机械设计理论.docx

1、机械设计理论计算机辅助设计介绍：从20世纪80年代早期到现在，工程设计制图经历了重大转变，这些变化的出现在很大程度上是由于计算机辅助设计（CAD）的进步。在CAD出现前，设计是利用纸张、铅笔、直尺和其他各种各样的手工绘图工具在传统绘图板上完成的。现在我们可以发现计算机辅助设计软件的更新是很快的，这就表明我们在设计领域的一个飞跃。参数化造型是在20世纪80年代末得到显著发展的一种计算机辅助设计方法。CAD的用户通常认为所有的CAD系统都有相似的造型技术。有这种观念的用户觉得，学习不同CAD系统的关键就是适应相似的CAD命令。这种说法在一个二维的CAD用户首次学习参数化造型应用软件时就不完全正确了

2、，虽然在参数化造型系统中，也可以发现在一般二维CAD软件里使用的相似命令，而且这些命令在参数化造型系统里也会像二维CAD软件那样使用。下面是普通二维CAD软件和PRO/E通用的部分命令的列表。Line（直线）、Circle（圆）、Arc（圆弧）、Delete（删除）、Offset（偏移）、Trim（修剪）、Mirror（镜像）、Copy（复制）、Array（阵列）。参数化造型代表了一种不同的CAD方法，特别是与二维绘图和基于布尔运算的三维造型比较起来。通常，有经验的CAD用户在学习参数化造型软件时都会遇到麻烦，特别是在把参数化造型的方法看作布尔实体造型方法来用时。他们使用相似的概念，但实际上方

3、法已经不同了。PRO/E的应用模块PRO/E是个集成的并且完全相关的软件。基本的模块分别为草绘模块、零件模块、工程图模块、装配模块。PRO/E的硬件需求：1、 主板：任意长牌皆可，最好有支持AGP接口。2、 CPU：Intel的Pentium、Pentium II、Pentium III、Celeron及AMD的K6、K62、K7皆可，PRO/E支持多CPU的运行。3、 内存：至少64MB以上，建议128MB，若常需构造曲面、大型组合件或产生NC加工程序，则建议使用256MB以上的内存。4、 显示卡：任意品牌皆可，Video RAM在2MB以上，建议：（1）丽台科技公司的Win Fast L2

4、300-8MB的Video RAM、AGP接口、芯片为Permedia 2,（2）拢华科技公司的毕加索（Picasso P2）8MB的Video RAM、AGP接口、芯片为Permedia 2。5、 网卡：必须要有，品牌不限。6、 硬盘：IDE或SCSI接口皆可。PRO/E系统软件全部安装约占170MB（不含Demo Files）,再留约200300M的虚拟内存给系统做几何运算是的数据缓冲区，因此只需留500MB左右的硬盘空间给PRO/E做系统安装即可（若要安装PRO/E光盘内的Online help，则需1.5GB左右的硬盘空间）。7、 屏幕：最好17英寸或17英寸以上。8、 三键鼠标及键盘

5、。PRO/E的用户界面从PRO/E2001开始，PRO/E引入了一个全新的截面，这个截面看起来像一种典型的Windows应用软件。但是要记住它并非像普通的Windows应用软件那样简单。菜单栏File（文件）菜单：是PRO/E中文件和对象的操作界面。其中包括保存、打开以及打印和输出对象选项。View（视图）菜单：用来改变造型的外观和PRO/E的工作区。Datum（基准）菜单：用来建立基准特征。常用的基准特征有坐标系、基准曲线、基准轴、基准面、基准点。Analysis（分析）菜单：可以查找装配体和零件属性。Info（信息）菜单：用于获取PRO/E对象的信息。这些信息可以从父子关系、特征、参照元素

6、以及几何体中获得。Applications（应用程序）菜单：允许用户在PRO/E模块和应用程序之间切换。Utilities（工具）菜单：用于定制PRO/E的界面。Window（窗口）菜单：用于操作PRO/E的窗口。窗口可以被激活、打开或关闭。Help（帮助）菜单：利用网络浏览器访问帮助信息。工具栏文件管理 New（新建）用于创建一个新的p文件。Open（打开）用于打开一个存在的p文件Save（保存）用于保存一个p文件Save As（另存为）用于将一个p文件存为另一个文件或保存到另一个位置。Print（打印）用于打印或绘出一个p对象。视图显示Repaint（重绘）用于重绘工作区。Zoom In（

