液壓技術是一項很有發展前途的技術，是實現現代傳動和控制的關鍵技術，其發展速度僅次于電子技術。據有關資料記載，國外生產的95%的工程機械、90%的數控加工中心、95%的自動生產線，都采用了液壓與氣動技術，其水平的高低已成為一個國家工業發展水平的標志。通過液壓泵工況仿真、虛擬拆裝動態電子課件的建設，將傳統和先進的教學手段相結合，可以增強教學的動態效果，輔助開發學生的智力，培養學生豐富的想象能力以及解決生產實際問題的能力，能更加突出應用型高校“應用型、復合型、刨新型、外向型”人才的培養目標。

　　1 Pro/E的特點

　　Pro/E將傳統意義上的三維設計提升到服務產品全過程，服務于整個設計團隊乃至全球并行設計的一整套完整的產品設計解決方案。PTC提出的單一數據庫、參數化、基于特征、全相關及工程數據的再利用等概念改變了MDA的傳統觀念。在運動仿真模塊，能進行運動學及動力學分析，能全行程檢查干涉及沖突。

　　2 液壓泵動態電子課件的設計

　　液壓泵動態電子課件的主要設計過程如下：

　　(1)零件設計;

　　(2)動態組件設計;

　　(3)動態機構配置;

　　(4)執行時間配置;

　　(5)干涉檢查及改進修復;

　　(6)影像錄制;

　　(7)創建動態點軌跡曲線;

　　(8)關鍵點運動參數曲線和極值獲取，分析曲線，找出問題，改進設計。

　　2.1 零件設計

　　以雙聯齒輪泵主要零部件齒輪為例，其主要設計造型過程如下：

　　首先計算齒輪各參數，并使用“工具”-“參數”命令設置其值。使用Pro/E特征創建命令，如拉伸、旋轉、混合、掃描、陣列等，創建相應的結構。對復雜的曲面零件，可以使用曲面命令創建其特征。圖1為主動齒輪三維造型圖。

　　圖1 主動齒輪三維造型圖

　　2.2 動態組件設計

　　第一個組合的零件一般為基礎固定件，常使用缺省放置的方式。在組件下裝配零件時，如果零件是運動的，則不能使用放置命令，應使用連接命令定義其類型。零件類型選項主要有圓柱、軸承、剛性、銷釘、平面、焊接、球、滑動桿等。

　　圖2 主動齒輪與端蓋組合圖

　　以主動齒輪的組合為例，選擇連接命令，類型為銷釘，點擊零件旋轉軸，再點選閥體相應軸線，完成軸線定義。然后再選擇兩零件的貼合面作為平移參照，多數應用場合是兩圖面接觸，必要時可改變軸線方向，以使組合關系符合要求。圖2為主動齒輪與端蓋組合圖。

　　2.3 動態機構配置

　　待所有零件裝配完成后，就可以進行動態機構的配置。選擇“應用程序”-“機構”，進入機構模塊。以主動齒輪為例，首先進行連接軸的設置，選中連接軸，在指定參照中點擊綠色主體的參照，選擇側板面作為綠色主體，再點擊橙色主體下的參照選擇齒輪的齒端面，按確定。如圖3所示為連接軸設置界面。

　　   　圖3 連接軸設置界面

 圖4 伺服電動機定義

　　對齒輪副傳動、凸輪傳動等機構，需要定義從動機構連接，設置相關參數，如齒輪傳動軸、分度圓直徑等。

　　接下來，定義伺服電動機，如圖4所示。選擇機構，伺服電動機，單擊新建一個伺服電動機，點擊主動齒輪連接軸，按旋轉方向的要求決定是否需要反向。點擊輪廓，選擇規范類型以及初始位置。常用的“位置”類型，模為“余弦”的定義，其含義是為電動機輪廓指定余弦曲線。

　　q=Acos(360x/T+B)+C

　　其中：A為幅值;B為相位;C為偏移量;T為周期。

　　2.4 執行時間配置

　　   圖5 運動的分析定義

　 圖6 組合過程中的雙聯齒輪泵

　　首先定義運動分析。單擊新建，在類型中選擇“運動學”，在優先選項中設置開始時間、終止時間、幀頻、最小間隔等參數。再選擇“電動機”，選擇相應的伺服電動機。如果是多個伺服電動機的復合運動，需要詳細配置運動時間差，只要合理設置復合運動的各項參數，就能仿真泵的工況運動、泵的組合和分解過程。圖5為包含兩項復合運動的分析定義，圖6為組合過程中的雙聯齒輪泵。

