USB风扇造型类设计

USB风扇造型类设计,usb,风扇,造型,设计 宁XX大学毕业设计(论文)USB风扇造型类设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要科技的迅猛发展使USB风扇的发展也进入了一个全新的发展阶段。从休闲日用到商务办公;不管是市井平民还是成功人士，在大街，在学校，在医院，在楼层等USB风扇无不闪现着它的倩影。经济的全球化，人与人之间联系的密切化，追求的多样化也必将促使USB风扇的风格，款式造型的多彩化发展。Pro/E,UG等软件的广泛使用使USB风扇的造型不断向高精度方向发展，同时也对设计设计人员提出了更高的要求。本设计是型号为USB风扇的粗略造型设计。其设计内容大致包括：USB风扇材料的选用及分析，USB风扇结部件的分析，三维造型图的绘制，二维工程图的转换等。由于所学知识浅薄，本设计只是粗略造型，旨在了解设计流程，掌握简单的造型方法，熟练运用和深化所学知识(Pro/E造型的实践运用)。关键词：造型设计，USB风扇，Pro/E软件，二维工程图AbstractThe rapid development of science and technology makes the USB fan development has entered a new stage of development. From the casual daily to the business office; whether ordinary civilians or success, in the street, in school, in hospital, on the floor, USB fan are flashed its shadow. The globalization of economy, the close relationship between person and person, the pursuit of diversification will also make the USB fan style, the style of colorful development. Pro/E, UG software is widely used to make the USB fan shape constantly to high accuracy direction, but also to the design personnel raised taller requirement.This design is the model for the USB fan rough design. The design content includes: USB fan material selection and analysis, USB fan node components analysis, three-dimensional shape drawing, 2D engineering drawing conversion. Because the knowledge is dilettante, this design is just a rough shape, aimed at understanding the design process, to grasp the simple modeling methods, proficiency and deepen the knowledge ( Pro/E modeling practice ).Key words: design, USB fan, Pro/E software, engineering drawing目 录摘 要2Abstract31绪论41.1 Pro/E的概述41.2 Pro/E的特点和优势51.3 课题的提出61.4主要研究内容内容71.5 研究方法72 虚拟装配与模拟仿真72.1 虚拟装配72.1.1 装配以及虚拟装配的概念72.1.2 虚拟装配的要求及建立过程82.1.3 虚拟装配的意义92.1.4 虚拟装配技术国内外的研究动态及现状102.1.5 虚拟装配方法与传统装配方法之间的比较102.2 虚拟仿真112.2.1 仿真技术的起源112.2.2 仿真技术在产品开发及制造过程中的应用113 USB风扇零件的造型设计123.1 USB风扇总体分析123.2 外壳零件设计123.3风扇其他零件设计214 USB风扇虚拟装配25总 结30参考文献31致谢321绪论1.1 Pro/E的概述在中国也有很多用户直接称之为“破衣”。