【正文】 ................................. 23 曲柄 AB 桿的建模 ...................................... 23 滑塊的建模 ............................................ 25 導(dǎo)桿 CD 建模 ........................................... 26 桿 DE的建模 ........................................... 26 牛頭刨床床身的建模 .................................... 27 牛頭刨床刨頭的建模 .................................... 27 夾具以及工件的建模 .................................... 28 牛頭刨床主運(yùn)動機(jī)構(gòu)的裝配 ....................................... 28 牛頭刨床床身的裝配 .................................... 28 兩齒輪間的連接 ........................................ 29 桿 CD與滑塊以及滑塊齒輪 間的連接 ....................... 30 牛頭刨床刨頭與桿 DE 間的連接 ........................... 31 夾具與工件的連接 ...................................... 32 虛擬模型圖 ............................................ 32 第六章 主運(yùn)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析 ...................................... 34 運(yùn)動學(xué)分析的簡介 ............................................... 34 牛頭刨床刨頭的位移、速度及加速度分析 ........................... 35 牛頭刨床主運(yùn)動分析 .................................... 35 位移曲線 .............................................. 36 速度曲線 .............................................. 37 加速度曲線 ............................................ 38 總 結(jié) ............................................................. 40 參考文獻(xiàn) ........................................................... 41 致 謝 ...................................................... 42 1 第一章 緒論 概述 Pro/E 軟件簡介 隨著我國加入 WTO，一場新的工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)革命正在興起，作為提高生產(chǎn)率和競爭力的有效手段， Pro/E 也正在國內(nèi)形成一個(gè)廣泛應(yīng)用的熱潮。 Pro/E 是美國 PTC 公司開發(fā)的一套機(jī)械 CAD/CAE/CAM 集成軟件，其技術(shù)領(lǐng)先，在機(jī)械、電子、航空、郵電、兵工、紡織等各行各業(yè)都由應(yīng)用，是CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域中少有的頂尖 “人物 ”。它集零件設(shè)計(jì)、大型組件設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、 模具開法、數(shù)控加工、運(yùn)動分析、有限元分析、數(shù)據(jù)庫管理等功能于一體，具有參數(shù)化設(shè)計(jì)，特征驅(qū)動，單一數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)，大大加快了產(chǎn)品開發(fā)速度。 Pro/E Wildfire 是 Pro/E 的最新版本，其功能較以前的版本有了較大的提高，而且操作界面業(yè)更為友好，大大提高了技術(shù)人員的工作效率。 使用 Pro/E 可以建立與實(shí)物完全相同的數(shù)字樣機(jī)，從而輔助實(shí)現(xiàn)復(fù)雜機(jī)構(gòu)與新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。 Pro/E 的解決方案涉及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、仿真和加工制造的整個(gè)流程，它可以按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般順序來模擬設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。因?yàn)橹恍韪鶕?jù)一個(gè)產(chǎn)品的三維 實(shí)體造型，就可以建立與產(chǎn)品造型參數(shù)相關(guān)的三維實(shí)體模具所以Pro/E 在我國模具設(shè)計(jì)行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。 所謂的參數(shù)化設(shè)計(jì)，就是將零件尺寸的設(shè)計(jì)用參數(shù)來描述，并在設(shè)計(jì)修改時(shí)通過修改參數(shù)的數(shù)值更改零件的外形。這就是給設(shè)計(jì)者帶來很大的方便。參數(shù)不僅代表設(shè)計(jì)對象的外觀相關(guān)尺寸，而是具有實(shí)質(zhì)上的物理意義。參數(shù)式設(shè)計(jì)的功能不但改變了設(shè)計(jì)的概念，并且將設(shè)計(jì)的便捷性推進(jìn)了一大步，減少了許多人為的計(jì)算時(shí)間。 本論文就是利用 Pro/E 的三維設(shè)計(jì)知識點(diǎn)。即利用 Pro/E 構(gòu)件主運(yùn)動的實(shí)體三維模型，并能夠進(jìn)行構(gòu)件的連接，創(chuàng)建主運(yùn)動的運(yùn)動 學(xué)虛擬模型。除此之外，還能夠進(jìn)行主運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)分析，分析刨頭的位移，速度，加速度，據(jù)此改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。 所以，真正掌握了 Pro/E 的實(shí)際操作，對我們以后的工作有著很大的幫助。為此，我們更應(yīng)該好好的學(xué)習(xí)這門課程 [1][8]。 