【文章內容簡介】 Pro/E 的 簡介 Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術公司（ PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。德州學院 機電工程系 2021 屆 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文 9 Pro/Engineer 軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術的最早應用者，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位， Pro/Engineer 作為當今世界機械 CAD/CAE/CAM 領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣。是現(xiàn)今主流的 CAD/CAM/CAE 軟件之一，特別是在國內產(chǎn)品設計 領域占據(jù)重要位置。 Pro/E 采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用 。 Pro/E 是基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、 倒角 及 圓角 ，您可以隨意勾畫 草圖 ，輕易改變 模型 。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活。 關于 Protel99SE 的介紹 Protel99SE 是應用于 Windows9X/2021/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設計軟件，采用設計庫管理模式，可 以進行聯(lián)網(wǎng)設計，具有很強的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個 32 位的設計軟件，可以完成電路原理圖設計，印制電路板設計和可編程邏輯器件設計等工作，可以設計 32 個信號層， 16 個電源 地層和 16 個機加工層。 按照系統(tǒng)功能來劃分，Protel99se 主要包含以下倆大部分和 6 個功能模塊 。 本文則利用該軟件設計了逆變器的部分。 電路工程設計部分 (1)電路原理設計部分：電路原理圖設計部分包括電路圖 編輯器 簡稱 SCH編輯器）、電路圖零件庫編輯器和各 種文本編輯器 。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理 圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關電路圖和零件庫的各種報表。 （ 2）印刷電路板設計系統(tǒng)：印刷電路板設計系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器、零件封裝編輯器和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。 （ 3）自動布線系統(tǒng)：本系統(tǒng)包含一個基于形狀的無柵格自動布線器，用于印刷電路板的自動布線，以實現(xiàn) PCB 設計的自動化。 電路仿真與 PLD 設計部分 （ 1）電路模擬仿真系統(tǒng)：電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個數(shù)字 /模擬信號仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號和模擬信號， 以便對電路原理圖進行信號模擬仿真，從而驗證其正確性和可行性。 （ 2）可編程邏輯設計系統(tǒng)：可編程邏輯設計系統(tǒng)包含一個有語法功能的文本編輯器和一個波形編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是；對邏輯電路進行分析、綜合；觀察信號的波形。利用 PLD 系統(tǒng)可以最大限度的精簡邏輯部件，使數(shù)字電路設計達到最簡化。 （ 3）高級信號完整性分析系統(tǒng)：信號完整性分析系統(tǒng)提供了一個精確的信號完整性模擬器，可用來分析 PCB設計、檢查電路設計參數(shù)、實驗超調量、阻抗和信號諧波要求等。 德州學院 機電工程系 2021 屆 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文 10 2 自發(fā)電跑步機的基本結構 自發(fā)電跑步機的外形設計 支架的設計 支架在跑步機中起到支撐其他部件的作用，跑步 機 展開時，支撐著踏板的前端和扶手部分，跑步 機 折疊起來時，就支撐著整個跑步機。 