基于ProE的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真

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II分類號 密級 UDC 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 系 、中心 機(jī)電工程系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年級 論文答辯日期 2012 年 1 月 7 日 青 島 工 學(xué) 院 III基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真完成日期： 指導(dǎo)教師簽字： 答辯小組成員簽字： I基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真摘 要隨著人們生活水平的日益提高，豆?jié){已經(jīng)走向了人們的餐桌，因此，豆?jié){的相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)入了人們的視線，引起了人們的注意，在追求方便快捷的生活已經(jīng)成為時(shí)代主旋律的情況下，豆?jié){機(jī)作為一件方便的日常廚房工具，正在逐漸走入便捷的生活時(shí)代。本課題的目的是運(yùn)用 Pro/E 軟件對豆?jié){機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，了解一般產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本過程。應(yīng)用 Pro/E 軟件仿真系統(tǒng)優(yōu)化豆?jié){機(jī)的使用功能，克服現(xiàn)在一些豆?jié){機(jī)的費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、不易于清洗和外觀不美觀等缺點(diǎn)。并探索 Pro/E 在三維動(dòng)態(tài)方面的應(yīng)用價(jià)值，以及 Pro/E 軟件在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：Pro/E；豆?jié){機(jī)；零件裝配；動(dòng)態(tài)仿真IIBased on the Pro / E soymilk machine design—Three dimensional modeling and dynamic simulation AbstractWith the improvement of people's standard of living, soy milk has been toward the table of people, therefore, milk related products into the line of sight of people, caused the attention of people, in the pursuit of convenient life, has become the main theme of the times situation, soya-bean milk machine as a convenient daily kitchen tools, is gradually into convenient life era.The purpose of this project is to use Pro / E software to optimize the structure of the soybean milk machine design, the general understanding of the basic process of product design. Application of Pro / E software simulation and system optimization of soya-bean milk machine use function, overcoming some soybean milk machine time-consuming, laborious, is not easy to be cleaned and poor appearance. And exploration of Pro / E in 3D dynamic aspects of the application, as well as the Pro / E software in today's industrial production and application.Key words: Pro/E; Pro/E; soya-bean milk machine; parts assembly; dynamic simulationIII目 錄1 緒論1.1 豆?jié){機(jī)的發(fā)展及 Pro/E 的應(yīng)用 .11.1.1 現(xiàn)今生活對豆?jié){機(jī)的需求 11.1.2 Pro/E 在工業(yè)中的應(yīng)用 .11.1.3 豆?jié){機(jī)的發(fā)展歷程 21.2 Pro/ENGINEER 軟件的簡介 21.2.1 Pro/ENGINEER 的發(fā)展歷程 21.2.2 Pro/ENGINEER 主要模塊及應(yīng)用領(lǐng)域 41.3 本課題的主要研究內(nèi)容 62 豆?jié){機(jī)的組成零件及繪制2.1 豆?jié){機(jī)的組成零件 .72.2 豆?jié){機(jī)零件的繪制 .73 豆?jié){機(jī)零件的裝配3.1 建立新文件并固定頂蓋 .93.2 裝配加熱管 113.3 裝配刀具 133.4 裝配杯體 153.5 裝配把手 .173.6 底座的裝配 .194 仿真運(yùn)動(dòng)4.1 仿真運(yùn)動(dòng)的參數(shù)設(shè)置 214.2 模擬仿真運(yùn)動(dòng)效果 235 結(jié)論與展望5.1 結(jié)論 265.2 課題展望 26參考文獻(xiàn) 27致謝 28基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 11 緒論1.1豆?jié){機(jī)的發(fā)展及 Pro/E的應(yīng)用1.1.1 現(xiàn)今生活對豆?jié){機(jī)的需求隨著生活水平提高，生活節(jié)奏的加快，人們的生活習(xí)慣也隨之改變，以往慢節(jié)奏慢慢的被淘汰。