7、放大）用于放大一个用户定义过的窗口Zoom Out（缩小）用于缩小对象在工作的大小Refit（整屏显示）用于整屏显示一个p对象Orient（定向）用于在工作中定向一个p对象Saved Views（保存视图）用于访问保存过的试图造型显示 Wireframe（线框）用于显示带有可见边缘线的p对象Hidden Line（隐藏线）显示带有隐藏线的p对象 No Hidden（消除隐藏线）显示p对象，不包括隐藏线。Shade （上色）用于给p对象上色Model Tree（模型树）用于打开或关闭模型树的显示基准显示Datum Planes（基准面）用于开启或关闭p基准面的显示。Datum Axes（基准轴）

8、用于开启或关闭p基准轴的显示Point Symbols（点符号）用于开启或关闭p基准点的显示Coordiate Systems（坐标系）用于开启或关闭p坐标系的显示上下文相关的帮助ContextSensitive Help 用于在单个菜单或对话框选项中显示帮助信息。文件管理* 文件名：在不同的使用模块下，有不同的文件扩展名。常用模块下的文件扩展名如下：草图(Sketch) *.sec.*零件(Part) *.prt.*装配体(Assembly) *.asm.*工程(Drawing) *.drw.*正确和错误的文件名问题 解决文件中有空格 空格处用下划线代替非文字数字符号 使用文字数字符号文件名

9、中有方括号 去掉方括号*内存当在P中打开、引用或创建一个对象时，该对象就一直存在于内存当中，知道被删除或退出P。同样，当打开装配体时，和装配体关联的每一个零件也都存在于内存当中。*工作目录P是利用工作目录帮助用户管理文件。要变更当前的工作目录，可以选择文件工作目录命令，然后选择想要的目录作为工作目录。*打开对象通过文件打开对话框可以检索到P对象。选择文件打开命令或直接在工具栏单击打开图标，可以打开此对话狂。*创建新对象大部分基本模块的文件都可用主菜单中的文件新建命令或工具栏中的新建图标创建。*保存对象有多种方式可以保存一个对象。新对象在默认设置下被保存在当前工作目录里。如果对象不在工作目力中，

10、它将保存在它原来所在的目录中。*激活对象P中可以一次打开多个对象，也可以打开多个窗口。要修改某个对象，与对象相关联的窗口必须被激活。窗口菜单中的激活选项可以激活一个窗口。浏览模型动态浏览：P中一个很有用的特性，就是它的动态浏览功能，它增强了P的建模能力。使用CTRL+鼠标键，可以动态地缩放、旋转以及平移模型。动态缩放：CTRL+左键 动态旋转：CTRL+中键 动态平移：CTRL+右键模型显示在零件、装配以及制造模块中，显示模型有4种方式，在工程图模块中，有3种显示方式。线框：在P所有相关模块中，线框方式显示模型所有的边。在实际的模型绘制中，被隐藏的边也会也会变得可见。隐藏线：在隐藏线方式下，实

11、际模型绘制中被隐藏的边会以灰色表示。在工程图模块中，灰色线条表示隐藏线并被打印成隐藏线。消除隐藏线：在这种方式下，实际模型绘制中被隐藏的线不会被显示。上色：在上色方式下，所有显示的实体和表面都会被上色，隐藏线不会显示。在工程图模块中，这个选项不能使用。视图定向：在零件或装配模块下造型时，将模型定向在6个正交视图（正视图、俯视图、右视图、左视图、仰视图和后视图）中的一个对用户来说是很有利的。命名和保存视图可以通过动态浏览或者定向选项进行视图定向。创建草图：绘制草图是P的一项基本技巧。创建的几何特征，诸如拉伸或切除，需要用草图来定义特征的截面。绘制草图的基本原则：草绘集中了尺寸标注、约束以及参照元

