基于Pro/E的齿轮泵运动仿真与装配动画研究

2010-09-07李奉香

武汉船舶职业技术学院学报 2010年5期

李奉香周川

(武汉船舶职业技术学院,湖北武汉 430050)

设计人员利用Pro/E软件等现代三维软件设计的模型进行模拟装配、运动仿真、干涉检查获取质量、质心、转动惯量等重要的设计参数,并为结构计算分析提供了几何模型,大大提高了设计效率,减少了设计成本[1～2]。随着大型机器的发展,装配工艺编制和装配要求更高,如一台船舶柴油机能否可靠地运转,保证良好的工作性能和经济性,很大程度上决定于装配工作是否完成,即装配工艺过程对产品起决定作用[3]。通过虚拟装配的动画制作,可指导装配工艺编制和指导工人装配,提高产品装配质量。

1 Pro/E软件功能和虚拟装配步骤

Pro/E是美国 PTC公司开发的CAD/CAE/CAM 软件,功能强大,模块众多,集成了实体设计、曲面设计、工程图制作、零件装配等多个应用程序模块,每个应用程序都有它独立的功能,但相互之间又动态关联,它为三维造型、虚拟装配、有限元分析、运动仿真等设计带来了方便[4]。目前,利用Pro/E进行虚拟装配和运动仿真的基本方法资料有一些,但在虚拟装配过程中,装配顺序和装配定位的约束关系选择是难点,因为这要根据各零件装配关系由设计者确定,而且各零件不同。运动仿真中的类型选择和约束位置确定,也要根据具体情况确定,而且装配动画操作方法的资料极少。本文以齿轮泵为例介绍RPO/E软件中的运动仿真和装配动画的操作思路和具体方法。

虚拟装配是运动仿真和装配动画操作的基础,这里简单介绍虚拟装配的步骤。(1)选择“文件/新建”命令,在新建对话框类型选项中选取“组件”模块,子类型选项中选取“设计”,取消“使用缺省模板”,在名称文本框中输入装配体的文件名。(2)在新文件选项/模板中选择“mmns_asm_design”选项,进入 Pro/E组件模块。选择“插入/元件/装配”命令,调入零件1模型。(3)给零件1施加定位约束。(4)选择“插入/元件/装配”命令,调入零件2。(5)给零件2进行装配定位[5]。齿轮泵装配后立体图和分解视图,如图1、图2所示。

图1 齿轮泵立体图

2 基于Pro/E的运动仿真

2.1 运动分析工作流程[6]

图2 齿轮泵分解视图

运动分析可分五步,一是创建模型:定义主体,生成连接或生成特殊连接。主体(Body)是指一个元件或彼此无相对运动的一组元件,主体内DOF=0;连接(Connections)是定义并约束相对运动的主体之间的关系。在“连接”页面给元件加入各种组合约束,如“销钉”、“圆柱”、“刚体”、“球”、“6DOF”等等,这需要根据具体运动原理,选择类型;根据具体相对位置选择约束位置。二是检查模型:拖动组件,检验所定义的连接是否能产生预期的运动。三是加入运动分析图元:设定伺服电机。伺服电动机能够为机构提供驱动,通过伺服电机可以实现旋转和平移运动,并且能以函数的方式定义运动轮廓。四是分析模型:定义运动分析并运行。五是结果获得:结果回放,分析结果,获取数据。