《ProE》课程设计说明书-基于ProE的齿轮油泵三维建模设计.doc

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1、Pro/E课程设计说明书题目：基于Pro/E的齿轮油泵三维建模设计院 系：能源工程学院专 业：机械设计制造及其自动化姓 名：学 号：指导老师：完成时间：2011年4月30日目 录1 设计概述12 设计过程12.1 齿轮油泵零件建模设计12.1.1 齿轮油泵骨架的设计22.1.2 齿轮油泵主体的设计42.1.3 齿轮油泵左盖的设计52.1.4 创建齿轮泵右侧盖的设计72.1.5 齿轮轴的设计72.1.6 其它零件的创建92.2 齿轮油泵装配设计102.2.1 虚拟装配设计102.2.2 生成爆炸图113 总结.12参考文献121 设计概述本设计主要围绕齿轮油泵设计这个实例展开。液压油泵作为一种重

2、要的液压元件，其规格和型号比较繁多，传统的开发过程繁琐、 效率低下、 绘图量大，Pro/E作为一款高效快捷的CAD/CAM软件，克服了以上的不足之处，大大提高设计人员的开发速度，本文将着重就Pro/E的实体建模、虚拟装配、机构仿真等功能进行齿轮油泵的设计。齿轮油泵包含多个零部件，其设计巧妙运用Pro/E基于单一数据库这一特点并综合运用多种建模方法和设计方法。设计的具体要求为：（1） 齿轮油泵零件建模设计；（2） 齿轮油泵装配设计；（3） 齿轮油泵机构仿真设计；（4） 齿轮油泵工作原理动画设计。2 设计过程2.1 齿轮油泵零件建模设计齿轮油泵包含20多个零部件，其设计巧妙运用Pro/E基于单一数

3、据库这一特点并综合运用多种建模方法和设计方法4，齿轮油泵的最后设计结果如图1所示，组件分解图如图2所示。图1 齿轮油泵三维图图2 齿轮油泵爆炸图2.1.1 齿轮油泵骨架的设计齿轮油泵骨架的设计主要是一系列基准曲线的绘制，其随后的建模设计建立在骨架设计的基础上，齿轮油泵的骨架设计结果如图3所示。图3 齿轮油泵骨架设计结果（1） 新建零件文档；1） 单击“新建”按钮打开“新建”对话框。在“类型”选项组中选取“零件”选项，在“子类型”中选取“实体”选项，在“名称”文本框中输入零件名称“Gear_pump”；2） 取消“使用缺省模板”复选项，单击“确定”按钮。系统打开“新文件选项”对话框，选取其中的“

4、mmns_part_solid”选项，再单击“确定”按钮进入三维实体建模环境5。（2） 草绘基准曲线；图4 齿轮油泵骨架草绘1） 单击“草绘工具”按钮打开“草绘”对话框； 2） 选取基准平面FRONT作为草绘平面，其它设置接受系统默认选项，单击“草绘”，进入草绘界面；3） 在草图内绘制曲线如图4所示。（3） 创建基准平面；1） 单击“基准平面工具”按钮打开“基准平面”对话框；2） 选取FRONT基准平面作为参照，设置平移距离35；3） 单击“确定”，完成DTM1基准平面。（4） 草绘曲线。1） 单击“草绘”打开“草绘”对话框；2） 选取DTM1作为草绘平面，其它设置接受系统默认选项，单击“草绘

5、”；3） 绘制如图5所示曲线。图5 齿轮油泵骨架草绘二保存设计结果，作为骨架设计，关闭窗口。2.1.2 齿轮油泵主体的设计（1） 新建零件文档；单击“新建”按钮打开新建对话框。在“类型”中选“零件”，在“子类型”中选“实体”，在“名称”文本框中输入零件名称“Gear_part_m”。（2） 创建外部继承特征；1） 单击“插入”主菜单中选取“共享数据”/“合并/继承”选项，系统打开设计图标版6；2） 单击“打开”按钮，使用浏览的方式打开上一小节设计的齿轮油泵骨架文件“Gear_pump”.同时系统打开“外部合并”对话框，在该对话框的“约束类型”下选取“缺省”选项，在系统默认位置装配齿轮油泵骨架文

6、件；3） 单击“外部合并”中的“确定”，单击“设计板”上的“确定”。（3） 创建拉伸实体特征；1） 单击“拉伸”打开设计板，在设计板中单击“放置”打开参照面板，单击其中“定义”打开“草绘”对话框，选择FRONT为草绘平面，接受其它默认设置单击“草绘”进入草绘模式；2） 在草绘平面内使用“抓取边”工具绘制拉伸剖面图，然后单击“确定”退出草绘，调整方向输入拉伸深度“25.2”，最后创建的拉伸实体如图。再次单击“拉伸”按钮，选取上一零件端面作为草绘平面，进入草绘模式；3） 绘制如图所示草绘剖面图，调节拉伸方向，输入拉伸深度“25.2”，最后创建的实体特征如图所示；4） 再次单击“拉伸”，选取上一零件

7、右侧面为草绘平面，进入草绘模式；5） 绘制如图所示草绘剖面图，调节拉伸方向，输入深度“9.5”，最后创建的拉伸实体如图6所示。 图6 齿轮油泵主体拉伸结果 图7 齿轮油泵主体创建孔结果 （4） 创建孔特征；1） 单击“孔”打开孔设计板。单击拉伸体端面为主参照。单击“放置”打开参照面板，选取“同轴”放置类型，然后激活“次参照”，选取拉伸体轴线；2） 完成后的“放置”，设置“形状”列表，最后完成的孔特征如图所示；3） 再次用孔特征创建孔，如图7所示。4） 完成油泵主体的设计，如图8所示。图8 齿轮油泵主体设计结果2.1.3 齿轮油泵左盖的设计齿轮油泵左盖的设计以骨架尺寸为参照，综合运用拉伸、孔和镜