12、素形成一个截面。截面分为两类：一类是可以用于直接创建特征的截面，另一类是在草图模块下创建的截面。草绘显示*撤消与恢复 撤消草绘器操作图标将撤消上一次执行的草绘动作，而重做图标则用来恢复通过撤消选项撤消的操作。*定向草绘平面与屏幕平行 默认的绘制环境是显示与屏幕平行的。因为绘制环境可以使用CTRL+鼠标中键动态旋转，所以此图标可以把草绘平面恢复到默认的二维方向。*显示尺寸 在绘制环境中，切换尺寸显示的开/关图标控制约束符号的显示，约束符号显示可以用此选项开启和关闭。*网格开关 在绘制环境中，切换网格的开/关图标控制网格显示方式。在绘制截面时，网格常常会引起视觉方面的问题。*显示顶点 顶点将在草绘

13、图元的端点显示。切换截面顶点显示的开/关图标控制顶点的显示，单击图标将关闭所有顶点显示。绘制图元*绘制直线 直线由创建直线图标或草绘直线选项绘制。有两种图元类型：中心线和几何形状。几何形状是默认的选项，用于创建特征图元，中心线仅用于构造。*绘制圆弧 绘制环境中有多种圆弧创建工具。（1）、端点相切 此选项将创建与所选图元端点相切的圆弧。可以选择圆弧的一个端点，也可以选择两个端点作为切点。（2）、同心圆弧 此选项使绘制的圆弧和已有的圆弧同心。（3）、3相切 此选项用于创建通过所选3点的圆弧。（4）、圆角 此选项将在两个所选图元间创建圆角。（5）、3点 此选项通过选择圆弧的两个端点和圆弧上另外一点来

14、创建圆弧。（6）、圆心/端点 此选项通过选择圆弧的中心点以及两个端点创建圆弧。 -*绘制圆（1）、圆心/点 此选项绘制圆的方式为选择圆心，然后选择第2点作为圆上一点。（2）、同心圆 此选项将创建与另一个圆同心的圆。参照圆可以是草绘中绘制的圆，也可以是参照已有零件特征的圆。选择一个已有特征时，特征将成为一个截面参照元素。（3）、3相切 此选项绘制与所选3个图元相切的圆。（4）、圆角 此选项将绘制一个与另两个图元相切的圆，第1点将定义圆的初始半径。（5）、3点 此选项通过选择圆上的3个点创建一个圆。*绘制矩形 绘制矩形用创建矩形图标或草绘矩形选项。先选择矩形的一个顶点，然后选择相应的对角线点。*绘

15、制样条曲线 样条曲线是一种通过多个控制点的半径多变的曲线。选择草绘高级几何样条选项可以绘制样条曲线。在工作区内绘制样条曲线，选择的控制点将导引样条曲线。*创建文本 文本可以用于拉伸、切除以及修饰特征。通过草绘高级几何文本选项可以建立文本。步骤如下：（1）、选择草绘高级几何文本选项。（2）、输入一行文本，并按回车键。（3）、定位文本框 选择对角线两个端点定位文本，文本的高度和宽度由文本框的大小决定。（4）、结束输入文本时，按回车键。*创建轴点 在绘制环境下，轴点用于拉伸轴。用草绘高级几何轴点选项创建轴点。*创建椭圆圆角 椭圆圆角是在两个所选图元间创建的一个草绘图元。圆角为椭圆角。尺寸标注*线标注

16、 线标注用于显示线段的长度和两个图元间的距离，如两条平行线间的距离，或一个圆圆心到一条直线的距离。线段 标注线段，选择尺寸选项，然后单击要标注的线段，再用鼠标中键选择尺寸标注在工作区的位置。平行线 标注平行线间的距离，选择尺寸选项，然后单击要标注的平行线段，再哟感鼠标中键选择尺寸标注在工作区的位置。点到线 标注点到线段的距离，选择尺寸选项，然后单击要标注的直线以及点，再用鼠标中键选择尺寸标注在工作区的放置位置。点到点 标注两点间的距离，选择尺寸选项，然后单击要标注的两个点，任何对直线的标注都是与直线垂直的，在点到点的标注里，菜单提供的选项可以创建水平、竖直以及倾斜的标注，选择标注方向后，用鼠标

