等。其中潤(rùn)滑情況和材料選擇對(duì)磨損壽命影響尤大。為了減小磨損、提高使

13、用壽命，除限制接觸應(yīng)力外還要采取表面化學(xué)熱處理和低載跑合等措施，以提高材料的表面硬度。推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律1）一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，再推程時(shí)，凸輪的運(yùn)動(dòng)角為 ，推桿完成行程 h,當(dāng)0采用一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，則有01scc011/0sccvds dtcdv dt/0dv dt在始點(diǎn)處 ，在終點(diǎn)處。0,0s0,sh則可得，故推桿推程的運(yùn)動(dòng)方程為000, 1/cch0/sh 0/vh 0在回程時(shí)，因規(guī)定推桿的位移總是由最低位置算起，故推桿的位移 s 是逐漸減小的，而其運(yùn)動(dòng)方程為0(1/ )sh 0/vh 05 / 32式中，為凸輪回程運(yùn)動(dòng)角，注意凸輪的轉(zhuǎn)角 總是從該段運(yùn)動(dòng)規(guī)

14、律的起始位0置計(jì)量起。有上述可知，推桿此時(shí)作等速運(yùn)動(dòng)，故又稱(chēng)其為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但推桿在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和終止的瞬時(shí)，因速度有突變，所以這時(shí)推桿在理論上將出現(xiàn)無(wú)窮大的加速度和慣性力，因而會(huì)使凸輪機(jī)構(gòu)受到極大的沖擊，這種沖擊成為剛性沖擊。2）二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律其表達(dá)式為2012sccc12/2vds dtcc22/2dv dtc這時(shí)推桿的加速度為常數(shù)，為了保證凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，通常應(yīng)使推桿先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)在加速段和減速段凸輪運(yùn)動(dòng)角與推桿的行程各占一半。這時(shí)，推程加速段的邊界條件為在始點(diǎn)處 0,0,0sv在終點(diǎn)處 0/ 2,/ 2sh將其代入上式，可求得 ，故推桿等加速推程段的運(yùn)動(dòng)方程20

15、1200,0,2 /ccch為2202/sh204/vh 2204/h由上式可知，在此階段，推桿的位移 s 與凸輪轉(zhuǎn)角的平方成正比，故其位移曲線為一段向上彎的拋物線。推程減速段的邊界條件為在始點(diǎn)處0/ 2,/ 2sh在終點(diǎn)處0,0sh v將其代入上式，可得，故推桿等減速推程段的運(yùn)動(dòng)201020,4 /,2 /ch chch 方程為2202 ( 0) /shh2004/vh 2042/h 這時(shí)推桿的位移曲線為一段向下彎曲的拋物線。上述兩種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的結(jié)合，構(gòu)成推桿的等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因?yàn)榧铀俣鹊耐蛔優(yōu)橛邢拗?，因而引起的沖擊較小，故稱(chēng)這種沖擊為柔性沖擊。回程時(shí)的等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)方程為等

16、加速行程：6 / 322202/shh204/vh 2204/ah 等減速回程：22002/sh2004/vh 2204/ah3）五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律當(dāng)采用五次多項(xiàng)式時(shí)，其表達(dá)式為2345012345scccccc23412345/2345vds dtccccc2222232345/261220adv dtcccc 因待定系數(shù)有 6 個(gè)，故可設(shè)定 6 個(gè)邊界條件為在始點(diǎn)處 0,0,0svo a在終點(diǎn)處 0,0,0sha代入上式可解的，故其位移方3450123040500,10 /,15 /,6 /cccchchch 程式為33445500010/15/6/shhh稱(chēng)為五次多項(xiàng)式，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律既無(wú)剛

17、性沖擊也無(wú)柔性沖擊。三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律1）余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律其推程時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程為01 cos/ 2sh 00sin/ 2vh 22200cos/ 2ah 回程時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程為01 cos/ 2sh 00sin/ 2 vh 22200cos/ 2 ah 由方程式畫(huà)出的圖易知在首末兩點(diǎn)推桿的加速度有突變，故有柔性沖擊而無(wú)剛性沖擊。2）正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律其推程時(shí)的的運(yùn)動(dòng)方程為 0/0sin 2/ 2sh 001 cos 2/vh 22002sin 2/ah 7 / 32回程時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程為 001/sin 2/ 2sh 00cos 2/vh 22002sin 2/ah 由方程式畫(huà)出的圖易知既無(wú)剛性沖擊也無(wú)

