機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于solidworks的車床運(yùn)動(dòng)建模與仿真【全套圖紙三維】

1、<p><b>　　河南科技學(xué)院</b></p><p>　　2009屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　論文題目：基于SolidWorks的車床運(yùn)動(dòng)建模與仿真</p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p>　　所在院系： 機(jī)電學(xué)院</p><

2、;p>　　所學(xué)專業(yè)： 機(jī)電技術(shù)教育</p><p><b>　　導(dǎo)師姓名：</b></p><p>　　完成時(shí)間：2009年5月24日</p><p>　　基于SolidWorks的車床運(yùn)動(dòng)建模與仿真</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　眾

3、所周知，產(chǎn)品的建模與仿真作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)的主要過(guò)程。良好的建模、裝配和仿真技術(shù)，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低產(chǎn)品成本和提高競(jìng)爭(zhēng)力具有十分重要的意義。隨著信息技術(shù)和制造業(yè)信息化的飛速發(fā)展，建模仿真技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用將成為必然趨勢(shì)。本課題利用SolidWorks平臺(tái)對(duì)CA6140車床的裝配過(guò)程進(jìn)行了一些必要的探討和仿真分析。</p><p>　　首先，從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、車床的介紹、零件的建模和

4、裝配模型的建立等方面系統(tǒng)的闡述了建模仿真的理論知識(shí)、原理以及技術(shù)要點(diǎn)。</p><p>　　其次，對(duì)三維造型軟件SolidWorks作了簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)其插件的功能進(jìn)行了學(xué)習(xí)和探索，掌握的參數(shù)化的建模方法，大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，較好地完成了研制設(shè)計(jì)任務(wù)。這樣做對(duì)于縮短產(chǎn)品的研制周期，降低研制成本有著顯著作用。 </p><p>　　最后，通過(guò)以上仿真將機(jī)床的傳動(dòng)情況直

5、觀地顯示了出來(lái)，取得了較好的直觀效果。而且結(jié)合本課題對(duì)今后的工作進(jìn)行了展望，為整機(jī)的可裝配性分析及性能評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　關(guān)鍵詞: CA6140車床，SolidWorks，建模，仿真</p><p>　　全套圖紙，加153893706</p><p>　　Lathe Modeling and Simulation of the Movement B

6、ased on SolidWorks</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As we all know,modeling and simulation products,product design as an important element of the main functions of the product proce

7、ss. Good modeling, assembly and simulation technology, to ensure product quality and reliability,reduce costs and enhance competitiveness force of great significance.As information technology and manufacturing the rapid

8、development of information technology, modeling and simulation technology. The development and application will become an inevitable trend. SolidWorks </p><p>　　First of all,research from home and abroad,int

9、roduction of lathes,parts modeling and assembly modeling system and so on modeling and simulation on the theory of knowledge,and technical points of principle.</p><p>　　Secondly,three-dimensional modeling so

10、ftware,SolidWorks gave a brief account of its plug-in function of learning and exploration,Grasp of the parameters of the modeling method,greatly reducing the design time and improve design efficiency and design quality,

11、development of better design task was completed. That will do little to shorten the product development cycle,lower development costs have a significant role.</p><p>　　Finally,through the above-mentioned mac

12、hine tool simulation of transmission cases will show up directly to obtain a better visual effect. And connection with the subject of future work prospects for the whole analysis can be assembled and laid the foundation

13、for performance evaluation.</p><p>　　Key words: CA6140 lathe, SolidWorks, Modeling, Simulation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p&

14、gt;<b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 課題目的及所研究的主要內(nèi)容3</p><p>　　1.3.1 課題的目的3</p><p>　　1.4 CA6140車床簡(jiǎn)介4</p><p>　　1.4.1 CA6140

15、車床簡(jiǎn)介4</p><p>　　1.4.2 CA6140車床的傳動(dòng)系統(tǒng)4</p><p>　　2 SolidWorks軟件平臺(tái).4</p><p>　　2.1 SolidWorks及其二次開發(fā)技術(shù)簡(jiǎn)介4</p><p>　　2.1.1 三維造型軟件SolidWorks簡(jiǎn)介4</p><p>　　2.1.2 基

16、于SolidWorks的二次開發(fā)技術(shù).5</p><p>　　2.2 SolidWorks插件5</p><p>　　2.2.1 PhotoWorks5</p><p>　　2.2.2 FeatureWorks6</p><p>　　2.2.3 COSMOSXpress6</p><p>　　2.2.4 To

17、olbox6</p><p>　　2.3 SolidWorks在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的功能7</p><p>　　2.4 三維實(shí)體零件的建模7</p><p>　　2.4.1 參數(shù)化建模方法（參數(shù)化設(shè)計(jì)）7</p><p>　　2.4.2 一般建模方法9</p><p>　　2.5 三維實(shí)體零件的裝配9</p&

18、gt;<p>　　2.5.1 向裝配體中添加實(shí)體零件.9</p><p>　　3 車床的建模10</p><p>　　3.1 軸的建模10</p><p>　　3.2 齒輪、鏈輪的建模11</p><p>　　3.3 凸輪的建模14</p><p>　　3.4 撥叉的建模14</p>

19、;<p>　　3.5 機(jī)架、定位塊、銷釘?shù)慕?6</p><p>　　4 車床的裝配17</p><p>　　4.1 裝配順序的原則17</p><p>　　5 車床的仿真18</p><p>　　5.1 Animator介紹18</p><p>　　5.2 車床傳動(dòng)仿真的實(shí)現(xiàn)19</

20、p><p>　　6 結(jié)論與展望19</p><p><b>　　6.1 結(jié)論19</b></p><p>　　6.2 今后工作方向20</p><p><b>　　致謝21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p>

21、;<p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形處理能力日益增強(qiáng)，以計(jì)算機(jī)為主要工具的仿真技術(shù)也迅速發(fā)展起來(lái)，并很快應(yīng)用于工程領(lǐng)域。在計(jì)算機(jī)輔助下進(jìn)行機(jī)械零件的設(shè)計(jì)、校核，并進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真己經(jīng)逐漸成為機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。在傳統(tǒng)的

22、設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，首先是方案設(shè)計(jì)及論證，然后進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)完成后，為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)，通常要制造樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，有時(shí)這些試驗(yàn)甚至是破壞性的。當(dāng)通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，又要回頭修改設(shè)計(jì)并再用樣機(jī)驗(yàn)證。只有通過(guò)周而復(fù)始的設(shè)計(jì)一試驗(yàn)一設(shè)計(jì)過(guò)程，產(chǎn)品才能達(dá)到要求的性能。這一過(guò)程是冗長(zhǎng)的，尤其對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)周期無(wú)法縮短，更不用談對(duì)市場(chǎng)的靈活反應(yīng)了。在大多數(shù)情況下，工程師往往為了保證產(chǎn)品按時(shí)投放市場(chǎng)而中斷這一過(guò)程，使產(chǎn)品在上市時(shí)便有先天不足的毛