17、中键选择标注在工作区的位置。*半径标注 圆弧以及圆都是圆类图元。尺寸选项可用于创建半径和直径标注半径标注：半径为圆弧或圆的圆心到圆周的距离，选择尺寸选项，然后单击圆类图元，再用鼠标中键选择尺寸标注在工作区的位置。直径标注：直径是通过远的最大的距离，选择尺寸选项，然后双击圆类图元，再用鼠标中键选择尺寸标注在工作区的位置。*角的标注 角由两条线段相交形成，在绘制环境中也可以标注角，另外圆弧形成的角也可以标注。线段角 要标注线段的夹角，选择尺寸选项，然后单击组成角的两条线段再用鼠标中键选择尺寸标注在工作区的位置。圆弧角 要标注圆弧形成的角，选择尺寸选项，然后单击组成角的圆弧的端点，再用鼠标中键选择尺

18、寸标注在工作区的位置。修改尺寸标注 在P中绘制特征草绘时，最重要的是通过尺寸标注方案以及约束的使用创建满足设计意图的草绘。草绘绘制并且添加了所有的尺寸标注和约束后，可以将尺寸修改为正确的数值。*单个修改 可以在选中选择图标的状态下，双击尺寸直接修改尺寸值。*多个修改 通过单击修改尺寸图标进入修改尺寸对话框，把对话框中的再生功能去掉，再选择多个尺寸内来进行修改，完成后打勾。要注意的是不合理的尺寸值是无法形成图元的。几何体工具 操作草绘图元有多种不同的几何建造工具。几何形状工具菜单有以下工具：*求交 此选项将两个图元从相交位置分开选择两个图元，每个图元都从相交点被分开。*裁剪 此选项将从两个图元的

19、相交位置将其剪去。*分割 此选项将把一个图元分为两个部分。图元将从选择点被分开。*镜像 此选项将沿一条中心线做所选图元的镜像。*复制*旋转*使用边 此选项从已有特征边建立草绘几何特征。选择的特征边被投影在草绘平面上作为草绘图元。*偏距边 此选项从已有特征边线建立草绘几何偏移。偏距边选项与使用边选项基本上类似，只是偏距边选项需要一个偏移值，投影的边线将按指定的距离偏移。拉伸、修改和重定义特征父子特征；在造型过程中，当一个特征参照另外一个特征是，被参照的特征就成为这个造型零件的父特征，依赖于父特征的特征就是子特征。基础特征：零件中创建的第1个几何特征，是其他所有特征的父特征。按下面步骤创建一个新的

20、拉伸零件：（1）建立正确的工作目录。（2）创建新目标。选择文件新建命令可以创建一个新的目标文件，在新增对话框中选择应用模块的选项，默认的是零件模块，可以自己输入文件名，也可以选择默认的文件名，但文件名长度限制在32个字符（通常是字母和数字）以内，不许有空格。（3）设置模型 一个零件的设置有多个可用选项，一般要选择零件材料和造型单位，但零件的材料和单位也可以在后面的造型过程中设置。（4）如果没有使用模板，创建P的摸热基准面。（5）选择特征创建方法。 对于零件的第一几何特征，创建的工具是有限的。对实体来讲，加材料是主要的可用工具，在加材料菜单里，有拉伸、旋转、扫描和混合选宪法。（6）建立草绘平面

21、建立草绘平面有几个要求。首先必须选择一个平面，P提供3个默认的基准面来选择。另外，可以用创建基准面选项创建基准面。（7）绘制特征的草图 使用拉伸、切除和槽命令创建特征需要绘制几何实体。（8）完成特征。在完成一个特征之前，建议先预览一下特征。特征创建过程中的任何定义都可以在特征定义对话框里修改创建基准面 （1）选择创建基准面选项（2）选择通过约束选项，接着选择通过的轴。选择通过约束选项允许基准面穿国轴、边、曲线、点、顶点、圆柱体或者平面来创建。 （3）选择通过约束选项，接着选择轴。 （4）完成 一个基准面和第一个基准面偏移。 （1）选择创建基准面选项（2）在菜单上选择偏移选项。偏移选项创建一个与