18、柔性沖擊。除上述介紹的推桿常用的幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律外，根據(jù)工作需要，還可以選擇其他類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，或者將幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合使用，以改善推桿的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性。為了對(duì)凸輪進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，常常采用繪圖軟件先進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，以了解其運(yùn)動(dòng)特性和其他的一些特性，本課題采用 pro/e 軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，下面就對(duì) pro/e 進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。2.22.2 pro/epro/e 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介Pro/Engineer 操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE 一體化的三維軟件。Pro/Engineer 軟件以參數(shù)化著稱(chēng)，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Eng

19、ineer 作為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的 CAD/CA 其它名稱(chēng)Pro/Engineer 和 WildFire 是 PTC 官方使用的軟件名稱(chēng)，但在中國(guó)用戶(hù)所使用的名稱(chēng)中，并存著多個(gè)說(shuō)法，比如 ProE、Pro/E、破衣、野火、WildFire 等等都是指Pro/Engineer 軟件，proe2001、proe2.0、proe3.0、proe4.0、proe5.0 等等都是指軟件的版本。 Pro/E 第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決特征的相關(guān)性問(wèn)題。另外，它采用模塊化方式，用戶(hù)可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不

20、必安裝所有模塊。Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。 圖 2.4 Pro/E 繪制示例圖Pro/E 采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶(hù)可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。 1 參數(shù)化設(shè)計(jì)相對(duì)于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無(wú)論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。 2 基于特征建模 Pro/E 是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征8

21、/ 32的功能去生成模型，如腔、殼、倒角與圓角，您可以隨意勾畫(huà)草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過(guò)的簡(jiǎn)易和靈活。 3 單一數(shù)據(jù)庫(kù)（全相關(guān)） Pro/Engineer 是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫(kù)上，不象一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上。所謂單一數(shù)據(jù)庫(kù)，就是工程中的資料全部來(lái)自一個(gè)庫(kù)，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶(hù)在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門(mén)的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。這種獨(dú)

22、特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜。軟件版本目前 Pro/E 最高版本為 Pro/ENGINEER Wildfire 5.0(野火 5.0)。但在目前的市場(chǎng)應(yīng)用中，不同的公司還在使用著從 Proe2001 到 WildFire5.0 的各種版本，WildFire3.0 和 WildFire 是目前的主流應(yīng)用版本。Pro/Engineer 軟件系列都支持向下兼容但不支持向上兼容，也就是新的版本可以打開(kāi)舊版本的文件，但舊版本默認(rèn)是無(wú)法直接打開(kāi)新版本文件。雖然 PTC 提供了相應(yīng)的插件以實(shí)現(xiàn)舊版本

23、打開(kāi)新版本文件的功能，但在很多情況下支持并不理想容易造成軟件的操作過(guò)程中直接跳出。 在 Pro/Engineer 軟件版本中，除了使用類(lèi)似proe2001、Wildfire、WildFire2.0、WildFire3.0、WildFire4.0 和 WildFire5.0 等主版本外在每一個(gè)主版本中還有日期代碼的小版本區(qū)別，不同的日期代碼代表主版本的發(fā)行日期順序。通常每一個(gè)主版本中都會(huì)有 C000、F000 和 Mxxx 三個(gè)不同系列的日期代碼，C000 版代表的是測(cè)試版，F(xiàn)000 是第一次正式版，而類(lèi)似 M010，M020.M200 等屬于成熟的正式發(fā)行版系列。M 系列的版本可以打開(kāi) C00

24、0 和 F000 系列版本的文件，而C000 版本則無(wú)法打開(kāi)一樣主版本的 F000 和 Mxxx 版本的 Pro/Engineer 文件，比如WildFire4.0 C000 版本的 Pro/Engineer 將無(wú)法打開(kāi) WildFire4.0 M060 版本Pro/Engineer 所創(chuàng)建的文件，但反過(guò)來(lái)則可 M/CAE 軟件之一，特別是在國(guó)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。9 / 32第第 3 3 章章 盤(pán)形凸輪創(chuàng)建過(guò)程盤(pán)形凸輪創(chuàng)建過(guò)程3.13.1 新建零件新建零件打開(kāi)新建對(duì)話框，在名稱(chēng)輸入框中輸入 tulun,單擊使用默認(rèn)模版復(fù)選框中取消選中標(biāo)志，單擊確定按鈕，打開(kāi)新文件選項(xiàng)對(duì)話框，選擇 mmn