1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEER WildFire6.0（中文名野火6)。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER还提供了全面、集成紧密的产品开发环境。是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能的综合性MCAD软件。 1.2 Pro/E的特点和优势经过20多年不断的创新和完善，pore现在已经是三维建模软件领域的领头羊之一，它具有如下特点和优势： Pro/E5.0参数化设计和特征功能 Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 单一数据库 Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。 例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。 全相关性：Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。 基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。 装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。 数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。 装配管理：Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。 易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。 1.3 课题的提出目前，世界各国的经济竞争，主要体现为制造技术的竞争。电风扇是现实生活中最常用的一种家用电器。它影响着人们的日常生活，因为电风扇和空调相比有很多优点，它比空调的耗能要小，特别是随着国际能源短缺和人们节能观念的深入，电风扇更受重视。另外，电风扇吹风比较自然，开门窗也不受影响，而空调房间都是密闭的，空气流通差，很容易感染疾病。此外电风扇价格比较便宜受到大众的喜爱1。在电风扇设计中的应用在市场发展越来越成熟的今天，电风扇产品所涉及的学科和工业门类众多，用传统的设计方法很难达到。所以就需要寻找一种新的方法来对电风扇进行设计。综上所述迫切要求实现电风扇的虚拟制造、虚拟设计、虚拟装配、运动学仿真、动力学仿真等。1.4主要研究内容内容本课题主要以USB风扇整体结构为研究对象，进行USB风扇各个零件参数化的基础建模、并进行装配和修改，研究内容如下：风扇组成零件的三维模型设计。USB风扇的三维装配图。1.5 研究方法1、对国内外现有风扇的技术水平、生产过程、控制等进行调研，归纳，调查国内风扇情况和国内需求情况，采用本行业专家建议结合本课题的设计，采用Pro/E建模成型及其仿真原理设计风扇。2、查阅有关风扇、机械原理、Pro/E软件功能等与设计相关方面的资料，研究国内外相关的设计手册或书籍，在保证设计方案可行性的基础上，用Pro/E设计出USB风扇的结构。3、利用计算机三维造型软件对机构进行三维造型和运动仿真，及时发现问题，及时修改。实行边研究、边设计，这样信息反馈快、整改及时、从而提高工作效率。2 虚拟装配与模拟仿真2.1 虚拟装配2.1.1 装配以及虚拟装配的概念1 装配的概念任何一台机械，都是由许多零件以及部件组成。我们把零件以及部件组装成一台完整的机械的过程成为装配。由于机械的复杂程度不同，零件组合情况不同，在机械装配中，我们把组成机械的单元进行分区：1）零件 是机械组装的基本单元。