基于Pro/E的推拉力測試儀設(shè)計與仿真

朱云云　孫志偉　劉樓　陳忠

摘要基于Pro/E軟件設(shè)計推拉力測試儀的機架及螺旋傳動結(jié)構(gòu)，建立零件的三維實體模型并虛擬裝配成組件，并通過機構(gòu)運動仿真模塊研究螺旋傳動的推拉力桿的運動特性。

關(guān)鍵詞推拉力測試儀Pro/E螺旋傳動運動仿真

1推拉力測試儀設(shè)計

本測試儀的設(shè)計目的是為了檢測某型電氣接插件（圖1）使用過程中的拔插力大小，測力件為艾固150N推拉力桿，為推拉力桿設(shè)計安裝機架并實現(xiàn)直線往復運動的傳動機構(gòu)。

由于接插件拔插行程較短（約12mm），且推拉力桿的指示指針相當靈敏，要求測試過程中其往復運動低速、平穩(wěn)、無沖擊。參考常見的拉力測試儀，這里選用螺旋傳動方式。螺旋傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、降速比大、可以實現(xiàn)微調(diào)和降速傳動、工作連續(xù)平穩(wěn)、無噪聲等特點而廣泛用于各種機械領(lǐng)域。機器的原理簡圖如圖2所示。

2Pro/E軟件在三維機械設(shè)計中的應(yīng)用

2.1概述

Pro/E是集CAD/CAM/CAE于一體的大型三維設(shè)計軟件，其具有參數(shù)化設(shè)計特點并采用單一數(shù)據(jù)庫。整個設(shè)計的任何一處發(fā)生改動都可以反應(yīng)在設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上，系統(tǒng)自動更新，以便于及時發(fā)現(xiàn)問題。采用該軟件的基本建模功能結(jié)合機構(gòu)設(shè)計模塊（該軟件的一個內(nèi)嵌模塊）、結(jié)構(gòu)分析模塊等使得產(chǎn)品設(shè)計工程師可以很方便地在產(chǎn)品設(shè)計階段，利用計算機預(yù)先進行靜態(tài)與動態(tài)分析和裝配干涉檢查等，使產(chǎn)品設(shè)計的效率和成功率得到保障①。

2.2螺旋副零件建模

螺旋副的三維建模分原位回轉(zhuǎn)的螺桿和驅(qū)動推拉力桿的滑塊兩個零件建模。

螺桿的建模過程是：先運用“旋轉(zhuǎn)工具”建立主體特征，然后運用“螺旋掃描”和“切口”命令繪制出梯形切口，并創(chuàng)建出螺旋掃描特征，如圖3所示。梯形螺紋的參數(shù)在建模過程中賦予，取值參照計算結(jié)果和相應(yīng)設(shè)計標準。

在內(nèi)螺紋創(chuàng)建完成后，打開窗口右側(cè)快捷工具欄中的“基準點”按鈕，打開“基準點”對話框。選擇掃描出來的螺紋切口，將邊線作為參照，然后將“基準點”對話框中的“偏移”值修改為“0”。這步創(chuàng)建的基準點，主要是為了后面的螺旋副裝配及運動仿真創(chuàng)建一個配合參照，即點-曲線配合的“槽”連接模式。

2.3螺旋副虛擬裝配

建立組件設(shè)計環(huán)境后，首先置放機器的固定部件，然后依次添加其他零部件，為了后面的運動仿真，必須按功能設(shè)計要求設(shè)置連接模式，即保證各構(gòu)件具有相應(yīng)的自由度。Pro/E中連接類型與自由度對照如表1所列。

螺桿與滑塊內(nèi)螺紋的匹配包括兩個連接類型：（1）圓柱連接，設(shè)置內(nèi)外螺紋的軸線對齊；（2）槽連接，使先前在內(nèi)螺紋切口邊緣創(chuàng)建的參考點與螺桿上螺旋線配合。