【正文】 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目： 基于 ProE 的 齒輪油泵虛擬裝配與運(yùn)動學(xué)分析 姓 名 朱中波 所在系部 機(jī)械技術(shù)系 專業(yè)班級 數(shù)控技術(shù) 0821 指導(dǎo)老師 劉萍萍 2021 年 4 月 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì) （論文）題目：基于 PRO/E 的齒輪油泵虛擬裝配與運(yùn)動學(xué)分析 指導(dǎo)教師：劉萍萍 職稱：講師 類別：畢業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 通過撰寫本論文，使學(xué)生能掌握齒輪油泵工作原理，能用三維軟件較為熟練地進(jìn)行中等復(fù)雜程度零部件的設(shè)計(jì)，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。本論文利用 Pro/E 軟件對齒輪油泵進(jìn)行三維造型、裝配和運(yùn)動仿真，完成設(shè)計(jì)說明書一份、齒輪油泵三維裝配圖1 個(gè)。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 利用 Pro/E 軟件對齒輪油泵進(jìn)行三維造型，并運(yùn)用其機(jī)構(gòu)模塊進(jìn)行油泵運(yùn)動狀況模擬仿真，以檢查油泵工作時(shí)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(yùn)動仿真 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) /論文方案的能力 （ 3）具有歸納、整理技術(shù)資料，撰寫技術(shù)文件的能力 （ 4）具有闡述論證設(shè)計(jì) /論文成果及其技術(shù)答辯的能力 （ 5）正確對待畢業(yè)設(shè)計(jì)，精心準(zhǔn)備，認(rèn)真完成 （ 6）獨(dú)立思考完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，按時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)進(jìn)度匯報(bào)，以便進(jìn)行中期檢查 （ 7）保證畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，按期答辯 主要參考文獻(xiàn) PRO/E 造型、 運(yùn)動仿真方面的參考書 畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間安排 2021 年 10 月 14 日～ 10 月 31 日：畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)布置、分析、前期準(zhǔn)備 2021 年 11 月 01 日～ 12 月 01 日：學(xué)習(xí) PRO/E 軟件、進(jìn)行設(shè)計(jì)、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(dǎo)教師、學(xué)生各一份。 類別是指畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計(jì)，類型指應(yīng)用型、理論研究型和其他。 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 目 錄 第一章 緒 論 ????????? ??????????????? ? 1 機(jī)械專業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在的 問 題 ????????????? 4 將三維技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械類專業(yè)課的教學(xué)中 ?????????? ? 4 第二章 設(shè)計(jì)概述 ?????????? ????? ????????? 5 第三章 設(shè)計(jì)過程 ???????? ????? ? … ????????? 5 齒輪油泵零件建模設(shè)計(jì) ???????????????? ??? 5 齒輪油泵骨架的設(shè)計(jì) ????????????????? 6 齒輪油泵主體的設(shè) 計(jì) ???????????????? ? 8 齒輪油泵左蓋的設(shè)計(jì) ???????????????? 10 創(chuàng)建齒輪泵右側(cè)蓋的設(shè)計(jì) ?????????????? 11 齒輪軸的設(shè)計(jì) ?????????????????? ? 11 其他零件的設(shè)計(jì) ????????????????? ? 15 齒輪油泵裝配設(shè)計(jì) ??????????????????? ?? 17 虛擬裝配設(shè)計(jì) ?????????????????? ?? 17 生成爆炸圖 ????????????? ????? ??? 21 第四章 機(jī)構(gòu)仿真及工作原理動畫 ??????????????? 21 齒輪油泵機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì) ????????????????? 21 齒輪油泵工作原理動畫仿真 ??????????????? 24 總結(jié) ?????????????????????????? ??? 27 參考文獻(xiàn) ??????????????????????????? 