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基于Pro/E的装配体三维设计


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2 0 0 3 年 7月  

农 机 化 研 究 

第3 期 

基于 P   r o / E的 装 配 体 三 维 设 计 
王 文 娟 
( 西 北 农 林 科 技 大 学 ,陕 西 杨 陵  7 1 2 1 0 0)  

【 摘  要 1 介 绍 了 使 用 P r o / E计 算 机 软件 作 为计 算 机设 计 绘 图 工具 ,建 立 3 D实 体 模 型 ,然 后 根 据 零 件 问 的  位 置 关 系 将 所 涉 及 的 零 件 逐 个 地 进 行 装 配 ;并 简 单 阐述 了其 工 程 图 的制 作 及 齿 轮 三 维 造 型 的 方 法 。   【 关 键 词 1 计 算 机 应 用 ;P r o / E软 件 ;设 计 应 用 ;三 维 实 体 造 型  【 中 图分 类 号 】 T P 3 9 1 . 7 2   【 文献标识码】   A   【 文 章 编 号1   1 0 0 3 —1 8 8 X( 2 0 0 3 ) 0 3 -0 1 8 3 —0 2  

目前 ,流 行 的 C A D技 术 主 要 是 以 P r o / E为 代 表  的 参 数 化 造 型 理 论 , 以及 S D R C / I — D E A S为代 表 的变 
量 化 造 型 理 论 。 它 们 都 是 基 于 约 束 的 实 体 造 型 技  术 。三 维 C A D软 件 不 仅 能 创 建 三 维 实体 模 型 ,还 可  以利 用 设 计 的三 维 实 体 模 型 ,进 行 模 拟 装 配 和 静 态  干 涉 检 查 、机 构 运 动 分 析 、动 力 学 分 析 及 强 度 分 析  等 。所 以应 用 三 维 软 件 进 行 设 计 的 真 正意 义 不 仅 在  于 设 计 模 型 本 身 ,而 是 设 计 完 模 型后 的处 理 工 作 。  

具 体 构 成 如 图 1所 示 。  
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1   P r o / E计 算 机 软 件 介 绍 
P r o / E( P r o / E n g i n e e r)是 美 国 P T C公司推 出  

埔 

的 C A D / C A M软 件 ,它 首 创 参 数 式 设 计 概 念 ,强 调 单 


憾 
图 1 是 P r o / E特 征 建模 的基 本 方 法 。实 际 建模 
过 程 中 需 要 多 种 方 法 结 合 使 用 , 还 要 用 到 诸 如 

数 据 库 管 理 系 统 , 以特 征 为设 计 单 位 ,集 实 体 与 

曲面 设 计 、零 件 装 配 、二 维 工 程 图 制 作 、制 造 加 工 、   机 构 仿 真 与 有 限 元 分 析及 自动测 量 等 功 能 于一 体 ,   设计 师不论在 3 D或 2 D环 境 下 修 改 任 何 尺 寸 ,其 相  关的 2 D或 3 D实 体 模 型 及 装 配 、 制 造 等 也 自动修 改 ;   可 随 时 对 特 征实 现 重 新 定 义 、顺 序 调 整 、删 除 和 插  入等修改 动作。P r o / E 以其 强 大 的参 数 式 设 计 和 统  数 据 库 管 理 等 优 点 ,深 受 广 大用 户 好评 ,克 服 了  二维 C A D软 件 不 能 包 含 产 品 所 有 设 计 信 息 、不 能 满 


及M e r g e 等命令 , 辅 助 几何 特 征 的建 模 , 用R e d e f i n e  
命 令 可 修 改 特 征 创 建 时 的所 有 步骤 与 选 项 。   完 成 了组 成 装 配 体 的各 个 零 件 设 计 后 ,开 始 进 

足 复 杂 图形 参 数 化 的 稳 定 性 、正 确 性 和 通 用 性 ,相 
关 数 据 易 丢 失 的 缺 点 。 在 中 国 已广 泛 应 用 于 电子 、  