零件时由一整块材料做成，在结构上不能再进行拆分。在装配过程中，有的零件具有配合基准，可以保证装配在其上面的零件具有正确的相对位置，我们称之为基础零件。在电风扇中。后座可以认为是基础零件9。2 ）组件 由软干戈零件组成，不具有独立的功能，比如活塞连杆组件，它由连杆、活塞、销等零件组成，但是它不具有独立作用9。3 ）部件和总成 由若干个零件或组件组成，具有结构和作用上的独立性。习惯上我们把直接组成机械的单元成为总成。组成总成的单元成为部件。机械的装配过程就是由零件组装成组件、由组件组装成部件、由部件组装成总成以及最后组装成机械的过程9。2 虚拟装配的概念虚拟装配实际上是在计算机上模拟设备的连续装配过程如何有效地模拟实际装配过程是虚拟装配的目的，设备采用分层装配是为了更好地模拟装配的过程。对于整体设备而言，我们关心的是设备中各个组件在装配体中的装配形式及其装配过程，因此在虚拟装配过程中首先要确定进行装配的零部件组成，其次确定各个零部件的装配顺序，再次确定各个零部件所需的装配约束。最后以连续的方式实现虚拟装配过程。在三维设计系统中进行设备的运动仿真就是在设计过程中模拟设计产品的运行情况，为设计评估提供依据。设备中各个运动部件的运动方式是多种多样的，但总的说主要有直线运动、回转运动、曲线运动等。要在计算机上模拟设备中各个部件的运动过程，就必须了解各个零部件的运动形式及其运动过程。因此首先要对各个部件的运动进行分析，然后是其运动的实现101112。2.1.2 虚拟装配的要求及建立过程产品进行虚拟装配能实现如下功能：1 体现产品的功能要求2 应能对装配进行评价，指出装配方法的优劣3 能满足并行工程的需要4 能够使装配产品系列化，以适应市场。虚拟装配需要以下步骤：1 建立产品的三维模型；2 规划产品的装配顺序 ；3 规划每个产品的装配路径；4 对产品的可装配性进行评价13。2.1.3 虚拟装配的意义众所周知，制造业是国家的经济基础，是国民经济的装备部门，在一定的历史时期，制造业的发达与否，影响一个国家的前途命运，这对于我们国家具有特殊的意义。虚拟制造是新世纪制造业发展的重要方向之一，是现实制造过程在计算机上的本质体现。他能在虚拟状态下设计、制造、测试和分析产品，从而更迅速更有效地进行产品开发和制造14。虚拟装配是虚拟制造的关键组成部分之一，他通过计算机对产品装配过程和装配结果进行分析和仿真，评价和预测产品模型，做出与装配相关的工程决策，不需要实际产品作支持。它通过统一的产品数据管理实现产品的三维设计过程与产品零部件制造、装配的高度统一15。其作用可归结为如下几个方面：1 选择最佳方案，优化装配结构。装配设计的基本任务是从原理方案出发在各种因素制约下寻求装配结构的最优解，由此拟定装配草图。在虚拟环境中对不同的装配方案进行比较，选择最优方案，可以完善装配系统，保证产品的合格率和优质率。2 制造虚拟样机，节约制造使用费用。采用廉价的数字模型，设计人员可以从设计到生成制造整个过程出发制定周密的计划，多方面对产品进行观察和分析，预见生成和装配过程中出现的问题，即节约了制造物理样机的费用，又减少了材料和产品的库存。3 产品的可行性分析，降低装配成本。对产品的可装配性分析是产品可制造型的基础。通过对机构进行运动仿真，确保产品的零部件能够装配到位，也能够分析维修过程中可能出现的问题，考虑工具及安全性、视线和拆卸等方面的问题，既降低了成本，又有利于提高产品的质量和可靠性。4 产品并行设计和VR技术的支持和保障。产品并行设计是让下游有关活动尽早溶汇到上游的过程中来，使下游的有关因素能在设计早期加以考虑。2.1.4 虚拟装配技术国内外的研究动态及现状面向虚拟装配技术大体上可分作两个层次16。一是采用装配过程可视化手段和干涉检查工具，直观地展示产品装配过场中零部件的运用形态和空间位置关系，并提供装配序列的性能及其优化结果。二是基于虚拟现实技术构造虚拟的产品装配环境，操作人员有身临其境的感觉，并能通过视觉、听觉和触觉来感知产品的装配顺序和效果。迄今为止，虚拟装配的发展可分为三个阶段：第一阶段是虚拟装配理论的提出与完善，第二阶段是虚拟装配原型系统的开发阶段，第三阶段是虚拟装配在工业界的应用研究阶段。