1、 本科毕业论文（20 届）基于 Pro/E 液压阀体结构建模及仿真所在学院专业班级 机械电子工程学生姓名指导教师完成日期毕业设计任务书设计题目： 基于 Pro/E 液压阀体结构建模及仿真 1设计的主要任务及目标本设计通过 Pro/E 完成液压阀体的结构建模和仿真。具体的目标如下 :（1）以 Pro/E 对液压阀体进行三维建模；（2）对各种阀体进行装配；（3）在 Pro/E 环境下进行液压阀体仿真。2设计的基本要求和内容（1）理 论 复 习 并 掌 握 液 压 传 动 基 本 原 理 ， 在 此 基 础 上 重 点 掌 握 各 种 液 压 阀 体 的 结构 作 用 。（2）实 践 实 践 运 用
2、 Pro/E三 维 建 模 软 件 ， 对 各 种 阀 体 进 行 结 构 建 模 并 进 行 运 动 学仿 真 。（3）毕业设计说明书及答辩用资料一份。3. 主要参考文献1左健明.液压与气压传动M.北京：机械工业出版社，20072张利平.液压阀原理使用与维护M.北京：化学工业出版社，2005.43陈愈 .液压阀M. 北京:中国铁道出版社，19824林勇志，黄朝瑜，黄圣洁.Pro/ENGINEER 野火版基础教程M.人民邮电出版社，20044进度安排设 计 各 阶 段 名 称 起 止 日 期1 查 阅 资 料 ， 准 备 开 题 报 告 和 开 题 答 辩 2014年 3月 12日 前2 液
3、压 阀 体 各 个 零 部 件 建 模 2014年 3月 12日 -2014年 4月 10日3 液 压 阀 体 装 配 2014年 4月 11日 -2014年 5月 01日4 液 压 阀 体 爆 炸 图 动 画 2014年 5月 02日 -2014年 5月 21日5 液 压 阀 体 机 构 仿 真 2014年 5月 22日 -2014年 6月 10日6 撰 写 论 文 ， 定 稿 装 订 ， 毕 业 答 辩 2014年 6月 11日 -2014年 6月 20日诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名
4、： 年 月 日基于Pro/E液压阀体结构建模及仿真摘要：本文在Pro/E软件环境下完成了液压阀体的结构建模及运动仿真。通过对单向阀，溢流阀，减压阀的结构以及工作原理的分析，完成各个零部件的三维建模，阀体装配，阀体装配爆炸图以及各个液压阀体的运动学仿真等一系列过程，使原本很抽象的工作原理转换为直观的动画演示，采用Pro/E软件所设计的仿真动画还可以保存为AVI格式,这样在常用播放器上就可以进行动画效果演示。通过几种典型液压阀体的三维结构建模及机构运动仿真，证明Pro/E软件在进行阀类元件的建模及仿真过程中具有易学、好用、方便、快捷等特点，同时AVI格式的动画播放不需要专门的播放器，提高了动画演示
5、的推广和应用。关键词：液压阀体, Pro/E软件，机构仿真，动画Based on Pro / E hydraulic valve structure modeling and simulationAbstract: The paper completed the structure modeling and motion simulation of hydraulic valve in Pro/E software environment. By analyzing the structure and working principle check valve, relief valve, p
6、ressure reducing valve,to complete a three-dimensional modeling of various components of the valve assembly, valve assembly exploded diagram and kinematics simulation, such as an individual hydraulic valve series of processes, so that the original abstract works convert intuitive animation,using sim
7、ulation animation Pro / E software design can be saved as AVI format，so it can do animation demo in common player.Through the three-dimensional structure modeling and mechanism simulation of several typical hydraulic valve,the Pro/E software in valve components modeling and simulation process is eas
8、y to learn, easy to use, convenient, fast and other characteristics. while the AVI format animation does not need a special player,improve the promotion and application of animation.Key words：Hydraulic valve, Pro/E software, Mechanism simulation， animationI目 录1 前言 .11.1 液压传动课程的特点 .11.2 结构建模及仿真的现状与发展
9、 .21.3 结构建模及仿真软件的选择 .31.4 液压阀体介绍 .61.5 液压阀体的分类 .61.6 主要研究内容 .82 工作原理、结构建模及仿真过程 .92.1 溢流阀的设计过程 .92.1.1 溢流阀的结构组成及工作原理 .92.1.2 零件的创建 .102.1.3 溢流阀的装配 .242.1.4 溢流阀的装配爆炸图动画 .262.1.5 溢流阀的机构仿真 .272.2 单向阀的设计过程 .292.2.1 单向阀的结构组成及工作原理 .292.2.2 零件的创建 .302.2.3 单向阀的装配 .332.2.4 单向阀的装配爆炸图动画 .342.2.5 单向阀的机构仿真 .342.3
10、 减压阀的设计过程 .352.3.1 减压阀的结构组成和工作原理 .362.3.2 零件的创建 .372.3.3 减压阀的装配 .422.3.4 减压阀的装配爆炸图动画 .432.3.5 减压阀的机构仿真 .44结 论 .45参考文献 .46致 谢 .4711 前言 回顾教育发展的历史，我们可以发现，教育的每一次重大发展都与教育手段的变革分不开。在传统的教学过程中，老师主要通过一维方式，依靠语言、文字、数据来表示、传递和处理信息。在这种方式下，学校的教学活动，主要是培养和训练学生的抽象思维能力，教师的教与学生的学主要是通过语言和文字进行。在人类进入了信息社会以后，这种一维的教与学的方式无法适应
