【正文】 南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 1 南京化工職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計 題目： 基于 ProE 的 齒輪油泵虛擬裝配與運動學分析 姓 名 朱中波 所在系部 機械技術系 專業(yè)班級 數(shù)控技術 0821 指導老師 劉萍萍 2021 年 4 月 南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 2 畢業(yè)設計任務書 設計 （論文）題目：基于 PRO/E 的齒輪油泵虛擬裝配與運動學分析 指導教師：劉萍萍 職稱：講師 類別：畢業(yè)設計 設計的主要任務 通過撰寫本論文，使學生能掌握齒輪油泵工作原理，能用三維軟件較為熟練地進行中等復雜程度零部件的設計，為以后的工作打下良好的基礎。本論文利用 Pro/E 軟件對齒輪油泵進行三維造型、裝配和運動仿真，完成設計說明書一份、齒輪油泵三維裝配圖1 個。 設計的主要內(nèi)容 利用 Pro/E 軟件對齒輪油泵進行三維造型，并運用其機構模塊進行油泵運動狀況模擬仿真，以檢查油泵工作時干涉情 況。具體包括：① 齒輪油泵主要零件造型；② 齒輪油泵裝配；③ 齒輪油泵運動仿真 設計的基本要求 （ 1）具有收集參考資料加以消化、歸納的能力 （ 2）具有調(diào)研、收集、查閱資料、分析判斷確定設計 /論文方案的能力 （ 3）具有歸納、整理技術資料，撰寫技術文件的能力 （ 4）具有闡述論證設計 /論文成果及其技術答辯的能力 （ 5）正確對待畢業(yè)設計，精心準備，認真完成 （ 6）獨立思考完成畢業(yè)設計內(nèi)容，按時進行設計進度匯報，以便進行中期檢查 （ 7）保證畢業(yè)設計的質(zhì)量，按期答辯 主要參考文獻 PRO/E 造型、 運動仿真方面的參考書 畢業(yè)設計時間安排 2021 年 10 月 14 日～ 10 月 31 日：畢業(yè)設計任務布置、分析、前期準備 2021 年 11 月 01 日～ 12 月 01 日：學習 PRO/E 軟件、進行設計、造型 2021 年 12 月 01 日 ：中期檢查 2021 年 12 月 02 日～ 12 月 31 日：撰寫畢業(yè)論文 2021 年 4 月：撰寫、修改畢業(yè)論文，答辯 備注 注： 此表一式三份，系部、指導教師、學生各一份。 類別是指畢業(yè)論文或畢業(yè)設計，類型指應用型、理論研究型和其他。 南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 3 目 錄 第一章 緒 論 ????????? ??????????????? ? 1 機械專業(yè)傳統(tǒng)的教學方式存在的 問 題 ????????????? 4 將三維技術應用到機械類專業(yè)課的教學中 ?????????? ? 4 第二章 設計概述 ?????????? ????? ????????? 5 第三章 設計過程 ???????? ????? ? … ????????? 5 齒輪油泵零件建模設計 ???????????????? ??? 5 齒輪油泵骨架的設計 ????????????????? 6 齒輪油泵主體的設 計 ???????????????? ? 8 齒輪油泵左蓋的設計 ???????????????? 10 創(chuàng)建齒輪泵右側(cè)蓋的設計 ?????????????? 11 齒輪軸的設計 ?????????????????? ? 11 其他零件的設計 ????????????????? ? 15 齒輪油泵裝配設計 ??????????????????? ?? 17 虛擬裝配設計 ?????????????????? ?? 17 生成爆炸圖 ????????????? ????? ??? 21 第四章 機構仿真及工作原理動畫 ??????????????? 21 齒輪油泵機構仿真設計 ????????????????? 21 齒輪油泵工作原理動畫仿真 ??????????????? 24 總結(jié) ?????????????????????????? ??? 27 參考文獻 ??????????????????????????? 28 致謝 ???? ????????????????????????? 