基于Pro_E的二级减速器参数化设计与运动仿真
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·38· 计算机应用技术 机械 2009年第11期 总第36卷
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收稿日期：2009－07－02 作者简介：曾纯琴（1982－），女，四川成都人，研究生，助教，主要研究方向为机械设计。
基于Pro/E 的二级减速器参数化设计
与运动仿真
曾纯琴，戢敏
（成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614007）
摘要：Pro/Engineer 是一个参数化、基于特征的实体造型系统，具有单一数据库功能。
通过PRO/E 对二级减速器进行参数化建模设计，规划零件的装配过程，实现了预期的运动仿真，建立机构运动分析，提高了设计效率和精度。
关键词：二级减速器；Pro/E ；运动仿真；运动分析
中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1006－0316 (2009) 11－0038－02
Parametric design and movement simulation of two stage reducer based on Pro/E
ZENG Chun-qin ，JI Min
(Chengdu University of Technology ，Leshan 614007，China)
Abstract ：Pro/Engineer is a parametric solid modeling system based on body feature, which has a single database. The paper describes the parametric design of two stage reducer and the assembly process of parts based on Pro/E, analyzes the mechanism movement and gets expectant movement simulation In doing so, design efficiency and precision can be increased greatly. Key words ：two stage reducer ；Pro/E ；movement simulation ；movement analysis
Pro/Engineer 是美国参数化技术公司推出的一整套CAD/CAM/CAE 集成解决方案，是目前国际上专业设计人员使用最为广泛、先进、具有多种功能的动态设计仿真软件系统，使用Pro/E 进行运动仿真在实际的设计和生产中体现出越来越强的实用性和重要性。
减速器是机器中常见的部件，主要用于传递电机与电机间的运动和动力，改变运动速度和转矩大小，本文对常用的二级减速器进行设计，并在Pro/E 中进行三维建模、装配，实现预期的仿真运动，建立机构分析。
1 减速器建模设计
本设计原始数据包括：卷扬机用减速器，卷扬机起吊的重物为W ＝15 kN ，起吊为匀速提升，提升速度为V ＝0.65 m/s ，卷筒与其制动装置的总直径为Φ550 mm ，起用离合器，与减速器输出轴相连，卷筒直径为Φ400 mm ，卷筒效率为η＝0.97，初定减
速器总效率为η＝0.81。
设计中卷扬机匀速提升重物，载荷与冲击小，选用展开式，经计算，该减速器输入轴为齿轮轴，因工作空间有限，与电动机采用弹性联轴器联接，输出轴采用离合器与卷扬机联接。
减速器装配结构如图1所示。
图1 总装图
2 仿真运动的实现
仿真运动是在满足伺服电动机轮廓和接头连接、凸轮从动机构、槽轮从动机构或齿轮副连接的要求的情况下，模拟机构的运动，运动分析不考虑受力，它模拟除质量和力之外的运动的所有方面。
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因此，运动分析不能使用执行电动机，也不必为机
构指定质量属性。
运动分析忽略模型中的所有动态
图元，如弹簧、阻尼器、重力、力/力矩以及执行电
动机等，所有动态图元都不影响运动分析结果。
如
果伺服电动机具有不连续轮廓，在运行运动分析前
软件会尝试使其轮廓连续，如果不能使其轮廓连续，
则此伺服电机将不能用于分析。
经过运动分析可获得以下信息：
（1）几何图元和连接的位置、速度以及加速度；
（2）元件间的干涉；
（3）机构运动的轨迹曲线；
（4）作为Pro/Engineer零件捕获机构运动的运
动包络。
运动分析工作流程：
（1）创建模型：定义主体，生成连接，定义连
接轴设置，生成特殊连接；
（2）检查模型：拖动组件，检验所定义的连接
是否能产生预期的运动；
（3）加入运动分析图元：设定伺服电机；
（4）准备分析：定义初始位置及其快照，创建
测量；
（5）分析模型：定义运动分析，运行；
（6）结果获得：结果回放，干涉检查，查看测
量结果，创建轨迹曲线，创建运动包络。
3 减速器运动仿真具体参数及分析结果
定义齿轮副连接，均以底座为BODY，特别注
意连接轴的设置，加入伺服电动机，选取高速轴Ⅰ
为旋转轴，为了看清正确运动方向，采用电动机转
速为50°/s，定义时间为5 s的运动分析，得到预期
结果后，结果回放，查看测量结果，创建轨迹曲线，
创建运动包络，如图3和图4所示。
图2 测量结果图3 轨迹曲线
设计计算预期的各轴的转速分别应为：高速轴
I为4308°/s；中间轴II为712.08°/s；输出轴III为
186.42°/s。
得到的速度分析曲线如图5所示。
4 结论
利用Pro/E软件对减速器进行三维建模设计，
对减速器进行仿真运动分析，设计中，利用Pro/E
参数化建模特点，对经过分析后对设计不当的结构
尺寸进行修改，经过模拟运动分析，减速器结构更
合理，运动平稳性能更好，大大缩减了设计周期。
图4 运动包络
（a）Ⅰ轴（b）Ⅱ轴
（c）Ⅲ轴
图5 速度曲线
参考文献：
[1]李珩，编. PRO/ENGINEER工程建模实例与技巧[M]. 西安：西安
科技大学出版社，2004.
[2]张继春，杨建国，编. 装配设计与运动仿真及PRO/E实现[M]. 北
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[4] 孙洪吉，魏延刚. 基于Pro/E3.0的三环减速器的虚拟装配及运动
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