基于Pro/E的推拉力测试仪设计与仿真

朱云云　孙志伟　刘楼　陈忠

摘要基于Pro/E软件设计推拉力测试仪的机架及螺旋传动结构，建立零件的三维实体模型并虚拟装配成组件，并通过机构运动仿真模块研究螺旋传动的推拉力杆的运动特性。

关键词推拉力测试仪Pro/E螺旋传动运动仿真

1推拉力测试仪设计

本测试仪的设计目的是为了检测某型电气接插件（图1）使用过程中的拔插力大小，测力件为艾固150N推拉力杆，为推拉力杆设计安装机架并实现直线往复运动的传动机构。

由于接插件拔插行程较短（约12mm），且推拉力杆的指示指针相当灵敏，要求测试过程中其往复运动低速、平稳、无冲击。参考常见的拉力测试仪，这里选用螺旋传动方式。螺旋传动具有结构简单、降速比大、可以实现微调和降速传动、工作连续平稳、无噪声等特点而广泛用于各种机械领域。机器的原理简图如图2所示。

2Pro/E软件在三维机械设计中的应用

2.1概述

Pro/E是集CAD/CAM/CAE于一体的大型三维设计软件，其具有参数化设计特点并采用单一数据库。整个设计的任何一处发生改动都可以反应在设计过程的相关环节上，系统自动更新，以便于及时发现问题。采用该软件的基本建模功能结合机构设计模块（该软件的一个内嵌模块）、结构分析模块等使得产品设计工程师可以很方便地在产品设计阶段，利用计算机预先进行静态与动态分析和装配干涉检查等，使产品设计的效率和成功率得到保障①。

2.2螺旋副零件建模

螺旋副的三维建模分原位回转的螺杆和驱动推拉力杆的滑块两个零件建模。

螺杆的建模过程是：先运用“旋转工具”建立主体特征，然后运用“螺旋扫描”和“切口”命令绘制出梯形切口，并创建出螺旋扫描特征，如图3所示。梯形螺纹的参数在建模过程中赋予，取值参照计算结果和相应设计标准。

在内螺纹创建完成后，打开窗口右侧快捷工具栏中的“基准点”按钮，打开“基准点”对话框。选择扫描出来的螺纹切口，将边线作为参照，然后将“基准点”对话框中的“偏移”值修改为“0”。这步创建的基准点，主要是为了后面的螺旋副装配及运动仿真创建一个配合参照，即点-曲线配合的“槽”连接模式。

2.3螺旋副虚拟装配

建立组件设计环境后，首先置放机器的固定部件，然后依次添加其他零部件，为了后面的运动仿真，必须按功能设计要求设置连接模式，即保证各构件具有相应的自由度。Pro/E中连接类型与自由度对照如表1所列。

螺杆与滑块内螺纹的匹配包括两个连接类型：（1）圆柱连接，设置内外螺纹的轴线对齐；（2）槽连接，使先前在内螺纹切口边缘创建的参考点与螺杆上螺旋线配合。