基于proe的玩具挖掘机设计与仿真

1 绪论21世纪，节约型、可持续型的产品成为了当代主流，那么制造业必然要成为改造的对象，产品从研发到制造成型都需要探究最科学的试验与生产方法。三维软件的诞生就符合了现代化社会的高效率、低碳生产方式。三维软件帮助研发人员更快地体现他们的研究成果，使得有些产品可以通过计算机绘制出来，进行一些简单的仿真与分析，极大的节约了开发成本。Pro/E是现代化产品设计的主流软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，以它为设计工具不仅因为其强大的功能，更是由于它符合大众、适应市场需求。利用Pro/E建模、装配仿真和优化设计等这些特有的功能可以找到最优的设计方法。现在不管是在生产厂商、学校、研究院等都有它的应用，所以设计一个玩具利用Pro/E再合适不过。这次毕业设计课题不但跟上了时代的发展方向，又锻炼了自己的实战能力。中国的人口达到了全球的五分之一，儿童市场的需求必然广泛。生产出符合中国儿童的玩具必不可少，Pro/E软件给出了一个很好的平台，它可以使我们构思出来的模型表现出来，这不但很有趣也很有意义。2 基于Pro/E的设计研究方案21 Pro/E软件的简介Pro/E是基于单一数据库、参数化、特征、全相关及工程数据再利用等概念的基础上开发出的一个功能强大的CAD/CAE/CAM软件。它可以将产品从设计到生产加工的过程集成在一起，节约了生产时间，及时优化产品、增加创新力度并提高质量，从而满足设计制造需求。单一数据库 Pro/E是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。下面就Pro/E的几个重要特点做简单介绍。2.1.1 全相关性Pro/E的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。 2.1.2 数据管理为了实现生产制造的高效率，数据管理模块的开发研制允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。这就使得产品设计团队能够合理分工，让产品快速达到设计标准。 2.1.3 装配管理Pro/E的基本结构能够利用一些直观的命令，例如“啮合”、“刚性”、“销钉”等连接方法很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理。 2.1.4 基于特征的参数化造型Pro/E使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。 装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。 2.1.5 Pro/E的仿真模块Pro/Mechanism为了检查设计的机构合理性，可以用Pro/Mechanism模块对建模和组装成功的机构进行动态仿真，如果设计不当，就会出现错误，那么设计者可以及时检查机构尺寸、组装方式、动力状态等。2.2 设计步骤(1)测量车身上部尺寸，通过“拉伸”、“镜像”、“倒圆角”等命令创建车身上部。(2)根据所绘制的车身上部三维图和测量数据，通过“拉伸”、“壳”、“旋转”、“扫描”、“轮廓筋”、 “镜像”、“倒圆角”等命令创建车底盘。(3)根据所绘制的车身上部和车底盘三维图和测量数据，通过“拉伸”、“混合”、“镜像”、“倒圆角”等命令创建车前和车后挡板。(4)根据所绘制车身上部三维图和测量数据，通过“拉伸”、“偏移”、“阵列”、“镜像”、“倒圆角”等命令创建装卸料筒。(5)根据所绘制的车身上部和装卸料筒三维图，通过“拉伸”、“旋转”、“阵列”、“镜像”、“倒圆角”等命令创建装卸料筒的底盖、摇动杆和握柄。(6)首先利用“拉伸”、“混合”、“阵列”、“旋转”等命令创建轮毂，再根据轮毂三维图利用“拉伸”、“旋转”、“环形折弯”、“阵列”等命令创建轮胎。(7)首先创建飞轮机构的外壳，然后依次绘制各个齿轮(8)利用“拉伸”、“镜像”、“阵列”、“倒圆角”等命令创建挖掘机手臂各个零部件。(9)创建其余简单的零部件(10)利用“销钉”、“一般”、“刚性”、“槽”等命令装配玩具挖掘机。(11)对玩具挖掘机进行上色。(12)在机构模式中利用“伺服电动机”、“齿轮”、“机构分析”等命令对玩具挖掘机进行运动仿真。(13)利用Pro/E的绘图模块和Autocad制作工程图。3 玩具挖掘机三个主要零件设计3.1 车身的设计步骤1新建一个零件文件(1)单击按钮，在“类型”选项组中选择“零件”按钮，在“子类型”选项组中选择“实体”按钮；在“名称”文本框中输入“CHESHENG.PRT”,取消选择“使用缺省模板”复选框，然后单击【确定】按钮。(2)在弹出的“新文件选项”对话框中，选择mmns_part_solid模板，单击【确定】按钮，进入零件设计模式。步骤2 建立车身侧板(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以FRONT平面为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-1所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值15，单击按钮，如图3-2所示。 