pro/e 的主要特性 全相關(guān)性： Pro/ENGINEER 的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動更新 2 所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵(lì)在開發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒有任何損失，并 使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 基于特征的參數(shù)化造型： Pro/ENGINEER 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如：設(shè)計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場 ，需要在較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)這種效率，必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了 Pro/ENGINEER 獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 裝配管理： Pro/ENGINEER 的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如 “ 嚙合 ” 、 “ 插入 ” 、 “ 對齊 ” 等很容易的把零件裝配起來，同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。高級的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提 供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通選項(xiàng)，同時(shí)還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。 . pro/e 的基本功能介紹 Pro/Engineer軟件包是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色實(shí)體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖。Pro/Engineer是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計(jì)專用功能來實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（ Ribs）、槽（ Slots）、倒角（ Chamfers）和抽空（ Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程 師來說是更自然，更直觀，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持 Postscript格式的彩色打印機(jī)。 Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來實(shí)現(xiàn)，用戶更可配 上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自 3 行利用 C語言編程，以增強(qiáng)軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下 (沒有任何附加模塊 )具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力 (人工 )和工程制圖能力 (不包括 ANSI， ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn) )，并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀 (HP， HPGL)和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。 4 第二章 闡述牛頭刨床的結(jié)構(gòu)與主運(yùn)動工作原理 牛頭刨床的結(jié)構(gòu) 牛頭刨床簡介 牛頭刨床是用于加工中小尺寸 的平面或直槽的金屬切削機(jī)床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。 為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構(gòu)件 — 刨刀能以數(shù)種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復(fù)直線移動，且切削時(shí)刨刀的移動速度低于空行程速度，即刨刀具有急回現(xiàn)象。刨刀可隨小刀架作不同進(jìn)給量的垂直進(jìn)給；安裝工件的工作臺應(yīng)具有不同進(jìn)給量的橫向進(jìn)給，以完成平面的加工，工作臺還應(yīng)具有升降功能，以適應(yīng)不同高度的工件加工。 牛頭刨床傳動系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)組成 1. 圖 22 表明了牛頭刨床的傳動系統(tǒng)怎樣把電動機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成刨刀的切削運(yùn)動和 工作臺的進(jìn)給運(yùn)動。打開牛頭刨床的外殼，對它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)加以分析研究。裝在電動機(jī) 1 的伸出軸端上的小皮帶輪 2，通過一組三角皮帶 3，驅(qū)動固定在軸 I 上的大皮帶輪 4，再由軸 I 借助于摩擦 離 合器 8，轉(zhuǎn)動空套在軸 I 上的三聯(lián)齒輪 7，驅(qū)動花鍵軸 II 右端的三聯(lián)滑移齒輪 11(三聯(lián)滑移齒輪是用來變換相嚙合的齒輪對，以改變轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整刨削速度的。圖示為齒輪 6 圖 21 牛頭刨床外形圖 5 與 10 相嚙合 )，并由軸 II 轉(zhuǎn)動左端的三聯(lián)滑移齒輪 1 13， 14，驅(qū)動固定在軸III 上的三聯(lián)齒輪 1 1 17(圖示為齒輪 13 與 16 相嚙合 )，再由固聯(lián)于軸 III 右端的齒輪 18，驅(qū)動固定在軸 IV上的大齒輪 19。由圖 12b 可見，在大齒輪 19 上，裝有用 銷釘 20 聯(lián)接的滑塊 21，此滑塊可繞銷釘 20 轉(zhuǎn)動，并可在導(dǎo)桿 22 的導(dǎo)槽中滑動 (銷釘 20 到大齒輪中心的距離可由圖 12c 所示的機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整 )，所以當(dāng)大齒輪轉(zhuǎn)動時(shí)，便可借助滑塊 21 來撥動導(dǎo)桿 22繞固定支點(diǎn) (銷釘 23)左右擺動 (同時(shí)導(dǎo)桿下端的導(dǎo)槽與滑塊 24 之間可作相對滑動，以改變導(dǎo)桿的有效長度 )。大齒輪每轉(zhuǎn)一周，導(dǎo)桿便往復(fù)擺動一次。又由于導(dǎo)桿的上端是用銷釘 25 與調(diào)整塊 26相聯(lián)的，而調(diào)整塊又?jǐn)Q緊手柄 27 時(shí)被緊固在滑枕 28 上。所以當(dāng) 導(dǎo)桿 22 擺動時(shí)，滑枕 28 便沿著導(dǎo)軌 29 作前后往復(fù)運(yùn)動。于是由圖 2 可知，安裝在滑枕前端刀架30 上的刨刀 31 便作切削運(yùn)動。 6 工作臺 32 由如下方式獲得到適時(shí)的、間歇的進(jìn)給運(yùn)動。 2. 在大齒輪 19 的空心軸 IV 上，固定著凸輪 33。當(dāng)軸 IV 轉(zhuǎn)動時(shí)，凸輪便推動滾子 34 而使 L 形推桿 35 繞其軸 VIII 往復(fù)擺動，于是推桿 35 的另一端的扇 圖 22 牛頭刨床傳動系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)組成 圖 23 曲柄長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 圖 24 主執(zhí)行機(jī)構(gòu)