台灯

ABSTRACTIV

1前言1

1.1开发工具Pro/E软件简介：1

1.2 Pro/E的软件特色有以下几个方面1

1.1.1参数化设计1

1.1.2基于特征建模1

1.1.3单一数据库（全相关）1

1.3 Pro/E软件的发展及前景2

2 台灯的简介3

2.1 台灯的发明与演变3

2.2 台灯的行业发展现状3

2.3 台灯的优点及前景3

2.3.1台灯的优点3

2.3.2 台灯的市场前景4

2.4 本篇论文的主要工作内容4

3 折叠台灯的三维建模设计6

3.1 台灯底座的设计建模6

3.1.1创建底座上半部分上部的实体特征6

3.1.2创建台灯底座上半部分下部实体特征6

3.1.3底座上半部分的装配7

3.1.4台灯底座下半部分实体特征的创建8

3.1.5底座的组装10

3.2 台灯折叠架的设计建模10

3.3 台灯折叠处的设计建模12

3.4 台灯折叠架的装配12

3.5 台灯其他零件的建模13

3.5.1台灯顶部建模13

3.5.2台灯灯罩的建模14

3.5.3台灯充电部位的建模15

3.5.4台灯开关的建模15

3.5.5台灯底座固定轴建模15

3.5.6台灯螺丝建模16

3.6 台灯各部位的组装16

3.6.1台灯折叠臂的装配16

3.6.2折叠臂与顶部其他部位的组装匹配17

3.6.3台灯的整体装配效果图20

3.6.4 台灯的分解视图20

3.6.5 台灯的折叠运动仿真20

4 总结24

5 致谢25

6参考文献26

摘 要

人类在前行，社会在进步，越来越多的发明创造推动着我们地球文明的升华，而在这中间，电的诞生，无疑是历史上的一个里程碑。电器，由电诞生以来的一个小小的分之，如今依然为人类的生存和生活带来了不可磨灭的影响。自诞生的百年历史来看，电器使人们从繁重，琐碎，费时间的家务劳动中出来，为人们创造出了更为舒适优美，更有利于身心健康的生活和工作环境，并且提供了丰富多彩的文化娱乐条件。本文则以此为启示，选择人们使用较多的电器-台灯进行建模，主要是分析台灯的发展状况及前景，以及用来建模的Pro/E三维建模软件的介绍，并且叙述了如何利用Pro/E软件为工具来进行台灯的设计和组装，并且生成三维模型的过程。

关键词：台灯；Pro/E软件；三维建模

ABSTRACT

The first line of human, social progress, more and more inventions to promote the sublimation of our planet civilization, and in the middle, the birth of electricity, is undoubtedly a milestone in the history. Appliances, born by the power of a small-thirds since today still bring an indelible impact on the survival of humanity and life. Since the birth of a hundred years of history, the appliance so that people from the heavy, trivial, time-consuming housework liberation out, for

people to create a more comfortable and beautiful, more conducive to the health of the living and working environment, and provides a wealth of colorful cultural and recreational conditions. This article is as a revelation, select people to use more electrical appliances - lamp modeling is to analyze the development situation and prospects of a lamp, as well as introduction to modeling Pro/E three-dimensional modeling software, and describes how to use Pro/E software tools for the design and assembly of lamp and generate three-dimensional model of the process.

Keywords: Lamps; Pro/E software; 3D modeling

1前言

在日常生活中，我们与台灯息息相关，由于我们所处的环境等种种原因，不可能随地随地的在所处的地方挂上一盏吊灯，也许是照明设施的利弊之处，也许是出于营造一种良好的工作或学习氛围，也许是为了不会影响到别人，又或者是出于保护视力等种种原因，无疑为台灯的发展及展示开拓了一个很广泛的舞台。台灯的出现是社会发展的需求，正因如此，才会有了台灯的现世。该作品正是根据工作学习常用台灯为参考样式所设计的折叠台灯。便携式折叠台灯的零件三维模型是整个系统建立的基础，由于零件模型的参数化设计是在零件三维建模的基础上实现的，零件模型的完善程度也将直接决定参数化程序的开发难度和工作量，因此在台灯零件三维建模时要充分考虑到参数化实现，合理标注尺寸，优化模型结构。