　　2.5 干涉檢查及改進修復

　　通過運動仿真，可以及時發現設計中的一些錯誤。如零件運動干涉問題。干涉檢查過程是，首先點擊運動分析，選中名稱運行即可。再點擊回放，模式可以選擇全局方式或者2個零件。雙聯齒輪泵的一般干涉問題主要出現在齒輪嚙合中。圖7為雙聯齒輪泵的干涉檢查結果。只要針對性地對相應零件的尺寸作些修改調整，即可解決干涉問題。

　　圖7 雙聯齒輪泵的干涉檢查

　　2.6 影像錄制

　　在回放界面上，點選播放結果集按鈕，進入動畫界面，即可捕獲影像。選擇影像保存路徑、類型、圖像尺寸及幀數后，即可開始捕獲。

　　2.7 創建動態點軌跡曲線

　　圖8 軌跡曲線

　　齒輪泵類的運動軌跡曲線一般為圓形，運動形式很容易理解。對葉片泵內葉片滑動軌跡曲線，可以在Pro/E的機構模塊中按以下方法求得。首先，按分析定義的運動參數運行模型;然后，插入軌跡曲線，指定關鍵點的位置和曲線類型，如3D，選擇結果集，即可產生軌跡曲線。圖8(a)是萬向節球上某一點的軌跡曲線，圖8(b)是葉片泵葉片內側中間點的軌跡曲線，圖8(c)是雙回轉噴水機構噴頭的軌跡曲線。通過對曲線形態的分析，能更清晰地理解機構的運動過程。

　　2.8 關鍵點運動參數曲線、極值獲取和分析改進

　　通過創建關鍵點運動參數曲線，分析曲線的變化規律和極值，對改進設計方案有重要意義j在設計雙作用葉片泵的定子內側葉片運動控制輪廓時，由于轉折過渡處處理得不夠平穩，從葉片徑向運動曲線(圖9(a))可以看出，在曲線過渡處，徑向加速度很大，極值約為68mm/s2，也就意味著葉片工作時的沖擊很大，隨之帶來的是噪聲大和不正常磨損。使用高次曲線能夠有效改善葉片泵對定子曲線徑向速度、加速度和加速度變化率等項特性的要求，尤其在控制葉片振動、降低噪聲方面具有突出的優越性，對高性能低噪聲葉片泵的設計工作具有積極意義。圖9(b)為對定子曲線作修正后的徑向加速度曲線，從圖中可以看出，極值約為20mm/s2，曲線特征已經有所改善。

　　圖9 葉片徑向加速度曲線圖

　　3 課件的集成調用

　　圖10 零件的集成參考界面

　　各種類型的泵及各工況仿真設計完成后，還需要將整套電子課件整合起來，由集成的程序界面統一調用和管理。程序界面的設計方法很多，可以使用VB編程，也可以在P盯下直接加鏈接調用。如果使用P陽調用，所有文件必須全部集中在PPT文件所在的目錄內。總界面分成泵總成和泵零件兩大類，每一類再依次展開。圖10為泵的集成工況參考界面。圖11為零件的集成參考界面。

　　圖11 泵的集成工況參考界面

　　4 結束語

　　通過多媒體動態電子課件的應用，再結合經典板書、圖片講解、VCD影片、透明元件演示、工業剖面元件傳看等教學手段，使學生很快掌握液壓泵的基本結構、工作原理和回路構成。同時也了解了液壓泵的一種設計方法，以及液壓泵設計過程中零部件之間干涉的檢查方法。