25、s_part_solid 模版，建立單位為公制的新文件。3.2.3.2.創(chuàng)建拉伸特征創(chuàng)建拉伸特征單擊右側(cè)基礎(chǔ)特征欄中拉伸工具按鈕，在工作區(qū)下方操縱板欄中選擇拉伸為實(shí)體和對(duì)稱(chēng)拉伸選項(xiàng)，單擊草繪按鈕，打開(kāi)剖面對(duì)話框。選擇基準(zhǔn)平面 top 為草繪平面，接受系統(tǒng)默認(rèn)的草繪方向和參照平面，單擊剖面對(duì)話框中的草繪按鈕，進(jìn)入草繪模式。接受默認(rèn)的尺寸，繪制草圖，完成后單擊草繪工具欄中的按鈕，退出草繪模式。在操縱板的深度值輸入框中輸入拉伸值 5，單擊操縱板中的確定按鈕，退出草繪模式。10 / 323.33.3 創(chuàng)建方程曲線創(chuàng)建方程曲線單擊工作區(qū)右側(cè)基準(zhǔn)工具欄中的插入基準(zhǔn)曲線按鈕，在彈出的菜單管理器中選擇從方程選

26、項(xiàng)，單擊完成選項(xiàng)，彈出曲線對(duì)話框和次級(jí)菜單，根據(jù)系統(tǒng)提示選擇系統(tǒng)默認(rèn)坐標(biāo)系 prt_csys_def。在下一級(jí)菜單中選擇笛卡爾選項(xiàng)，彈出記事本定義曲線方程.在記事本中輸入如下方程。h=10,a=80,x=40*t,y=5*t*t,z=0單擊記事本中文件-保存選項(xiàng)保存文本。單擊記事本中菜單文件-退出選項(xiàng)退出記事本。然后單擊曲線對(duì)話框中的確定按鈕，生成曲線。然后依次畫(huà)出曲線，其方程如下。h=10,a=80,x=40+40*t,y=10-5*(1-t)*(1-t),z=0h=10,x=80+20*t,y=10,z=0h=10,a=80,x=100+40*t,y=10-5*t*t,z=0h=10,a=

27、80,x=140+40*t,y=5*(1-t)*(1-t),z=0由方程曲線知，凸輪的基圓半徑為 Ra=40mm,升程角為 80(其中 040為等加速運(yùn)動(dòng)，4080為等減速運(yùn)動(dòng)) ,遠(yuǎn)休止角為 20,回程角為 80(其中 100140為等加速運(yùn)動(dòng)，140180為等減速運(yùn)動(dòng)) ,從動(dòng)件升程為 h=10mm。曲線如圖 3.1 所示。圖 3.1 方程曲線選擇菜單文件-保存副本選項(xiàng)，在保存副本對(duì)話框中選擇保存類(lèi)型為 iges 格式，輸入名稱(chēng)為 tulun,單擊確定按鈕，在彈出的輸出 iges 對(duì)話框中選中基準(zhǔn)曲線和點(diǎn)復(fù)選11 / 32框，單擊曲面復(fù)選框中取消選中標(biāo)志，單擊確定按鈕，完成 iges 文件

28、輸出。在模型樹(shù)中右擊剛才創(chuàng)建的由方程得到的曲線特征，在彈出的菜單中選擇隱藏選項(xiàng)。3.4.3.4.創(chuàng)建圖形特征創(chuàng)建圖形特征選擇菜單插入-模型基準(zhǔn)-圖形選項(xiàng)，根據(jù)系統(tǒng)提示在消息輸入框中輸入圖形名稱(chēng)cad，單擊確定按鈕，進(jìn)入草繪模式。在草繪模式中，在工作區(qū)左下角繪制一個(gè)坐標(biāo)系，同時(shí)繪制一條水平，一條垂直的中心線通過(guò)此坐標(biāo)系。選擇菜單草繪-數(shù)據(jù)來(lái)自文件選項(xiàng)，再打開(kāi)對(duì)話框中選擇剛才輸出的 tulun.igs 文件，單擊打開(kāi)。關(guān)閉信息窗口，在縮放旋轉(zhuǎn)對(duì)話框中輸入比例 1 和角度 0，拖動(dòng)該曲線至適當(dāng)位置，單擊確定按鈕。刪除伴隨該曲線出現(xiàn)的坐標(biāo)系，更改尺寸標(biāo)志和尺寸值。如圖 3.2 所示。圖 3.2 草繪圖