图3-1 车身侧板草绘图 图3-2 车身侧板效果图步骤3 建立车身后部翼缘(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以车尾侧板表面为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-3所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中分别输入深度值55，加厚值12，单击按钮,如图3-4所示。 图3-3 车身后部翼缘草绘图 图3-4 车身后部翼缘效果图1步骤4 同步骤3一样，利用拉伸特性创建如图3-5所示的实体。 图3-5 车身后部翼缘效果图2步骤5 建立车身后部翼缘板(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以车尾翼缘的表面为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)利用命令绘制如图3-6所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值12，单击按钮，如图3-7所示。 图3-6 车身后部翼缘板草绘图 图3-7 车身后部翼缘板效果图步骤6 建立基准平面DTM1(1)单击按钮，打开“基准平面”对话框。(2)选择步骤4中拉伸出来的平面作为参照，向外偏移10。步骤7 建立车身翼缘板(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以DTM1平面为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-8所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值12，单击按钮。 (5)建立倒角特性，如图3-9所示。 图3-8 车身中部翼缘板草绘图 图3-9 车身中部翼缘板效果图步骤8 创建基准平面DTM2(1)单击按钮，打开“基准平面”对话框。(2)选择车身侧板的内表面为参照，向内偏移360，如图3-10所示。 图3-10 基准平面DTM2步骤9 把上述创建的所有实体模型进行镜像(1)在模型树中选择上面创建的所有特性。(2)单击按钮，打开镜像工具操控板。(3)选择DTM2平面作为镜像平面，单击按钮，如图3-11所示。步骤10 通过拉伸特性，创建如图3-12所示的车身中部翼缘。 图3-11 镜像效果图 图3-12 车身中部翼缘效果图步骤11创建车身前部侧板(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以车身侧板下表面为草绘平面，FRONT平面为草绘参照设置，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-13所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值445，单击按钮，如图3-14所示。 图3-13 车身前部侧板草绘图 图3-14 车身前部侧板效果图步骤12 创建基准平面DTM3，如图3-15所示。图3-15 基准平面DTM3步骤13创建车身前部左侧翼缘板(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以DTM3平面为草绘平面，RIGHT平面为参照设置，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-16所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值12，单击按钮，如图3-17所示。 图3-16 车身前部左侧翼缘板草绘图 图3-17 车身前部左侧翼缘板效果图步骤14 创建拉伸特性(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以图3-18进行草绘平面和草绘参照设置，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)利用绘制如图3-19所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值35，单击按钮。 图3-18 拉伸草绘设置图 图3-19 拉伸草绘图步骤15 创建车身前部左翼缘(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以图4.1.21进行草绘平面和草绘参照设置，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(2)利用绘制如图3-20所示的截面，单击按钮。(3)选择拉伸方式为，再选择车头侧板的外侧，单击按钮，如图3-21所示。 