由于虚拟装配技术有着广阔的应用前景，国外的政府部门、企业和大学科研院所从20世纪90年代中前期就开始了对虚拟装配技术多方位、多层次的研究，并且取得了很多的成果，现在已经进入对虚拟装配技术深入研究和广泛应用的阶段。二十世纪九十年代末期，国内以清华大学、浙江大学为主的高等院校、科研院和企业开始积极开展虚拟装配技术的课题与项目研发工作，积极进行有意义的理论研究与探索，并且已经取得了阶段性的理论成果。国内虚拟装配研究目前正处于从第二阶段想第三阶段过渡的状态，处于原型系统开发或部分使用阶段。2.1.5 虚拟装配方法与传统装配方法之间的比较1装配方法：传统制造理论认为，装配应该是整个制造过程的最后一个环节，就是按规定的技术要求，将零件、组件和部件进行配合和联接，使之成为半成品和成品的工艺过程17。同时，传统制造业大都注重规模效益，新产品的开发大都局限于已有产品进行局部的改进设计，而设计人员及工人已对产品本身及装配工艺比较熟悉，一定程度上还是能够完成产品的设计、试验生产、装配验证最终批量生产的整个过程。传统装配主要存在两个问题：第一，人的因素的影响：产品装配一直依赖于人的技巧、经验和判断，装配质量也主要取决于装配人员本身的体能和技能，一些借助机械手、机器人来进行的装配，仍然需要依赖人的经验来制定其装配序列和装配路径。第二，装配过程被局限在“设计-制造（装配）-评价”和“事物验证”的封闭时空模式中18。2 虚拟装配的优势：作为一门新兴的技术，虚拟装配技术实际上是装配和制造技术、可视化技术、仿真技术、产品设计方法学、虚拟现实技术等多种技术的结合，所以它的发展与以上技术密切相关。虚拟装配技术主要的特点归纳如下：以实现可装配性的全面改善为目的，以实现操作仿真的高度逼真为要点，以实现装配信息模型的集成化为核心，以全周期装配环节为对象，以装配多样化为特色它可以改变传统装配中的如下不足：1 传统装配必须等零件全部加工完成之后才能进行装配；2 传统装配不能体现并行设计思想；3 传统装配一般要反复修改，进行多次试装配，使得产品周期长，成本高，不能适应当前密接制造的需要。2.2 虚拟仿真2.2.1 仿真技术的起源仿真技术是伴随着计算机技术的发展而发展的。在计算机问世之前，基于物理模型的试验一般成为“模拟”，它一般附属于其他相关学科自从计算机特别是数字计算机出现以后，其高速计算能力和巨大的存储能力使得复杂的数字计算成为可能，数字仿真技术得到蓬勃的发展，从而使仿真形成一门专门学科系统仿真学。系统设计是一项复杂的任务，计算机辅助设计及仿真技术为系统设计提供了强有力的工具19。2.2.2 仿真技术在产品开发及制造过程中的应用虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质体现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上群协同工作，在计算机上建立产品的三位数字化模型，“在计算机上制造”产生许多“软”样机，从而，在设计阶段，就可以对所设计的零件甚至整机进行可制造分析，这包括加工过程的工艺分析、铸造过程的热力学分析、运动部件的运动学分析以及整机的动力学分析等，甚至包括加工时间、加工费用、加工精度分析等20。在三维设计系统中进行运动仿真主要是借助于设计系统提供的参数化功能。参数化技术实质上是一种尺寸驱动技术，其原理是当零部件模型中的驱动尺寸产生变换时，零部件模型中相应的形体随之发生改变。在本文中实现设备运动仿真的原理是，当连续改变模型中的某个驱动尺寸，模型中相应的形体就会发生连续的改变从而形成模型连续运动的效果。利用这种方法实现的运动仿真需要建模和装配技术的支持。以便与CAM、CAE、CAPP等技术相结合实现设计与制造的集成。然而目前的三维设计系统随着计算机的发展，在CAD 技术领域中，二维设计逐渐向三维设计方向发展，只是提供了简单的建模、装配及二维工程图生成功能，这些功能远远不能满足设计工作的要求，比如当设计者在设计过程中需要进行一些简单的工程分析工作时，系统就无法满足要求，因此需要其它的工程分析系统来配合以便完成相应的工作，这就会大大增加设计者的设计工作量、延长设计的周期、增加设计费用21。下面就以虚拟仿真技术在电风扇设计中的应用。