基于Pro_E的机械设计标准件库的建立

1、收稿日期 :2003-09-12文章编号 :100622343(2004 022043202基于 Pro/E 的机械设计标准件库的建立刘海芳(哈尔滨工业大学 汽车工程学院 , 威海 264209 摘 要 :介绍了 pro/E 平台下建立机械设计标准件库的方法和步骤 。 设计参数 、 模方式 。 该方法无需编程 、 工作量小 、 效果良好 。 , 进 而缩短产品的开发周期 。关键词 :零件模型 ; 参数化 ; ; 中图分类号 :TP3 螺栓 、 , 传统的人工设计费时费 力 , 且容易出错 , , 导致产品 开发周期长 , 产品质量差 , 市场竞争力弱 。如何在机械设计 中快捷地使用这些标准件

2、, 最有效的途径是利用 Pro/E 软件 系统开发三维图库 , 供使用者方便地调用 。 对图库进行参数 化管理 , 从中调出的图形文件 , 可以通过尺寸驱动 , 增减特征 获得所需要的零件 , 从而避免或减少重复劳动 。 使设计人员 把更多的时间投入到创造性的工作中去 , 以达到缩短新产品 开发周期的目的 。1 Pro/E 的参数化与尺寸驱动功能 Pro/Engineer 是由美国 PTC 公司开发的一套 3D 软件 , 由单一数据库 、 参数化 、 基于特征建模 、 全相关联等概念1。从设计到制造的整个过程中 , 能保证数据的完整性和一致 性 。 企业不仅能够以工程图的形式 , 也能以电子数

3、据的形式 共享工程数据 , 参数化的尺寸驱动造型 , 模型的尺寸用对应 的关系来描述 , 而不是用确定的数值来表示 。 通过特征技术 建立的适用于产品数据交换的计算机内部数据表达模式 , 可 以实现以下功能 : 从几何参数化模型自动导出精确的几何 模型 , 只输入一个草图 , 标注一些几何元素之间的约束 , 然后 改变约束条件来导出精确的图形 ; 通过修改局部参数来达 到自动修改几何模型的目的 , 形状相似的系列零件 , 只需要 修改参数便可产生新零件 。2 创建常用标准件库的原理与步骤2. 1 基本原理根据标准件的相似性原理 , 确定能够完整表示该系列标 准件所有零件特征的复合零件 , 根据

4、该复合零件可以派生出 此系列标准件中的任一个零件 。复合零件是在 pro/E 环境 下创建的三维零件模型 , 也称之三维零件样板 。 在三维零件 样板的基础上确定一组设计参数来控制零件的形状和拓扑 关系 , 并建立零件族设计参数的系列尺寸 ; 通过讯则不同的系列尺寸来自动生成零件的三维模型 , 从而实现常用标准件 库的创建 。2. 2 主要步骤(1 为了确保参数驱动时不会发生特征再生失败 , 建立零件标准件库之前 , 应进行深入的分析 , 充分考虑特征的 “ 父子” 关系 , 遵循一定的顺序建模 , 一般情况下是将固定不 变的形状特征放在前面 , 变化可能性最大的特征放在后面 。 避免特征再生

5、时冲突 , 这样便于通过参数化驱动得到所需要 的零件 。(2 在 pro/E 中完成零件样板三维模型的创建 。创建一个作为原型零件的模型 , 并在该模型上产生欲作为基因参 数的特征 、 尺寸等项目 , 此时该图形文件已成为零件库的原 形零件文件 。(3 利用 Pro/E 系统中的 Family Table , 创建形状结构相似而尺寸略有不同的标准件库 。使用特征收集器的功能 加入特征 、 尺寸 、 参数 、 部件 , 参照模型 、 组 、 阵列表等内容供 子零件产生变化 3。(4 用 Pro/Table 编辑图库 , 图库里所有的子零件均通过原型零件的基因参数变化而成 。用一个原型零件及一个

6、表格来贮存同一系列的标准件 , 其特点是节省文件管理及存 储所需要的硬盘空间 。可以创建多层次的零件库来达到细分标准件的目的 , 相 同类型不同系列的标准件适合用此方法建立 。(5 为了了解子零件的正确性 , 使每个子零件均可以顺利产生 , 需要验证子零件 。 验证时依照所产生的顺序再生 所有的子零件 , 其结果依照原型零件的名称记录 , 其文件格 式为 3. tst , 该文件记录子零件的名称和再生结果 。3 实例分析 下面就以常用的标准件六角头螺栓为例介绍 Pro/E 中 参数化特征库的建立技术及使用方法 。要建立参数化标准件库 , 首先按要求生成若干相互依存 的特征 , 然后将这些特征放

7、入特征库中 , 具体方法参见以下 参数化六角头螺栓特征库的建立过程 。3. 1 建立六角头螺栓样板零件第 20卷第 2期 2004年 4月 机械设计与研究Machine Design and Research Vol. 20No. 2Apr. ,20043. 1. 1 做六角头螺栓螺栓杆拉伸添料基本特征Protrusion 命令进入二维草图环境时 , 先画六角头螺栓 的拉伸轮廓线 , 生成圆柱形基本特征 , 再在其上做 45°倒角 , 画上修饰螺纹 , 因六角头螺栓是标准件 , 在三维造型时没有 必要使所有尺寸关系绝对精确 , 也没有必要将螺纹牙型作 出 , 只要六角头螺栓的公称直径

