基于Pro/E骨架模型的選粉機雙傳動軸系的系列化設計

張 爽

（中國中材裝備集團有限公司，天津 300400）

基于Pro/E骨架模型的選粉機雙傳動軸系的系列化設計

張 爽

（中國中材裝備集團有限公司，天津 300400）

Pro/E骨架模型的自上而下的設計方法符合產品的設計過程，容易實現產品設計的準確性和產品的系列化設計。本文運用該方法，從選粉機雙傳動主軸系的結構方案入手，進行選粉機的雙傳動軸系的系列化設計。結果表明通過該設計方法，可以方便、實時地對雙傳動主軸系的結構進行分析和修改，同時保證了整個部件上各個零部件的設計和裝配的準確性；通過對骨架模型參數的修改，能夠高效、準確地實現雙傳動軸系的系列化設計，縮短設計研發周期。

Pro/E；骨架；自上而下；雙傳動軸系；系列化設計。

1、引言

Pro/E是在機械產品設計中應用較多的三維軟件之一，它在設計中提供了兩種設計方法：自下而上、自上而下。自下而上的設計方法是分別設計出單個零件，然后再進行組裝，各個零件在組件中是相互依存的，當總體設計或者單個零件發生變化時，只能逐個修改零件，制約了設計效率的提高。自上而下的設計方法是先進行產品的總體結構框架設計，再將這些信息傳遞到下層的零部件結構中，這樣各個零部件可以并行設計，當高層的設計結構發生變化時，信息會自動傳遞到低層，使其也相應的發生變化[1,2]。該方法和產品的設計過程是相同的，提高了產品設計的準確性，容易實現產品的系列化設計。Pro/E軟件提供了多種自頂向下設計的工具，其中骨架模型具有直觀地展現零部件的位置、運動情況、支持參數化設計等優點，被很多設計者所采納[3-5]。

選粉機自19世紀末由英國人發明出來后，在建材、電力等行業發揮出了重要的作用。目前選粉機已經發展到了第三代，它主要由外殼、風管、籠式轉子、傳動部分等組成，傳動部分主要由電動機、減速器和傳動軸系組成，其中傳動軸系負責籠式轉子的旋轉運動，是選粉機各個部件中精度要求最高且設計耗費時間最多的部分，所以能夠在最短的時間內實現產品系列化的設計方法是每個公司都在追求的目標[6-8]。

本文運用Pro/E自頂向下的設計方法，運用骨架模型進行選粉機雙傳動軸系的系列化設計。

2、選粉機雙傳動軸系的設計

2.1 選粉機雙傳動軸系的結構方案

本文所設計的是第三代O-Sepa籠式選粉機的變異機型，將原來需要在設備外側配風機的工藝布置形式改為將風扇內置于選粉機內部，可使結構緊湊，優化工藝布置。選粉機的結構如圖 1所示，籠式轉子的上方為風扇葉片，籠式轉子與風扇是同軸心，但是要求不同的速度，所以在設計中應具有兩個傳動軸，一個為實心-負責籠型轉子的傳動，另一個為空心-負責風扇的轉動，實心軸從空心軸中心通過，并與空心軸同軸心，雙傳動軸系的結構方案如圖2所示。

2.2 骨架模型的設計

Pro/E骨架模型利用空間的基準點、線、面等構建出產品的空間而已，零部件的空間位置開頭和裝配關系，將這些信息傳遞到下一層的零部件中，實現產品的結構更改。在運用過程中盡可能地使骨架中的所有信息與統一的基準參照發生關聯，通過修改統一基準的位置，可以快速地實現整個部件的結構尺寸的修改。

圖1 選粉機的結構形式

圖2 雙傳動軸系的結構方案

（1）確立基準并建立基準面。軸承作為標準件，其大小和樣式是有標準遵循的，上下軸承的距離是整個傳動軸承系長度的重要參數。以TOP平面作為下部外圈軸承中心平面，以該平面為基準分別建立上部外圈軸承中心平面和下部內圈軸承中心平面，然后以上部外圈軸承中心平面為基準建立上部內圈軸承中心平面（圖3），并在Pro/E的“參數”對話框中設定相應的參數（圖4），用“關系”對話框，用不同的參數控制基準平面的距離。