供的约束形式 ( 如 贴 面 、共 面 、旋 转 曲 面 共 轴 及 曲 

机 械 、模 具 、工 业 设 计 、家 电和 玩 具 等 各 个 行 业 。  

3 设 计 实 例 
以 牛 头刨 床机 构 为 例 ,牛 头 刨 床 机 构 由六 杆 双  闭链 组成 , 如 图 2所 示 。利 用 以 上 特 征 的形 成 方 式 ,   进 行 曲柄 、摇 杆 、齿 轮等 主 要 零 件 的 造 型 ,如 图 3 、   图4 、 图 5所 示 。 其 装 配 结果 如 图 6所 示 。   在 零 件 装 配 完 成 后 ,利 用 P r o / E的 A n a l y s i S   工具 对 其 进 行 干 涉 检 查 和 间 隙检 查 ,才 能 确 定 各 个  零件 的 实 际 装 配 关 系 的 正 确 性 。 由 于 装 配 体 中 的零 

2  P r o / E装 配 体 三 维 实 体 造 型 
在 传 统 机 械 设 计 工 作 中 ,设 计 师 首 先 绘 制 装 配  图 ,然 后 根 据 装 配 图拆 画 零 件 图 。P r o / E 中装 配 体  的 设 计 是 从 组 成 装 配 体 的 单 个 零 件 的 三 维 设 计 开  始 。首 先 在 P r o / E的 P a r t模 式 下 ,根 据 P r o / E提 


供 的各 种 特 征 生 成 的 方 法 进 行 各 零 件 的 三 维设 计 。  


P r o / E中各 种 特 征 的 产 生 方 式 主 要 有 两 大 类 ,  

【 收 稿 日期 】 2 0 0 2 — 1 卜l l  

【 作 者 简介 】 王 文娟 (1 9 7 3 -) ,女 ,西北 农林 科技 大 学机 械设 计及 理论专 业 的研 究生 .研 究方 向 为 C A D / C A M 。  


1 8 3.  

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2 0 0 3年 7月  

农 机 化 研 究 

第 3期 

件 较 多 ,修 改 干 涉 尺 寸 时 往 往 会 很 费 时 、费 力 。我 

仲 成 三 维 实 体 ,用 齿坯 减 去 齿 槽 实 体 而 得 其 齿 形 。  
我 采 用 第 二 种 方 法 ,其 具 体 步 骤 如 下 :   ( 1 ) 根据 齿 根 圆 和 齿 轮 厚 度 生 成 圆 柱 实 体 。   ( 2 ) 建立 基 准 渐 开 线 曲线 。根 据 渐 开 线 方 程 和  齿 轮 参 数 ,在 F r o m   E q u a t i o n的 编 辑 窗 口 中输 入 其  参数方程。  

建议 把 各 个 装 配 尺 寸 放 在 不 同 的 图层 ,利 用 图层 的 
打 开 和 关 闭 使 得 修 改 工 作 比较 方 便 。  

( 3 )将轮齿齿廓拉仲 成三维实体 。  
( 4 ) 对 拉 仲 的渐 开 线 轮 齿 实 体 进 行 旋 转 拷 贝 ,   然 后 以 圆 柱 实 体 的 轴 线 为 中 心 按 齿 数 进 行 环 型 阵 
列 ,生 成 直齿 圆柱 齿 轮 。  
图 2 牛 头 刨 床 的 机 械 运 动 简 图 

装 配体 三 维设 计 完 成 后 ,必 须 为 其 加 工 制 造 提  供 工 程 图 ;在 P r o / E 中进 入 d r a w i n g 模 式 ,挑 选  装配体文件用于制作 2 D 工程 图 ; 选择 V i e w项 的 A d d  

V i e w菜 单 项 添 加 投 影 视 图和 其它 视 图 。 由于 P r o / E  
图 3   曲 柄 造 型  图 4 摇 杆 造 型  图 5 齿 轮 造 型 

强调 单 一 数 据 库 , 不论在 3 D或 2 D环 境 下 修 改 尺寸 ,   其 相关 的 2 D或 3 D实 体 模 型 及 装 配 图 也 自动 修 改 。  
但P r o / E中 2 D图形 的线 条 粗 细 的 控 制 不 及 A u t o C A D   灵 活 ,为 弥 补 这 一 缺 憾 ,可 直 接 将 工 程 图 以 D W G格  式输导入进 A u t o C A D 2 0 0 0中 ,再 进行 处 理 。  