22、已有基准面偏移的基准面。已有基准面可以是任何平坦的表面。（3）选择先前创建的基准面。（4）输入偏移距离，在选择输入距离选项后，注意工作区显示偏移方向的箭头，如果偏移的方向与需要方向相反，可以输入一个负数值。（5）完成。 一个基准面和两个所选表面相切。 （1）选择创建基准面选项（2）选择相切约束选项把基准面放置在与选定的圆柱体或者圆角相切的位置。（3）选择第一个相切位置（4）选择相切约束选项，接着选择第二个相切的表面。（5）完成。 一个基准面穿过一条边并和第一个基准面成一定角度。 （1）选择创建基准面选项（2）选择通过约束选项，接着选择一个边线。这个基准面将会穿过图示的边来创建。（3）选择角度约

23、束选项，接着选择基准面。在工作区选择基准面，创建的基准面将与这个基准面成一定角度。（4）在菜单上选择完成。（5）选择输入值，输入一个角度值。如果旋转方向与图中所示一致，那就输入正值，相反则输负值。然后完成。创建基准轴（1）选择创建基准轴选项（2）在菜单选择一个约束类型（3）根据所选的约束类型来选择对象。创建坐标系（1）选择创建坐标系选项（2）选择一个约束类型（3）根据所选类型来选择对象孔 此命令是用来创建直孔或者有变化截面的孔，孔被认为是负空间特征，直孔也可以用切剪命令来创建，但为什么用孔命令而不是切剪命令呢？因为孔命令有预先定义的不用绘制的截面，此外，孔命令的算法不像切剪那么复杂。可用的孔放

24、置选项有4种：同轴 此选项是把孔的中心放置在一根存在的轴线上，用户需要指定轴线、放置平面和孔的直径。线性 此选项是根据两条特征边线来放置孔的，边线可以是零件的表面和基准面。径向 此选项是把孔放置在距一根轴线一定距离并和一个参照平面成一定角度的地方。孔的深度选项穿过所有 这个选项是完全穿过一个零件来切出一个孔。通过下一个 这个选项切出的孔是一直到下一个特征的。穿至和至参照 都是切孔至用户选定的表面。创建线性孔：（1）选择特征创建孔选项，打开孔对话框。（2）在对话框的孔类型选项组中选择直孔选项。（3）输入孔的直径值。（4）在对话框的孔深度选项组的下拉菜单选择相应的选项。（5）在孔放置选项组选择相应

25、的放置平面。（6）在线性参照里面选择第一条参照边线，然后输入到此边的距离。（7）选择第二条边线来放置孔。（8）预览孔，然后单击确定按钮。创建同轴孔基本操作和线性孔差不多，只是选择的参照不同，这里要求选择一条轴线。圆角、斜面和拔模提一下怎么操作？零件抽壳 此命令是把选定的表面从零件上去除掉，并使零件变为用户定义的壁厚的中空见。执行的步骤为：（1）择特征创建壳命令。（2）选择要去除的表面。（3）然后完成，再完成。（4）输入抽壳壁厚。（5）在特征定义对话框里单击完成按钮。（6）在对话框里选择单击确定。筋是零件的特征间的薄的连接板特征，它可以是选状的，也可以是直的。创建一个筋的步骤为：（1）首先创建一

26、个零件，然后选择特征创建筋命令。（2）选择基准面作为绘制筋草图的平面，它一定要在基准平面上绘制草图。（3）选择视图的绘制方向。（4）绘制一条直线，这是定义截面图所要求的唯一的一个实体。（5）在草绘中选择完成。（6）挤出方向一定要是指向零件的。（7）输入挤出厚度。阵列特征 此命令是用来创建一个特征的多个单元的。特征阵列是用改变或者复制特征的一个或者多个参数尺寸的方法得到的。有两种阵列构成方式：线性的和互成角度的，互成角度的是阵列的例子是绕一根轴复制一个孔。阵列选项*相同阵列 相同阵列是最简单的，并允许最多的假定。相同阵列的单元一定要有相同的尺寸，并且一定要放在同一个放置表面上。相同阵列的单元不能