图3-20 车身前部左翼缘草绘设置图 图3-21 车身前部左翼缘效果图步骤16 创建车身前板(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以步骤14中创建的实体外表面为草绘平面，TOP平面为草绘参照，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)利用绘制如图3-22所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值12，单击按钮。步骤17 对车头前板进行镜像(1)在模型树中选择步骤16中创建的特性。(2)单击按钮，打开镜像工具操控板。(3)选择DTM2平面作为镜像平面，单击按钮，如图3-23所示。 图3-22 车身前板草绘图 图3-23 车身前板效果图步骤18 利用拉伸特性创建如图3-24所示的车身前部侧板。图3-24 车身前部侧板效果图步骤19同步骤17一样，对车身前部翼缘板进行镜像，如图3-25所示。图3-25 车头翼缘板镜像效果图步骤20 创建车身前部右翼缘(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以步骤19中镜像体的内侧为草绘平面，RIGHT平面为草绘参照，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-26所示的截面，单击按钮。(4)选择拉伸方式为，再选择步骤18中创建的实体外侧，单击按钮，如图3-27所示。 图3-26 车身前部右翼缘草绘图 图3-27 车身前部右翼缘效果图步骤21 创建车身前部上表面(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以图3-28设置草绘平面和参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-29所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值12，单击按钮。 图3-28 车身前部上表面草绘设置图 图3-29 车身前部上表面草绘图步骤22 利用拉伸特性创建如图3-30所示的实体。图3-30 拉伸效果图步骤23 创建车身中部上面板(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以图3-31设置草绘平面和参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-32所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值12，单击按钮。 图3-31 车身中部上面板草绘设置图 图3-32 车身中部上面板草绘图步骤24利用拉伸和镜像特性创建如图3-33所示的实体。图3-33 镜像效果图步骤25 创建基准平面DTM4，如图3-34所示。图3-34 基准平面DTM4步骤26创建车身后部内板(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以DTM4平面为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)利用绘制如图3-35所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值12，单击按钮，如图3-36所示。 图3-35 车身后部内板草绘图 图3-36 车身后部内板效果图步骤27 利用拉伸特性创建如图3-37所示的实体。步骤28镜像实体(1)选择步骤26和27中创建的实体。(2)单击按钮，打开镜像工具操控板。(3)选择DTM2平面作为镜像平面，单击按钮，如图3-38所示。 图3-37 外侧连接板效果图 图3-38 镜像效果图步骤29创建车身后部面板(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以车尾内板表面为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-39所示的截面，单击按钮。(4)选择拉伸方式为，再选择步骤28中创建的实体外侧，单击按钮，如图3-40所示。 图3-39 车身后部面板草绘图 图3-40 车身后部面板效果图步骤30利用拉伸切除把步骤29创建的实体的多余部分切除，如图3-41所示。图3-41 拉伸切除效果图步骤31 创建连接柱(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以图3.1.42所示设置草绘平面和参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-42所示的截面面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值55，单击按钮，如图3-43所示。 图3-42 连接柱草绘图 图3-43 连接柱效果图步骤32创建拉伸切除特性(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板，单击按钮。