基于Pro/E的四铰链曲柄滑块机构运动仿真文献综述
2020-05-28 23:18:51
仿真技术在国民经济、国防科技等行业得到了广泛的推广与应用,尤其是武器装备研制、大型装备制造企业。仿真可为科研单位节省费用,缩短新产品的研制周期,已成为这些企事业单位研发新产品的必要手段。仿真技术在开发过程中可以实现复杂环境的再现,完全可以构造复杂产品的仿真操作和使用训练。
利用Pro/E软件进行曲柄滑块仿真装配并模拟运动，不但简便易行，而且效果突出，既可以将运动干涉校验，又可以计算运动轨迹、位移、速度、加速度等，从而使人们在计算机屏幕上就可以详尽了解造型特点而通过运动仿真又能对部件在现实环境中的运动进行建立，评估和优化，以便最佳满足工程需求。使原来在二维图样上难以表达和设计的运动变得非常直观和易于修改。该方法提高了产品的设计质量和设计效率,为产品的结构优化设计提供了有效的途径。90年代后随着CAD技术的发展，其系统性能提高，价格降低，Pro/E开始在设计领域全面普及，成为必不可少设计工具，PRO/E之所以在短短的时间内发展如此迅速，是因为它是人类在20世纪取得的重大科技成就之一，它几乎推动了一切领域的设计革命，彻底改变了传统的手工设计绘图方式，极大的提高了产品开发的速度和精度。应用Pro/E技术进行产品设计，能使设计、生产维修工作快速成而高效地时行，所带来的经济效益是十分明显的。
随着POR/E技术的不断研究，开发与广泛应用，对POR/E技术提出越来越高的要求，因此POR/E从本身技术的发展来看，其发展趋势是集成化、智能化、和标准化。也只有不断完善，创新才能在日益激烈的竞争中立于不败之地。
文献[1]Pro/E软件的功能十分强大,其中运动仿真模块注重运动的分析;机构运动分析是设计中重要的环节,他们之间有着紧密的联系.以四杆机构为例,讲解了如何将Pro软件的运动仿真功能应用于四杆机构的设计中,在熟悉运动仿真功能的同时,还掌握了四杆机构的设计方法,从而将理论与实践结合起来。
文献[2]四铰链曲柄滑块机构常出现在复杂的传动机构中.在设计该机构时,需要计算曲柄与滑块的运动关系.如果利用手工计算,在求解曲柄在给定转速下滑块的运动速度、加速度、位移等参数时,计算分析过程较为复杂,每次计算分析只能求出曲柄在特定位置下滑块的运动参数,难以求出滑块运动参数随时间变化的函数关系.本文利用Pro/E的运动学仿真功能,简明直观地分析出曲柄滑块机构的运动学参数,并能通过图表分析出滑块的速度和加速度随时间的变化关系,为该机构的设计仿真提供简单可行的方法。
文献[3]在各类机械传动结构中,曲柄滑块有着广泛的应用,根据曲柄滑块机构设计的原理,提出在Pro/E中实现曲柄滑块设计及实体造型的方法,并利用Pro/E的运动分析模块(Mechanism)对曲柄滑块进行运动分析和仿真,提供对曲柄滑块的优化设计。
文献[4]仿真技术在国民经济、国防科技等行业得到了广泛的推广与应用,尤其是武器装备研制、大型装备制造企业。仿真可为科研单位节省费用,缩短新产品的研制周期,已成为这些企事业单位研发新产品的必要手段。仿真技术在开发过程中可以实现复杂环境的再现,完全可以构造复杂产品的仿真操作和使用训练。本文将一款功能非常强大的数控机床仿真分析软件VERICUT与CAD/CAM软件PRO/E结合,对复杂机械系统双缸发动机进行了机构的运动仿真并完成了其中的典型零件曲轴凹模的仿真加工。
文献[5]应用Pro/E软件建立了内燃机曲柄滑块机构的虚拟样机模型,对曲柄滑块机构进行了运动仿真分析,得到了滑块的位移、速度、加速度变化规律,并获得了运动仿真曲线图,为曲柄滑块机构的设计改进提供了重要依据,提高了设计效率,缩短了开发周期.