3 USB风扇零件的造型设计3.1 USB风扇总体分析电风扇的建模设计总体上来说是使用了有底向上得到产品设计方法，在电风扇底座的设计过程中渗透了由顶向下产品设计方法的基本思想，我们在学习电风扇的建模设计过程中出了学习建模方法外，更多的是学习这种建模的思想。电风扇的设计综合运用到了拉伸、扫描、混合等基本建模方法，曲面修剪、合并、偏移、曲面替换实体等复杂曲面建模方法，剖面圆顶等高级建模方法。3.2 外壳零件设计摇头风扇的电机主要由三部分组成：电机外壳、电机的电器部分（包括定子和转子）及驱动风扇摇摆的曲柄连杆。电机外壳的功能就是包容和承载后两个部分，这里介绍风扇电机外壳的设计过程。 风扇电机外壳又由风扇电机主体和后盖两部分组成，二者可以拆开，以便在其内部安装电机的定子、转子及电刷等电器部分。风扇电机主体和后盖可以先进行整体建模，完成后用平面将其分割开来，再进行细部修饰。（1） 新建一个名为motor.prt的文件。绘制如图3-1 所示的草绘，将其拉伸14mm，并进行抽壳出来，设定壁厚2mm，如图3-2，抽壳后如图3-3，然后对背面进行拔模处理，操作过程如图3-4，顶面为拔模枢轴，拔模斜度为5，得到图3-5所示的特征。 图3-1motor.prt草绘 图3-2 图3-3 图3-4 图3-5（2） 在草绘环境下，使用草绘工具条上的使用功能，绘制图3-6所示的草绘，拉伸8mm，得到图3-7，然后绘制如图3-8的草绘，用曲线拉伸而成的曲面对其进行修剪并进行倒圆角处理得到图3-9。 图3-6 图3-7 图3-8 图3-9（3）以FRONT面为草绘平面，绘制如图3-10所示的草绘，将其拉伸20mm，然后对其正面，背面及上方面板均进行拉伸减料处理，减料深度分别为16.5、2、1mm。得到如图3-11所示的特征，接着在正面添加直径为48mm、壁厚1mm、高度3mm的薄壁圆环得到图3-12。 图3-10 图3-11 图3-12（4）使用抽取功能，设定偏移量为0.5mm，绘制如图3-13所示的草绘，将其拉伸65mm，得到如图3-14所示的曲面片。图3-13图3-14 （5）对曲面片进行修剪。1）以RIGHT面为草绘平面，绘制如图3-15所示的斜线及旋转中心线，将该曲线旋转60，得到如图3-16所示的旋转曲面。 图3-15 图3-162）以RIGHT面为镜像平面，通过镜像操作获得旋转曲面的镜像。3）将过滤器设置为“面组”，选中旋转曲面原型和镜像曲面，单击特征工具条上的按钮，将它们合并为一张曲面。4）按下Ctrl键，先后选中刚合并的曲面及步骤（4）生成的曲面，单击特征工具条的按钮，在预览中注意黄色箭头的指向【见图3-17】，满意后单击合并操控板上的按钮完成合并，得到两张曲面互相修剪的实际效果，如图3-18所示。 图3-17 图3-185）对合并后的曲面进行加厚处理，设定厚度为1.5mm，加厚方向指向内部。（6)抽取图3-18圆环内侧40的圆，将其拉伸为80mm长的圆柱体，并对其左端棱边进行R18mm倒圆角，得到如图3-19所示的特征。 (7）以RIGHT面为草绘平面，绘制如图3-20所示的旋转截面及旋转中心线。通过旋转减料操作获得电机外壳的内部空腔，如图3-21所示。 图3-19 图3-20 图3-21(8)使用拉伸操作在外壳底部创建两个8的安装孔和高30mm的安装导柱，如图3-22所示。图3-22（9）在电机外壳正面创建直径6mm，长30mm的叶片压紧螺杆，并分别创建M24*2及M6*1的螺纹，如图3-23和图3-24所示。 图3-23 图3-24（10）使用拉伸减料操作在外壳正面及面板上创建通风散热窗口，经过阵列和镜像后的窗口如图3-25所示。图3-25（11）分割电机外壳主体和后盖。1）选取曲面拉伸操作，以FRONT面为草绘平面，绘制一条直线，将其双向拉伸成一个曲面，然后再点击拉伸操控板上实体按钮，拉伸曲面成为切割工具，注意预览中黄色箭头的指向，水平箭头指向外侧表示将把曲面外侧部分剪除（见图3-26）。单击拉伸操控板上的按钮完成电机外壳主体的分割（如图3-27）。 图3-26 图3-272）创建摇杆曲柄基座。以外壳底面为参照创建基准面DTM1，设定距离为3mm，以DTM1为草绘平面，绘制35mm的圆将其向上拉伸减料10mm，得到曲柄基座。接下来创建8mm摇杆通孔。3）对外壳主体进行倒圆角等修饰处理。完成后以motor-body为文件名保存副本备用。