基于ProE的风扇造型设计.docx

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基于ProE的风扇造型设计

基于Pro/E的电风扇产品造型设计

1Pro/E软件简介

Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。

Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。

Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。

Pro/Engineer和WildFire是PTC官方使用的软件名称，但在中国用户所使用的名称中，并存着多个说法，比如ProE、Pro/E、破衣等等都是指Pro/Engineer软件，proe2001、proe2.0、proe3.0、proe4.0、proe5.0、creo1.0\creo2.0等等都是指软件的版本。

2010年10月29日，PTC®公司宣布，推出Creo™设计软件。

也就是说Pro/E正式更名为Creo。

目前Pro/E最高版本为CreoParametric3.0。

但在市场应用中，不同的公司还在使用着从Proe2001到WildFire5.0的各种版本，WildFire3.0和WildFire5.0是主流应用版本。

Pro/Engineer软件系列都支持向下兼容但不支持向上兼容，也就是新的版本可以打开旧版本的文件，但旧版本默认是无法直接打开新版本文件。

虽然PTC提供了相应的插件以实现旧版本打开新版本文件的功能，但在很多情况下支持并不理想容易造成软件的操作过程中直接跳出。

在Pro/Engineer软件版本中，除了使用类似proe2001、Wildfire、WildFire2.0、WildFire3.0、WildFire4.0和WildFire5.0等主版本外在每一个主版本中还有日期代码的小版本区别，不同的日期代码代表主版本的发行日期顺序。

通常每一个主版本中都会有C000、F000和Mxxx三个不同系列的日期代码，C000版代表的是测试版，F000是第一次正式版，而类似M010，M020...M200等属于成熟的正式发行版系列。

M系列的版本可以打开C000和F000系列版本的文件，而C000版本则无法打开相同主版本的F000和Mxxx版本的Pro/Engineer文件，比如WildFire4.0C000版本的Pro/Engineer将无法打开WildFire4.0M060版本Pro/Engineer所创建的文件，但反过来则可以。

电风扇是一种常见的家用电器，是每家每户基本必备家电,也是我国最早生产和使用的的家用电器之一。

电风扇是将电能转化为机械能，驱动叶片高速旋转，从而强制空气流动，改善人与周围空间的热交换条件；它被广泛的运用于各种生活和工作环境，起通风散热、循环空气、防暑降温作用。

随着社会的不断进步，科技也是日新月异，一些简单的家用电器越来越科学，越来越美观，比如说电风扇。

当下的电风扇样式别具一格。

有立式、台式、壁挂式等等。

工作原理相对以前也有了很大的不同，比如，无扇叶的电风扇。

人们对电风扇除了纳凉的要求外，对其外观也有了很大的挑剔。

所以，设计出一款外形令人满意的电风扇样式，成为了当下电风扇行业追求销量必不可少的利器。

本次设计以台式电风扇为例，来详细讲述Pro/E设计电风扇的全过程。

其外型结构较为复杂，如果用传统的CAD绘图软件设计非常困难，Pro/E可以轻松解决这个问题，Pro/E软件具有很强大的实体造型、曲面造型、虚拟产品装配仿真、工程图生成等功能。

所以，本次设计运用Pro/E来完成设计。

电风扇的最终设计结果如图1所示:

图1-1

在制图中一般的建模思路如下:

1、建立模型的关键结构，如：

图层，主要轮廓，关键定位孔确定关键的结构于你的建模过程起到关键作用；

2、如果一个结构不能直接用三维特征完成，你需要找到轮廓的第二维轮廓特征，然后用拉伸旋转扫描的方法，或者自由形式特征去建立模型；

3、尽管Pro/E允许你在一个实体设计上使用多个根特征，这样，你可以分别建立多个主结构，然后在设计后期将他们布尔运算起来。

4、确定的设计部分，先造型，不确定的部分放在造型的后期；

5、设计基准通常决定你的设计思路，好的设计基准将会帮助你简化造型过程，并方便后期设计的修改。

通常，大部分的造型过程都是从设计基准开始的；

6、零件相关设计Pro/E允许你在模型完成之后在建立零件的参数关系，但是更加直接的方法是在造型过程中直接引用相关参数。

并且可以按预先的设置很容易的进行修改。

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，因而容易使用、装配、制图以及其他学科都使用这些领域特征。

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），然后修改几何参数很容易的进行多次设计替代，实现产品开发。

