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1、辽宁科技大学题目：基于pro/e的健身器材滑步机的运动仿真姓 名： 专 业： 机制 11 院 系：装备制造学院指导教师： 完成日期：2015年6月3日基于pro/e的健身器材滑步机的运动仿真摘 要 滑步机主要为大腿使力驱动身体，主要运动到臀部，背部等肌群。这是一种适合男女老少有氧运动的健身器材，可以有效锻炼人的心血管系统和提高人的心肺功能，并对心血管系统功能提高有相当大的作用，同时它的减脂作用也很明显。是一种可使全身80%的肌肉和关节同时参加运动的一种不可多得的器材。本文中不但介绍了健身器材的发展现状，也指出了一些现在存在的一些问题。并且，在分析研究滑步机的各组成零件和它们之间的结构关系的同时
2、，利用现代机械研究软件pro/e对所研究的滑步机进行实体建模和运动仿真。Pro/Engineer系统是美国参数技术公司的产品。PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械CAD/CAE/CAM的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准。得出在传统条件下不能得出的结论数据。从而更好的确定滑步机的结构和相关数据，为滑步机的优化设计打下基础。使之起到更好的锻炼作用。 关键词：滑步机，pr/e，建模 AbstractSlide driven mainly for the thighs make strength your body, majo
3、r sport to the hips, back and other muscles. It is suitable for men, women and children of aerobic exercise fitness equipment, can effectively exercise the cardiovascular system and improve lung function in peoples hearts, and has a considerable effect on cardiovascular system function, improving, b
4、ut fat loss is also evident. Is a general 80% of the muscles and joints as well as a rare sports equipment. This article not only introduced the current situation of fitness equipment, also pointed out some problems now. Furthermore, analysis of the slip of the constituent parts and the structural r
5、elationships between them at the same time, using modern machinery software Pro/e for the study of sliding the solid modeling and motion simulation. Pro/Engineer system is the United States of parametric Technology Corp. product. PTC , parametric, based on the companys proposed single database conce
6、pts related to features, changed the mechanical CAD/CAE/cam tradition, this new concept has become the world of mechanical CAD/CAE/cam areas of new standards. Data obtained under traditional conditions cannot come to the conclusion. In order to better determine the structure of sliding machine and r
