【正文】 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 課 程 設(shè) 計(jì) 題 目：基于 Pro/E 風(fēng)扇設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真 班 級(jí)： 機(jī)械 131 姓 名： 李光學(xué) 指導(dǎo)教師： 完成日期： 摘 要 電風(fēng)扇是一種常見的家用電器，本次設(shè)計(jì)以臺(tái)式電風(fēng)扇為例，來詳細(xì)講述 Pro/E 設(shè)計(jì)電風(fēng)扇的全過程。其外型結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，如果用傳統(tǒng)的 CAD 繪圖軟件設(shè)計(jì)非常困難， Pro/E可以輕松解決這個(gè)問題， Pro/E 軟件具有很強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型 、虛擬產(chǎn)品裝配仿真、工程圖生成等功能。本文主要講述電風(fēng)扇外形實(shí)體建模、電風(fēng)扇的組件裝配、電風(fēng)扇的葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)仿真。設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了拉伸、掃描、混合等實(shí)體建模的基本方法；曲面修剪、合并、偏移、實(shí)體化等復(fù)雜的建模方法；裝配的的設(shè)計(jì)方法用到了無連接口的約束和有連接口的約束。在電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì)總體上是采用了自底向上的設(shè)計(jì)方法，在組件在設(shè)計(jì)過程中也采用了自頂向下的設(shè)計(jì)方法。我們?cè)趯W(xué)習(xí)電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì)過程中，除了學(xué)習(xí)建模方法外，更重要的是學(xué)習(xí)這種模型設(shè)計(jì)思想。 關(guān)鍵詞： 電風(fēng)扇、 Pro/E、實(shí)體建模、裝配、運(yùn)動(dòng)仿真 Abstract Electric fan is a mon household appliances, this design to desktop electric fan, for example, to expound Pro/E design fan process. Its exterior structure is relatively plex, if use the traditional CAD drawing software design is very difficult, Pro/E can be easy to solve this problem, Pro/E software has very powerful entities modelling, surface modeling, virtual assembling simulation, engineering drawing generation, and other functions. This article mainly described entity modeling, electric fan shape of ponent assembly, electric fan blade rotation simulation. Design prehensive use the tensile, scanning, mixing entity modeling the basic method, Surface trim, merger, offset, substantiate plex modeling method, Assembly design method used with a mouth of nonartesianartesian constraints and connection mouth constraints. The fan modeling design was generally adopted a bottom upward design methods, in the ponent in the design process also USES a topdown design method. We are studying the fanner modeling design process, besides study modeling method outside, more important is to learn this model design thought. Keywords: electric fan, Pro/E, entity modeling, assembling, movement simulation 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 電風(fēng)扇是一種常見的家用電器，也是我國最早生產(chǎn)和使用的的家用電器之一。