2电风扇的三维造型

2.1前盖的设计

1、启动Pro/E，双击Pro/E的快捷图标，进入Pro/E的启动界面。

2、在启动界面中，单击新建命令，新建名称为qiangai的零件，

把缺省模板的勾取消，方便后面操作，新建草图必须是以数字或者英文字母命名，否则将打不开。

新建草绘，我们选择

作为草绘平面，画出如（图2-1），在通过旋转实体结果如（图2-2）所示。

图2-1图2-2

3、然后再用【扫描】/【伸出项】命令创建支架，并采用【圆形阵列】输入阵列角度为“60”完成后盖实体并在中心作出盲孔。

如（图2-3）所示：

图2-3

4、最后再一次通过【圆形阵列】、【孔】、【倒圆角】画出前盖的完整体，如（图2-4）所示：

图2-4

2.2后盖的设计

电风扇前盖设计运用到【旋转】、【拉伸】、【扫描】、【阵列】、【倒圆角】等基本的建模设计思想创建实体特征：

同样，重新创建一个命名为hougai。

1、同样，我们使用

为实体拉伸的草绘平面，分别绘制直径尺寸为：

50、80、85、100、105、180、185、300、305，厚度为5（mm）的前盖骨架拉伸如（图2-5）所示：

图2-5

2、在【插入】菜单中依次选取【扫描】/【伸出项】选项，选取草绘轨迹（图2-6），最后生成扫描实体特征如（图2-7）所示：

图2-6图2-7

3、接下来创建阵列复制特征，在模型树上选择上一步创建的【伸出项】特征，然后单击

【阵列】按钮，系统将打开阵列设计图板，然后再图板上填上“7.5”阵列的间隔角度值，并输入圆形阵列个数为“48”最后创建的阵列特征，在用旋转命令完成边沿设计，最后在边沿做【倒圆角】（R=11）特征，完成风扇前盖实体如（图2-8）所示：

图2-8

2.3叶片的设计

1、电风扇叶片中间的部分可以采用旋转曲面的特征来完成，创建第三个零件，命名为yepian，新建TOP平面进行草绘，画出如（图2-9）尺寸，进行旋转曲面拉伸，完成叶片中间的部分，如（图2-10）所示：

图2-9

图2-10

2、叶片主要是用曲面拉伸来完成，通过样条曲线，其曲面拉伸草绘图如（图2-11）所示：

图2-11

3、最后对曲面进行【拉伸】、【偏移】、【合并】、【阵列】、【实体化】、【倒圆角】等一系列操作，便可完成叶片操作，叶片实体图如（图2-12）所示:

图2-12

2.4本体的设计

电风扇本体设计中主要运用到【拉伸】、【旋转】、【倒圆角】等特征命令操作创建本体实体模型。

1、首先，新建文件，命名为benti；在零件中点选【拉伸】按钮进入草绘模式，绘制出本体草图如图（图2-13）所示:

2-13

2、将（图2-13）进行拉伸，拉伸厚度为"30"，完成本体中间部分实体，并在其中心拉伸出直径为15的柱体。

经【倒圆角】操作后，选用【拉伸】命令创建支架实体，并把支架采用【圆形阵列】出6个支架，阵列角度为“60”.然后采用【旋转】命令创建本体外廓。

并在外廓上继续旋转出一个连接体，并把连接体采用【镜像】命令使其对称布置。

最终得到电风扇本体实体图如（图2-14）所示：

图2-14

2.5底座的设计

电风扇底座设计中用到扫描混合、旋转、拉伸、倒圆角等特征命令操作来创建电风扇底座实体模型。

1、首先，创建新零件命名为dizuo，在【插入】/【扫描混合】命令来创建支架体轮廓，进入草绘模式绘制出【扫描混合】的轨迹尺寸图如（图2-15）所示：

图2-15

2、然后选取3个界面绘制其轮廓形状完成【扫描混合】命令。

在以有的实体端部平面选取一半平面进行【旋转】完成其端部实体如（图2-16）所示：

图2-16

其次，用【拉伸】命令创建底座支座实体；选取FRONT平面，绘制支座草图如（图2-17）所示，对其进行拉伸，选择两面拉伸高度为20，并进行【倒圆角】操作完成底座实体。

图2-17

3、最后，使用【旋转】、【镜像】命令完成两个端耳；在FRONT平面作为绘图平面，进入草绘模式，绘制端耳的草图，使用旋转命令完成实体，并点选已完成的实体选择TOP平面作为镜像平面完成对称的端耳实体。

电风扇底座实体图如（图2-18）所示：

图2-18

这样，电风扇的前盖、后盖、本体和底座已经全部绘制完成。

3电风扇的装配设计

设计思路：

电风扇的装配设计综合运用到了无连接接口约束和有连接接口约束两种装配设计方法。

其中要保证电风扇叶片有一个旋转自由度，故电风扇叶片在进行时必须使用有连接接口的约束（销钉连接），而其它部件装配好后需要完全约，故装配时采用无连接接口约束，电风扇的最终装配结果如（图3-1）所示：