7、elated data, and lay the Foundation for optimal design of sliding machines. Make them play a better role in exercise.Key words: gliding machine,PR/e, modeling目 录辽宁科技大学毕业设计(论文)任务书I摘 要IAbstractII目 录III1.绪 论1 1.1选题背景和目的1 1.2国内外研究状况1 1.2.1健身器材的发展1 1.2.2 Pro/e的发展应用2 1.3本课题研究的必要性32 Pro/E功能介绍4 2.1 Pro/e的主要
8、功能简介4 2.2 Pro/E的三维模型创建功能 5 2.3 Pro/E建模的一般过程6 2.4 pro/e的参数化曲面建模73 滑步机的建模与分析8 3.1滑步机的组成及内在联系8 3.2 典型零件建模12 3.3 零件装配274仿真29 4.1 仿真介绍29 4.2 干涉检验29 4.3 运动分析305 结论30 致谢32 参考文献33基于pro/e的健身器材滑步机的运动仿真1 绪论1.1 选题背景和目的随着时代的发展，社会的进步，人们的生活水平越来越高。在物质条件得到满足的同时，人们越来越渴望着精神世界的满足和有健康的身体去享受这一切。随着国家全民健身计划纲要的实施，全国健身热潮正在兴起
9、。 全民健身是指全国人民，不分男女老少，全体人民增强力量，增加耐力，提高协调，控制身体各部分的能力，从而使人民身体强健。旨在全面提高国民体质和健康水平，以青少年和儿童为重点，倡导全民做到每天参加一次以上的体育健身活动，学会两种以上健身方法，每年进行一次体质测定。为纪念北京奥运会成功举办，国务院批准从2009年起，将每年8月8日设置为“全民健身日”。随机人们的健康观念正在转变，越来越多的人从传统的“养生健康”转变为现代的“健身健康”，开始意识到“健身”和“锻炼”对健康的重要性。“花钱买锻炼”、“花钱买健身”已经成为一种新的消费时尚。健身健康事业也已成为人们普遍关注的投资热点。而舒适的室内健身也成
10、为人们越来越喜欢的一种运动。在这样的一个大环境下，室内健身成了大多数人必不可少的健身活动，随之而来的是健身器材行业的发展越来越受到我们的重视。在现代机械领域里，三维绘图已经成为我们创新发展的一种必不可少的手段。Pr/e是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。1.2 国内外研究状况1.2.1 健身器材的发展健身器材工业起源于 20 世纪 70 年代初的美国及加拿大，所以美国及加拿大的健身设备厂是历史最悠久的厂商，他们经历了健身器材工业的低谷与高峰，经历了健身器材的诞生与发展过程，所以说美国及加拿大的健身器材是技术最优
11、秀的最专业的产品，经过 30 年的工业创新，使得美国及加拿大的产品成为全球健身器材产品的全球领跑者。包括有氧的 Lifefitness , Precor , Stairmaster ,Schwinn , Concept II , Bodyguard , 力量设备 Cybex , Nautilus ,Vectra 从以上品牌开始，美洲大地开始了健身器材工业化。人们意识到了健身器材工业是一个朝阳产业，而且越来越为广大使用者接受。之后美国出现了众多厂商进行众多品牌的工业化生产，包括目前“ StarTrac , Keys , Scifit , Trimline , Quinton ,Hummer ,T
12、rotter ”等等品牌。直到20世纪90年代中期之前,国内销售的电动跑步机基本上都是国外产品，能进入家庭的大都是机械式跑步机，其生产厂家多为自行车厂。20世纪90年代中期，随着国际产业结构的调整，部分国外跑步机生产产能开始向我国转移，沿海地区的一些企业利用产业配套优势，结合国内外信息，生产出了国产化的家用电动跑步机。进入21世纪之后，家用跑步机的生产企业广泛分布到长三角、山东半岛及粤、闽沿海地区，数量众多，其产能占据全球产能的一半以上，但均以产业链下游的代工生产、出口加工为主。当然也有些企业试图从OEM (原始设备生产商) 向ODM (原始设计制造商)、OBM(原始品牌制造商)转型，用自有品
