Pro/E的运动仿真在平面四杆机构教学中的应用

2010-10-26谢朝晖益阳电子工业学校413000

中国科技信息 2010年4期

关键词：文件名摇杆曲柄

谢朝晖益阳电子工业学校 413000

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运动仿真可将静止抽象的机构动态化和具体化，平面四杆机构的教学效果在Pro/E环境中得以淋漓尽致发挥，不仅可以观察到各构件的组装情况，还可以进行运动仿真和运动分析，是中职《机械基础》课程教学与Pro/E软件CAE功能应用的完美结合。

平面四杆机构；Pro/E；CAE；运动仿真；运动分析

引言

在职业中专学校任教机电专业课程多年，后接触Pro/E软件，通过几年的学习，不禁为其强大的功能所折服，特别在CAE（计算机辅助工程）功能方面，可以充分应用到《机械基础》的教学中。下例便是基于Pro/E环境中的平面四杆机构的运动仿真和运动分析。

1.建立四杆机构所需构件

1.1 新建文件

图一

启动P r o/E，新建文件：选“零件”/“实体”，文件名默认。

我们可以使用两次拉伸的方法建立四杆机构的第一个构件——机架。见草绘图（图一）。

1.2 生成机架实体

底板拉伸深度10，圆柱销拉伸深度12。如（图二）。选择“文件”/“保存副本”，输入新文件名“sg01.prt”。

图二

1.3 生成其余构件实体

为提高效率，可在上述实体的基础上，再次进行编辑修改，完成后选择“文件”/“保存副本”，输入新文件名“sg02.prt”,继续进行编辑修改，完成后“保存副本”，表1为各文件名。

机构类型判定：最长＋最短（180＋70＝250）≤其余两杆长度之和（150＋130＝280），且最短杆为连架杆。机构类型为曲柄摇杆机构。

2.构件组装

构件组装在Pro/E中完成，即利用其“组件/设计”模块。

2.1 新建装配文件

执行“文件”/“新建”，选“组件”/“设计”，输入文件名“sgjk.asm”，进入实体装配环境。

2.2 装配机架

Pro/E中的装配类型分为约束和连接，约束类型相对两零件只能为固定状态，而连接可以是活动状态，且组装完成后要为完全约束或完全连接定义状态。

执行“插入”/“元件”/“装配”，打开机架文件sg01.prt，约束类型为“缺省”。

2.3 装配曲柄

执行“插入”/“元件”/“装配”，打开曲柄文件sg02.prt，连接类型为“销钉”（图三），即《机械基础》教材所指的铰链连接，运动副为低副中的转动副。放置方式为轴与轴对齐，面与面对齐，并分别选择两构件几何特征，操控板显示“完全连接定义”状态。图四为完成曲柄装配后的效果图。Ctrl+Alt+鼠标拖动曲柄，可以动态观察曲柄绕机架圆柱销转动情况。

图三

表1

图四

图五

2.4 装配摇杆

摇杆和曲柄均为连架杆，摇杆文件为sg04.prt，方法同曲柄的装配方法。

2.5 装配连杆

执行“插入”/“元件”/“装配”，打开连杆文件sg03.prt，首先与曲柄连接，连接类型为“销钉”，单击操控板“放置”/“新设置”，增加与摇杆的连接，并进行相关几何特征选取。完成后如图五，Ctrl+Alt+鼠标拖动曲柄，可以动态观察曲柄带动连杆、摇杆运动，而且，曲柄只可转动，摇杆只可摆动。

3.运动仿真

3.1 基本原理

Pro/ENGINEER作为CAD/CAM/ CAE系统集成软件，为用户提供了全方位的产品开发功能，集零件设计、产品组装、机构设计与分析、模具设计与数控加工、工程图绘制等功能于一体，可为用户构成十分便捷、功能强大的设计及分析工作平台，解决大量原本看来可能较为棘手的工程问题。机械工程中较为常见的机构可充分利用Pro/ENGINEER的产品组装及机构仿真与分析功能，进行机构设计、仿真及动态分析。

3.2 运动仿真基本步骤

3.2.1 进入运动仿真环境。执行“应用程序”/“机构”，进入机构运动仿真环境，窗口左侧出现运动仿真特征树，右侧显示运动分析工具栏。

切换到“轮廓”选项卡（图八），选“速度”，A处输入“20”，数值越大，运动速度越快。