生活的需求是產(chǎn)品開發(fā)的向?qū)?，一切的設(shè)計(jì)都要源于人們生活的需要，符合人們需要才是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最終目的。因此這次的設(shè)計(jì)題目就從身邊選擇，一個(gè)簡單實(shí)用的生活必備工具：豆?jié){機(jī)?？旃?jié)奏已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的主流，跟不上生活的節(jié)奏就要被淘汰，豆?jié){機(jī)作為日常生活的必備廚具，已經(jīng)進(jìn)入了快節(jié)奏的生活時(shí)代。豆?jié){里含有多種優(yōu)質(zhì)蛋白、多種維生素、多種人體必須的氨基酸和多種微量元素等。無論成年人、老年人和兒童，只要堅(jiān)持飲用，對于提高體質(zhì)、預(yù)防和治療病癥，都大有益處。所以豆?jié){飲品日益受到人們的青睞。隨著人們健康認(rèn)識(shí)的增強(qiáng)，為了衛(wèi)生，喝的放心，紛紛選擇家庭自制豆?jié){，從而拉動(dòng)家用微電腦全自動(dòng)豆?jié){機(jī)市場。一部好的豆?jié){機(jī)不僅能為我們節(jié)約很多寶貴的時(shí)間，而且還能榨出鮮美可口、營養(yǎng)豐富的豆?jié){，為我們的健康保駕護(hù)航！1.1.2 Pro/E 在工業(yè)中的應(yīng)用CAD 技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，是計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程設(shè)計(jì)、機(jī)械制造等領(lǐng)域中最有影響的一項(xiàng)高新應(yīng)用技術(shù)。Pro/E 作為 CAD 軟件中的突出代表，在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品創(chuàng)新等各個(gè)方面有著重要的作用。它使機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中，產(chǎn)品的性能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)能得到充分的施展，而不僅僅是代替簡單而重復(fù)的人工勞動(dòng)。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員可以通過 Pro/E 的動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的性能分析設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并將產(chǎn)品的形體設(shè)計(jì)已產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)結(jié)合起來，對產(chǎn)品個(gè)主要部件的動(dòng)、靜態(tài)分析和結(jié)構(gòu)形體等的優(yōu)化。自從美國 PTC 公司的 PRO/E 軟件自誕生那一天起，就引領(lǐng)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，將一場深刻的變化帶進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面。其優(yōu)勢在航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等制造業(yè)的廣泛、深入應(yīng)用就能得到生動(dòng)的說明。相關(guān)聯(lián)的據(jù)庫、參數(shù)化設(shè)計(jì)基于特征的實(shí)體型化、以及多兼容的數(shù)據(jù)接口等，都是 PRO/E 的最大特點(diǎn)。Pro/e 軟件作為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中非常重要的一款三維設(shè)計(jì)軟件，它所具有的功能是計(jì)算機(jī)發(fā)揮輔助設(shè)計(jì)功能、提高設(shè)計(jì)效率的重要基礎(chǔ)。建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上的特點(diǎn)令數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能夠在各個(gè)階段稱為基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 2一個(gè)基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 2完整一體的過程。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、倒角及圓角等特征，可以輕易改變模型。