基于Pro/E的水压轴向柱塞泵三维造型设计及机构仿真

　　目前,液压泵的设计,无论是手工方法还是计算机方法,一直沿用以二维工程图来表示三维物体的做法。这种方法具有很大的缺点,如在一个视图上对某一个尺寸的修改,不能自动反映在其它对应的视图上,更不能自动更新零件来装配所有工程图。同时,用这种方法生成的模型几何数据不能直接用于计算机数控加工(CNC)、有限元分析和模具设计中。这样,势必造成CAD与CAM的脱节。利用一台具有三维图形设计功能的计算机进行水压泵设计,在设计过程中计算机不仅可以绘制符合国家标准的零件图、装配图,实现结构的造型设计,完成各个方面的计算与分析,还可以让设计人员进行动态模拟,如水压泵工作原理的动态模拟、主要构件的加工过程模拟、装配过程模拟等。这对于工程设计和知识学习都是非常有利的。

　　本文详细介绍了液压元件中结构较复杂的水压轴向柱塞泵的三维设计及机构仿真。开发平台选择目前最流行的三维软件Pro/ENGINEER,它以其强大的参数化设计能力而著称于世,它集零件设计、造型设计、产品装配、模具开发、逆向工程、自动量测、机构模拟、应力分析等功能于一体,其最新版本Wild-fire野火版更具友好的用户界面、更强的操作功能。本文将重点介绍如何使用Pro/ENGINEERWildfire机构运动的Mechanism模块。

　　1 水压轴向柱塞泵三维建模

　　建模是机构仿真的基础。柱塞泵的建模要综合运用Pro/E的各种建模方法,提高工作效率。柱塞泵零件很多,但按其结构大致上都为回转类零件,只不过复杂性不同。因此,最适合的建模方法是旋转(Re-volve)建模法,具体步骤是:首先绘制零件的轴对称剖面图形;调节旋转中心线和旋转角度;然后再根据需要对其细节之处作必要的拉伸、剪切或孔的方法,就可得到所需的最后模型。

　　模型建立后,应为每个零件指定正确的颜色和材质,否则所有的模型缺乏真实感,也不容易区分;另外,由于柱塞在缸体内作往复运动,为看清其运动过程,可将缸体颜色设为半透明。

　　2 组件装配

　　当所有的零件均完成后,就开始机构(Mecha-nism)的仿真运动,这个模块位于装配Assembly模式中, Mechanism功能是专门用来处理组件间的运动仿真。既然组件要运动,在组件组装时,就不能被死锁(Fully Constraint),而是要部分约束(PartiallyConstraint)。不过,所谓部分约束并不是组装不完全,而是根据各组件的运动型态及彼此间的相对运动情况,通过对各种连接(Connection)的设定,来限制组件的运动自由度。

　　在进行组件的组合过程中,选择“插入(Insert)”→“元件(Component)”→“装配(Assemble)”命令,进入元件放置(ComponentPlacement)对话框,点击对话框上部的连接(Connection)字段,展开连接界面,这里提供了八种连接方式,见表1。