4）右击模型树上的拉伸26，在快捷菜单中选取“编辑定义”，即又返回到步骤1）的状态，点击拉伸控制板上的按钮，使水平黄色箭头指向内侧，（图3-28），将要修剪掉的是外壳的主体部分，单击拉伸操控板上的按钮，得到电机外壳后盖部分，如图3-29所示。 图3-28 图3-295）在后盖平面上创建两个4.5mm的螺钉孔，并使用【插入】/【高级】/【唇】功能创建唇部，以保证可靠地装配。最后保存副本以motor-cover为文件名存盘备用。3.3风扇其他零件设计电风扇叶片一般为一螺旋面，应满足一定的空气动力学要求。当其高速旋转的时候，叶片推动空气能形成较强的气流，可达到凉爽降温的目的。适当改变螺旋面的翘曲程度，可以将叶片用于航空发动机或摩托艇螺旋推进器上。现利用曲面建模方法实现电风扇叶片的整体建模。（1）创建螺旋面。新建一个名为blande-fun的文件。选取主菜单上的【插入】/【螺旋扫描】/【曲面】命令，弹出如图3-30所示的“曲面：螺旋扫描”控制框和菜单管理器，接受系统对属性的默认设置，单击“完成”；根据系统的提示选择FRONT面为扫描轨迹的草绘平面。绘制如图3-31所示的直线作为扫描轨迹和扫描中心线。单击草绘工具条上的 按钮，退出草绘。在弹出的“输入节距值”输入框中输入130，单击 按钮或按下“回车”键，再次进入草绘，绘制如图3-32所示的直线作为扫描截面，单击草绘工具条上的按钮，退出草绘。最后单击控制框上的“确定”按钮，创建螺旋曲面如图3-33所示。 图3-30 图3-31 图3-32 图3-33（2） 阵列生成三个螺旋曲面。单击特征工具条上的按钮，在阵列操控板上 选择阵列类型为“方向”，旋转阵列，并选择坐标系上的Y轴为阵列中心 线，输入阵列个数3，角度增量为120，如图3-34图形区出现阵列预览， 如图3-35单击操控板上的按钮，获得阵列后的三个螺旋曲面如图3-36图3-34 图3-35 图3-36（3） 单击特征工具条上的“拉伸”命令，以TOP为草绘平面，绘制一个直径 80mm的圆，退出草绘，将该圆拉伸为高40mm的圆柱，作为叶片的中心 部分。（4） 绘制叶片轮廓草图并复制。单击草绘按钮，进入草绘环境，以TOP面为从 草绘平面绘制如图3-37曲线轮廓，退出草绘。选取主菜单上的【编辑】/【几何阵列】命令，在阵列操控板上的选项及输入数据与步骤（2）完全相 同，通过几何阵列得到另外两个曲线轮廓如图3-38。 图3-37 图3-38（5）进行拉伸减料，获得叶片特征。首先选中选取曲线轮廓的原型，然后单击 特征工具条上的拉伸按钮，在拉伸操控板上选择曲面，设定拉伸方向和距 离，注意水平黄色箭头指向曲线轮廓的外 侧，单击操控板上的按钮，获得一个 叶片曲面特征。 采用类似的方法将另外两个由阵列复制而 来的曲线轮廓也分别进行拉伸减料操作， 获得第二和第三个叶片特征如图3-39。 注意：用于拉伸的曲线轮廓需要在TOP面 图3-39 用抽取命令抽取获得。 （6）加厚操作，形成实体。将过滤器设置为“面组”，选中第一个叶片特征， 选取主菜单上的【编辑】/【加厚】命令，输入加厚值为1mm，单击操控板 上的按钮，获得一个叶片实体特征。 接着按照同样的方法对第二和第三叶片曲面进 行加厚，随后使用倒圆角命令对叶片实体模型 的边进行倒圆角，设定圆角半径为R0.5mm。（7） 对叶片部分进行修饰。拉伸减料形成内腔后拉 伸减料形成安装孔再设置加强肋并进行阵列 见图3-40。由于操作过程比较简单，这里就 不再赘述。 图3-404 USB风扇虚拟装配该风扇机构的运动部分为杆系结构，主要运动副为“销钉”连接关系。基座（pedestal.prt）与地刚性固结，可视为“主体”，支柱（cylinder.prt）与基座、连接杆（connecter.prt）与支柱均为“刚性”连接，在该机构中，基座、支柱、连接杆三者为固定不动的构件；摇臂（rod-1.prt）与连接杆、电动机（motor.prt）与摇臂、叶片（blande-fun.prt）与电动机均为“销钉”连接；后网罩（netty-cover-1.prt）与电动机、前网罩（netty-cover-2.prt）与后网罩均为“刚性”连接，前/后网罩随电动机一起绕运动轴旋转。根据以上连接关系，采用本节开始所说的第二种方法，即按照运动副连接关系来创建一个新的“USB风扇”装配体模型，为该机构的运动仿真分析做好准备。