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。該軟件的多數(shù)據(jù)的接口可以與多種 CAE/CAM 軟件的的連接應(yīng)用。1.1.3 豆?jié){機(jī)的發(fā)展歷程1994 年，第一次技術(shù)創(chuàng)新——電機(jī)上置式安裝：啟動(dòng)力矩大、轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍廣，穩(wěn)定性高，粉碎效果好；1996 年，第二次技術(shù)創(chuàng)新——外加豆技術(shù)；1999 年，第三次技術(shù)創(chuàng)新——智能不黏技術(shù)，便于清洗，省時(shí)省力；2001 年，第四次創(chuàng)新技術(shù)——濃香技術(shù)，豆?jié){的口味進(jìn)一步提高；2002 年，第五次技術(shù)創(chuàng)新——專利文火煎敖技術(shù)；2004 年，第六次技術(shù)創(chuàng)新——營養(yǎng)萃取技術(shù)；2005 年，第七次創(chuàng)新技術(shù)——專利易清洗多功能技術(shù)---拉法爾技術(shù)；2006 年，第八次技術(shù)創(chuàng)新——推出“無網(wǎng)豆?jié){機(jī)”豐富了產(chǎn)品系列；2008 年，第九次技術(shù)革新——推出了“五谷精磨器”使得豆?jié){營養(yǎng)和口味得到質(zhì)的飛躍。豆?jié){作為中國的傳統(tǒng)飲品已有幾千年的歷史，是國際營養(yǎng)學(xué)界公認(rèn)的四大健康飲品之一，以其獨(dú)特的營養(yǎng)價(jià)值一直受到人們喜愛。早餐喝豆?jié){已經(jīng)是中國人多年形成的習(xí)慣，豆?jié){機(jī)做的早餐“綠色牛奶”具有天然、健康、營養(yǎng)等特點(diǎn)適合國人的生活習(xí)慣，因而受到消費(fèi)者和集團(tuán)購買的追捧，決定了它的需求量將會(huì)不斷增長。近年來，家用豆?jié){機(jī)市場需求已經(jīng)呈現(xiàn)加速增長的勢頭。豆?jié){機(jī)從一面市即受到廣大消費(fèi)者的喜愛和歡迎，產(chǎn)品暢銷全國，并遠(yuǎn)銷日本、美國、新加坡、印尼、泰國等海外 20 多個(gè)國家和地區(qū)。國內(nèi)豆?jié){機(jī)市場 2005 年至 2007 年的銷售量分別為 250 萬臺(tái)、300 萬臺(tái)、500 萬臺(tái)，今年的銷量則有望猛增到 1000 萬臺(tái)。專家預(yù)計(jì)，未來幾年豆?jié){機(jī)市場將非常樂觀?，F(xiàn)在許多企業(yè)都加大了對小家電的投入，如飛利浦、TCL、美的等。此外，這個(gè)市場的發(fā)展速度也非?？欤ǘ?jié){機(jī)在內(nèi)的整個(gè)小家電市場在未來幾年將迎來巨大的發(fā)展空間。1.2 Pro/ENGINEER軟件的簡介1.2.1 Pro/ENGINEER 的發(fā)展歷程1985 年，PTC 公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。1988 年，V1.0 的 Pro/ENGINEER 誕生了，自面世后以優(yōu)異的性能獲得了眾多 CAD 用戶的認(rèn)可。Pro/ENGINEER 經(jīng)歷 10 余年的發(fā)展，技術(shù)上逐步成熟，已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。Pro/ENGNEER 作為一種通用工程軟件有著極其強(qiáng)大的功能。在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，隨著設(shè)計(jì)手段日趨先進(jìn)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)快捷、直觀，以往使用的 CAD 軟件以基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 3二維軟件為主，主要起輔助繪圖作用，而隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展需要，越來越多的產(chǎn)品設(shè)計(jì)已經(jīng)不再停留在二維的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，正在越來越多的朝著三維的產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)展， Pro/Engineer 軟件采用全參數(shù)化造型技術(shù)，比較適于零件相對簡單，部件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。而 Pro/ENGINEER 與其它 CAD 軟件相比，有著很大的優(yōu)越性：Pro/ENGINEER 可以實(shí)現(xiàn)三維造型的隨意性和方向性，可進(jìn)行模擬裝配和有機(jī)的可行性分析，從而縮短設(shè)計(jì)周期，降低生產(chǎn)成本。PTC 公司以每年推出一個(gè)新版本的速度不斷改進(jìn)軟件的不足之處并引入現(xiàn)先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念。在 Pro/ENGINEER 的 Wildfire 系列推出之前，最近的幾個(gè)版本是Pro/ENGINEERR20、Pro/ENGINEER2000i、Pro/ENGINEER2000i2 和 Pro/ENGINEER2001。