【正文】 結(jié)果如圖 所示： 圖 連桿組裝配結(jié)果 定義曲軸連桿的連接 （ 1） 新建裝配基準(zhǔn)軸 ① 新建組件文件，同時(shí)選取“ ASM_FRONT”和“ ASM_TOP”兩個(gè)基準(zhǔn)平面，新建基準(zhǔn)軸“ AA_1”，同樣在“ ASM_RIGHT”和“ ASM_TOP”上新建基準(zhǔn)軸“ AA_1”。 （ 3） 向組件中添加連桿組件 運(yùn)用【添加元件】， “插入”已創(chuàng)建好的連桿組件，選擇“銷釘”選項(xiàng)，分別選取連桿組件和曲軸的對應(yīng)面，通過【軸對齊】和【平移】，使其相互匹配，完成連桿組件的連接。 （ 5） 裝配其它組件 運(yùn)用同樣的方法向組件中依次添加其它三組連桿組件和活塞組件，完成曲柄連桿機(jī)構(gòu)的裝配，如圖 。在“ A”文本框 中輸入“ 150”，如圖 ，完成伺服電動機(jī)的定義。等一段時(shí)間后機(jī)構(gòu)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，完成運(yùn)動分析的建立。單擊【確定】按鈕，返回“回放”對話框。 圖 “沖突檢測設(shè)置”對話框 圖 “捕獲”對話框 崔振龍 ： 基于 Pro/E 農(nóng)機(jī)典型機(jī)構(gòu)的建模與仿真 20 （ 3）單擊“ 播放”對話框左下側(cè)的【捕獲】按鈕，打開“捕獲”對話框。設(shè)置質(zhì)量級別為“ 7”，單擊“選取元件”選項(xiàng)下的箭頭，然后從模型樹中選取連桿組件，其他選項(xiàng)接受系統(tǒng)默認(rèn)，如圖 所示。其他選項(xiàng)接受系統(tǒng)默認(rèn)，如圖 所示。 崔振龍 ： 基于 Pro/E 農(nóng)機(jī)典型機(jī)構(gòu)的建模與仿真 21 圖 速度定義 圖 加速度定義 圖 活塞的速度與時(shí)間曲線圖 （ 3）在單擊“測量”列表框的【新建】按鈕，打開“測量定義”對話框，選取“類型”為“加速度”。通過運(yùn)動包絡(luò)確定曲柄連桿運(yùn)動所需要的空間范圍，通過運(yùn)動干涉來檢查曲柄連桿機(jī)構(gòu)各運(yùn)動部件之間是否發(fā)生干涉。 4 PRO/E 的建模與運(yùn)動仿真 行星齒輪的 PRO/E 建模 行星輪減 速器的建模主要對齒輪、軸、滾動軸承、箱蓋、與箱座的建模，并完成部件的裝配圖。 （ 1） 選擇【新建】對話框，選擇新建類型為【組件】，取消【使用缺省模板】，單擊 崔振龍 ： 基于 Pro/E 農(nóng)機(jī)典型機(jī)構(gòu)的建模與仿真 25 【確定】按鈕，在彈出的【新建文件選項(xiàng)】對話框中選擇模板為【 mmnsasndesighn】如圖 43 圖 43 （ 2） 選擇【添加元件】工具，系統(tǒng)彈出【打開】對話框，在對話框中選擇“ ”文件，然后單擊【打開】按鈕，行星架部分被彈出打開并出現(xiàn)在主窗口中，同時(shí)系統(tǒng)彈出【添加元件】操作控制面板。裝配完成后高速級裝 配體如圖 45 所示 圖 45 圖 46 . 行星齒輪的傳動運(yùn)動仿真與分析 主要使用【基準(zhǔn)平面 】 工具、【基準(zhǔn)軸】 工具、【添加元件】 工具、定義齒輪副 工具、【定義伺服電動機(jī)】 工具、選擇【機(jī)構(gòu)分析】 工具、【回放】工具、【測量】工具 等來完成模型的運(yùn)動仿真。選擇基準(zhǔn)面 ASMRIGHT,在【基準(zhǔn)平面】對話框中定義偏距為 ， 圖 48 由 ASMRIGHT 偏移創(chuàng)建了一個(gè)基準(zhǔn)面 ADTM1，如圖 48 所示。 （ 2） 選擇【基準(zhǔn)平面】工具 ，彈出基準(zhǔn)平面對話框。 （ 3） 選擇【添加元件 】工具 ，打開“ leftshaftasm”文件，齒輪軸模型被添加到主窗口中，同時(shí)系統(tǒng)彈出添加元件操作控制面板單擊 按鈕，彈出【放置】上滑面板，選擇約束類型為【自動】，分別點(diǎn)擊選取兩個(gè)組件的軸線，使兩個(gè)組件的中心軸線自動對齊，如圖 44所示。 主要命令包括使用【草繪】工具 、【拉伸】工具 、【基準(zhǔn)曲線】工具 、【鏡像】工具 以及陣列工具 等。