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文档介绍：
基于 PROE 和 ANSYS 的变流器柜体结构分析 0 引言高速、重载是铁路现代化的重要标志之一。列车速度的提高、轴重的增加,以及恶劣的运行工况对机车车辆各主要承载部件( 轮对、构架、车体等) 和安装设备( 变流器、电气屏柜等) 的安全性、可靠性提出了更高的要求。然而在进行变流器柜体结构设计时,常常要求结构紧凑、质量轻,结构强度与寿命的评估就变得愈来愈复杂,愈来愈重要。要进行结构强度与寿命评估,经常需要参照有关的理论、方法、行业上的规范及材料的数据,而这些理论、方法、资料大多是经过大量实验、工程实务归纳出来的。随着现代计算机技术和有限元技术的发展,有限元技术得到了广泛的应用,并与计算机辅助设计(CAD) 和计算机辅助制造(CAM) 密切结合,形成了现在计算机辅助工程(CAE) 技术的整体构架。当前 CAD/CAE 软件开发的趋势是专业化分工程度越来越高。 ProE 和A NSYS 分别作为 CA D 和 CAE 领域的典型代表。 ProE 的机械设计模块是一个高效的三维机械设计工具。 ANSYS 具有强大的网格划分、加载求解和后处理功能以及良好的开放性。 ANSYS 的几何建模功能相对较弱,如果利用 ANSYS 提供的建模方法建立变流器柜体的装配模型,将是一个极其烦琐的过程,常常占据整个分析过程的 70% 以上,这使得分析人员不能够把主要精力放在产品的分析和优化上,大大浪费了分析人员的时间,也不能很好地利用设计人员已有的模型。虽然 ProE 与 ANSYS 分别都有相应模块向对方领域渗透,允许用户在购买足够模块的基础上实现相应操作,但是对于需要使用 CAD/CAE 集成系统的工程人员来说,单一的 ProE 或者 ANSYS 很难迅速优质地完成任务,较好的解决方案是充分利用 ProE 的三维建模功能,将模型数据导人 ANSYS 进行分析计算。本文将结合某变流器的静强度计算分析和模态分析,对处理复杂模型的有限元分析进行阐述。模块,添加完载荷和约束,选择 ANSYS 求解器,运行网格划分,即可输出.ans 文件,读人 ANSYS 后可得到包含了单元、节点、材料、载荷、约束等信息的有限元模型。 1 ProE 模型导入 ANSYS 的方法 1.1 利用 IGES 中间标准格式转换 IGES(Initial Graphics Exchange Specification ,初始化图形交换规范) 格式文件由一系列产品的几何、绘图、结构和其他信息组成,可以处理 CAD/CAM 系统中的大部分信息,亦受到绝大多数 CAD/CAM 系统的支持。这种格式文件的优点是操作简单,而且通用性比较强,可以和大多数 CAD 和 CAE 软件兼容。但由于 ANSYS 内置的转换过滤程序允许输人部分模型参数, ANSYS 有时把不能识别的特征省略掉,当 ProE 中建立的模型特征过多或结构过于复杂时,使用 IGES 文件格式输人到 ANSYS 后很可能产生模型断裂、丢失实体等情况,会直接影响模型基于 PROE 和 ANSYS 的变流器柜体结构分析后续分析的准确性。在模型导入成功后,也会出现因 ANSYS 无法对模型的一些特征进行网格划分的现象,使后续工作难以进行下去。 1.2 使用 ANSYS-ProE 接口转换 ANSYS 在默认的状态下是不能直接对 ProE 中的.prt( 或, asm) 文件进行直接转换的。但是 ANSYS 软件安装选项中包含与 ProE 软件的接口模块“ Connection for Pro/Engineer& 。此模块不仅能将 ProE 模型数据直接转换给 ANSYS ,同时也提供了以执行部件为基础的参数优化设计功能。该功能允许从建立以部件为基础的参数化 ProE 模型开始,用 ANSYS 程序对其进行优化,并以一个优化的模型结束,而且仍是以部件为基础的参数化模型。转换成功后, 在 ANSYS 中对实体模型划分网格、施加载荷与边界条件,然后求解计算。 1.3 使用 ANSYS Workbench Environment ANSYS Workbench Environment(AWE) 是 ANSYS 公司新近开发的新一代前后处理环境。