23、病。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的背景下，基于實(shí)際樣機(jī)上的設(shè)計(jì)驗(yàn)證過(guò)程嚴(yán)重地制約了產(chǎn)品的質(zhì)量的提高、成本的降低和對(duì)市場(chǎng)的占有。隨著經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的全球化，要想在競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的市場(chǎng)上取勝，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本以及對(duì)市場(chǎng)的靈活反應(yīng)都已成為競(jìng)爭(zhēng)者們所追求的運(yùn)營(yíng)方式，誰(shuí)早推出產(chǎn)品，誰(shuí)就占有市場(chǎng)。然而，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造方式卻無(wú)法滿足這些要求。</p><p>　　計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真作為計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的一個(gè)重要分支，可以歸入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

24、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(shí)計(jì)算技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)[12]。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。尤其在航天、國(guó)防及其它大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的研制開發(fā)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真己經(jīng)成為不可缺少的工具。借助于這項(xiàng)技術(shù)，工程師們可以在計(jì)算機(jī)上建立機(jī)械系統(tǒng)的虛擬模型，伴之以三維可視化處理，模擬其在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，并根據(jù)仿真的結(jié)果來(lái)精化和優(yōu)化系統(tǒng)

25、的設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成為人們代替或部分代替樣機(jī)制作、工藝試驗(yàn)，以獲取所需數(shù)據(jù)結(jié)果并最終完成對(duì)產(chǎn)品的性能測(cè)試及驗(yàn)證的有力技術(shù)手段川。虛擬模型技術(shù)應(yīng)當(dāng)屬于計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)的一個(gè)分支，它的核心部分是多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模理論及其技術(shù)實(shí)現(xiàn)[15]。作為應(yīng)用數(shù)學(xué)一個(gè)分支的數(shù)值算法及時(shí)地提供了求解這種問(wèn)題的有效的快速算法。近年來(lái)的計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)以及動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展為這項(xiàng)技術(shù)提供了友好的用戶界面，CAD/FEA等技術(shù)的發(fā)展

26、為虛擬模型技術(shù)的應(yīng)用提供了技術(shù)環(huán)境。借助于虛擬模型技</p><p>　　目前，虛擬模型和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域里:汽車制造業(yè)、工程機(jī)械、航天航空業(yè)、國(guó)防工業(yè)及通用機(jī)械制造業(yè);所涉及到的產(chǎn)品從龐大的卡車到照相機(jī)的快門，天上的火箭到輪船的錨機(jī)。在各個(gè)領(lǐng)域里，針對(duì)各種不同的產(chǎn)品，虛擬模型技術(shù)都為用戶節(jié)省了開支和時(shí)間，并提供了滿意的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研

27、究現(xiàn)狀</p><p>　　虛擬模型和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是一項(xiàng)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的前沿技術(shù)，發(fā)達(dá)國(guó)家于20世紀(jì)80年代提出了相關(guān)概念，這項(xiàng)技術(shù)在過(guò)去的10年里獲得了迅速發(fā)展并達(dá)到實(shí)用階段。和一些先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域還有一定差距，但已經(jīng)引起了國(guó)家有關(guān)部門和科學(xué)家們的重視，九五規(guī)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃都把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR列入了研究項(xiàng)目[11]。</p><p>　　國(guó)內(nèi)一些

28、高校和研究部門在緊跟國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，也積極投入到了這一領(lǐng)域當(dāng)中，并且取得了一定的研究成果。清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)和臨場(chǎng)感方面進(jìn)行了研究，在克服立體圖閃爍的措施和深度感試驗(yàn)方面采用了一些獨(dú)特的方法。他們針對(duì)室內(nèi)環(huán)境的特點(diǎn)，提出借助圖像變換，使立體視覺圖像中對(duì)應(yīng)水平特征呈現(xiàn)形狀一致性，以利于實(shí)現(xiàn)特征匹配，并獲取物體三維結(jié)構(gòu)的新穎算法。哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械系在機(jī)構(gòu)的三維運(yùn)動(dòng)仿真方面進(jìn)行了不少研究，他們使用OpenGL開發(fā)的機(jī)構(gòu)

29、三維仿真軟件成功地模擬出了一些常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并在此基礎(chǔ)上加入了一些計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析的功能。該校計(jì)算機(jī)系成功地摹擬出了人的臉部動(dòng)作，如表情的合成和唇動(dòng)的合成。浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出了一套桌面虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了立體視覺，同時(shí)提供的交互工具使系統(tǒng)的真實(shí)感達(dá)到了較高的水平。北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示和處理，在虛擬現(xiàn)實(shí)的視覺接口方面開發(fā)出了部分軟硬件，提供了用于

30、飛行員訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。西安交通大學(xué)信息工程研究所對(duì)立體顯示技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了一種基于JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼新方案，</p><p>　　綜合國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，為了實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的造型和運(yùn)動(dòng)仿真，采用的方法歸納起來(lái)可分為三類：:(1).開發(fā)專業(yè)的運(yùn)動(dòng)軟件，這種方法可以進(jìn)行多種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真和運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析。這種方法的開發(fā)工作量大，開發(fā)周期長(zhǎng)，開發(fā)的費(fèi)用也很高，主要由專業(yè)的軟件開發(fā)商來(lái)完成，具有代表性的軟件有AD

31、AMS。(2).利用具有真實(shí)感的應(yīng)用軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型和運(yùn)動(dòng)仿真，通常使用的軟件是OpenGL和3DS，OpenGL是OpenGraphiesLib的縮寫，它獨(dú)立于硬件，獨(dú)立于操作系統(tǒng)，包含有100多個(gè)圖形函數(shù)，開發(fā)者可以通過(guò)這些函數(shù)建立三維模型。由于OpenGL包含的圖形函數(shù)的數(shù)量和功能有限，目前尚不適合構(gòu)造比較復(fù)雜的機(jī)械零件，應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)仿真領(lǐng)域的也僅限于簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu);3DS是目前世界上應(yīng)用最廣泛的三維建模，動(dòng)畫，渲染軟件，被廣泛地應(yīng)用

32、于電視及娛樂(lè)業(yè)中，該軟件功能強(qiáng)大，使用方便，但是造型結(jié)束后實(shí)體的形狀和尺寸都不能被實(shí)時(shí)或交互更改，如果用于運(yùn)動(dòng)仿真就顯得柔性不足。(3).針對(duì)成熟軟件的二次開發(fā)方法。這些成熟的軟件包括AutoCAD(二維)、UG、Pro/E、SolidWorks(三維)等，其中AutoCAD二次開發(fā)多</p><p>　　本文基于SolidWorks進(jìn)行車床的建模和運(yùn)動(dòng)仿真軟件的開發(fā)，主要是從以下幾方面考慮:</p>