4   结论 
P r o / E是 一 个 强 大 的 C A D / C A M软 件 , 利用 P r o / E   生 成 的 三 维 实 体 及 装 配 实 体 的空 间感 、 活 动 感 和 实 

体感强烈明显 ( 特别是 3 D形 成 的装 配 图 ) ,使 人 充 
分 享 受 设 计 工 作 中 的成 功 感 ,而 且操 作 容 易 、使 用 
图 6 装 置 示 嚣 图 

方 便 、修 改 方 便 ,为传 统 机 械设 计 与 制 造 工 作 带 来  了 巨 大 的便 利 。 以 上 只 是 浅 谈 了 P r o / E的 C A D模 块 

值 得 一 提 的是 齿 轮 的造 型设 计 ,轮 齿 精 确 三 维  造 型 是 机 构 动 态 模 拟 、N C 加 工 、干 涉 检 验 以 及 有 
限元 分 析 的前 提 。 齿 轮 轮 齿 的 建 模 方 法 有 多 种 :一 

中的 三 维装 配 体 的设 计 ,但 对 传 统 的设 计 工 作 来 说 
具 有 一 定 的现 实 意 义 。  

是 根 据 齿 轮 的 有 关 参 数 ,在 绘 图 面 上生 成 齿 轮 的 全  部 齿 形 ,然 后 再 进 行 整 体 拉 伸 ;二 是根 据 齿 轮 的有 

【   参  考  文  献  】  
[ I ]   张益三, 黄圣杰. P r o / E 入门基础 [ M ] . 北京 : 机 械 工 
业 出版 社 , 2 0 0 1 .  

关 参 数 生 成 单 个 齿 形 ,再 拉 伸 成 三 维 实体 ,然 后 按 
圆心 进 行 旋 转 拷 贝 ,阵 列 复 制 ;三 是 按 齿 轮 的有 关 

[ 2 ]   曹 惟庆 , 徐  荫 . 机 构设计 [ M ] . 北 京 : 机 械 工 业 出 
版 社 .1 9 9 2 .  

参 数 生 成 齿 轮 的 齿 坯 和 齿 槽 轮 廓 ,再 将 齿 槽 轮 廓 拉 

A ppl i c a t i o n   o f   Pr o / E  i n   De s i g ni n g   o f   Thr e e — d i me ns i o na l   M o de l i ng  
f o r   As s e mb l e d   Pa r t  

WA NG   We n - j u a n  
f No r t h we s t   S c i — T e c h   Un i v e r s i t y   o f   Ag r i c u l t u r e   a n d   F o r e s t r y , Y a n g l i n g   7 1 2 1 0 0 , C h i n a )  
I A b s t r a c t l  T h e   p u r p o s e   o f   t h i s   p a p e r   i s   t o   i n t r o d u c e   u s i n g   P r o / E 2 0 0 0   s o t f w a r e   a s   d r a wi n g   t o o l   t o   d e s i g n  
t hr e e. di me ns i o na l  mod e l i n g, f o r m t he   t h r e e — di me n s i on a l  pa r t s ,t h e n  a c c o r di n g  t o  t h e  p os i t i on   r e l a t i on   s e t  t h e  
pa r t s  t o  be  a s s e m bl ed  a nd  m a k e  t he  e ng i ne e r i n g  d r a wi ng  of   t h e  a s s e m bl e d  m o du l e. A n d  t h i s  a r t i c l e  i s  t o  

i nt r odu c e   t h e   met ho ds   of   3D  ge a r   M od el i n g   o n   Pr o / E.I   t a k e   ex a mpl e   f o r   s h a pi ng   ma chi n e , i t   i s   ge ne r a l l y   u s e d   i n   r o ug h   ma c hi ni ng   of   s ma l l   pa r t s .  

I Ke y   wo r d s l  c a l c u l a t o r   a p p l i c a t i o n , P r o / E   d e s i g n   s o f t w a r e ; d e s i g n   a p p l i c a t i o n ; t h r e e ‘ d i me n s i o n a l   mo d e l i n g  


1 8 4—  


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