每個(gè)版本都有代表性的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想。2003 年，PTC 推出了 Wildfire 版，全面改進(jìn)了軟件的用戶界面，對個(gè)設(shè)計(jì)模塊重新進(jìn)行功能組合，進(jìn)一步完善了部分設(shè)計(jì)功能，是軟件的界面更友好，使用更方便，設(shè)計(jì)能力更強(qiáng)大。兩年后 PTC 公司推出了 Pro/ENGINEER Wildfire 2.0。2006 年 4 月，Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 正式推出。2007 年 7 月，Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 面世。現(xiàn)在 Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域。PTC 的系列軟件包括了在工業(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。Pro/ENGINEER 還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。下面就 Pro/ENGINEER 的主要特性。 主要特性： 全相關(guān)性：Pro/ENGINEER 的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵(lì)在開發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 基于特征的參數(shù)化造型：Pro/ENGINEER 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如：設(shè)計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性） ，然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)這種效率，必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了 Pro/ENGINEER 獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 4裝配管理：Pro/ENGINEER 的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、 “插入” 、 “對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。高級的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通選項(xiàng)，同時(shí)還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。1.2.2 Pro/ENGINEER 的主要模塊及應(yīng)用領(lǐng)域PRO/ENGINEER 軟件包的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境在支持并行工作它通過一系列完全相關(guān)的模塊表述產(chǎn)品的外形、裝配及其他功能。PRO/E 能夠讓多個(gè)部門同時(shí)致力于單一的產(chǎn)品模型。包括對大型項(xiàng)目的裝配體管理、功能仿真、制造、數(shù)據(jù)管理等。其中 PRO/E V2000i 更增加了行為建模技術(shù)使其成為把夢想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的杰出工具。 1.工業(yè)設(shè)計(jì)(CAID)模塊 工業(yè)設(shè)計(jì)模塊主要用于對產(chǎn)品進(jìn)行幾何設(shè)計(jì)以前在零件未制造出時(shí)是無法觀看零件形狀的只能通過二維平面圖進(jìn)行想象?，F(xiàn)在用 3DS 可以生成實(shí)體模型但用 3DS生成的模型在工程實(shí)際中是“中看不中用“。用 PRO/E 生成的實(shí)體建模不僅中看而且相當(dāng)管用。事實(shí)上 PRO/E 后階段的各個(gè)工作數(shù)據(jù)的產(chǎn)生都要依賴于實(shí)體建模所生成的數(shù)據(jù)。 包括 PRO/3DPAINT(3D 建模)、PRO/ANIMATE(動(dòng)畫模擬)、PRO/DESIGNER(概念設(shè)計(jì))、PRO/NETWORKANIMATOR(網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫合成) 、PRO/PERSPECTA-SKETCH(圖片轉(zhuǎn)三維模型)、PRO/PHOTORENDER(圖片渲染)幾個(gè)子模塊。 2.機(jī)械設(shè)計(jì)(CAD)模塊 機(jī)械設(shè)計(jì)模塊是一個(gè)高效的三維機(jī)械設(shè)計(jì)工具它可繪制任意復(fù)雜形狀的零件。在實(shí)際中存在大量形狀不規(guī)則的物體表面。隨著人們生活水平的提高對曲面產(chǎn)品的需求將會(huì)大大增加。用 PRO/E 生成曲面僅需 2 步~3 步*作。PRO/E 生成曲面的方法有拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃掠、網(wǎng)格、點(diǎn)陣等。由于生成曲面的方法較多因此 PRO/E可以迅速建立任何復(fù)雜曲面。它既能作為高性能系統(tǒng)獨(dú)立使用又能與其它實(shí)體建模模塊結(jié)合起來使用它支持 GB、ANSI、ISO 和 JIS 等標(biāo)準(zhǔn)。3.