基于ProE的曲轴活塞机构建模.docx

基于Pro/E的曲轴活塞机构建模

零件建模过程

1、曲轴的建模（crankshaft.prt）

（1）用拉伸特征在front平面草绘Φ30的圆截面，拉伸高度20。（图1）
（2）基于拉伸好的圆柱的上表面，再使用拉伸特征，草绘如图截面并向上拉伸10。（图2）
（3）基于第二个特征的上表面继续拉伸出截面Φ30高50的圆柱。（图3）
（4）将前三个特征关于front面镜像。（图4）

图2
图1

图4
图3

2、连杆上半部分的建模(linkup.prt)
（1）用拉伸特征基于front草绘平面对称拉伸。（图5）
（2）基于上一个特征表面进行去材料拉伸得连杆表面凹槽，并关于front面镜像。（图6）
（3）由top面平移创建基准平面DTM1.（图7）
（4）基于DTM1平面拉伸一柱体到前面的实体特征中。（图8）
（5）在柱体上表面去材料拉伸得圆柱孔，并以棱柱边长的一半为半径对两竖棱边倒圆角得半圆柱侧表面（也可去材料拉伸得到）。（图9）
（6）将（4）（5）得到的实体关于top面镜像，并对整个实体部分倒圆角修饰。（图10）
图6
图5

图8
图7

图10
图9

3、连杆下半部分的建模(linkdown.prt)
（1）用拉伸特征基于front草绘平面对称拉伸。（图11）
（2）同连杆上半部分建模步骤（3）~（6），得到连杆两侧的装配孔。（图12）
图12
图11

4、活塞的建模（piston.prt）
用旋转特征旋转得到。（图13）
由front平面平移创建基准平面DTM1，基于DTM1平面用拉伸特征向旋转实体去材料拉伸一定距离，并将该拉伸特征关于front平面镜像。（图14）
基于已有实体下表面向实体内部去材料拉伸。（图15）
用拉伸特征关于front平面对称拉伸去材料得到两活塞孔。（图16）

图14
图13

图16
图15

零件的装配（piston_shaft.asm）

为了便于后面的机构运动仿真，将以上零件装配好，置于下面缸体简化模型中。
图18basedown.prt
图17baseup.prt

（1）将元件添加到组件，添加零件baseup.prt，定义约束，将零件的top、right、front平面分别与asm_top、asm_right、asm_front平面对齐。（图19）
（2）添加元件曲轴crank.prt到组件，启用销钉约束集，定义轴对齐约束，即曲轴的轴线与基座baseup.prt下方的轴孔线对齐，再对齐曲轴的对称平面和基座的top面。（图20）
（3）添加元件连杆上半部分linkup.prt到组件，启用销钉约束集，约束连杆下端的轴线与曲轴相应的轴线对齐，以及曲轴的对称平面和连杆的对称平面相对齐。（图21）
（4）添加元件连杆下半部分linkdown.prt到组件，自定义约束，连杆上下两部分两侧的两个装配孔分别轴对齐，相应的表平面匹配约束。（图22）
（5）添加元件活塞piston.prt到组件，启用销钉约束集，约束连杆上端的孔与活塞的活塞孔轴对齐，对齐活塞的基准平面front和连杆的基准平面front，再添加新的约束集圆柱，约束活塞的轴线与基座上方圆柱孔的轴线为轴对齐。（图23）
（6）添加元件下基座basedown.prt到组件，分别对齐重合好相应的基准平面，匹配重合好上下基座的结合面。（图24）
图20
图19

图21
图22

图24
图23

零件的机构运动仿真
应用程序—>机构（Mechanism）：进入机构分析模式。
重新连接组件，提示机构装配成功，确认。
3、定义动力元素。这里定义伺服电动机，选取电动机的运动轴为曲轴的主轴（销钉连接符），设置运动速度为72deg/sec，即5s曲轴便转动一周。
4、分析定义。定义分析类型为运动学，时间0~5s，帧频10，最小间隔0.1.
0s
2s
1s

5s
4s
3s

零件二维工程图

零部件的物性参数
1、曲轴crank.prt取材40Cr
体积=1.6475436e+05毫米^3
曲面面积=2.9120633e+04毫米^2
密度=7.8000000e-09公吨/毫米^3