29、形特征3.5.3.5.創(chuàng)建可變剖面掃描特征創(chuàng)建可變剖面掃描特征選擇菜單插入-可變剖面掃描選項(xiàng)，在操縱板中選擇掃描為實(shí)體選項(xiàng)，在工作區(qū)中選擇掃描軌跡，單擊草繪按鈕，進(jìn)入草繪模式，繪制剖面。12 / 32選擇菜單工具-關(guān)系選項(xiàng)，此時(shí)，尺寸值立即變?yōu)槌叽缇幪?hào) sd#,在彈出關(guān)系對(duì)話框中輸入關(guān)系式，單擊確定按鈕，單擊草繪工具欄中確定按鈕，退出草繪模式。如圖 3.3 所示圖 3.3 可變剖面掃描實(shí)體3.63.6 創(chuàng)建孔特征創(chuàng)建孔特征在凸輪基準(zhǔn)圓的中心拉伸一個(gè)直徑為 5 的孔。結(jié)果如圖 3.4 所示。13 / 32圖 3.4 凸輪圖14 / 32第第 4 4 章章 其余零件設(shè)計(jì)其余零件設(shè)計(jì)4.14.1 從

30、動(dòng)桿設(shè)計(jì)從動(dòng)桿設(shè)計(jì)打開(kāi)新建對(duì)話框，在名稱(chēng)輸入框中輸入 congdonggan,單擊適應(yīng)默認(rèn)模板復(fù)選框取消選中標(biāo)志，單擊確定按鈕，打開(kāi)新文件選項(xiàng)對(duì)話框。選擇 mmns_part_solid 模板，建立單位為公制的新文件。然后使用拉伸命令，繪制草圖，完成后單擊草繪工具欄中的確定按鈕，退出草繪模式，然后單擊操縱板中的確定按鈕，生成所要特征。結(jié)果如圖 4.1 所示 圖 4.1 從動(dòng)桿圖4.24.2 連桿設(shè)計(jì)連桿設(shè)計(jì)草繪工具欄中的確定按鈕，退出草繪模式，然后單擊操縱板中的確定按鈕，生成所要特征。打開(kāi)新建對(duì)話框，在名稱(chēng)輸入框中輸入 liangan,單擊適應(yīng)默認(rèn)模板復(fù)選框取消選中標(biāo)志，單擊確定按鈕，打開(kāi)新文

31、件選項(xiàng)對(duì)話框。選擇 mmns_part_solid 模板，建立單位為公制的新文件。然后使用拉伸命令，繪制草圖，完成后單擊草繪工具欄中的確定按鈕，退出草繪模式，結(jié)果如圖 4.2 所示。15 / 32 圖 4.2 連桿圖 4.34.3 滑塊設(shè)計(jì)滑塊設(shè)計(jì)打開(kāi)新建對(duì)話框，在名稱(chēng)輸入框中輸入 huakuai,單擊適應(yīng)默認(rèn)模板復(fù)選框取消選中標(biāo)志，單擊確定按鈕，打開(kāi)新文件選項(xiàng)對(duì)話框。選擇 mmns_part_solid 模板，建立單位為公制的新文件。然后使用拉伸命令，繪制草圖，完成后單擊草繪工具欄中的確定按鈕，退出草繪模式，然后單擊操縱板中的確定按鈕，生成所要特征。結(jié)果如圖 4.3 所示 圖 4.3 滑塊圖

32、16 / 32第第 5 5 章章 裝配裝配選擇系統(tǒng)菜單欄中的文件新建命令，系統(tǒng)打開(kāi)新建對(duì)話框，在對(duì)話框中選擇組件單選按鈕，然后制定文件名，系統(tǒng)默認(rèn)擴(kuò)展名為.asm。完成設(shè)置后單擊確定按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入裝配模式。選擇系統(tǒng)菜單欄中的插入元件裝配命令，系統(tǒng)打開(kāi)對(duì)話框，對(duì)話框顯示當(dāng)前工作目錄下所有的零件與裝配件，選取一個(gè)供裝配使用的零件后，系統(tǒng)將在裝配區(qū)顯示該零件，并打開(kāi)元件放置對(duì)話框。在對(duì)話框中單擊連接，在顯示的連接對(duì)話框中選擇機(jī)架的連接類(lèi)型為剛性。選擇固定。然后依次按照上述步驟依次連接上各零件，組裝成凸輪機(jī)構(gòu)。結(jié)果如圖所示該凸輪機(jī)構(gòu)為對(duì)心直動(dòng)尖頂盤(pán)型凸輪機(jī)構(gòu)。這種凸輪機(jī)構(gòu)中的盤(pán)型凸輪是一個(gè)繞固定