8、准确 , 在装配环境下看上去 比例协调 、 真实 、 就完全满足要求 , 所以可以参照标准件六角 头 螺 栓 国 家 标 准 :G B5782286、 G B5783286、 G B5785286、 G B5786286规定 , 结合机械制图中规定的近似画法 , 建立各 尺寸变量间的参数关系 。具体尺寸变量的参数关系设置如 图 1所示 , 其中 d0、 d1、 d2、 d3、 d4(由软件自动产生变量名 , 每 次都可能不同 分别代表螺栓的公称直径 、 公称长度 、 倒角尺寸 、 修饰螺纹长及螺纹内径 。 该关系设置的指导思想是将螺栓的公称直径尺寸 d0作为其它尺寸的基础 。 图 1 六角头螺

9、栓螺栓杆尺寸关系表 图 2 六角头螺栓螺栓头尺寸关系表3. 1. 2 做六角头螺栓螺栓头拉伸添料基本特征Prorusion 命令进入二维草图环境时 , 以螺栓杆未倒角端作为草绘平面 , 先画螺栓头的拉伸轮廓线 , 再放置所需要的驱动尺寸 , 并加上必要的几何约束 , 如水平 /垂直关系 、 相等关系 、 平行关系等 , 再按照国家标准添加必要的尺寸关系 , 具体尺寸变量的参数关系设置如图 2所示 。此关系将螺栓头的大小及厚度值与公称直径联系起来 。3. 1. 3 做螺栓头倒角的旋转切除特征使用旋转切减材料命令 , 在草绘时 , 所有操作都依赖于前一个基础特征 (螺栓头拉伸填料基本特征 , 创建

10、一个过螺栓头中心且平行于六角螺栓头某一个侧面作为草绘平面 。系统进入二维草绘环境 , 用使用边命令 , 选择六角螺栓头的一条棱边和与之相邻的上下底面各一条边在草绘平面上生成投影线 , 再用直线命令在投影线的两角点画斜线 , 首尾连接到投影线上 , 过上下底面中心画回转中心线 , 使用 Trim 命令将投影线上多余的线段截去 , 然后将斜线与上顶面的夹角按照六角螺栓的简化画法设为 30°, 且斜线过上顶面投影边的中点 , 保证当六角头螺栓的公称直径变化时 , 倒角的位置尺寸始终与之协调 。 图 3 完成后的六角头螺栓特征 当所有步骤完成后 , 定义参数化六角头螺栓特征的工作全部结束 ,

11、 结果如图3所示 。3. 2 建立参数化标准件库建立参数化标准件库的过程为 : 在 零件 菜单中选择族表选项 ; 在弹出的族表窗口中单击 增加 /删除表列 按钮 , 弹出族项目对话 框 , 在族项目中选择要增加的项目 , 包括尺寸 、 特征及组等 ; 本例中选中 尺寸 选项 , 在绘图区选择螺栓柄 , 将螺栓大 径及长度添加到组列表中 。建立的六角头螺栓标准件库如 图 4所示 , 其它零件 、 标准件的参数化特征库也可以用同样 的方法生成 。 图 4 六角头螺栓图库3. 3 参数化标准件库的使用方法在使 用 Family Table 创 建 的 标 准 件 库 时 , 可 以 通 过 Name

12、 或 Parameter 从零件库中调出一个零件 , 用户可在零件 库中 , 设 定 每 个 子 零 件 是 否 接 受 原 型 零 件 的 设 定 项 目 。 Family Table 图库是一个族表 , 当你从图库中调出一个零件 时 , 就相当于从族表中调出一个零件 。如果不需要改变它 , 就可以直接装到组件或装配体上 。也可以根据实际使用需 要 , 将子零件另存为其他名称的文件 , 存储后的文件将不属 于原型零件 , 而是真实的元件文件 , 用户可对其进行修改或 重定义 , 如按国标中规定的尺寸系列修改 , 标准件就会按所 修改的尺寸要求重新生成 。4 结束语 Pro/E 三维参数化造型

13、软件虽然提供了强大的参数化 特征造型功能 , 但仍有提高其工作潜力的能力 。 如本文提出 的建立参数化标准件库的方法 。该方法无需编程 , 工作量 小 , 但效果良好 。 在建立机械零件标准件库时 , 要充分利用 尺寸关系建立各尺寸变量之间的相互联系 , 以期使用时编辑 工作量小 , 效率更高 。参考文献 :1 林清安 . Pro/Engineer 零件设计基础篇 (上 M .北京 :北京大 学出版社 ,2000.2 夸克工作室 . 精通 Pro/Engineer CADM .北京 :中国青年出版 社 ,2000.3 陆劲昆 , 等 . Pro/Engineer 2001中文版实用教程 M .

