基于ProE的齒輪油泵虛擬裝配與運動學(xué)分析.doc

南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計1南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計題目：基于ProE的齒輪油泵虛擬裝配與運動學(xué)分析姓名朱中波所在系部機械技術(shù)系專業(yè)班級數(shù)控技術(shù)0821指導(dǎo)老師劉萍萍2011年4月南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計2畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書設(shè)計（論文）題目：基于PRO/E的齒輪油泵虛擬裝配與運動學(xué)分析指導(dǎo)教師：劉萍萍職稱：講師類別：畢業(yè)設(shè)計1、設(shè)計的主要任務(wù)通過撰寫本論文，使學(xué)生能掌握齒輪油泵工作原理，能用三維軟件較為熟練地進行中等復(fù)雜程度零部件的設(shè)計，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。本論文利用Pro/E軟件對齒輪油泵進行三維造型、裝配和運動仿真，完成設(shè)計說明書一份、齒輪油泵三維裝配圖1個。2、設(shè)計的主要內(nèi)容利用Pro/E軟件對齒輪油泵進行三維造型，并運用其機構(gòu)模塊進行油泵運動狀況模擬仿真，以檢查油泵工作時干涉情況。具體包括：齒輪油泵主要零件造型；齒輪油泵裝配；齒輪油泵運動仿真3、設(shè)計的基本要求（1）具有收集參考資料加以消化、歸納的能力（2）具有調(diào)研、收集、查閱資料、分析判斷確定設(shè)計/論文方案的能力（3）具有歸納、整理技術(shù)資料，撰寫技術(shù)文件的能力（4）具有闡述論證設(shè)計/論文成果及其技術(shù)答辯的能力（5）正確對待畢業(yè)設(shè)計，精心準備，認真完成（6）獨立思考完成畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容，按時進行設(shè)計進度匯報，以便進行中期檢查（7）保證畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量，按期答辯4、主要參考文獻PRO/E造型、運動仿真方面的參考書5、畢業(yè)設(shè)計時間安排2010年10月14日10月31日：畢業(yè)設(shè)計任務(wù)布置、分析、前期準備2010年11月01日12月01日：學(xué)習(xí)PRO/E軟件、進行設(shè)計、造型2010年12月01日：中期檢查2010年12月02日12月31日：撰寫畢業(yè)論文2011年4月：撰寫、修改畢業(yè)論文，答辯備注注：1、此表一式三份，系部、指導(dǎo)教師、學(xué)生各一份。2、類別是指畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計，類型指應(yīng)用型、理論研究型和其他。南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計3目錄第一章緒論11.1機械專業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在的問題41.2將三維技術(shù)應(yīng)用到機械類專業(yè)課的教學(xué)中4第二章設(shè)計概述5第三章設(shè)計過程53.1齒輪油泵零件建模設(shè)計53.1.1齒輪油泵骨架的設(shè)計63.1.2齒輪油泵主體的設(shè)計83.1.3齒輪油泵左蓋的設(shè)計103.1.4創(chuàng)建齒輪泵右側(cè)蓋的設(shè)計113.1.5齒輪軸的設(shè)計113.1.6其他零件的設(shè)計153.2齒輪油泵裝配設(shè)計173.2.1虛擬裝配設(shè)計173.2.2生成爆炸圖21第四章機構(gòu)仿真及工作原理動畫214.1齒輪油泵機構(gòu)仿真設(shè)計214.2齒輪油泵工作原理動畫仿真24總結(jié)27參考文獻28致謝29南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計4第一章緒論計算機輔助教學(xué)是教學(xué)發(fā)展的一個焦點，Pro/E等三維建模軟件的發(fā)展以及虛擬制造技術(shù)的出現(xiàn)為機械類專業(yè)課教學(xué)提供了一種極好的現(xiàn)代化教學(xué)的工作平臺。