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】

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1、河南科技學(xué)院河南科技學(xué)院 2009 屆本科屆本科畢業(yè)論畢業(yè)論文（文（設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)） ） 論論文文題題目：基于目：基于 SolidWorks 的的車車床運(yùn)床運(yùn)動(dòng)動(dòng)建模與仿真建模與仿真 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 所在院系：所在院系： 機(jī)機(jī)電電學(xué)院學(xué)院 所學(xué)所學(xué)專業(yè)專業(yè)： ： 機(jī)機(jī)電電技技術(shù)術(shù)教育教育 導(dǎo)師導(dǎo)師姓名：姓名： 完成完成時(shí)間時(shí)間： ：2009 年年 5 月月 24 日日 1 基于基于 SolidWorks 的的車車床運(yùn)床運(yùn)動(dòng)動(dòng)建模與仿真建模與仿真 摘摘 要要 眾所周知，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

2、 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。 首先，從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、車床的介紹、零件的建模和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)。 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。

3、最后，通過(guò)以上仿真將機(jī)床的傳動(dòng)情況直觀地顯示了出來(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)。 關(guān)關(guān)鍵詞鍵詞: CA6140 車床，SolidWorks，建模，仿真 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 2 Lathe Modeling and Simulation of the Movement Based on SolidWorks Abstract As we all know,modeling and simulation products,product design as an importa

4、nt element of the main functions of the product process. 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 development of information

5、technology, modeling and simulation technology. The development and application will become an inevitable trend. SolidWorks platform of the subject of the use of the CA6140 lathe assembly process of the necessary analysis and simulation. First of all,research from home and abroad,introduction of lat

6、hes,parts modeling and assembly modeling system and so on modeling and simulation on the theory of knowledge,and technical points of principle. Secondly,three-dimensional modeling software,SolidWorks gave a brief account of its plug-in function of learning and exploration,Grasp of the parameters of

7、the modeling method,greatly reducing the design time and improve design efficiency and design quality,development of better design task was completed. That will do little to shorten the product development cycle,lower development costs have a significant role. Finally,through the above-mentioned mac

8、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 for performance evaluation. Key words: CA6140 lathe, SolidWorks, Modeling, Simul

9、ation 0 目目 錄錄 1 緒論緒論1 1.1 引言引言1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)現(xiàn)狀狀2 1.3 課題課題目的及所研究的主要內(nèi)容目的及所研究的主要內(nèi)容3 1.3.1 課題課題的目的的目的3 1.4 CA6140 車車床床簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介4 1.4.1 CA6140 車車床床簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介4 1.4.2 CA6140 車車床的床的傳動(dòng)傳動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng)4 2 SolidWorks 軟軟件平臺(tái)件平臺(tái)4 2.1 SolidWorks 及其二次開(kāi)及其二次開(kāi)發(fā)發(fā)技技術(shù)簡(jiǎn)術(shù)簡(jiǎn)介介4 2.1.1 三三維維造型造型軟軟件件 SolidWorks 簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介4 2.1.2 基于基于 SolidWorks 的二次開(kāi)的二次

10、開(kāi)發(fā)發(fā)技技術(shù)術(shù)5 2.2 SolidWorks 插件插件5 2.2.1 PhotoWorks .5 2.2.2 FeatureWorks6 2.2.3 COSMOSXpress6 2.2.4 Toolbox.6 2.3 SolidWorks 在在產(chǎn)產(chǎn)品品設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中的功能中的功能7 2.4 三三維實(shí)維實(shí)體零件的建模體零件的建模7 2.4.1 參數(shù)化建模方法（參數(shù)化參數(shù)化建模方法（參數(shù)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)） ）7 2.4.2 一般建模方法一般建模方法9 2.5 三三維實(shí)維實(shí)體零件的裝配體零件的裝配9 2.5.1 向裝配體中添加向裝配體中添加實(shí)實(shí)體零件體零件9 3 車車床的建模床的建模10 3.1 軸軸的建模

11、的建模10 1 3.2 齒輪齒輪、 、鏈輪鏈輪的建模的建模.11 3.3 凸凸輪輪的建模的建模14 3.4 撥撥叉的建模叉的建模14 3.5 機(jī)架、定位機(jī)架、定位塊塊、 、銷釘銷釘?shù)慕５慕?16 4 車車床的裝配床的裝配17 4.1 裝配裝配順順序的原序的原則則17 5 車車床的仿真床的仿真18 5.1 Animator 介介紹紹.18 5.2 車車床床傳動(dòng)傳動(dòng)仿真的仿真的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)19 6 結(jié)論結(jié)論與展望與展望19 6.1 結(jié)論結(jié)論19 6.2 今后工作方向今后工作方向20 致致謝謝21 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)21 2 1 緒論緒論 1.1 引言引言 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