電風(fēng)扇是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)葉片高速旋轉(zhuǎn)，從而強(qiáng)制空氣流動(dòng)，改善人與周圍空間的熱交換條件；它被廣泛的運(yùn)用于各種生活和工作環(huán)境，起通風(fēng)散熱、循環(huán)空氣、防暑降溫作用。本次設(shè)計(jì)任務(wù)以臺(tái)式電風(fēng)扇為例來詳細(xì)講述 Pro/E 設(shè)計(jì)風(fēng)扇的全過程。 電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì) 電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì)總體上來說是使用了有底而上的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)過程中 運(yùn)用了拉伸、掃描、混合等實(shí)體建模的基本方法；曲面修剪、合并、偏移、實(shí)體化等復(fù)雜的建模方法。我們?cè)趯W(xué)習(xí)電風(fēng)扇建模設(shè)計(jì)過程中，除了學(xué)習(xí)建模方法外，更多的是學(xué)習(xí)這種設(shè)計(jì)模型的思 想。 電風(fēng)扇的裝配與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真 利用 Pro/E 裝配模塊，把電風(fēng)扇的各個(gè)零件裝配好，裝配的約束可分為兩大類，分別是無連接接口約束與有連接接口約束。無連接接口的主要用于一般的裝配中，使用這種裝配方法裝配的零件不具有自由度，零件之間不能做任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)；有連接接口的約束主要是用于解決機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 電風(fēng)扇的機(jī)構(gòu)仿真主要是模擬電風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)該采用有連接接口的約束，電風(fēng)扇的最終設(shè)計(jì)結(jié)果如圖 1 所示 : 圖 11 電風(fēng)扇 二、實(shí)體建模 進(jìn)入 Pro/Engineer 系統(tǒng)后，首 先在標(biāo)準(zhǔn)工具列點(diǎn)選 （新建文檔）建立一個(gè)文檔，接著點(diǎn)選 [零件 ]模塊并輸入新建文件名 Fan1，之后點(diǎn)選 [確定 ]按鈕，進(jìn)入實(shí)體建模環(huán)境。 注： 在繪制其他零件時(shí)，新建零件文檔與此操作基本一致，只是文件名不同，以后不再復(fù)述。 電風(fēng)扇前蓋設(shè)計(jì) 電風(fēng)扇前蓋設(shè)計(jì)運(yùn)用到旋轉(zhuǎn)、拉伸、掃描、陣列、倒圓角等基本的建模設(shè)計(jì)思想創(chuàng)建實(shí)體特征： 進(jìn)入拉伸實(shí)體操作命令繪制前蓋骨架（圖 21）所示，最后生成實(shí)體（圖 22）所示： 圖 21 前蓋骨架草繪圖 圖 22 拉伸后 實(shí)體圖 在【插入】菜單中依次選取【掃描】 /【伸出項(xiàng)】選項(xiàng)，選取草繪軌跡（圖 23），最后生成掃描實(shí)體特征如圖 24 所示： 圖 23 伸出項(xiàng)草繪圖 圖 24 掃描后生成實(shí)體圖 創(chuàng)建陣列復(fù)制特征： 在模型樹上選擇上一步創(chuàng)建的【伸出項(xiàng)】特征，然后單擊 【陣列】按鈕，系統(tǒng)將打開陣列設(shè)計(jì)圖板，然后再圖板上填上“ ”陣列的間隔角度值，并輸入圓形陣列個(gè)數(shù)為“ 48”最后創(chuàng)建的陣列特征如圖 25 所示，最后在用旋轉(zhuǎn)命令完成邊沿設(shè)計(jì)，最后在邊沿做【倒圓角】（ R=1）特征，完成風(fēng)扇前 蓋實(shí)體如圖 26 所示： 圖 25 伸出項(xiàng)陣列后圖 圖 26 風(fēng)扇前蓋實(shí)體圖 電風(fēng)扇葉片設(shè)計(jì) 電風(fēng)扇葉片的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)曲面的操作，電風(fēng)扇葉片中間的部分可以采用旋轉(zhuǎn)曲面的特征來完成，葉片主要是用曲面拉伸來完成，其曲面拉伸草繪圖如圖 27 所示，然后對(duì)曲面進(jìn)行拉伸、偏移、合并、陣列、實(shí)體化等一系列操作，便可完成葉片操作，葉片實(shí)體圖如圖 28所示： 圖 27 葉片拉伸草繪圖 圖 28 電風(fēng)扇葉片實(shí)體圖 電風(fēng)扇后蓋設(shè)計(jì) 電風(fēng)扇 后蓋設(shè)計(jì)中主要是運(yùn)用旋轉(zhuǎn)、拉伸、掃描、倒圓角等特征操作創(chuàng)建后蓋實(shí)體模型。 