1.1機械專業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在的問題（1）在機械類課程的教學(xué)中，經(jīng)常需要實物模型幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，如果沒有模型，僅僅依靠講解，是很難講清楚一個立體結(jié)構(gòu)的。學(xué)生缺少對實物的感官認識也就更難理解沒有模型的講解，而傳統(tǒng)的教學(xué)方式是利用教學(xué)實物模型，但實物模型攜帶不方便，而且容易損壞，不便于保管。（2）教學(xué)中存在的另一個問題是傳統(tǒng)的教學(xué)實物模型一成不變，更新?lián)Q代的速度慢，而幾十年不變的教學(xué)模型已不能滿足教學(xué)和科技時代不斷進步的需要。時代在發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容在不斷更新，當(dāng)然教學(xué)模型也要跟上教學(xué)內(nèi)容的更新，要想根據(jù)教學(xué)需要更改實物模型是很困難的。更換新實物模型成本又很高，而舊模型基本沒有再利用的價值，造成很大的浪費。（3）傳統(tǒng)的教學(xué)模型作運動演示和運動分析也存在很多缺陷，一是學(xué)校很難保證有一套完整的機械專業(yè)的教學(xué)模型，而且成本也較大；二是有些空間的機構(gòu)內(nèi)部的運動很難觀察到；三是裝配模型時容易損壞零件，運動容易出故障；四是運動特性的分析也很困難。（4）對于機械設(shè)計的教學(xué)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是先展開平面簡圖的構(gòu)思，形成稍微完整的方案之后，開始繪制三維簡圖，完全定型后再根據(jù)需要繪制效果圖、三視圖或制作簡易的模型。在造型設(shè)計的過程中，需要用樣品實物模型來表達設(shè)計者的構(gòu)思，但對每一種方案都制作實物樣品，要付出大量的勞動，還存在著精度低、修改調(diào)整困難、設(shè)計周期長及成本費用高等問題。1.2將三維技術(shù)應(yīng)用到機械類專業(yè)課的教學(xué)中Pro/E系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司（ParametricTechnologyCorporation，簡稱PTC)的產(chǎn)品。本軟件采用單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念，改變了機械CADCAECAM的傳統(tǒng)觀念，這種全新的概念已成為當(dāng)今世界機械CADCAECAM領(lǐng)域的新標準。將現(xiàn)代化的Pro/E三維技術(shù)應(yīng)用到在機械專業(yè)課的教學(xué)中，可以解決以南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計5上傳統(tǒng)教學(xué)存在的很多不足。（1）建立零件的三維模型，虛擬的模型便于現(xiàn)代化教學(xué)，在教學(xué)中如果應(yīng)用Pro/E的三維技術(shù)建立零件的三維模型，可以避免傳統(tǒng)教學(xué)模型的缺點，它同樣具有實物教學(xué)模型的直觀、容易理解的優(yōu)點，又克服了傳統(tǒng)教具的不足，避免了攜帶困難的問題，還便于制作多媒體課件。（2）把教學(xué)中常用的零件、部件和標準件建立起自己的模型庫，利用Pro/E提供的強大的基于特征的參數(shù)化實體造型功能，把教學(xué)中常用的零件、部件和標準件，利用微機的存儲信息量大的特點建立起自己的模型庫，以充分利用已有的設(shè)計成果和前人的經(jīng)驗。我們建立的教學(xué)模型庫有如下特點：1）零件模型庫的覆蓋面廣、標準新；2）當(dāng)教學(xué)需要某一零件模型時，可直接從零件模型庫中調(diào)出，不必手工繪制；3）零件模型從模型庫中調(diào)入后可任意移動、旋轉(zhuǎn)，在裝配時確定準確的位置；4）零件模型庫的操作使用簡捷、方便、靈活、易學(xué)易懂；5）還可以用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)零件模型庫的資源共享，充分運用網(wǎng)絡(luò)資源為教學(xué)服務(wù)。（3）可將各種三維零部件和機械傳動在Pro/E內(nèi)進行虛擬裝配、三維動畫演示和運動特性分析?？傊裀ro/E的三維技術(shù)引入機械專業(yè)課的教學(xué)，徹底改變了傳統(tǒng)的教學(xué)理念，大大改善了輔助教學(xué)環(huán)境，提高了教學(xué)效果。