功能仿真(CAE)模塊 功能仿真(CAE)模塊主要進(jìn)行有限元分析。我們中國有句古話“畫虎畫皮難畫骨知人知面不知心“。主要是講事物內(nèi)在特征很難把握。機(jī)械零件的內(nèi)部變化情況是難以知曉的。有限元仿真使我們有了一雙慧眼能“看到“零件內(nèi)部的受力狀態(tài)。利用該功能在滿足零件受力要求的基礎(chǔ)上便可充分優(yōu)化零件的設(shè)計(jì)。著名的可口可樂公司利用有限元仿真分析其飲料瓶結(jié)果使瓶體質(zhì)量減輕了近 20%而其功能絲毫不受影響僅此一項(xiàng)就基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 5取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。 4.制造(CAM)模塊 在機(jī)械行業(yè)中用到的 CAM 制造模塊中的功能是 NC Machining(數(shù)控加工)。功能就PRO/ES 的數(shù)控模塊包括 PRO/CASTING(鑄造模具設(shè)計(jì))、PRO/MFG(電加工)、PRO/MOLDESIGN(塑料模具設(shè)計(jì))、PRO/NC-CHECK(NC 仿真)、PRO/NCPOST(CNC 程序生成)、PRO/SHEETMETAL(鈑金設(shè)計(jì))。 5.數(shù)據(jù)管理(PDM)模塊 PRO/E 的數(shù)據(jù)管理模塊就像一位保健醫(yī)生，它在計(jì)算機(jī)上對產(chǎn)品性能進(jìn)行測試仿真找出造成產(chǎn)品各種故障的原因幫助你對癥下藥排除產(chǎn)品故障改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。它就像PRO/E 家庭的一個(gè)大管家將觸角伸到每一個(gè)任務(wù)模塊。并自動(dòng)跟蹤你創(chuàng)建的數(shù)據(jù)這些數(shù)據(jù)包括你存貯在模型文件或庫中零件的數(shù)據(jù)。這個(gè)管家通過一定的機(jī)制保證了所有數(shù)據(jù)的安全及存取方便。 它包括 PRO/PDM(數(shù)據(jù)管理)、PRO/REVIEW(模型圖紙?jiān)u估)。6.數(shù)據(jù)交換(Geometry Translator)模塊 在實(shí)際中還存在一些別的 CAD 系統(tǒng)如 UGⅡ、EUCLID、CIMATRTON、MDT 等。由于它們門戶有別所以自己的數(shù)據(jù)都難以被對方所識(shí)別。但在實(shí)際工作中往往需要接受別的 CAD 數(shù)據(jù)。這時(shí)幾何數(shù)據(jù)交換模塊就會(huì)發(fā)揮作用。 PRO/E 中幾何數(shù)據(jù)交換模塊有好幾個(gè)。如 PRO/CAT(PRO/E 和 CATIA 的數(shù)據(jù)交換)、PRO/CDT(二維工程圖接口)、PRO/DATA FOR PDGS(PRO/E 和福特汽車設(shè)計(jì)軟件的接口)、PRO/DEVELOP(PRO/E 軟件開發(fā))、PRO/DRAW(二維數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)輸入)、PRO/INTERFACE(工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式擴(kuò)充)、PRO/INTERFACE FOR STEP(STEP/ISO10303 數(shù)據(jù)和 PRO/E 交換)、PRO/LEGACY(線架/曲面維護(hù)) PRO/LIBRARYACCESS(PRO/E 模型數(shù)據(jù)庫進(jìn)入)、PRO/POLT(HPGL/POSTSCRIPTA 數(shù)據(jù)輸出)。 Pro/ENGINEER 軟件提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境：PTC 的系列軟件包括了在工業(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，它已廣泛應(yīng)用于電子，機(jī)械，模具，汽車，航天，家電等各行業(yè)。在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用最為廣泛。Pro/ENGINEER作為高端的三維設(shè)計(jì)軟件，應(yīng)用布局、骨架及參照關(guān)系等進(jìn)行大型復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的Top-Down 設(shè)計(jì)，可以建立有效的產(chǎn)品數(shù)字化模型，尤其是在設(shè)計(jì)變更、系列化產(chǎn)品或者數(shù)據(jù)借用時(shí)，您會(huì)有深刻的體。Pro/E 軟件會(huì)通過自動(dòng)生成相關(guān)的機(jī)械模具設(shè)計(jì)、裝配指令和機(jī)床代碼也能在大程度提高生產(chǎn)效率，Pro/ENGINEER 軟件能夠仿真和分析虛擬樣機(jī)及優(yōu)化設(shè)計(jì)，無需制造昂貴的實(shí)物樣機(jī)，即可以虛擬方式模擬實(shí)際的作用力和運(yùn)動(dòng)情況，并分析機(jī)械產(chǎn)品在這些情況下的可能出現(xiàn)的問題。在設(shè)計(jì)階段中及早洞察產(chǎn)品性能，從而改進(jìn)產(chǎn)品性能，設(shè)計(jì)更好的產(chǎn)品。同時(shí)節(jié)省時(shí)間和成本。