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普通车床变速箱的三维虚拟设计及运动仿真(有cad图 中英文翻译).rar

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    编号:20181016173632477    类型:共享资源    大小:4.55MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    普通 车床 变速箱 三维 虚拟 设计 运动 仿真 cad 中英文 翻译
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    I毕业 任务书一、题目普通车床变速箱的三维虚拟设计及运动仿真二、指导思想和目的要求本课题研究了普通车床变速箱的变速原理以及虚拟仿真系统的设计方法,构建了一个能够显示变速机构工作原理的三维仿真机构。课题的目的是用 Pro/E 建立三维模型及模型库,进行虚拟装配、动画演示、仿真运动分析,将三维技术融入机械类等课程,从而实现用现代化教学手段达到降低教学成本,提高教学质量的目的。并探索Pro/E 在三维动态方面的应用价值,以及 Pro/E 软件在当今生产加工行业的应用。Pro/E 软件作为计算机辅助设计系统中非常重要的一款三维设计软件,它所具有的功能是计算机发挥辅助设计功能、提高设计效率的重要基础。建立在统一基层上的数据库上的特点令数据结构与工程设计结合,使得一件产品的设计能够在各个阶段称为一个完整一体的过程。本课题应用 Pro/E 软件完成各轴、齿轮、键的三维实体建模、结构参数化设计,在完成各个零部件的绘制后,开始装配轴和齿轮,装配完成后,进行仿真。目的是通过对普通车床变速箱的设计仿真,了解一般产品设计的基本过程。探索 Pro/E 在三维动态方面的应用价值,以及 Pro/E 软件在当今工业生产中的应用价值。长远的观点看,三维 CAD 技术必然会替代二维绘图。随着计算机性能的提高,CAD三维技术正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展。正确把握 CAD 三维技术的发展趋势,对我国机械行业的企业正确的规划自身设计系统,有着深远的意义。三、主要技术指标1、CAD 零件图二张;2、Pro/E 三维实体模型若干;设计论文II3、模拟仿真视频一个;四、进度和要求2014.3—2014.4:翻译外文文献、完成开题报告, 2014.4.5—2014.4.13:熟悉作图软件复习所需的专业知识搜集资料做好准备工作;2014.4.15—2014.5:进行典型零件仿真加工及优化方案;2014.5—2014.6:撰写毕业设计论文;2014.6:准备并完成答辩。五、主要参考书及参考资料[1] 单泉.《Pro/E 4.0 参数化设计从入门到精通 》,北京-机械工业出版社,2008.[2] 曹金榜.《 机床主轴变速箱设计指导》,北京-机械工业出版社,1987.[3] 威克.《机床 》,北京-机械工业出版社,1987.[4] (德) 斯推番.E.《机床齿轮变速箱最佳传动方案》,上海-上海科学技术出版社,1965.[5] 梁玲, 赵春章 . 《中文版 Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 实用教程,北京- 清华大学出版社,2008.[6] 钟日铭.《 Pro/ENGINEER Wildfire3.0 中文版装配设计与产品实例》,北京-机械设计出版社,2007:6-11,82-84,190-194.[7] 韩秋实.《 机械制造技术基础》,北京-机械工业出版社,2010.[8] 侯先勤.《 Pro/E 4.0 产品设计实例精讲 》,西安-西安交通大学出版社, 2009:179-185.[9] 刘传紹.《 机械制造工艺学》,北京-电子工艺出版社,2011.[10] 纪名刚.《 机械设计》, 北京-高等教育出版社,2006.5[11] 杨雪宝. 《机械制造装备与设计》.西北工业大学出版社.2010. [12] 李国斌. 《机械设计基础》.机械工业出版社出版.2010[13] 张萌克. 《机械制图》.机械工业出版社.2010III摘 要车床变速箱是车床上重要的传动装置,面对这种体型笨重、昂贵的机电设备,要学习其内部的特殊构造,传统的学习方式是采用二维的书面信息和简单的等比食物模型相结合的方法对学习者进行讲解,使他们了解和学习变速机构的工作原理。当利用实物模型会受到模型的数量、环境等因素的限制,降低了学习效率。本课题研究了普通车床变速箱的变速原理以及虚拟仿真系统的设计方法,构建了一个能够显示变速机构工作原理的三维仿真机构。课题的目的是用 Pro/E 建立三维模型及模型库,进行虚拟装配、动画演示、仿真运动分析,将三维技术融入机械类等课程,从而实现用现代化教学手段达到降低教学成本,提高教学质量的目的。并探索 Pro/E 在三维动态方面的应用价值,以及 Pro/E 软件在当今生产加工行业的应用。关键字:变速箱,仿真系统,Pro/E,运动特性分析 IVABSTRACTLathe gearbox is important gear on a lathe, in the face of this kind of bodily form bulky and expensive mechanical and electrical equipment, to study its internal structure, the special traditional way of learning is to use 2 d written information and simple geometric model method of combining the food to interpretation of learners, to make them understand and study the working principle of variable speed mechanism. By using physical model will be affected by the number of models, environmental factors such as limit, reduce the learning efficiency.This topic research the engine lathe gearbox transmission principle and design method of virtual simulation system, builds a able to display the 3 d simulation of shift gear working principle. Subject is the purpose of using Pro/E 3 d model is set up and model library, virtual assembly, animation, motion characteristics.Key words: Transmission, the simulation system, Pro/E, movement