首先在【零件】中創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)實(shí)體，草繪尺寸圖如圖 29 所示，然后再用【掃描】 /【伸出項(xiàng)】命令創(chuàng)建支架，并采用【圓形陣列】輸入陣列角度為“ 60”完成后蓋實(shí)體并在中心作出盲孔。如圖 2 11 所示： 圖 29 旋轉(zhuǎn)草繪尺寸圖 圖 210 掃描支架草繪尺寸圖 圖 211 后蓋實(shí)體圖 電風(fēng)扇本體設(shè)計(jì) 電風(fēng)扇本體設(shè)計(jì)中主要運(yùn)用到拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒圓角等特 征命令操作創(chuàng)建本體實(shí)體模型。 首先在零件中點(diǎn)選【拉伸】按鈕進(jìn)入草繪模式，繪制出本體草圖如圖 212 所示，拉伸厚度為 3，完成本體中間部分實(shí)體，并在其中心拉伸出直徑為 的柱體。經(jīng)【倒圓角】操作后，選用【拉伸】命令創(chuàng)建支架實(shí)體，并把支架采用【圓形陣列】出 6 個(gè)支架，陣列角度為“ 60” .然后采用【旋轉(zhuǎn)】命令創(chuàng)建本體外廓。并在外廓上繼續(xù)旋轉(zhuǎn)出一個(gè)連接體，并把連接體采用【鏡像】命令使其對(duì)稱布置。最終得到電風(fēng)扇本體實(shí)體圖如圖 213 所示： 圖 212 本體草繪尺寸圖 圖 213 風(fēng)扇本體效果圖 電風(fēng)扇底座設(shè)計(jì) 電風(fēng)扇底座設(shè)計(jì)中用到掃描混合、旋轉(zhuǎn)、拉伸、倒圓角等特征命令操作來創(chuàng)建電風(fēng)扇底座實(shí)體模型。 首先，在【插入】 /【掃描混合】命令來創(chuàng)建支架體輪廓，進(jìn)入草繪模式繪制出【掃描混合】的軌跡尺寸圖如圖 214 所示；然后選取 3個(gè)界面繪制其輪廓形狀完成【掃描混合】命令。在以有的實(shí)體端部平面選取一半平面進(jìn)行【旋轉(zhuǎn)】完成其端部實(shí)體如圖 215 所示。 圖 214 底座支架體草繪尺寸圖 圖 215 底座支架體實(shí)體圖 其次，用【拉伸】命令創(chuàng)建底座支座實(shí)體；選取 F RONT 平面，繪制支座草圖如圖 216 所示，對(duì)其進(jìn)行拉伸，選擇兩面拉伸高度為20，并進(jìn)行【倒圓角】操作完成底座實(shí)體。 最后，使用【旋轉(zhuǎn)】、【鏡像】命令完成兩個(gè)端耳；在 F RONT 平面作為繪圖平面，進(jìn)入草繪模式，繪制端耳的草圖，使用旋轉(zhuǎn)命令完成實(shí)體，并點(diǎn)選已完成的實(shí)體選擇 TOP 平面作為鏡像平面完成對(duì)稱的端耳實(shí)體。電風(fēng)扇底座實(shí)體圖如圖 217 所示： 圖 216 底座支座草繪尺寸圖 圖 217 電風(fēng)扇底座最實(shí)體圖 三、電風(fēng)扇的裝配設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路： 電風(fēng)扇的裝配設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用到了無連接接口約束和有連接接口約束兩種裝配設(shè)計(jì)方法。其中要保證電風(fēng)扇葉片有一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，故電風(fēng)扇葉片在進(jìn)行時(shí)必須使用有連接接口的約束（銷釘連接），而其它部件裝配好后需要完全約，故裝配時(shí)采用無連接接口約束，電風(fēng)扇的最終裝配結(jié)果如圖 31 所示： 圖 31 裝配效果圖 在默認(rèn)的位置裝配電風(fēng)扇后蓋 在文件菜單中打開【新建】對(duì)話框，在【類型】選項(xiàng)中選取【組件】選項(xiàng)，在【名稱】文本框中輸入組件的名稱“ asm fan”。按確認(rèn)進(jìn)入設(shè)計(jì)環(huán)境。 添加文件“ Fan1”在系統(tǒng)點(diǎn)擊【放置】在點(diǎn)默認(rèn)缺省位置 按鈕使其坐標(biāo)系與組件坐標(biāo)系重合，電風(fēng)扇后蓋裝配完畢。 電風(fēng)扇后蓋與本體的組合 繼續(xù)添加文件“ Fan2”，在系統(tǒng)打開的裝配設(shè)計(jì)圖標(biāo)板單擊【放置】按鈕；首先用鼠標(biāo)左鍵選取電風(fēng)扇后蓋欲與本體貼合的表面，接著選取電風(fēng)扇本體欲與前蓋的 貼合的面試其兩面【匹配】 /【重合】。然后在選取兩者中心線【對(duì)其】 /【重合】。完成電風(fēng)扇后蓋與本體的組合如圖 32 所示：