圖 1 跑步機底座 德州學院 機電工程系 2021 屆 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文 11 跑步機的支架一般分成底部支架和上部支架兩部分，通過插拔的形式安裝和拆卸，目的是包裝時節(jié)省空間，材料采用空心鋼管，連接為焊接，保證穩(wěn)定性。底部支架與地面接觸，為了實現(xiàn)二級緩沖，通常會在其上按有橡膠墊；上部支架是兩條斜安裝的管，支架還包括扶手，儀表安裝，輔助支架等。 圖 2 前支架和面板 基架的設計 基架的設計 是整個跑步機穩(wěn)定的保證，全部采用鑲嵌式固定。支架，滾筒以及前罩等等，都要靠基架來維持平衡。通過調研，看現(xiàn)有市場上的跑步機的基架結構的流行設計，在此我基礎上進行自己產(chǎn)品的開發(fā)，緊跟市場，在尺寸的確定方面參考了 人 體運動 工 學 推算 1000mm 寬 X1500mm 長跑步帶面積 ，以此保證給人以足夠的運動面積，為主要數(shù)據(jù)展開對基架的設計，再考慮電機的尺寸，傳動機構帶傳動的中心距離，電機的安裝，前后滾筒的位置， PWM 調速電源的安裝位置，以及傳感器安 裝位置的預留等等，設計了下圖的基架，德州學院 機電工程系 2021 屆 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文 12 在設計中特意將兩邊框設計了足夠的寬度，以此為鍛煉過程中短暫的休息提供兩腳踩放的位置，另外也為萬一跑步機失靈發(fā)生意外，人可快速兩腳分開脫離旋轉的跑帶，提供足夠的安全踩放位置。 圖 3 跑步機基架 軸的設計 滾筒軸屬于固定心軸，軸的毛坯一般用圓鋼或鍛件。軸的結構設計就是使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。其主要要求是： 1）軸應便于加工，軸上零件要易于裝拆； 2）軸和軸上零件要有準確的工作位置； 3）各零件要牢固而可靠地相對固定； 4）改善受力狀況，減小應力集中和 提高疲勞強度。 軸常在交變應力的作用下工作，其材料的要求是：強度高、剛度好、應力集中的敏感度小，抗疲勞，加工性能好，有的軸表面要求也較高。軸的材料主要采用中碳鋼 35 或 45鋼和合金鋼 20Cr 或 40Cr 等。最常用的是 45鋼，它具有較高的綜合機械性能。此設計采用 45鋼。 德州學院 機電工程系 2021 屆 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文 13 圖 4 軸的設計 滾筒的設計 主動滾筒的外圓全跳動小于 ，從動滾筒的外圓全跳動小于 。滾筒均采用 壁厚的優(yōu)質鋼管，光潔度達到 以下。滾筒均有防靜電處理。滾筒外部經(jīng)防銹處理。 圖 5 滾筒 德州學院 機電工程系 2021 屆 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文 14 跑步帶的設計 跑帶要求雙層粘合跑帶，具有高傳導性， 跑步帶國際防滑型，運動時安全可靠 。 跑步 帶 ， 其實 就是 提供 一 個 跑步 的 面 積 ，所以 絕對 要在乎跑步 帶 面 積 的大小，左右 寬度及前 后長 度都要 夠 ， 否則無 法自然 邁開 步伐，跑起來 彎 扭不 順暢 ，更容易跌倒。 根據(jù) 人體運動 工 學 推算， 100cm寬 X150cm長 ， 應 是一 個 合宜的 參 考面 積 ，然 后 再依 個 人的 實際條件做 增減 。有不少生 產(chǎn) 加 碼 跑步 機 ，跑臺加 寬 ，左右踏 條 增大，以 營 造物超所值得 虛 胖假象，但最重要的跑步 帶 面 積并沒 增加；所以 焦點 要放在跑步 帶 面 積 上。 理論 上來 說 ，在相同的 馬力條件 下，如果跑 步 機 所能提供的跑步 帶 面 積 越大，且整臺 實際 的 占 地面 積 越小，應 是 較佳 的 設計 。 圖 6 跑步帶 跑步機的整體結構 德州學院 機電工程系 2021 屆 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文 15 圖 7跑步機整體裝配圖 跑步機傳動結構的設計 初始條件：電動機的選擇專門為跑步機生產(chǎn)的永磁直流電動機，傳動功率 P=，主動輪轉速為 n1=3000r/min 傳動比定為 i= 由于 普通 V帶適于 家用電動跑步機這種功率，所以擇之。 確定設計功率 Pc Pc＝ KAP （ 1） KA—— 工作情況系數(shù)，根據(jù)跑步機使用的特性，選擇每天工作時間〈 10 小時，載荷變動小。KA= 故 Pc= KA P=*= kw 確定 V帶型號 對于普通 V帶的型