基于solidworks齿轮减速器的设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流基于solidworks齿轮减速器的设计.精品文档.摘 要按照我们一般意义上的理解,虚拟实验是相对于真实实验而存在的,两者的主要差别在于:实验过程中所触及的对象与事物是否真实。本文基于SolidWorks三维软件完成的单级减速器的虚拟设计,并依据一般的CAD开发技术,具体针对减速器设计的特点,开发了一套减速器传动部件CAD系统,并详细介绍了减速器的各零件模块的建模过程。其具体的设计内容包含如下:详细介绍并总结了应用SolidWorks三维软件完成的单级减速器的虚拟设计的背景及研究的意义和目的分析其在国内外的发展状况及趋势;详细介绍并总结了基于
2、SolidWorks的通用减速器部件设计研究的理论基础;简单概述了CAD/CAM辅助设计的广泛应用及发展趋势及减速器零件的实体建模方法减速器零件的实体建模实例; 详细介绍并总结了减速器装配原理减速器的功能模块的划分 详细介绍了SolidWorks实体装配的方法及过程,并列举减速器总装实例简述其装配过程。关键词:减速器,模块化,SolidWorks,CADAbstractWith open markets and globalization, the user in the pursuit of high-quality low-cost and short delivery time at t
3、he same time, will shorten the product replacement cycle, which requires designers to change the traditional design pattern, to maximize the use of virtual design technology. Designers through the virtual assembly to check the size of the parts and assembly, and immediately amend the error; through
4、virtual prototyping for virtual testing, and obviate the need to do more physical test. In this way, saving both time and cost savings.Virtual design (Virtual Design) is to VR technology and CAD technology applies a combination of new technologies in various fields. In recent years, the commercial C
5、AD software and the emergence of tools, such as: PTC products SolidWorks, Pro / Engineer, SDRCs products I-DEAS Master Series, UGSs Unigraphics and other products, and promote the development of virtual design. Based on SolidWorks software to complete three-dimensional single-stage reducer of the vi
6、rtual design. SolidWorks software platform in order to detail a set of single-stage reducer of the body movement of virtual experiment system design and the core idea of modular,In accordance with the general development of CAD technology, designed specifically for the characteristics of speed reduc
7、er, speed reducer transmission developed a CAD system components, and the establishment of the Blockset reducer. The design of their specific content are as follows: in detail and summarizes the principles of modular design and its core ideology, and, in this based on the modular design of the overa
8、ll flow reducer, the reducer to the specific module division system; details introduced and summed up the tradition of hand-reducer mathematical optimization methods designed to achieve some of the computer processing of fuzzy parameters; a detailed analysis of the general slowdownCAD system browser