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项标签，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以车身外侧为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-44所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值800，单击按钮。图3-44 拉伸切除效果图步骤33 创建车身前部上端后板(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以步骤32中切除出来的平面为草绘平面和参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-45所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中的深度框中输入深度值12，单击按钮,如图3-46所示。 图3-45 车身前部上端后板草绘图 图3-46 车身前部上端后板效果图步骤34 同步骤33一样，通过一系列拉伸创建如图3-47所示的实体。图3-47 车身前部上端效果图步骤35创建车身前部上端侧板(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以图3-48所示设置草绘平面和参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-49所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值29，单击按钮。 图3-48 车身前部上端侧板草绘设置图 图3-49 车身前部上端侧板草绘图步骤36如图3-50所示创建基准平面DTM9,再以DTM9平面为参照平面向中间偏移170，创建基准平面DTM10。步骤37镜像实体(1)在模型树中选择步骤35中创建的实体。(2)单击按钮，打开镜像工具操控板。(3)选择DTM10平面作为镜像平面，单击按钮，如图3-51所示。 图3-50 基准平面DTM9 图3-51 镜像效果图步骤38通过拉伸切除命令切除车身前部的下底面，如图3-52所示。图3-52 拉伸切除效果图步骤39创建车身前盖(1)创建如图3-53所示基准平面DTM11。(2)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(3)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以DTM11平面为草绘平面,RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(4)绘制如图3-54所示的截面，单击按钮。(5)选择拉伸方式为，再选择车头右侧的斜面，单击按钮。 图3-53 基准平面DTM11 图3-54 车身前盖效果图步骤40切除实体(1)以DTM11为参照向中间偏移12，创建基准平面DTM12。(2)单击按钮，打开拉伸工具操控板，单击按钮。(3)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以DTM12平面为草绘平面,RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(4)绘制如图3-55所示的截面，单击按钮。(5)在拉伸工具操控板中输入深度值429，单击按钮。步骤41创建如图3-56的拉伸实体。（尺寸自定）图3-55 拉伸切除草绘图 图3-56 车身前部上端装饰效果图步骤42切除步骤41中的多余实体(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以DTM12平面为草绘平面,RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-57所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值600，单击按钮，如图3-58所示。图3-57 拉伸切除草绘图 图3-58 拉伸切除效果图步骤43利用拉伸特性创建如图3-59所示的前盖装饰。图3-59 车身前盖装饰效果图步骤44创建支撑板(1)以RIGHT平面为参照向前偏移330创建基准平面DTM13，如图3-60所示。(2)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(3)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以DTM13平面为草绘平面,RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(4)绘制如图3-61所示的截面，单击按钮。(5)在拉伸工具操控板中输入深度值12，单击按钮。 图3-60 基准平面DTM13 图3-61 支撑板草绘图步骤45用拉伸实体和拉伸切除创建车前的固定端和各类孔，如图3-62所示。