基于SOILDWORKS千斤頂?shù)哪M仿真.doc

目錄1.緒論.12.模擬仿真.12.1模擬仿真的概念.12.2模擬仿真在機(jī)械教學(xué)中的影響.22.2.1傳統(tǒng)機(jī)械教學(xué)中存在的問題.22.2.2教學(xué)改革的途徑和方法.23.SOLIDWORKS的模擬仿真.33.1SOLIDWORKS模擬仿真的基本概述.33.2SOLIDWORKS動畫模擬仿真的概述.34.基于SOLIDWORKS千斤頂?shù)姆抡婺M設(shè)計(jì)實(shí)例.44.1千斤頂?shù)娜S實(shí)體建模的過程.44.1.1頂墊的三維實(shí)體建模過程.44.1.2螺旋桿的三維實(shí)體建模過程.64.1.3絞杠的三維實(shí)體建模過程.94.1.4螺套的三維實(shí)體建模過程.104.1.5底座的三維實(shí)體建模過程.144.2千斤頂裝配體的裝配.164.3千斤頂動畫演示的生成.184.3.1千斤頂爆炸圖和解除爆炸圖的生成過程.184.3.2千斤頂模擬圖生成過程.215.結(jié)論.23致謝.24參考文獻(xiàn).2511.緒論SolidWorks有全面的零件實(shí)體建模功能，變量化的草圖輪廓繪制，驅(qū)動參數(shù)改變特征的大小和位置，豐富的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口使SolidWorks可以將幾乎所有的機(jī)械CAD軟件集成到現(xiàn)在的設(shè)計(jì)環(huán)境中來，在SolidWorks的模擬功能中，不僅可以做機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析，模擬機(jī)構(gòu)的運(yùn)行過程，還可同時將運(yùn)動過程進(jìn)行演示，但是這種演示只能在SolidWorks中進(jìn)行觀看，但在新版本的SolidWorks中，結(jié)合使用模擬功能和運(yùn)用插件Animator制作動畫，可以真實(shí)地反映機(jī)構(gòu)的運(yùn)動過程，并把這個運(yùn)動過程制成avi格式的動畫文件，用于諸多播放器中隨時、隨地地進(jìn)行演示。SoildWorks為實(shí)現(xiàn)用戶可以更加快捷方便的使用模擬仿真功能，從而進(jìn)行幾次開發(fā)，SolidWorks的開發(fā)通常是利用SolidWorks公司提供的功能齊全的API函數(shù)庫，使用VisualC+或者VisualBasic語言設(shè)計(jì)完成的。這樣的工作對于軟件開發(fā)企業(yè)來說比較簡單，而一旦二次開發(fā)軟件交付用戶使用，理解和修改代碼的工作對于用戶來說將變得十分困難。下面的討論就是基于用戶只具有基本的計(jì)算機(jī)操作能力，沒有軟件開發(fā)能力的前提之下，如何繞開代碼修改，仍能夠?qū)Χ伍_發(fā)軟件進(jìn)行補(bǔ)充和升級的四種方法，以滿足企業(yè)創(chuàng)新和發(fā)展的需要【1】。基于此為更方便進(jìn)行機(jī)械教學(xué)，我運(yùn)用Solidworks三維模擬仿真功能，對千斤頂進(jìn)行零件的三維實(shí)體建模，然后將零件的三維實(shí)體進(jìn)行裝配，再利用插件Animator制作動畫，對千斤頂?shù)难b配體進(jìn)行動畫演示，做出它的爆炸圖、解除爆炸圖和模擬運(yùn)動圖。2.模擬仿真2.1模擬仿真的概念模擬仿真就是用模型（物理模型或數(shù)學(xué)模型）來模仿實(shí)際系統(tǒng)，代替實(shí)際系統(tǒng)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究。事實(shí)上，習(xí)慣定義的模擬仿真，即用模型來模仿實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究，從來就是產(chǎn)品開發(fā)中的常用技術(shù)手段。計(jì)算機(jī)運(yùn)動仿真作為計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的一個重要分支，可以歸入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR(VirtualReality)的范疇，它匯集了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、實(shí)時計(jì)算技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。作為一門新興的高技術(shù)，己經(jīng)成為工程技術(shù)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)應(yīng)用的重要方向【7】。