具体装配和仿真过程如下：1.采用“连接”关系创建电风扇装配模型（1）启动Pro/E野火5.0，新建一个名为fun-Sim.asm的“组件”文件，进入装配环境。单击右工具条上的 按钮，将基座零件pesestal.prt加载到图形区。（2）在弹出的“元件放置”操控板上选取连接关系为“刚性”，分别选中pedestal.prt的坐标系PRT-CSYS-DEF及装配体的坐标系asm-def-csys为“对齐”关系。单击操控板上的“确定”按钮，基座零件被定位在装配体模型上，并作为下一步装配的基础构件。（3）装配支柱。单击右工具条上的按钮，将支柱零件cylinder.prt加载到图形区，同样选取“刚性”连接关系，分别选中支柱和基座的中心轴为“对齐”关系，再选中支柱的内圆柱底面和基座的圆环顶面为“配对”关系，并令二者重合，单击“确定”按钮，完成支柱的装配。装配过程如图4-1所示。 图4-1装配支柱（4）装配连接杆。单击右工具条上的按钮，将连接杆零件connecter.prt加载到图形区，同样选取“刚性”连接关系，分别选中连接杆和支柱的中心轴为“对齐”关系，再选中连接杆的内圆柱底面和支柱的圆环顶面为“配对”关系，并命二者重合。单击“确定”按钮，完成连接杆的装配。装配过程如图4-2所示。 图4-2装配连接杆（5）装配摇杆。单击右工具条上的按钮，将摇臂零件rod-1.prt加载到图形区，选取“销钉”连接关系，分别选中摇臂和连接杆的中心轴为“对齐”关系，再选中摇臂的侧面和连接杆的内侧面为“配对”关系，并令二者重合；此外还要设置“旋转轴”以确定摇臂的初始位置；分别选中摇臂的TOP面和连接杆的RIGHT面，并在当前位置栏中输入0并选取“设置零位置”选项。单击“确定”按钮，完成摇臂的装配。装配过程如图4-3所示。 图4-3采用“销钉”连接装配摇臂（6）装配电动机。单击右工具条上的按钮，将电动机零件的motor.prt加载到图形区，选取“销钉”连接关系，分别选中电动机斜孔和摇臂的中心轴为“对齐”关系，再选中电动机上斜孔的底面和摇臂销轴的顶面为“配对”关系，并令二者重合，单击“确定”按钮，完成电动机的装配。装配过程如图4-4所示。图4-4采用“销钉”连接装配电动机（7）装配电动机后盖。由于电动机后盖是从电动机模型上修剪下来的，其坐标系与电动机体位统一坐标系，所以只要先设定“刚性”连接，然后采用坐标系对齐的方式就可以将其准确定位。（8）装配后网罩。单击右工具条上的按钮，将后网罩零件netty-cover-1.prt加载到图形区，选取“刚性”连接关系，分别选中后网罩和电动机的中心轴为“对齐”关系，还要增选后网罩上安装板背面和电动机的正面为“配对”关系，并令二者重合，单击“确定”按钮，完成后网罩的装配。装配过程如图4-5所示。 图4-5装配后网罩（9）装配叶片。单击右工具条上的按钮，将后叶片零件blande-fun.prt加载到图形区，选取“销钉”连接关系，分别选中叶片和电动机的中心轴为“对齐”关系，再先后选中叶片顶面和电动机轴的顶面为“配对”关系，并令二者之间的偏移量为5mm，单击“确定”按钮，完成叶片的装配。装配过程如图4-6所示。 图4-6采用“销钉”连接装配叶片（10）装配前网罩。单击右工具条上的按钮，将前网罩零件netty-cover-2.prt加载到图形区，选取“刚性”连接关系，分别选中前网罩和后网罩的中心轴为“对齐”关系，再选中前网罩圆环曲面及后网罩圆环平面，并设置二者为“相切”关系，单击“确定”按钮，完成前网罩的装配。装配过程如图4-7所示。 图4-7装配前网罩至此USB风扇机构的主要零件已装配完毕，为下一步进行机构运动仿真分析做好了准备。总 结 本文从最初的背景介绍，课题分析拓展出基于proe的USB风扇的结构设分析。 在文中，详细介绍了USB风扇的风扇叶片和电机等零件的工作原理和制作过程，参阅各种结构设计的方法，尽可能多的尝试不同设计方法以达到学习目的。除了设计方法运用，还运用了PROE绘制出了各部分的零件图和装配图，以及运动仿真情况，以便对各部分的结构情况都有更直观的了解。 参考文献1 杨可桢.机械设计基础M. 北京：高等教育出版社，2006.2 和清芳，徐 征.PRO/ENGINEER Wildfire产品设计与机构动力学分析M.