Proe活塞机构运动仿真分析 毕设.docx

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1、运用Pro/E软件构建活塞机构的三维模型，对模型进行装配，并用MCChaniSm模块对活塞机构进行运动仿真，得到活塞的位移、速度、加速度的运动仿真曲线图:并从理论角度运用数理方法建立运动方程，借助MatlabSimUlink仿真模块对活塞机构进行仿真得到活塞的位移、速度、加速度的理论曲线。依据PrME运动仿真结果分析表明设计的活塞机构满意要求，活塞运动正常；对比MatlabSimulink仿真结果表明Pro/E进行模拟比数值理论方法更具优越性。关键词：Pro/ESimulink活塞机构运动仿真ABSTRACTThepaperConStrUCtSthethree-dimensionalmodel

2、ofpistonmechanismbyusingPro/Esoftware,gets(heassemblymodel,makeshepistonmechanismnoionsimulationbyusingMechanismnlulcandobtains(hedisplacement,velocity.accelerationofsliderandthemotionsimulationcur,e.FromatheoreticalpointofviewbymeansofmathematicalHlCthOdStoestablishthemotionequation,andmakingSinwla

3、tionbymeansofMatlabSiinulinksimulationmoduleandobtainingthedisplacement.velocity,accelerationcurve.ACeordingtothePro/Esimulationresultsshowthatthepistonmechanismdesigntomeettherequirements,thepistonmotionisnormal;ComparedwiththeMailabSimulinksimulationresultsshowthatthePro/Esimulationthannumericalth

4、eoryIneIhodismoresuperiority.Keywords:Pro/ESimulinkPistonmechanismMotionsimulation第一章绪论11.1 选题依据及其意义11.2 国内外探讨现状及发展趋势21.3 课题内容3其次章活塞机构简介52.1 活塞机构的基本构造52.2 工作原理72.3 本章小结7第三章Pro/E的建模及奘配92.4 1Pro/E简介91.1.1 1.1简介91.1.2 主要特性91.1.3 主要模块103.2 机构的建模与装配113 .2.1,.造型建模114 .2.2整体装配143.3 本章小结18第四章运动仿真及分析203.4 1P

5、ro/E运动仿真204 .1.1Mechanism模型的构建205 .1.2运动仿真244.2 SimUlink仿真274 .2.1SimUIink模型的构建275 .2.2仿真314.3 仿真结果对比分析334.4 本章小结34第五章总结与展望36致谢38参考文献39第一章绪论1.l选题依据及其意义在产品的开发过程中，有关产品的结构、功能、操作性能、生产工艺、装配性能，甚至维护性能等很多问题都须要在开发过程的前期解决。一般，人们借助理论分析、CAI）和各种比例的实物模型，或参考前期产品的开发阅历来解决有关新产品开发的各种问题，由于有关装配、操作和修理的问邀往往只会在产品的后期或在最终产品试车

6、过程中、甚至在投入运用段时间后才能暴露出来,尤其是有关修理的问题往往是在产品已经售出很长时间以后才被发觉。为了解决这些问题，仃些产品就不得不返回设计阶段以便进行必要的设计变更,这样的产品开发程序不但效率低、耗时，费用也高。为了解决这些问题，仿其技术应运而生。仿真技术是利用计算机技术对所要进行的生产和制造活动进行全面的建模和仿真，包括产品的设计、加工、装配、各参数的设计改进等。在产品的设计阶段就实时地模拟出产品的形态和工作状况、制造过程、检查产品的可制造性和设计合理性，以便刚好修改设计，更有效地敏捷组织生产，缩短产品研制周期，获得最好的产品质量和效益。在进行机械产品设计时，设计者都要进行机构的运

7、动分析，以此来验证机构设计的合理性和可行性。运动仿真技术是上世纪80年头快速发展起来的一项通过在虚拟环境中模拟系统的运动，从而得到系统的三维动态效果，以此来代替物理样机进行仿真试验的计算机协助工程技术。运动仿真技术能够在不奢侈制造和试购物理样机所需时间、经费的前提下,通过反宓修改系统动力学模型，进行不同设计方案的仿真试验，获得最优的设计方案在Pro/E环境下，对活塞连杆机构建立了三维模型,通过定义各种约束，在装配模块中确定了原动件与从动件的关系，并运用机构运动分析模块，通过定义机构的连接与伺服电机，实现了活塞的运动仿真。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护全部的不变参数，参数

8、化设计可以大大提高模型的生成和修改的速度，在产品的系列设计、相像设计及专用CAD系统开发方面都具有较大的应用价值。虚拟装配是在虚拟环境中，利用虚拟现实技术将设计的产品三维模型进行预袋配，虚拟奘配可帮助产品摆脱对于试制物理样机并装配物理样机的依靠;，可以有效地提高产品装配建模的质量与速度。通过在计算机软件平台下对整套装置的设计仿真分析，能够刚好地发觉设计中的缺陷，并依据分析结果进行实时改进。参数化建模、虚拟装配、运动仿真贯穿于整个计算机协助设计全过程，可显著地缩短研发周期，降低设计成本，提高工作效率.本次建模与运动仿真分析实现了活塞机构的设计，对现实发动机制造过程有肯定的指导意义。1.2 国内外

9、探讨现状及发展趋势计算机仿真技术是通过对系统模型的试验去探讨现实世界中已经存在的或已在设计中的系统。从本质上说，计算机仿我技术是一门利用冲算机软件模拟其实系统进行科学试胺的技术，它是对真实物理系统的抽象，既可以反映真实系统的本质特征，又易于进行试验分析。用户在这些抽象模型上可以更高效、节约、更敏建地对物理系统进行了解和设计。20世纪80年头后期，仿真技术在诸多方面都发生了非常正大的转变。仿真探讨的对象也由连续系统转向了离散事务系统.仿真也由试验转向了建模与结果分析。应用领域也由航空航天转向了制造业，并从探讨对象（产品）的动力学、运动学特性及加工、装配过程，扩大到了制造系统的设计和运行。制造的分