9、 in order to achieve the functions and the establishment of the CAD model of the function of the system; reducer General summed up the type of design knowledge, and detailed in its treatment of different computers, on the basis of the experience of the establishment of a knowledge database; SolidWor
10、ks detailed modeling of the two entities, and in accordance with these two different modeling methods to establish the reducer, respectively, standard parts library and non-standard parts library;Keywords: reducer, modular, SolidWorks, Solid Model Library第一章 概 述1.1本课题的选题背景及意义1.1.1课题背景实验是教学环节中的重要手段之一
11、,传统的实验研究必须进入实验室才能进行实验操作与数据采集。随着计算机技术的不断发展,计算机已被越来越多地用于教学环节中,以便为学生提供更为广泛的学习体验。由此而产生了建立一个虚拟实验的构想。所谓虚拟实验是指在计算机系统中采用虚拟现实技术实现的各种虚拟实验环境,实验者可以像在真实的实验环境中一样完成各种预定的实验项目,所取得的学习或训练效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。 1. 1. 2课题研究的意义在机构运动方案设计实验中应用虚拟实验可以:(1)激发学习动机;(2)可以比其它手段更精确地演示某些特征、过程。如在搭接好的四杆机构中,随意改变杆长参数或者机架的位置,计算机都能对各杆实际的运
12、动情况予以仿真模拟,并能给出相对应的参数(如摇杆处于极限位置的极限夹角),这在传统实验中是无法实现的。这在传统实验中,对于主动件为摇杆的情况,只能通过教师演示的方式,定性的观察机构的运行情况,而不能给出相应的定量描述。(3)允许在很近的地方很安全的观察机构的实际运动情况,而不用担心会造成设备的损坏。(4)允许学习者根据自己的节奏来完成体验;(5)允许学习者在一个很宽的时期内完成体验,而不必按照课程表的规定; (6)通过实际应用获的对新技术的体验; (7)提供很好的交互,鼓励实验者积极参与。1.1.3课题研究的目的机构运动方案设计的实验目的是,加深学生对机构组成原理的认识,进一步了解机构组成及其
13、运动特性,训练学生的实际动手能力,培养学生创新意识及综合设计的能力。而事实上,由于每次实验时间有限,而且没有事先对实验中该注意的事项有一个很好的感性认识,一般只有很少的同学能正确的完成实验,即拼接的机构不发生干涉,能实现一定的运动规律。还有一些客观条件也增加了完成实验的难度,如物理资源的缺乏(包括实验设备和教职员工)限制了学生的实验需求,即使是设备齐全,学生在做实验时仍然会遇到一些问题,比如不能立即找到装配时所需要的合适的零件,这在一定的程度上也浪费了很多实验时间。因此,就迫切的需要建立一个机构运动方案设计虚拟实验系统,在这个实验系统中,有足够多的模型、拼接所需的零件,零件都摆在实验者的眼前,
14、在拼接时,可以根据需要随时调整零件的有关参数,以进行更加高效的装配。这个实验系统的交互性强,学生不是实验的观摩者,而是实验者。同时它还应具备实验指导功能,能提供一定的帮助信息,在沈阳工程学院2008年教研重点项目机械设计虚拟实验系统的开发与研究。以减速器输出轴为例,建立零件库,进行虚拟装配实验,完成爆炸图。1.2国内外研究现状及发展趋势1. 2.1虚拟实验的国内外发展状况 目前国内外有很多组织都已经开展了虚拟实验系统的研究建设工作,特别是在一些著名的大学和虚拟实验室中,已经建好并投入使用的虚拟实验系统也不少。下面介绍一些积极开展虚拟实验系统研究的实验室以及业已完成的虚拟实验项目。 VSL(Vi
15、sual Systems Laboratory,简称VSL)虚拟系统实验室,始建于1989年,由Gentral Florida大学教育训练研究院建立,其目标旨在提高计算机图形的艺术表现力以及改进仿真过程中的人机接口设计。目前,该实验室正在开展多项与虚拟实验相关的支撑技术研究,如虚拟实验环境中的网络及并行计算技术、复杂实验环境的实时物理仿真技术、低价图形仿真技术等;己取得了大量的研究成果如设计并开发了第一例实时动态虚拟环境、第一例VR-3D-CAD虚拟设计系统等。 VRiCHEL(Virtual Reality in Chemical Engineering Laboratory,简称VRiCH
16、EL)实验室,由美国Michigan大学化学工程系创建,主要用来探索和开发虚拟现实技术在化学工程领域的应用。高虚拟工程/科学实验系统,由Johns Hoplcins大学化学工程系为配合课程What is Engineering?的教学而建立的,实验的目的是引导学生尽快地掌握实验、问题求解、数据采集和科学分析的方法。该实验系统尚在建设过程中,目前能够提供的实验项目如下:逻辑电路实验、扩散过程实验、石油勘探实验、机器人手臂控制实验、桥梁设计实验、管道传热实验、树木测量实验、声音传播实验、热传导实验、概率分布实验。 VETL(Virtual Environment Technology Labora
