基于Pro_E的絞吸式挖泥船吸泥管和排泥管作業(yè)過程仿真畢設(shè)論文.docVIP

學(xué)號 0961010130 年級 朱成川 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于pro/e的絞吸式挖泥船吸泥管和排泥管作業(yè)過程仿真 process simulation of suction pipe and exhaust pipe in suction dredger based on pro/e 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 姓 名 朱成川 指導(dǎo)教師 許煥敏 評 閱 人 2013年6月中國 常州鄭 重 聲 明本人呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本設(shè)計(jì)（論文）所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本設(shè)計(jì)（論文）的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名： 日期： 摘要絞吸式挖泥船是現(xiàn)代疏浚工程中應(yīng)用最為廣泛的工具之一，它集土質(zhì)挖掘、沙水混合、泥漿輸送等疏浚工序于一體，具有較高的施工效率和良好的適應(yīng)性，主要應(yīng)用于沿海、內(nèi)河的港口航道建設(shè)與維護(hù)、臨海工業(yè)區(qū)吹填工程、水利防洪清淤、環(huán)境保護(hù)與改善、海洋資源開發(fā)等方面。吸泥管和排泥管是絞吸式挖泥船的重要組成部分，在吸泥管和排泥管之間有一臺(tái)或數(shù)臺(tái)大功率離心泵，水下的沙石受到絞刀的剪切，然后由于離心泵的作用，使得沙石被從水底抽出，通過吸泥管道和排泥管道輸送至預(yù)定地區(qū)，整個(gè)過程吸泥管和排泥管都發(fā)揮了重要的作用。實(shí)際疏浚過程的工況復(fù)雜多變，吸泥管和排泥管中的泥漿特性也非常復(fù)雜，模擬出吸泥管和排泥管中泥漿的輸送過程顯得尤為重要。本文主要運(yùn)用pro/e軟件對絞吸式挖泥船吸泥管和排泥管的作業(yè)過程進(jìn)行演示仿真，通過動(dòng)畫來演示絞吸式挖泥船吸泥和排泥的過程。關(guān)鍵詞：絞吸式挖泥船；泥漿輸送；演示仿真abstractcutter-suction dredger is one of the most widely used tool in modern dredging project , it combines the soil excavation, mixed sand water, slurry transportation dredging process at an organic whole,and has high construction efficiency and good adaptability,mainly used in coastal and inland river port channel construction and maintenance,seaside industrial park land reclamation project, flood control and clearing silt, environmental protection and improvement, and development of marine resources, etc.suction pipe and the exhaust pipe is an important part of ground suction dredger.between the suction pipe and exhaust pipe has one or several powerful centrifugal pump, the sand and water cut by cutter, and then due to the role of the centrifugal pump, made the sand from the bottom, through the suction pipe and dredge pipeline to reserve area, the whole process of suction pipe and exhaust pipe are play an important role.actual dredging process condition is complicated, the suction pipe and exhaust pipe mud properties are very complex, and simulate the mud in the suction pipe and exhaust pipe conveying process is particularly important. in this paper, using the pro/e software to demonstrate the simulation of suction dredger suction pipe and the exhaust pipe work process, through the animation demo suction dredger dredging .keywords: cutter-suction dredger; mud pump; demonstrate the simulation;目 錄第一章 緒論61.1 絞吸式挖泥船61.1.1 課題研究背景61.1.2 絞吸式挖泥船的優(yōu)點(diǎn)61.1.3世界絞吸式挖泥船發(fā)展現(xiàn)狀71.2設(shè)計(jì)意義71.3本章小結(jié)8第二章 模擬仿真過程82.1分析絞吸式挖泥船82.1.1絞吸式挖泥船的施工工作原理82.1.2絞吸式挖泥船中的吸泥管與排泥管102.1.3絞吸式挖泥船的吸揚(yáng)系統(tǒng)112.2設(shè)計(jì)思路13第三章 設(shè)計(jì)方法133.1 pro/engineer軟件133.1.1 pro/engineer軟件的介紹133.1.2常用模塊介紹153.2 pro/e的操作界面163.3運(yùn)用pro/e畫出吸泥管、排泥管和泥泵203.3.1吸泥管203.3.2排泥管223.3.3泥泵223.3.4水流243.4零件的裝配263.5本章小結(jié)27第四章 實(shí)現(xiàn)過程284.1疏浚仿真模擬284.1.1國內(nèi)外疏浚仿真現(xiàn)狀284.1.2疏浚仿真系統(tǒng)的分類與用途284.2演示仿真29第五章 結(jié)束語35參考文獻(xiàn)36第一章 緒論1.1 絞吸式挖泥船1.1.1 課題研究背景 我國海岸線綿長，江河湖庫眾多，挖泥船作為一種通過使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行水下泥沙等沉積物挖取的工程船舶，不僅應(yīng)用于港口碼頭建設(shè)、航道疏浚，還廣泛用在水利清淤、堤岸防護(hù)、建筑取砂、圍海造地、海底開溝回填和水域環(huán)保等多項(xiàng)領(lǐng)域。