28 致謝 ???? ????????????????????????? 29 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第一章 緒論 計(jì)算機(jī)輔助教 學(xué)是教學(xué)發(fā)展的一個(gè)焦點(diǎn)， Pro/E 等三維建模軟件的發(fā)展以及虛擬制造技術(shù)的出現(xiàn)為機(jī)械類專業(yè)課教學(xué)提供了一種極好的現(xiàn)代化教學(xué)的工作平臺。 機(jī)械專業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在的問題 （ 1） 在機(jī)械 類 課程的教學(xué)中，經(jīng)常需要實(shí)物模型幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，如果沒有模型，僅僅依靠講解，是很難講清楚一個(gè)立體結(jié)構(gòu)的。學(xué)生缺少對實(shí)物的感官認(rèn)識也就更難理解沒有模型的講解，而傳統(tǒng)的教學(xué)方式是利用教學(xué)實(shí)物模型，但實(shí)物模型攜帶不方便，而且容易損壞，不便于保管。 （ 2） 教學(xué)中存在的另一個(gè)問題是傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)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(xué)模型已不能滿足教學(xué)和科技時(shí)代不斷進(jìn)步的需要。時(shí)代在發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容在不斷更新，當(dāng)然教學(xué)模型也要跟上教學(xué)內(nèi)容的更新，要想根據(jù)教學(xué)需要更改實(shí)物模型是很困難的。更換新實(shí)物模型成本又很高，而舊模型基本沒有再利用的價(jià)值，造成很大的浪費(fèi)。 （ 3） 傳統(tǒng)的教學(xué)模型作運(yùn)動演示和運(yùn)動分析也存在很多缺陷，一是學(xué)校很難保證有一套完整的機(jī)械專業(yè)的教學(xué)模型，而且成本也較大；二是有些空間的機(jī)構(gòu)內(nèi)部的運(yùn)動很難觀察到；三是裝配模型時(shí)容易損壞零件，運(yùn)動容易出故障；四是運(yùn)動特性的分析也很困難。 （ 4） 對于機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)， 傳統(tǒng)的教學(xué)方法是先展開平面簡圖的構(gòu)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(shè)計(jì)的過程中，需要用樣品實(shí)物模型來表達(dá)設(shè)計(jì)者的構(gòu)思，但對每一種方案都制作實(shí)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(shè)計(jì)周期長及成本費(fèi)用高等問題。 將三維技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械類專業(yè)課的教學(xué)中 Pro/E 系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)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(guān)的概念，改變了機(jī)械 CAD／ CAE／ CAM 的傳統(tǒng)觀念，這種全新的概念已成為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD／ CAE／ CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。將現(xiàn)代化的 Pro/E 三維技術(shù)應(yīng)用到在機(jī)械專業(yè)課的教學(xué)中，可以解決以南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 上傳統(tǒng)教學(xué)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(xué)，在教學(xué)中如果應(yīng)用Pro/E 的三維技術(shù)建立零件的三維模型，可以避免傳統(tǒng)教學(xué)模型的缺點(diǎn)，它同樣具有實(shí)物教學(xué)模型的直觀、容易理解的優(yōu)點(diǎn)，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(xué)中常用的零件、部件和 標(biāo)準(zhǔn)件建立起自己的模型庫，利用 Pro/E 提供的強(qiáng)大的基于特征的參數(shù)化實(shí)體造型功能，把教學(xué)中常用的零件、部件和標(biāo)準(zhǔn)件，利用微機(jī)的存儲信息量大的特點(diǎn)建立起自己的模型庫，以充分利用已有的設(shè)計(jì)成果和前人的經(jīng)驗(yàn)。 我們建立的教學(xué)模型庫有如下特點(diǎn)： 1） 零件模型庫的覆蓋面廣、標(biāo)準(zhǔn)新 ； 2） 當(dāng)教學(xué)需要某一零件模型時(shí)，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(shí)確定準(zhǔn)確的位置 ； 4） 零件模型庫的操作使用簡捷、方便、靈活、易學(xué)易懂 ； 5） 還可以用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)零件模型 庫的資源共享，充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源為教學(xué)服務(wù)。 （ 3） 可將各種三維零部件和機(jī)械傳動在 Pro/E 內(nèi)進(jìn)行虛擬裝配、三維動畫演示和運(yùn)動特性分析。 總之，把 Pro/E 的三維技術(shù)引入機(jī)械專業(yè)課的教學(xué)，徹底改變了傳統(tǒng)的教學(xué)理念，大大改善了輔助教學(xué)環(huán)境，提高了教學(xué)效果。通過實(shí)踐證明，我們只要認(rèn)真研究和大膽嘗試輔助教學(xué)這一現(xiàn)代化教學(xué)手段，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。 第二章 設(shè)計(jì)概述 本設(shè)計(jì)主要圍繞齒輪油泵設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)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(jì)人員的開發(fā)速度，本文將著重就 Pro/E 的實(shí)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(jì)。齒輪油泵包含多個(gè)零部件，其設(shè)計(jì)巧妙運(yùn)用 Pro/E 基于單一數(shù)據(jù)庫這一特點(diǎn)并綜合運(yùn)用多種建模方法和設(shè)計(jì)方法。 設(shè)計(jì)的具體要求為： （ 1） 齒輪油泵零件建模設(shè)計(jì) ； 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 （ 2） 齒輪油泵裝配設(shè)計(jì) ； （ 3） 齒輪油泵機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì) ； （ 4） 齒輪油泵工作原理動畫設(shè)計(jì)。 第三章 設(shè)計(jì)過程 齒輪油泵零件建模設(shè)計(jì) 齒輪油泵包含 20 多個(gè)零部件，其設(shè)計(jì)巧妙運(yùn)用 Pro/E 基于單一數(shù)據(jù)庫這一特點(diǎn)并綜合運(yùn)用多種建模方法和設(shè)計(jì)方法，齒輪油泵的最后設(shè)計(jì)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(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 2 齒輪油泵爆炸圖 齒輪油泵骨架的設(shè)計(jì) 齒輪油泵骨架的設(shè)計(jì)主要是一系列基準(zhǔn)曲線的繪制，其隨后的建模設(shè)計(jì)建立在骨架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，齒輪油泵的骨架設(shè)計(jì)結(jié)果如圖 3 所示 。 圖 3 齒輪油泵骨架設(shè)計(jì)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(xiàng)組中選取 “ 零件 ” 選項(xiàng)，在 “ 子類型 ” 中選取 “ 實(shí)體 ” 選項(xiàng)，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(xiàng)，單擊 “ 確定 ” 按鈕。系統(tǒng)打開 “ 新文件選項(xiàng) ”南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 對話框，選取其中的 “ mmns_part_solid” 選項(xiàng)，再單擊 “ 確定 ” 按鈕進(jìn)入三維實(shí)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 ； 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(xiàng)，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(xiàng)，單擊 “ 草繪 ” ； 3） 繪制如圖 5 所示曲線 。 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 5 齒輪油泵骨架草繪二 保存 設(shè)計(jì)結(jié)果，作為骨架設(shè)計(jì)，關(guān)閉窗口 。 齒輪油泵主體的設(shè)計(jì) （ 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(shí)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(xiàng)，系統(tǒng)打開設(shè)計(jì)圖標(biāo)版 ； 2） 單擊 “ 打開 ” 按鈕，使用瀏覽的方式打開上一小節(jié)設(shè)計(jì)的齒輪油泵骨架文件“ Gear_pump”. 同時(shí)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(xiàng)，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(jì)板 ” 上的 “ 確定 ” 。 （ 3） 創(chuàng)建拉伸實(shí)體特征 ； 1） 單擊 “ 拉伸 ” 打開設(shè)計(jì)板，在設(shè)計(jì)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(shí)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