基于proe實現(xiàn)發(fā)動機的仿真和分析.doc

攀枝花學院專科畢業(yè)論文（設(shè)計）摘要I摘要本次畢業(yè)設(shè)計是基基于于pro/e實實現(xiàn)現(xiàn)發(fā)發(fā)動動機機的的仿仿真真和和分分析析，其中最主要部分當然是軟件Pro/ENGINEER的造型和裝配應用。隨著社會的需要和科學技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)品的競爭愈來愈激烈，CAD技術(shù)的廣泛應用，給傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計行業(yè)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來深刻的變化。科技水平的不斷發(fā)展，也使社會生產(chǎn)力得到了空前的進步對社會進步發(fā)揮著巨大的推進作用。本設(shè)計從實際出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了基于PRO/E的基礎(chǔ)應用，功能指令應用。通過詳細的過程說明及大量的圖片說明，在編寫方式上強調(diào)通俗易懂，由淺入深，并力求全面，系統(tǒng)和重點突出。通過本次畢業(yè)設(shè)計讓我清楚明白地了解PRO/E的產(chǎn)品設(shè)計功能和過程。由于論文編寫順序是按實際工作中進行，先從Pro/ENGINEER軟件的介紹再進行零件設(shè)計相關(guān)工作。通過緒論我們可以了解到PRO/E在社會生產(chǎn)行業(yè)中的發(fā)展狀況及其重要性，從中我們從一個新的角度了解生產(chǎn)的需要和未來的發(fā)展方向，讓我們跟上生產(chǎn)的步履，也提醒我們要做到老學到老以及這次論文的目的和方向。因本人水平有限，設(shè)計中難免存在缺點和錯誤，懇請各位老師批評指正。關(guān)鍵詞：發(fā)動機活塞，運動仿真，合理性，可靠性。攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）摘要IIABSTRACTThegraduationprojectisbasedonpro/etoachievetheenginessimulationandanalysis,whichofcourseispartofthesoftwarePro/ENGINEERmodelingandassemblyapplications.Astheneedsofsocietyandscienceandtechnologyofrapiddevelopment,moreandmoreintensecompetitioninproduct,peoplewhostudythegrowingproductdesign,whilethosewhoreallymasterthetechnologytheminority.ExtensiveuseofCADtechnologytothetraditionalproductdesignindustry,productmix,Industrialstructurebroughtaboutprofoundchanges.thecontinuousdevelopmentofscientificandtechnologicallevel,butalsothesocialproductiveforcesoftheunprecedentedprogressonsocialprogressplayingaroleinpushingforward.Thisdesignfromreality,thesystemintroducedonPRO/Ebasedapplications,featuresinstructionapplication.Throughthedetailedprocessdescriptionsandnumerousphotographsshowthatstressinthepreparationofeasytounderstandway,implementedprogressivelyandseeksacomprehensive,systematicandfocused.GraduationbythisletmeclearunderstandingofthePRO/Eproductdesignfeaturesandprocesses.Asthepaperpreparedbytheorderoftheactualworkcarriedout,startingwithPro/ENGINEERsoftwareintroducesfurtherpartdesignrelatedwork