13、牌去占据市场，尤其是国内市场。所以国内市场出现了新生的本土品牌与传统的洋品牌交互辉映的情形：汇祥 、万年青、乔山 、星驰 、 舒华、格林、兄弟、英派斯等。1.2.2 Pro/e的发展应用 Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决牲的相关性问题。另外，它采用模块
14、化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。 Pro/E是一套涵盖了由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。PTC的系列软件已经深入工业设计和机械设计等各项领域，包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造和产品数据管理，并提供了最全面、集成最紧密的产品开发环
15、境。1.3 本课题研究的必要性 在曾长期被国外CAD软件垄断的中国CAD市场，我们国产CAD软件已走过了十多年曲折、探索的岁月，如今迎来了新的机遇和发展。作为国产CAD的领导品牌，中望龙腾以及中望CAD的成长历程，其实也正是整个国产CAD软件业发展的一个缩影。好比中国的汽车工业，曾经很长一段时间，人们对中国企业自主研发汽车的技术和经济实力都表示怀疑，而如今，中国自主汽车品牌奇瑞却用短短六年时间实现了从0到30多万辆的年销售成绩，缔造了“车坛黑马”的神话。国产CAD软件领域也是如此。中望龙腾的领军人物杜玉林自豪地讲，一切皆有可能，在中望等国产厂商开始自主研发CAD软件的时候，许多人对国产CAD的
16、前景表示担忧和茫然，甚至无法理解。但目前的市场和产品，也证明了当时的决定是正确的，只要勇敢、坚定的朝着目标前进，就能得到回报，这个我感触非常深刻。从“九五”国家推进制造业信息化工程开始，二维软件的应用逐步走向普及的同时，CAD软件正版化问题越来越得到人们的关注。针对盗版软件问题，杜玉林告诉记者，曾经很长的一段历史时期内，国内用户对知识产权的认知度和重视程度还不是很够，这是盗版软件广泛被使用的重要原因。盗版给软件企业尤其是本土软件企业带来了很大的困扰。不过这也恰恰预示着机会，预示着需求，关键是看软件企业自身如何抓住并把握好这个机会。加入WTO后，全民上下都在关注着知识产权这个话题，国内企业对正版
17、化的意识逐渐提高，这种机会和需求就越来越明显。尤其是随着 “十一五”规划的开始，自主创新和知识产权保护成为国家战略的重中之重。杜玉林说，需求带来了机遇，同时也带来了挑战。随着中国用户对正版软件使用深度的增加，对软件技术要求的提高，需要国产CAD软件在质量上更加苛刻地要求自己，精益求精，满足客户的需求，因为我们深深明白一个道理软件在于应用。面对逐渐壮大的三维软件市场，在二维制图正向三维应用转变的过程中，三维制图的应用已经成为趋势，而二维软件不会被三维软件取代，三维是软件技术发展的一大方向。而健身又是现在的一大热点话题，所以我认为本课题值得研究。2 Pro/e的功能介绍2.1 Pro/e的主要功能
18、简介 在这里我选择PCT的Pro/Engineer (一下简称pro/e）软件作为虚拟设计的软件平台，选择该软件的原因如下： 1.它具有强大的功能，能够满足设计要求；2.它具有实体建模模块，可在此基础上进行零件的虚拟设计和建模；3.它具有完整的功能仿真分析系统，可以对设计进行仿真和分析。 pro/engineer的主要功能如下：1特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）；2参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）；3通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计；4支持大型、复杂组合件的设计（规则排列的系列组件，交替排列，pro/program的