1.1开发工具Pro/E软件简介：

Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。目前来说，是整个三维领域中举足轻重的龙头产品。并被作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的模范标准，因而在业界中，得到了广大企业用户的认可及推广。成为了现如今最成功的CAD/CAM设计软件之一。Pro/E不仅是第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了不同于其他软件的方式，利用单一数据库来解决牲的相关性问题。另外，它采用模块化方式，产品的使用者根据自己所要的需求来进行选择，并不需要将所有软件一一安装。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证了使用者根据自己的爱好选择的需求。

1.2 Pro/E的软件特色有以下几个方面

1.1.1参数化设计

对于各种设计的产品来说，在此都可以看作为一个个模型，无关于这个模型的复杂难易程度，都可以将其分解开来，形成一个个小型的特征。其中构成模型的每个特征模型，又能够通过各种约束条件将其约束，这就是参数化的基本概念[1-3]。

1.1.2基于特征建模

Pro/E是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，基于此可以进行任意视图草绘，告便参数设置，编辑不同定义，轻易改变模型。这一功能特性给设计员在模型创建的过程中更加的灵活方便。

1.1.3单一数据库（全相关）

Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不同于一些传统的CAD/CAM系统模式，使其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，就是说每个造型的创作背后有一个专门的支撑用户，而不管他是来自于哪一个部门。换句话说，在设计的整个过程中其中一处发生了改变，也可以反应在整个设计过程的与此相关的环节上。例如，一旦工程样式图发生了改变，NC（数控）工具的存储路径也会自动改变进行更新；组装过程中的装配图如果发生了改变，也是同样会在整个三维模型上确切的反映出来反应。这种独具一格的数据结构与模型的设计的完美结合，使得产品的设计也结合起来。这样的特点，便使得设计更加优质，成品的质量也变得更高，创作出的产品在市场上也能广泛被接受，价格也合理。

1.3 Pro/E软件的发展及前景

Pro/E目前广泛应用于航天和国防，航空公司，汽车消费品，电子高科技，工业医疗设备等。另外在CAD/CAM的应用方面，Pro/E也取得了长足的发展，并且其技术被广泛应用于各种企业。在CAD/CAM系统的开发方面，Pro/E软件的水平始终作为国际的领头羊。回顾我国的CAD/CAM技术，虽让整体上仍是落后于世界的先进水平，但是依然在不断地进步中[4-6]。

现在Pro/E的交互式宁拓展功能的推出，标志着PTC公司已经直观的自由形状曲面处理建模工具集成到世界最优秀的建模软件中。这种别样的设计方式允许设计师利用强大的参数化建模工具来建立自由形状曲面。直观的建模环境能让使用者采用一种清晰的方法来完成设计，从而不仅提高了建模的效率，而且很大程度上减少了开发所耗得时间和费用[7-8]。

2 台灯的简介

2.1 台灯的发明与演变

台灯，英语为[desk lamp; table lamp],意为可放在平面台架上的有座电灯,多带灯罩，基本组成为【电器、灯泡（管）或叫光源、灯罩】三个部分组成，台灯具有健康方便环保省

电

HYPERLINK

\"http://baike.baidu.com/view/337630.htm\"

t

\"http://baike.baidu.com/_blank\" 护眼耐用等特点，现如今已经逐步进入寻常百姓家，成为家族一员。

一般台灯用的灯泡是白炽灯或者节能灯泡。毛雷尔是生于1931年的德国设计师。大大小小的设计杂志上似乎都不得不提到这位“光之诗人”。而几乎毫无疑问的毛雷尔是这个世界上对光（灯）投入了最多心血和智慧的设计师。