11、社会的发展需求。为了改善表达信息的形式与能力，缩短传递信息的时间与途径，提高处理信息的速度和质量，就必须寻求一种最佳的多维的表示、传递和处理信息方法的技术途径。多媒体技术的产生与发展，为人类进行多维化的思维和学习提供了一种理想的技术手段。多媒体的应用使学生进入视听、抽象思维和具体形象思维共同参与学习过程的多维动态，同时，能够使人的思维活动突破抽象逻辑思维的难点与局限，使教学活动更加符合人的自然思维习惯，从而获得更好的教学效果和学习效果。计算机辅助教学系统，简称 CAI(Computer Assisted Instruction),是计算机辅助教育中最具教学特征的核心部分，它不但有明确的教学目标
12、，能直接反映教材结构和教学内容，而且还可以辅助教学策略实现个别化指导型教学，将传授知识和培养能力紧密结合起来。CAI 的兴起是教育领域中信息革命的最有代表性的产物，标志着为适应信息社会的需要在教育领域中进行的又一次教育革命的开始。而多媒体技术的发展对 CAI 产生了巨大的影响，在原有的任何 CAI 模式中运用多媒体技术，使得教学信息更为丰富，教学过程更加生动有趣，教学效果更趋明显。随着多媒体的发展，多媒体教学的应用已成为现代教育技术的重要组成部分，而多媒体的教学应用离不开多媒体教学软件，因此，研制开发高质量的多媒体教学软件是开展现代教育技术工作的重要内容。本文主要从液压阀工作原理的 Pro/E
13、 结构建模及仿真着手来进行阐述。1.1 液压传动课程的特点太原工业学院毕业设计2液压传动具有传动平稳，操作方便，作用力大等突出的特点，在机械行业得到了广泛使用。但是，由于液压元件体积小，结构复杂，不便甚至不可能直接观察液压元件的结构和工作过程。液压传动控制调节元件主要是指各类阀，他们的功能是控制和调节流体的流动方向、压力和流量，以满足执行元件所需要的启动、停止、运动方向、力或力矩、速度或转速、动作顺序和克服负载等要求，从而使系统按照指定的要求协调地工作。它涉及到空间机构运动、介质的流动及结构装配等内容。传统的教学通常采用静态挂图或投影胶片来讲授并配合相应的实验。但这种教学方式很难表达清楚液压元
14、件的复杂空间结构，更无法表达零部件之间的运动关系，进行液压元件拆装实验时，虽然可以了解实验元件的外形和结构，但元件内各零件之间构成的空间仍不可见。这些传统教学方式中存在的致命缺陷，不仅严重影响了液压传动课程效果还大大挫伤了学生学习的积极性。因此，亟待寻求一种新的教学方式，来解决液压传动课程难教、难学的特点。1.2 结构建模及仿真的现状与发展(1)结构建模及仿真的现状从 20 世纪 70 年代初开始，国外开始进行液压系统和元件的计算机数字仿真研究，我国也从 20 世纪 70 年代末 80 年代初开始进行液压系统与元件的仿真研究。经过几十年的研究开发，液压仿真软件包的性能实现了从原先的精度低，速度
15、慢发展到精度高，速度快；从只能处理单输入、单输出的线性系统发展到能处理多输入、多输出的非线性系统；从复杂的编程和输入发展到交互友好的图形用户界面等都有极大的提升。特别是近几年，国外尤其在欧洲液压仿真技术得到了飞速发展，各款老牌的液压仿真软件纷纷推出了面目一新的版本。如英国的 Battle，瑞典的Hopsan，德国的 DSH+等。另外一些擅长液压仿真的综合系统仿真软件在商业上也获得了很大的成功，具有代表性的有法国的 AMESIM，波音公司的 Eay5。作为液压系统仿真软件包，无论是由商业软件公司还是大学研究机构开发的，都已经存在很长一段时间了，然而它们开始得到普遍的应用还是最近的事。(2)结构建
16、模及仿真发展方向现代液压仿真软件虽然已经在工程实际中越来越得到广泛的应用，但并不代表液压仿真技术已经发展到尽善尽美了，在许多方面它们仍然存在不足。纵观液压仿3真技术的最新进展，结合液压领域的发展，液压仿真技术主要有以下几个发展方向： 液压系统模型和算法的进一步研究 最优化设计能力 仿真和测试的无缝集成 多媒体技术，面向对象技术的应用1.3 结构建模及仿真软件的选择综合利用 AutoCAD、3DMAX、UG 以及 SolidWorks 等软件，进行液压系统动态结构建模及仿真的新型方法，利用这种方法可以形象地描述工程机械的液压工作原理、液压元件的动作过程，验证设计思想，同时便于用户快速查找和排除液
17、压系统故障，但此方法技术含量高，操作不是很方便。Pro/E 软件介绍（1）Pro/E 的简介：1985 年，PTC 公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988 年，V1.0 的 Pro/ENGINEER 诞生了。经过 10 余年的发展， Pro/ENGINEER 已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了 Pro/ENGINEER2000i2。PTC 的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER 还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。下面就 Pro/ENGINEER
18、的特点及主要模块进行简单的介绍。主要特性全相关性：Pro/ENGINEER 的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER 使用用户熟悉的特征作为产品几何模太原工业学院毕业设计4型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：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，
19、因而易于使用。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。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） ，然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER 独特的全相关性功能，因而使之成为可能。装配管理：Pro/ENGINEER 的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、 “插入”、 “对齐” 等很容易的把零件装配起来，同时保持设
20、计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。（2）Pro/ENGINEER 是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。 参数化设计和特征功能 Pro/ENGINEER 是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特
21、性给工程设计者提供了在设计上从未有过的和灵活。单一数据库 Pro/ENGINEER 是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的 CAD/CAM 系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC （数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。
