用pro_E进行曲柄滑块机构仿真设计

图 ３ 机构运动简图 选 择 “工 具 ／关 系 ”命 令 ， 定 义 角 度 局 部 变 量 ａｆｐｈ， ｄ３２ 为 曲柄旋转角 ψ， 在“关系”编辑框中输入如下内容： ／@ ｐｒｔ０００１＿ｒｅｌ．ｔｘｔ ／@ ａ＝ｄ２５ ｂ＝ｄ２６ ｅ＝ ｄ２１
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化 工 职 业 技 术 教 育
用 ｐｒｏ／ Ｅ 进行曲柄滑块机构仿真设计
张洪强
化 工 职 业 技 术 教 育
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摘 要 首先建立曲柄滑块机构位置关系方程， 采用 ｐｒｏ ／Ｅ 进行计算机辅助设计， 解出构件 尺寸， 画出机构运动简图， 后进行仿真设计。此方法可推广应用到所有四杆机构设计上， 并在教 学实践中取得了很好的效果。 关键词 机构 参数方程 参数驱动
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接受的情况： 假如量规在投入使用时检测数据公差为－ ０．６３５ｍｍ， 按 标准是合格的， 但使用很少的次数， 就会超出合格范围， 被判 废。另一个相反的情况是， 量规在投入使用时数据公差为＋ ０．６３５ｍｍ， 却可以使用非常多的次数。期间会导致相差几十倍 到 几 百 倍 的 工 作 量 。这 种 现 象 必 然 导 致 使 用 者 要 求 制 造 者 提 供正向最大公差的产品， 当然这也是制造者难以接受的。考 虑到量值传递和实际应用两反面因素， 应该把上述公差规定 为制造公差， 另外规定一个使用中的磨损极限公差值。在本 例中， 可借用校对量规的允许增加和减小量标准， 因为， 在量 值传递中， 某一级标准借用上一级标准的公差规范是完全可 控的， 因而也是可靠的。
研扣是指工作量规与螺纹产品连接时， 测量面接触中产 生划痕、镶嵌、硌伤等现象。产生研扣的原因很多， 包括金属 材 料 、加 工 精 度 、产 品 清 洁 、测 量 方 法 等 等 的 不 同 都 可 引 起 研 扣 。 研 扣 产 生 后 的 修 磨 、在 研 扣 状 态 下 继 续 使 用 都 是 造 成 量 规磨损的重要原因。 ５ 减少磨损的方法
给 定 曲 柄 与 滑 块 的 三 个 对 应 位 置 ψ１、ψ２、ψ３ 与 Ｘｃ１、 Ｘｃ２、Ｘｃ３， 设计曲柄滑块机构。设曲柄长度为 ａ、连杆长度为 ｂ、 偏心距离为 ｅ。并作图：
图 １ 曲柄滑块机构设计简图
１ 根据构件位置关系， 列出投影方程， 建立参数方程
首先列出投影方程：
在 ｘ 轴投影： ａｃｏｓψ＋ｂｃｏｓδ－ Ｘｃ＝０
（ １）
在 ｙ 轴投影： ａｓｉｎψ－ ｂｓｉｎδ－ ｅ＝０
（ ２）
消去 δ得位置参数方程：
２ａｘｃｃｏｓψ＋２ａｅｓｉｎψ－ （ ａ２＋ｅ２－ ｂ２） ＝Ｘｃ２
（ ３）
由参数方程列出线性方程组， 需经繁重的数学运算， 才
能 解 出 ａ、ｂ、ｅ 的 值 ， 确 定 各 构 件 的 尺 寸 ， 由 于 ｐｒｏ ／Ｅ 的 一 大
（ １） 提高产品加工精度。局部受力使受力部分往往承受 过大压强， 是产生磨损的主要原因。提高加工精度， 可尽量减 小局部受力情况发生。
（ ２） 加强测量前清洁。用工作量规测量产品时， 应清除产 品螺纹上的铁屑等污物， 修磨倒角尖锐部分， 用压缩空气彻 底吹净。用校对量规检验工作量规时， 应彻底清洗校对量规 和工作量规， 并检查工作量规有无研扣现象， 如有应修磨， 并 对粗糙部分用天然油石进行抛光。
特点就是参数驱动， 因此很有必要采用它来进行计算机辅助
设计。
２ 用 ｐｒｏ ／Ｅ 求出各构件尺寸值
启 到 ｐｒｏ ／ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｗｉｌｄｆｉｒｅ 中 文 版 ， 选 择 “文 件 ／新 建 ”命
令， 点选“草绘”， 在名称栏中输入 ｓ１ｄ０００１．ｓｅｃ， 画出机构示意
图 ， 其 中 构 件 尺 寸ห้องสมุดไป่ตู้任 选 ； 选 择 “信 息 ／切 换 尺 寸 ”命 令 ， 下 列 尺
１ 机械设计基础（ 第二版） ．高等教育出版社， １９９８ 年 ７ 月 ２ 精通 ｐｒｏ ／Ｅ 中文野火版．中国青年出版社， ２００４ 年 ８ 月