另外基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 6Pro/ENGINEER 軟件支持與多種 CAD 工具（包括相關(guān)數(shù)據(jù)交換）和業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式兼容利用，與 PTC 的其他產(chǎn)品一起能形成團(tuán)隊(duì)成員之間有效地共享數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)據(jù)環(huán)境，基于產(chǎn)品研發(fā)體系，優(yōu)化數(shù)字化產(chǎn)品價(jià)值鏈，改善企業(yè)業(yè)務(wù)流程。1.3 本課題的主要研究內(nèi)容本課題的目的是通過對豆?jié){機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，了解一般產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本過程。通過應(yīng)用 Pro/E 軟件仿真對豆?jié){機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，克服目前市面上豆?jié){機(jī)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、難清洗以及外觀不美觀等缺點(diǎn)。探索 Pro/E 在三維動(dòng)態(tài)方面的應(yīng)用價(jià)值，以及 Pro/E 軟件在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用價(jià)值。長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)看，三維 CAD 技術(shù)必然會(huì)替代二維繪圖。隨著計(jì)算機(jī)性能的提高，CAD 三維技術(shù)正向著開放、集成、智能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。正確把握 CAD 三維技術(shù)的發(fā)展趨勢，對我國機(jī)械行業(yè)的企業(yè)正確的規(guī)劃自身設(shè)計(jì)系統(tǒng)，有著深遠(yuǎn)的意義。基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 72 豆?jié){機(jī)的組成零件及繪制2.1豆?jié){機(jī)的組成零件豆?jié){機(jī)主要零件總共包括 6 個(gè)，分別是，頂蓋、加熱管、刀具、杯體、把手和底座。2.2豆?jié){機(jī)零件的繪制1.頂蓋的繪制主要使用的特包括， “旋轉(zhuǎn)” 、 “拉伸” 、 “倒圓角”等一些其它的特征命令。頂蓋的整體效果圖如圖 2-1 所示。圖 2-1 頂蓋 圖 2-2 加熱管2.加熱管的繪制主要使用的特征包括， “掃描混合” 、 “拉伸” 、 “旋轉(zhuǎn)” “鏡像”等特征命令。加熱管的整體效果圖如圖 2-2 所示。3.刀具的繪制主要使用的特征包括， “拉伸” 、 “基準(zhǔn)平面” 、 “鏡像” 、 “拉伸”等特征命令。刀具的整體效果圖如圖 2-3 所示。圖 2-3 刀具 圖 2-4 杯體4.杯體的繪制主要使用的特征包括,“旋轉(zhuǎn)” 、 “抽殼” 、 “倒圓角”等特征命令。杯體的基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 8整體效果圖如圖 2-4 所示。5.把手的繪制主要使用的特征包括， “拉伸” 、 “旋轉(zhuǎn)” “倒圓角”等特征命令。把手的整體效果圖如圖 2-5 所示。圖 2-5 把手 圖 2-6 底座6.底座的繪制比較簡單，只需要“旋轉(zhuǎn)”等特征命令。底座的整體效果圖如圖 2-6 所示。基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 93 豆?jié){機(jī)零件的裝配從豆?jié){機(jī)的結(jié)構(gòu)來看，固定件為頂蓋和杯體，選擇頂蓋為固定件，刀具左旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。具體設(shè)置步驟如下：3.1建立新文件并固定頂蓋（1）單機(jī)窗口上部工具欄中的“創(chuàng)建新對象“ 按鈕，打開“新建”對話框，確認(rèn)“類型”選項(xiàng)為“組件” ， “子類型”選項(xiàng)為“設(shè)計(jì)” ，在“名稱”文本框里輸入“doujiangji”將其做為組件名，不要勾選“使用缺省模版”選項(xiàng)（見圖 3-1） ，然后單擊 按鈕系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開“新文件選項(xiàng)”對話框（見圖 3-2） 。圖 3-1 “新建”對話框 圖 3-2 “新文件選項(xiàng)”對話框（2）選取“新文件選項(xiàng)”對話框中的“mmns-asm-design”選項(xiàng)，然后單擊 按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入裝配環(huán)境界面。（3）單擊窗口右側(cè)快捷工具欄中的“將元件添加到組件” 按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開如圖 3-3 所示的“打開”對話框。 基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 10圖 3-3 “打開”對話框（4）選擇對話框里的“dinggai.prt”文件然后單擊底部的 按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開如圖 3-4 所示的“放置”操控板，且繪圖區(qū)會(huì)顯示出待裝配的零件模型。