14、北京 :北 京大学出版社 ,2002.4 虞朝阳 , 等 . I 2DEAS 环境下的三维零件库创建方法 J.机械设 计与研究 ,2003, (5 :3537.5 陆霁卉 , 等 . 基于 Pro/E 铸造工装三维图库的开发 J.计算机 应用 ,2002, (1 :3941. 作者简介 :刘海芳 (1971- , 女 , 讲师 , 硕士 , 主要从事机械设计 与计算机辅助设计研究 , 已发表学术论文七篇。44机械设计与研究 第 20卷way SMA wire is first described. The actuators ,acting as both actuating elements

15、 and executing elements ,are compact enough to be used in miniature robot system. The practical specifications of the SMA wire and the flexible rod were determined based on a series of formulae. The mechanical properties of the actuator are also investigated. Besides ,with position detection and SMA

16、 s resistance feedback sliding mode control strategies are investi 2 gated theoretically and experimentally. K ey w ords :SMA ; elastic rod ; actuator ; variable structure controlR esearch of Mechanism in R obot H and With Controllable G rasping ForceZHAN G Wen 2zeng ,SUN Zhen 2guo ,CHEN Qiang ,XU L

17、ei (Department of Mechanical Engineering , Tsinghua University , Beijing 100084,China P29 Abstract :Accordingto different weightstions of an object grasped ,a 2 duce different thea hand with is This paper analyzed the of finger mechanisms with control of grasping force ,and proposed the key of reali

18、zation of a finger with control of grasping force. For avoiding the shortages of traditional mechanisms , this paper proposed a novel idea in design finger mechanism with grasping force , concretely de 2 signed and realized the finger mechanism with grasping force , which can be applied in the finge

19、rs of all kinds of transmission mechanisms. The finger mechanism was applied in the 2joints of the Index of humanoid robot hand TH 21Hand. Gras ping experiment proved that TH 21Hand Could steadily grasp many common objects of different sizes. K ey w ords :humanoid robot hand ;finger mechanism ;con 2

20、 trol of grasping forceE ffect of Structural P arameters on the Singularity of the C able 2 cabin P arallel Mechanism of the Large R adio T elescopeFAN Guo 2bin 1, Q IU Yuan 2ying 1, ZHEN G Yuan 2peng 2, WIE Qiang 1,DUAN Bao 2yan(1. School of Electromechanical Engineering ,Xidian University , Xi an

21、710071,China ;2. No. 54Research Institate of Electronic Science Technology Group Company of China , Shijiazhuang 050081,China P32 Abstract :As a Stewart platform , the cable 2cabin parallel mechanism of the large radio telescope possesses singularity. The effect of structural parameters on the singu

22、larity is explored based on the kinematic model of the cable 2cabin mechanism for open 2loop control. An approach to eliminate the singularity is found by modifying the structural parameters. Further a suitable parameter field is given to avoid the singularity. Both the com 2 puter simulation and th

23、e model ex periment show the feasibility of the approach. K ey w ords :largeradio telescope ;cable 2cabin parallel mech 2 anism ;Stewart platform ;singularity ;structural parameterStudy on the Kinematic Simulation of Linkage Mechanism B ased on SimulinkWAN G Fang ,ZHAN G Hai 2yan(Institute of Printi

24、ng and packaging engineering Xi an Univer 2 sity of Technology ,Xi an 710048,China P35 Abstract :Aimingat linkage mechanism ,this paper has put forward a method of solution of im plicit equations by using sim 2 ulation. With an instance ,it introduces the process of kinematic simulation based on Sim

25、ulink window. The method has advan 2 tage of simplicity ,accuracy and efficiency. At same time ,it can optimize the linkage mechnism by modifying parameters of sim 2 ulation. K ey w ords :kinematicsimulation ;solution of im plicit equa 2 tions ;SimulinkOptimal Design of E lliptic G ears for the P ap

26、er 2transferring Mechanism With V ariable SpeedsZHAN G Xiao 2ling ,SHEN shao 2hua(College of Information and Mechatronics Engineering ,Beijing Institute of 102600, China P38kind of gears for the variable s peeds is introduced in meet the need of high 2speed offset press. On the basis of theoretical

27、analysis ,the paper 2transferring speed is pro 2 posed to be the objective in the optimal design. The numerical solution of a practical example is presented. The effectiveness of the method developed in this paper has been verified by the ex 2 ample. K ey w ords :Offset press ; elliptic gear ; paper

28、 2transferring with a variable s peed ;optimal design.Compact Layout of Planar G ear T ransmission S ystemXIA shao 2yun ,LU Y i 2ping ,CHA Jian 2zhong ,L I zhi 2hui (College of Mechanical and Electronic Control Engineering ,Bei 2 jing Jiaotong University ,Beijing 100044 P40 Abstract :Occupationspace

29、 of planar gear transmission sys 2 tem is mainly determined by occupation area on traversal section of axis ,and reducing this area is an important part of its com 2 pact layout. The key problem is how to calculate the area of con 2 vex hull in gear 2meshing system ,and it had been solved by using a calculation model with the definition of meshing constrain and interfering constrain ,an optimal model and algorithm was pro 2 posed. The result shows that the idea not only can reduce t