【正文】 段，不斷地去學(xué)習(xí)、掌握這種技術(shù)，很好地將 Pro/E 的三維技術(shù)應(yīng)用到我們的機(jī)械專業(yè)教學(xué)中去，提高工作效率，充分利用微機(jī)多媒體輔助教學(xué)的優(yōu)越性，調(diào)動學(xué)生的積極性，就一定能有效地幫助我們達(dá)到降低教學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。 2 設(shè)計概述 本設(shè)計主要圍繞齒輪油泵設(shè)計這個實例展開。液壓油泵作為一種重要的液壓元件，其規(guī)格和型號比較繁多，傳統(tǒng)的開發(fā)過程繁瑣、 效率低下、 繪圖量大，Pro/E 作為一款高效快捷的 CAD/CAM 軟件，克服了以上的不足之處，大大提高設(shè)計人員的開發(fā)速度，本文將著重就 Pro/E 的實體建模、虛擬裝配、機(jī)構(gòu)仿真等功能進(jìn)行齒輪油泵的設(shè)計。齒輪油泵包含多個零部件，其設(shè)計巧妙運(yùn)用 Pro/E 基于單一數(shù)據(jù)庫這一特點并綜合運(yùn)用多種建模方法和設(shè)計方法。 設(shè)計的具體要求為： （ 1） 齒輪油泵零件建模設(shè)計 ； （ 2） 齒輪油泵裝配設(shè)計 ； （ 3） 齒輪油泵機(jī)構(gòu)仿真設(shè) 計 ； （ 4） 齒輪油泵工作原理動畫設(shè)計。 4 3 設(shè)計過程 齒輪油泵零件建模設(shè)計 齒輪油泵包含 20 多個零部件，其設(shè)計巧妙運(yùn)用 Pro/E 基于單一數(shù)據(jù)庫這一特點并綜合運(yùn)用多種建模方法和設(shè)計方法 [4]，齒輪油泵的最后設(shè)計結(jié)果如圖 1 所示，組件分解圖如圖 2 所示。 圖 1 齒輪油泵三維圖 圖 2 齒輪油泵爆炸圖 5 齒輪油泵骨架的設(shè)計 齒輪油泵骨架的設(shè)計主要是一系列基準(zhǔn)曲線的繪制，其隨后的建模設(shè)計建立在骨架設(shè)計的基礎(chǔ)上，齒輪油泵的骨架設(shè)計結(jié)果如圖 3 所示 。 圖 3 齒輪油泵 骨架設(shè)計結(jié)果 （ 1） 新建零件文檔 ； 1） 單擊 “新建 ”按鈕打開 “新建 ”對話框。在 “類型 ”選項組中選取 “零件 ”選項，在 “子類型 ”中 選取 “實體 ”選項，在 “名稱 ”文本框中輸入零件名稱 “Gear_pump”； 2） 取消 “使用缺省模板 ”復(fù)選項，單擊 “確定 ”按鈕。系統(tǒng)打開 “新文件選項 ”對話框，選取其中的 “mmns_part_solid”選項，再單擊 “確定 ”按鈕進(jìn)入三維實體建模環(huán)境 [5]。 （ 2） 草繪基準(zhǔn)曲線 ； 圖 4 齒輪油泵 骨架草繪 1） 單擊 “草繪工具 ”按鈕打開 “草繪 ”對話框 ； 6 2） 選取基準(zhǔn)平面 FRONT 作為草繪平面，其它設(shè)置接受系統(tǒng)默認(rèn)選項，單擊 “草繪 ”，進(jìn)入草繪界面 ； 3） 在草圖內(nèi)繪制曲線 如圖 4 所示 。 （ 3） 創(chuàng)建基準(zhǔn)平面 ； 1） 單擊 “基準(zhǔn)平面工具 ”按鈕打開 “基準(zhǔn)平面 ”對話框 ； 2） 選取 FRONT 基準(zhǔn)平面作為參照，設(shè)置平移距離 35； 3） 單擊 “確定 ”，完成 DTM1 基準(zhǔn)平面 。 （ 4） 草繪曲線 。 1） 單擊 “草繪 ”打開 “草繪 ”對話框 ； 2） 選取 DTM1 作為草繪平面，其它設(shè)置接受系統(tǒng)默認(rèn)選項，單擊 “草繪 ”； 3） 繪制如圖 5 所示曲線 。 圖 5 齒輪油泵 骨架草繪二 保存設(shè)計結(jié)果，作為骨架設(shè)計，關(guān)閉窗口。 齒輪油泵主 體 的設(shè)計 （ 1） 新建零件文檔 ； 單擊 “新建 ”按鈕打開新建對話框。