图3-1装配效果图

3.1在默认的位置装配电风扇前盖

在文件菜单中打开【新建】对话框，在【类型】选项中选取【组件】选项，在【名称】文本框中输入组件的名称“fengshan”。

按确认进入设计环境。

添加文件“前盖”在系统点击【放置】在点默认缺省位置按钮使其坐标系与组件坐标系重合，电风扇前盖装配完毕。

如（图3-2）所示：

图3-2

3.2电风扇前盖与本体的组合

继续添加文件“benti”，在系统打开的装配设计图标板单击【放置】按钮；首先用鼠标左键选取电风扇后盖欲与本体贴合的表面，接着选取电风扇本体欲与前盖的贴合的面试其两面【匹配】/【重合】。

然后在选取两者中心线【对其】/【重合】。

完成电风扇后盖与本体的组合如（图3-3）所示：

3-3

3.3电风扇本体与叶片的组合

将“qiangai”隐藏，继续添加文件“yepian”，在系统打开的装配设计图标板单击【连接】按钮，选用【销钉连接】约束条件；首先用鼠标左键选取电风扇本体欲与叶片贴合的表面，接着选取电风扇叶片欲与本体的贴合的面试其两面【匹配】/【重合】。

然后在选取两者中心线【对齐】/【重合】。

完成电风扇叶片与本体的组合如（图3-4）所示：

图3-4

3.4电风扇本体与后盖的组合

将“yepian”隐藏，继续添加文件“hougai”，在系统打开的装配设计图标板单击【连接】按钮，选用【刚性连接】；首先用鼠标左键选取电风扇前盖欲与本体贴合的表面，接着选取电风扇本体欲与前盖的两者中心线【对齐】/【重合】，再选取电风扇本体欲与前盖的贴合的面试其两面【匹配】/【重合】。

然后完成电风扇前盖与本体的组合如（图3-5）所示：

图3-5

3.5电风扇本体与底座的组合

再将“hougai”隐藏，继续添加文件“dizuo”，在系统打开的装配设计图标板单击【连接】按钮，选用【销钉连接】约束条件；首先用鼠标左键选取电风扇本体连接体的欲与底座端耳贴合的表面，接着选取电风扇叶片欲与本体的贴合的面试其两面【匹配】/【重合】。

然后在选取两者中心线【平移】。

完成电风扇底座与本体的组合如（图3-6）所示：

图3-6

组装中给各个零件涂上颜色是为了方便观看，最后取消隐藏其他零件，电风扇的组装到此结束。

如（图3-7）所示：

图3-7

4结论

通过本次毕业设计，使我将掌握的机械设计基础等理论知识同设计实践相结合，加深对理论知识的理解，提高自己的设计能力，通过对电风扇建模的设计，我对Pro/E三维实体建模、曲面的构造、零件设计、装配以及机构的运动仿真设计等方面有了很大的提高。

在创建模型时，采用叠加的方式在模型上依次添加新的特征。

由于组成的模型特征的各个特征即相互独立有具有一定的关联性；修改时，只需要对不满意的细节所在的特征进行修改，在不违背特定的特征之间的关系前提下，再生模型机可获得理想的设计结果。

运动分析的定义在满足伺服电动机轮廓和接头连接、凸轮从动机构、槽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。

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。

使用运动分析可获得以下信息：

几何图元和连接的位置、速度以及加速度元件间的干涉机构运动的轨迹曲线作为Pro/ENGINEER零件捕获机构运动的运动包络。

它与运动分析类似，所有适用于运动分析的要求及设定，都可用于重复组件分析，所有不适于运动分析的因素，也都不适用于重复组件分析。

重复组件分析的输出结果比运动分析少，不能分析速度、加速度，不能做机构的运动包络。

使用重复组件分析可获得以下信息：

几何图元和连接的位置元件间的干涉机构运动的轨迹曲线运动分析工作流程创建模型：

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加入运动分析图元：

设定伺服电机准备分析：

定义初始位置及其快照，创建测量分析模型：

定义运动分析，运行结果获得：

结果回放，干涉检查，查看测量结果，创建轨迹曲线。

所以采用Pro/E进行仿真设计可以直观的观察到各个组件之间的关系，是否发生干涉，运动的轨迹等一系列结果，为以后的实际生产带来方便，节约是时间、金钱、人力与物力。