毛雷尔最早的自发的接触到光（灯）的设计来源于其对灯的着迷，他为之形容为技术与诗意的完美结合。1966年他受惠于波普艺术设计了其第一件作品：一款拥有有巨大灯泡的台灯，完成了其向电灯的发明者爱迪生的敬礼。此后的30多年间，毛雷尔一直为光简单之美的诗意追求而不断创造。工作在慕尼黑的“诗人”既不是极简主义者也不种牢牢守着那些设计理论的设计师。只有对“无限多样性”的追求才是他的一件件作品所要平静地阐发的。对他而言，设计不过是一种可以从日常生活就能获取灵感的有趣科学。一件件的作品的创作可以说也就是一次次和灵感的偶遇，毛雷尔用他安静的敏锐将它们（灵感）捕获，再用他诗人的气质将一切的美展现给一双双为之闪亮的双眸。而他对光的材料的研究尝试和革新才是其塑造一件件诗意作品的前提。而对织物的运用以及塑造雕塑般的视觉效果则是他设计中的又一大特色。而且毛雷尔还走在技术的前沿，是一个“先锋诗人”。

2.2 台灯的行业发展现状

随着互联网的迅猛发展，3D技术逐渐兴起并被运用到各行各业中，3D技术的运用是家居产品在互联网发展的。新途网的3D家居产品体验馆涵盖主流品牌家居产品，能够逼真模拟现实家居产品，突破静态图片展示局限的问题，赋予产品生命力，使产品与观看者实现互动交流。消费者不用出门，只需鼠标拖动就可体验最新流行家居产品，身临其境般感受家居产品的魅力。

2.3 台灯的优点及前景

2.3.1台灯的优点

1、光源方向性好,按需照明,作为应急灯较好

2、照度充足,满足你的普通照明需求

3、直流供电,做工好的无频闪,无电磁辐射

4、绿色环保,高效节能

5、固体光源,抗机械震动

6、无紫外线、无红外线

7、台灯小灯珠寿命较长

2.3.2 台灯的市场前景

由于存在较大的市场需求，近年来，各类日常用品层出不穷，也受到了消费者的认同与欢迎。台灯是家常电器之一，随着现代科技的进步，台灯的类型也越来越多。通过对台灯行业发展前景分析，我们意识到台灯将会成为未来电灯行业发展的主流。从台灯行业市场调查分析报告中了解到：因为台灯有体积小、重量轻、亮度高、能耗低、寿命长、安全性高、色纯度高、方向性好、维护成本低、环保无污染等优点，迎合着绿色环保的社会发展趋势，前景广阔。

2.4 本篇论文的主要工作内容

由于台灯的多样性，所以对于使用场所不同，选用的台灯大小尺寸、风格、材质也略有区别。欧式仿古台灯经久耐看，配套欧式建筑风格，有锦上添花的效果。所以对于设计者来说一定要考虑好你设计的台灯的样式，风格，价位等是否满足此类需求。

台灯的设计应能满足人们这样的需求：（1）质量轻；（2）折叠后体积小、形状规则、便于放置、不怕挤压；（3）折叠后便于携带；（4）收起、展开方便快捷，操作程序不能太复杂。

本作品根据以上需求，从选材，折叠后体积、形状，便于携带，等因素一步一步创建。创建过程大致如下：

台灯底座的设计建模

台灯底座的设计与装配

台灯折叠架的设计建模

台灯折叠处的设计建模

台灯灯罩的设计建模

台灯充电部位的建模

台灯的整体装配

生成折叠台灯的分解视图

折叠台灯的爆炸图

折叠台灯的折叠仿真运动

图2.1是此款便携式折叠台灯设计方案。

图2.1 便携式折叠台灯造型（展开时外观折叠后外观）

3 折叠台灯的三维建模设计

3.1 台灯底座的设计建模

3.1.1创建底座上半部分上部的实体特征

在FRONT平面上创建草绘，编辑宽度和高度，通过拉伸命令生成实体，单击按钮，对生成实体的棱角进行倒圆角R3。接下来经过草绘拉伸命令得到如图3.1所示实体，创建过程如下：