19、各种能用零件设计的程序化方法等）；5贯穿所有应用的完全相关性（任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方的变动），其它辅助模块将进一步提高扩展pro/engineer的基本功能。概括起来Pro/ENGINEER主要具有以下功能：1.2D和3D制图。2.机械设计和仿真。3.逼真图像。Pro/ENGINEER Foundation提供了建立Pro/ENGINEER零部件的精确、逼真图像所需的全部工具。4.钣金设计。完备的Pro/ENGINEER Foundation钣金设计工具套件，可以帮助用户建立墙壁、弯头、冲头、槽口、式样和浮雕花纹等基本特征。5.部件功能。因为用户需要开发的是产品，而不仅仅
20、是零件，所以在Pro/E Foundation的基础结构中，提供了许多定义和建立部件的功能。6.动画设计。7.相关图形表。8.高级部件扩展。高级部件扩展功能通过提供一些支持自顶向下设计方法、能处理替代产品配置以及管理大型复杂部件的工具，来帮助设计小组设计和管理大型复杂产品。9.完备的详细文档书写。10.曲线、曲面。Pro/ENGINEER高级曲面扩展功能与Pro/E Foundation相结合可以满足客户对产品形状进行复杂控制的需求，设计人员能够设计出从棱柱形引擎组件到轮廓化的高尔夫俱乐部、再到类似人类牙齿器官等的各种产品。高级曲面扩展功能提供了逆向工程的设计规范管理、参数化曲面建模和直接曲面
21、建模等高性能工具。概括起来它主要具有几个方面的特性。2.2 Pro/E的三维模型创建功能 特征造型是几何造型技术的发展,它对诸如零件形状、尺寸、工艺、功能等相关信息的综合描述更直观和更具工程含义。基于特征的造型系统一般先将大量的标准特征或用户自定义特征存入数据库,在设计阶段调用特征库中的特征作为基本造型单元进行建模,再逐步输入几何信息、工艺信息,建立零件的特征数据模型,并将其存入数据库。基于特征的造型方法大大地提高了设计效率和质量,同时在设计过程中设计人员可方便地进行特征的合法性、相关性检查,便于组织复杂的特征。特征建模过程实际上是一系列特征的累加过程。在三维建模中主要有以下3种特征: (1)
22、实体特征它是构建三维模型的基本单元和主要设计对象。实体特征可以是正空间特征(如实体的突出部分),也可以是负空间特征(如实体上的孔、槽等)。在Pro/E中,根据建模方式和原理的差异,把实体特征进一步分为基础特征和工程特征基础特征是三维模型设计的起点,包括拉伸特征、旋转特征、扫描特征和混合特征等。工程特征是在基础特征上的附加特征,它的创建依赖于已存在的基础特征,是有一定工程应用价值的特征,包括孔特征、肋特征、倒角特征和拔模特征等。(2)曲面特征它是一种没有质量和体积的几何特征,对曲面的精确描述比较复杂,在目前三维造型中通常采用“B样条曲线”为基础,通过曲率分布图对曲线进行编辑,进而得到高质量的曲面
23、造型曲面特征主要用于产品的概念设计、外形设计和逆向工程等设计领域。(3)基准特征指参数化设计的基准点、基准轴、基准曲线、基准平面和坐标系等。一般来说,基准特征主要用于辅助三维模型的创建。2.3 Pro/E建模的一般过程 Pro/E是美国PTC(Parametric Technology Corporation)公司推出的CAD/CAM/CAE一体化软件，该软件集机械设计、模具设计、加工制造、钣金设计、机构分析、有限元分析和关系数据库管理等功能于一体，是目前国际上专业设计人员使用最为广泛、功能强大的新一代产品造型和动态仿真软件。利用Pro/E建模首先从整体研究将要建模的零件,分析其特征组成,明确
24、不同特征之间的关系和内在联系,确定零件特征的创建顺序,在此基础上进行建模、添加工程特征等设计。通过二维平面草绘图的旋转、拉伸、扫描和混合等工具来实现三维实体模型的构建。Pro/E三维模型将线框、曲面和实体三者有机地结合起来,形成一个整体,整个建模过程是基于特征为基本单位的参数化设计过程。其中参数包括几何参数和尺寸参数。几何参数确定了实体特征基本位置的固定关系,尺寸参数决定了产品外观尺寸和相对距离。利用参数可以准确控制和修改所建立的三维模型。Pro/E建模的一般过程如下:(1)建立或选取基准特征作为模型空间定位的基准:如基准面、基准轴和基准坐标系等。建立每个实体特征时,都要利用基准特征作为参照;