22.2模擬仿真在機(jī)械教學(xué)中的影響2.2.1傳統(tǒng)機(jī)械教學(xué)中存在的問題傳統(tǒng)的機(jī)械類課程休系一般采用二維設(shè)計(jì)平臺進(jìn)行教學(xué)，所存在的主要問題如下:（1）傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)僅僅用于設(shè)計(jì)工程圖，無法滿足后續(xù)CAE/CAM/PDM等課程的信息需求。（2）以二維設(shè)計(jì)為主線展開教學(xué)，耗時過大，又不便于掌握和理解。（3）課程體系松散，沒有考慮課程之間的相互關(guān)系，無法形成產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造整個生命周期的信息鏈條。（4）傳授的知識陳舊，無法體系現(xiàn)代制造技術(shù)的特點(diǎn)，因而也無法滿足用人單位的需要。（5）設(shè)計(jì)、制圖、修改工作大，使學(xué)生無法把主要經(jīng)歷放在創(chuàng)新設(shè)計(jì)上。因而也不利于學(xué)生綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)【6】。2.2.2教學(xué)改革的途徑和方法工程制圖教學(xué)改革:在工程制圖課程教學(xué)中，大幅度增加三維設(shè)計(jì)的內(nèi)容，改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)以二維-三維-二維的傳統(tǒng)教學(xué)模式，運(yùn)用Solidworks系統(tǒng)進(jìn)行二維實(shí)體設(shè)計(jì)技術(shù)，采用新的三維-二維-三維的教學(xué)新模式。機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)改革：把Solidworks引入到這些課程的教學(xué)中可以極大地提高學(xué)牛的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)的積極性，也為應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)奠定了素質(zhì)基礎(chǔ)。Solidworks軟件不僅可以進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、還可以進(jìn)行裝配、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析。課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革:引入Solidworks后，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性提高了，最后設(shè)計(jì)的作品還可以進(jìn)行裝配體的爆炸動畫以及裝配動畫，設(shè)計(jì)的效果很快就可以進(jìn)行評價，一個成功的設(shè)計(jì)使學(xué)生的學(xué)習(xí)很有成就感，進(jìn)一步加強(qiáng)了付專業(yè)的認(rèn)識。數(shù)控技術(shù)教學(xué)改革:Solidworks軟件也充分體現(xiàn)了現(xiàn)代制造工程的特點(diǎn)。它提供了無縫集成的CAMWorks擂件數(shù)控加工環(huán)境，該環(huán)境提供數(shù)控車、數(shù)控銑、數(shù)控線切割、加工中心的編程等內(nèi)容，基本可以滿足現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的需求。畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用:畢業(yè)設(shè)汁是大學(xué)生最后的一個集中性學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)中我們大量地引人了Solidworks軟件的應(yīng)用。比如，注塑模具設(shè)計(jì)的整個過程都可以在Solidwork環(huán)境下進(jìn)行。設(shè)計(jì)流程圖為：產(chǎn)品模型模具分模注塑分析模具裝配模具加工。綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng):在技術(shù)進(jìn)步的大背景下，產(chǎn)品的制造和加工工藝越來越精細(xì)，產(chǎn)品的成品品質(zhì)越來越精致、優(yōu)良。表現(xiàn)在產(chǎn)品的性能特征方面是產(chǎn)品3的功能日益強(qiáng)大化，產(chǎn)品的形態(tài)特征上表現(xiàn)為品種的多樣化，在操作、控制上越來越簡單方便化【2】。