Pro/E的運動仿真在平面四桿機構教學中的應用

2010-10-26 08:10:00謝朝暉益陽電子工業學校413000

中國科技信息 2010年4期

關鍵詞：分析

謝朝暉益陽電子工業學校 413000

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運動仿真可將靜止抽象的機構動態化和具體化，平面四桿機構的教學效果在Pro/E環境中得以淋漓盡致發揮，不僅可以觀察到各構件的組裝情況，還可以進行運動仿真和運動分析，是中職《機械基礎》課程教學與Pro/E軟件CAE功能應用的完美結合。

平面四桿機構；Pro/E；CAE；運動仿真；運動分析

引言

在職業中專學校任教機電專業課程多年，后接觸Pro/E軟件，通過幾年的學習，不禁為其強大的功能所折服，特別在CAE（計算機輔助工程）功能方面，可以充分應用到《機械基礎》的教學中。下例便是基于Pro/E環境中的平面四桿機構的運動仿真和運動分析。

1.建立四桿機構所需構件

1.1 新建文件

圖一

啟動P r o/E，新建文件：選“零件”/“實體”，文件名默認。

我們可以使用兩次拉伸的方法建立四桿機構的第一個構件——機架。見草繪圖（圖一）。

1.2 生成機架實體

底板拉伸深度10，圓柱銷拉伸深度12。如（圖二）。選擇“文件”/“保存副本”，輸入新文件名“sg01.prt”。

圖二

1.3 生成其余構件實體

為提高效率，可在上述實體的基礎上，再次進行編輯修改，完成后選擇“文件”/“保存副本”，輸入新文件名“sg02.prt”,繼續進行編輯修改，完成后“保存副本”，表1為各文件名。

機構類型判定：最長＋最短（180＋70＝250）≤其余兩桿長度之和（150＋130＝280），且最短桿為連架桿。機構類型為曲柄搖桿機構。

2.構件組裝

構件組裝在Pro/E中完成，即利用其“組件/設計”模塊。

2.1 新建裝配文件

執行“文件”/“新建”，選“組件”/“設計”，輸入文件名“sgjk.asm”，進入實體裝配環境。

2.2 裝配機架

Pro/E中的裝配類型分為約束和連接，約束類型相對兩零件只能為固定狀態，而連接可以是活動狀態，且組裝完成后要為完全約束或完全連接定義狀態。

執行“插入”/“元件”/“裝配”，打開機架文件sg01.prt，約束類型為“缺省”。

2.3 裝配曲柄

執行“插入”/“元件”/“裝配”，打開曲柄文件sg02.prt，連接類型為“銷釘”（圖三），即《機械基礎》教材所指的鉸鏈連接，運動副為低副中的轉動副。放置方式為軸與軸對齊，面與面對齊，并分別選擇兩構件幾何特征，操控板顯示“完全連接定義”狀態。圖四為完成曲柄裝配后的效果圖。Ctrl+Alt+鼠標拖動曲柄，可以動態觀察曲柄繞機架圓柱銷轉動情況。

圖三

表1

圖四

圖五

2.4 裝配搖桿

搖桿和曲柄均為連架桿，搖桿文件為sg04.prt，方法同曲柄的裝配方法。

2.5 裝配連桿

執行“插入”/“元件”/“裝配”，打開連桿文件sg03.prt，首先與曲柄連接，連接類型為“銷釘”，單擊操控板“放置”/“新設置”，增加與搖桿的連接，并進行相關幾何特征選取。完成后如圖五，Ctrl+Alt+鼠標拖動曲柄，可以動態觀察曲柄帶動連桿、搖桿運動，而且，曲柄只可轉動，搖桿只可擺動。

3.運動仿真

3.1 基本原理

Pro/ENGINEER作為CAD/CAM/ CAE系統集成軟件，為用戶提供了全方位的產品開發功能，集零件設計、產品組裝、機構設計與分析、模具設計與數控加工、工程圖繪制等功能于一體，可為用戶構成十分便捷、功能強大的設計及分析工作平臺，解決大量原本看來可能較為棘手的工程問題。機械工程中較為常見的機構可充分利用Pro/ENGINEER的產品組裝及機構仿真與分析功能，進行機構設計、仿真及動態分析。

3.2 運動仿真基本步驟

3.2.1 進入運動仿真環境。執行“應用程序”/“機構”，進入機構運動仿真環境，窗口左側出現運動仿真特征樹，右側顯示運動分析工具欄。

切換到“輪廓”選項卡（圖八），選“速度”，A處輸入“20”，數值越大，運動速度越快。