在 “類型 ”中選 “零件 ”，在 “子類 型 ”中選 “實體 ”，在 “名稱 ”文本框中輸入零件名稱 “Gear_part_m”。 （ 2） 創(chuàng)建外部繼承特征 ； 1） 單擊 “插入 ”主菜單中選取 “共享數(shù)據(jù) ”/“合并 /繼承 ”選項，系統(tǒng)打開設(shè)計圖標(biāo)版 [6]； 2） 單擊 “打開 ”按鈕，使用瀏覽的方式打開上一小節(jié)設(shè)計的齒輪油泵骨架文件 “Gear_pump”.同時系統(tǒng)打開 “外部合并 ”對話框，在該對話框的 “約束類型 ”下選 7 取 “缺省 ”選項，在系統(tǒng)默認(rèn)位置裝配齒輪油泵骨架文件 ； 3） 單擊 “外部合并 ”中的 “確定 ”，單擊 “設(shè)計板 ”上的 “確定 ”。 （ 3） 創(chuàng)建拉伸實體特征 ； 1） 單擊 “拉伸 ”打開設(shè)計板，在設(shè)計板中單擊 “放置 ”打開參照面板，單擊其中 “定義 ”打開 “草繪 ”對話框，選擇 FRONT 為草繪平面，接受其它默認(rèn)設(shè)置單擊“草繪 ”進(jìn)入草繪模式 ； 2） 在草繪平面內(nèi)使用 “抓取邊 ”工具繪制拉伸剖面圖，然后單擊 “確定 ”退出草繪，調(diào)整方向輸入拉伸深度 “”，最后創(chuàng)建的拉伸實體如圖。再次單擊 “拉伸 ”按鈕，選取上一零件端面作為草繪平面，進(jìn)入草繪模式 ； 3） 繪制如圖所示草繪剖面圖，調(diào)節(jié)拉伸方向，輸入拉伸深度 “”，最后創(chuàng)建的實體特征如圖所示 ； 4） 再次單擊 “拉伸 ”，選取上一零件右側(cè)面為草 繪平面，進(jìn)入草繪模式 ； 5） 繪制如圖所示草繪剖面圖，調(diào)節(jié)拉伸方向，輸入深度 “”，最后創(chuàng)建的拉伸實體如圖 6 所示。 圖 6 齒輪油泵主體 拉伸結(jié)果 圖 7 齒輪油泵主體 創(chuàng)建孔結(jié)果 （ 4） 創(chuàng)建孔特征 ； 1） 單擊 “孔 ”打開孔設(shè)計板。單擊拉伸體端面為主參照。單擊 “放置 ”打開參照面板，選取 “同軸 ”放置類型，然后激活 “次參照 ”，選取拉伸體軸線 ； 2） 完成后的 “放置 ”，設(shè)置 “形狀 ”列表，最后完成的孔特征如圖所示 ； 3） 再次用孔特征創(chuàng)建 孔 ， 如圖 7 所示 。 （ 5） 創(chuàng)建螺紋修飾 特征 ， 如圖 8； （ 6） 創(chuàng)建倒圓角特征 ，如圖 9； （ 7） 補(bǔ)上一個拉伸切削特征， 最后 完成的零件圖 ，如圖 10。 8 圖 8 齒輪油泵主體 螺紋修飾結(jié)果 圖 9 齒輪油泵主體 倒圓角結(jié)果 圖 10 齒輪油泵主體 設(shè)計結(jié)果 圖 11 左蓋設(shè)計結(jié)果 齒輪油泵左蓋的設(shè)計 齒輪油泵左蓋的設(shè)計同樣以齒輪油泵骨架作為母體零件，綜合運(yùn)用拉伸、孔和鏡像復(fù)制等 建模方法。齒輪油泵的最后設(shè)計結(jié)果 ， 如圖 11 所示。 （ 1） 新建零件文件，輸入零件名稱 “Gear_pump_leftcover”； （ 2） 創(chuàng)建外部繼承特征 ，如圖 12； （ 3） 創(chuàng)建拉伸實體特征 ，如圖 13； 圖 12 左蓋 外部繼承 圖 13 左蓋 實體拉伸結(jié)果 9 （ 4） 創(chuàng)建拉伸切削特征 ，如圖 14； （ 5） 創(chuàng)建階梯孔 ，如圖 15； 圖 14 左蓋 拉伸切削結(jié)果 圖 15 左蓋 階梯孔結(jié)果 （ 6） 創(chuàng)建倒圓角特征 ，如圖 16。 圖 16 左蓋 倒圓角結(jié)果 圖 17 右蓋設(shè)計結(jié)果 創(chuàng)建齒輪泵右側(cè)蓋的設(shè)計 齒輪泵右蓋的設(shè)計和齒輪油泵左蓋的設(shè)計相似，都是以齒輪油泵的骨架作為母本二進(jìn)行設(shè)計的。