33、<p>　?。?）SolidWorks是當(dāng)今世界基于NT/Windows平臺(tái)的三維機(jī)械CAD軟件系統(tǒng)的主流產(chǎn)品，目前己在國(guó)內(nèi)外中小型企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　（2）易學(xué)、易用，操作過(guò)程直觀、簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大。</p><p>　?。?）完全漢化，使用過(guò)程中無(wú)任何語(yǔ)言障礙。</p><p>　?。?）可向下兼容二維AutoCAD，使得以前采

34、用AutoCAD進(jìn)行的設(shè)計(jì)可以繼續(xù)使用和轉(zhuǎn)化。</p><p>　　（5）根據(jù)需求，可以很方便地利用VB和VC++對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)。</p><p>　?。?）與其它三維設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)具有非常好的兼容性。</p><p>　　1.3 課題目的及所研究的主要內(nèi)容</p><p>　　1.3.1 課題的目的</p><p>

35、　　機(jī)床是機(jī)械加工制造業(yè)的主要加工工具，要提高機(jī)床的加工質(zhì)量、加工精度和生產(chǎn)效率，縮短機(jī)床產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間、降低開發(fā)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量，必須要保證設(shè)計(jì)和裝配質(zhì)量。因?yàn)榱己玫慕ＴO(shè)計(jì)和裝配仿真技術(shù)，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低產(chǎn)品成本和提高競(jìng)爭(zhēng)力具有十分重要的意義。所以在產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中，建模和裝配是最重要的環(huán)節(jié)之一，對(duì)裝配問(wèn)題考慮地越早，所獲取的質(zhì)量、成本和時(shí)間就越明顯。因此把建模技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用到機(jī)床產(chǎn)品的開發(fā)上來(lái)是刻不容緩的。本

36、課題就是旨在基于SolidWorks三維實(shí)體造型軟件對(duì)CA6140車床系統(tǒng)進(jìn)行虛擬裝配及仿真分析研究。</p><p>　　1.3.2 課題的主要工作內(nèi)容</p><p>　　（1）三維環(huán)境下的零件建模與裝配</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真，首先必須利用SolidWorks強(qiáng)大的實(shí)體造型功能構(gòu)造出運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的三維模型，其中包括:大、小齒輪，凸輪，桿等運(yùn)動(dòng)構(gòu)

37、件，以及軸、銷等輔助構(gòu)件，部分零部件可利于SolidWorks強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)置，減少設(shè)計(jì)時(shí)間。在完成建模后，結(jié)合各個(gè)部件間的配合特征，利用SolidWorks平臺(tái)對(duì)各部件進(jìn)行裝配。</p><p>　?。?）實(shí)體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真</p><p>　　完成裝配的機(jī)構(gòu)還不能運(yùn)動(dòng)，只能維持裝配時(shí)的狀態(tài)，為了再現(xiàn)機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)，必須根據(jù)不同機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，計(jì)算各個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)位置。根據(jù)各構(gòu)件

38、的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，利用Animator插件通過(guò)節(jié)點(diǎn)的選擇對(duì)其進(jìn)行模擬仿真，從而模擬出了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀況。通過(guò)控制計(jì)時(shí)器的參數(shù)和狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的開始，暫停，反轉(zhuǎn)，停止等操作。另外，為了更清晰的展現(xiàn)每個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，各個(gè)機(jī)構(gòu)還可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，使用戶更清楚的了解每個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況。</p><p>　　1.4 CA6140車床簡(jiǎn)介</p><p>　　1.4.1 CA6140車床簡(jiǎn)介<

39、/p><p>　　普通車床是車床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占車床類總數(shù)的65%。作為最常見的一種，CA6140型普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。</p><p>　　1.4.2 CA6140車床的傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　電動(dòng)機(jī)經(jīng)主換向機(jī)構(gòu)、主變速機(jī)構(gòu)拖動(dòng)主軸。主換向機(jī)構(gòu)主要用于切削螺紋，主變速機(jī)構(gòu)用于變速。進(jìn)給鏈（切螺紋

40、時(shí)為螺紋鏈）從主軸開始，經(jīng)進(jìn)給換向機(jī)構(gòu)、掛輪和進(jìn)給箱內(nèi)的進(jìn)給變換機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)---光杠（普通車削）、溜板箱內(nèi)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)傳至刀架；或經(jīng)絲杠和溜板箱內(nèi)的螺母?jìng)髦恋都堋?lt;/p><p>　　2 SolidWorks軟件平臺(tái).</p><p>　　2.1 SolidWorks及其二次開發(fā)技術(shù)簡(jiǎn)介</p><p>　　2.1.1 三維造型軟件SolidWorks簡(jiǎn)介<

41、/p><p>　　SolidWorks軟件是在windows環(huán)境下開發(fā)的三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件，它能夠充分利用Windows的優(yōu)秀界面，為設(shè)計(jì)師提供了簡(jiǎn)易方便的工作界面。SolidWorks首創(chuàng)的特征管理，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)過(guò)程的每一步記錄下來(lái)，并形成特征管理樹，顯示在屏幕的左側(cè)。設(shè)計(jì)師可以隨時(shí)點(diǎn)取任意一個(gè)特征進(jìn)行修改，還可以隨意調(diào)整特征樹的順序，以改變零件的形狀。由于SolidWorks全面采用Windows的技術(shù)，因此在零件設(shè)

42、計(jì)時(shí)可以對(duì)零件的特征進(jìn)行“剪切、復(fù)制、粘貼”等操作。SolidWorks軟件提供完整的、免費(fèi)的開發(fā)工具(API)，用戶可以用微軟的VB、VC++或其它支持OLE的編程語(yǔ)言建立自己的應(yīng)用方案。通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，SolidWorks可以很容易地將目前市場(chǎng)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(lái)。</p><p>　　SolidWorks是Windows原創(chuàng)的三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件，全面支持微軟的OLE技術(shù)。它支持O

43、LEZO的API后繼開發(fā)工具己經(jīng)改變了CAD/CAE/CAM領(lǐng)域傳統(tǒng)的集成方式，使得不同的應(yīng)用軟件能集成到同一個(gè)窗口，共享同一數(shù)信息，以相同的方式操作，沒有文件傳輸?shù)臒馈?lt;/p><p>　　SolidWorks軟件在用戶界面方面的方便程度是世界公認(rèn)的，該軟件自1995年問(wèn)世以來(lái)，先后共獲得工業(yè)界的十幾次大獎(jiǎng)，這在同檔次軟件中是獲獎(jiǎng)次數(shù)最多的軟件。</p><p>　　2.1.2 基于S