隨著我國改革開放的不斷加深，尤其是海岸線上沿海經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大量深水港口需要建造、大批圍海造地工程需要疏浚，使得大中型挖泥船越來越受到青睞。內(nèi)河小型挖泥船也在南水北調(diào)工程、京杭運(yùn)河整治、內(nèi)河水利工程逐漸受到重視的同時(shí)展現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。絞吸式挖泥船是現(xiàn)代疏浚工程中應(yīng)用最為廣泛的工程船舶之一，它集土質(zhì)挖掘、沙水混合、泥漿輸送等疏浚工序于一體，具有較高的施工效率和良好的適應(yīng)性，主要應(yīng)用于沿海、內(nèi)河的港口航道建設(shè)與維護(hù)、臨海工業(yè)區(qū)吹填工程、水利防洪清淤、環(huán)境保護(hù)與改善、海洋資源開發(fā)等方面。1.1.2 絞吸式挖泥船的優(yōu)點(diǎn)絞吸式挖泥船具有以下優(yōu)點(diǎn)：a. 挖掘范圍廣，從淤泥到高塑粘土，甚至一些軟弱巖石，它都能挖掘；b. 生產(chǎn)過程連續(xù)，產(chǎn)量高；c. 作業(yè)時(shí)操作人員較少；d. 大多數(shù)絞吸式挖泥船只包含有限的設(shè)備（如浮筒、泥泵、絞車等），因此操作維修方便。正是由于絞吸式挖泥船具有上述優(yōu)點(diǎn)，許多疏浚工程項(xiàng)目都是由絞吸式挖泥船來完成的。1.1.3世界絞吸式挖泥船發(fā)展現(xiàn)狀世界疏浚行業(yè)隨著港口的發(fā)展經(jīng)歷了從繁榮到蕭條的變化，絞吸式挖泥船的狀況亦發(fā)生了深刻的變化。七十年代末、八十年代初大型絞吸式挖泥船得到迅速的發(fā)展，由于中東深水港的建設(shè)需要開挖大量堅(jiān)硬的土質(zhì)和巖石，且疏浚區(qū)域大都在無掩護(hù)的海區(qū)，常規(guī)的小型絞吸式挖泥船不能開挖這些土質(zhì)，因此滿足生產(chǎn)能力高、絞刀功率大、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的大型自航式絞吸式挖泥船得到迅速發(fā)展。近年來，絞吸式挖泥船的挖泥機(jī)得到不斷改進(jìn)，從而改善了挖泥船的性能，提高了挖泥效率。并且絞吸式挖泥船的自動(dòng)化程度不斷提高，絞吸式挖泥船自動(dòng)化控制系統(tǒng)首先于1980年安裝在我局進(jìn)口的“海貍4g00”型挖泥船上，而后又于1983年在“noordzee”號和“hearlem”兩艘挖泥船上安裝新式的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。目前大中型絞吸式挖泥船普遍裝有電子計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)。據(jù)我國資料介紹，挖泥船實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，對絞吸式挖泥船生產(chǎn)率可提高5-15%。隨著疏浚領(lǐng)域擴(kuò)大、工程要求的提高，新型、小型挖泥船有了很大的發(fā)展。特別是在目前世界疏浚市場蕭條的狀況下，步移式自升平臺(tái)型、半潛式絞吸式挖泥船的出現(xiàn)，使挖泥船的作業(yè)區(qū)域由內(nèi)河、沿海港灣向外海發(fā)展提供了可能，小型、組合型絞吸式挖泥船發(fā)揮了它調(diào)遣靈活、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，滿足了狹窄運(yùn)河、溝渠、池塘、湖泊等疏浚需要。1.2設(shè)計(jì)意義從上世紀(jì)90年代初起，我國的疏浚工業(yè)開始步入了一個(gè)以高新技術(shù)為目標(biāo)的快速發(fā)展時(shí)期。一大批高新技術(shù)含量的現(xiàn)代船舶相繼投入使用，并在不同的工作崗位上，發(fā)揮著越來越重要的作用，目前世界上絕大多數(shù)的疏浚工程都是有絞吸式挖泥船工作來完成的。絞吸式挖泥船具有連續(xù)的挖掘和輸送泥漿的特點(diǎn)，因而具有廣泛的實(shí)用性和較高的經(jīng)濟(jì)性。在生產(chǎn)實(shí)踐中，水下土質(zhì)的差異及河道的環(huán)境有所不同，使得挖泥船在實(shí)際操作過程中的疏浚工況和疏浚作業(yè)比較復(fù)雜，而且大型的疏浚設(shè)備成本較高、價(jià)格昂貴，這就要求操作人員事先應(yīng)該接受專業(yè)的崗位培訓(xùn)和操作指導(dǎo)，了解絞吸式挖泥船的工作原理和工作過程，熟悉疏浚設(shè)備的基本特性，為正確操控絞吸式挖泥船，實(shí)現(xiàn)安全高效疏浚提供技術(shù)保證。所以模擬仿真絞吸式挖泥船的操作過程在技術(shù)人員崗位培訓(xùn)中發(fā)揮重要作用，在疏浚工業(yè)發(fā)達(dá)的荷蘭、美國、日本等國家，絞吸式挖泥船疏浚仿真一直是研究的重點(diǎn)，我國疏浚仿真研究相對比較薄弱，所以在高等教育過程中對以該方面為課題，進(jìn)行模擬或者研究顯得尤為重要。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我的課題是基于pro/e的絞吸式挖泥船吸泥管和排泥管過程模擬仿真，也就是絞吸式挖泥船的吸揚(yáng)系統(tǒng)，主要模擬演示吸泥和排泥的過程。1.3本章小結(jié)本章主要論述了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題研究背景和絞吸式挖泥船的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，以及絞吸式挖泥船在江河湖海疏浚過程中的重要性。對有關(guān)絞吸式挖泥船的文獻(xiàn)進(jìn)行了綜述和概括，并對本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義進(jìn)行了總結(jié)和探討，敘述了本次畢業(yè)論文的主要內(nèi)容第二章 模擬仿真過程2.1分析絞吸式挖泥船2.1.1絞吸式挖泥船的施工工作原理絞吸式挖泥船的施工工作原理是挖泥船就位后，采用鋼樁定位橫挖施工法進(jìn)行疏浚吹填施工，它是以一根落在挖槽中心線上的主定位樁作為船體旋轉(zhuǎn)中心，依靠橫移的作用使絞刀在挖槽寬度內(nèi)作左右橫向往返擺動(dòng)，使絞刀分層切削開挖斷面土層的施工方法。調(diào)整左右橫移絞車，收放橫移纜的快慢與停止，使絞刀移動(dòng)速度改變及改變絞刀在斷面上不同的切削位置。然后通過泥漿泵吸入經(jīng)排泥管線把泥水混和物輸送到指定的吹填區(qū)。絞吸式挖泥船利用挖泥等機(jī)械設(shè)備根據(jù)河湖設(shè)計(jì)疏浚區(qū)要求開挖，并將疏浚棄土通過排泥管道水力輸送到堤身背水側(cè)結(jié)合填塘壓浸；它既有利于擴(kuò)大行洪斷面，又有利于防止基礎(chǔ)管涌破壞。