最后再利用命令对创建的车身尖角部分进行倒角，如图3-63所示。 图3-62 未倒角的车身效果图 图3-63 倒角后的车身效果图3.2 左轮胎的设计步骤1新建一个零件文件(1)单击按钮，在“类型”选项组中选择“零件”单选按钮，在“子类型”选项组中选择“实体”单选按钮；在“名称”文本框中输入文本“LUNTAI.PRT”,取消选择“使用缺省模板”复选框，然后单击【确定】按钮。(2)在弹出的“新文件选项”对话框中，选择mmns_part_solid模板，单击【确定】按钮，进入零件设计模式。步骤2创建拉伸特性(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，接着单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以TOP平面为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-64所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值15，单击按钮。步骤3创建拉伸特性(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项标签，打开“放置”面板，接着单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以步骤2中的实体上表面为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-65所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值30，单击按钮。图3-64 平板的草绘图 图3-65 平板上侧的花纹草绘图步骤4创建阵列特性(1)选择步骤3中创建的实体特性。(2)单击“编辑”“阵列”，在阵列方式选择“方向”类型选项，再在模型中选择RIGHT平面，输入阵列成员间距为210，输入第一方向的阵列成员数为12，单击按钮。步骤5创建拉伸特性(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项标签，打开“放置”面板，接着单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以步骤2中的实体上表面为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-66所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值30，单击按钮。步骤6创建阵列特性(1)选择步骤5中创建的实体。(2)单击“编辑”“阵列”，阵列方式选择“方向”类型选项，再在模型中选择RIGHT基准平面，输入阵列成员间距离为210，输入第一方向的阵列成员数为12，单击按钮，如图3-67所示。图3-66 平板下侧的花纹草绘图 图3-67花纹板效果图步骤7创建环形折弯特性(1)单击“插入”“高级”“环形折弯”。(2)单击环形折弯操控板中的“参照”“定义”，选择FRONT平面为草绘平面，TOP平面为参照平面。(3)绘制如图3-68所示的曲线，单击按钮。(4)在环形折弯操控板中选择“360度折弯”，再用鼠标选择步骤2中拉伸实体的两端面，如图3-69所示，单击按钮。图3-68 环形折弯内部草绘图 图3-69 折弯后特征预览图步骤8切除多余实体 (1)创建如图3-70所示的基准平面DTM1。(2)单击按钮，打开拉伸工具操控板，单击按钮。(3)拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，接着单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以DTM1平面为草绘平面，TOP平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(4)绘制如图3-71所示的截面，单击按钮。(5)拉伸工具操控板中输入深度值80，单击按钮。图3-70 基准平面DTM1 图3-71 拉伸切除草绘图步骤9首先创建基准平面DTM2，如图3-72所示。再以DTM2平面为草绘平面，利用拉伸切除去除实体多余的上表面，如图3-73所示。图3-72 基准平面DTM2 图3-73 拉伸切除效果图步骤10创建如图3-74所示基准平面DTM3。图3-74 基准平面DTM3步骤11创建拉伸特性(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板，单击按钮。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，接着单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以DTM3平面为草绘平面，TOP平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-75所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值30，单击按钮，如图3-76所示。