characteristics analysisV目 录第一章 绪 论 ..........................................................11.1 PRO/E 的应用及车床的发展 .........................................11.1.1 Pro/E 在工业中的应用.........................................11.1.2 国内外机床发展状况 ..........................................21.2 PRO/ENGINEER 软件的简介 ..........................................21.2.1 Pro/ENGINEER 的发展历程......................................21.2.3 Pro/ENGINEER 主要模块及应用领域..............................41.3 本课题主要研究内容...............................................6第二章 车床变速箱的概况 ...............................................82.1 变速箱组成及特点.................................................82.2 变速箱的主要传动系统构成.........................................82.3 主轴箱的主要参数.................................................92.4 传动系统及传动方案的确定.........................................92.5 轴在箱体的定位..................................................12第三章 变速箱的三维实体建模 ..........................................133.1 齿轮参数化建立..................................................133.2 齿轮的建模过程 .................................................353.3 轴的建模过程 ...................................................383.4 变速箱的装配过程 ...............................................433.4.1 轴的装配过程 ...............................................433.4.2 轴之间的定位装配过程 .......................................443.4.3 传动系统的装配 .............................................48VI第四章 仿真运动 ......................................................504.1 仿真运动的参数设置..............................................504.2 模拟仿真运动效果................................................53第五章 全文总结 ......................................................57致 谢 ...............................................................58参 考 文 献 ..........................................................59毕业设计小结 .........................................................601第一章 绪 论1.1 Pro/E 的应用及车床的发展1.1.1 Pro/E 在工业中的应用CAD 技术是先进制造技术的重要组成部分,是计算机技术在工程设计、机械制造等领域中最有影响的一项高新应用技术。Pro/E 作为 CAD 软件中的突出代表,在工业生产、产品创新等各个方面有着重要的作用。它使机械产品在设计过程中,产品的性能设计和结构优化设计技术能得到充分的施展,而不仅仅是代替简单而重复的人工劳动。在进行产品设计过程中,产品设计人员可以通过 Pro/E 的动态仿真技术进行产品的性能分析设计和结构优化设计,并将产品的形体设计已产品性能设计结合起来,对产品个主要部件的动、静态分析和结构形体等的优化。自从美国 PTC 公司的 PRO/E 软件自诞生那一天起,就引领机械行业的发展,将一场深刻的变化带进了工业生产的各个方面。其优势在航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等制造业的广泛、深入应用就能得到生动的说明。相关联的据库、参数化设计基于特征的实体型化、以及多兼容的数据接口等,都是 PRO/E 的最大特点。Pro/E 软件作为计算机辅助设计系统中非常重要的一款三维设计软件,它所具有的功能是计算机发挥辅助设计功能、提高设计效率的重要基础。建立在统一基层上的数据库上的特点令数据结构与工程设计结合,使得一件产品的设计能够在各个阶段称为一个完整一体的过程。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、倒角及圆角等特征,可以轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。该软件的多数据的接口可以与多种 CAE/CAM 软件的的连接应用。21.1.2 国内外机床发展状况目前,机床已发展到数控阶段,80 年代是数控机床、数控系统大发展的时代。到80 年代末,全世界数控机床(含锻压铣床)的年产量超过 10 万台。这个发展大潮,方兴未艾。世界著名企业中,数控机床在加工设备中所占的比例明显提高。例如,美国通用电器公司,数控机床已占 70%。从 1982 年起,日本的机床工业产值连年独占鳌头,数控机床产量连续多年处于世界的首位。日本机床的发展反映着世界机床技术发展的趋势。日本数控机床以年均 2.88%,的增长率增长,到 1990 年,数控机床的年产量达6.1 万台,机床产值数控化率超过 80%,而且主要生产高档数控机床。我国的机床工业是在新中国成立后建立起来的。在半封建半殖民地的旧中国,基本上没有机床制造工业。直至解放前夕,全国只有少数几个机械修配厂生产结构简单的少量机床。1949 年,机床年产量仅 1500 多台。解放后 40 多年来,我国机床工业获得了高速发展。目前我国已形成了布局比较合理、比较完整的机床工业体系。机床的产量不断上升,机床产品除满足国内建设需要以外,而且有一部分已远销国外。我国已制定了完整的机床系列型谱。生产的机床品种也日趋齐全。