圖2.1 絞吸式挖泥船三維圖圖2.2絞吸式挖泥船結(jié)構(gòu)圖在正常的施工作業(yè)過程中，挖泥船的作業(yè)動(dòng)作一般如下：在當(dāng)前開挖斷面的挖槽中心線上將絞刀下放至適當(dāng)深度，橫移絞車在錨與主定位樁的配合下，通過纜索使絞刀與船體一起以主定位樁為中心從挖槽中心線以弧形軌跡運(yùn)動(dòng)，絞刀以一定速度連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)并切削接觸到的泥層，同時(shí)通過泥泵將被切削土壤和水的混合物吸入泥漿管道并輸送到預(yù)定處理場所。當(dāng)完成一層土壤的切削后，將絞刀繼續(xù)下放一定深度，然后開始下一層作業(yè)。當(dāng)絞刀切削完了一個(gè)斷面的所有泥層后，通過臺(tái)車液壓缸使船體沿當(dāng)前挖槽開挖中心線前進(jìn)一個(gè)步長，繼續(xù)開挖下一斷面。當(dāng)臺(tái)車液壓缸達(dá)到其伸出極限長度時(shí)，收回臺(tái)車液壓缸，提起斗橋和絞刀，通過協(xié)調(diào)操作主、輔定位樁和臺(tái)車液壓缸，使定位樁和船體一起沿當(dāng)前挖槽開挖中心線前進(jìn)一個(gè)較大的步長。然后在新的位置繼續(xù)作業(yè)。當(dāng)挖泥船經(jīng)過幾次進(jìn)樁后，若原來的錨位已不利于挖泥操作時(shí)，則應(yīng)利用錨機(jī)、吊錨桿等裝置將錨吊起，再拋至新的位置，以便繼續(xù)作業(yè)。2.1.2絞吸式挖泥船中的吸泥管與排泥管在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我主要負(fù)責(zé)的是絞吸式挖泥船吸泥管與排泥管的動(dòng)作過程模擬仿真，吸泥管與排泥管屬于挖泥船的泥漿管道輸送系統(tǒng)，我查閱了相關(guān)資料，對泥漿管道輸送系統(tǒng)有了一個(gè)全面的了解。 吸泥管:安裝在絞刀橋架內(nèi)部，在泥泵產(chǎn)生的真空作用下，完成自吸泥口至泥泵的泥漿輸送任務(wù)。為適應(yīng)絞刀橋架以與船體鉸接耳軸為圓心的旋轉(zhuǎn)下落，吸泥管后半部中有長1.5m左右的膠管，其余為焊接鋼管。排泥管:指船體上的一段，均為鋼管，前段連接泥泵，在船尾部通過一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的活動(dòng)接頭(稱為鵝頸管)與水上排泥管線相連。泥漿管道輸送系統(tǒng)由吸泥管、泥泵、柴油機(jī)和排泥管等多個(gè)部分構(gòu)成，是水力疏浚式挖泥船中最復(fù)雜和最關(guān)鍵的部分，其能耗占整個(gè)疏浚系統(tǒng)總能耗的80以上，所以為了提高疏浚施工效率，增加收益，就必須想辦法提高泥漿管道輸送系統(tǒng)的效率。由于實(shí)際疏浚作業(yè)過程輸送的物質(zhì)構(gòu)成十分復(fù)雜，對管道的物料輸送機(jī)理研究得又不夠深入透徹，泥漿的濃度控制和流速控制比較復(fù)雜困難，還沒有比較準(zhǔn)確可靠的挖泥船泥漿管道輸送系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評價(jià)方法，所以在實(shí)際疏浚施工過程中泥漿管道輸送系統(tǒng)的效率比理論效率要低得多。另外，泥漿管道輸送系統(tǒng)又是疏浚施工最為薄弱的環(huán)節(jié)，最容易出現(xiàn)諸如管道堵塞、泥泵氣蝕或卡堵、爆管裂管等故障，處理起來也比較麻煩，根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)，疏浚作業(yè)過程中90以上的故障都與泥漿管道輸送系統(tǒng)有密切的關(guān)系，處理各種故障占用了至少5以上的有效作業(yè)時(shí)間，為了降低泥漿管道輸送系統(tǒng)的故障率，實(shí)際施工過程中都是以犧牲一定的效率為代價(jià)，采用比較保守可靠的工況點(diǎn)輸送泥漿，因此實(shí)際疏浚過程中泥漿管道輸送系統(tǒng)的效率較低。 還有，挖泥船泥漿管道輸送作業(yè)自動(dòng)化程度較低，目前絕大多數(shù)泥漿輸送還是以手動(dòng)操作為主，由于操作人員的施工經(jīng)驗(yàn)和操作水平參差不齊，容易受到工作疲勞等因素的影響，這也是導(dǎo)致泥漿管道輸送系統(tǒng)效率偏低的主要原因之一?？傊?，由于挖泥船泥漿管道輸送系統(tǒng)影響因素多，相互關(guān)系非常復(fù)雜，自動(dòng)化程度低，操作人員的經(jīng)驗(yàn)和理論水平有限，導(dǎo)致系統(tǒng)故障頻發(fā)，泥漿管道輸送系統(tǒng)效率低下。因此，挖泥船泥漿管道輸送系統(tǒng)具有較大的效率優(yōu)化空間。2.1.3絞吸式挖泥船的吸揚(yáng)系統(tǒng) 圖2.2 絞吸式挖泥船吸揚(yáng)系統(tǒng)典型的絞吸式挖泥船吸揚(yáng)系統(tǒng)上圖1.3所示，主要由絞刀及其電力拖動(dòng)系統(tǒng)、吸泥管、泥泵及柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、減速齒輪箱、排泥管線、各類測量儀表和傳感器(真空度傳感器、壓力傳感器、超聲波流量計(jì)和伽馬射線泥漿濃度計(jì)等)構(gòu)成。吸揚(yáng)系統(tǒng)的主要任務(wù)有絞刀切削土壤、被切削土層在吸入管和水混合形成固液兩相流、泥泵吸入口負(fù)壓吸入泥漿、泥漿經(jīng)泥泵加壓克服管道阻力被輸送至排泥區(qū)等。做出絞吸式挖泥船吸泥管與排泥管作業(yè)模擬仿真，首先要知道管道的管路特性：管路特性與輸送的土質(zhì)（密度）、泥漿的流速（或管徑）、管路排距與排高 以及各種阻力損失有關(guān)，包括管路長度上的沿程阻力損失，吸泥頭、軟管、彎頭、閥件等處 的局部阻力損失。漿體管道輸送過程大都屬于兩相流體系，而且一般都在紊流狀態(tài)下輸送。在給定管徑和已知混合物構(gòu)成時(shí)，混合物在管道中的流動(dòng)有均勻懸浮流、全部顆粒懸浮的非均勻流、動(dòng)床流和定床流四種狀態(tài)。在實(shí)際管道輸送過程當(dāng)中這些流態(tài)交互存在，沒有明顯的界限。在模擬過程中，泥漿的濃度會(huì)對模擬過程產(chǎn)生很大的影響，對此，我設(shè)計(jì)了三種泥漿濃度來模擬吸泥管和拍你管的作業(yè)過程：分別是20%的泥漿、30%的泥漿和50%的泥漿。泥漿的臨界流速是維持泥管中泥漿流動(dòng)的最小速度，如果水流速度過小，低于臨界流速， 水流以層流或紊動(dòng)程度較弱的方式流動(dòng)，就掀不起泥管中的泥砂。同時(shí)泥砂在適當(dāng)?shù)奈蓜?dòng)作用下被掀起后，紊動(dòng)強(qiáng)度減弱的話，管道中的泥砂就會(huì)逐步地沉淀到管底，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致堵管或斷流。因此泥管中泥漿的流速必須超過泥漿的臨界流速。