圖 3-4 “元件放置”操控板（5）單擊操控板中部“自動(dòng)”列表框右邊的 按鈕，在彈出的下拉列表里選擇“缺省”選項(xiàng)（見圖 3-5） 。圖 3-5 下拉列表（6）單擊操控板中的“應(yīng)用并保存” 按鈕，繪圖去會(huì)顯示完成約束設(shè)置后的底座零件，效果圖如圖 3-6 所示?；?Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 11圖 3-6 頂蓋效果圖3.2裝配加熱管（1）單擊窗口右側(cè)快捷工具欄中的“將元件添加到組件” 按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出“打開”對話框。（2）選擇對話框里的“jiareguan.prt”文件然后單擊底部的 按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開“放置”操控板，同時(shí)繪圖區(qū)會(huì)顯示選定的零件模型。效果圖如圖 3-7圖 3-7 顯示的待裝配的零件(3）單擊操控板中 按鈕，打開“放置” 上滑面板，如圖 3-8?；?Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 12圖 3-8 “放置”上滑面板(4)在裝配操控板的“約束類型”下拉列表中選取“匹配”選項(xiàng)，在“偏移”下拉列表中選取“重合”選項(xiàng)，然后分別選取頂蓋的凸臺(tái)端面和加熱管的一個(gè)端面，如圖 3-9所示。圖 3-9 選取匹配面示意圖（5）選取完后，在模型上有匹配預(yù)覽，如果方向不對，可以單擊“反向“ 按鈕。（6）單擊裝配操控板上的“放置”按鈕，打開“放置”上滑面板，如圖 3-10 所示。圖 3-10 “放置”上滑面板（7）單擊“放置”上滑面板中的“新建約束”按鈕，在“約束類型”下拉列表中選擇“對齊”選項(xiàng)，然后分別選取頂蓋的 RIGHT 面和加熱管的 RIGHT 面?；?Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 13（8）單擊“放置”上滑面板中的“新建約束”按鈕，在“約束類型”下拉列表中選擇“匹配”選項(xiàng)，然后分別選取加熱管的 TOP 面和頂蓋的 FRONT 面。圖 3-11 裝配圖（9）單擊裝配操控板中的“完成” 按鈕，完成兩個(gè)零件的裝配。完成的裝配圖如圖 3-11 所示。3.3裝配刀具（1）單擊特征工具欄中的“裝配” 按鈕，此時(shí)系統(tǒng)能夠自動(dòng)彈出“打開”對話框，在該對話框中選擇裝配的裝配體零件文件“daoju.prt” ，單擊“打開” 按鈕。如圖 3-12 所示。圖 3-12 窗口顯示圖（2）在裝配操控板的“約束類型”下拉列表中選取“圓柱”選項(xiàng)。然后選擇刀具桿的軸線和頂蓋的軸線。（3）選取完后，窗口中顯示裝配圖效果，如果方向不對，可以單擊“反向“ 按鈕。基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 14如圖 3-13 所示。圖 3-13 窗口顯示圖（4）單擊裝配操控板上的“放置”按鈕，打開“放置”上滑面板，如圖 3-14 所示。圖 3-14 “放置”上滑面板（5）在裝配操控板的“約束類型”下拉列表中選取“平面”選項(xiàng)。然后選擇刀具桿的頂端面和頂蓋的 TOP 面。（6）單擊裝配操控板中的“完成” 按鈕，完成兩個(gè)零件的裝配。完成的裝配圖如圖 3-15 所示。基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 15圖 3-15 裝配圖效果3.4裝配杯體（1）單擊特征工具欄中的“裝配” 按鈕，此時(shí)系統(tǒng)能夠自動(dòng)彈出“打開”對話框，在該對話框中選擇裝配的裝配體零件文件“beiti.prt” ，單擊“打開” 按鈕。如圖 3-16 所示。圖 3-16 窗口顯示圖（2）在裝配操控板的“約束類型”下拉列表中選取“匹配”選項(xiàng)。然后選擇杯體的上端面和頂蓋上的 TOP 面?；?Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 16（3）選取完后，窗口中顯示裝配圖效果，如果方向不對，可以單擊“反向“ 按鈕。（4）單擊裝配操控板上的“放置”按鈕，打開“放置”上滑面板，如圖 3-17 所示。圖 3-17 “放置”上滑面板（5）點(diǎn)擊裝配操控面板中的“新建設(shè)置”在裝配操控板的“約束類型”下拉列表中選取“對齊”選項(xiàng)。然后選擇杯體的軸線和頂蓋的軸線。（6）單擊裝配操控板中的“完成” 按鈕，完成兩個(gè)零件的裝配。完成的裝配圖如圖 3-18 所示。圖 3-18 裝配效果圖基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 173.5 裝配把手(1)單擊特征工具欄中的“裝配” 按鈕，此時(shí)系統(tǒng)能夠自動(dòng)彈出“打開”對話框，在該對話框中選擇裝配的裝配體零件文件“beiti.prt” ，單擊“打開” 按鈕。如圖 3-19 所示。圖 3-19 窗口顯示圖(2）在裝配操控板的“約束類型”下拉列表中選取“匹配”選項(xiàng)。然后選擇把手的上端面和頂蓋上的 TOP 面。(3）選取完后，窗口中顯示裝配圖效果，如果方向不對，可以單擊“反向“ 按鈕。（4）單擊裝配操控板上的“放置”按鈕，打開“放置”上滑面板，如圖 3-20 所示?；?Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 18圖 3-20“放置”上滑面板（5）點(diǎn)擊裝配操控面板中的“新建設(shè)置”在裝配操控板的“約束類型”下拉列表中選取“對齊”選項(xiàng)。然后選擇把手的 DTM1 面和頂蓋上的 FRONT 面。如圖 3-21 所示。