10、布性使得仿真与网络技术相结合，出现了分布式仿真。近年来信息技术的发展，特殊是高性能海量并行处理技术、可视化技术、分布处理技术和虚拟现实技术的发展，使得仿真环境下建立一体化的交互式多维信息仿真模型成为可能，并可使之形成一些新的发展方向，如可视化仿真、多媒体仿真和虚拟现实仿真等.这3种仿真呈递进关系：可视化仿真强调可视的、敏捷的仿真分析环境：多媒体仿真除可视化之外还强调多样化的多媒体集成，如音像合成效果等：虚拟现实仿真则强调投入感、沉醉感和多维信息的人机交互性。U机构运动仿真技术就是通过运用机构中的后处理功能可以查看当前机构的运动，并II为探讨机构模型供应便利。PRO/EMiIdfire是美国PT

11、C公司最新推出的一套从设计到制造的机械自动化软件，产品设计师可以利用该软件轻松的完成部件、整机模型的装配，并对设计的产品预先进行踊态分析、装配干涉检验等操作.Pro/E系统供应/完善的仿真功能，通过对机构实体模型添加运动副、驱动器实现对机构运动速度、筑迹、位移、运动干涉等状况的分析，为机构的设计与检5佥供应数据支持，使得原来在二维图纸上难以表达和设计的运动变得直观和易于修改。分析结束后PRO/E还Uf以将仿真的结果以MPEG、JPEG等格式输出，楮助用户更好的完成机构设计。口它包含的Mechanism模块是个完整的三维实体静力学、运动学、动力学仿真模块，是机构运动分析强有力的工具，可快速创建机

12、构虚拟模型并能便利地进行分析。Mecha-nism模块集成于Pro/Engineer中，操作直观简便，易于驾驭.a应用pro/c技术进行产品设计,能使设计、生产修理工作快速而高效地进行，所带来的经济效益是非常明显的。Pro/e技术的发展与应用水平已成为衡量一个国家的科学技术现代化和工业现代化的重要标记。当今世界工业产品的市场竞争，归根结底是设计手段和设计水平的竞争，发展中国家的工业产品要在世界市场占有一席之地，就必需采纳pro/e技术的探讨和开发工作起步相当较晚，自八十年头起先，CAD技术应用工作才逐步得到开展，随后pr。/。也有JZ应用，国家逐步相识到开展pro/e应用工程的必要性和牢躯性，

13、并在全国各个行业大力推广pro/e技术，同时绽开pro/e技术的不断探讨，开发与广泛应用，对pro/e技术提出越来越高的要求，因此pr。/。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。1.3 课题内容本毕设是利用Pro/E软件的仿真功能对活塞的运动过程进行动画模拟，并对活塞、连杆等进行一些简洁的数据分析及计尊，以确定设计的合理性，可行性，最终完成设计：同时应用Mauab的Simulink仿真模块进行理论分析,对比两者结果，分析两者仿真的优缺点.本毕设详细探讨方法及主要内容是运用Pro/E软件构造活塞连杆机构，绘制出活塞、连杆

14、、底座及曲轴的三维实体图，绘制好活塞连杆机构后，然后进行整体装配构造活塞机构，最终利用mechanism模块对设计进行运动仿真，包括运动干涉检测、活塞运动凯迹、速度及加速度的检测，绘制出活塞的位置、速度、加速度的仿真曲线图：同时，分析活塞机构的运动方程，利用MMab的SimUIink模块构造仿真模型，编写必要的函数，运行仿真得到活塞的位置、速度、加速度的理论的线。最终，对两者结果进行分析，得出结论。本论文章节支配：第一章绪论：主要本毕设的选题依据及其意义，国内外探讨现状及发展趋势以及本毕设的课题内容。其次章活塞机构简介：本章主要重点介绍活塞机构的基本构造及其工作原理。第三章Pr。/E的建模及装

15、配：本章前部分主要介绍Pro/E的主要特性及主要模块,后半部分主要讲解并描述运用Pro/E软件进行活塞机构的三维建模及其装配过程。第四章运动仿真及分析：本堂主要讲解并描述如何运用Pr。/E软件进行活塞机构的运动仿真分析以及Simulink模块进行曲柄滑块机构的运动仿其分析。第五章总结与展望：本常主要叙述整个毕设过程所遇到的问题及如何解决问题，以及通过毕设自己所学习到的学问和自己的感悟。致谢：感谢毕设过程中来自老师及同学的帮助。参考文献：华设过程中所参考的文献资料.其次章活塞机构简介2.1活塞机构的基本构造活塞机构是机械行业中常见的曲柄滑块机构，应用该机构最典型的实例就是发动机气缸，它可以将燃气

16、能源转换为机械动能，它的作用是承受气体压力，并将此力通过活塞销传绐连杆以推动曲轴旋转。活塞机构主要由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。1.机体组机体组主要由气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱、汽缸套及油底壳构成，该部分主要是构造活塞机构的外部特征。机体是构成发动机的骨架，是发动机件机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的全部主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足筋的强度和刚度。气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，是发动机中最重要的一个部件，气缸体有水冷式缸体和风冷式气缸体，气缸盖的主要作用是封闭气缸上部，与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室。气缸盖与气缸体之间装有气缸衬垫，其作用是保证气缸盖与气缸体间的密封,防止燃烧室漏气、