所以操作人員必須控制泥泵轉(zhuǎn)速，使管路中的水流維持必要的流速，從而保證水流會(huì)產(chǎn)生必要的紊動(dòng)。在確定排泥管管徑時(shí)，首先要考慮的是管道內(nèi)不同的泥漿流速使管道的揚(yáng)程損失不同。 泥漿流速愈高，管道揚(yáng)程損失愈大。為了降低管道揚(yáng)程損失，就必須降低管道內(nèi)泥漿流速。但流速過低，泥沙會(huì)在管道中淤積因而最低流速應(yīng)以不淤泥為原則 在泥漿濃度一定的情況下，管道內(nèi)的不淤流速即為臨界流速。實(shí)踐證明，當(dāng)泥漿濃度為10%時(shí)管道內(nèi)的不淤流速應(yīng)不小于2m/s ；當(dāng)泥漿濃度大于10 %時(shí)，不淤流速也隨之相應(yīng)提高。 要降低排泥管道內(nèi)泥漿流速，在泥泵揚(yáng)程不變的情況下，就只有擴(kuò)大輸泥管徑。我們對 輸泥管徑選擇的原則是：以不淤泥為原則，擴(kuò)大管徑，降低泥漿流速，以延長輸泥排距。即盡量減少輸泥管道摩擦阻力，以增加輸泥能力。2.2設(shè)計(jì)思路 思路：學(xué)習(xí)是一個(gè)由了解到認(rèn)識到熟悉的過程，當(dāng)然做畢業(yè)設(shè)計(jì)也是這樣，首先我要查閱大量的相關(guān)資料，并對它們進(jìn)行整理和綜述，熟悉和認(rèn)識有關(guān)我課題的內(nèi)容，制定一套適合自己的設(shè)計(jì)方案，因?yàn)槲业恼n題是建立在pro/e軟件的基礎(chǔ)之上的，所以深入學(xué)習(xí)pro/e軟件，對其繪圖和動(dòng)畫仿真功能熟練掌握顯得尤為重要。本章小結(jié)：本章主要涉及到本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框架，包括在設(shè)計(jì)過程中所想出的方案、設(shè)計(jì)的流程、思路和技術(shù)路線等。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，拿到自己的課題，就要在自己的腦海中構(gòu)思一個(gè)計(jì)劃。要在第一時(shí)間給自己拿出一份方案甚至幾分方案，對自己做的設(shè)計(jì)要有一個(gè)總的把握，理清思路，制定一份詳細(xì)的計(jì)劃書，按部就班，這樣可以有條不紊的進(jìn)行我的畢設(shè)任務(wù)，不至于手忙腳亂，定期向知道老師匯報(bào)自己的進(jìn)展，記錄下老師給的指導(dǎo)。第三章 設(shè)計(jì)方法3.1 pro/engineer軟件3.1.1 pro/engineer軟件的介紹 pro/engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（ptc)旗下的cad/cam/cae一體化的三維軟件。pro/engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前三維造型軟件 領(lǐng)域中占有著重要地位，pro/engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械cad/cae/cam領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的cad/cam/cae軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。pro/e軟件自1998年問世以來，十余年間已成為全世界及大中國地區(qū)最普及的三維cad/cam系統(tǒng)，pro/e在今日儼然成為三維cad/cam系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛運(yùn)用與3c產(chǎn)品、汽車電子、通信、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)車、自行車、航天、家電、玩具等各行業(yè)。pro/e可謂是一個(gè)全方位的三維產(chǎn)品開發(fā)軟件，整合了零件設(shè)計(jì)、零件裝配、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、塑料模具設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、沖壓模具設(shè)計(jì)、工程圖制作、公差分析、造型設(shè)計(jì)、nc加工、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)/分析、動(dòng)態(tài)仿真、動(dòng)畫制作、鑄造件設(shè)計(jì)、逆向工程、自動(dòng)量測、結(jié)構(gòu)分析、熱流分析、簡易模流分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理、協(xié)同設(shè)計(jì)開發(fā)等功能與一體，其模塊眾多，且學(xué)習(xí)殊為不易。pro/e采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。（1）參數(shù)化設(shè)計(jì)相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以理解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。 （2）基于特征建模 pro/e是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活。（3）單一數(shù)據(jù)庫（全相關(guān)）pro/engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的cad/cam系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，nc（數(shù)控）工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價(jià)格也更便宜。3.1.2常用模塊介紹pro/designier 是工業(yè)設(shè)計(jì)模塊的一個(gè)概念設(shè)計(jì)工具，能夠使產(chǎn)品開發(fā)人員快速、容易的創(chuàng)建、評價(jià)和修改產(chǎn)品的多種設(shè)計(jì)概念。可以生成高精度的曲面幾何模型，并能夠直接傳送到機(jī)械設(shè)計(jì)和/或原型制造中。 pro/network animtor 通過把動(dòng)畫中的幀頁分散給網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)處理器來進(jìn)行渲染，大大的加快了動(dòng)畫的產(chǎn)生過程。 pro/perspecta-sketch 能夠使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員從圖紙、照片、透視圖或者任何其它二維圖象中快速的生成一個(gè)三維模型。 