圖 3-21 窗口顯示圖（6）點(diǎn)擊裝配操控面板中的“新建設(shè)置” ，在裝配操控板的“約束類型”下拉列表中選取“曲面上的邊”選項(xiàng)。選擇把手上端面右面的邊，讓后把“約束類型”改為“對齊” ，選擇頂蓋上最右面的邊。效果如圖 3-22 所示。圖 3-22 窗口顯示“對齊圖(7)單擊裝配操控板中的“完成” 按鈕，完成兩個(gè)零件的裝配。完成的裝配圖如基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 193-23 所示。圖 3-23 裝配效果圖3.6 底座的裝配（1）單擊特征工具欄中的“裝配” 按鈕，此時(shí)系統(tǒng)能夠自動(dòng)彈出“打開”對話框，在該對話框中選擇裝配的裝配體零件文件“dizuo.prt” ，單擊“打開” 按鈕。如圖 3-24 所示。圖 3-24 窗口顯示圖（2）在裝配操控板的“約束類型”下拉列表中選取“匹配”選項(xiàng)。然后選擇底座的一個(gè)平面和杯體的底面。（3）單擊裝配操控板上的“放置”按鈕，打開“放置”上滑面板，點(diǎn)擊裝配操控面板中的“新建設(shè)置”在裝配操控板的“約束類型”下拉列表中選取“對齊”選項(xiàng)。然后選擇底座的軸線和杯體的軸線。如圖 3-25 所示?；?Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 20圖 3-25“放置”上滑面板(4)單擊裝配操控板中的“完成” 按鈕，完成兩個(gè)零件的裝配。至此，豆?jié){機(jī)的全部零件裝配完成。完成的裝配圖如 3-26 所示。圖 3-26 裝配完成效果圖（5）為了美觀和對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的清晰表達(dá)，為豆?jié){機(jī)各個(gè)零件涂上不同的顏色，效果如圖 3-27 所示?；?Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 21圖 3-27 豆?jié){機(jī)效果圖4 仿真運(yùn)動(dòng)4.1仿真運(yùn)動(dòng)的參數(shù)設(shè)置豆?jié){機(jī)的仿真運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置比較單一，只要將伺服電機(jī)的連接軸設(shè)置在“圓柱”連接的方向軸上就能夠使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)起來，具體操作流程如下：（1）打開上一節(jié)裝配好的豆?jié){機(jī)結(jié)構(gòu)文件圖。單擊菜單命令“應(yīng)用程序”——“機(jī)構(gòu)”，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)操作界面，如圖 4-1 所示。基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 22圖 4-1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)操作界面（2）單擊菜單命令“插入”——“伺服電動(dòng)機(jī)” （或在窗口右側(cè)的工具欄里單擊“定義伺服電機(jī)” 按鈕） ，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出“伺服電動(dòng)機(jī)定義”對話框，如圖 4-2。圖 4-2 “伺服電動(dòng)機(jī)定義”對話框(3)保持對話框里的名稱設(shè)置不變，在繪圖區(qū)單擊圖 4-3 刀具桿上的矩形符號，將其作為連接軸?；?Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 23圖 4-3 選取連接軸（4）選取連接軸后，繪圖區(qū)會(huì)自動(dòng)更新，如圖 4-5 所示，同時(shí)對話框?qū)?huì)添加參數(shù)設(shè)置，如圖 4-6 所示。圖 4-5 顯示圖元關(guān)系圖 4-6 參數(shù)設(shè)置（5）如果選擇旋轉(zhuǎn)軸相反的方向，單擊“伺服電動(dòng)機(jī)定義”對話框里的“反向”基于 Pro/E 的豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)—三維建模與動(dòng)態(tài)仿真 24按鈕，即可更改方向。（6）切換到“輪廓”選項(xiàng)卡，將其中的參數(shù)設(shè)置為如圖 4-7 中所示，然后單擊底部的“確定”按鈕，關(guān)閉“伺服電動(dòng)機(jī)定義”對話框，確定伺服電動(dòng)機(jī)的設(shè)置。 （圖 4-8 中所示的螺旋線標(biāo)識(shí)為系統(tǒng)默認(rèn)的伺服電機(jī)符號） 。圖 4-7 “輪廓”選項(xiàng)卡 圖 4-8 顯示電動(dòng)機(jī)符號4.2模擬仿真運(yùn)動(dòng)效果伺服電機(jī)設(shè)置好后，就可以模擬仿真運(yùn)動(dòng)效果了，這里還需要對個(gè)別參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，具體操作步驟如下：（1）單擊菜單命令“分析”——“機(jī)構(gòu)分析” （或在窗口右側(cè)的工具欄里單“定義分析” 按鈕） ，系統(tǒng)自動(dòng)彈出分析對話框。如圖 4-8 所示。圖 4-8 “分析定義”對話框（2）設(shè)置“分析定義”對話框里的參數(shù)，如圖 4-8 所示。（3）切換到“電動(dòng)機(jī)”選項(xiàng)卡，確認(rèn)電動(dòng)機(jī)以添加，如圖 4-9 所示。然后單擊底部的“運(yùn)行”按鈕，檢測運(yùn)行狀況，無誤后關(guān)閉“分析定義”對話框。