图3-75 轮胎外侧拉伸草绘图 图3-76 轮胎外侧拉伸面效果图步骤12创建旋转特性(1)单击按钮，打开旋转工具操控板, 单击按钮。(2)在旋转工具操控板中单击“位置”选项，打开“位置”面板，接着单击【定义】按钮，打开“草绘”对话框。(3)选择FRONT平面作为草绘平面，以RIGHT平面作为“左”方向参考，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(4)绘制如图3-77所示的旋转剖面，并绘制一根中心线为旋转轴，单击按钮。(5)系统默认的旋转角度为360，单击按钮，如图3-78所示。图3-77 旋转切除草绘图 图3-78 旋转切除效果图步骤13创建拉伸字体(1)首先通过草绘命令创建如图3-79所示的特性。(2)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(3)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以步骤11中创建的实体上表面为草绘平面，FRONT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(4)单击按钮，选择（1）中创建的字体特性，单击按钮。(5)在拉伸工具操控板中输入深度值10，单击按钮。(6)最后对轮胎边线进行必要的倒角，如图3-80所示。图3-79 字体草绘图 图3-80 轮胎效果图3.3 齿轮的设计步骤1新建一个零件文件(1)单击按钮，在“类型”选项组中选择“零件”单选按钮，在“子类型”选项组中选择“实体”单选按钮；在“名称”文本框中输入文本“CHILUN.PRT”,取消选择“使用缺省模板”复选框，然后单击【确定】按钮。(2)在弹出的“新文件选项”对话框中，选择mmns_part_solid模板，单击【确定】按钮，进入零件设计模式。步骤2在FRONT面上建立齿顶圆、分度圆、齿根圆(1)设定分度圆压力角A=20，模数m=10，齿顶高系数=1，顶隙系数c=0.25。(2)单击按钮，选择FRONT平面为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，方向向右，进入草绘界面。(3)根据1）中的各个参数，以坐标原点为圆心，分别绘制直径为215、240、260的圆作为齿根圆、分度圆、齿顶圆，如图3-81所示，单击按钮。图3-81 齿根圆、分度圆、齿顶圆草绘图步骤3在FRONT面上建立一条渐开线(1)单击按钮，在弹出的“曲线选项”浮动菜单中依次单击“从方程”、“完成”选项，弹出“曲线：从方程”对话框。(2)选取系统默认坐标系“PRT_CSYS_DEF”。(3)在弹出的对话框中“设置坐标系类型”对话框中选择“圆柱”。(4)在弹出的窗口中输入渐开线方程，如图3-82所示。存盘并退出，生成的渐开线如图3-83所示。图3-82 渐开线方程 图3-83 渐开线效果图步骤4镜像步骤3中建立的渐开线，生成齿槽的另一侧(1)以RIGHT平面和TOP平面为参照建立一条基准轴线。(2)以步骤3中生成的渐开线和步骤2中绘制的直径为200的分度圆建立基准点PNT0。 (3)以（1）、（2）中生成的基准轴线和基准点为参照建立基准平面DTM1。(4)以（1）中建立的轴线与（3）中建立的基准平面为参照偏移旋转3.75建立镜像平面DTM2。(5)选中渐开线，单击按钮，激活镜像命令，选择DTM2为镜像平面，单击按钮，如图3-84所示。步骤5使用拉伸命令建立齿坯单击按钮，选择FRONT平面作为草绘平面，以RIGHT平面为参照，方向向右，利用选择步骤1中创建的齿顶圆，输入深度值30，并使特性生成于FRONT平面的正方向，如图3-85所示。图3-84 渐开线镜像效果图 图3-85 齿坯效果图步骤6建立齿槽切除特性(1)单击按钮，首先在操控面板中，单击按钮。选择FRONT平面作为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，进入草绘界面。(2)单击按钮，选取齿底圆和两条渐开线。(3)首先以渐开线为端点绘制圆弧并将其半径该为45（分度圆直径的五分之一），再加入半径0.6的倒角并修剪草图，最后的草图如图3-86所示。(4)返回到拉伸特征操控面板，调整特征生成方向，生成一个齿槽，单击按钮，如图3-87所示。 图3-86 齿槽草绘图 图3-87 齿槽效果图步骤7阵列齿槽(1)选中步骤6中生成的拉伸切除特性，单击按钮，激活阵列操作面板。(2)选中阵列方式为“轴”，选取前面建立的中心线，指定阵列间角度为15，生成24个阵列特性，单击完成阵列，如图3-88所示。步骤8创建拉伸特性(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项标签，打开“放置”面板， 再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以步骤5中的拉伸平面为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-89所示的截面，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中单击“选项”，一侧拉伸深度为50，另一侧为60，单击按钮。