文献[6] 通过Pro/E 运动仿真模块对曲柄滑块机构结点正置和偏置的运动分析, 得到了其运动学参数, 揭示了其运动规律以及适合应用的场合。
文献[7]虚拟装配技术近年来受到了学术界和工业界的广泛关注,并对虚拟制造等先进制造模式的实施具有深远影响。通过建立产品数字化装配模型,虚拟装配技术在计算机上创建近乎实际的虚拟环境,能够方便的对产品的装配过程进行模拟与分析,预估产品的装配性能,及早发现潜在的装配冲突与缺陷,并将这些装配信息反馈给设计人员。
文献[8]在安检机柜门的设计中引入Pro/E运动仿真的设计思路,充分利用软件功能,采用虚拟装配、仿真的方式指导设计,及时发现设计缺陷并予以改正,使得产品在设计阶段更生动形象,并大大减少研发成本。
文献[9]Pro/E中的机构运动仿真模块可以进行装配模型的运动学分析和仿真，使得原来在二维图纸上难以表达和设计的运动变得非常直观和易于修改，并且能够大大简化机构的设计开发过程，缩短开发周期，减少开发费用，同时提高产品质量。在Pro/E 3.0 中，运动仿真的结果不但可以以动画的形式表现出来，还可以以参数的形式输出，从而可以获知零件之间是否干涉，干涉的体积有多大等。根据仿真结果对所设计的零件进行修改，直到不产生干涉为止。
可以应用电动机来生成要进行研究的运动类型，并可使用凸轮和齿轮设计功能扩展设计。当准备好要分析运动时，可观察并记录分析，或测量诸如位置、速度、加速度或力等量，然后以图形表示这些测量结果。也可以创建轨迹曲线和运动包络，用物理方法描述运动。
Pro/MECHANICA用于运动分析，与 Pro/E 完全集成，不需要单独安装，操作简便，易于使用。在Pro/MECHANICA 中创建的机构，可以导入到Pro/MECHANICA Motion 中，以便进行进一步分析，或者将机械设计模型引入到设计动画中，创建一个动画系列。设计动画支持所有接头连接、齿轮副、连接限制、伺服电动机以及运动轴零点。但是，机构仿真中的建模图元，如弹簧、阻尼器、力/转矩负荷和重力等不能传输到设计动画中。
文献[10]在机械产品的设计和制造过程中,零部件的装配是极为重要的一步。传统的机械设计是在制造出物理样机之后再进行反复的试装配,这使得装配成了限制新产品研发速度的瓶径。本文基于Pro/ENGINEER软件,研究了装配的相关技术,主要工作如下:(1)对装配仿真的原理做了深入细致的分析,包括装配模型的建立、装配序列规划、装配路径规划、装配过程中的干涉检查、零件库的建立与应用。(2)提出了在骨架模型中规划装配序列和装配的路径,然后在Pro/Program的relation下设定干涉条件和仿真程度,对装配模型进行干涉检查,实现装配过程仿真的方法。介绍了装配建模、路径规划和干涉检查的思路。(3)将零件族信息建模原理和基于族表的零件信息描述方法用于零件库的建立,实现了装配过程中的零部件替换。(4)结合目前的研究课题”立体停车库升降用液压缸的设计与装配仿真的实现”,利用自顶向下的设计方法,首先利用布局模块完成了液压缸的概念设计,建立了液压缸装配体的层次模型,完成了液压缸各个零件实体的详细设计。规划了装配序列和装配路径,在Pro/E的原有功能模块下通过程序开发实现了装配仿真和干涉检查的过程。
参考文献：
[1]李增平，贾颖莲．渐开线齿轮的优化设计及其运动仿真分析．制造业自动化，2010（3）：169-172．
[2]吴昊.基于 Pro/E的四铰链曲柄滑块机构运动分析[J]. 组合机床与自动化加工技术,2014,34（3）.