27、和其他特征、单元或者放置平面的边线上相交。*变化阵列 变化阵列比相同阵列要复杂。变化阵列的单元可以有不同的尺寸，也可以在不同的放置表面上，和相同阵列一样，变化阵列的单元不能和其他单元相交。*一般阵列 一般阵列是最复杂的阵列，它需要更长的时间去重建。对于一般阵列，在创建过程中是没有假定的。单元可以和别的单元及放置平面的边线相交。另外，单元可以有不同的尺寸和放置在不同的平面上。创建一个线性阵列（1）选择特征阵列命令。（2）选择要做阵列的特征。（3）选择变化的作为阵列选项。（4）选择要修改的尺寸值，输入新的尺寸作为尺寸增量值。（5）选择第二方向上的要修改的尺寸值，输入新的尺寸作为尺寸增量值。（6）然

28、后在菜单上选择完成。（7）输入第一方向上的单元数。（8）输入第二方向上的单元数。（9）选择完成创建阵列。旋转特征 旋转特征是绕一根中心线旋转的图形。对于绘制环境里的任何类型的旋转特征，用户都要绘制截面图和旋转中心线。旋转特征可以是正空间特征，也可以是负空间特征。旋转的拉伸体是正空间特征，其负空间对应物是旋转的切除特征。绘制草图和尺寸标注 旋转特征的几何图形一顶要在中心线的一侧绘制，而且必须是封闭的，一定要绘制一条中心线，如果有多条中心线在一个截面图里，第1条绘制的中心线将作为旋转的轴线。旋转特征参数*旋转方向 旋转方向属性和挤出方向属性类似，可用的选项有单侧和双侧都旋转。*旋转角度 旋转角度参

29、数和挤出选项的高度参数类似，这个选项用来指定绕旋转轴旋转的截面的旋转角度。旋转孔选项 有两种孔类型：直的和草绘的。直孔在特征的整个长度上的直径都是常数，草图孔是用来创建特殊截面的孔。创建草绘孔的步骤：（1） 选择特征创建孔选项，打开孔对话框。（2） 在对话框的孔类型选择组中选中草绘单选按钮，进入独立的绘制环境。（3） 在绘制环境里，使用草绘直线中心线选项创建竖直的中心线（所有的旋转特征都要求草绘里有中心线，草绘孔的中心线必须是竖直的。）（4） 绘制孔的截面（孔的草绘图元一定要在中心线的一侧绘制，而且必须完全封闭。中心线并不是草绘的一个图元。必须有一个草绘图元与中心线垂直，该图元是用来对齐孔和放

30、置平面的。如果有多个图元与中心线垂直，那么在绘制环境里最上方创建的那个将起上述作用。）（5） 标注草绘尺寸使与之设计意图相吻合。（6） 修改尺寸值。（7） 再生截面图。（8） 选择完成选项退出草绘环境。（9） 在放置类型下拉列表中选择孔的放置选项。（可用孔的放置选项包括线性、同轴、径向和直径。）（10） 使用的放置选项放置孔。（11） 预览孔，然后单击建造特征按钮。旋转阵列阵列选项可以用来创建孔特征的径向阵列，或者创建草绘特征的旋转复制。创建旋转阵列时，一定要有一个定义特征的角度尺寸存在。旋转阵列时一般有两种情况：1、 径向阵列：可以用来创建径向孔的成一定角度的复制。径向孔选项是通过输入到选定

31、轴线的距离和与参照平面的夹角来放置特征的。这个角度方向尺寸在阵列创建过程中可以用作引导尺寸。2、 旋转阵列：可以用来创建草绘特征的旋转复制。特征必须在基准面上绘制，而且要添加通过轴和角度约束。定义草绘平面的角度尺寸是用来做特征阵列的。创建径向阵列的步骤：（1） 选择特征阵列选项。（2） 选择要做阵列的特征。（在工作区域或模型树上选择孔或草绘特征，这个特征必须包括一个用作引导尺寸的角度尺寸。（3） 在阵列选项菜单中选择阵列选项。（在菜单中选择相同、变化或者一般选项。相同阵列要求最多的假定，阵列的单元不能和其他单元或放置平面的边线相交。另外，相同阵列必须在同一个防止平面上。一般选项不要求任何假定，但再生时间较长。）（4） 在阵列尺寸增量菜单选择值选项。（5） 选择一个角度引导尺寸改变特征。（6） 尺寸增量值。（输入一个特征改变的角度数值。）（7） 在退出菜单中选择完成选项。（8）