几乎所有的 CAD 软件都可以应用 AWE ,从而直接将模型转化为 ANSYS 模型。 AWE 与多种 CAD 软件具有双向相关性,还提供了方便灵活的实体建模方法,协助用户进行几何模型的建立。目前主要用于实体模型的分析,不能对单元进行控制和操作,所以不能建立杆单元、弹簧单元或质点单元等。 AWE 仍在进一步发展和完善中。 1.4 ProE 选择 ANSYS 作求解器输出转换文件 ProE 软件包中包含了可用于有限元分析的 Pro/MECHANICA 模块( 以下简写为 Prom) ,启动有限元分析 2 有限元模型 2.1 简化模型变流器柜体多由钣金件、方钢组焊而成,变流器模块、控制箱、电力电容器、电抗器等由螺栓连接在柜体的安装板上。图 1 是某变流器结构示意图,装有两个重 130kg 的变流器模块、一个重 20kg 的控制箱和一个重 20kg 的电力电容器。基于 PROE 和 ANSYS 的变流器柜体结构分析图1 变流器结构示意图 Fig.1 Schematic of converter 柜体有限元模型建立的好坏是直接关系到计算结果是否合理和正确的重要问题。根据其结构特点及受力状态,应按空间问题解决。变流器柜体的设备布置大多呈非对称性,分析时应取整个柜体为研究对象,这样才能较好地反映柜体受力的实际情况。任何构件或零部件都是三维的,但是当某一个方向或某两个方向的尺寸小于其他方向的尺寸时,就可以简化为板壳或杆, 这种简化称为降维。变流器柜体结构较大,如果分析其应力状态,必须同时考虑到不同坐标轴上的三维空间应力、应变分量和位移分量。这样分析和计算的工作量巨大,在现有的计算机条件下( 高性能计算中心、工作站除外) ,往往很难计算出结果。对于复杂的柜体而言,采用板梁结合的力学模型较采用实体模型计算结果分析更为理想和简单。但必须注意:降维的前提是计算后的结果必须满足工程要求。虽然 ProE 构建的是实体模型,可以在 Prom 中运行“中间曲面”(Mid-PlaneSurface) 功能,但这一步骤不在组件文件里,而是在各零件文件中。对于圆角曲度、凸缘等特定类型的特征,将无法创建中间曲面,此时需要删除那些部位或对该部分的特征作适当的修正。利用 ANSYS 自底向上建立壳单元模型常常需要数天时间,而利用 Prom 抽取“中间曲面”的方法只需数 10 min ,大大提高了效率。抽取中间曲面后,有必要了解薄壳和厚壳单元选择的一般规律: (1) 薄壳(例如 ANSYS 中的 SHELL63 单元) 不包括剪切变形,需要考虑剪切变形时应使用厚壳单元( 例如 SHELL43 单元), Prom 的有限元模型导人 ANSYS 后,即自动选取了该单元。(2) 厚壳的另一个特征是应力沿厚度不是线性变化的。基于 PROE 和 ANSYS 的变流器柜体结构分析零件中的1
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结构分析，受力分析，强度分析软件求助
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侠客, 积分 514, 距离下一级还需 -14 积分
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&&&经典案例图书本人只是粗略了解一点点SolidWorks和proe，现在由于工作需要，想学习一下机械结构的简单受力分析和失效等的强度分析，请问这两个软件是否都有此功能，这两个程序中都是哪一个模块呢？
这两个程序，哪一个通俗易懂一点，好学一点？
请知道的大侠给指点一下，给个建议，有教程最好。谢谢
这是不是就是软件中的CAE模块呢？
还有ANSYS呢？和ANSYS比较又有什么区别和好处呢？主要是想要简单易懂一些的
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侠客, 积分 260, 距离下一级还需 240 积分
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你要是简单的话就用solidworks，你要专业的话就用ansysy