图3.1创建底座外壳上半部分上部实体特征

3.1.2创建台灯底座上半部分下部实体特征

在RIGHT平面创建草绘，编辑宽度和高度进行反向拉伸，并对实体四个棱角倒角，然后选取一条边进行方向阵列，生成特征数目4，特征间距10，之后进行拉伸命令。接下来以一条线为参照创建草绘，拉伸，镜像成实体，最后倒圆角。零件创建过程如图3.2所示。

图3.2创建台灯底座部分实体特征

3.1.3底座上半部分的装配

新建组件，单击原件装配，选取一个零件其中一个配件，放置选取对齐约束，接下来激活装配命令打开另外一个配件，在原件和组件增加配对约束，分别单击组件上下表面将原件放置于和组件参照重合的位置，然后增加下一个约束相切，使曲面F5和F7相切，得到如图：

图3.3底座上半部分装配图

3.1.4台灯底座下半部分实体特征的创建

在TOP平面上创建草绘拉伸，如图3.4（a）所示：

图3.4（a）底座下半部分草绘图

选取FRONT平面做基准面，参照如图直线草绘，然后进行对称拉伸得到3.4（b）的草绘标识草绘。

图3.4（b）底座下半部分草绘拉伸图

与以上步骤相同，分别进行拉伸得到如图3.4（c)所示

图3.4(c)

选取以上草绘为内部草绘，创建草绘，经过拉伸，镜像命令完成创建如图3.4（d）所示。

图3.4（d）底座下半部分实体图

3.1.5底座的组装

新建组件，单击原件装配，选取一个零件其中一个配件，放置选取对齐约束，接下来激活装配命令打开另外一个配件，在两个两件和组件增加面配对约束及轴对齐约束，使其重合。接下来的对齐角度约束使曲面F11和F9形成角度偏移158，最后的配对约束使曲面F15重合，得到如图3.5所示。

图3.5

图3.5底座的装配图

3.2 台灯折叠架的设计建模

以RIGHT平面为基准面进行草绘，输入宽度和高度进行反向拉伸，得到如图所示的实体模型。

图3.6台灯折叠臂的草绘图

同理，用以上步骤建立同样的模型为第二个折叠架

图3.7台灯折叠臂的实体图

3.3 台灯折叠处的设计建模

以TOP平面为基准面进行草绘，进行反向拉伸过程如下：

图3.8折叠处的草绘拉伸图

以RIGHT平面为基准面进行内部草绘，进行反向拉伸，深度为3，过程如下：

图3.9折叠处的实体图

3.4 台灯折叠架的装配

单击装配按钮，弹出“文件打开”对话框，打开组装的其中一个元件，将元件放置到

组件中，弹出了“元件放置”对话框。在“元件放置”对话框中设置元件的第一个约束为“轴对齐”约束，根据提示选择底座轴A_4和折叠架轴A_2，完成轴对齐约束。选择连接类型为“销钉”，添加第二个约束为“配对” 约束，选择正确的曲面作为放置参照，根据图中显示的角度偏移方向输入偏移值为60。单击“确定”按钮，完成零件的装配。装配结果如图3.10所示：

图3.10台灯折叠臂的装配图

3.5 台灯其他零件的建模

3.5.1台灯顶部建模

选取TOP平面为基准面，进行草绘，拉伸，选定深度模式为盲孔，深度为6，然后继续以TOP为基准平面进行内部草绘反向拉伸，深度为3，然后对内部四棱倒圆角。如图3.11

图3.11台灯灯的草绘拉伸图

继续以TOP平面为基准面进行草绘，然后选取一条边进行方向阵列，生成特征数目8，特征间距10，之后进行拉伸倒圆角命令。以同样的方式选取合适的边再次进行四次方向阵列，特征数目均为8，特征间距同样为10.拉伸倒圆角生成实体。创建过程如下图3.12所示