.WecanlearnthroughtheintroductionPRO/Einthesocialproductionindustryanditsimportanceinthedevelopment,fromwhichwelearnfromanewperspectiveofproductionneedsandfuturedirection,wewalkedtokeepupproduction,butalsoremindusTobetoooldtolearn,andthepapersofpurposeanddirection.Becauseofmylimitedability,designflawsanderrorsinevitable,askyoutocriticizetheteachercorrection.Keywordsenginepiston,motionemulate,rationality,dependability。攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）摘要III目錄摘要.IABSTRACT.II1緒論.11.1課題研究的背景及意義.11.2國內(nèi)外研究水平及發(fā)展趨勢.21.2.1原理方案設(shè)計技術(shù).21.2.2概念設(shè)計建模技術(shù).21.2.3草圖重建技術(shù).21.3課題內(nèi)容.32發(fā)動機簡介.42.1發(fā)動機基本構(gòu)造.42.1.1曲柄連桿機構(gòu).52.2發(fā)動機工作原理.62.2.1四沖程汽油機的工作原理.62.2.2四沖程柴油機的工作原理.73PROE軟件簡介.83.1PRO/E的主要模塊.83.2PRO/E的特點.84發(fā)動機活塞的運動仿真.104.1繪制發(fā)動機組件.104.1.1設(shè)置工作目錄.104.1.2繪制曲軸.104.1.3繪制連桿.134.1.5繪制發(fā)動機機座.144.1.6繪制活塞.204.1.7繪制活塞銷.214.1.8繪制汽缸蓋部分.224.2裝配連接.244.2.1建立發(fā)動機機座放置圖.244.2.2建立曲柄與發(fā)動機機座的連接.254.2.3建立曲柄與曲軸的連接.274.2.4建立曲軸與活塞的連接.28攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）摘要IV4.2.6裝配汽缸蓋.294.3定義伺服電機.304.4定義運動和分析.304.5動畫的輸出.325結(jié)論與展望.335.1結(jié)論.335.2展望.33參考文獻.34致謝.35攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）1緒論11緒論1.1課題研究的背景及意義利用計算機及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進行設(shè)計工作和產(chǎn)品的生產(chǎn),簡稱CAD/CAM。在工程和產(chǎn)品設(shè)計中，計算機可以幫助設(shè)計人員擔負計算、信息存儲和制圖等項工作。在設(shè)計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計人員通常用草圖開始設(shè)計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機完成；由計算機自動產(chǎn)生的設(shè)計結(jié)果，可以快速做出圖形并顯示出來，使設(shè)計人員及時對設(shè)計做出判斷和修改；利用計算機可以對圖形的編輯操作。Cad的出現(xiàn)縮短設(shè)計周期和提高設(shè)計質(zhì)量和效率。一個功能完善的產(chǎn)品設(shè)計，不僅需要產(chǎn)品設(shè)計尺寸準確，還需要設(shè)計合理，以保證生產(chǎn)出的零件在正常工作運動過程中不發(fā)生運動干涉，使用安全可靠?，F(xiàn)代仿真三維設(shè)計技術(shù)可以直接應用已建立的幾何模型，進行二維和三維的機械系統(tǒng)的復雜運動的分析，可分析機構(gòu)最小距離，反作用力，圖解合成位移，速度和加速度，繪制軌跡包絡(luò)等。如果說裝配仿真技術(shù)能夠從靜態(tài)的角度保證設(shè)計尺寸的正確性，機構(gòu)運動仿真則從運動的角度保證了設(shè)計的合理性和可靠性。Pro/E的機構(gòu)能方便地在Pro/E環(huán)境中，對任何實際的二維或三維機構(gòu)進行較復雜的運動學分析并結(jié)合Pro/EMechanic的motion模塊對運動機構(gòu)進行設(shè)計仿真。