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侠客, 积分 405, 距离下一级还需 95 积分
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SW最简单，但是13版之前都只能对单个零件进行初步分析，不能对装配体，13之后不清楚。
1、打开要分析的零件
2、单击工具----CosmosXpress
3、点选项进行设置，
网上能找到这种教程，很简单
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侠客, 积分 233, 距离下一级还需 267 积分
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08版叫CosmosXpress13版叫SimulationXpress
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侠客, 积分 283, 距离下一级还需 217 积分
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&&&经典案例图书来学习，来学习。
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混混, 积分 263, 距离下一级还需 -213 积分
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学习了，谢谢
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混混, 积分 273, 距离下一级还需 -223 积分
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学习了，谢谢
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天使, 积分 111, 距离下一级还需 89 积分
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&&&经典案例图书
SW最简单，但是13版之前都只能对单个零件进行初步分析，不能对装配体，13之后不清楚。
1、打开要分 ...
08版就能分析装配体了，只不过你没用相应插件
简单的话当然非SW莫属了
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混混, 积分 25, 距离下一级还需 25 积分
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楼上黄工你好，分析装配体要啥插件啊，求教，谢谢
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混混, 积分 25, 距离下一级还需 25 积分
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08版就能分析装配体了，只不过你没用相应插件
简单的话当然非SW莫属了
请问需要啥插件来分析装配体啊
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天使, 积分 111, 距离下一级还需 89 积分
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如果临时要分析，把左边的方框点选上，相应插件的功能就有了。就可以干了。
SW可以干的事还是很多的。
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08:25 上传
这是插件选项
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混混, 积分 16, 距离下一级还需 34 积分
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&&&经典案例图书高人很多啊