25、(2)建立基础实体特征:拉伸、旋转、扫描、混合等;(3)建立工程特征:孔、倒角、肋、拔模等;(4)特征的修改:特征阵列、特征复制等编辑操作；(5)添加材质和渲染处理。2.4 pro/e的参数化曲面建模高级曲面功能可以帮助设计人员和工程师高效开发和优化尺寸驱动式几何图形和自由曲面。参数化曲面建模功能为设计人员提供了各种方便的曲面建模工具，比如变截面扫描工具，其中纵截面可以由用户自定义图表或数学函数控制；另还提供了混合曲面和大量曲面操作，扩充、裁剪、偏移以及转换等工具，以帮助用户建立精确的形状。1.直接曲面建模和逆向工程为了从实体模型、原型或者现有的产品中获取设计面信息，Pro/ENGINEER的
26、高级曲面功能逆向工程工具提供了一种快速建立、修改和校验定型曲面的方法。快速高效建立优质定型曲面的能力可以多方面地加速后续过程，从而为用户节省大量时间。Pro/E的交互式曲面设计扩展功能(ISDX)定义了新一代曲面处理技术。这一新工具具有独特的自由形状曲线和曲面建模功能，并具有高级的互用性和灵活性。它能让设计人员和工程师在一种完全自由式参数化建模环境中工作，这样就能保证设计和工程的真正集成。通过在Pro/E的参数化建模基础内建立复杂的自由形状几何体，ISDX能让设计人员和工程师在一种具有极大设计灵活性、独特的环境中工作。2. ISDX的主要特性 交互式曲面设计是一种一体化的建模方法，它确保了设计
27、过程具有最大的灵活性，并能让设计人员和工程师按照设想来设计产品。无论用户是在建立曲线、曲面，还是在建立实体间的相互关系，都能为他们提供需要用来建立自由形状曲面模型的所有软件工具。这种在基于特征的参数化建模环境中设想和建立任意形状曲面模型的能力，Pro/E的功能提高到了一个新的水平。用户可以通过混合已有的几何体，或者是全新设计，来轻松建立自由曲面，并将其作为Pro/E模型的一部分。ISDX可以将自由式曲面处理和工程设计完全集成在一起，用户不需要退出目前正在使用的工具，即可随时更改模型。只需要重定义或修改特征，然后就可继续工作。它致力于增值设计，而不是数据传输。用户不用再等待其他人来完成更改，在P
28、ro/E中就可快速简便地完成模型。在自由式曲面处理方法与参数化驱动式、基于特征的建模技术之间的交互作用方面，Pro/E交互式曲面设计扩充功能已经领先于其他大部分CAD软件了。设计人员和工程师只需买进能够快速获得设计意图、并有能力支持后续设计和制造的工具，即可以迅速地完成产品的设计和建模。交互式曲面设计系统的功能主要如下。（1） 建立曲线。3D曲线、平面曲线、曲面上的曲线、直接在曲面上草绘、把某个曲线映射到曲面上、用参数化方法建立曲线。（2）编辑曲线。动态或根据数据移动内插点或控制点；在显示屏上动态或根据数据修改相切条件；用切线和折线把曲线连接到曲线和曲面增加内插点；使用或不使用约束条件来动态扩
29、展；删除点或整条线段；组合和分离曲线；交互式曲度描绘。（3）建立曲面。使用内部特征曲线和曲面或实体的边线来建立曲面；添加内部曲线；用局部边界线建立曲面。（4）编辑曲面。通过编辑定义曲线，修改曲面；添加/删除内部曲线，以便重新定义曲面形状；替换边界曲线/边，以便重新定义曲面形状；交互式曲面连接。（5） 建模环境。4视图窗口显示（三个等距视图，一个3D视图）；引用已定义的任何几何体，比如点、平面、曲线、曲面和实体；直接处理导入的几何体、面和采样数据；局部重建机制；局部解决模式；在参数化修改过程中促进模型更改；使用行为建模（Behavioral Modeling）技术来优化；建立、设计、模拟和制造其
30、他几何体等后续应用。Pro/E是业界领先的CAD/CAM/CAE标准软件。现在，Pro/ENGINEER的交互式曲面设计扩展功能(ISDX)的推出，标志着PTC已将直观的自由形状曲面处理建模工具集成到世界最优秀的建模软件中。这种独特的设计功能允许设计人员和工程师利用强大的参数化建模工具来建立自由形状曲面。直观的建模环境能让客户采用一种清晰的过程方法来完成设计，从而在提高效率的同时，减少了产品开发时间和费用。3 滑步机的建模与分析3.1 滑步机的组成与内在联系 滑步机共有四部分组成，分别是底座，摇臂，脚架，后架。其整体图和零件图所示： 图一 滑步机 图二 滑步机摇臂 图三 滑步机后架 图四 滑步
31、机底座 图五 滑步机脚架3.2 典型零件的建模由于篇幅原因与设计中的零件比较多，在本文中不能一一复述零件的所有建模过程，在下文中简单介绍一个有代表性的图5 滑步机后架的实体建模过程，其中软件环境为Pro/Engineer 5.0。建模过程如下： 1）零件分析。模型包括六个特征：基准面RIGHT、TOP、FRONT、基准坐标系PRT_CSYS_DEF、拉伸特征、孔特征。确定特征创建顺序：利用拉伸工具创建主体（基本特征 利用拉伸工具剪切多余材料 利用拉伸工具建立中间带有小孔的突起块。2）进入零件设计模式，将文件命名为0001。具体过程：启动软件点击菜单上文件）（F） 新建文件（N） 文件类型设定为