北京：机械工业出版社，2004. 3 彭国希.精通Pro/ENGINEER中文野火版家电产品设计M.北京：中国青年出版社，2006.4 高秀华等.机械三维动态设计仿真技术M.北京：化学工业出版社，2004. 5 胡仁喜.实战Pro/ENGINEER Wildfire4.0工业设计M.北京：电子工业出版社，2008.6 蔡润林.Pro/E Wildfire3.0玩具设计实例精讲M.北京：人民邮电出版社,2008.7 林清安. Pro/ENGINEER Wildfire零件设计基础篇M.北京：中国铁道出版社,2004.8 博创设计坊. Pro/ENGINEER Wildfire4.0注塑产品造型设计M. 北京：清华大学出版社，2008.9 韩玉龙. Pro/E Wildfire组件设计与运动仿真专业教程M.北京：清华大学出版社,2004.10 胡蓉，胡如夫. 机械产品虚拟样机协同开发技术J. 机床与液压2003.NO.3.11 李雷，黄恺. Pro/E 产品装配与机构仿真.12 和青芳，王立波，周四新. Pro/ENGINEER Wildfire4.0精选50例详解.13 齐从谦，Pro/ENGINEER Wildfire5.0 产品造型设计与机构运动仿真.14 王咏梅，康显丽，王瑞萍. Pro/ENGINEER Wildfire5.0 中文版零件设计实践教程.15 韩玉龙. Pro/ENGINEER Wildfire4.0 零件设计高级教程.16 辛栋，刘艳龙，谢龙汉. Pro/ENGINEER Wildfire4.0 中文版三维造型视频精讲. 致谢毕业设计是将大学所学的知识融合在一起，综合运用所有的相关专业知识，是课本知识在实际中的应用。通过这次毕业设计，使我的专业知识在原有的基础上得到更加的巩固和提高，这离不开老师和同学们的帮助。本设计分析是在老师的指导下完成的，在分析的过程中，尹长城老师给了我很大的鼓励，在设计分析中引导我去思考了更多的设计思路，增强了我的学习能力，与我们一起讨论问题，使我对分析有了更清晰明确的认识，使我受益非浅。毕业设计是我们专业知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古言的真正含义。我今天认真地进行课程设计，学会脚踏实地地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。说实话，毕业设计真是有点累。然而一着手清理自己的设计结果，仔细回味毕业设计的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第一部，是我人生中的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟了许多。通过毕业设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心、细致。课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱；有时应为不小心计算出错，只能毫不留情地重做。但一想起老师平时多耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提醒自己，一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。经历了毕业设计，使我我发现了自己所掌握的知识是真正的贫乏，自己综合运用所学专业知识的能力是如此的不足，几年来学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用。想到这里，我真的有点心急了。由于毕业时间的仓促，很多本来应该弄懂弄透的地方都没有时间去细细追究来源，比如网格划分的控制、坐标系的理解、求解器的选择等，这使我明白了大学里学的只是一个大体上的方向，离实际应用还有太远的距离。但我相信方向才是最重要的，因为方向确定了，就会用最少的精力做好事情，这对于我以后的工作至关重要。因为在实际生产生活中，要从事的工种是千差万别的，只有从中找到自己最拿手，最有发展前途的岗位，个人才有更多的热情，也最可能在自己的岗位做出一些贡献。33