Pro/E在玉米免耕精量播种机设计中的应用

摘要：用传统方法设计玉米免耕精量播种机周期长，效率低。利用Pro/E软件对玉米免耕精量播种机进行三维参数化设计、虚拟装配、仿真分析，能有效的缩短研制周期，提高工程设计人员的设计水平和效率，为玉米免耕精量播种机改型设计和系列化打下基础，为三维设计软件在农业机械领域的应用提供参考和借鉴。

关键词：Pro/E;玉米播种机;农业机械 ;三维建模

基金项目：吉林省2008年全程农业机械化示范区建设项目《玉米免耕精量播种机》

中图分类号：  S223.2                                  文献标识码：  A                                    DOI编号：   10.14025/j.cnki.jlny.2016.02.018

21世纪以来，CAD技术经历了两次技术革命，第一次革命是绘图员利用软件进行平面图形的设计，进而再由生产者将平面图纸的生产加工为实体;第二次革命是使用三维软件进行三维实体建模、虚拟装配、干涉检查、生成二维图等步骤的设计，经过技术革命后，CAD技术为农业机械设计提供了一个省时高效的设计新途径。玉米免耕精量播种机是农业机械的重要组成部分。使用三维CAD软件Pro/E设计玉米免耕精量播种机，可以使设计者利用参数化设计的思想直接把握设计的每一个细节，将零件设计及修改变得简单易行，并对播种机进行系统化设计，使用这种方法设计玉米免耕精量播种机，可以大大降低设计的成本，提高设计效率，使农业机械设计进入了一个全新的领域。

1 Pro/E简介

Pro/E软件是美国参数化技术公司推出的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件，是现今用户最多的三维CAD软件，使用该软件可以进行机械的设计、分析和加工。Pro/E提供了拉伸、扫描、混合、旋转等特征生成方法;复制、阵列、镜像等特征编辑方法;规则曲面、自由曲面等多种曲面造型方法。此软件功能十分强大，可以完成复杂的零件设计和模具设计。该软件具有如下特点：

1.1 参数化设计

Pro/E最大的特点就是参数化，它是一个“参数驱动”的软件，在设计过程中只要修改零件的尺寸，就可以对其特性进行修改，简单方便。

1.2 单一数据库

Pro/E采用单一数据库，在设计和制造的环节可以随时对修改数据进行自动更新，实时反映到相关的各个环节，从而保证了设计和制造的统一性。

1.3 基于特征的实体建模

Pro/E的设计单元是各个特征，实体建模是基于特征创建的，建模的过程就是工程师的设计过程，增强了软件的通用性。

2基于Pro/E的玉米免耕精量播种机的设计过程

2.1零件三维建模

玉米免耕精量播种机由仿形机构、排种器、机架、种箱、开沟器等机构组成，根据零件的不同结构特点，使用Pro/E软件的Part模块通过拉伸、扫描、混合、旋转等方法建立零件实体，并建立约束条件和父子关系，进而形成玉米免耕精量播种机零件库，在设计过程中还可以利用Pro/E的参数化特点通过修改尺寸随时对错误进行修改。工程师在设计时通过Model Tree可以了解设计过程，可以随时修改零件特性和设计思路，大大增加了设计的灵活性和设计的效率。

2.2 虚拟装配

在零件建模完成的基础上，利用Pro/E软件的Assembly模块对玉米免耕精量播种机进行装配，可以使用对齐、插入、匹配、坐标系等约束类型进行零件的约束，确定零件适合的位置。在装配设计的过程中，可以对装配体和零件进行修改，基于Pro/E软件的完全相关性，修改的结果会自动保存到零件特征中，避免因疏忽而遗漏的现象发生。虚拟装配采用分层设计思维，使用自下而上的倒树状层次结构，先生成子装配体，再将子装配体装配成总体，这样设计层次分明，便于从整体上把握全局。

2.3 干涉检查

在传统的设计方法中，检查玉米免耕精量播种机各个零件之间的干涉难度非常大，有时直至产品调试阶段才可发现，如无法修改则会导致整个设计的失败。而使用Pro/E软件的Model Analysis模块可以迅速找出整机的所有干涉，可以直观的在虚拟装配体中获得干涉情况，清晰地显示出所有干涉点位置，这样就可以对产生干涉的零件进行修改，直到无干涉为止，进而保证设计结果的准确性。

2.4 运动仿真分析

使用Pro/E软件的Mechanism模块可以对玉米免耕精量播种机进行运动学仿真和运动学分析。运动仿真和运动分析的流程大致一样：创建模型→添加建模图元→创建分析模型→获得结果。根据玉米免耕精量播种机的部件运动特点选择合适的连接方式（包括销钉、滑动杆、圆柱、平面等方式），添加驱动器后就可以进行运动仿真。通过回放可以检查播种机的各種零件的干涉情况，分析的结果可以组合成一段影片，还可以显示力和扭矩对播种机各个机构的影响并跟踪分析时的测量值，检测播种机可能出现的各种问题，降低制造样机的成本。

2.5 生成工程图

三维设计的目标是实现无纸化生产，经过上述步骤设计的播种机利用CAM软件处理，可以在数控机床上直接加工。但实际生产加工由于一些条件的限制，仍然需要生成二维工程图。利用Pro/E软件的Drawing模块可以直接生成零件和装配体的二维工程图，可以生成如三视图、全剖图、半剖图、局部放大图、轴测图等各种工程图，还可自动标注各种尺寸，标注形位公差，输入粗糙度等，明细表和标题栏也可以绘制。工程图和零件图、装配图都是相关的，在工程图中修改尺寸，三维模型也会变化，这样就确保了数据的统一性，避免人为改图出现的错漏现象。

3 结语

利用三维设计软件Pro/E进行玉米免耕精量播种机的设计，包括零件三维建模、虚拟装配、干涉检查、运动仿真分析、生成工程图等步骤。这种设计方法直观形象，使设计过程合理，大大提高了设计的质量。

Pro/E软件的参数化设计特性，在设计修改的过程中优势凸显，通过修改尺寸就可以修改相关的零件特性、装配特性，提高了设计的效率，避免人为错漏现象发生。

虚拟装配和运动仿真分析，缩短了产品的研制周期，大大节约了设计的成本，更符合现代设计理念。

参考文献

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[5]薛志成.精量播种机的选用[J].山东农机化，2007（02）.

作者简介：石晨迪，硕士，吉林工程职业学院，讲师，研究方向：计算机辅助设计与制造技术及应用。