pro/photorender 能夠很容易的創(chuàng)建產(chǎn)品模型的逼真圖象，這些圖象可以用來評估設(shè)計(jì)質(zhì)量，生成圖片。 pro/assembly 構(gòu)造和管理大型復(fù)雜的模型，這些模型包含的零件數(shù)目不受限制。裝配體可以按不同的詳細(xì)程度來表示，從而使工程人員可以對某些特定部件或者子裝配體進(jìn)行研究，同時(shí)在整個(gè)產(chǎn)品中使設(shè)計(jì)意圖保持不變。附加的功能還能使用戶很容易的創(chuàng)建一組設(shè)計(jì)，有效的支持工程數(shù)據(jù)重用（edu）。 pro/detail 由于具有廣泛的標(biāo)注尺寸、公差和產(chǎn)生視圖的能力，因而擴(kuò)大了pro/engineer生成設(shè)計(jì)圖紙，這些圖紙遵守anai、iso、din和jis標(biāo)準(zhǔn)。 pro/feature 允許產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建高級特征（例如高級的掃描和輪廓混合）利用簡便的設(shè)計(jì)工具，在很短的時(shí)間內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)。 pro/notebook 以“自頂向下”的方式對產(chǎn)品的開發(fā)過程進(jìn)行管理，同時(shí)對復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中涉及的多項(xiàng)任務(wù)自動(dòng)分配，來增強(qiáng)工程的生產(chǎn)效率。 pro/scan-tools 滿足工業(yè)上使用物理模型作為新設(shè)計(jì)起點(diǎn)的需求。把模型數(shù)字化，它的形狀和曲面就可以以點(diǎn)數(shù)據(jù)的形式輸入到pro/scan-tools中，因此能產(chǎn)生高質(zhì)量的與物理原型非常匹配的模型。 pro/surface 能夠使設(shè)計(jì)人員和工程人員直接對pro/engineer的任一實(shí)體零件中的幾何外形和自由形式的曲面進(jìn)行有效的開發(fā)，或者開發(fā)整個(gè)的曲面模型。 pro/weldingtm 參數(shù)化的定義焊接裝配體中的對接要求，使用戶很容易的確認(rèn)焊接點(diǎn)，避免裝配零件與焊接點(diǎn)之間發(fā)生干涉，在文件編制和制造中消除錯(cuò)誤成本。 功能仿真模塊 pro/fem-post 用戶無須離開pro/engineer環(huán)境，就能夠顯示高級解算器計(jì)算的有限元結(jié)果，還鼓勵(lì)在產(chǎn)品開發(fā)早期對設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。 pro/mechanica custom loads 用戶可以把自定義載荷輸入，清楚的編輯和連接到pro/machanica motion的圖形用戶界面上。 pro/machanica equations 允許系統(tǒng)分析員或者控制工程師把pro/machanica motion模型連接到第三方或者專有的仿真程序中。 pro/machanica motion 使機(jī)械工程師在指定環(huán)境下創(chuàng)建和評價(jià)裝配體的運(yùn)動(dòng)。對設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，決定哪些參數(shù)應(yīng)該修改以便更好的滿足工程和性能的要求。3.2 pro/e的操作界面當(dāng)創(chuàng)建新零件或打開舊零件時(shí)，畫面顯示如圖3.2所示，此畫面主要含有下列區(qū)域：1. 零件顯示區(qū)為pro/e的主窗口，用以顯示零件的三維造型。2. 特征圖標(biāo)區(qū)主窗口的右側(cè)有常用特征的圖標(biāo)，以讓用戶進(jìn)行特征創(chuàng)建。3. 瀏覽區(qū)主窗口的左側(cè)為瀏覽區(qū)，用以顯示零件的模型樹、零件的圖層、各個(gè)文件夾檔案、個(gè)人偏好的文件夾等。4. 下拉式菜單位于畫面的最上方，含有數(shù)個(gè)類型的命令，如文件、編輯、視圖、插入、分析、信息、應(yīng)用程序、工具、窗口、幫助等，讓用戶在進(jìn)行零件設(shè)計(jì)時(shí)能控制pro/e的整體設(shè)計(jì)環(huán)境。5. 工具欄圖標(biāo)位于下拉式菜單的下方，將下拉式菜單中常用的功能以圖標(biāo)顯示出來。6. 圖標(biāo)版創(chuàng)建特征時(shí)，特征的各種信息、各個(gè)選項(xiàng)及其圖標(biāo)會(huì)顯示在主窗口上方的圖標(biāo)板。7. 動(dòng)作提示區(qū)當(dāng)進(jìn)行零件設(shè)計(jì)時(shí)，在圖標(biāo)板的上方會(huì)提示用戶該做的動(dòng)作，或要求用戶輸入必要的資料，并響應(yīng)命令執(zhí)行的情形。圖3.1 pro/e的操作界面圖3.2 pro/e零件圖按工具欄創(chuàng)建新文件夾的圖標(biāo)后，會(huì)出現(xiàn)如下圖3.3所示的對話框，此對話框顯示出pro/e的主要模塊，包括：（1）零件（含實(shí)體零件設(shè)計(jì)、造型曲面設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)等），擴(kuò)展名為.prt、（2）組件，擴(kuò)展名為.asm、（3）制造（含模具設(shè)計(jì)、nc加工程序制作等），擴(kuò)展名為.mfg、（4）繪圖，擴(kuò)展名為.drw，以上就是pro/e常用的系統(tǒng)模塊。圖3.3 pro/e新建菜單 草繪的操作界面如3.4圖所示圖3.4 pro/e草繪模塊繪制草圖是基本流程如下：1. 畫線條：圖所示為畫各種線條的圖標(biāo)，各個(gè)圖標(biāo)的用法不一一講解，挑幾個(gè)常有的講解。（1）：畫直線，操作步驟：以鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)選兩個(gè)點(diǎn)，即可產(chǎn)生一條直線，以鼠標(biāo)滾輪終止直線的繪制。（2）：畫矩形，操作步驟：以鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)選矩形的斜對角，即可產(chǎn)生矩形。（3）：以圓心及圓周畫圓，操作步驟：以鼠標(biāo)左鍵決定圓心，然后移動(dòng)光標(biāo)，以鼠標(biāo)左鍵定出圓周上的點(diǎn)即可產(chǎn)生圓。（4）：以三點(diǎn)畫圓弧，操作步驟：以鼠標(biāo)左鍵定出圓弧的起點(diǎn)和終點(diǎn)，然后移動(dòng)光標(biāo)，以鼠標(biāo)左鍵定出圓弧上的點(diǎn)。（5）：倒圓角，操作步驟：以鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)選兩個(gè)圖元（可為直線、圓、圓弧或者曲線），即可產(chǎn)生圓弧形的圓角。