12、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

13、一過(guò)程，使產(chǎn)品在上市時(shí)便有先天不足的毛病。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(kāi)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。 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) 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)

14、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(kāi)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) 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

15、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。借助于虛擬模型技術(shù)，設(shè) 計(jì)過(guò)程先從整機(jī)開(kāi)始，按照“由上至下”的順序進(jìn)行，這樣可以避免由于系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 方面的失誤而付出的昂貴代價(jià)。 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(kāi)支和時(shí)間，并提供了滿意的設(shè)計(jì)方案。

16、1.2 國(guó)內(nèi)外研究國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)現(xiàn)狀狀 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。 國(guó)內(nèi)一些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

17、 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(jué)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(kāi)發(fā)的機(jī)構(gòu)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) CAD3DS 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

18、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(kāi)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(kāi)發(fā)多用于平面圖形，很少應(yīng)用與三維實(shí)體造型，其余幾種軟件本身就是工 程軟件，對(duì)機(jī)械零件的造型能力很強(qiáng)，其二次開(kāi)發(fā)的接口也比較成熟，開(kāi)發(fā)具有 很大的靈活性，二次開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品很多己經(jīng)進(jìn)入工程使用階段14。 本文基于 SolidWorks 進(jìn)行車床的建模和運(yùn)動(dòng)仿真軟件的開(kāi)發(fā)，主要是從以 下幾方面考慮: （1）SolidWorks 是當(dāng)今世界基于 NT/Windows 平臺(tái)的三維機(jī)械 CAD 軟件系

19、 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。 （2）易學(xué)、易用，操作過(guò)程直觀、簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大。 （3）完全漢化，使用過(guò)程中無(wú)任何語(yǔ)言障礙。 （4）可向下兼容二維 AutoCAD，使得以前采用 AutoCAD 進(jìn)行的設(shè)計(jì)可以繼 續(xù)使用和轉(zhuǎn)化。 （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(kāi)發(fā)。 （6）與其它三維設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)具有非常好的兼容性。 1.3 課題課題目的及所研究的主要內(nèi)容目的及所研究的主要內(nèi)容 1.3.1 課題課題的目的的目的 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(kāi)發(fā)時(shí)間、降低開(kāi)發(fā)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量

20、，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(kāi)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(kāi) 發(fā)上來(lái)是刻不容緩的。本課題就是旨在基于 SolidWorks 三維實(shí)體造型軟件對(duì) 4 CA6140 車床系統(tǒng)進(jìn)行虛擬裝配及仿真分析研究。 1.3.2 課題課題的主要工作內(nèi)容的主要工作內(nèi)容 （1）三維環(huán)境下的零件建模與裝配 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)

21、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)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。 （2）實(shí)體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 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(kāi) 始，暫停，反

22、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。 1.4 CA6140 車車床床簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介 1.4.1 CA6140 車車床床簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介 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(jiàn) 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。 1.4.2 CA6140 車車床的床的傳動(dòng)傳動(dòng)系系統(tǒng)統(tǒng) 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（切螺紋時(shí)為螺紋鏈）從主軸開(kāi)始，經(jīng)進(jìn)給換向機(jī)構(gòu)、 掛輪和進(jìn)給

23、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?2 SolidWorks 軟軟件平臺(tái)件平臺(tái). 2.1 SolidWorks 及其二次開(kāi)及其二次開(kāi)發(fā)發(fā)技技術(shù)簡(jiǎn)術(shù)簡(jiǎn)介介 2.1.1 三三維維造型造型軟軟件件 SolidWorks 簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介 SolidWorks 軟件是在 windows 環(huán)境下開(kāi)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 5 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(shù)，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

24、征進(jìn)行修改，還可以隨意調(diào)整特 征樹(shù)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)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(kāi)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)。 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 OLEZO 的 API 后繼開(kāi)發(fā)工具己經(jīng)

25、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(méi)有文件傳輸?shù)臒馈?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。 2.1.2 基于基于 SolidWorks 的二次開(kāi)的二次開(kāi)發(fā)發(fā)技技術(shù)術(shù). 為了方便用戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，SolidWorks 提供了 OLE 應(yīng)用程序開(kāi)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(kāi)發(fā)工具，如用 VB、VBA、C

26、、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(kāi)發(fā)，可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(kāi)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?，所有的函?shù)都是有關(guān)對(duì)象的方法或?qū)?性。SolidWorks 提供了大量的 API 對(duì)象用于二次開(kāi)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(kāi)發(fā)