44、olidWorks的二次開發(fā)技術(shù).</p><p>　　為了方便用戶進(jìn)行二次開發(fā)，SolidWorks提供了OLE應(yīng)用程序開發(fā)接口SolidWorksAPI，其中包含有數(shù)以百計(jì)的功能函數(shù)，用戶可以使用支持OLE編程的開發(fā)工具，如用VB、VBA、C、VC++等都能對(duì)這些功能函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，為程序員提供了直接訪問(wèn)SolidWorks的能力。通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ㄕ{(diào)用SolidWorksAPI，應(yīng)用其中豐富的函數(shù)進(jìn)行二次開發(fā)，可

45、以建立適合用戶需要的專用SolidWorks運(yùn)動(dòng)仿真模塊。進(jìn)行SolidWorks:二次開發(fā)之前，還必須熟悉SolidWorksAPI對(duì)象。SolidWorksAPI接口采用面向?qū)ο蟮姆椒ǎ械暮瘮?shù)都是有關(guān)對(duì)象的方法或?qū)傩?。SolidWorks提供了大量的API對(duì)象用于二次開發(fā)，這些對(duì)象涵蓋了全部的SolidWorks的數(shù)據(jù)模型，通過(guò)對(duì)這些對(duì)象屬性的設(shè)置和方法的調(diào)用，就可以在用戶自己開發(fā)的DLL中實(shí)現(xiàn)與SolidWorks相同的功能和

46、操作。</p><p>　　2.2 SolidWorks插件</p><p>　　2.2.1 PhotoWorks</p><p>　　PhotoWorks 高級(jí)渲染軟件與SolidWorks完全集成。PhotoWorks軟件用于產(chǎn)品真實(shí)效果的渲染，可產(chǎn)生高級(jí)的渲染效果圖，該軟件使用非常方便，設(shè)計(jì)人員可以利用渲染向?qū)б徊讲酵瓿闪慵蜓b配真實(shí)效果的渲染。利用

47、 PhotoWorks可以進(jìn)行以下幾種渲染： </p><p>　?。?）設(shè)置模型或表面的材質(zhì)和紋理 </p><p>　　（2）為零件表面貼圖 </p><p>　?。?）定義光源、反射度、透明度以及背景景象 </p><p>　?。?）利用現(xiàn)有的材質(zhì)和紋理定義新材質(zhì)或紋理 </p><p>　?。?）圖像可以輸出

48、到屏幕或文件 </p><p>　?。?）可以進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染</p><p>　　2.2.2 FeatureWorks</p><p>　　FeatureWorks 特征識(shí)別軟件與SolidWorks完全集成。大部分三維設(shè)計(jì)軟件都提供了數(shù)據(jù)接口，利用數(shù)據(jù)接口可以讀入標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)文件，如IGES、EAT等。但輸入到設(shè)計(jì)環(huán)境中的模型只是一種實(shí)體的模型，無(wú)法區(qū)分輸入模型的

49、特征，對(duì)模型的修改很不方便。 利用FeatureWorks可以在SolidWorks的零件文件中對(duì)輸入的實(shí)體特征進(jìn)行識(shí)別。實(shí)體模型被識(shí)別為特征以后，在 SolidWorks中以特征的形式存在，并和用SolidWorks軟件生成的特征相同。FeatureWorks對(duì)靜態(tài)的轉(zhuǎn)換文件進(jìn)行智能化處理，獲取有用的信息，減少了重建模型所花費(fèi)的時(shí)間。 </p><p>　　FeatureWorks最適合識(shí)別規(guī)則的機(jī)加工輪廓和鈑

50、金特征，其中包括拉伸、旋轉(zhuǎn)、孔和拔模等特征。 </p><p>　　（1）拉伸特征，特征的輪廓是由直線、圓或圓弧構(gòu)成 </p><p>　?。?）圓柱或圓錐形狀的旋轉(zhuǎn)特征 </p><p>　　（3）所有孔特征，包括簡(jiǎn)單孔、螺紋孔和臺(tái)階孔 </p><p>　?。?）筋和拔模特征 </p><p><b>　

51、?。?）等半徑圓角</b></p><p>　　2.2.3 COSMOSXpress</p><p>　　SolidWorks為用戶提供了初步的應(yīng)力分析工具——COSMOSXpres，利用它可以幫助用戶判斷目前設(shè)計(jì)的零件是否能夠承受實(shí) 際工作環(huán)境下的載荷。 SolidWorks2003集成了CosmosXpressm，可以讓工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以體驗(yàn)仿真分析的效果。而Solid

52、Works2008中將提供Cosmos MotionXpress（運(yùn)動(dòng)仿真分析）、Cosmos FloXpress和DFMXpress（可制造性的分析）等模塊，使得工程師能夠更好地進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證， COSMOSXpress是COSMOS/Works產(chǎn)品的一部 分。</p><p>　　2.2.4 Toolbox</p><p>　　Toolbox 與SolidWorks完全集成的智能化標(biāo)準(zhǔn)零

53、件庫(kù)。Toolbox提供了如ISO、DIN等多標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)。利用標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，設(shè)計(jì)人員不需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行建模，在裝配中直接采用拖動(dòng)操作就可以在模型的相應(yīng)位置裝配指定類型、指定規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件。設(shè)計(jì)人員還可以利用Toolbox簡(jiǎn)單地選擇所需標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)自動(dòng)生成零件。 Toolbox提供的標(biāo)準(zhǔn)件以及設(shè)計(jì)功能包括以下多種： </p><p>　　（1）軸承以及軸承使用壽命計(jì)算。 </p><p>　　

54、（2）螺栓和螺釘、螺母。 </p><p><b>　?。?）圓柱銷。 </b></p><p>　　（4）墊圈和檔圈。 </p><p>　?。?）拉簧和壓簧。 </p><p>　?。?）PEM插件。 </p><p><b>　　（7）常用夾具。 </b></p&

55、gt;<p>　?。?）鋁截面、鋼截面梁的計(jì)算。 </p><p>　?。?）凸輪傳、鏈傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.3 SolidWorks在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的功能</p><p>　　SolidWorks軟件在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的基本功能體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。</p><p><b>　　（1）零件設(shè)計(jì)</b

56、></p><p>　　生成草圖特征，包括凸臺(tái)、凹槽以及沖壓的、旋轉(zhuǎn)的、沿二維草圖掃掠過(guò)的或兩個(gè)平行截面間拼合的槽。</p><p>　　生成標(biāo)準(zhǔn)特征，包括孔、倒角、圓角、殼、規(guī)則圖、法蘭盤、棱、筋等。</p><p><b>　　草圖裝飾特征。</b></p><p>　　生成參考基準(zhǔn)面、軸、點(diǎn)、曲線、坐標(biāo)以及非