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天使, 积分 82, 距离下一级还需 118 积分
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大家都是高手，我学习了
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Proe Creo教程资料：
第6章 &结构分析概述
& & &本章主要是通过一个实例的学习，进一步理解了结
构分析、优化设计的方法步骤，对于结构分析和优化
设计有个清晰的认识。介绍了与本章有关的菜单栏和
工具栏中的命令。
& & Pro/Mechanica是集静态、动态结构分析于一体的有限元分析模块，能够模拟真实环
境为模型施加约束和载荷，测算模型的应力、应变、位移等参数，实现静态、翘曲、疲
劳、频率、振动等分析；通过指定设计参数，能够在给出变化范围内进行敏感度分析，
并借助优化分析为模型寻找到最佳参数。结构设计主要是完成如下3个主体内容：
& & &结构强度与寿命评估
& & 由于结果的速度、成本、耐用性、可靠性的要求不断提高，导致结构设计师在设计
结构时，以减轻产品重量为最高原则（因为和成本有很大关系）。这样，结构强度与寿命
的评估就变得越来越复杂，越来越重要。要进行结构强度与寿命评估，经常需要参照有
关理论、方法、行业上的规范及材料的依据。而这些理论、方法、资料大都是经过大量
实验、工程实务归纳出来的，国外将这方面的研究成果编制成软件，如Pro/Mechanica、
Fauigue、Marc等。
& &结构优化
& & 结构优化设计是将设计问题的理学特性与数值方法中的各种相似的手毁相结合，然
后将高度非线性问题转化为一系列近似的带状显示约束问题，最后再通过数学规划法来
解答。现代社会，已经将结构优化设计应用于工程优化设计中，并形成了专门研制工程
优化设计软件。随着计算机技术的发展，工程优化设计软件可以处理的变量规模不断扩
大，从最初的十几个变量发展到上万个变量，从最初的结构尺寸参数优化，到现代的结
构形状优化等。
& &有限元分析
& & 有限元分析是一个以有限元为基础的技术，可以分析产品零件或组装系统，以确保
整个产品符合设计要求。有限元模型和产品的几何模型是相关的，经过建模和分析后，
工程师将计算出的结构反应（变形、应力、温度等），并以图形形式表示出来。如果计算
的结果不符合预期，那么结构设计师就需要再次设计和再次分析，直到达到可接受的设
计值为止。而这种再设计／再分析的循环周期，就是前面谈到的&结构优化&。
6.1 &结构分析模块
& & 结构分析模块是专门进行零件和组建模式下的结构分析，其分析类有静态分析、模
态分析、屈曲分析、接触分析、预应力分析及振动分析等。
6.1.1 &结构分析模块简介
& & 当进入零件设计模块或组装设计模块时，选择【应用程序】&【Mechanica】命令，
系统弹出&Mechanica模型设置&&对话框，如图6.1所示，该对话框的内容如下：
& & (1)勾选【功能模块】选项组中的【Mechanica Lite】复选框，表示使用Mechanica
免费试用版本，其他选项变成灰色不可用状态。
& & (2)【模型类型】下拉列表框用于选择模型的分析类型：Structure、Thermal两种模
型类型。单击【Advanced】按钮，展开扩展对话框，如图6.2所示，在【类型】选项组
中选择分析类型：3D、2D Plane Stress、2D Plane Strain、2D Axisyetric，然后在【坐标系】
和【几何】选项组选择3D中的几何参数。
& & &Structure类型是专门进行零件和组件模式下的结构分析，可以进行静态分析、模 &&
态分析、屈曲分析、接触分析、预应力分析及振动分析。
& & &Therma类型是专门进行零件和组件模式下的静态和温度分析，也可以根据热力
状态进行灵敏度分析和优化设计。
& & (3)勾选【FEM模式】复选框，表示进行有限元模式分析，系统默认为基本模式。
& & &基本模式( Native mode)
