基于Pro/E軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

蔡曉娜

廣東科技學(xué)院，廣東東莞 523083

1 有關(guān)PRO/E 軟件的簡(jiǎn)介、功能及其作用

1.1 關(guān)于Pro/E 的簡(jiǎn)介

Pro/E 的全稱叫做Pro/Engineer，它是屬于美國(guó)的PTC（Parametric Technology Corporation）公司的一項(xiàng)重要且較為先進(jìn)的產(chǎn)品。Pro/E 不僅僅是如今具有十分重要地位的三維造型軟件，而且它的應(yīng)用得到了全世界機(jī)械制造業(yè)的認(rèn)可，是目前一項(xiàng)最為令人稱贊的CAD/CAM 軟件。Pro/E 是一種功能定義系統(tǒng)，也是系統(tǒng)的最基礎(chǔ)的組成之一，它并不跟普通的設(shè)計(jì)軟件一樣是模塊，而是一個(gè)軟件包，它的造型是使用不一樣的設(shè)計(jì)專用功能從而實(shí)現(xiàn)的。它有著多種功能，具體本文下面會(huì)談到。通過使用Pro/E 軟件，會(huì)使得設(shè)計(jì)人員更為直觀、自然地看到所設(shè)計(jì)的形體。因?yàn)镻ro/Engineer 是通過采用符號(hào)式的給予形體尺寸大小，當(dāng)某一參數(shù)變動(dòng)時(shí)，它會(huì)自動(dòng)修改其它的任何參數(shù)，能夠使設(shè)計(jì)物更為完美。Pro/E 還能輸出三維和二維的圖形。

1.2 Pro/E 的功能與作用

Pro/E 有著多種功能與作用。第一，能由二維圖形得到三維立體形狀。在設(shè)計(jì)者畫出二維圖形之后，對(duì)其進(jìn)行布爾運(yùn)算、拉伸旋轉(zhuǎn)等操作，便可以得到機(jī)械零件的三維圖形。且可以對(duì)其進(jìn)行尺寸大小等的修改，檢查結(jié)構(gòu)的合理性等等，十分便利。

第二，能夠?qū)C(jī)械零件的3D 裝配視圖直接進(jìn)行尺寸、不合理處進(jìn)行修改，這樣可以不會(huì)造成人力、物力、財(cái)力等的損失，更為方便和高效。我們可以通過組合鍵看到任何一個(gè)角度的視圖，容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)構(gòu)造不合理處和對(duì)其進(jìn)行修改。

第三，在設(shè)計(jì)的時(shí)候不僅僅是設(shè)計(jì)一個(gè)小零件，更重要的是由小零件組成的組件。PRO/E 能很快地找出各個(gè)小零件的外觀因素，從而確定其大小。

第四，可以對(duì)已經(jīng)完成的三維實(shí)體模型進(jìn)行隨意方向上的檢查，檢查其是否符合設(shè)計(jì)師的條件。檢查完之后還可以通過三維實(shí)體模型得到三視圖，進(jìn)一步可以得到二維工程圖。

第五，Pro/E 可以得到所有設(shè)計(jì)的信息。在前面的工作全部完成之后，可以生成所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的逼真的動(dòng)畫圖像。從中我們可以對(duì)其反映出來的產(chǎn)品進(jìn)行物理上的分析，進(jìn)而得到更完美的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

2 基于Pro/E 的產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)

Pro/E 軟件中有一個(gè)較為特殊的功能叫行為建模。它能夠智能設(shè)計(jì)，分析設(shè)計(jì)，它屬于功能擴(kuò)展模塊。這種功能使得Pro/E 軟件有了較大的優(yōu)化效果。

行為建模最關(guān)鍵的地方是對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行各種分析，比如物理外觀方面、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)等，對(duì)大量的參數(shù)進(jìn)行合理的優(yōu)化。行為建模有兩大部分，一個(gè)是模型參數(shù)，另一個(gè)是敏感度分析。

關(guān)于模型重心類的行為建模的具體步驟如下。第一，要新建一個(gè)“質(zhì)量”參數(shù)的分析特征。分析特征是指設(shè)計(jì)物所要求的各類條件的標(biāo)準(zhǔn)，通過分析特征我們可以對(duì)模型進(jìn)行各方面的確定，例如質(zhì)量屬性、基準(zhǔn)點(diǎn)等。第二，新建一個(gè)距離參數(shù)的分析特征。通過此特征來得到所需的各類物理距離長(zhǎng)短。第三，啟動(dòng)“半徑”的敏感度分析。此分析目的是確定半徑對(duì)重心的影響如何。第四，啟動(dòng)“高度”的敏感度分析，此分析目的是確定高度對(duì)重心的影響如何。第五，檢查其是否可行。第六，進(jìn)行最優(yōu)化分析。此類分析在機(jī)械制造業(yè)工程中應(yīng)用十分廣泛，比如確定起重機(jī)的承載能力，便可通過行為建模對(duì)其進(jìn)行最優(yōu)化分析。

