基于Pro/E的双梁门式起重机三维建模

冯晓蕾，敖文德

（广东省特种设备检测研究院东莞检测院，广东东莞 523120）

基于Pro/E的双梁门式起重机三维建模

冯晓蕾，敖文德

（广东省特种设备检测研究院东莞检测院，广东东莞 523120）

以Pro/Engineer 4.0为建模工具，结合Top Down装配原则和双梁门式起重机的结构特征，创建双梁门式起重机主要结构件和子装配件。通过虚拟装配技术组建双梁门式起重机的三维设计模型，对双梁门式起重机进行尺寸分析与干涉分析，为后期的CAE做模型准备。

Pro/Engineer；双梁门式起重机；装配技术

0 引言

随着CAD技术的不断发展，三维设计CAD技术很好地解决了二维设计中较困难的问题，例如复杂的投影线生成问题、漏标尺寸、漏画图线问题、机构几何关系和运行关系的分析讨论问题、设计的更新与修改问题、设计工程管理问题等[1]。在提高设计质量和设计效率，降低设计成本，促进设计管理水平等方面得到了共认。起重机行业CAD技术经历了甩图板阶段，正在经历着专用系统开发应用，向着基于产品数据管理PDM的一体化集成应用和网络化发展[2]。本文基于三维设计CAD技术，以Pro/E 4.0为建模工具，根据起重机械的结构设计特点，结合Top_Down（自顶向下）与Down_Top（自底向上）装配设计特色，建立双梁门式起重机的三维模型。对产品进行虚拟装配、尺寸分析和干涉分析，为CAE分析做前期模型准备。

1 双梁门式起重机基本参数

建立三维模型要确定双梁门式起重机的基本参数和主要部件：基本参数主要指额定起重量Q＝20 t，跨度S＝28 m，悬臂L＝10 m，起升高度H＝8m；主要零部件有主梁、支腿、下横梁、马鞍和小车架等。根据起重机设计过程中要对其确定的结构，进行受力分析，过程可能会反复多次。根据Top_Down的装配设计原则，确定主梁为Master Part。其他部件以主梁为核心，根据主梁尺寸确定自身形状与尺寸。由于为了清晰表达双梁门式起重机三维实体，则根据Down_Top（自底向上）装配设计思路进行叙述。

2 Pro/Engineer Wildfire4.0的系统规划与配置

Pro/Engineer的系统规划和配置决定其使用环境、使用界面、各种库文件的调用，对Pro/Engineer的实施和应用至关重要。首先设置Pro/ Engineer的工作目录，然后在工作目录中建立Pro/ Engineer的主配置文件Config.pro。在主配置文件中写入对轨迹文件Trail的存放位置、系统菜单显示语言，设置模板文件夹的路径，并建立自己的零件模板、组件模板，对模板中设置缺省单位、模型精度和模型材料，设立通用零件和标准零件的标准库。具体的配置代码如下所示：

！设置轨迹文件存放路径

trail_dir D:proeTrail

！设置系统菜单显示语言

menu_translation no

!设置模板文件夹的路径

start_model_dir D:proestart_files

！设置零件模板

template_solidpart D:proestart_filesstartpart.prt

！设置组件模板

template_designasm D:proestart_filesstartpart. asm

!保证能正确找库和catalog文件的位置,并设定不改不往库中存新版本

pro_library_dir C:Program FilesproeWildfire 4.0ProLibs

pro_catalog_dirC:Program FilesproeWildfire 4.0ProLibs

！只保存那些修改过的对象save_objects changed

3 双梁门式起重机主要零部件三维模型建立

双梁门式起重机主要零部件大部分是比较规则的几何模型，建模时用到基本的特征命令较多，如拉伸、旋转、打孔等。为了在装配期时快捷与准确，在建立模型零件的时候以基准面为对称面。为提高建模效率，还要用到镜像、复制、阵列等命令。

3.1 主梁

主梁是起重机的主要受力结构，由腹板、盖板、大小隔板和加劲肋组成，从外观分析双梁门式起重机主梁是横向和纵向对称的实体。根据其特征利用Pro/E的实体命令做出具体的三维模型，如图1所示。

3.2 支腿

双梁门式起重机三维建模中，支腿比较复杂。支腿是变截面，下部截面小，向上逐渐增大。在建模时支腿的四个板是一个不规则实体，特别是为了能方便地装配，板的上下平面需要进行拔模处理，得到所需要的倾斜度——拔模的角度。根据分析做出的三维模型的线框图如图2所示。

图1 单个主梁模型树与线框图

图2 半边支腿模型树与线框图

3.3 马鞍、下横梁和小车架

双梁门式起重机通过马鞍（马鞍横梁与立柱组成）把两根主梁从上部固定，主梁与支腿根据支腿支座进行可靠连接，两根支腿的下部利用下横梁连接固定，并在下横梁上安装大车运行机构。在两根主梁上安装小车轨道，并在小车架安装起升机构和小车运行机构，小车运行在小车轨道上。它们的三维模型几何较规则，主要是利用拉伸，复制，阵列等命令。具体的线框图如图3所示。在建模过程中为了减少图形中的基准，会利用合并的命令把一些实体组合为一个实体；通过组命令，把几个部件组成一个组直接进行操作；通过隐藏或隐含命令使观察实体图形更方便等，来提高建模速度。

4 双梁门式起重机装配

通过上述步骤，双梁门式起重机主要子装配体和部件的三维模型已经建成。可以进行最后的装配模型。由于双梁门式起重机是具有空间对称的几何特征，在进行装配时可根据特征，利用空间坐标系来决定第一根主梁位置。在装配过程中要设置好图层，利用模型树对零件进行重命名、保存副本和元件显示等操作。特别是组件的隐含与恢复，组件装配顺序的更改与插入等功能，来提高装配速度。装配总图如图4。

图3 马鞍、下横梁和小车架线框图

图4 双梁门式起重机三维模型

5 总结

通过对双梁门式起重机三维模型的建立，阐明三维模型设计是提高起重机设计效率的方法之一，为提高三维模型的建模效率，要根据建模实体的特点，选择合理的虚拟装配顺序，熟练掌握Pro/E的操作技巧，并为后期的动态模拟和CAE分析做全局的安排。

［1］陈伯雄.三维设计是CAD技术应用发展的必然趋势［J］.计算机辅助设计与制造，2000（8）：11-13.

［2］李振强，张美莹.桥式起重机桥架的参数化设计［J］.河南机电高等专科学校学报，2006，14（5）：10-12.

［3］林清安.完全精通Pro/ENGINEER野火4.0中文版综合教程［M］.北京，电子工业出版社，2009.

Three-Dimension Modeling of Double Girder Gantry Cranes Based on Pro/E

FENG Xiao-lei，AO Wen-de
（Dongguan Branch of Gungdong Institute of Special Equipment Inspection and Research，Dongguan 523000，China）

Taking Pro/E 4.0 as the modeling tool and Combining with the structure characteristics of double girder gantry crane and the principle of Top Down assembly,the main structure parts and sub assemblies of double girder gantry crane have been created.Three-dimension Modeling of double girder gantry cranes has been set up through virtual assembly technology for taking size analysis and interference analysis of double beam gantry crane and preparing the model for the later CAE.

Pro/Engineer；double girder gantry crane；assembly technology

TP391.72

A

1009－9492(2014)02－0078－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.02.022

冯晓蕾，男，1983年生，河南舞钢人，硕士，工程师。研究领域：机械结构系统CAD/CAE仿真、安全评价、可靠性与寿命预测。已发表论文6篇。

(编辑：向 飞)

2013－08－15