33、軸轉(zhuǎn)動(dòng)并且具有變化向徑的盤(pán)形零件，如燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中的凸輪。當(dāng)其繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可推動(dòng)從動(dòng)件在垂直于凸輪轉(zhuǎn)軸的平面運(yùn)動(dòng)。它是凸輪的最基本型式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用最廣。而從動(dòng)件是尖頂?shù)?，能夠?qū)崿F(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但尖端處易磨損，故只適應(yīng)于速度較低和傳力不大的場(chǎng)合。但盤(pán)型凸輪的輪廓線能夠使從動(dòng)件先做等加速運(yùn)動(dòng)，再做等減速運(yùn)動(dòng)，再做勻速運(yùn)動(dòng)，再做等加速，再做等減速，再做勻速運(yùn)動(dòng)，因此可引起的沖擊較小。裝配圖如圖 5.1 所示。 圖 5.1 裝配圖17 / 32第第 6 6 章章 機(jī)構(gòu)仿真機(jī)構(gòu)仿真6.16.1 定義凸輪從動(dòng)連接機(jī)構(gòu)定義凸輪從動(dòng)連接機(jī)構(gòu). .單擊機(jī)構(gòu)伺服電動(dòng)機(jī)，彈出凸輪從動(dòng)機(jī)構(gòu)連接定義對(duì)話框，接

34、受系統(tǒng)默認(rèn)名稱(chēng)，選中自動(dòng)選取復(fù)選框，選取凸輪的輪廓面為凸輪 1 的接觸面，單擊選取對(duì)話框中的確認(rèn)按鈕，則系統(tǒng)自動(dòng)選取整個(gè)凸輪面，接受系統(tǒng)默認(rèn)的深度顯示設(shè)置自動(dòng)。如圖所示。單擊凸輪 2 選項(xiàng)卡，彈出凸輪從動(dòng)機(jī)構(gòu)連接定義對(duì)話框，接受系統(tǒng)默認(rèn)名稱(chēng)，選取從動(dòng)桿的倒圓角為凸輪 2 的接觸面，單擊選取對(duì)話框中的確認(rèn)按鈕，則系統(tǒng)自動(dòng)選取整個(gè)凸輪面，接受系統(tǒng)默認(rèn)的深度顯示設(shè)置自動(dòng)。單擊確定按鈕。如圖 6.1 所示。圖 6.1 凸輪從動(dòng)機(jī)構(gòu)連接定義6.26.2 添加驅(qū)動(dòng)器添加驅(qū)動(dòng)器單擊工具欄中的電動(dòng)機(jī)按鈕，打開(kāi)伺服電動(dòng)機(jī)對(duì)話框。 單擊新建按鈕，顯示伺服電動(dòng)機(jī)對(duì)話框，把系統(tǒng)默認(rèn)的名稱(chēng)改為 driver1,選取凸輪

35、中心軸為連接軸，如果驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)方向和所需方向相反，可以單擊反向按鈕。單擊輪廓選項(xiàng)卡，彈出有關(guān)驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)輪廓的對(duì)話框，單擊位置旁的確定按鈕，選取速度規(guī)，接受當(dāng)前軸的位置為零位置，接受系統(tǒng)默認(rèn)的模為常數(shù)。輸入 A 值 50，18 / 32單擊確定按鈕。如圖 6.2 所示。19 / 32圖 6.2 電動(dòng)機(jī)添加過(guò)程20 / 32第第 7 7 章章 運(yùn)動(dòng)分析與結(jié)果分析運(yùn)動(dòng)分析與結(jié)果分析7.17.1 運(yùn)行分析運(yùn)行分析單擊機(jī)構(gòu)分析按鈕，顯示伺服電動(dòng)機(jī)對(duì)話框，接受系統(tǒng)默認(rèn)的分析名為AnalysisDefinition1,接受系統(tǒng)默認(rèn)的分析類(lèi)型和開(kāi)始時(shí)間，設(shè)置運(yùn)動(dòng)的結(jié)束時(shí)間為10，幀頻為 10，如圖所示，單擊