8、像复制等建模方法。齿轮油泵的最后设计结果，如图11所示。（1） 新建零件文件，输入零件名称“Gear_pump_leftcover”；（2） 绘制基本尺寸，如图9；（3） 创建拉伸实体特征，如图10； 图9 左盖基本尺寸 图10 左盖实体拉伸结果（4） 创建阶梯孔，如图11； （5） 创建倒圆角特征，如图12。 图11 左盖阶梯孔结果 图12 左盖倒圆角结果（6） 左盖染色特征创建，最终设计结果如图13。 图 13 左盖设计结果 图14 右盖设计结果2.1.4 创建齿轮泵右侧盖的设计齿轮泵右盖的设计和齿轮油泵左盖的设计相似，都是以齿轮油泵的左盖作为母本二进行设计的。设计步骤参照左盖设计，齿轮油

9、泵右盖的设计结果如图14所示。2.1.5 齿轮轴的设计齿轮轴的设计以全参数化标准直齿圆柱齿轮通用件作为母体，对齿轮通用件参数进行修改并添加必要的特征。齿轮轴的最终设计结果，如图15所示。 图15 齿轮轴设计结果为简化设计，这里的全参数化齿轮采用3dsource零件库的标准参数（1） 在网上打开3dsource零件库网站；（2） 在网站中进入三维零件下载，选择齿轮 直齿圆柱外齿轮 GB/T 1356-2001 ；修改右边列表中“可修改”项目，修改齿轮的模数M=3,齿数Z=9,齿宽B=25.2，如图16，完成后下载保存。改零件名称“gear_shaft_1”。图16 参数齿轮调用（3） 创建实体拉

10、伸特征 选取上一实体端面为草绘平面，绘制草图，拉伸深度为“5.1”，拉伸结果如图17；（4） 短齿轮轴两端进行同样的拉伸，最终短齿轮轴绘制结果如图18。 图17 齿轮轴拉伸结果 图18 短齿轮轴绘制结果（4） 绘制长齿轮轴，创建旋转实体特征，旋转结果如图20； 图19 齿轮轴旋转草绘 图20 齿轮轴旋转结果（5） 创建键槽，结果如图22； 图21 齿轮轴键槽草绘 图22 齿轮轴键槽结果（6） 创建倒角特征，结果如图24； 图23 齿轮轴倒角结果 图24 齿轮轴设计结果（7） 长齿轮轴设计结果如图15。2.1.6 其它零件的创建至此齿轮油泵的主要零件以创建完成，其他小零件采用3Dsource的标

11、准零件库中的零件。包括：螺钉、圆柱销、油封。如图25 a）螺钉 b）圆柱销c) 油封图25其它零件至此齿轮油泵所有零件三维建模都以完成，下一步就是装配。2.2 齿轮油泵装配设计2.2.1 虚拟装配设计齿轮油泵的装配综合运用到无连接接口约束和连接接口约束。在进行齿轮油泵的装配前，设计者首先要对齿轮油泵进行整体的分析，要弄清楚那些元件具有运动自由度，那些元件完全约束。对于具有运动自由度的元件就要根据具体要求选择合适的连接接口，反之使用无连接接口的约束进行装配即可。（1） 创建组件文档，输入组件名称“Gear_pump_model”；（2） 在默认位置装配齿轮油泵主体；单击“添加元件”按钮，打开下设

12、计板，选择缺省，以在默认位置装配泵的主体。（3） 单击插入元件装配，选择油泵主架。并确认。（4） 重复单击插入元件装配，选择油泵左盖。单击放置，选择参照对象，使其对其。（5）插入螺栓和定位销，完成装配左盖。如图26。 图26 油泵左盖的装配 图27 齿轮装配图（6） 向组件中装配齿轮轴一和齿轮轴二；用相同的操作插入元件。并单击放置选择参照面是其正确的放置在骨架中。装配后如图27。（7） 向组件中装配齿轮油泵右盖；用相同的方法插入右盖的元件，选择零件为Gear_pump_rightcover，然后单击放置，选择合适的参照面使其正确的装配到油泵中。然后插入螺栓，使其固定。结果如图28 图28 装配

13、右盖 图29 油泵完成的装配图（8） 单击插入元件装配，选择油封，单击放置，选择正确的参照面，使其插入长轴上，最后油泵装配完成，结果如图29。3.2.2 生成爆炸图（1） 从菜单栏中选择“视图”“分解”“编辑位置”命令，打开分解位置对话框；（2） 在“分解位置”对话框中，设置“运动类型”等选项组用来调整爆炸图中个元件的位置，得到满意位置后，点击“确定”按钮。编辑爆炸图完成后，得到分解视图下的齿轮油泵装配爆炸图，效果如图30。图37 齿轮泵爆炸图5 总结本文详细介绍了齿轮油泵的三维设计，从零件建模、零件装配设计到机构仿真。其中齿轮轴的设计采用了参数化设计，参数化设计是Pro/E的一个重要特点。重

14、点描述了齿轮泵工作原理的动画设计，通过直观的三维动画，方便学生理解记忆，且充分调动学生的积极性，达到了降低教学成本，提高教学质量的目的。使用Pro/E仿真设计在展示油泵工作原理时，并不能展示油液的流动情况19，所以还要结合其它软件设计工作原理动画。参考文献1 ProENGINEER机械设计教程（野火版4.0）机械工业出版社 主编：詹友刚 2 3Dsource标准零件库3 机械设计 高等教育出版社 主编：濮良贵 纪名刚ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQoWPJ

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