57、實(shí)體參考基準(zhǔn)的圖。</p><p>　　修改、刪除、壓縮、重定義和重排列特征以及只讀特征。</p><p>　　通過(guò)生成零件尺寸和參數(shù)的關(guān)系獲得設(shè)計(jì)草圖。</p><p>　　在模型上給定密度、單位、材料特性或用戶專用的質(zhì)量特性。</p><p>　　可以通過(guò)SolidWorks定義高級(jí)特征以增強(qiáng)系統(tǒng)功能。</p><p&

58、gt;<b>　?。?）裝配設(shè)計(jì)</b></p><p>　　使用重合、交叉、對(duì)齊等命令生成裝配和子裝配，終生成整個(gè)產(chǎn)品的裝配。</p><p>　　從一個(gè)裝配中拆開裝配的組件。</p><p>　　修改裝配時(shí)設(shè)置的偏移。</p><p>　　生成和修改裝配的基準(zhǔn)面、坐標(biāo)系和剖面圖。</p><p&g

59、t;　　修改裝配模型中的零件尺寸。</p><p>　　產(chǎn)生工程信息、參考尺寸和裝配質(zhì)量等特性參數(shù)。</p><p><b>　?。?）通用功能</b></p><p>　　用于距離的測(cè)量，幾何角度、間隙和在零件間以及裝配時(shí)的干涉檢查。</p><p>　　對(duì)于掃視、變焦距、旋轉(zhuǎn)、陰影、重新定位模型和繪圖的觀察能力。&l

60、t;/p><p>　　2.4 三維實(shí)體零件的建模</p><p>　　2.4.1 參數(shù)化建模方法（參數(shù)化設(shè)計(jì)）</p><p>　　在SolidWorks中參數(shù)化建?？梢酝ㄟ^(guò)兩種方法實(shí)現(xiàn)，一種方法是用戶根據(jù)需要直接用程序生成需要的模型，稱為完全程序化參數(shù)建模;另一種方法是利用已有的模型，通過(guò)修改模型參數(shù)的方法得到需要的模型，稱為參數(shù)修改法建模。</p>&

61、lt;p>　?。?）完全程序化參數(shù)建模</p><p>　　采用程序方法進(jìn)行建模時(shí)，建模的過(guò)程完全由程序進(jìn)行控制，相當(dāng)于將手動(dòng)分步建模的過(guò)程由計(jì)算機(jī)連續(xù)完成。理論上講，凡是手工建模能夠完成的復(fù)雜模型都可以用這種方法生成。完全程序建模的方法特別適合生成具有多個(gè)變參數(shù)的模型，建模的靈活性強(qiáng)，不需要模型庫(kù)的支持，可以在建模的同時(shí)完成設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核、壽命計(jì)算等工作，程序可實(shí)現(xiàn)的功能強(qiáng)大，參數(shù)的輸入也可以采用數(shù)據(jù)

62、庫(kù)等多元化的方法[8]。通常情況下，這種方法的程序設(shè)計(jì)工作量較大，要求程序員對(duì)SolidWorksAPI函數(shù)具有較高的理解和運(yùn)用能力，適合于模型比較簡(jiǎn)單、參數(shù)變量多或參數(shù)間有關(guān)聯(lián)的情況。由于SolidWorksAPI的函數(shù)較多，全部熟悉比較困難，一個(gè)簡(jiǎn)單的了解函數(shù)應(yīng)用的辦法是通過(guò)SolidWorks中的宏來(lái)記錄用戶在造型過(guò)程中的操作，所有的操作會(huì)以VBscriPt的形式保存下來(lái)，而幾乎所有的VC++函數(shù)名與VBscriPt的函數(shù)名相同或

63、類似，然后通過(guò)幫助得到相應(yīng)函數(shù)的用法[3]。完全程序化參數(shù)建模的效率與模型的復(fù)雜程度有關(guān)，模型越復(fù)雜則建模的時(shí)間越長(zhǎng):編制程序的工作量越大。完全程序化建模的執(zhí)行過(guò)程與手工建模的過(guò)程基本一致，較容易理解，這種方法</p><p>　　（2）參數(shù)修改法建模</p><p>　　參數(shù)修改法建模是通過(guò)修改現(xiàn)有模型的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模的方法，采用參數(shù)修改法建模必須有模型庫(kù)的支持，模型庫(kù)通常由用戶事

64、先用手工方式建立，保存在程序指向的目錄下。需要使用時(shí)，從模型庫(kù)中打開模型文件，對(duì)指定的尺寸參數(shù)進(jìn)行修改、重建，就可以獲得滿足要求的模型。這種方法的程序設(shè)計(jì)工作量小，與造型過(guò)程無(wú)關(guān)，適用于模型標(biāo)準(zhǔn)化程度高的情況或造型過(guò)程復(fù)雜、可變參量少的情況。參數(shù)修改法建模對(duì)模型庫(kù)的要求較高，手工建模時(shí)需要綜合考慮尺寸標(biāo)注方式，盡量避免尺寸參數(shù)間的關(guān)聯(lián)和制約關(guān)系，需要修改的尺寸參數(shù)必須獨(dú)立標(biāo)注，尺寸標(biāo)注的名稱可通過(guò)查閱其屬性獲得?？勺儏?shù)的輸入可以通過(guò)對(duì)

65、話框、數(shù)據(jù)庫(kù)等多種方式實(shí)現(xiàn)，也可以從程序設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果中獲得。修改模型參數(shù)前必須打開零件庫(kù)中對(duì)應(yīng)的零件，打開零件的操作可以由手動(dòng)完成，也可以通過(guò)程序完成。</p><p>　　這種建模方法不需要程序員掌握大量的API建模函數(shù)，程序的復(fù)雜程度與模型的復(fù)雜程度無(wú)關(guān)。由于參數(shù)修改必須對(duì)應(yīng)指定的標(biāo)注對(duì)象和零件對(duì)象，所以這種建模方法對(duì)模型庫(kù)的依賴性很強(qiáng)，模型庫(kù)一旦確定就不能隨意修改，否則將造成程序無(wú)法正常運(yùn)行。</p

66、><p>　　2.4.2 一般建模方法</p><p>　　打開SolidWorks的界面，利用“草圖繪制”功能，可以編輯基本的直線、矩形、圓、圓弧等，通過(guò)“智能尺寸”可以對(duì)其進(jìn)行編輯約束，最終形成理想的二維平面圖形，然后利用“特征”功能，可以對(duì)草圖進(jìn)行“拉伸”、“掃描”、“放樣”等，最終形成所要求的模型，如果在操作中出現(xiàn)錯(cuò)誤，可以在操作樹中對(duì)其進(jìn)行修改。如（圖2-1）。 </p>