图3.12台灯顶部草绘拉伸图

最后依然以TOP平面为基准平面进行草绘拉伸得到最终台灯顶部实体图3.13

图3.13台灯顶部的实体图

3.5.2台灯灯罩的建模

以TOP平面为基准平面进行草绘，然后拉伸实体。接着选取FRONT平面作为草绘平面，选取其中正确的边作为参照，草绘拉伸，然后经过镜像命令形成如图3.14实体图

图3.14台灯灯罩草绘拉伸图

3.5.3台灯充电部位的建模

选取TOP平面作为基准面进行草绘拉伸，然后再以FRONT平面进行内部草绘，反向拉伸，经过镜像命令的到实体图3.1.5

图3.15台灯充电部位实体图

3.5.4台灯开关的建模

以TOP平面为基准面进行草绘，反向拉伸，深度为1，继续以TOP平面为基准面进行草绘，然后选取一条边进行方向阵列，生成特征数目12，特征间距2，接着以FRONT平面为基准面草绘，拉伸，得到图3.16所示实体。

图3.16台灯开关的实体图

3.5.5台灯底座固定轴建模

单击旋转按钮，以FRONT面为草绘平面，放置中选择内部CL自动选定轴线为旋转中心线，旋转360度，得到实体图3.17

图3.17台灯螺丝的实体图

3.5.6台灯螺丝建模

选择命令，单击扫描，伸出项，选择草绘平面为FRONT面，选择特定曲面，点击混合，平行，规则截面，执行拉伸倒圆角命令。完成实体图3.18

图3.18台灯螺丝的实体图

3.6 台灯各部位的组装

3.6.1台灯折叠臂的装配

单击装配按钮，分别置入元件与组件。在“元件放置”对话框中设置元件的第一个约束为“轴对齐”约束，根据提示选择一个折叠臂轴A_3和折叠架轴A_2，完成轴对齐约束。选择连接类型为“销钉”，添加第二个约束为“配对”约束，选择正确的曲面作为放置参照，根据建模图中显示的角度偏移方向输入偏移值为180。单击“确定”按钮，完成零件的装配。装配结果如图3.19所示。

图3.19台灯折叠臂之间的装配图

3.6.2折叠臂与顶部其他部位的组装匹配

如同以上步骤所示，选择销钉装配形式，同理进行对两个原件的配对约束，使其曲面重合，然后第二个约束轴对齐约束，悬着正确的轴线，得到图3.20所示：

图3.20台灯折叠臂与连接灯罩之间的零件装配图

接着加入台灯顶部元件，依然使其与组件进行轴对齐及配对约束，使其轴A-4与A-5重合，选定正确的曲面重合，得到图3.21

图3.21台灯顶部的装配图

接下俩是灯罩上下部的组装配对，依旧是进行配对约束，使正确的曲面重合，然后加对齐约束，使其不偏移，最后仍加一个对齐约束使其曲面重合完成组装。如图3.22

图3.22台灯灯罩的装配图

充电处与组件的组装首选需要加一个对齐约束，偏移为0，然后第二个配对约束，使曲面F5和F11反向配对，偏移0.5.第三个依然是配对约束，是F5和曲面F28反向配对，偏移为0.

图3.23台灯充电处的装配图

最后依次是开关的组装。开关和组件加配对约束，是曲面F-5和F-27的反向配对，偏移为0，再加一个相切约束，使两曲面相切，最后点击两曲面使其重合。如下：

图3.24台灯开关的装配图

梢钉与折叠臂的连接加了两个对齐约束，轴对齐使A-1轴与A-2轴重合，面对齐使F5曲面反向对齐，偏移为1.组装如图3.26（a).梢钉连接顶部与折叠臂，放置加对齐约束，曲面F5反向对齐，不偏移，轴对齐，A-1轴重合，如图3.26（b）。梢钉连接底部与折叠臂，两个对齐约束依次是曲面F5反向对齐不偏移，A-1轴与A-2轴重合得到，如图3.26（c）。最后则是底座壳的梢钉组装，依旧是曲面F5反向对齐不偏移，轴对齐约束为A-1与A-2 重合。得到图3.25（d）

图3.25（a）（b）（c）（d）台灯螺丝与各个零件之间的装配图

3.6.3台灯的整体装配效果图

图3.26台灯整体装配效果图

3.6.4 台灯的分解视图

新建分解视图，选择下拉菜单，点击“视图”选项，弹出对话框，然后单击“分解”，输入分解视图的名称，创建出一个新的分解视图。编辑元件的分解位置，点按钮出现一个对话框，在分解选项下新建视图，并进入属性编辑位置。台灯的分解视图如图3.27