36、電動(dòng)機(jī)選項(xiàng)卡，接收系統(tǒng)默認(rèn)的電動(dòng)機(jī) Driver,如圖7.1 7.2 所示。圖 7.1 分析定義圖 7.2 分析過(guò)程21 / 32單擊運(yùn)行按鈕可以查看凸輪的運(yùn)動(dòng)情況，同時(shí)把運(yùn)行結(jié)果存入結(jié)果集中，單擊關(guān)閉按鈕，關(guān)閉對(duì)話框。7.27.2 結(jié)果回放結(jié)果回放單擊工具欄中的回放按鈕，打開(kāi)回放對(duì)話框，如圖所示。再單擊對(duì)話框中的回放按鈕，單擊動(dòng)畫(huà)對(duì)話框中的運(yùn)行按鈕，檢查運(yùn)行情況。如圖 7.3 ，7.4 所示。圖 7.3 回放過(guò)程圖 7.4 動(dòng)畫(huà)過(guò)程22 / 327.37.3 結(jié)果分析結(jié)果分析單擊測(cè)量結(jié)果按鈕，接受系統(tǒng)默認(rèn)的圖形類(lèi)型測(cè)量與時(shí)間，打開(kāi)測(cè)量定義對(duì)話框，接受系統(tǒng)默認(rèn)的名稱(chēng)為 measure1,選取測(cè)

37、量類(lèi)型為速度，選取從動(dòng)件軸為連接軸，接受系統(tǒng)默認(rèn)的評(píng)估方法每一時(shí)間步距，單擊確定按鈕。打開(kāi)測(cè)量定義對(duì)話框，接受系統(tǒng)默認(rèn)的名稱(chēng)為 measure2,選取測(cè)量類(lèi)型為加速度，選取從動(dòng)件軸為連接軸，接受系統(tǒng)默認(rèn)的評(píng)估方法每一時(shí)間步距，單擊確定按鈕。如圖 7.5 所示。圖 7.5 測(cè)量結(jié)果定義則在測(cè)量結(jié)果對(duì)話框中多出 measure1 和 measure2，選中這兩個(gè)名稱(chēng)，雙擊結(jié)果集中的 AnalysisDefinition1，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算結(jié)果并把結(jié)果值顯示在測(cè)量中的值欄中，如圖所示，其中符號(hào)表示與系統(tǒng)默認(rèn)的正向相反。如圖 7.6 所示。圖 7.6 測(cè)量結(jié)果繪圖23 / 32選中分別繪制測(cè)量圖形復(fù)選框，

38、單擊測(cè)量結(jié)果按鈕，測(cè)量圖形。如圖 7.7，7.8所示。圖 7.7 速度圖 圖 7.8 加速度圖24 / 32因此由速度圖和加速度圖可知，該對(duì)心直動(dòng)尖頂盤(pán)型凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)桿在 040做等加速運(yùn)動(dòng)，在 4080做等減速運(yùn)動(dòng)，在做勻速運(yùn)動(dòng)，在 100140做080100等加速運(yùn)動(dòng)，在 140180做等減速運(yùn)動(dòng)，在做等速運(yùn)動(dòng)，從而與課題條件0180036相適應(yīng)，因而可知該等加速等減速凸輪機(jī)構(gòu)中加速度會(huì)發(fā)生突變，從而慣性力也發(fā)生突變，但這種有限值的慣性力突變將產(chǎn)生柔性沖擊，因此宜用于中低速場(chǎng)合，例如這種凸輪可用于沖床上，其中凸輪固定在沖頭上，當(dāng)沖頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，凸輪驅(qū)使從動(dòng)件以一定的規(guī)律水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械手裝卸工作。也可用于燃機(jī)配氣裝置中。25 / 32結(jié)論結(jié)論通過(guò)ProE的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真輸出的圖形可以看出，尖頂?shù)奈灰啤⑺俣扰c加速度的仿真結(jié)果與預(yù)期要求完全相符，因此可以看出通過(guò)設(shè)計(jì)凸輪的外