& & &将使用Mechanica的适配型P码功能。它能够让我们创建像载荷、约束、连接、
材料和测量等模型图像。在这种模式下Mechanica将使用P码元素来将模型网格化，并
使用自己的解算器来提出解决方案。
& & &有限元模式(FEM mode)
& & FIEM模式使用Mechanica的有限元模型功能来取替P码(P-Code)功能。这种功能
可让我们创建像载荷、约束和理想化等FEM模型图素。同时，它也能使用H码元素来
将模型网格化，然后再运行其他有限元分析软件（如Nastran、Ansys等）来分析这些模
型并预览结果。
& & (4)【缺省界面】下拉列表框用于选择分析界面，根据选择的模型类型不同，这里
的选项也不同，在Structure模式下为Bnded（一般）、Free（自由）、Contact（连接）；在
Thermal模式下为：Bnded（一般）、Adisbatic（绝热）、ThermaIResistance（热力摩擦）。
根据选项不同模式的组合下，需要在【属性】选项组中设置其他选项。
& & 通过上面介绍，了解到Mechanica模块中包括许多选项选择，根据实际需要选择合
&适的选项在Mechanica工作台中进行分析。下面主要介绍在Structure模式下进行的结构
分析，Thermal模式下的分析将在后面逐渐介绍。
6.1.2分析流程
&&&&对于基本和有限元模式，都是按照一定的分析流程进行分析。机构分析及优化的基
本工作流程如下所示：
1.基本模式（Native&Mode)
2．有限元模式(FEM&Mode)
&&&&本节将通过简单的结构分析实例，使您对Proe/Engineer的有限元分析模块产生一个
总体和清晰认识，并在第一时间看到显示器上的仿真画面。
&&&&下面以如图6.3所示模型为例，解决结构分析的流程。模型为钢板材料为Q235A，
其左侧与固定墙焊接在一起，右侧圆柱销子承受向下IOON的力，分析该模型的应力分
布和受力变形。
&&&&1．建立模型
&&&&(1)选择菜单栏中的【文件(F)】&【新建(N)】命令，系统弹出&新建&对话
&&框，在【名称】文本框中键入a，取消【使用缺省模板】复选按钮，单击【确定】按钮，
&&系统弹出&新文件选项&对话框。
&&&&(2)在【模板】选项组中选择mmns_part_solid，单击【确定】按钮，进入零件设
& & (3)单击&基础特征&工具栏上的【拉伸】工具按钮 。
& & (4)在信息栏中单击【放置】选项卡，系统展开放置选项卡，如图6.4所示，单击
【定义】按钮，系统弹出&草图&对话框，如图6.5所示。
& & (5)在工作区中，选择TOP面作为绘图平面，系统自动进入草图绘制工作台，绘
制如图6.6所示轮廓，单击【草图绘制工具栏】中的【完成】按钮 ，返回零件设计平
& & (6)在信息提示栏中【输入】文本框中键入5，单击【完成】按钮 ，完成模型零
件的设计，效果如图6.7所示。
& & (7)选择菜单栏中的【应用程序(p)】&【Mechanica】命令，系统弹出&Mechanica
模型设置&对话框，在【模型类型】下拉列表框中选择&Struture&选项，其他选项为默
认值，单击【确定】按钮，进入机构分析模块。
& & (8)单击&Mechanica对象&工具栏上的【材料分配】工具按钮 ，系统弹出&材
料指定&对话框，如图6.8所示，单击【属性】选项组中【更多】按钮，系统弹出&材
料&对话框，如图6.9所示。
& & (9)双击对话框列表中的&sreel.mtl&，使其添加到右侧列表中，单击【确定】按钮。
& & (10)在&材料指定&对话框中，单击【确定】按钮，材料就分配到模型中。
& & (11)单击&Mechanica对象&工具栏上的【力／力矩载荷】工具按钮 ，系统弹出
&力／力矩载荷&对话框，如图6.10所示。
&&&&(12)在【参照】下拉列表框中选择&Edges/Curves&选项，在3D模型中选择孔
C&l5的边，在【力】选项组中【Y】文本框中键入-1000，单击【确定】按钮，效果如图
6.11所示。
&&&&(13)单击&Mechanica对象&工具栏上的【平面约束】工具按钮&，系统弹出约