17、tory,简称VEIL)实验室,由Houston大学和NASA/Johnson航天中心联合建立。.该实验室主要致力于虚拟现实技术在教育、训练和科学/工程数据可视化领域的研究和西安理工大学硕士学位论文开发工作,目前已经取得了多项研究成果,主要有:(1)开发了一组功能强大的软件工具,普通的非专业程序设计人员即可利用这些工具来创建多感知的、连接到特定硬件上的三维环境;(2)开发了多个虚拟现实宇航培训系统,如哈勃太空望远镜维修训练系统等;(3)开发了对分散在各地的军事人员进行培训的系统,该系统已被成功地用于国际维持和平部队的训练;(4)研究虚拟现实技术在科学教育领域的应用,该项研究的最终目标是确定虚拟
18、现实教育系统的设计原则。目前,该实验室的主要目标是创建一个具有度交互性的智能虚拟环境。我国的网上仿真实验起步较晚,但是发展速度较快。目前从网上可查到的信息和各院校开放的对外服务看,国内部分大学已陆续在网上设立了虚拟实验室,如中科院上海有机化学研究所的虚拟化学实验室ChemLab ,涉及化学的广泛领域,可用于结构检索、自动命名、波谱模拟、结构解析物性计算,还可以进行分析设计,它的模块化结构是的用户司以根据自己需要自由选择,组台成最适合自己的虚拟现实手化学实验室。温州大学多媒体与虚拟现实实验室,以虚拟现实在网络和多媒体方面的应用为主要的研究方向,致力于改变国内虚拟现实技术远远落后于国外的现状,紧随
19、时代步伐,达到与最新技术并驾齐驱。1.2.2发展趋势.陕西师范大学虚拟试验(测试)中心,台湾国际高速网路计算中心的科学视算虚拟实验室,它的任务与服务内容是(1)建置并维护完备之科学视算虚拟实境与数字多媒体的开发、研究、测试环境。(提供科学视算虚拟实境的咨询服务。(, 3)提供科学视算数位多媒体与录像带制作输出服务、咨询。(4)提供相关教育训练课程。(5)参与合作计划并协助开发科学视算虚拟实境之新应用。中国农业大学虚拟土壤-作物系统实验室,应用最新的信息技术,建立数字化的土壤-作物系统,以实现对农田系统的精确定量化研究的目的。通过应用GPS, GIS,作物3D数字化技术和其他信息采集技术,实现对
20、农田土壤水分、养分、盐分等与作物生长的相互作用关系的定量化研究,建立虚拟土壤一作物系统。通过计算机上的虚拟试1绪论验,部分地替代在现实世界中难以进行的或昂贵的试验,为农田精确灌溉、精确施肥方案的确立、作物理想株型的设计、遥感作物估产、农药施用最佳方案的确定,为精确农业实践提供依据,并建立为教学和科普服务的虚拟农场等。浙江工业大学成教院虚拟现实实验室,实验室的主要方向为基于WEB的虚拟现实的实现。应用VRML(虚拟现实建模语言),CULT3D技术,来实现基于WEB的虚拟现实。重庆大学研究生创新实践基地建立的虚拟仪器开放实验室,主要用于面向研究生的虚拟仪器技术教学、实验和研究。 第2章 基于Sol
21、idWorks的通用减速器部件设计研究的理论基础基于SolidWorks的减速器设计及虚拟装配随着计算机软硬件技术的发展,机械零件的计算机辅助设计和加工技术也发生了很大的变化。然而,在装配环节上,人工操作历来都作为一个生产要素出现,依赖于人的技巧和判断能力来进行复杂的操作,具有很强的智能性和复杂性,因而在设计技术、加工技术快速发展的今天,装配工艺成为薄弱环节,成为先进制造技术发展的瓶颈;同时以往的装配过程被局限在设计制造(装配)评价和实物验证的封闭时空模式中,装配关系的滞后检验,带来成本的巨大浪费,同时也不符合快速反映市场的需要。虚拟装配是新兴的虚拟产品开发研究的重要内容。采用虚拟装配技术可在
22、设计阶段验证零件之间的配合和可装配性,保证设计的正确性旧。随着社会的发展,虚拟制造成为制造业发展的重要方向之一,而虚拟装配技术作为虚拟制造的核心技术之一也越来越引人注目虚拟装配的实现有助于对产品零部件进行虚拟分析和虚拟设计,有助于解决零部件从设计到生产出现的技术问题,以达到缩短产品开发周期、降低生产成本及优化产品性能等目的问。在许多世界级大企业中被广泛应用的计算机辅助三维设计(CAD)的高端主流软件SolidWorks 的装配模块就采用了虚拟装配技术,即便是在产品设计的初期阶段,所产生的最初模型也可放入虚拟环境进行实验,可在虚拟环境中创建产品模型,使产品的外表、形状和功能得到模拟,而且有关产品
23、的人机交互性能也能得到测试和校验,产品的缺陷和问题在设计阶段就能被及时发现并加以解决。本文是对直齿轮传动减速器应用SolidWorks 三维设计软件进行参数化设计和虚拟装配设计工作的介绍。2. 1 CAD技术概论2.1.1CAD技术 CAD(计算机辅助设计,Computer Aided Design)是指工程技术人员以计算机为工具,用自身的专业知识,对产品进行总体设计、绘图、分析、和编写技术文档等设计活动的总称,是一项综合性技术。 如图1-1所示,CAD是一个设计过程,它是“在计算机环境下完成产品的创造、分析、和修改,以达到预期设计目标”的过程。就目前CAD技术可实现的功能而言,它是由在设计人
24、员进行产品概念设计的基础上从事产品的几何造型分析,完成产品几何模型的建立,然后抽取模型中的有关数据进行工程分析和计算,例如有限元分析、仿真模拟等,根据计算结果决定是否对设计结果进行修改,修改满意后编辑全部设计文档,输出工程图。从CAD作业过程可以看出,CAD技术也是一项产品建模技术,它是将产品的物理模型转化为产品的数据模型,并把建立的数据模型存储在计算机内供后续的计算机辅助技术所共享,驱动产品生命周期的全过程。 图1-1机械CAD的工作过程一般认为,CAD的功能可归纳为:几何建模、工程分析、模拟仿真、自动绘图四大类。而实现这些功能的一个完备的CAD系统应由科学计算图形系统和工程数据库等组成。科
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