67、;<p>　　圖2-1 在操作樹中編輯特征</p><p>　　2.5 三維實(shí)體零件的裝配</p><p>　　2.5.1 向裝配體中添加實(shí)體零件.</p><p>　　SolidWorks向裝配體中添加零件有兩種方法:手動(dòng)方法和程序方法。在本課題中重點(diǎn)掌握和應(yīng)用手動(dòng)方法。如圖2-2所示：</p><p>　　通過(guò)點(diǎn)擊“瀏覽”，

68、可以插入零部件，在通過(guò)配合、移動(dòng)旋轉(zhuǎn)零部件、智能扣件等指令進(jìn)行相應(yīng)要求的配合，完成裝配。</p><p>　　圖2-2 插入零部件屬性管理器</p><p><b>　　3 車床的建模</b></p><p><b>　　3.1 軸的建模</b></p><p>　　以（1軸）為例，由于是軸類零件，

69、重要掌握“拉伸”功能，如圖首先草圓，利用智能尺寸，修改圓的直徑，為42mm，點(diǎn)擊退出草圖按鈕。 </p><p>　　圖3-1 拉伸屬性管理器</p><p>　　利用特征功能，對(duì)其進(jìn)行拉伸，在深度一欄輸入長(zhǎng)度200mm，如圖3-1。</p><p>　　最后畫出軸肩，畫圓，選擇拉伸的一面為作圖平面，畫圓直徑為48mm，如圖3-2，同上述步驟，對(duì)其進(jìn)行拉伸。

70、可以得到最終所需的軸模型。</p><p>　　圖3-2 尺寸屬性管理器</p><p><b>　　圖3-3 軸模型</b></p><p>　　最終我們可以得到零件如圖3-3所示。</p><p>　　3.2 齒輪、鏈輪的建模</p><p>　　齒輪的建模重點(diǎn)利用SolidWorks所提供強(qiáng)

71、大的Toolbox插件（見圖3-4），其提供龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，像國(guó)標(biāo)中的齒輪、齒條、鍵、銷等相關(guān)零部件，供我們選擇。</p><p>　　圖3-4 “Toolbox”庫(kù)</p><p>　　我們也可以通過(guò)修改其相應(yīng)參數(shù)得到我們所需的零件，以“三軸一”為例，我們選擇“Toolbox\ISO\動(dòng)力傳動(dòng)\齒輪”選擇正齒輪，生成零件，在正齒輪選項(xiàng)對(duì)話框內(nèi)，輸入相應(yīng)的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、面寬、轂樣式、及

72、標(biāo)準(zhǔn)軸直徑。在這里我們相應(yīng)的數(shù)據(jù)為：模數(shù)2.5，齒數(shù)為41，壓力角為20?，面寬為12mm，標(biāo)準(zhǔn)軸直徑為20mm。點(diǎn)擊確定，得到生成齒輪（圖3-5）。</p><p>　　圖3-5 齒輪參數(shù)化建模</p><p>　　要生成鍵槽，我們還需要在齒輪端面上進(jìn)行切割，草繪如圖3-6：</p><p><b>　　圖3-6 草繪鍵槽</b></p

73、><p>　　進(jìn)行拉伸切除，選取完全貫穿，完成后對(duì)特征進(jìn)行圓周陣列，可以得到我們最終所要求的齒輪，完成后如圖3-7所示。</p><p><b>　　圖3-7 齒輪模型</b></p><p>　　鏈輪的建模同齒輪相同。通過(guò)齒輪、鏈輪的建模，鞏固和學(xué)習(xí)了利用Toolbox插件進(jìn)行參數(shù)化建模，也進(jìn)一步熟練了SolidWorks的特征命令。</p

74、><p><b>　　3.3 凸輪的建模</b></p><p>　　凸輪的建模重難點(diǎn)在于草繪的時(shí)候?qū)τ诔叽绲陌盐?，在作圖時(shí)應(yīng)熟練應(yīng)用草繪時(shí)對(duì)各個(gè)線之間關(guān)系的約束，重點(diǎn)應(yīng)用了“添加幾何關(guān)系” 、“顯示刪除幾何關(guān)系”、“鏡像”、“剪裁實(shí)體”等指令。如圖3-8：</p><p>　　圖3-8 添加幾何關(guān)系屬性管理器</p><p&g

75、t;　　可以對(duì)各線段進(jìn)行約束，通過(guò)“拉伸切除”最終得到凸輪實(shí)體。如下圖3-9：</p><p><b>　　圖3-9 凸輪模型</b></p><p><b>　　3.4 撥叉的建模</b></p><p>　　撥叉的建模主要應(yīng)用了基準(zhǔn)面的建立與應(yīng)用，在確定了基準(zhǔn)面后在相應(yīng)的基準(zhǔn)面上進(jìn)行草繪、拉伸、切除，最終可以形成撥叉的

76、模型。具體步驟為：</p><p>　　首先，在前視基準(zhǔn)面上畫圓，通過(guò)拉伸，得到相應(yīng)模型后在外圓的一側(cè)建立基準(zhǔn)面，與圓面相切?？梢酝ㄟ^(guò)與右視基準(zhǔn)面的距離確定，輸入12.5mm，如圖3-10所示：</p><p>　　圖3-10 基準(zhǔn)面屬性管理器</p><p>　　點(diǎn)擊，得到基準(zhǔn)面1。在確定基準(zhǔn)面后，進(jìn)行草繪，選擇剛才所建的基準(zhǔn)面1，畫出矩形，最后經(jīng)過(guò)拉伸、切除可以

77、得到圖3-11：</p><p>　　圖3-11 建立“基準(zhǔn)面1”</p><p>　　再建立新的基準(zhǔn)面2，草繪撥叉輪廓，經(jīng)過(guò)定義尺寸后，對(duì)草圖進(jìn)行拉伸、切除，最終得到撥叉模型。如圖3-12：</p><p>　　圖3-12 “基準(zhǔn)面2”的建立</p><p>　　結(jié)論：撥叉的建模重點(diǎn)要求我們對(duì)基準(zhǔn)面的建立，相應(yīng)地，可以延伸到基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)線的

78、建立和應(yīng)用。新的基準(zhǔn)的建立，對(duì)三維模型的構(gòu)建有著至關(guān)重要的作用，要求我們熟練掌握。</p><p>　　3.5 機(jī)架、定位塊、銷釘?shù)慕?lt;/p><p>　　機(jī)架的建模重點(diǎn)要求我們掌握“抽殼”的應(yīng)用，首先草繪“矩形”，對(duì)其進(jìn)行拉伸，然后抽殼，具體操作如圖3-13所示：</p><p>　　圖3-13 抽殼屬性管理器</p><p>　　完成抽