&&束对话框，如图6.12所示。
&&&&(14)在3D模型中选择模型与固定墙连接的固定面，被添加到【参照】列表框中，
&&单击【确定】按钮，完成零件约束的设置。
&&&&(15)单击&Mechanica对象&工具栏上的【壳对】工具按钮&，系统&壳对定义&
&&对话框，如图6.13所示。
&&&&(16)在3D模型中选择上表面，被添加到【参照】选项组中【顶部曲目】列表中；
&&在3D模型中选择下表面，被添加到【参照】选项组中【底部曲目】列表中。
&&&&(17)其他选项为默认值，单击【完成】按钮&，完成零件的理想化。
&&&&2．分析模型
& (1)选择菜单栏中的【分析(A)】&【Mechanica分析／研究】命令，系统弹出&分
析和设计研究&对话框，如图6.14所示。
& & (2)在&分析和研究设计&对话框中，选择菜单栏中的【文件(F)】&【新建静
态分析】命令，系统弹出&静态分析定义&对话框，如图6.15所示。
& & (3)在&静态分析定义&对话框中，选中【约束】列表框中的&ConstraintSetl&约
束，使其高亮显示；选中【载荷】列表框中的&LoadSetl&载荷。
& & (4)单击【输出】选项卡，勾选【计算】选项组中的【应力】、【旋转】、【反作用】
复选框，单击【确定】按钮，完成静态分析定义设置。
& & (5)在&分析和设计研究&对话框中，选择菜单栏中的【运行(R)】&【开始】
命令，或单击工具栏上的【开始】按钮 &，系统弹出&Question&对话框，如图6.16所
& & (6)单击【确定】按钮，分析开始，大约分析几分钟以后，系统弹出&诊断&对
话框，如图6.17所示，列表框中列出分析过程，单击【关闭】按钮。
& & (7)单击工具栏上的【查看设计研究或有限元分析结果】工具按钮 ，系统弹出
&结果窗口定义&对话框，如图6.18所示。
& & (8)在对话框中，【量】选项卡中选择&Stress&选项，【分量】下拉列表框中选择
&Maximum Shear Stress&选项，其他选项为默认值，单击【确定并显示】按钮，系统进
入结果显示窗口，分析结果如图6.19所示。
& & (9)单击工具栏上的【查看设计研究或有限元分析结果】工具按钮 ，系统弹出
&结果窗口定义&对话框，单击【显示选项】选项卡。
& & (10)勾选【连续色调】、【已变形】、【动画】、【自动启动】复选框，如图6.20所示。
& & (11)在&结果窗口定义&&对话框中，单击【确定并显示】按钮，系统进入分析结
果显示窗口，受力后变形动画参见目录下example_l文件夹下的 20-59-04.avi
视频文件，最大形变如图6.21所示。
& 3．定义设计变量
& & (1)选择菜单栏中的【分析(A)】&【Mechanica分析，研究】命令，系统弹出&分
析和设计研究&对话框。
& & (2)在&分析和研究设计&对话框中，选择菜单栏中的【文件(F)】&【新建敏
感度设计研究】命令，系统弹出&敏感度研究定义&对话框，如图6.22所示。
& & (3)在&敏感度研究定义&&对话框中，单击【变量】选项组中列表框右侧【从模
型中选取尺寸】按钮 &，系统弹出&选取&对话框，在3D模型中选取a.prt，然后在选
取尺寸20，系统自动返回&敏感度研究定义&对话框。
& & (4)单击列表框中【开始】与【终止】列下的文本框，设置开始为10，终止为30，
单击【确定】按钮，完成设计变量的设计。
& 4．优化设计
& & (1)在&分析和设计研究&对话框中，选中&studyl&选项，选择菜单栏中的【运
行(R)】&【开始】命令，或单击工具栏上的【开始】按钮 ，系统弹出&Question&
& & (2)单击【确定】按钮，分析开始，大约分析几分钟以后，系统弹出&诊断&对
话框，列表框中列出分析过程，单击【关闭】按钮。
&&&&(3)单击工具栏上的【查看设计研究或有限元分析结果】工具按钮&，系统弹出
&结果窗口定义&对话框，如图6.23所示。
&&&&(4)单击【参数】按钮&&，选择&max一stress_vm，，选项，其他选项为默认值，
单击【确定并显示】按钮，系统进入结果显示窗口，分析效果如图6.24所示，随着角度
的增大最大应力逐渐减小。