圖3 創建基準面

圖4 “參數”與“關系”對話框

（2）草繪輪廓。在雙傳動軸系的裝配體中創建頂層骨架模型，在FRONT平面內以RIGHT平面為參照繪制中心線，草繪零部件的輪廓。根據結構的復雜程度以及結構特點，輪廓在不同的草繪中完成，如圖5所示。

圖5 骨架模型中進行草繪

（3）發布幾何，頂層骨架模型發布幾何，在部件或零件中通過復制幾何的形式獲得頂層的模型數據，以這些數據為參照實現部件或零件的三維建模并細化，完成的三維模型如圖6所示。

圖6 雙傳動軸系的三維模型

（3）工程圖繪制。Pro/E提供了強大的工程圖功能，可將三維模型生成二維工程圖，工程圖與模型之間是關聯的，三維模型改變時，工程圖會自動更新。雙傳動軸系的二維工程圖如圖7所示。

圖7 雙傳動軸系裝配圖

此階段通過合理的方法可提高工作效率。1、在頂層骨架模型中盡可能將雙傳動軸系的所有零部件的輪廓草繪出來，設計者僅僅調出頂層骨架模型就可以直觀地看到整個部件的布局，各個零件的裝配關系，統籌整個部件的裝配設計及其更改；2、合理設定草繪順序，基本原則是首先草繪已知零部件（如標準件）或作為定位參準的零部件的輪廓，再去繪制與其有裝配關系的零部件的輪廓，本部件中先繪制上下部軸承及附屬的零件的輪廓，以軸承的輪廓為參照去繪制軸、軸承底座、密封結構等的輪廓，當軸承的結構尺寸發生變化時，其它的輪廓也會跟著發生變化；3、合理施加幾何約束，結構的尺寸盡可能地以建立的基準點、線、面為參照，對于旋轉體盡可能地限制厚度，而不是分別標定內外圈的直徑，本部件中軸承底座部件的幾何約束如圖8所示；4、并行設計，各個零部件通過“發布幾何-復制幾何”的形式繼承了頂層骨架模型中的幾何輪廓，各個零部件可由不同的設計者進行同步設計，最后由總設計者進行總體模型的調整，提高設計效率。

圖8 頂層骨架模型中軸承底座的幾何約束

3、系列化的實現

在上述骨架模型的建立過程中加入了參數化的控制方式，通過調整尺寸可以快速地調整整個傳動軸的尺寸，以適應不同的場合。如通過改變軸承的尺寸，可快速地更換軸承，與軸承配合的部位也會因為軸承的尺寸變化而相應的做出調整，通過改變“BEARING_DISTANCE”參數的大小可以調整軸承的間距，而其它零部件因為尺寸關系的限制，或結構參數保持不變，或做相應的變長或變短，改變后各個零部件的裝備關系完全不變；如圖 5所示。當三維模型發生變更時，工程圖也會發生相應的變化，能夠快速地實現雙傳動軸系的系列化設計。

圖5 改變合適的參數可快速實現結構尺寸的變化

4、結論

基于 Pro/E骨架模型的自頂向下的設計方法體現了產品設計的總體結構和設計方案，具有結構設計準確性高、易實現系列化設計等優點。將該方法用于選粉機雙傳動軸系的設計當中，在骨架模型中設置重要的參考并繪制整個部件的輪廓，通過修改設定的參數便可快速地實現雙傳動軸系的結構尺寸的改變，同時保持各個零部件的裝配關系不變，用Pro/E繪制的工程圖隨著三維模型的變化而變化，大大提高了產品的設計效率，是實現選粉機雙傳動軸系的系列化設計的重要方法。

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The Series Design of Air Separator Biaxial Structure Based on Skeleton Model by Pro/E

Zhang Shuang
Sinoma Technology & Equipment Group, Tianjin, 300400

while designing machines, a top-down design method with skeleton model by Pro/E was reasonable with high accuracy and convenient series design. In view of that, this paper introduced the series design of air separator biaxial structure by using this method. The result showed that the biaxial structure could be easily analyzed and modified, at the same time, the accuracy of design and assembly diagram was guaranteed, the series design of biaxial structure was realized with high efficiency and accuracy, the design time was shortened.

Pro/E, skeleton, top-down, biaxial structure, series design

TQ172

B

1007-6344（2015）09-0017-02