基于Pro/E的推拉力測試儀設計與仿真

朱云云　孫志偉　劉樓　陳忠

摘要基于Pro/E軟件設計推拉力測試儀的機架及螺旋傳動結構，建立零件的三維實體模型并虛擬裝配成組件，并通過機構運動仿真模塊研究螺旋傳動的推拉力桿的運動特性。

關鍵詞推拉力測試儀Pro/E螺旋傳動運動仿真

1推拉力測試儀設計

本測試儀的設計目的是為了檢測某型電氣接插件（圖1）使用過程中的拔插力大小，測力件為艾固150N推拉力桿，為推拉力桿設計安裝機架并實現直線往復運動的傳動機構。

由于接插件拔插行程較短（約12mm），且推拉力桿的指示指針相當靈敏，要求測試過程中其往復運動低速、平穩、無沖擊。參考常見的拉力測試儀，這里選用螺旋傳動方式。螺旋傳動具有結構簡單、降速比大、可以實現微調和降速傳動、工作連續平穩、無噪聲等特點而廣泛用于各種機械領域。機器的原理簡圖如圖2所示。

2Pro/E軟件在三維機械設計中的應用

2.1概述

Pro/E是集CAD/CAM/CAE于一體的大型三維設計軟件，其具有參數化設計特點并采用單一數據庫。整個設計的任何一處發生改動都可以反應在設計過程的相關環節上，系統自動更新，以便于及時發現問題。采用該軟件的基本建模功能結合機構設計模塊（該軟件的一個內嵌模塊）、結構分析模塊等使得產品設計工程師可以很方便地在產品設計階段，利用計算機預先進行靜態與動態分析和裝配干涉檢查等，使產品設計的效率和成功率得到保障①。

2.2螺旋副零件建模

螺旋副的三維建模分原位回轉的螺桿和驅動推拉力桿的滑塊兩個零件建模。

螺桿的建模過程是：先運用“旋轉工具”建立主體特征，然后運用“螺旋掃描”和“切口”命令繪制出梯形切口，并創建出螺旋掃描特征，如圖3所示。梯形螺紋的參數在建模過程中賦予，取值參照計算結果和相應設計標準。

在內螺紋創建完成后，打開窗口右側快捷工具欄中的“基準點”按鈕，打開“基準點”對話框。選擇掃描出來的螺紋切口，將邊線作為參照，然后將“基準點”對話框中的“偏移”值修改為“0”。這步創建的基準點，主要是為了后面的螺旋副裝配及運動仿真創建一個配合參照，即點-曲線配合的“槽”連接模式。

2.3螺旋副虛擬裝配

建立組件設計環境后，首先置放機器的固定部件，然后依次添加其他零部件，為了后面的運動仿真，必須按功能設計要求設置連接模式，即保證各構件具有相應的自由度。Pro/E中連接類型與自由度對照如表1所列。

螺桿與滑塊內螺紋的匹配包括兩個連接類型：（1）圓柱連接，設置內外螺紋的軸線對齊；（2）槽連接，使先前在內螺紋切口邊緣創建的參考點與螺桿上螺旋線配合。