图3-88 齿槽阵列效果图 图3-89 轴孔草绘图步骤9创建拉伸特性(1)单击按钮，打开拉伸工具操控板，再单击按钮。(2)在拉伸工具操控板中单击“放置”选项标签，打开“放置”面板，再单击“放置”面板中的【定义】按钮，弹出“草绘”对话框，以步骤8中的拉伸平面为草绘平面，RIGHT平面为参照平面，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。(3)绘制如图3-90所示的圆，单击按钮。(4)在拉伸工具操控板中输入深度值110，单击按钮，如图3-91所示。图3-90 拉伸切除草绘图 图3-91 齿轮效果图4 玩具挖掘机的虚拟装配4.1 手臂的装配步骤1动臂部分的装配(1)单击按钮，新建组件“SHOUBIYIZUHE.ASM”。(2)单击按钮，选取零件“YIHAOSHOUBI.PRT”，使用“缺省”连接方式，使零件与新建组件的坐标系对齐，如图4-1所示。(3)单击按钮，选取零件“YIHAOSHOUBIBANBIAN.PRT”，利用“刚性”连接完成一次轴“对齐”和两次面“配对”，如图4-2所示。图4-1 动臂半边 图4-2 动臂装配图步骤2斗杆的装配斗杆的装配命名为“SHOUBIZUHEER.ASM”，装配方法同上，如图4-3所示。图4-3 斗杆装配图步骤3手臂总体的装配(1)单击按钮，新建组件 “SHOUBIZONGTIZUHE.ASM”。(2)单击按钮，选取组件“SHOUBIYIZUHE.ASM”，使用“缺省”连接方式，使其与新建组件的坐标系对齐。(3)单击按钮，选取组件“SHOUBIZUHEER.ASM”，利用“销钉”连接完成约束，如图4-4所示。(4)单击按钮，选取零件“CHANZI1.PRT” ，利用“销钉”连接完成约束，如图4-5所示。图4-4 动臂与斗杆装配后效果图 图4-5 斗杆与铲斗装配后效果图(5)单击按钮，选取零件“SHOUBIHUODONGGAN.PRT”，首先利用“销钉”连接，完成“SHOUBIHUODONGGAN.PRT”与组件“SHOUBIZUHE.ASM”之间的约束，如图4-6所示。然后单击“新建约束”，利用“一般”连接，并选择约束类型 “直线上的点”使零件“SHOUBIHUODONGGAN.PRT”与组件“SHOUBIZUHEER.ASM”之间形成部分约束，如图4-7所示。 图4-6销钉连接 图4-7 一般连接(6)最后手臂总装图如图4-8所示。图4-8 手臂总装配图4.2 飞轮机构的装配步骤1动力机构的装配(1)单击按钮，新建组件 “4555.ASM”。(2)单击按钮，选取零件“ZHONGJIANBAN.PRT”，使用“缺省”连接方式，使零件与新建组件的坐标系对齐。(3)单击按钮，取零件“CHILUN.PRT”，利用“销钉”连接完成约束，如图4-9所示。(4)同理，装配其它齿轮，并旋转齿轮，使其互相之间啮合。(5)单击按钮，选取零件“GUASHOUKONGZHIBAN.PRT”，利用轴“对齐”和面“配对”完成连接，最后的总装配图如图4-10所示。图4-9 齿轮与外壳的销钉连接 图4-10 飞轮机构总装配图步骤2创建齿轮之间的运动关系(1)单击“应用程序”“机构”菜单项，进入机构仿真界面。(2)单击按钮，弹出“齿轮副定义”对话框，指定齿轮副类型为“标准”。(3)选取齿轮“CHLUN.PRT”的运动轴，并指定其节圆直径为240。再选取齿轮“CHLUN1.PRT”的运动轴，并指定其节圆直径为80。(4)单击运动轴方向按钮改变齿轮“CHLUN1.PRT”的方向，保证两个齿轮旋转方向相反。(5)建立其余齿轮之间运动关系的方法同理。 4.3 装卸斗的装配(1)单击按钮，新建组件模型“TONGZUHE.ASM”。(2)单击按钮,选取零件“LIAOTONG.PRT”，使用“缺省”连接方式，使零件与新建组件的坐标系对齐。(3)单击按钮,选取零件“LIAOTONGDIGAI.PRT”,利用两次轴“对齐”和一次面“配对”完成约束，如图4-11所示。图4-11 装卸斗装配图4.4 轮胎与轮毂的装配(1)单击按钮，新建组件模型“LUNZI.ASM”。(2)单击按钮,选取零件“LUNZI.PRT”，使用“缺省”连接方式，使零件与新建组件的坐标系对齐。(3)单击按钮,选取零件“LUNTAI.PRT”,利用轴“对齐”和面“配对”完成约束，如图4-12所示。图4-12 轮胎与轮毂的装配图4.5 玩具挖掘机总装配(1)单击按钮，新建组件模型“ASM0001.ASM”。(2)单击按钮,选取零件“CHESHENG.PRT”，使用“缺省”连接方式，使零件与新建组件的坐标系对齐。(3)利用两次“销钉”连接使得“CHESHENG.PRT”和“CHEDIZUO.PRT”完成约束，如图4-13所示。(4)插入零件“CHEQIANDANGBAN.PRT”。利用两次轴“对齐”和一次面“配对”完成约束，如图4-14所示。