同時，可通過設(shè)計中斷將運動分析結(jié)果導入到Pro/EMechanic的structure當中，對運動的各個部件進行靜力分析，得出部件在運動過程中不同位置的應力和應變值。機構(gòu)是在Assembly模式中，專門處理組建的房子功能塊，它的一些定義能直接調(diào)入到Pro/E得motion之中。Pro/Mechanic的motion具有以下功能：（1）校驗機構(gòu)運動的正確性，對運動進行仿真，計算機構(gòu)任意時刻的位置、速度、加速度；（2）通過運動分析可以得出裝配的最佳配置；（3）根據(jù)給出的力決定運動狀態(tài)及反作用力，（4）根據(jù)運動反求所需的力；(5)求出鉸接點的力和軸承力；（6）通過尺寸變量對機構(gòu)進行優(yōu)化；（7）干涉檢查等。攀枝花學院專科畢業(yè)論文（設(shè)計）1緒論21.2國內(nèi)外研究水平及發(fā)展趨勢在工程領(lǐng)域，設(shè)計后期的詳細設(shè)計階段和裝配設(shè)計階段的CAD技術(shù)已相當成熟。而對于概念設(shè)計，一般認為它包括產(chǎn)品早期設(shè)計階段的草圖設(shè)計、構(gòu)思設(shè)計、初步的參數(shù)設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計等內(nèi)容。因而，CAD研究往往已詳細設(shè)計過程中的CAD技術(shù)為基礎(chǔ)，將其中的建模技術(shù)、真實感顯示技術(shù)等針對概念進行改進，從而建立一套面向CACD的理論技術(shù)。1.2.1原理方案設(shè)計技術(shù)原理方案設(shè)計是概念設(shè)計過程的第一步，原理方案的創(chuàng)新是實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵。當前，計算機輔助原理方案設(shè)計的研究主要體現(xiàn)在基于設(shè)計原理的目錄方案和基于知識的原理方案設(shè)計專家系統(tǒng)等方案于技術(shù)。1.2.2概念設(shè)計建模技術(shù)它是CACD的核心技術(shù)。許多學者從工程設(shè)計方法學中概念設(shè)計的定位出發(fā)，提出層次概念模型、基于廣義特征的概念模型、工程設(shè)計概念模型、基于功率建圖的概念設(shè)計等概念設(shè)計方法與技術(shù)。另外，從產(chǎn)品設(shè)計學的角度看，產(chǎn)品的設(shè)計過程可視為一個特征的演化過程，概念設(shè)計過程亦然。許多學者將他們在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、裝配設(shè)計等方面的研究成果加以拓展，應用在概念設(shè)計過程中，提出以支持變量特征和概念設(shè)計為標志的個類產(chǎn)品模型、基于變動特征的模型、信息基因模型、生成特征設(shè)計模型等建模方法。這些模型中的特征概念在繼承原有特征的性質(zhì)和屬性操作的基礎(chǔ)上增加了語意性，變動性，置換性和遺傳性等新特點，以適應概念設(shè)計過程中對象的抽象性、模糊性和繼承性。它們支持的設(shè)計模式更加產(chǎn)品的實際設(shè)計過程，在一定程度上體現(xiàn)了概念設(shè)計中的特征演化過程。1.2.3草圖重建技術(shù)它是將概念設(shè)計師的二維和三維設(shè)計草圖進行三維建模的關(guān)鍵技術(shù)，也是用來彌補傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)與概念設(shè)計之間鴻溝的一種有效手段。目前，草圖重建技術(shù)發(fā)展的相對比較成熟，國內(nèi)外已經(jīng)建立了一些產(chǎn)品概念快速形成的系統(tǒng)以及基于草圖的CAD系統(tǒng)?，F(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計模式的發(fā)展方向，當前，工業(yè)產(chǎn)品由傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品向機電一體化產(chǎn)品、電子產(chǎn)品方向發(fā)展。市場競爭日趨激烈，消費觀念不斷變化，一個產(chǎn)品的功能已不再是消費者購買的的主要因素了。產(chǎn)品的創(chuàng)新性、外觀造型、宜人性等因素愈來愈受到重視，在競爭中占據(jù)著突出的地位。同時，隨著以信息技術(shù)為主導的現(xiàn)代科學技術(shù)的迅猛發(fā)展。傳統(tǒng)的制造業(yè)正在發(fā)生著極其深刻的重大轉(zhuǎn)變，各種新的制造模式應運而生。