27、的 DLL 中實(shí)現(xiàn)與 SolidWorks 相同的功能和操作。 2.2 SolidWorks 插件插件 2.2.1 PhotoWorks 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 PhotoWorks 可以進(jìn)行以下幾種渲染： （1）設(shè)置模型或表面的材質(zhì)和紋理 （2）為零件表面貼圖 6 （3）定義光源、反射度、透明度以及背景景象 （4）利用現(xiàn)有的材質(zhì)和紋理定義新材質(zhì)或紋理 （5）圖像可以輸出到屏幕或文件 （

28、6）可以進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染 2.2.2 FeatureWorks 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

29、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。 FeatureWorks 最適合識(shí)別規(guī)則的機(jī)加工輪廓和鈑金特征，其中包括拉伸、旋 轉(zhuǎn)、孔和拔模等特征。 （1）拉伸特征，特征的輪廓是由直線、圓或圓弧構(gòu)成 （2）圓柱或圓錐形狀的旋轉(zhuǎn)特征 （3）所有孔特征，包括簡(jiǎn)單孔、螺紋孔和臺(tái)階孔 （4）筋和拔模特征 （5）等半徑圓角 2.2.3 COSMOSXpress 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

30、師在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以體驗(yàn) 仿真分析的效果。而 SolidWorks2008 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。 2.2.4 Toolbox Toolbox 與 SolidWorks 完全集成的智能化標(biāo)準(zhǔn)零件庫(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

31、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 7 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： （1）軸承以及軸承使用壽命計(jì)算。 （2）螺栓和螺釘、螺母。 （3）圓柱銷。 （4）墊圈和檔圈。 （5）拉簧和壓簧。 （6）PEM 插件。 （7）常用夾具。 （8）鋁截面、鋼截面梁的計(jì)算。 （9）凸輪傳、鏈傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)。 2.3 SolidWorks 在在產(chǎn)產(chǎn)品品設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中的功能中的功能 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。 （1）零件設(shè)計(jì) 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

32、圖掃掠過(guò)的 或兩個(gè)平行截面間拼合的槽。 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。 草圖裝飾特征。 生成參考基準(zhǔn)面、軸、點(diǎn)、曲線、坐標(biāo)以及非實(shí)體參考基準(zhǔn)的圖。 修改、刪除、壓縮、重定義和重排列特征以及只讀特征。 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。 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。 可以通過(guò) SolidWorks 定義高級(jí)特征以增強(qiáng)系統(tǒng)功能。 （2）裝配設(shè)計(jì) 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。 從一個(gè)裝配中拆開(kāi)裝配的組件。 修改裝配時(shí)設(shè)置的偏移。 生成和修改裝配的基準(zhǔn)面、坐標(biāo)系和剖面圖。 修改裝配模型中的零件尺寸

33、。 產(chǎn)生工程信息、參考尺寸和裝配質(zhì)量等特性參數(shù)。 （3）通用功能 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。 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。 2.4 三三維實(shí)維實(shí)體零件的建模體零件的建模 8 2.4.1 參數(shù)化建模方法（參數(shù)化參數(shù)化建模方法（參數(shù)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)） ） 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。 （1）完全程序化參數(shù)建模 采用程序方法進(jìn)行建模時(shí)，建模的過(guò)程完

34、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)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)

35、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，這種方法的難點(diǎn)在于要求程序員對(duì) SolidWorksAPI 函數(shù)具有較高的理解和運(yùn)用能力，而實(shí)際上要做到這一點(diǎn)是需要 付出一定的時(shí)間和努力的。對(duì)于初學(xué)者，使用這種方法有助于更好的理解和運(yùn)用 SolidWor

36、ksAPI 函數(shù)。 （2）參數(shù)修改法建模 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(kāi)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

37、輸入可以 通過(guò)對(duì)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(kāi)零件庫(kù)中對(duì)應(yīng)的零件，打開(kāi)零件的操作可以由手動(dòng)完成， 也可以通過(guò)程序完成。 9 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。 2.4.2 一般建模方法一般建模方法 打開(kāi) 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

38、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(shù)中對(duì)其進(jìn)行修改。如（圖 2- 1）。 圖 2-1 在操作樹(shù)中編輯特征 2.5 三三維實(shí)維實(shí)體零件的裝配體零件的裝配 2.5.1 向裝配體中添加向裝配體中添加實(shí)實(shí)體零件體零件. 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： 10 通過(guò)點(diǎn)擊“瀏覽”，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。 圖 2-2 插入零部件屬

39、性管理器 3 車車床的建模床的建模 3.1 軸軸的建模的建模 以（1 軸）為例，由于是軸類零件，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。 圖 3-1 拉伸屬性管理器 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。 11 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?？梢缘玫阶罱K所需的軸模型。 圖 3-2 尺寸屬性管理器 圖 3-3 軸模型 最終我們可以得到零件如圖 3-3 所示。 3.2 齒輪齒輪、 、鏈輪鏈輪的建模的建模 齒輪的建模重點(diǎn)利用 S