設(shè)計步驟參照左蓋設(shè)計，齒輪油泵右蓋的設(shè)計結(jié)果如圖 17所示。 齒輪軸的設(shè) 計 齒輪軸的設(shè)計以全參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪通用件作為母體，對齒輪通用件參數(shù)進(jìn)行修改并添加必要的特征。齒輪軸的最終設(shè)計結(jié)果 ， 如圖 18 所示。 10 圖 18 齒輪軸設(shè)計結(jié)果 圖 19 “PROE標(biāo)準(zhǔn)零件庫 ”對話框 為簡化設(shè)計，這里的全參數(shù)化齒輪采用臺灣大學(xué)林清安教授開發(fā)的 “PROE標(biāo)準(zhǔn)零件庫 ”. （ 1） 打開 “PROE標(biāo)準(zhǔn)零件庫 ”，如圖 19 所示 ； （ 2） 從 “零件類型 ”中選擇 “齒輪 ”，零件規(guī)格選擇 “20T”，如圖 20 所示 ； 圖 20“正齒輪 ”對話框 修改右邊列表 中 “可修改 ”項目，修改齒輪的模數(shù) M=3,齒數(shù) Z=9,齒寬 B=.單擊 “打開文件 ”按鈕，輸入零件名稱 “gear_shaft_1”,打開的齒輪零件如 圖 21。 11 圖 21 參數(shù)齒輪調(diào)用 （ 3） 創(chuàng)建實體拉伸特征 選取上一實體端面為草繪平面，繪制草圖，拉伸深度為 “10”，拉伸結(jié)果如圖 23； 圖 22 齒輪軸 拉伸草繪 圖 23 齒輪軸 拉伸結(jié)果 （ 4） 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)實體特征 ，旋轉(zhuǎn)結(jié)果如圖 25； 圖 24 齒輪軸 旋 轉(zhuǎn)草繪 圖 25 齒輪軸 旋轉(zhuǎn)結(jié)果 12 （ 5） 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)切削特征，以切出槽 ，切槽結(jié)果如圖 27； 圖 26 齒輪軸 切槽草繪 圖 27 齒輪軸 切槽結(jié)果 （ 6） 重復(fù)旋轉(zhuǎn)切削，切出另一端的槽 ； （ 7） 創(chuàng)建鍵槽 ，結(jié)果如圖 29； 圖 28 齒輪軸 鍵槽草繪 圖 29 齒輪軸 鍵槽結(jié)果 （ 8） 創(chuàng)建倒角特征 ，結(jié)果如 圖 30； 圖 30 齒輪軸 倒角結(jié)果 圖 31 齒輪軸設(shè)計結(jié)果 13 （ 9） 創(chuàng)建螺紋修飾特征 選擇 “插入 ”、 “修飾 ”、 “螺紋 ” ； 選取作圖平面為參照面，右圖面為螺紋起始面，輸入深度為 10，直徑為 。 （ 10） 隱藏基準(zhǔn)，完成齒輪軸的創(chuàng)建 ，如圖 31。 其它零件的創(chuàng)建 至此齒輪油泵的主要零件以創(chuàng)建完成，下面還有很多裝配用的小零件，其建模過程不再詳細(xì)介紹。只列出其最終結(jié)果 ，如圖 32。 包括：螺釘、外部齒輪、平鍵、圓墊片、螺母、壓蓋、 圓柱銷。 a） 螺釘 b） 外部齒輪 c） 平鍵 d） 圓墊片 e） 螺母 f） 壓蓋 14 g） 圓柱銷 圖 32 其它零件 至此齒輪油泵所有零件三維建模都以完成，下一步就是裝配。 齒輪油泵裝配設(shè)計 虛擬裝配設(shè)計 齒輪油泵的裝配綜合運(yùn)用到無連接接口約束和連接接口約束。在進(jìn)行齒輪油泵的裝配前，設(shè)計者首先要對齒輪油泵進(jìn)行整體的分析，要弄清楚那些元件具有運(yùn)動自由度，那些元件完全約束。對于具有運(yùn)動自由度的元件就要根據(jù)具體要求選擇合適的連接接口，反之使用無連接接口的約束進(jìn)行裝配即可。 （ 1） 創(chuàng)建組件文檔，輸入組件名稱 “Gear_pump_model”； （ 2） 在默認(rèn)位置裝配齒輪油泵