再設(shè)計模式上，并行設(shè)計、協(xié)同設(shè)計、智能設(shè)計、虛擬設(shè)計、敏捷設(shè)計、全生命周期設(shè)計等設(shè)計方法代表了現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計模式攀枝花學院專科畢業(yè)論文（設(shè)計）1緒論3的發(fā)展方向。隨著技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計模式必然朝著數(shù)字化，集成化，網(wǎng)絡(luò)化和智能化得方向發(fā)展，未來的設(shè)計系統(tǒng)必然是一人機為核心的人機一體化智能集成系統(tǒng)。計算機輔助設(shè)計現(xiàn)在待解決的關(guān)鍵技術(shù)是基礎(chǔ)理論的研究主要是立足于現(xiàn)代產(chǎn)品的發(fā)展方向，從設(shè)計對象自身出發(fā)，用類似的方法和精確的方法對概念設(shè)計過程及設(shè)計方法進行研究，使得CAD/M系統(tǒng)更符合設(shè)計方法。設(shè)計創(chuàng)新技術(shù)研究主要是研究概念設(shè)計過程以及過程中需要遵行的原則和規(guī)范，探討各類設(shè)計創(chuàng)新技法，研究概念設(shè)計中的創(chuàng)新技術(shù)。建模技術(shù)研究主要是從概念設(shè)計的方法性和過程性出發(fā)，研究面向概念設(shè)計的產(chǎn)品模型和過程模型的建立方法，研究面向產(chǎn)品級和全生命周期的概念設(shè)計建模技術(shù)。人機交互技術(shù)研究主要是在傳統(tǒng)的人機交互手段基礎(chǔ)上，研究虛擬現(xiàn)實和多媒體新興技術(shù)下的人機交互技術(shù)。并行和協(xié)同技術(shù)研究住要是研究概念設(shè)計過程中考慮制造、成本等其他因素的并行設(shè)計技術(shù)，研究概念設(shè)計中不同或相同領(lǐng)域的設(shè)計師之間的協(xié)同設(shè)計技術(shù)。智能技術(shù)研究主要是研究概念設(shè)計過程中智能支持技術(shù)，研究概念設(shè)計評價過程中的智能支持技術(shù)。從產(chǎn)品設(shè)計的角度看，隨著CAD，人工智能，多媒體，虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的進一步發(fā)展，對概念設(shè)計過程必然有更深的認識，對概念設(shè)計的模擬必將達到新的境界。CAD/M將朝著更加自然的人機交互方式，更加有效的設(shè)計方向發(fā)展。概念設(shè)計的方案也更加富有創(chuàng)新性。計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)是一個人機一體化的智能集成系統(tǒng)。從整個產(chǎn)品的設(shè)計與制造的發(fā)展趨勢看，概念設(shè)計作為產(chǎn)品開發(fā)過程中的重要組成部分，必然與其發(fā)展趨勢一致。因此，概念設(shè)計與其他設(shè)計過程最終必將建立統(tǒng)一的產(chǎn)品設(shè)計支持模型。在這一模型的支持下，產(chǎn)品設(shè)計是一種并行的、協(xié)同的、面向全生命周期的設(shè)計模式。概念設(shè)計的結(jié)果能夠直接進行詳細的設(shè)計，概念設(shè)計師能簡潔有效的對詳細設(shè)計過程中的方案進行概念層次上的修改。1.3課題內(nèi)容本課題是利用Pro/e軟件的仿真功能對汽車發(fā)動機活塞的運動過程進行動畫模擬，并對活塞、連桿、汽缸壁進行一些簡單的數(shù)據(jù)分析及計算，以確定設(shè)計的合理性，可行性，最終完成設(shè)計。該設(shè)計具體研究方法及主要內(nèi)容是使用PROE軟件仿照汽車發(fā)動機，繪制出發(fā)動機汽缸、連桿、活塞及其他零部件實體圖。繪制好發(fā)動機各個構(gòu)件后，進入機構(gòu)設(shè)計擴展，然后對設(shè)計進行模擬仿真校驗，包括仿真顯示、運動干涉檢測、運動軌跡、速度及加速度的檢測。攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）2發(fā)動機簡介42發(fā)動機簡介2.1發(fā)動機基本構(gòu)造發(fā)動機是將某一種型式的能量轉(zhuǎn)換為機械能的機器，其作用是將液體或氣體燃燒的化學能通過燃燒后轉(zhuǎn)化為熱能，再把熱能通過膨脹轉(zhuǎn)化為機