（6）：產(chǎn)生點(diǎn)，操作步驟：以鼠標(biāo)左鍵選取點(diǎn)的位置，即可產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)。畫完線條時(shí)，可對線條進(jìn)行修剪、鏡像、移動(dòng)等編輯工作，各個(gè)圖標(biāo)的用法如下：（7） ：動(dòng)態(tài)修剪線條，操作步驟：按著鼠標(biāo)左鍵描出曲線，和該曲線相交的線條即被刪除。（8） ：修剪或延伸線條，操作步驟：選取兩條線，則系統(tǒng)自動(dòng)修剪或者延伸兩條線。（9） ：分割線條，操作步驟：選取兩條線的交點(diǎn)，則兩條線分別在交點(diǎn)處被切成兩段。（10）：鏡像線條，操作步驟：選取線條（若要選取一條以上的線條，則需按住鍵盤上的ctrl鍵）按選取中心線，則所選的線條即被鏡像至中心線另一側(cè)。2. 確認(rèn)尺寸：畫完線條后，pro/e系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)標(biāo)注尺寸，若所標(biāo)注的只存恰好為我們所需的尺寸，則按，更改尺寸為我們所需的數(shù)值；否則按標(biāo)注尺寸（以鼠標(biāo)左鍵選線條，按下鼠標(biāo)滾輪標(biāo)注尺寸），再按修改尺寸數(shù)值；此外，亦可按設(shè)置約束條件，各個(gè)約束條件的用法如下（1） ：選一條斜的直線，使其變?yōu)殂U直線；或點(diǎn)選兩個(gè)點(diǎn)，使兩個(gè)點(diǎn)鉛直對齊。（2） ：選一條斜的直線，使其變?yōu)樗骄€；或選兩個(gè)點(diǎn)，使兩個(gè)點(diǎn)水平對齊。（3） ：選兩條線條，使其互相垂直。（4） ：選兩條線條，使其相切。（5） ：選一個(gè)點(diǎn)及一條直線，使點(diǎn)位于直線中央。（6） ：選兩條線或點(diǎn)，使其對齊。（7） ：選中心線及兩個(gè)點(diǎn)，使兩個(gè)點(diǎn)對中心線對稱。（8） ：選兩條直線，使其長度相等；或者選兩個(gè)圓弧/圓/橢圓，使其半徑相等。（9） ：選兩條直線，使其平行。3.3運(yùn)用pro/e畫出吸泥管、排泥管和泥泵我就開始構(gòu)思我的畢業(yè)設(shè)計(jì)所需要畫的圖形，我在圖紙上簡單的畫出了我所畫零件的二位圖形，在構(gòu)思三維圖的過程當(dāng)中，我把它分成四個(gè)部分：3.3.1吸泥管畫絞吸式挖泥船吸泥管主要運(yùn)用了proe的拉伸實(shí)體特征和掃描特征： 選擇插入菜單掃面伸出項(xiàng)草繪軌跡平面選擇草繪平面正向缺省，然后在草繪的環(huán)境下畫出草繪軌跡，然后畫出截面，我所選擇管道截面外徑為120mm,內(nèi)徑為100mm,在掃描完成后，我在管道的一段拉伸出內(nèi)徑100mm，外徑110mm的管道，便于吸泥管和泥泵的裝配?！皰呙琛笔菍⒍S截面沿著一條軌跡線掃描出實(shí)體或者曲面。以掃描的方式創(chuàng)建實(shí)體或曲面時(shí)，用戶首先由現(xiàn)有零件選取一個(gè)適當(dāng)?shù)钠矫鎭砝L制二維軌跡線，然后pro/e系統(tǒng)將零件轉(zhuǎn)為與軌跡線垂直的平面，用戶在此平面上繪制二維截面，系統(tǒng)即會(huì)將此截面沿著軌跡線掃描出實(shí)體或者曲面，操作步驟如下：1. 欲創(chuàng)建實(shí)體：選取下拉式菜單下的掃描伸出項(xiàng)。2. 選草繪軌跡。3. 由現(xiàn)有的零件選取一個(gè)平面，作為二維截面的草繪平面，并決定繪制二維截面的視圖方向，然后再選取另一個(gè)平面，作為設(shè)置方向的參照平面，以將零件轉(zhuǎn)為二維視圖，且系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入二維草繪的模式。4. 繪制掃描的軌跡線（一條曲線，也就是吸泥管的軸線）。5. 選擇掃描的屬性：增加內(nèi)部因素或者無內(nèi)部因素。（1） 增加內(nèi)部因素：將一個(gè)非封閉的截面沿著軌跡線掃描出“沒有封閉”的曲面，然后系統(tǒng)自動(dòng)在兩端加入曲面，成為封閉幾何。（2） 無內(nèi)部因素：將一個(gè)截面沿著軌跡線直接掃描出實(shí)體或者曲面。6.系統(tǒng)再次進(jìn)入二維草繪的模式用戶繪制掃描的截面（一個(gè)直徑為100mm和直徑為120mm的同心圓）。7.在特征對話框中選確定，以完成吸泥管的創(chuàng)建。圖3.5 pro/e畫出的吸泥管3.3.2排泥管與繪制吸泥管的過程相似，繪制排泥管的過程同樣運(yùn)用了proe的拉伸和掃描特征。選擇插入菜單掃描伸出項(xiàng)草繪軌跡平面正向缺省，然后繪制出草繪軌跡和截面，這里我便于裝配，管道的內(nèi)徑和外徑所取的值和吸泥管相同，在現(xiàn)實(shí)的絞吸式挖泥船中，二者的尺寸是不同的，所畫的排泥管如下：圖3.6 pro/e畫出的排泥管同樣為了便于和泥泵的裝配，我在排泥管的一段拉伸出內(nèi)徑100mm,外徑110mm的管道。3.3.3泥泵泥泵的畫法較為復(fù)雜，因?yàn)楸敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)泥泵有專門的人進(jìn)行繪制，所以，我大體的畫了泥泵的樣子，包括外殼和葉輪。單擊旋轉(zhuǎn)工具按鈕選擇front作為草繪平面畫出葉輪的中心，選擇插入命令掃描曲面草繪軌跡選擇top面作為草繪平面正向缺省繪制出掃描軌跡曲線，注意是兩條曲線，繪制完成后確定，該葉片就現(xiàn)實(shí)出來了。然后單擊復(fù)制按鈕，單擊選擇性粘貼按鈕，出現(xiàn)對話框后二者全部打勾，單擊旋轉(zhuǎn)變換按鈕，進(jìn)入變換上滑面板，在模型中選擇a-1軸，輸入旋轉(zhuǎn)角度為60度，打勾，然后單擊陣列工具按鈕，選擇軸選項(xiàng)，在模型中選擇a-1軸，輸入陣列成員數(shù)為5，成員間的角度為60度，單擊旋轉(zhuǎn)工具按鈕，單擊曲面按鈕，選擇front作為草繪平面，進(jìn)入草繪模式，修剪葉片，去除多余的葉片。選擇葉片，點(diǎn)擊編輯加厚命令，對葉片進(jìn)行加厚，然后對葉片進(jìn)行倒圓角，這樣，葉片大致就畫好了。圖3.7 pro/e畫出的葉輪然后就是畫出泥泵的外殼了，畫外殼的過程相對比較簡單，運(yùn)用了拉伸特征、抽殼打孔倒圓角等工具拉伸是在完成二維截面的草圖繪制后，垂直此截面長出的實(shí)體或者截面。以拉伸的方式創(chuàng)建實(shí)體或者曲面的操作步驟如下：1. 選取一個(gè)平面作為草圖的草繪平面。2. 按主窗口右側(cè)的草繪工具圖標(biāo)，則pro/e系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)決定參照平面及其方向（或由用戶自行指定之）。3. 按草繪對話框的，則系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入二維草繪的模式用戶繪制拉伸特征的二維截面的草圖（長為450mm、寬為400mm的正方形），然后按對號。