32、“零件” 子类型设定为“实体” 输入文件名 点击“使用缺省模板” 选取 mmns_part_solid 单击“确定” 进入零件设计界面。3） 创建与修改零件特征A 1.点击右侧拉伸命令，选择“放置”,定义草绘平面，进入草绘界面。进行草绘。如图6所示。 图62.草绘结束后点击，进入拉伸界面，进行拉伸，输入拉伸值，拉伸至如图7所示。 图7 3.重复上述步骤，进入草绘界面，进行草绘，拉伸，拉伸后如图8所示。 图84.在此基础上再进行三次拉伸操作得到图9. 图9 5.得到图9后，利用拉伸功能得到一个2的链接轴。得到下图所示效果。 图106.接下来进行倒角操作，出现图11对话框。设置好后完成，得到图12
33、效果。 图11 图12 7.目前零件的一端已经完成，下面完成另一端，另一端由拉伸功能就可以完成。最终完成效果图13。由图6到图13完成滑步机脚架的设计过程。进行保存。 图13B 1. 重复新建一个页面，进行下一个零件的设计。本零件需要用到扫描。大致步骤如下：插入 扫描 伸出项。弹出对话框如图14 图14 2.选择草绘轨迹，进入草绘界面，绘制如下图15所示。草绘结束后点击弹出对话框，进行截面绘制，最后得出所需要图元。 图15 3.接下来需要定义基准平面，点击平面工具，选择平面出现对话框如图16。 图16 4.通过拉伸过程绘制图17，图18两部分。最后再进行一步倒圆角，就完成了滑步机摇臂零件的设计
34、过程，进行保存。 图17 图18 C 1.下面要进行滑步机底座的设计。同样重复上述过程新建页面，首先利用扫面工具进行设计，在此不再详述扫描过程。得到效果如图19。在此基础进行拉伸操作，首先进入草绘平面，绘制如图20所示。进行拉伸如图21图22。 图19 图20 图21 图222. 应用旋转功能绘制。点击，出现图23，选择放置，定义草绘平面。绘制草图24，选择旋转基准，进行旋转操作，得到最后效果图25。 图23 图24 图253.利用镜像功能使另一端也达到相同的效果。接下来再应用扫描功能，得到如图26所示的图元。 图26 4. 建立新的基准平面，点击，选择front平面，平移11.5。 图275
35、. 应用四次拉伸功能，完成如下图所示的操作。 图28 6.最后再进行一步扫描，插入 扫描 伸出项。弹出对话框如图14。选择草绘轨迹，进入草绘界面。得到图29。 图297. 最后扫描完成后得到滑步机底座如图四，保存零件。 D 1.点击界面上部命令菜单插入，选择扫描中的伸出项，在轨迹菜单总选择草绘轨迹，后选择TOP平面进行草绘，选择直线指令，画一条长度22的直线，然后在截面定义中在确定平面中绘制直径为6.5的圆，点击，再点确定就完成了圆柱的制作，当然也可以用拉伸工具对圆形草绘进行22的拉伸也能完成这个步骤。见图30。 图 302.扫描结束后进行拉伸操作，点击，定义绘图平面，进入草绘，绘制图31所示
36、图形。 图313. 草绘完成后点击，输入拉伸值20，进行预览后无错误点击，得到图32所示结果。 图32 4.在圆柱的另一侧进行与步骤2、3，得到图33效果。 图335.步骤4完成后得到图33，在进行两步的倒圆角得到图34的结果。 图34 6.还是运用拉伸功能，首先定义绘图平面，进入草绘，草绘图如下。草绘结束后进入拉伸界面，输入拉伸值，预览后确定。得到图36。 图35 图36 7.重复步骤6对另一侧进行拉伸操作，得到图37。 图378.最后要利用旋转的去除材料。点击旋转，选中去除材料，如图38。进入草绘平面进行草绘图39。完成草绘惊醒旋转操作，最后得到图40所示。即完成了滑步机后架的设计过程。
37、图38 图39 图40 所有操作都完成后就生成了我们所需要的滑步机的各个零件，尽管实际中所有的零件的连接方式为销钉连接，但是绘制中为了方便同时不影响下面的工作就全部制作成圆柱和孔的配合。3.3 零件的装配随着计算机三维技术的发展，在机械零件及机械系统设计中，零部件如何装配、加工、各零部件是否发生干涉，可视化设计等方面能否实现，都具有很实际的意义。虚拟装配技术就是在虚拟设计环境下，来完成三维实体模型的最终设计。它是按照一定的约束条件或连接方式，将各零件组织成一个整体并能满足功能的过程。Pro/E的装配模式提供了并行的、自下而上的、自上而下的产品开发方法。所谓自下而上的设计模式，即先在零件模块中构