&&&&(5)选择菜单栏中的【文件(F)】&【退出结果(X)】命令，系统弹出&消息&
&&对话框，询问是否保存当前结果窗口，单击【否(N)】按钮，返回到&分析和设计研究&
&&对话框。
&&&&(6)在列表框中，选中&studyl&选项，选择菜单栏中的【编辑(E)】&【分析和
&&研究】命令，系统弹出&敏感度研究定义&对话框。
&&&&(7)单击对话框中【变量】选项组右下角【选项】按钮，系统弹出&设计研究选
&&项&对话框，如图6.25所示，勾选【重复P环收敛】和【每次形状更新后进行网格重划】
&&复选框。
&&&&(8)单击【模型动画造型】按钮，系统弹出&消息输入窗口&对话框，如图6.26
&&所示，在文本框中输入Y，单击【接受值】按钮 。
&&&&(9)系统弹出&问题&对话框，如图6.27所示，询问是否将模型恢复为原始形状，
单击【否(N)】按钮，模型变成如图6.28所示。
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内容简介：&&&> 基于PROE的曲柄滑块机构的结构设计及运动仿真分析毕业论文 推广PRO/E技术，同时展开PRO/E技术的开发和研制工作。随着POR/E技术的不断研究，开发与广泛应用，对POR/E技术提出越来越高的要求，因此POR/E从本身技术的发展来看，其发展趋势是集成化、智能化、和标准化。也只有不断完善，创新才能在日益激烈的竞争中立于不败之地。运动仿真技术及国内外运动仿真技术现状和发展概况运动仿真技术是一种崭新的产品开发方法，是多个相关学科领域交叉、集成的产物，是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法，其涉及机械、电子、计算机图形学、仿真建模、虚拟现实等多个领域、多项技术，以计算机仿... 推广PRO/E技术，同时展开PRO/E技术的开发和研制工作。随着POR/E技术的不断研究，开发与广泛应用，对POR/E技术提出越来越高的要求，因此POR/E从本身技术的发展来看，其发展趋势是集成化、智能化、和标准化。也只有不断完善，创新才能在日益激烈的竞争中立于不败之地。运动仿真技术及国内外运动仿真技术现状和发展概况运动仿真技术是一种崭新的产品开发方法，是多个相关学科领域交叉、集成的产物，是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法，其涉及机械、电子、计算机图形学、仿真建模、虚拟现实等多个领域、多项技术，以计算机仿真和产品生命周期建模为基础，以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心，借助成熟的三维计算机图形技术、图形用户界面技术、信息技术、集成技术、多媒体技术、并行处理技术等，将分散的产品设计开发和分析过程集成在一起，使得与产品相关的所有人员能在产品研制的早期直观形象地对虚拟的产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真以及使用仿真等。二〇一二年五月十九日星期六换句话说“运动仿真”设计方法就是在建造第一台物理样机之前，利用软件技术建立产品系统计算机模型，通过基于实体可视化的仿真分析，模拟系统在真实工作环境条件下的运动和动力特性，以便反复修改设计方案，最终得到最优设计方案。国外已经在各个领域广泛地应用仿真设计。所涉及到的产品从庞大的卡车到微小的照相机的快门，从火箭到轮船的锚机。在工程和矿山机械行业，如约翰;迪尔公司利用仿真技术成功地解决了工程机械在高速行驶时出现蛇形现象的问题及在重载下的自激振动这个一直困扰着设计师及用户的难题，大大提高了工程和矿山机械高速行驶性能与重载作业性能。卡特彼勒公司利用虚拟样机在切削任何一片金属之前就可快速试验数千种设计方案，不但降低了产品设计成本，缩短了开发周期，而且还制造出性能更为优异的产品。运动仿真技术在国外已有很多应用实例，我国也正积极投身于该项技术的研究中。在传统上，我国引进物理样机，开发人员往往停留在零件照抄的水平上，对于样机缺乏系统水平上的理解和研究，结果虽然投入了大量的人力物力，却收效甚微。