29 南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 4 第一章 緒論 計算機輔助教 學是教學發(fā)展的一個焦點， Pro/E 等三維建模軟件的發(fā)展以及虛擬制造技術的出現(xiàn)為機械類專業(yè)課教學提供了一種極好的現(xiàn)代化教學的工作平臺。 機械專業(yè)傳統(tǒng)的教學方式存在的問題 （ 1） 在機械 類 課程的教學中，經(jīng)常需要實物模型幫助學生理解教學內(nèi)容，如果沒有模型，僅僅依靠講解，是很難講清楚一個立體結(jié)構的。學生缺少對實物的感官認識也就更難理解沒有模型的講解，而傳統(tǒng)的教學方式是利用教學實物模型，但實物模型攜帶不方便，而且容易損壞，不便于保管。 （ 2） 教學中存在的另一個問題是傳統(tǒng)的教學實物模型一成不變，更新?lián)Q代的速度慢，而幾十年不變的教學模型已不能滿足教學和科技時代不斷進步的需要。時代在發(fā)展，教學內(nèi)容在不斷更新，當然教學模型也要跟上教學內(nèi)容的更新，要想根據(jù)教學需要更改實物模型是很困難的。更換新實物模型成本又很高，而舊模型基本沒有再利用的價值，造成很大的浪費。 （ 3） 傳統(tǒng)的教學模型作運動演示和運動分析也存在很多缺陷，一是學校很難保證有一套完整的機械專業(yè)的教學模型，而且成本也較大；二是有些空間的機構內(nèi)部的運動很難觀察到；三是裝配模型時容易損壞零件，運動容易出故障；四是運動特性的分析也很困難。 （ 4） 對于機械設計的教學， 傳統(tǒng)的教學方法是先展開平面簡圖的構思，形成稍微完整的方案之后，開始繪制三維簡圖，完全定型后再根據(jù)需要繪制效果圖、三視圖或制作簡易的模型。在造型設計的過程中，需要用樣品實物模型來表達設計者的構思，但對每一種方案都制作實物樣品，要付出大量的勞動，還存在著精度低、修改調(diào)整困難、設計周期長及成本費用高等問題。 將三維技術應用到機械類專業(yè)課的教學中 Pro/E 系統(tǒng)是美國參數(shù)技術公司（ Parametric Technology Corporation，簡稱 PTC)的產(chǎn)品。本軟件采用單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、 全相關的概念，改變了機械 CAD／ CAE／ CAM 的傳統(tǒng)觀念，這種全新的概念已成為當今世界機械 CAD／ CAE／ CAM 領域的新標準。將現(xiàn)代化的 Pro/E 三維技術應用到在機械專業(yè)課的教學中，可以解決以南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 5 上傳統(tǒng)教學存在的很多不足。 （ 1） 建立零件的三維模型，虛擬的模型便于現(xiàn)代化教學，在教學中如果應用Pro/E 的三維技術建立零件的三維模型，可以避免傳統(tǒng)教學模型的缺點，它同樣具有實物教學模型的直觀、容易理解的優(yōu)點，又克服了傳統(tǒng)教具的不足，避免了攜帶困難的問題，還 便于制作多 媒 體課件。 （ 2） 把教學中常用的零件、部件和 標準件建立起自己的模型庫，利用 Pro/E 提供的強大的基于特征的參數(shù)化實體造型功能，把教學中常用的零件、部件和標準件，利用微機的存儲信息量大的特點建立起自己的模型庫，以充分利用已有的設計成果和前人的經(jīng)驗。 我們建立的教學模型庫有如下特點： 1） 零件模型庫的覆蓋面廣、標準新 ； 2） 當教學需要某一零件模型時，可直接從零件模型庫中調(diào)出，不必手工繪制 ； 3） 零件模型從模型庫中調(diào)入后可任意移動、旋轉(zhuǎn)，在裝配時確定準確的位置 ； 4） 零件模型庫的操作使用簡捷、方便、靈活、易學易懂 ； 5） 還可以用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)零件模型 庫的資源共享，充分運用網(wǎng)絡資源為教學服務。 （ 3） 可將各種三維零部件和機械傳動在 Pro/E 內(nèi)進行虛擬裝配、三維動畫演示和運動特性分析。 總之，把 Pro/E 的三維技術引入機械專業(yè)課的教學，徹底改變了傳統(tǒng)的教學理念，大大改善了輔助教學環(huán)境，提高了教學效果。