40、olidWorks 所提供強(qiáng)大的 Toolbox 插件（見(jiàn)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。 12 圖 3-4 “Toolbox”庫(kù) 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“ToolboxISO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）。 圖 3-5 齒輪參數(shù)化建模 13 要生成

41、鍵槽，我們還需要在齒輪端面上進(jìn)行切割，草繪如圖 3-6： 圖 3-6 草繪鍵槽 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。 圖 3-7 齒輪模型 14 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。 3.3 凸凸輪輪的建模的建模 凸輪的建模重難點(diǎn)在于草繪的時(shí)候?qū)τ诔叽绲陌盐眨谧鲌D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

42、： 圖 3-8 添加幾何關(guān)系屬性管理器 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： 15 圖 3-9 凸輪模型 3.4 撥撥叉的建模叉的建模 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模型。具體步驟為： 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： 圖 3-10 基準(zhǔn)面屬性管理器 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

43、伸、切除可以得到圖 3-11： 16 圖 3-11 建立“基準(zhǔn)面 1” 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： 圖 3-12 “基準(zhǔn)面 2”的建立 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。 3.5 機(jī)架、定位機(jī)架、定位塊塊、 、銷釘銷釘?shù)慕５慕?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： 17 圖 3-13 抽殼屬性管理器

44、完成抽殼后，通過(guò)畫圓，拉伸切除，可以得到最終機(jī)架。如圖 3-14： 圖 3-14 抽殼模型 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。 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。 4 車車床的裝配床的裝配 4.1 裝配裝配順順序的原序的原則則 在這里我們采用“可拆即可裝”的方法來(lái)確定裝配順序。 “可拆即可裝”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

45、足裝配條件的零件并不一 18 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： 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 因此，裝配順序應(yīng)該是： 軸鍵齒輪鏈輪鏈條換擋裝置 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。 如圖 4-1 所示： 圖 4-1 裝配模型 5 車車床的仿真床的仿真 5.1 Animator

46、介介紹紹 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)。 19 Animator 具有如下特點(diǎn)： （1）Animator 與 SolidWorks 和 PhotoWorks 軟件無(wú)縫集成，可以充分利用 SolidWor

47、ks 的實(shí)體模型和 PhotoWorks 的渲染功能。 （2）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。 （3）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。 （4）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。 （5）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)量的動(dòng)畫 效果。 （6）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。 5.2 車車床床傳動(dòng)傳動(dòng)仿真的仿真的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn) SolidWorks Animator 使用基于“關(guān)鍵點(diǎn)”的界面。所謂關(guān)鍵點(diǎn)（Key Frame）， 就

48、是零部件的某個(gè)特定的狀態(tài)。 “關(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、透明度的變化。Animator 基本界面如圖 5-1 所示： 圖 5-1 放置鍵碼屬性管理器 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(kāi)始”按鈕可以播放動(dòng) 20 畫，通過(guò)點(diǎn)擊“保存”按鈕可以將動(dòng)畫

49、保存為 AVI 格式的動(dòng)畫。 6 結(jié)論結(jié)論與展望與展望 6.1 結(jié)論結(jié)論 產(chǎn)品的建模、虛擬裝配和仿真是當(dāng)今研究的一個(gè)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(kāi)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)。 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

50、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： （1）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(kāi)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； （2）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)； （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； （4）由于該系統(tǒng)是利用 SolidWo

51、rks 系統(tǒng)的固有功能直接開(kāi)發(fā)而成的，因此具 有很大的可靠性； （5）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)。 6.2 今后工作方向今后工作方向 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。 （1）對(duì)主要裝配體進(jìn)行配合分析，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。 （2）通過(guò)虛擬裝配，對(duì)裝配后零件

52、的變形、性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，便于反饋修改其設(shè) 21 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。 （3）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。 （4）可以在此基礎(chǔ)上深入研究，通過(guò)二次開(kāi)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

53、和零件的調(diào)用比較容易實(shí)現(xiàn)。 （5）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。 （6）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(kāi)發(fā)。 致致謝謝 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。 在攻讀學(xué)士期間，得到了機(jī)電學(xué)院叢曉霞老師、馬利杰老師、李達(dá)敏老師、 龐明華老師的

54、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。 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。 作者向所有參考文獻(xiàn)的作者致以謝意! 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 【1】戴曙.金屬切削機(jī)床.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.12. 【2】宋愛(ài)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. 【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. 【4】立雅科技.SolidWorks2004 實(shí)戰(zhàn)演練.北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.4. 【5】王蘭美.機(jī)械制圖. 北京:高等教育出版社，2004.2. 【6】

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