但如果采用虚拟样机技术，技术人员便可对引进样机进行深入的研究，可以追踪样机的设计思想，从而真正提高设计人员的水平，开发出能满足市场需求的产品来。主要研究内容、途径及技术路线本课题主要分析曲柄滑块机构的结构及工作原理，学习PRO/E三维造型软件的基本操作，特征造型方法及运动仿真等。具体研究内容有以下几点：（）对曲柄滑块机构本身的结构特点和性能进行研究。（）对曲柄滑块机构各组成零件的三维模型进行设计。（）在PRO/E环境中生成减速器的各主要零件的三维模型。（）对曲柄滑块机构的方案进行优化设计。（）对曲柄滑块机构的工作情况进行装配和运动仿真。主要研究途径和技术路线有：、查阅有关曲柄滑块机构的机械原理、PRO/E软件功能等与设计相关方面的资料，研究国内外相关的设计手册或书籍，在保证设计方案可行性的基础上，用PRO/E设计出减速器的结构并进行仿真。、利用计算机三维造型软件对机构进行三维造型和运动仿真，及时发现问题，及时修改。实行边科研和边设计等，这样信息反馈快、修改及时、从而提高工作效率和经济二〇一二年五月十九日星期六效益。曲柄滑块机构的三维参数化设计系统结构：上图概述了曲柄滑块机构的总体设计、结构设计、系统设计方法,系统设计方法,系统总体结构等。曲柄滑块构在PRO/E设计系统运行的流程图如下：用户界面模块总体设计结构设计数据库模块用户界面生成数据PRO/E生成数据模型库块零件模型库装配关系模型库应用程序模块图-曲柄滑块机构三维参数化设计系统二〇一二年五月十九日星期六图-在PRO/E设计系统运行的流程图本章小结本章主要对曲柄滑块机构的用途及发展前景进行调查，并且对课题的研究目的和意义，及主要研究途径和技术路线进行了说明，通过对这些问题的分析和探讨,更加深入地了解课题，为论文的设计做好充足的准备。二〇一二年五月十九日星期六曲柄滑块机构简介曲柄滑块机构定义曲柄滑块机构是铰链四杆机构的演化形式,由若干刚性构件用低副(回转副、移动副)联接而成的一种机构。是由曲柄（或曲轴、偏心轮）、连杆、滑块通过移动副和转动副组成的机构。曲柄滑块机构的特性及应用常用于将曲柄的回转运动变换为滑块的往复直线运动；或者将滑块的往复直线运动转换为曲柄的回转运动。对曲柄滑块机构进行运动特性分析是当已知各构件尺寸参数、位置参数和原动件运动规律时,研究机构其余构件上各点的轨迹、位移、速度、加速度等,从而评价机构是否满足工作性能要求,机构是否发生运动干涉等。曲柄滑块机构具有运动副为低副,各元件间为面接触,构成低副两元件的几何形状比较简单,加工方便,易于得到较高的制造精度等优点,因而在包括煤矿机械在内的各类机械中得到了广泛的应用，如自动送料机构、冲床、内燃机空气压缩机等。曲柄滑块机构的分类根据结构特点，将其分成大类：对心曲柄滑块、偏置曲柄滑块、偏心轮机构图-对心曲柄滑块机构二〇一二年五月十九日星期六图-偏置曲柄滑块机构图-偏心轮机构偏心轮机构简介当曲柄长度很小时，通常把曲柄做成偏心轮，这样不仅增大了轴颈的尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，而且当轴颈位于中部时，还可以安装整体式连杆，使得结构简化。因此偏心轮广泛应用于传力较大的剪床、冲床、鄂式破碎机、内燃机等机械中[]。偏心轮机构可以实现复杂的非线性传动关系，且传动平稳，结构紧凑，动力平衡性好。将偏心轮与连杆等机构组合应用，可实现单纯用连杆机构难以得到的复杂的运动特性。是曲柄滑块机构是常用的机构型式。n???tt?????cosr)(t?)(sintrr????)(costr??)]([costr?????（-）)]()([)(coscosttxrr????????（-）上式再对时间取导数，便可以得到速度和加速度的表达式：)]()([sinsinttxr??????????（-）)]()([coscosttar??????????（-）其中ax,,?都是t???的周期函数。本章小结本章分别介绍了曲柄滑块机构的动力学特性和运动学特性。二〇一二年五月十九日星期六曲柄滑块机构零件设计曲柄滑块机构总体分析曲柄滑块机构的零件包括滑块、连杆、曲柄、支架等，这些零件相对比较简...
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