现在已经具备了成套装备现代化工厂的能力。目前我国已能生产从小型仪表机床到重型机床的各种机床,也能生产出各种紧密的、高精度自动化的已经高效率的机床和自动线。我国机床工业已经取得了很大的成就,但与世界先进水平相比,还有很大的差距。主要表现在:大部分高精度和超高紧密机床的性能还不能满足要求,精度保持性也较差,特别是高效自动化和数控化机床的产量、技术水平和质量等方面都明显落后。到 1990 年底,我国数控机床的产量仅是全部机床产量的 1.5%,产值数控化比率仅为 8.7%。而同期日本机床产值数控化绿为 80%,德国为 54.2%。我国数控机床基本是中等规格的车窗、铣床和加工中心等。精密、大型、重型或小型数控机床,远远不能满足需要。1.2 Pro/ENGINEER 软件的简介1.2.1 Pro/ENGINEER 的发展历程1985 年,PTC 公司成立于美国波士顿,开始参数化建模软件的研究。1988 年,V1.0 的 Pro/ENGINEER 诞生了,自面世后以优异的性能获得了众多 CAD 用户的认可。Pro/ENGINEER 经历 10 余年的发展,技术上逐步成熟,已经成为三维建模软件的领头羊。Pro/ENGNEER 作为一种通用工程软件有着极其强大的功能。在现代产品设计中,3随着设计手段日趋先进,计算机辅助设计使得产品设计快捷、直观,以往使用的 CAD软件以二维软件为主,主要起辅助绘图作用,而随着产品设计的发展需要,越来越多的产品设计已经不再停留在二维的设计领域,正在越来越多的朝着三维的产品设计发展, Pro/Engineer 软件采用全参数化造型技术,比较适于零件相对简单,部件结构比较复杂的产品设计。而 Pro/ENGINEER 与其它 CAD 软件相比,有着很大的优越性:Pro/ENGINEER 可以实现三维造型的随意性和方向性,可进行模拟装配和有机的可行性分析,从而缩短设计周期,降低生产成本。PTC 公司以每年推出一个新版本的速度不断改进软件的不足之处并引入现先进的设计理念。在 Pro/ENGINEER 的 Wildfire 系列推出之前,最近的几个版本是Pro/ENGINEERR20、Pro/ENGINEER2000i 、Pro/ENGINEER2000i2 和Pro/ENGINEER2001。每个版本都有代表性的先进设计思想。2003 年,PTC 推出了 Wildfire 版,全面改进了软件的用户界面,对个设计模块重新进行功能组合,进一步完善了部分设计功能,是软件的界面更友好,使用更方便,设计能力更强大。两年后 PTC 公司推出了 Pro/ENGINEER Wildfire 2.0。2006 年 4 月,Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 正式推出。2007 年 7 月,Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 面世。现在 Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 已经进入应用领域。PTC 的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能,还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER 还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。下面就 Pro/ENGINEER 的主要特性进行分析。 主要特性: 全相关性:Pro/ENGINEER 的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改,能够扩展到整个设计中,同时自动更新所有的工程文档,包括装配体、设计图纸,以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改,却没有任何损失,并使并行工程成为可能,所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。 基于特征的参数化造型:Pro/ENGINEER 使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象,并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如:设计特征有弧、圆角、倒角等等,它们对工程人员来说是很熟悉的,因而4易于使用。 装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数(不但包括几何尺寸,还包括非几何属性),然后修改参数很容易的进行多次设计叠代,实现产品开发。数据管理:加速投放市场,需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率,必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制,正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作,由于使用了 Pro/ENGINEER独特的全相关性功能,因而使之成为可能。 装配管理:Pro/ENGINEER 的基本结构能够使您利用一些直观的命令,例如【啮合】、【插入】、【对齐】等很容易的把零件装配起来,同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理,这些装配体中零件的数量不受限制。 易于使用:菜单以直观的方式联级出现,提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项,同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助,这种形式使得容易学习和使用。1.2.3 Pro/ENGINEER 主要模块及应用领域PRO/ENGINEER 软件包的产品开发环境在支持并 进行工作时通过一系列完全相关的模块表述产品的外形、装配及其他功能。PRO/E 能够让多个部门同时致力于单一的产品模型。包括对大型项目的装配体管理、功能仿真、制造、数据管理等。其中PRO/E V2000i 更增加了行为建模技术使其成为把梦想变为现实的杰出工具。 1.工业设计(CAID) 模块 工业设计模块主要用于对产品进行几何设计以前在零件未制造出时是无法观看零件形状的只能通过二维平面图进行想象。现在用 3DS 可以生成实体模型但用 3DS 生成的模型在工程实际中是“中看不中用 “。用 PRO/E 生成的实体建模不仅中看而且相当管用。事实上 PRO/E 后阶段的各个工作数据的产生都要依赖于实体建模所生成的数据。 包括 PRO/3DPAINT(3D 建模)、PRO/ANIMATE(动画模拟)、PRO/DESIGNER( 概念设计)、PRO/NETWORKANIMATOR(网络动画合成) 、 PRO/PERSPECTA-SKETCH(图片转三维模型) 、PRO/PHOTORENDER(图片渲染)几个子模块。 2.机械设计(CAD)模块
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