自行車設計與仿真畢業(yè)設計開題報告

1、<p>　　畢業(yè)設計(論文)開題報告</p><p>　　2011年 2 月 25 日</p><p>　題 目基于CATIA的自行車設計與仿真</p><p>　專 業(yè)</p><p>　班 級</p><p>　姓 名</p><p>　學 號</p>

2、;<p>　指導教師職 稱</p><p><b>　　一、前言</b></p><p>　　1.課題名稱：基于CATIA的自行車設計與仿真</p><p><b>　　2.課題提出：</b></p><p>　　從早期的自行車雛型出現(xiàn)，到今天種類繁多、形式多樣的自行車產品，已經(jīng)

3、歷了近200年的歷史。今天盡管自行車整體行業(yè)處于一個供大于求的市場矛盾中，但就其存在的社會效益上看，它依然是一種清潔廉價和具有健身功能的短途代步工具，依然有著廣闊的發(fā)展前景。雖然在科技高度發(fā)達的今天, 有很多交通工具比起自行車更舒適、快捷、方便, 但是像自行車這種以人為本的交通工具卻越來越受到青睞,而且成為城市交通的重要組成部分。自行車產業(yè)發(fā)展日新月異,技術和設計與20世紀80年代之前相比有了很大提高, 如今自行車企業(yè)越來越重視產品的個

4、性化。自行車的造型有其特殊性, 它的形式是在滿足功能需求前提下進行的,同時造型的個性化塑造仍然對市場需求有著針對性和指向性,可以憑借一定的科學方法對其個性特征限定尺度。隨著社會的發(fā)展、技術的進步、產品的更新、生活節(jié)奏的加快, 人們在享受物質生活的同時, 更加注重產品的方便、舒適、可靠、價值、安全、效率等人機性能, 同時社會發(fā)展進入信息時代, 電子、信息化產品越來越成為主流, 人性化的高科技智能產品將取代舊的產品。換個角度思考,這就要求設

5、計出來的自行車要以人機工程學為基礎,．更加人性化,更具</p><p>　　創(chuàng)新設計即充分發(fā)揮人的創(chuàng)造才能,利用技術原理進行創(chuàng)新構思的設計實踐活動，其目的是為人類社會提供富有新穎性和先進性的產品.因此，創(chuàng)新設計的基本特征是新穎性和先進性?！靶路f性”就是設計者不拘于前人或別人已有的成就,敢于根據(jù)從未嘗試過的想法去進行新的探索,設計出別具一格的產品?！跋冗M性”就是設計的產品不僅應標新立異，而且在技術水平上比現(xiàn)有的類似

6、產品要超前一步，即在功能、性能、結構等方面顯示出新的特點和實質性的改進，創(chuàng)新設計即充分發(fā)揮人的創(chuàng)造才能，任何一種設計都離不開創(chuàng)新，工業(yè)設計領域中,無論是對傳統(tǒng)產品的改進性設計,還是對新產品的開發(fā)性設計都需要創(chuàng)新。</p><p>　　因此,對自行車進行創(chuàng)新設計和概念設計具有重要意義</p><p>　　3.課題的目的及意義</p><p>　　通過該課題的學習，系統(tǒng)

7、的掌握自行車的性能、用途以及其設計原則，基于虛擬設計方法設計自行車的結構設計及運動仿真，了解自行車的相關知識和基本方法、掌握相關技能、培養(yǎng)創(chuàng)新能力，全面而廣泛地了解當前國內外相關領域的最新發(fā)展動態(tài)，對所學知識進一步的認識和更深入的了解，掌握畢業(yè)論文的寫作格式和流程，提高學生獨立培養(yǎng)學生的現(xiàn)代的設計理念，能提高學生的形象思維和創(chuàng)造性思維能力，有利于培養(yǎng)良好的工程素質及自學能力，進一步提高文獻檢索和信息處理能力。</p>&l