通過實踐證明，我們只要認真研究和大膽嘗試輔助教學這一現(xiàn)代化教學手段，不斷地去學習、掌握這種技術，很好地將 Pro/E 的三維技術應用到我們的機械專業(yè)教學中去，提高工作效率，充分利用微機多媒體輔助教學的優(yōu)越性，調(diào)動學生的積極性，就一定能有效地幫助我們達到降低教學成 本，提高教學質(zhì)量的目的。 第二章 設計概述 本設計主要圍繞齒輪油泵設計這個實例展開。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、機構仿真等功能進行齒輪油泵的設計。齒輪油泵包含多個零部件，其設計巧妙運用 Pro/E 基于單一數(shù)據(jù)庫這一特點并綜合運用多種建模方法和設計方法。 設計的具體要求為： （ 1） 齒輪油泵零件建模設計 ； 南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 6 （ 2） 齒輪油泵裝配設計 ； （ 3） 齒輪油泵機構仿真設計 ； （ 4） 齒輪油泵工作原理動畫設計。 第三章 設計過程 齒輪油泵零件建模設計 齒輪油泵包含 20 多個零部件，其設計巧妙運用 Pro/E 基于單一數(shù)據(jù)庫這一特點并綜合運用多種建模方法和設計方法，齒輪油泵的最后設計結(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 南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 7 圖 2 齒輪油泵爆炸圖 齒輪油泵骨架的設計 齒輪油泵骨架的設計主要是一系列基準曲線的繪制，其隨后的建模設計建立在骨架設計的基礎上，齒輪油泵的骨架設計結(jié)果如圖 3 所示 。 圖 3 齒輪油泵骨架設計結(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 ” 復選項，單擊 “ 確定 ” 按鈕。系統(tǒng)打開 “ 新文件選項 ”南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 8 對話框，選取其中的 “ mmns_part_solid” 選項，再單擊 “ 確定 ” 按鈕進入三維實體建模環(huán)境 [5]。 （ 2） 草繪基準曲線 ； 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 ； 2） 選取基準平面 FRONT 作為草繪平面，其它設置接受系統(tǒng)默認選項，單擊 “ 草繪 ” ，進入草繪界面 ； 3） 在草圖內(nèi)繪制曲線 如圖 4 所示 。 （ 3） 創(chuàng)建基準平面 ； 1） 單擊 “ 基準平面工具 ” 按鈕打開 “ 基準平面 ” 對話框 ； 2） 選取 FRONT 基準平面作為參照，設置平移距離 35； 3） 單擊 “ 確定 ” ，完成 DTM1 基準平面 。 （ 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，其它設置接受系統(tǒng)默認選項，單擊 “ 草繪 ” ； 3） 繪制如圖 5 所示曲線 。 南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 9 圖 5 齒輪油泵骨架草繪二 保存 設計結(jié)果，作為骨架設計，關閉窗口 。 齒輪油泵主體的設計 （ 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)打開設計圖標版 ； 2） 單擊 “ 打開 ” 按鈕，使用瀏覽的方式打開上一小節(jié)設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 ” 下選取“ 缺省 ” 選項，在系統(tǒng)默認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 “ 設計板 ” 上的 “ 確定 ” 。 （ 3） 創(chuàng)建拉伸實體特征 ； 1） 單擊 “ 拉伸 ” 打開設計板，在設計板中單擊 “ 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，接受其它默認設置單擊 “ 草繪 ”進入草繪模式 ； 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，進入