曲線圖反映了一載荷周期內(nèi)氣缸內(nèi)活塞的速 度及加速度的變化情況，由曲線圖可以發(fā)現(xiàn)，活塞運(yùn)動位于上止點(diǎn)時(shí)的加速度最大，且與速度的方向相反，活塞在該位置所受到的阻力最大。選取“結(jié)果集”列表框中的“ AnaalysisDefineintion”和“測量”列表框中的“ measure2”，如圖 所示，然后單擊繪制【圖形】按鈕，得到活塞的加速度與時(shí)間曲線圖，如圖 。返回“測量結(jié)果”對話框。 圖 “創(chuàng)建運(yùn)動包絡(luò)”對話框 圖 連桿運(yùn)動包絡(luò)圖 圖 曲軸運(yùn)動包絡(luò)圖 圖 活塞運(yùn)動包絡(luò)圖 獲取分析結(jié)果 （ 1）單擊右側(cè)工具欄的【測量】按鈕，打開“測量結(jié)果”對話框。在下側(cè)的“幀頻”下拉列表框中選取“ 30 幀 /秒”，如圖 所示，單擊【確定】按鈕，則系統(tǒng)開始錄像。干涉計(jì)算完成后，打開“動畫”對話框。接受系統(tǒng)默認(rèn)結(jié)果集。 （ 2）打開“電動機(jī)”，接受系統(tǒng)默認(rèn)的上一步所定義的電動機(jī)“ ServoMotor1”。 （ 2）打開“伺服電動機(jī)”對話框，接受系統(tǒng)默認(rèn)的名稱，單擊“類型”選項(xiàng)卡，在“從動圖元”中選取“運(yùn)動軸”，然后選取曲軸的銷釘連接標(biāo)識“ ”。 ② 分別選取活塞組件和連桿組件的的基準(zhǔn)平面，通過【平移】，使這兩個(gè)平面相匹配。 ③ 在上一步建立的三個(gè)面上新建基準(zhǔn)軸“ AA_3”、“ AA_4”、“ AA_5”。 ② 選擇“匹配”選項(xiàng)，并選擇相應(yīng)的面，使其“重合”，完成連桿螺栓的裝配。 ④ 同樣的方法完成另一塊連桿軸瓦的裝配。 ② 選擇“對齊”選項(xiàng)，將連桿襯套的中心軸 和連桿體的中心軸對齊，完成連桿襯套的裝配。 （ 2） 向組件中添加活塞銷卡環(huán) ① 在“約束類型”中選擇“對齊”選項(xiàng)，將卡環(huán)中心軸與活塞銷孔中心軸對齊； ② 選擇“匹配”選項(xiàng)，將卡環(huán)外圓曲面與卡環(huán)槽曲面相匹配，完成兩個(gè)活塞銷卡環(huán)的裝 配。 （ 4）干涉檢驗(yàn)與視頻制作。在活塞與機(jī)體之間添加滑動桿連接。 3 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析 四缸發(fā)動機(jī)曲軸、連桿和活塞的運(yùn)動是較復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動。 首先運(yùn)用【拉伸工具】創(chuàng)建軸瓦輪廓體，然后新建基準(zhǔn)平面，拉伸創(chuàng)建軸瓦上的定位突起部分，結(jié)果如圖 。 （ 8） 細(xì)化曲軸兩端特征 ,在曲軸兩端平面上，運(yùn)用【孔工具】，【陣列工具】，添加螺紋孔。 （ 3） 創(chuàng)建第Ⅲ、第Ⅳ平衡塊 同樣的方法繪制草圖，創(chuàng)建第 Ⅲ 平衡塊，結(jié)果如圖 所示。 曲軸的建模步驟 （ 1） 創(chuàng)建第Ⅰ平衡塊 ① 運(yùn)用【拉伸工具】創(chuàng)建曲軸主軸頸的 1/2 部分。 （ 9） 創(chuàng)建連桿大頭內(nèi)側(cè)凹槽 新建基準(zhǔn)平面，運(yùn)用【拉伸工具】，選擇【拉伸至指定深度】，【除料】，完成定位凹槽創(chuàng)建。 （ 6） 鏡像生成完整連桿體 特征 運(yùn)用【鏡像工具】 ，選擇所有特征，生成完整的連桿體特征。 連桿體的建模步驟 （ 1） 創(chuàng)建連桿體 1/2桿身 運(yùn)用【拉伸工具】，拉伸方式為【盲孔】，拉伸為實(shí)體如圖 ： 圖 拉伸創(chuàng)建連桿體 1/2 桿身 圖 連桿大小端拉伸特征 （ 2） 創(chuàng)建連桿體大小頭 運(yùn)用【拉伸工具】分別創(chuàng)建連桿大小頭特征，如圖 所示， （ 3） 創(chuàng)建連桿體兩側(cè)凸臺 ① 選取草繪平面，運(yùn)用【拉伸工具】，生成一側(cè)凸臺。 （ 2）連桿毛坯通過鍛造成型，因此，連桿體和連桿蓋都具有模鍛斜度，包括連 桿體上的槽和凸臺。結(jié)果如圖 所示： （ 7） 創(chuàng)建油孔 ① 新建基準(zhǔn)平面，設(shè)置間距。 （ 5） 創(chuàng)建頂部凹槽 運(yùn)用【拉伸工具】，拉伸方式為【盲孔】，選擇【去除材料】，生成頂部凹槽。 崔振龍 ： 基于 Pro/E 農(nóng)機(jī)典型機(jī)構(gòu)的建模與仿真 9 ④ 對生成的活塞銷孔邊和凸臺邊分別進(jìn)行倒圓角。 ④ 運(yùn)用【拉伸工具】，拉伸方式為“通孔”，選擇【去除材料】，創(chuàng)建裙部特征，結(jié)果如圖 所示。 活塞的建模步驟 （ 1） 創(chuàng)建活塞 1/4 輪廓 ① 運(yùn)用【偏移坐標(biāo)系基準(zhǔn)點(diǎn)工具】，選取基準(zhǔn)坐標(biāo)系，完成活塞輪廓點(diǎn)的創(chuàng)建。 （ 2）鏡像生成活塞的整個(gè) 輪廓。裙部頂端有兩個(gè)往里凸起的銷座。要適應(yīng)這樣惡劣的工作條件，必須具有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。另外還具有模具設(shè)計(jì)，動態(tài)、靜態(tài)干涉檢查，計(jì)算質(zhì)量特征（如質(zhì)心、慣性矩）等功能模塊。通過動力學(xué)分析獲得準(zhǔn)確的測量值，以設(shè)計(jì)更堅(jiān)固、更輕和更高效的機(jī)構(gòu)，直接從動力學(xué)仿真中創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)動畫。而且，您可以綜合考慮諸如彈簧、電動機(jī)、摩擦力和重力等動力影響，相應(yīng)地調(diào)整產(chǎn)品性能。 （ 2） Pro／ ASSEMBLY Pro/ASSEMBLY 是一個(gè)參數(shù)化組裝管理系統(tǒng)，能提供用戶自定義手段去生成一組組裝系列及可自動地更換零件。 Pro/Engineer 功能如下： ①特征驅(qū)動（例如：凸臺、槽、倒角、腔、殼等）； ②參數(shù)化（參數(shù) =尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； ③通過零件的特征值之間，載荷 /邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來進(jìn)行設(shè)計(jì)。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。 （ 4）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。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)。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。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)。 10 多年來，經(jīng)歷 20 余次的改版，已成為全世界及中國地區(qū)最普及的 3D CAD/CAM 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車、航天、家電、玩具等行業(yè)。當(dāng)考慮到對多柔體系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)分析時(shí)，有時(shí)還需要結(jié)合 Ansys 等專業(yè)的有限元分析軟件來進(jìn)行 [7]。 機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)的核心是利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析，以確定系統(tǒng)各構(gòu)件在任意時(shí)刻的位置、速度和加速度，進(jìn)而確定系統(tǒng)及其及其各構(gòu)件運(yùn)動所需的作用力 [5]。近年來隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，可以利用復(fù)雜的計(jì)算表達(dá)式來精確求解各種運(yùn)動過程和動態(tài)過程，從而形成了機(jī)械性能分析和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的現(xiàn)代理論和方法。 （ 3） 復(fù)數(shù)向量法 復(fù)數(shù)向量法是以各個(gè)桿件作為向量，把在復(fù)平面上的連接過程用復(fù)數(shù)形式加以表達(dá)，對于包括結(jié)構(gòu)參數(shù)和時(shí)間參數(shù)的解析式就時(shí)間求導(dǎo)后，可以得到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動性能。 （ 2） 圖解法 圖解法形象比較直觀，機(jī)構(gòu)各組成部分的位移、速度、加速度以及所受力的大小及改變趨勢均能通過圖解一目了然。 目前國內(nèi)外對發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析的方法很多，而且已經(jīng)完善和成熟。目前多剛體動力學(xué)模擬軟件主要有 Pro/Mechanics， Working model 3D， ADAMS 等。 在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式中，為了滿足設(shè)計(jì)的需要須進(jìn)行大量的數(shù)值計(jì)算，同時(shí)為了滿足產(chǎn)品的使用性能，須進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及可靠性等方面的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算，同時(shí)要滿足校核計(jì)算，還需要對曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動力學(xué)分析。因此，曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)中主要的受力部件，其工作可靠性就決定了發(fā)動機(jī)工作的可靠性。其次分別對活塞組、連桿組以及曲軸進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的校核。 首先，以運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的理論知識為依據(jù)，對曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律以及在運(yùn)動中的受力等問題進(jìn)行詳盡的分析，并得到了精確的分析結(jié)果。 關(guān)鍵詞： 受力分析；仿真建模；運(yùn)動分析； Pro/E FRIST NAME Second namethird name （ Major in 08nongji in the College of cui zhenlong of Gansu Agriculture University，Gansu Lanzhou， 730070） Abstract: This article refers to by the Jeeta EA113 gasoline engine’s related parameter achievement, it has carried on the structural design pution for main parts of the crank link mechanism in the gasoline engine with four cylinders, and has carried on theoretical analysis and simulation analysis in puter in kinematics and dynamics for the crank link mechanism. First, motion laws and stress in movement about the crank link mechanism are analyzed in detail and the precise analysis results are obtained. Next separately to the piston group, the linkage as well as the crank carries on the detailed