1.建立四桿機構(gòu)所需構(gòu)件

　　1.1新建文件

　　啟動Pro/E，新建文件：選“零件”/“實體”，文件名默認。

　　我們可以使用兩次拉伸的方法建立四桿機構(gòu)的第一個構(gòu)件——機架。見草繪圖(圖一)。

　　圖1

　　1.2生成機架實體

　　底板拉伸深度10，圓柱銷拉伸深度12。如(圖二)。選擇“文件”/“保存副本”，輸入新文件名“sg0 1.Prt”。

　　圖2

　　1.3生成其余構(gòu)件實體

　　為提高效率，可在上述實體的基礎(chǔ)上，再次進行編輯修改，完成后選擇“文件”/“保存副本”，輸入新文件名“sg02.prt”，繼續(xù)進行編輯修改，完成后“保存副本”，表1為各文件名。

　　表1

　　機構(gòu)類型判定：最長+最短(180+70=250)≤其余兩桿長度之和(150+130=280)，且最短桿為連架桿。機構(gòu)類型為曲柄搖桿機構(gòu)。

　　2.構(gòu)件組裝

　　構(gòu)件組裝在Pro/E中完成，即利用其“組件/設(shè)計”模塊。

　　2.1新建裝配文件

　　執(zhí)行“文件”/“新建”，選“組件”/“設(shè)計”，輸入文件名“sgjk.asm”，進入實體裝配環(huán)境。

　　2.2裝配機架

　　Pro/E中的裝配類型分為約束和連接，約束類型相對兩零件只能為固定狀態(tài)，而連接可以是活動狀態(tài)，且組裝完成后要為完全約束或完全連接定義狀態(tài)。

　　執(zhí)行“插入”/“元件”/“裝配”，打開機架文件sg01.prt，約束類型為“缺省”。

　　2.3裝配曲柄

　　執(zhí)行“插入”/“元件”/“裝配”，打開曲柄文件sg02.prt，連接類型為“銷釘”(圖三)，即((機械基礎(chǔ)》教材所指的鉸鏈連接，運動副為低副中的轉(zhuǎn)動副。放置方式為軸與軸對齊，面與面對齊，并分別選擇兩構(gòu)件幾何特征，操控板顯示“完全連接定義”狀態(tài)。圖四為完成曲柄裝配后的效果圖。Ctrl+Alt+鼠標拖動曲柄，可以動態(tài)觀察曲柄繞機架圓柱銷轉(zhuǎn)動情況。

　　圖3

　　圖4

　　2.4裝配搖桿

　　搖桿和曲柄均為連架桿，搖桿文件為sg04.prt，方法同曲柄的裝配方法。

　　2.5裝配連桿

　　執(zhí)行“插入”/“元件”/“裝配”，打開連桿文件sg03.prt，首先與曲柄連接，連接類型為“銷釘”，單擊操控板“放置”/“新設(shè)置”，增加與搖桿的連接，并進行相關(guān)幾何特征選取。完成后如圖五，Ctrl+Alt+鼠標拖動曲柄，可以動態(tài)觀察曲柄帶動連桿、搖桿運動，而且，曲柄只可轉(zhuǎn)動，搖桿只可擺動。

　　圖5

　　3.運動仿真

　　3.1基本原理

　　Pro/ENGINEER作為CAD/CAM/CAE系統(tǒng)集成軟件，為用戶提供了全方位的產(chǎn)品開發(fā)功能，集零件設(shè)計、產(chǎn)品組裝、機構(gòu)設(shè)計與分析、模具設(shè)計與數(shù)控加工、工程圖繪制等功能于一體，可為用戶構(gòu)成十分便捷、功能強大的設(shè)計及分析工作平臺，解決大量原本看來可能較為棘手的工程問題。機械工程中較為常見的機構(gòu)可充分利用Pro/ENGINEER的產(chǎn)品組裝及機構(gòu)仿真與分析功能，進行機構(gòu)設(shè)計、仿真及動態(tài)分析。

　　3.2運動仿真基本步驟

　　3.2.1進入運動仿真環(huán)境。執(zhí)行“應(yīng)用程序”/“機構(gòu)”，進入機構(gòu)運動仿真環(huán)境，窗口左側(cè)出現(xiàn)運動仿真特征樹，右側(cè)顯示運動分析工具欄。

　　3.2.2設(shè)置主動件。單擊工具按鈕“伺服電機”，在彈出的窗口中圖六，選擇曲柄與機架的鉸接軸作為運動軸，即指定曲柄為主動件，來產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運動。選定后效果如圖七。

　　圖6

　　圖7

　　切換到“輪廓”選項卡(圖八)，選“速度”，A處輸入“20”，數(shù)值越大，運動速度越快。

　　圖8

　　3.2.3運動仿真設(shè)置。單擊工具按鈕“機構(gòu)分析”，在彈出的窗口中，按圖九進行設(shè)置，單擊“運行”，可以看到四桿機構(gòu)開始動作，曲柄作整周回轉(zhuǎn)，搖桿左右擺動。30秒后結(jié)束，其運行結(jié)果將自動保存下來。

　　圖9

　　3.2.4運動仿真回放及輸出。單擊工具按鈕“回放”，用播放控制按鈕對運動仿真進行回放。單擊“捕獲”，在彈出的窗口中(圖十)，可以將動畫輸出為.mpeg和.avi視頻等格式。

　　圖10

　　4.運動分析

　　4.1生成搖桿速度與時間關(guān)系的運動分析圖

　　單擊工具按鈕“生成分析”，在圖十一中，單擊新建按鈕，彈出(圖十二)“測量定義”對話框，指定搖桿和連桿的連接軸為分析對象，進行(圖十二)設(shè)置，按確定。在圖十一中，單擊按鈕，將生成(圖十三)的結(jié)果，橫坐標表示時間，縱坐標表示速度?？梢?，在不同的時間點，搖桿的速度是不同的。曲線位置低的，運動速度慢，是四桿機構(gòu)的工作行程，高的部分則是返回行程，急回特性效果明顯。同理，也可生成搖桿的加速度與曲柄轉(zhuǎn)動時間的關(guān)系圖。

　　圖11

　　圖12

　　圖13

　　4.2其它運動分析

　　(1)死點位置分析，以搖桿作為主動件，可以發(fā)現(xiàn)連桿與曲柄共線時，運動不確定或無法運動，這是機構(gòu)的死點位置;

　　(2)急回特性觀察，動畫演示中，返回行程要明顯快過工作行程;

　　(3)全局干涉，檢測機構(gòu)在運動中，實體之間相互是否產(chǎn)生運動干涉;

　　(4)運動軌跡線描繪和構(gòu)件包絡(luò)描繪;

　　(5)機構(gòu)類型判定，改變各桿件長度，重新裝配，得到的運動規(guī)律一定符合各機構(gòu)類型的固有規(guī)律，有力地檢驗了桿長條件和最短桿條件的四桿機構(gòu)類型判定理論。

　　5.結(jié)束語

　　Pro/E的CAE功能異常強大，在《機械基礎(chǔ)》、《模具設(shè)計基礎(chǔ)》等專業(yè)課程教學(xué)中，將平面的、靜止的研究對象(如凸輪機構(gòu)、齒輪傳動、沖壓模工作過程等)，清晰、生動、形象地展示在我們面前，難點也變得容易理解。