79、殼后，通過(guò)畫圓，拉伸切除，可以得到最終機(jī)架。如圖3-14：</p><p>　　圖3-14 抽殼模型</p><p>　　定位塊和銷釘?shù)慕１容^簡(jiǎn)單，可以通過(guò)基本的特征操作指令得到。</p><p>　　結(jié)論：通過(guò)機(jī)架的建模，可以讓我們對(duì)抽殼操作有一定的了解，由此延伸的拔模、倒角、圓角等相關(guān)操作也需要我們熟練掌握。</p><p><b

80、>　　4 車床的裝配</b></p><p>　　4.1 裝配順序的原則</p><p>　　在這里我們采用“可拆即可裝”的方法來(lái)確定裝配順序?！翱刹鸺纯裳b”的原則是:若零件的裝配和拆卸互為可逆過(guò)程，則可通過(guò)求解零件的拆卸順序來(lái)得到零件的裝配順序。拆卸法求解裝配順序的優(yōu)點(diǎn)是：若判定一零件滿足拆卸條件，則該零件一定滿足順序約束；反之，裝配過(guò)程某一階段滿足裝配條件的零件并不一

81、定滿足順序約束條件，因?yàn)樵摿慵锌赡苡绊懙胶罄m(xù)零件的裝配；另外，通過(guò)幾何計(jì)算和推理可從零部件的裝配狀態(tài)演繹出零部件拆卸的初始方向，而從自由狀態(tài)的零部件卻無(wú)法推導(dǎo)出零部件的裝配方向。對(duì)于CA6140車床而言：</p><p>　　當(dāng)我們拆卸時(shí)順序應(yīng)該是： 換擋裝置—鏈條—鏈輪—齒輪—鍵—軸</p><p>　　因此，裝配順序應(yīng)該是： 軸—鍵—齒輪—鏈輪—鏈條—換擋裝置&l

82、t;/p><p>　　在SolidWorks平臺(tái)中，我們可以通過(guò)向裝配體中添加實(shí)體零件，進(jìn)行裝配，具體可以采用手動(dòng)法。最終借助于配合、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)零部件等指令完成裝配工作。</p><p><b>　　如圖4-1所示：</b></p><p><b>　　圖4-1 裝配模型</b></p><p><

83、;b>　　5 車床的仿真</b></p><p>　　5.1 Animator介紹</p><p>　　Animator插件就是一個(gè)與SolidWorks完全集成的動(dòng)畫制作軟件插件，它能將SolidWorks的三維模型實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的可視化，并且實(shí)時(shí)錄制機(jī)構(gòu)的模擬裝配過(guò)程、模擬拆卸過(guò)程和機(jī)構(gòu)的模擬工作過(guò)程，將機(jī)構(gòu)的工作情況得到更好的表達(dá)，增強(qiáng)了人們對(duì)機(jī)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和了解。產(chǎn)品的交互

84、動(dòng)畫將SolidWorks的三維模型實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的可視化，攝制產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模擬裝配過(guò)程、模擬拆卸過(guò)程和產(chǎn)品的模擬運(yùn)行過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。 </p><p>　　Animator具有如下特點(diǎn)：</p><p>　?。?）Animator與SolidWorks和PhotoWorks軟件無(wú)縫集成，可以充分利用SolidWorks的實(shí)體模型和 PhotoWorks的渲染功能。 </p>

85、<p>　?。?）利用動(dòng)畫向?qū)?，可以非常容易地?duì)SolidWorks零件或裝配體環(huán)境制作動(dòng)畫。 </p><p>　?。?）爆炸或解除爆炸動(dòng)畫，來(lái)展示裝配體中零部件的裝配關(guān)系。 </p><p>　?。?）繞著模型轉(zhuǎn)動(dòng)或讓模型360度轉(zhuǎn)動(dòng)，可以從不同角度觀看設(shè)計(jì)模型。 </p><p>　?。?）利用專業(yè)的燈光控制以及為零件和特征增加材質(zhì)，來(lái)產(chǎn)生高質(zhì)量的

86、動(dòng)畫效果。 </p><p>　?。?）可以直接通過(guò)電子郵件發(fā)送AVI格式動(dòng)畫文件，加快設(shè)計(jì)觀點(diǎn)的交流，縮短設(shè)計(jì)周期。</p><p>　　5.2 車床傳動(dòng)仿真的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　SolidWorks Animator使用基于“關(guān)鍵點(diǎn)”的界面。所謂關(guān)鍵點(diǎn)（Key Frame），就是零部件的某個(gè)特定的狀態(tài)?！瓣P(guān)鍵點(diǎn)”不僅支持空間位置的變化，也支持模型材質(zhì)、顏色

87、、透明度的變化。Animator 基本界面如圖5-1所示：</p><p>　　圖5-1 放置鍵碼屬性管理器</p><p>　　重點(diǎn)在于關(guān)鍵點(diǎn)的確定，生成關(guān)鍵點(diǎn)有3個(gè)步驟：（1）切換到動(dòng)畫界面。（2）根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)度，拖動(dòng)時(shí)間滑竿到相應(yīng)的位置。（3）拖動(dòng)裝配體零部件，使其達(dá)到動(dòng)畫序列末端應(yīng)達(dá)到的新的位置。也可以在對(duì)應(yīng)零件的時(shí)間欄區(qū)域單擊右鍵，在菜單中選擇“放置鍵碼”選項(xiàng)。對(duì)于本裝配

88、體，移動(dòng)時(shí)間滑竿，然后旋轉(zhuǎn)齒輪到最終理想的位置，就可以達(dá)到理想的動(dòng)畫效果，單擊“開始”按鈕可以播放動(dòng)畫，通過(guò)點(diǎn)擊“保存”按鈕可以將動(dòng)畫保存為AVI格式的動(dòng)畫。</p><p><b>　　6 結(jié)論與展望</b></p><p><b>　　6.1 結(jié)論</b></p><p>　　產(chǎn)品的建模、虛擬裝配和仿真是當(dāng)今研究的一個(gè)

89、熱點(diǎn)課題。國(guó)外對(duì)這一課題的理論研究較早，而且取得了很多的成果，在國(guó)內(nèi)也是近幾年才開始跟蹤國(guó)外進(jìn)行研究。目前的研究主要集中在理論方面，在工程應(yīng)用方面研究較少，大多都是為了某一目的各自為陣，不具有系統(tǒng)性、全面性。如果能夠具有一個(gè)適用性廣泛、功能強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)，使我們能夠在計(jì)算機(jī)上通過(guò)虛擬裝配、仿真解決實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的所有問(wèn)題，那么這將會(huì)大大提高裝配效率，節(jié)約成本，減少勞動(dòng)力，這是我們研究的目標(biāo)。</p><p>　　