8、t;p><b>　　4.課題背景</b></p><p>　　虛擬設計技術是由多學科先進知識形成的綜合系統(tǒng)技術，其本質是以計算機支持的仿真技術為前提，在產品設計階段，實時地并行地模擬出產品開發(fā)全過程及其對產品設計的影響，預測產品性能、產品制造成本、產品的可制造性、產品的可維護性和可拆卸性等，從而提高產品設計的一次成功率。它也有利于更有效更經(jīng)濟靈活地組織制造生產，使工廠和車間的設計與布局

9、更合理更有效，以達到產品的開發(fā)周期成本的最小化、產品設計質量最優(yōu)化、生產效率的最高化。</p><p>　　虛擬設計技術是由各個“虛擬”的產品開發(fā)活動來組成，由“虛擬”的產品開發(fā)組織來實施，由“虛擬”的產品開發(fā)資源來保證，通過分析“虛擬”的產品信息和產品開發(fā)過程信息求得對開發(fā)“虛擬產品”的時間、成本、質量和開發(fā)風險的評估，從而作出開發(fā)“虛擬產品”系統(tǒng)和綜合的建議。虛擬設計技術的最終目的是縮短產品開發(fā)周期，以及縮短

10、產品開發(fā)與用戶之間的距離?！　?lt;/p><p>　　現(xiàn)代國家之間的競爭包括企業(yè)之間的競爭主要是高科技的競爭，科學技術是第一生產力，科學技術使企業(yè)的生產率帶來了巨大的提高。由于計算機的普及，CAD/CAM軟件的廣泛應用，為現(xiàn)代企業(yè)對新產品的設計和制造帶來很大的方便。</p><p>　　CATIA是法國達索公司開發(fā)的專業(yè)大型高端CAD/CAE/CAM一體化應用軟件，在世界CAD/CAE/CA

11、M領域中處于領軍者地位，其內容涵蓋了產品從概念設計、工業(yè)造型設計、三維模型設計、分析計算、動態(tài)模擬與仿真、工程圖輸出，到生產加工成產品的全過程，其應用范圍涉及機械、航空航天、汽車、造船、通用機械、醫(yī)療機械和電子等諸多領域。作為PLM協(xié)同解決方案的一個重要組成部分，它可以幫助制造廠商設計他們未來的產品，并支持從項目前階段、具體的設計、分析、模擬、組裝到維護在內的全部工業(yè)設計流程。模塊化的CATIA系列產品旨在滿足客戶在產品開發(fā)活動中的需要

12、，包括風格和外型設計、機械設計、設備與系統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機、機械加工、分析和模擬。CATIA產品基于開放式可擴展的V5架構。通過使企業(yè)能夠重用產品設計知識，縮短開發(fā)周期，CATIA解決方案加快企業(yè)對市場的需求的反應。自1999年以來，市場上廣泛采用它的數(shù)字樣機流程，從而使之成為世界上最常用的產品開發(fā)系統(tǒng)。 CATIA系列產品已經(jīng)在七大領域里成為首要的3D設計和模擬解決方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設計、電力與電子、消費品和通用機

13、械制造。</p><p><b>　　二、項目概述</b></p><p><b>　　1、課題基本要求：</b></p><p>　　分析自行車的結構及工作原理，學習CATIA三維造型軟件的基礎操作，特征造型方法及運動仿真等，正確畫出自行車各組成零件的三維模型并對其結構進行優(yōu)化設計，要求零件結構合理,尺寸正確，完成自行車

14、的三維裝配圖并進行運動仿真，要求裝配關系正確，并要求完成主要零件的工程圖。</p><p><b>　　2、課題基本結構：</b></p><p>　?。?）自行車總體結構設計。</p><p>　?。?）自行車的主要零件的三維造型設計。</p><p>　?。?）自行車結構方案的優(yōu)化設計。</p><