38、造各个零件的三维模型，然后在装配模块中建立零部件之间的连接关系，这种连接关系的建立是通过零部件之间建立约束关系来确定零部件在产品中的位置。在虚拟装配中，零部件的几何体是被装配利用，而不是复制到装配中。基于Pro/E具有单一数据库的特性，不管如何编辑零部件，整个装配依然保持关联性，如果修改整个零部件，则引用它的装配件自动更新，反映零部件的最新变化。进行零件装配时，最重要的步骤就是对零部件进行适当的约束，在Pro/E中建立装配关系是用面和面配合、平面和基准面对齐，坐标系各个轴相互对齐等约束命令将所有的零部件按要求装配在一起。 滑步机装配图 我们的滑步机模型由四个零件装配而成，其中主要用到销钉的连接
39、方式，装配比较简单，在此就不在赘述其装配过程，装配好以后的效果就是如图所示。4 仿真4.1 仿真介绍利用Pro/E对模型进行仿真和分析，能够模拟真实环境中的工作状态并进行分析和判断，以尽早发现设计缺欠和潜在的失败可能，提前进行改善和修正从而减少后期修改而付出的昂贵代价，减少设计周期。运动仿真的一般过程，如下图。 建立连接连接轴设置运动副伺服电机总体设计建立运动模型设置运动环境分析运动机构获取分析结果重力执行电机弹簧阻尼力扭矩初始条件运动学动态静态力平衡重复组件运动回放干涉检验运动包络测量轨迹曲线运动仿真流程图了解了运动仿真的一般过程之后，进入Pro/E的机构运动学分析模块，根据零件之间的运动关
40、系，设置连接轴和定义伺服电机，以驱动模型运动，最后捕获机构的运动过程，生成一个格式为MPG的文件。4.2 干涉检验 干涉检验是设计时常用到的一种检验方法，通过检验可以发现零件设计的缺陷，尽可能的把设计错误消除在制造前，减少重复工作，减少损失。具体的操作过程为：在系统装配模式下，选择菜单中的“分析”按钮，进入系统分析模块，点击“模型分析”，在模型分析画面中选择下拉菜单中的“全局干涉”，点击计算就可以得到所需结果,在此不做过多介绍。4.3 运动分析首先在要求使用动力的连接部位建立电动机,在相关部位建立合适的运动副关系,建立一个分析。对重要部件进行速度和位移的测量，得到相关的分析结果。本设计中对运动
41、脚架中脚部的位置随时间的变化关系进行了分析如图。 脚部位置随时间的变化关系5 结论(1) 本文主要完成了以下几方面的工作：a 对滑步机的测量收集数据工作b 零件的建模c 快速成型机的装配d 运动仿真和干涉分析在完成了所有的零件的建模之后，利用Pro/E的装配模块 ，结合对“约束”概念的理解，使用“约束”完成了快速成型机的零件装配。在完成了零件装配之后，利用Pro/E的装配模块，通过定义“驱动”，完成了快速成型机的运动仿真，并在此基础上进行干涉分析，经过分析得到的完整可靠的分析结果，说明机构满足了系统设计的要求。(2) 存在的问题在应用Pro/E软件完成本课题的过程中遇到了一些问题，比如：零件之
42、间都是由螺栓作为销钉的配合，在不影响模拟分析的前提下，为了方便，把它们做成简单的孔和光轴的配合；在动画仿真方面，本文只做了简单的运动仿真和干涉分析。若时间充裕，就可以利用Pro/E的相关模块很好地进行仿真分析。致 谢时光飞逝，四年的学习生活转眼已将结束。就要告别母校，告别我敬爱的老师和亲爱的同学们，借此机会向他们表达深深的谢意。感谢这四年时间给我的帮助与温暖。本论文实在导师的悉心指导下完成的，导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不禁使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还是我明白了许多待人接物与为人处事的道理。从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着老师的心血和汗水，对于老师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意。在论文的完成过程当中，很多同学也给于了我不少的帮助，并且参考了许多资料和著作，在这里也对这些同学编著这些文献的作者