李　莎

（上海电机学院，上海　201306）

基于Pro/E软件的柴油机曲轴三维建模

李莎

（上海电机学院，上海201306）

以Pro/E软件里的各种选项（拉伸、旋转、镜像等）为支撑，以柴油机曲轴为例进行参数化实体建模，利用Pro/E软件进行参数化建模设计，简便且提高了设计效率、减少了设计缺陷。

柴油机；曲轴模型；Pro/E软件

数字化建模技术不仅可以缩短产品的开发周期、降低开发成本、减少设计缺陷，而且易于信息传递和数据管理。曲轴作为发动机的重要零部件，它的模拟计算疲劳分析具有非常意义。本文通过分析曲轴结构特性，提出一种具有通用性的曲轴建模方法，并且简单介绍Pro/E强大的三维建模能力。

1　Pro/E软件主要功能

Pro/E软件是美国PTC公司集CAD/CAM/CAE为一体的三维建模软件，广泛应用于电子、模具、机械等行业，它最大的优势是参数化建模，方便特征编辑与修改。经过长期的发展与完善，Pro/E具有很多优势：第一，Pro/E是个参数化建模软件，工程设计人员随意勾画草图，通过改变参数来改变模型。第二，Pro/E是在同一层面上建立的数据库，也就是说任何一处的改动都会反应在整个设计过程中。第三，Pro/E软件的所有模块都是相关的。即任何一处修改都能影响整个设计过程，同时自动更新所有数据文档。第四，Pro/E采用客户熟悉的特征对产品进行三维建模造型。第五，Pro/E软件里包含很多直观性的命令，方便零件装配。

2　曲轴结构特征及建模流程

曲轴主要由曲柄、曲柄销和主轴颈三部分组成，其中曲柄销和两侧曲柄构成一个曲拐。随着发动机缸数的增加，曲轴也增加相应的曲拐数。曲轴三维数字化建模就是建立曲拐与主轴颈，然后根据发动机气缸数将曲拐进行复制得到最终的曲轴模型。考虑到零件的真实性，曲轴的绝大部分特征都要进行建模，主要包括曲柄臂、平衡重、油道、键槽、螺纹螺孔等曲面特征，如图1所示。

图1　曲轴特征

图2　曲轴建模流程图

针对各种曲轴的共性与差异，提出一种通用的曲轴建模方法，具体思路流程如图2所示。

3　柴油机曲轴建模过程

（1）曲轴的设计基准和装配基准在第二缸（飞轮端）的右曲柄凸台处，所以曲轴的坐标系定在该处。通过拉伸操作，得到第二缸（飞轮端）的右曲柄凸台（薄圆柱体）。通过修剪草绘图中的线段，并点击拉伸选项，再旋转切削上曲柄臂，得到第二缸右曲柄，如图3所示。

图3　第二缸右曲柄

（2）创建二分之一的曲柄销，包括曲柄销凸台、圆角。因为左右两曲柄近似镜像对称，因此可用复制镜像创建左曲柄，从而形成第二缸曲拐，为减轻曲轴重量，对曲柄销钻减重孔，并切削减重孔凸台，如图4所示。

图4　第二缸曲拐

（3）第一缸曲拐与第二缸曲拐形状一样，但位置呈镜像且旋转180°，可以利用复制镜像、旋转命令来完成，但镜像和旋转不能在一次命令中完成，需要分开完成。又因曲拐形状复杂，在执行旋转命令时，原曲拐与旋转后的曲拐相互干涉，导致旋转失败。因此先采用反向镜像，再执行平移旋转，最后删除辅助的反向镜像曲拐，得到两个缸的曲拐，如图5所示。

图5　两个缸的曲拐

图6　主轴颈及轴

（4）点击回转选项，创建主轴颈及其它轴，如图6所示。

（5）键槽加工，因缺少绘图基准，可以先创建辅助基准，由于这样的基准很多，因此可以先以FRONT平面为基准，拉伸出键，如图7所示。再以该键的平面为基准，切割齿轮轴上的键槽，如图8所示，切割圆锥轴上的键槽，如图9所示。

图7　键

图8　齿轮轴键槽

图9　圆锥轴键槽

（6）建立参考平面，点击拉伸切削选项及旋转选项，分别切削中间主轴颈油孔、钻削第一曲柄销斜油孔。又因为第二曲柄销的斜油道与第一曲柄销的斜油道形状一样，位置斜对称，可以通过设置辅助平面，镜像复制而成。如图10所示。

图10　斜油道

（7）最后完成的曲轴模型如图11所示。

图11　曲轴三维模型

4　结语

针对各种曲轴的共性与差异，本文采用一种通用的曲轴建模方法，调用Pro/E软件里的各种选项（拉伸、旋转、镜像等），演示了Pro/E软件参数化建模设计的基本步骤，整个建模过程直观，便于修改。利用Pro/E软件三维建模，大大地提高了模型的生成和修改速度，加快了设计者设计效率。

Diesel Engine Crankshaft 3D Modeling Based on Pro/E Software

LI Sha
（Shanghai Dianji University，Shanghai 201306，China）

In this paper，with the various options in the Pro/E software（stretching，rotation，mirror，etc.）as the support，diesel engine crankshaft as an example for parametric entity modeling，Pro/E software is used to carry out parametric modeling design to improve the design efficiency and reduce design flaws.

diesel engine；crankshaft model；Pro/E software

TK423

A

2095-980X（2015）11-0038-02

2015-10-06

李莎（1990-），女，山西临猗人，硕士，主要研究方向：机械自动化及机构。