15、;p>　?。?）自行車的三維裝配。</p><p>　?。?）自行車的運動仿真。</p><p><b>　　3、課題關鍵問題：</b></p><p>　　本課題以自行車作為研究對象，利用CATIA軟件來完成自行車的各個零部件的建模，并且通過利用CATIA的裝配模塊對各個零部件進行裝配和利用他的仿真模塊對裝配好的機構進行仿真分析。本設計

16、的關鍵問題就是自行車的總體結構設計，應該在熟練掌握CATIA裝配模塊的前提下，能夠正確分析出來自行車各個零件之間裝配的條件和裝配約束的個數(shù)和正確的裝配過程。同時另一個關鍵問題就是完成裝配任務以后正確的定位出來一些零件之間的連接類型?？傊孕熊囇b配和仿真設計能否順利進行關鍵問題還是在于設計步驟的合理性。</p><p><b>　　三、設計方案的擬定</b></p><p

17、>　　1. CATIA設計方法概述</p><p>　　使用CATIA軟件進行虛擬產品設計總的來說有兩種設計方法，它們分別是由底向上的產品設計和自頂向下的產品設計。</p><p>　　由底向上的產品設計就是先設計好產品的各個零部件，然后再把各個零部件逐一裝配成完整產品的設計方法。由底向上的產品設計方法是一種比較簡單、低級的方法，其設計思路比較清晰，設計原理也比較容易被廣大用戶接受。

18、但是其設計理念還不夠先進，設計方法還不夠靈活，還不能完全適應現(xiàn)代設計的基本要求。這種方法主要使用于一些已經(jīng)比較成熟的產品設計過程，可以獲得比較高的設計效率。</p><p>　　由頂向下的裝配設計與由底向上的設計方法正好相反。設計時，首先從整體上勾畫出產品的整體結構關系或創(chuàng)建裝配體的二維零件布局關系圖，然后再根據(jù)這些關系或布局逐一設計出產品的零件模型。在現(xiàn)代的虛擬產品設計中，往往都是先設計出整個產品的外在概念和功

19、能概念后，逐步對產品進行設計上的細化直至單個零件。</p><p>　　2. CATIA的設計工作流程如下:</p><p>　?。?）機構總體分析.首先根據(jù)機構功能參數(shù)進行產品的總體設計,這是在人機交互下完成的.設計者必須富有創(chuàng)造性地確定產品的性能結構和外形.計算機可從已有的設計中搜索各種信息,提供設計者參考,并迅速形成產品的造型及外觀圖形;</p><p>　　

20、（2）產品各零部件三維建模.從產品結構總圖中分離出各零部件的三視圖,并分別對各零件進行造型、結構尺寸、色彩渲染等設計;</p><p>　?。?）產品的裝配設計.設計裝配過程中的裝配工序、組件修復、檢查以及產品維修等。</p><p>　?。?）產品的變更設計.</p><p>　　（5）產品仿真設計. 進行運動分析,動力分析.例如有限元分析、運動仿真、功能仿真、優(yōu)

21、化設計等.以及分析零件的運動形態(tài)、阻尼系數(shù)、受力和變形等情況。</p><p><b>　　四、進度安排</b></p><p>　　開始時間：2011年3月1日</p><p>　　論文提交時間：2011年5月27日</p><p>　　1.第1～2周：熟悉自行車的結構及工作原理，學習三維造型軟件的基本知識和三維造型方

22、法，收集有關資料；</p><p>　　2.第3～4周：外出調研、實習；</p><p>　　3.第5～9周：對自行車的結構進行總體設計，繪制各零件的二維工程圖和三維模型；</p><p>　　4.第10～13周：對自行車進行虛擬裝配和仿真，檢驗設計的合理性；</p><p>　　5.第14周：編寫畢業(yè)論文；</p><p

23、>　　6.第15周：修改論文；</p><p>　　7.第16周：畢業(yè)答辯。</p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　[1] 孫桓，陳作模.機械原理[M]. 北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[2] 方建軍，劉仕良.機械動態(tài)仿真與工程分析[M].北京：化學工業(yè)出版社，

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