3 Pro/E 軟件在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

3.1 Pro/E 的減速器應(yīng)用

從上文我們可以看出，使用Pro/E 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式是幾乎完全不同的，其本質(zhì)就在于使用Pro/E 軟件時(shí)，設(shè)計(jì)者能夠直接自己把零件進(jìn)行組成加工，而在這過程中，設(shè)計(jì)者可以非常直觀地發(fā)現(xiàn)問題并對(duì)其進(jìn)行解決。通過反復(fù)對(duì)其各方面進(jìn)行修改和完善，最終可以得出完全符合設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的理想產(chǎn)品。

在機(jī)械制造業(yè)的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備之中，減速器扮演著不可替代的角色。減速器主要應(yīng)用于傳遞中的減緩速度，是一種常見的機(jī)械產(chǎn)品。減速器中有著的各種各樣的組件，例如齒輪和軸承等。零件都是各有各的特點(diǎn)而不一致的，其中設(shè)計(jì)十分繁雜艱難，但通過Pro/E 軟件的完美設(shè)計(jì)功能，便能較為快速且很好地完成。

Pro/E 有著十分優(yōu)越的單一數(shù)據(jù)庫功能，從上面可以知道，由三維圖生產(chǎn)二維圖十分便利等。在減速器中，Pro/E 應(yīng)用總共有三個(gè)方面。第一，是減速箱箱體和另外一些部分的設(shè)計(jì)。一些高級(jí)特征比如掃描，一些基本特征比如孔、軸、平面、殼等，都體現(xiàn)了其參數(shù)化設(shè)計(jì)。第二，齒輪中的設(shè)計(jì)。Pro/E 能夠通過輸入齒數(shù)、模數(shù)等之間的關(guān)系式，自動(dòng)生成參數(shù)。且Pro/E 能通過對(duì)其物理分析得到關(guān)鍵部位的直觀顯示。第三，應(yīng)用Pro/E 的動(dòng)態(tài)分析可以得到減速箱裝配的動(dòng)態(tài)。通過Pro/E 中的裝配連接從而對(duì)各零件進(jìn)行裝配方式的定義。但此方式有個(gè)缺點(diǎn)，就是操作時(shí)的間消耗較多。

3.2 Pro/E 的CAM/CAE 模塊應(yīng)用

Pro/E 的CAM/CAE 模塊具體有八種功能，分別是熱分析、振動(dòng)膜、路面分析、載荷處理、有限元分析、靈敏度優(yōu)化分析、裝配體運(yùn)動(dòng)分析和有限元網(wǎng)格劃分態(tài)分析。各個(gè)部分都有其優(yōu)秀的功能。CAM 能夠知道整體的最細(xì)節(jié)部分，并且支持普通與多軸的加工。此模塊為設(shè)計(jì)者省時(shí)省力，能較好應(yīng)用于數(shù)控加工。

3.3 Pro/E 的逆向工程應(yīng)用

逆向工程也就是反求、反向工程，英文縮寫為“RE”（Reverse Engineering）。它初時(shí)是用于對(duì)質(zhì)量的檢查和測(cè)試精密度而產(chǎn)生的，顧名思義，它是指設(shè)計(jì)從下到上的反饋回路?，F(xiàn)今的大部分逆向工程都是“實(shí)物逆向工程”，就是重建最終產(chǎn)品的模型。它是如今的一個(gè)研究熱點(diǎn)，能較好應(yīng)用于消費(fèi)市場(chǎng)最廣最多的產(chǎn)品。

4 結(jié)論

本文簡(jiǎn)述了Pro/E 軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。Pro/E 軟件由于其強(qiáng)大的三維設(shè)計(jì)功能，廣泛應(yīng)用于各類的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，并使得這些產(chǎn)品都達(dá)到了良好的效果。它的強(qiáng)大功能得到了機(jī)械制造業(yè)界普遍認(rèn)可，但它同時(shí)還是具有某些不足，而這些不足正是要我們對(duì)其繼續(xù)研究開發(fā)的動(dòng)力。相信在不久的將來，此軟件會(huì)突破不足，進(jìn)而達(dá)到一個(gè)新的高度，帶給人們更多更好的效果和利益。

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