（ 作者单位： 湖南化工职业技术学院）
栏目责编： 黄 友
（ 作者单位： 天津渤海职业技术学院）
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ｄ２６＝２００ ｄ２５＝４５ ｄ２１＝２０ ａｆｐｈ＝ａｆｐｈ＋１ ｉｆ （ ａｆｐｈ＞３５９） ａｆｐｈ＝０ ｅｎｄｉｆ ｄ３２＝ａｆｐｈ ／7 局部参数 ａｆｐｈ 类型 实数 数值＝０ 按 “确 定 ”， 再 连 续 按 “再 生 模 型 ”命 令 ， 就 会 发 现 机 构 可 以正常运动。
有时紧密距值会出现增大的情况， 当紧密距值增大时， 通 常 表 示 出 现 毛 刺 、粗 糙 螺 纹 、异 物 或 可 能 发 生 尺 寸 上 的 物 理 变 形。出现这种情况， 必须清除量规的毛刺或异物， 然后复验。 ４ 影响工作量规使用的因素 ４．１ 单项参数因素
各单项参数离理想值越远， 量规所受不正常磨损越严 重， 这种不正常磨损主要表现在受力不均， 使局部受应力过 大， 容易导致变形。如锥度， 锥度大则容易磨损小端， 锥度小 则容易磨损大端。如螺距， 螺距正负误差都可造成局部磨损 加重。 ４．２ 研扣因素
寸标识中相对应有： ｓｄ７＝ａ、ｓｄ８＝ｂ、ｓｄ９＝ｅ。
选择“工具 ／关系”命令， 在“关系”编辑框中输入：
／@ ｓ１ｄ０００１＿ｓｅｃ．ｔｘｔ
ｓｄ１４＝４５
ｓｏｌｖｅ
２@ｓｄ７@２４４．１６８@ｃｏｓ （ ６） ＋２@ｓｄ７@ｓｄ９@ｓｉｎ （ ６） － （ ｓｄ７＾２ ＋
ｓｄ９＾２－ ｄ８＾２） ＝２４４．１６８＾２ ２@ｓｄ７@２３１．４７０@ｃｏｓ （ ４５） ＋２@ｓｄ７@ｓｄ９@ｓｉｎ （ ４５） － （ ｓｄ７＾２ ＋
打开视频捕获软件 Ｈｅｒｏ ｓｃｒｅｅｎ ｒｅｃｏｒｄｅｒ ， 选择区域为 机 构 运 动 简 图 ， 连 续 按 “再 生 模 型 ”命 令 ３６０ 次 以 上 ， 曲 柄 逆 时针完成 ３６０ 度旋转， 机构进行仿真运动， 视频捕获后， 最 后 输出 ｐｒｔ０００１．ｈｅｒ 的视频文件。
双击 ｐｒｔ０００１．ｈｅｒ， 则可仿真机构运动过程。 参考文献
程 （ ３） 确 定 ， ａ＝４５，ｂ＝２００，ｅ＝２０， 尺 寸 图 发 生 变 化 后 ， 相 应 的 图 形亦确定下来。
图 ２ 曲柄滑块机构尺寸图 ３ 画机构简图并进行运动仿真设计
打开 ｐｒｏ ／ｅ， 选择“文件 ／新建”命令， 点选“零件 ”， 在 名 称 右 侧 输 入 “ｐｒｔ０００１．ｐｒｔ”，分 几 步 画 出 机 构 运 动 简 图 。
参考文献 １ 美国石油协会 ＡＰＩ ＳＰＥＣ ＳＴＤ ５Ｂ．套管、油管和管线管螺 纹 的 加 工 、测 量 和 检 验 规 范 ⒉ 美 国 石 油 协 会 ＡＰＩ ＳＰＥＣ ＳＴＤ ５Ｂ１．套 管 、油 管 和 管 线 管 螺 纹 的 加 工 、测 量 和 检 验 推 荐 做 法 ３ 苏永昌．石油螺纹单项参数检查仪．国家校准规范．
ｓｄ９＾２－ ｄ８＾２） ＝２３１．４７０＾２ ２@ｓｄ７@１６７．８７１@ｃｏｓ （ １３５） ＋２@ｓｄ７@ｓｄ９@ｓｉｎ （ １３５） － （ ｓｄ７＾２ ＋
ｓｄ９＾２－ ｓｄ８＾２） ＝１６７．８７１＾２ ｆｏｒ ｓｄ７，ｓｄ８，ｓｄ９ 然 后 ， 按 “确 定 ”， 图 中 三 尺 寸 由 上 述 关 系 即 位 置 参 数 方
（ ３） 测量旋紧前， 应在测量面涂超薄润滑油， 旋紧时应由 一个人缓慢而平稳地进行， 避免撞击。
（ ４） 当把塞规与环规旋进到全紧位置时， 应立即停止旋进， 不应进一步加大旋紧力继续旋进， 使测量面受到过大应力。 ６ 结论
锥 度 螺 纹 测 量 是 一 种 比 较 复 杂 的 量 值 传 递 过 程 。使 用 工 作量规对产品进行检验， 因其测量过程接近使用过程因而更 实 用 、效 率 更 高 ， 简 化 了 检 验 工 艺 ， 同 时 ， 也 存 在 技 术 指 标 概 括 性 强 因 而 不 够 直 观 清 晰 的 缺 点 。所 以 这 一 检 验 过 程 应 该 是 不 断 研 究 发 现 新 方 法 运 用 新 技 术 、发 挥 优 势 、弥 补 不 足 的 过 程。在我国， 这种量值传递系统建立时间还不长， 需要在使用 过程中积累经验、不断规范标准、完善测量方法， 以保证新技 术的有效应用。