4. 按主窗口右側(cè)拉伸工具的圖標(biāo)，即可在畫面上預(yù)覽拉伸實(shí)體的幾何形狀（若欲創(chuàng)建曲面，則按圖標(biāo)板拉伸為曲面的圖標(biāo)）。5. 輸入拉伸的深度（400mm）。6. 按圖標(biāo)板右側(cè)的，即完成箱體的創(chuàng)建。圖3.8 pro/e畫出的箱體3.3.4水流我查閱了相關(guān)的資料，在pro/e環(huán)境中，塑造水流模型相對較為困難，并且pro/e不是進(jìn)行模擬仿真最好的工具，我做的是絞吸式挖泥船吸泥管和排泥管運(yùn)動(dòng)過程，重要的是顯示這個(gè)過程，所以，我用6個(gè)小球代表我的水流，兩個(gè)直徑40mm的小球代表低濃度的泥漿，兩個(gè)直徑50mm的小球代表中等濃度的泥漿，兩個(gè)直徑60mm的小球代表高濃度的泥漿，這樣我的仿真模型就初步建立好了，繪制小球主要運(yùn)用了proe的旋轉(zhuǎn)特征，其步驟如下：以旋轉(zhuǎn)的方式創(chuàng)建小球的操作步驟如下：1. 選取一個(gè)平面作為草圖的草繪平面。2. 按主窗口右側(cè)草繪工具圖標(biāo)，則pro/e系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)決定參照平面及其方向。3. 按草繪對話框中的，則系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入二維草繪模式用戶繪制旋轉(zhuǎn)特征的二維截面的草圖（直徑分別為40mm、50mm、60mm的半圓），然后按對號。4. 按主窗口右側(cè)旋轉(zhuǎn)工具的圖標(biāo)，即可在畫面上預(yù)覽旋轉(zhuǎn)實(shí)體的幾何形狀（若欲創(chuàng)建曲面，則按圖標(biāo)板拉伸為曲面的圖標(biāo)）。5. 輸入二維截面的旋轉(zhuǎn)角度，默認(rèn)為360度。6. 按圖標(biāo)板的，即可完成小球的創(chuàng)建。圖3.9 pro/e畫出的小球3.4零件的裝配所有的零件繪制好之后就是零件的裝配了，下面就對零件的裝配做一個(gè)簡單的介紹：進(jìn)入零件裝配的首要工作是進(jìn)入“組件模塊”，其操作步驟是：按工具欄創(chuàng)建新文件的圖標(biāo)，在類型中選擇組件，輸入組件名稱，然后按確定，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)設(shè)置好組件的設(shè)計(jì)環(huán)境。進(jìn)入組件模塊后，按如下的步驟進(jìn)行零件的裝配：(1)按主窗口右側(cè)增加元件至組件的圖標(biāo)，選取欲裝配的元件，按打開后元件出現(xiàn)在主窗口內(nèi)，在圖標(biāo)版中將裝配的約束條件設(shè)為缺省，再按圖標(biāo)版右側(cè)的打勾符號，則元件會(huì)被裝配到默認(rèn)的位置上。(2)在按主窗口右側(cè)增加元件至組件的圖標(biāo)，選取欲裝配的元件，按打開后元件出現(xiàn)在主窗口內(nèi)，若此元件的位置或者角度不佳，則可按住鍵盤的ctrl及alt鍵，以鼠標(biāo)滾輪旋轉(zhuǎn)元件，或以鼠標(biāo)右鍵移動(dòng)元件。(3)在現(xiàn)有的組件及欲裝配的元件上點(diǎn)選點(diǎn)、線、面等幾何圖元，pro/e系統(tǒng)即會(huì)在圖標(biāo)板上顯示約束條件，持續(xù)點(diǎn)選幾何圖元，知道圖標(biāo)板顯示出裝配約束條件已充足的信息：狀態(tài)：完全約束，再按圖標(biāo)板右側(cè)的打勾符號，及完成元件的裝配。(4)若需要再進(jìn)行其他元件的裝配，則重復(fù)上述2、3步驟。(5)所有的元件皆裝配完畢后，可選下拉菜單視圖底下的分解分解視圖將所有元件爆炸開來，若要恢復(fù)原始、為爆炸開的組件，則選下拉式菜單視圖底下的分解取消分解視圖。下圖即是我裝配完的圖形（注：只有葉輪的裝配約束條件為銷釘，其它的皆為默認(rèn)的裝配約束條件）圖3.10 裝配圖3.5本章小結(jié)本章主要闡述了我的設(shè)計(jì)方法，怎樣用pro/e對絞吸式挖泥船吸泥管和排泥管進(jìn)行模擬仿真，對pro/e各個(gè)特征模塊功能進(jìn)行介紹和演示，怎樣用pro/e是排泥管和吸泥管在排泥和吸泥的過程中產(chǎn)生動(dòng)畫效果等。經(jīng)過一段時(shí)間自己對pro/e的學(xué)習(xí)，不僅增強(qiáng)了我對pro/e軟件軟件的操作技能，更重要的是讓我體會(huì)到了學(xué)習(xí)pro/e的重要性。pro/e作為三維圖形繪制的軟件，它是三維建模軟件的領(lǐng)頭羊之一。pro/e具有在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。對于我們學(xué)機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，可見pro/e學(xué)習(xí)的重要性。第四章 實(shí)現(xiàn)過程4.1疏浚仿真模擬4.1.1國內(nèi)外疏浚仿真現(xiàn)狀國際上，目前在美國、荷蘭、日本等國，疏浚仿真系統(tǒng)得到較好的發(fā)展和研究。據(jù)資料顯示，美國第一代1疏浚仿真器于 1994年的dacs 公司開發(fā)，并于 1999 年進(jìn)行了硬件和軟件升級。荷蘭 ihc 公司開發(fā)了兩種類型的疏浚仿真器。一種是小型疏浚仿真器，由一臺(tái)計(jì)算機(jī)、兩臺(tái)顯示器和一個(gè)控制面板組成。該系統(tǒng)可以仿真絞吸式挖泥船、斗輪式挖泥船、斗鏈?zhǔn)酵谀啻桶椅酵谀啻氖杩Ｗ鳂I(yè)過程；另一種是大型疏浚仿真器，它可以根據(jù)用戶需求定制成為全仿真式挖泥船仿真器，該仿真器的控制面板上安裝了操作開關(guān)和指示儀表，另外配置一臺(tái)能夠顯示并切換多幅疏浚畫面的顯示器。國內(nèi)，我國挖泥船疏浚仿真系統(tǒng)的研制起步較晚，2001年武漢理工大學(xué)開發(fā)了1750方絞吸式挖泥船疏浚仿真器。該仿真器以1750方絞吸式挖泥船為原型，按照11的比例制造出面板，對泥泵、管路系統(tǒng)及相關(guān)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。教育部河海大學(xué)疏浚研究工程中心于2006 年開發(fā)了絞吸式挖泥船疏浚仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對船舶施工過程的全程模擬仿真，通過11的虛擬視景系統(tǒng)給操作者一個(gè)身臨其境的環(huán)境。4.1.2疏浚仿真系統(tǒng)的分類與用途目前國內(nèi)外挖泥船疏浚仿真系統(tǒng)按大小和復(fù)雜程度可以分為小型疏浚仿真器和大型疏浚仿真器，按其用途又可分為訓(xùn)練、教學(xué)、研究、產(chǎn)量預(yù)測和疏浚設(shè)備輔助設(shè)計(jì)等幾類。