90、本課題從零件建模、裝配、動(dòng)態(tài)仿真等方面的理論和應(yīng)用方面闡述了整個(gè)虛擬裝配和動(dòng)態(tài)仿真過(guò)程。本課題力爭(zhēng)為后期研究打下基礎(chǔ)，創(chuàng)造較好的前提條件，因此在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和作者的努力下基本達(dá)到了預(yù)期的目的，主要取得了如下成果：</p><p>　?。?）基于SolidWorks系統(tǒng)和裝配對(duì)象—CA6140車床系統(tǒng)，建立了零部件三維實(shí)體模型和虛擬裝配的模型，通過(guò)二次開發(fā)對(duì)復(fù)雜零件—齒輪進(jìn)行了建模，并且客觀地描述了整個(gè)裝配過(guò)程；

91、</p><p>　?。?）在SolidWorks中實(shí)現(xiàn)裝配過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真，改進(jìn)了SolidWorks系統(tǒng)中只有裝配前和裝配后兩種狀態(tài)的缺點(diǎn)；</p><p>　　（3）在裝配過(guò)程中體現(xiàn)出了裝配路徑，但是裝配路徑和順序的規(guī)劃是人工完成的，不能做到自動(dòng)規(guī)劃；</p><p>　?。?）由于該系統(tǒng)是利用SolidWorks系統(tǒng)的固有功能直接開發(fā)而成的，因此具有很大的可靠

92、性；</p><p>　?。?）為復(fù)雜系統(tǒng)的全過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真及碰撞和干涉檢測(cè)、裝配順序和路徑的自動(dòng)規(guī)劃等深入研究打下基礎(chǔ)。</p><p>　　6.2 今后工作方向</p><p>　　本課題的理論和應(yīng)用研究工作基本上達(dá)到了預(yù)期的目的，但由于時(shí)間和個(gè)人能力所限，還有很多后續(xù)的工作需要進(jìn)一步的研究。</p><p>　?。?）對(duì)主要裝配體進(jìn)行配合

93、分析，選取零部件最合理的公差配合。某些零部件的尺寸公差的選取對(duì)整機(jī)的性能影響較大，因此需要對(duì)裝配性能要求較高的零部件建立不同尺寸公差的零件庫(kù)，通過(guò)對(duì)其裝配應(yīng)力進(jìn)行分析，從而選取最為合理的公差配合，提高裝配質(zhì)量和整機(jī)的性能。</p><p>　?。?）通過(guò)虛擬裝配，對(duì)裝配后零件的變形、性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，便于反饋修改其設(shè)計(jì)提高裝配性能。例如，可以對(duì)軸、齒輪、軸承等機(jī)床主要零部件進(jìn)行分析。</p><p

94、>　?。?）可以通過(guò)虛擬裝配對(duì)主要部件或整機(jī)自動(dòng)進(jìn)行可裝配性評(píng)價(jià)，以便簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，減少零部件個(gè)數(shù)，大幅降低產(chǎn)品的制造費(fèi)用和裝配費(fèi)用，縮短產(chǎn)品的制造周期和裝配周期，提高其裝配和整機(jī)的性能。</p><p>　?。?）可以在此基礎(chǔ)上深入研究，通過(guò)二次開發(fā)從零件庫(kù)中自動(dòng)調(diào)用零件，采用裝配約束和聯(lián)接進(jìn)行自動(dòng)裝配，從而實(shí)現(xiàn)完全的裝配過(guò)程仿真。不過(guò)該問(wèn)題比較復(fù)雜，因?yàn)榱慵b配的約束和聯(lián)接牽方式非常多，要使一個(gè)零件的裝

95、配完整約束，需要2-4個(gè)約束或者聯(lián)接方式，而且還有點(diǎn)、線、面等特征。但是零件庫(kù)的建立和零件的調(diào)用比較容易實(shí)現(xiàn)。</p><p>　?。?）本文所涉及的主軸系統(tǒng)的裝配路徑基本上都是直線，但是很多復(fù)雜的裝配體的裝配路徑是曲線或者不規(guī)則的曲線，規(guī)劃非常復(fù)雜，需要進(jìn)一步的簡(jiǎn)化。</p><p>　?。?）在上述基礎(chǔ)上，對(duì)相似性、重復(fù)性高的零部件建立零件庫(kù)，便于該車床的系列化開發(fā)。</p>

96、;<p><b>　　致謝</b></p><p>　　本文自始至終是在尊敬的陳錫渠教授的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。陳老師淵博的知識(shí)，言傳身教的學(xué)者風(fēng)范，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)，高尚的人品，以及高度的責(zé)任感將永遠(yuǎn)激勵(lì)我自強(qiáng)不息。值此論文完成之際，謹(jǐn)向他致以崇高的敬意和衷心的感謝，并祝愿他身體健康、工作順利。</p><p>　　在攻讀學(xué)士期間，得到了機(jī)電學(xué)院叢

97、曉霞老師、馬利杰老師、李達(dá)敏老師、龐明華老師的教誨與鼓勵(lì)，對(duì)此表示衷心的感謝。同時(shí)感謝學(xué)友李舸艄、周亦航、高自永等對(duì)我的幫助。</p><p>　　深深感謝父母多年來(lái)在精神、物質(zhì)和生活上給予我的最大幫助和全力支持。</p><p>　　作者向所有參考文獻(xiàn)的作者致以謝意!</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><

98、;p>　　【1】戴曙.金屬切削機(jī)床.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.12.</p><p>　　【2】宋愛平.CAD/CAM技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.1.</p><p>　　【3】施平.機(jī)械工程專業(yè)英語(yǔ).哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007.8.</p><p>　　【4】立雅科技.SolidWorks2004實(shí)戰(zhàn)演練.北京:中國(guó)

99、鐵道出版社，2005.4.</p><p>　　【5】王蘭美.機(jī)械制圖. 北京:高等教育出版社，2004.2.</p><p>　　【6】濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì). 北京:高等教育出版社，2006.</p><p>　　【7】王先逵.機(jī)械加工工藝手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.12.</p><p>　　【8】王賢坤.機(jī)械CAD/CAM

100、技術(shù)、應(yīng)用與開發(fā).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.</p><p>　　【9】劉友和，鄭繼昌.SolidWorks入門.北京:清華大學(xué)出版社，2002.</p><p>　　【10】孫桓，傅則紹著.機(jī)械原理.北京:高等教育出版社，1989.</p><p>　　【11】宋培林.虛擬模型:機(jī)械工程的一門新興技術(shù). 2003.</p><p>　

101、　【12】郭曉寧，褚金奎.基于SolidWorks的空間連桿機(jī)構(gòu)實(shí)體運(yùn)動(dòng)分析的開發(fā).機(jī)械科學(xué)與技術(shù).2003，理:248-252.</p><p>　　【13】喻宏波，王玉敏，王玉新等.多桿空間機(jī)構(gòu)三維實(shí)體仿真.機(jī)械設(shè)計(jì).1999.9:16-17.</p><p>　　【14】韓銳.基于SolidWorks的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真研究.西安理工大學(xué)出版社，2004.3.</p><