图4-13 车身与底盘装配图 图4-14 前挡板装配后效果图(5)插入零件“HOUGAI.PRT”,利用两次轴“对齐”和一次面“配对”完成约束，如图4-15所示。(6)插入零件“TUOGAN.PRT”,利用“销钉”连接完成约束，如图4-16所示。图4-15 后挡板装配后效果图 图4-16 握柄装配后效果图(7)插入组件“TONGZUHE.ASM”。利用“销钉”连接完成约束，如图4-17所示。图4-17 装卸桶装配后效果图(8)插入零件“LAGAN.PRT”。利用“销钉”连接完成”LAGAN.PRT”与“CHESHENG.PRT”之间的约束，如图4-18所示；再利用“刚性”中的“插入”连接完成”LAGAN.PRT”与“TONGZUHE.ASM”之间的约束，如图4-19所示。 图4-18 摇动杆与车身装配图 图4-19 摇动杆与装卸桶装配图(9)插入组件“4555.ASM”。利用两次轴“对齐”和一次面“配对”连接完成约束，如图4-20所示。(10)插入零件“LUNZHOU.PRT”。利用“销钉”连接完成约束，如图4-21所示。图4-20 飞轮机构装配后效果图 图4-21 轴装配后效果图(11)插入组件“CHELUNZUHE.ASM”。利用轴“对齐”和面“配对”连接完成约束，如图4-22所示。同理其它轮子的装配同理，如图4-23所示。图4-22 前轮胎装配后效果图 图4-23 所有轮胎装配后效果图(12)插入零件“GUASHOUKONGZHIBAN.PRT”。利用“销钉”连接完成约束，如图4-24所示。(13)插入组件“SHOUBIZONGTIZUHE.ASM”。利用两次“对齐”和一次面“配对”完成约束，如图4-25所示。图4-24 连接板装配后效果图 图4-25 手臂装配后效果图(14)其余三个小零件利用“刚性”中的“配对”完成约束，最终装配图如图4-26所示。图4-26 玩具挖掘机总体装配图4.6 玩具挖掘机的着色Pro/E中对三维图的着色，首先要选中一个零件或组件，然后在“外观库”中选取相应的颜色即可。这次只以玩具挖掘机的手臂为例，其它着色不作讲解。(1)打开组件“SHOUBIZONGTIZUHE.ASM”，在模型树中左击选中“SHOUBIZONGTIZUHE.SAM”。(2)单击按钮，在出现的下拉菜单中选取黄色，再单击“编辑模型外观”选项，调整模型外观编辑器中的“强度”为83、“环境”为90、“光亮度”为50、“加亮”为50、“反射”为25、“透明”为0，最终效果如图4-27所示。(3)其它零件图的着色不做解释，玩具挖掘机的最终效果如图4-28所示。图4-27 手臂着色后效果图 图4-28 玩具挖掘机着色后效果图4.7 玩具挖掘机的仿真(1)建立挖掘机仿真平面，零件命名为“FANGZHENGPINGMIAN.PRT”，最终效果如图4-29所示。(2)在装配体“ASM0001.ASM”中建立两个基准点“APNT0”和“APNT1”，如图4-30所示。图4-29 仿真面 图4-30 槽装配所需的两点(3)新建装配体“FANGZHENG.ASM”，通过两个“槽”连接和一个“平面”连接，完成零件“FANGZHENGPINGMIAN.PRT”和组件“ASM0001.ASM”之间的约束，最终效果如图4-31所示。(4)单击“应用程序”“机构”菜单项，进入机构仿真界面。(5)单击“视图”“方向”“拖动元件”菜单项，打开“拖动”对话框，单击“快照”，使快照菜单项显示。调整挖掘机的位置和手臂方向，直到符合要求为止，单击按钮，从而建立快照“Snapshot1”，如图4-32所示。图4-31 仿真装配效果图 图4-32 仿真画面效果图(6)单击按钮，在每个需要移动的轴上或直线上添加伺服电动机，在“轮廓”属性页中设置速度的模为“常数”，参数值根据情况而定，如图4-33所示。(7)单击按钮，设置起始时间为0，终止时间为80，初始快照选用“Snapshot1”，并且对每个伺服电动机设定时间，如图4-34所示，单击“运行”按钮，挖掘机即可进行运动仿真。图4-33 伺服电动机定义框 图4-34 分析定义框4.8 总装配体工程图的制作步骤1利用Pro/e中绘制三视图和轴视图(1)单击按钮,打开组件“ASM0001.ASM”。(2)单击按钮，打开“新建”对话框，在“类型”选项组中选中“绘图”单选按钮，在名称输入栏中输入文件名“ZTGCT”，单击“确定”按钮，系统弹出“新建绘图”对话框。在“新建绘图”对话框中，设置“指定模板”为“空”，图纸“标准大小”为“A0”，单击“确定”按钮，进入工程图主操作窗口。(3)单击按钮，在页面上选取一个位置作为新视图的放置中心，系统弹出“绘图视图”对话框，“模型视图名”列表框中选择FRONT选项，再以“角度”为选取定向方法，通过垂直旋转180度得到正确的视图方向；“视图比例”设定为1/7；“视图显示样式”设定为消隐。单击“确定”按钮，结果如图4-35所示。(4)单击按钮，系统提示选择绘图视图的放置中心点，在主视图的右侧选择左视图的放置中心点，左视图显示在工程图中，双击左视图设定“视图显示样式”设定为消隐。单击“确定”按钮，结果如图4-36所示。图4-35 右视图 图4-36 主视图(5)单击按钮，系统提示选择绘图视图的放置中心点，在主视图的下部选择俯视图的放置中心点，俯视图视图显示在工程图