图3.27台灯的分解视图

3.6.5 台灯的折叠运动仿真

这里仅实现简单的台灯上下折叠运动的机构演示。打开装配完成的“ASM0002.ASM”组件。打开Pro/E“应用程序”中的“机构”应用，会看到在模型树的下面有一个机构树。

图3.28机构树截图

为了实现台灯的折叠运动则需要对其折叠臂施加伺服电动机如图所示在台灯折叠臂之间施加三个伺服电动机，从动图元为运动轴，选中其运动轴，然后点击轮廓，定义运动轴设置为速度，常数分别为5,9,5.过程如下

图3.29添加伺服电动机截图

图3.30 定义的伺服电动机过程图

完成机构定义之后，单击机构树中的分析进行机构分析，如下图定义其相关参数，单击右图的“运行”按钮即可观察机构运动。如图3.31。最后对运动进行回放保存。

图3.31机构运动分析

4 总结

通过一段时间时的Pro/E的学习，使得我的Pro/E水平有了很大的提高，收益不少，也让我感受了计算机专业的强大力量，体会到世界的运行必不可少如此强大功能的软件应用。即便是我只学到毛皮，我用喜欢这个词形容我对学习Pro/E的思绪一点都不过分。这门课让我学到了许多宝贵的Pro/E软件知识，也让我发现了自己身上依然存在的不足。

起初的时间里，对此莽莽懂懂却极为好奇。在老师的教导下我前期很是盲目，就算老师展示自己神操作般的运动作品让我豪情倍增，但同时也让我不知所措，主要是由于这个软件入手稍微困难，甚至画图时不像其它软件一样看起来条条大路通罗马，以至于一失足成千古恨——像是四面楚歌的心情。于只好是带着的自我安慰心里慢慢盘旋。

后来，仔细听课，不懂就问，进而慢慢熟悉。我觉得学习Pro/E总归是要有三点信心，耐心，诚心。学习本就是一件不能半途而废的事情。之前平时除了上课听课以外，几乎课后时间都非常少去练习，所以不可能加深对其的了解，复习也是少有的事。种什么样的因，结什么样的的果，由于这种消极的学习态度，导致了同样做一个题的情况下，自己只能瞪大双眼干瞧电脑，尴尬不已。因此决心改变了那个毛病，使作图的速度、效率都有了很大的提高。

5 致谢

最后，时光如梭，四年已过。但在这段时间里却无端发现了兴趣的魅力。它总是引导着你去发现更美好的事情，去做更深入的探索。至少我确实掌握了更多的Pro/E画图知识，解决了很多曾经面对的难题。式走向自动地思考，学而不思则罔，思而不学则殆，边学习边思考，不懂得问题及时向老师请教，学习老师各种简洁的作图方法，同时，特别是非常感谢指导老师这段时间的鼓励与支持，让我这段时间对Pro/E了解的更加深刻。学生谢过。

6参考文献

[1].赵学跃 编著，新一代的Pro/Engineer三维建模立体教材·ProE Wildfire 5.0立体词典：产品建模（第2版）浙江大学出版社，2015-02

[2].徐志扬 ProE软件应用 浙江大学出版社 2004-8

[3].应学成 Pro/ENGINEER野火版5.0实用技能学习与实战手册电子工业出版社 2014-11

[4].夏元白,夏文鹤机械运动仿真与动力分析从入门到精通，中国人民大学出版社，2015-02

[5].林清安，完全精通Pro/ENGINEER野火4.0综合教程 电子工业出版社，2009,4

[6].和青芳等，Pro/Engineer Wildfire产品设计与机构动力学分析，机械工业出版社，2004.1

[7].周四新，Pro/Engineer Wildfire工业设计范例教程，人民邮电出版社，2005.4

[8].林清安，Pro/Engineer零件装配与产品设计2001，清华大学出版社，2003.3