通過實踐證明，我們只要認真研究和大膽嘗試輔助教學(xué)這一現(xiàn)代化教學(xué)手段，不斷地去學(xué)習(xí)、掌握這種技術(shù)，很好地將Pro/E的三維技術(shù)應(yīng)用到我們的機械專業(yè)教學(xué)中去，提高工作效率，充分利用微機多媒體輔助教學(xué)的優(yōu)越性，調(diào)動學(xué)生的積極性，就一定能有效地幫助我們達到降低教學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。第二章設(shè)計概述本設(shè)計主要圍繞齒輪油泵設(shè)計這個實例展開。液壓油泵作為一種重要的液壓元件，其規(guī)格和型號比較繁多，傳統(tǒng)的開發(fā)過程繁瑣、效率低下、繪圖量大，Pro/E作為一款高效快捷的CAD/CAM軟件，克服了以上的不足之處，大大提高設(shè)計人員的開發(fā)速度，本文將著重就Pro/E的實體建模、虛擬裝配、機構(gòu)仿真等功能進行齒輪油泵的設(shè)計。齒輪油泵包含多個零部件，其設(shè)計巧妙運用Pro/E基于單一數(shù)據(jù)庫這一特點并綜合運用多種建模方法和設(shè)計方法。設(shè)計的具體要求為：（1）齒輪油泵零件建模設(shè)計；南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計6（2）齒輪油泵裝配設(shè)計；（3）齒輪油泵機構(gòu)仿真設(shè)計；（4）齒輪油泵工作原理動畫設(shè)計。第三章設(shè)計過程3.1齒輪油泵零件建模設(shè)計齒輪油泵包含20多個零部件，其設(shè)計巧妙運用Pro/E基于單一數(shù)據(jù)庫這一特點并綜合運用多種建模方法和設(shè)計方法，齒輪油泵的最后設(shè)計結(jié)果如圖1所示，組件分解圖如圖2所示。圖1齒輪油泵三維圖南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計7圖2齒輪油泵爆炸圖3.1.1齒輪油泵骨架的設(shè)計齒輪油泵骨架的設(shè)計主要是一系列基準曲線的繪制，其隨后的建模設(shè)計建立在骨架設(shè)計的基礎(chǔ)上，齒輪油泵的骨架設(shè)計結(jié)果如圖3所示。圖3齒輪油泵骨架設(shè)計結(jié)果（1）新建零件文檔；1）單擊“新建”按鈕打開“新建”對話框。在“類型”選項組中選取“零件”選項，在“子類型”中選取“實體”選項，在“名稱”文本框中輸入零件名稱“Gear_pump”；2）取消“使用缺省模板”復(fù)選項，單擊“確定”按鈕。系統(tǒng)打開“新文件選項”南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計8對話框，選取其中的“mmns_part_solid”選項，再單擊“確定”按鈕進入三維實體建模環(huán)境5。（2）草繪基準曲線；圖4齒輪油泵骨架草繪1）單擊“草繪工具”按鈕打開“草繪”對話框；2）選取基準平面FRONT作為草繪平面，其它設(shè)置接受系統(tǒng)默認選項，單擊“草繪”，進入草繪界面；3）在草圖內(nèi)繪制曲線如圖4所示。（3）創(chuàng)建基準平面；1）單擊“基準平面工具”按鈕打開“基準平面”對話框；2）選取FRONT基準平面作為參照，設(shè)置平移距離35；3）單擊“確定”，完成DTM1基準平面。（4）草繪曲線。1）單擊“草繪”打開“草繪”對話框；2）選取DTM1作為草繪平面，其它設(shè)置接受系統(tǒng)默認選項，單擊“草繪”；3）繪制如圖5所示曲線。南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計9圖5齒輪油泵骨架草繪二保存設(shè)計結(jié)果，作為骨架設(shè)計，關(guān)閉窗口。3.1.2齒輪油泵主體的設(shè)計（1）新建零件文檔；單擊“新建”按鈕打開新建對話框。在“類型”中選“零件”，在“子類型”中選“實體”，在“名稱”文本框中輸入零件名稱“Gear_part_m”。（2）創(chuàng)建外部繼承特征；1）單擊“插入”主菜單中選取“共享數(shù)據(jù)”/“合并/繼承”選項，系統(tǒng)打開設(shè)計圖標版；2）單擊“打開”按鈕，使用瀏覽的方式打開上一小節(jié)設(shè)計的齒輪油泵骨架文件“Gear_pump”.同時系統(tǒng)打開“外部合并”對話框，在該對話框的“約束類型”下選取“缺省”選項，在系統(tǒng)默認位置裝配齒輪油泵骨架文件；3）單擊“外部合并”中的“確定”，單擊“設(shè)計板”上的“確定”。（3）創(chuàng)建拉伸實體特征；1）單擊“拉伸”打開設(shè)計板，在