疏浚仿真系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在在疏浚作業(yè)的各方面。在訓(xùn)練方面，疏浚作業(yè)人員通過使用疏浚仿真系統(tǒng)能夠熟悉新型挖泥船的控制盤臺(tái)和所要操作運(yùn)行的工作項(xiàng)目，根據(jù)挖泥船的工作原理掌握不同工況的作業(yè)方法，通過了解疏浚作業(yè)的制約條件，掌握優(yōu)化作業(yè)的原理與方法，觀察疏浚作業(yè)系統(tǒng)的故障現(xiàn)象、判斷故障原因、掌握排除故障的方法；在教學(xué)方面，學(xué)生可以獲得對疏浚過程及動(dòng)態(tài)特性的感性認(rèn)識，也可以用其分析疏浚系統(tǒng)的工作原理，加深理解；在研究方面，泥泵、管路和絞刀等設(shè)備的工作特性的研究也需要疏浚仿真系統(tǒng)作為主要的工具和手段；在產(chǎn)量預(yù)測方面，通過疏浚仿真系統(tǒng)在不同工況下的疏浚方量估算最終的開挖量；在疏浚設(shè)備輔助設(shè)計(jì)方面，使用疏浚仿真系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型對系統(tǒng)的絞刀、泥泵等設(shè)備進(jìn)行模擬，能夠在短期內(nèi)經(jīng)濟(jì)有效地分析比較設(shè)備的不同設(shè)計(jì)方案，預(yù)測實(shí)際物理系統(tǒng)的工作過程，具有輸出參數(shù)調(diào)整容易和輸出結(jié)果簡明清晰等優(yōu)點(diǎn)。4.2演示仿真使用pro/e進(jìn)行仿真的首要工作是辨認(rèn)整個(gè)組件產(chǎn)品中那些是固定不動(dòng)的元件、哪些是可動(dòng)的元件，可動(dòng)元件的自由度為何、可動(dòng)元件之間如何連接，以及可動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)方式。裝配的過程已經(jīng)完成了，下一步就是動(dòng)畫演示了，于是也就到了工程量最大的過程了，對于pro/e的動(dòng)畫制作還是很陌生的，于是我上網(wǎng)查閱了相關(guān)視屏資料、教程，并結(jié)合了自己的課題，舉一反三制作了絞吸式挖泥船吸泥管與排泥管動(dòng)作過程動(dòng)畫，下面就我如何做的動(dòng)畫做一個(gè)簡單的介紹。第1、 我用六個(gè)小球分別代表了不同濃度的泥漿，眾所周知，泥漿的濃度在不同的情況下是不同的，并且隨著泥漿濃度的不同，泥漿的流速是不同的，低濃度泥漿由于受到的重力比較小，運(yùn)動(dòng)速度較為快些，高濃度泥漿由于受到的重力大，相對來說運(yùn)動(dòng)的速度要稍慢些，我用大中小球分別代表了高中低濃度的泥漿，來演示我所需要的動(dòng)畫過程。第2、 將六個(gè)小球裝備的管道的外部，并右擊鼠標(biāo)，編輯定義放置，將約束已啟用前的勾取消，這樣小球就可以在中心面上自由移動(dòng)了，然后單擊拖動(dòng)元件按鈕，將六個(gè)小球拖到原始狀態(tài)，也就是即將進(jìn)入吸泥管時(shí)的狀態(tài)，然后單擊快照里面的照相機(jī)按鈕，拍下照片1，然后在將6個(gè)小球拖到第二個(gè)位置，單擊快照里面的照相機(jī)按鈕，拍下照片2，以此類推拍下數(shù)張小球運(yùn)動(dòng)的軌跡照片，這里要注意小球的運(yùn)動(dòng)方式有線性和平滑，所以所拍的照片要能客觀的顯示小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，照片越多，動(dòng)畫顯示的也就越漂亮。圖4.1 拖動(dòng)菜單下的拍照圖4.2 小球的拖動(dòng)第3、 所有的照片拍攝完畢之后，單擊pro/e中的應(yīng)用程序菜單，單擊里面的動(dòng)畫按鈕，在左邊的工具欄中會(huì)顯示一系列的工具按鈕，點(diǎn)擊第四個(gè)按鈕（關(guān)鍵幀序列），將拍的照片添加進(jìn)去，并設(shè)定上一張照片和下一張照片之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，在設(shè)定時(shí)間的過程中，精良讓小球運(yùn)動(dòng)的速度平滑一點(diǎn)，速速可以瞬時(shí)的變化，但不要過于劇烈，這樣所做的動(dòng)畫也能漂亮一點(diǎn)，所有的照片添加完畢之后，選擇線性，單擊確定。圖4.3 關(guān)鍵正序列第4、 我們知道，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的，所以我們要在葉輪的轉(zhuǎn)軸上添加一個(gè)電動(dòng)機(jī)，并設(shè)置電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，給葉輪施加轉(zhuǎn)矩，讓其轉(zhuǎn)動(dòng)。單擊右側(cè)工具欄中的伺服電動(dòng)機(jī)按鈕，在裝配圖中選擇運(yùn)動(dòng)軸，然后點(diǎn)擊輪廓，把位置改成速度，并設(shè)置轉(zhuǎn)速，然后確定，這樣電動(dòng)機(jī)就設(shè)置好了。圖4.4 伺服電動(dòng)機(jī)的定義第5、 在進(jìn)行正式的動(dòng)畫仿真之前，可按工具欄的圖標(biāo)（拖動(dòng)元件）進(jìn)行特定的元件拖拽，使元件平移或者旋轉(zhuǎn)，以測試元件的裝配是否正確，是否合乎預(yù)期。第6、 單擊工具菜單，單擊時(shí)間域，設(shè)計(jì)動(dòng)畫時(shí)間，注意動(dòng)畫時(shí)間要比關(guān)鍵幀序列中添加照片的時(shí)間長，要不然動(dòng)畫可能不完整。圖4.5 動(dòng)畫時(shí)域的設(shè)置第7、 單擊右側(cè)工具欄中的倒數(shù)第三個(gè)按鈕，也就是啟動(dòng)按鈕，可以觀察的動(dòng)畫過程。單擊倒數(shù)第二個(gè)按鈕（回放按鈕），進(jìn)行動(dòng)畫的捕獲，并做成最終的視頻。這樣，動(dòng)畫過程就做好了。圖4.6 動(dòng)畫的捕獲對于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最終成果，我已經(jīng)做成視頻，視頻上記錄了吸泥管、排泥管、泥泵、箱體的裝配圖形，并且我用大小不等的小球分別代表20%、30%、50%不同濃度的泥漿，讓他們的輸泥管線中流動(dòng)，并且使他們在輸送的過程中擁有不同的速度，記錄下它們被水泵從吸泥管吸入到從排泥管排出的過程。我用不同的顏色代表了不同的零件，藍(lán)色代表的是吸泥管，黃色代表的是排泥管，紅色代表的是水泵的外部箱體，綠色代表的是葉輪，我把它們設(shè)置成透明，這樣便于觀察小球在管道中的流動(dòng)。而且每一個(gè)小球在管道中流動(dòng)時(shí)的速率不是一成不變的，因?yàn)樵趯?shí)際的吸泥和排泥過程中，每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的速率十分復(fù)雜，