3.Solidworks的模擬仿真3.1Solidworks模擬仿真的基本概述SolidWorks是世界上第一款完全基于Windows的3DCAD軟件,自1995年問世以來,以其優(yōu)異的三維設(shè)計(jì)功能,操作簡單等一系列的優(yōu)點(diǎn),極大地提高了設(shè)計(jì)效率,在與同類軟件的激烈競爭中已經(jīng)確立了它的市場地位,已經(jīng)成為三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的標(biāo)準(zhǔn)。利用SolidWorks不僅可以生成二維工程圖，而且可以生成三維零件，用戶可以利用這些三維零件來建立二維工程圖及三維裝配體。SolidWorks采用雙向關(guān)聯(lián)尺寸驅(qū)動機(jī)制，設(shè)計(jì)者可以指定尺寸和各實(shí)體間的幾何關(guān)系，改變尺寸會改變零件的尺寸與形狀，并保留設(shè)計(jì)意圖。Solidworks用戶界面非常人性化,便于操作。在Solidworks的標(biāo)準(zhǔn)菜單中包含了各種用于創(chuàng)建零件特征和基準(zhǔn)特征的命令。其中基礎(chǔ)實(shí)體特征主要有拉伸凸臺基體、旋轉(zhuǎn)凸臺基體等。在基礎(chǔ)實(shí)體特征上可添加圓角、倒角、肋、抽殼、拔模及異型孔、線性陣列、圓角陣列、鏡像等放置特征,這些特征的創(chuàng)建對于實(shí)體造型的完整性非常重要。在處理復(fù)雜的幾何形狀時還需要其他高級特征選項(xiàng),包括掃描、放樣凸臺基體及參考幾何體中基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)面這些定位特征等。通過以上特征造型技術(shù)在Solidwork中能設(shè)計(jì)出需要的實(shí)體特征【11】。3.2Solidworks動畫模擬仿真的概述先啟動Animator插件,單擊菜單“工具”“插件”,單擊Animator前的選項(xiàng)欄。此后出現(xiàn)Animator中第1個加入的零件十分重要,它是整個裝配體的的工具欄。在Solidworks中Animator的操作都裝配基礎(chǔ),Solidworks軟件已默認(rèn)第1個插入零件為是在工作區(qū)底部,可單擊工作區(qū)底部的“模型”或者非運(yùn)動體,其他所有的裝配體零件都是以此為基礎(chǔ),“動畫”的標(biāo)簽,單擊模型或動畫標(biāo)簽即可實(shí)現(xiàn)模型本裝配選擇傳動軸為裝配參照體。調(diào)入零件后,要或動畫操作的切換。在生成仿真動畫時,用Animator插件對千斤頂主要零件大致進(jìn)行以下3步操作:切換到動畫界面；根據(jù)千斤頂運(yùn)動的時間,拖動時間滑桿到相應(yīng)的位置；拖動螺旋桿和絞杠運(yùn)動,使其達(dá)到動畫序列末端應(yīng)達(dá)到的新位置,這樣就實(shí)現(xiàn)了工作原理的動態(tài)仿真仿真動畫以AVI格式保存,可以得到很好的推廣和應(yīng)用【3】。44.基于SOLIDWORKS千斤頂?shù)姆抡婺M設(shè)計(jì)實(shí)例4.1千斤頂?shù)娜S實(shí)體建模的過程4.1.1頂墊的三維實(shí)體建模過程頂墊的三維實(shí)體建模過程如下：(1)單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的“新建”工具，新建一個零件文件。(2)在特征管理器設(shè)計(jì)樹中選擇“前視基準(zhǔn)面”，單擊（草圖繪制）工具，進(jìn)行草圖1的繪制。(3)單擊（中心線）工具，過草圖原點(diǎn)繪制一條垂直的對稱虛線。(4)以中心線作為基準(zhǔn)，單擊（直線）畫一條直線，然后根據(jù)圖紙單擊（智能尺寸）來設(shè)定直線的尺寸，然后單擊（確定），運(yùn)用此方法，畫出所需要的所有直線，以及確定它的尺寸。（5）單擊（圓心/起/終點(diǎn)圓?。┊嫵鰣D紙所要求的直線與直線之間的圓角，在圓的參數(shù)設(shè)置(如圖1)中設(shè)定所需圓角的半徑，然后單擊（確定），或者單擊（切線?。┊嫵雠c直線相切的圓角，繪制出頂墊草圖（如圖2）。圖1圓的參數(shù)設(shè)置5圖2頂墊草圖圖3頂墊的旋轉(zhuǎn)體（6）單擊（退出草圖），單擊（旋轉(zhuǎn)凸臺/基體）進(jìn)行旋轉(zhuǎn)生成實(shí)體，在選項(xiàng)中設(shè)定旋轉(zhuǎn)范圍，然后單擊（確定），生成旋轉(zhuǎn)體（如圖3），生成頂墊實(shí)體（如圖4）。6圖4頂墊實(shí)體4.1.2螺旋桿的三維實(shí)體建模過程螺旋桿的三維實(shí)體建模過程如下：(1)單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的“新建”工具，新建一個零件文件。(2)在特征管理器設(shè)計(jì)樹中選擇“前視基準(zhǔn)面”，單擊（草圖繪制）工具，進(jìn)行草圖1的繪制。（3）單擊（中心線）工具，過草圖原點(diǎn)繪制一條垂直的對稱虛線