基于SOLIDWORKS的旋塞阀模拟仿真.doc

www.88doc88.com目录1绪论.22模拟仿真技术的概述.22.1模拟仿真技术的概念.22.2模拟仿真技术的关键技术.22.3模拟仿真技术的应用领域.33SolidWorks的概述.44基于SolidWorks的旋塞阀的模拟设计实例.44.1旋塞阀的三维实体建模的过程.44.1.1压盖的三维实体建模过程.44.1.2锥形塞的三维实体建模过程.74.1.3阀体的三维实体建模过程.94.2旋塞阀装配体的装配.12装配方法如下：.124.3旋塞阀的动画演示的生成.154.3.1旋塞阀爆炸图和解除爆炸图的生成过程.154.3.2旋塞阀的模拟图生成过程.17旋塞阀模拟图生成过程如下：.175.结论.19致谢.20参考文献.21www.88doc88.com1绪论仿真模拟技术【1】是在实际应用需求的驱动下发展起来的,军事应用是仿真模拟技术发展的主要推动力之一。同时,在大规模科学计算所获得海量数据的可视化处理、在各种高难度和危险环境下的操作训练(如载人航天、核设施维护等)、在大型复杂产品的虚拟原型机的研制和验证、模拟气候和灾害过程、远程医疗和模拟手术训练等方面,正得到越来越广泛和深入的应用。现如今,仿真模拟技术与其他学科的联系越来越密切，针对大量的应用背景，仿真模拟技术的研究内容也越来越丰富和庞杂,基础理论也日益丰富,覆盖面宽,新的研究领域和技术形态也不断出现,例如,目前出现的定性仿真是以非数字手段处理信息输入、建模、行为分析和结果输出等仿真环节,通过定性模型推导系统的定性行为描述.是系统仿真与人工智能理论交叉产生的新领域.相对于传统的数字仿真,定性仿真有其独到之处,它处理多种形式的信息,有推理能力和学习能力,能初步模仿人类思维方式,人机界面更符合人的思维习惯,所得结果更容易理解可以预料,仿真模拟技术能够为我们的生活和工作带来越来越多的便利.而Solidworks是美国SOLIDWORKS公司开发的三维参数化机械设计软件,它是基于Win-dows下的一种具有强大三维建模功能与工程图绘制、实物渲染功能的计算机软件,它综合了UG与PRO-E三维造型软件的特点,使用更简单方便【5】。它是基于零件特征的三维实体建模技术,可以进行实体装配,运动分析、动画设计等,三维实体可以直接自动生成二维工程图样。也可以单独进行二维图形设计,如液压系统原理图的绘制,系统提供有一个类似AUTOCAD的二维绘图模块，可以直接绘制工程图样。因此基于SolidWorks的模拟仿真在液压系统的运用中能取得巨大的推广。2模拟仿真技术的概述2.1模拟仿真技术的概念仿真模拟技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础,以计算机和各种物理效应设备为工具,利用系统模型对实际或者设想的系统进行试验研究的一门综合性技术，它综合了计算机、信息处理、自动控制等等多个高新领域的技术,已经成为科学研究中除理论研究和科学实验以外的第三种方法【2】。2.2模拟仿真技术的关键技术仿真模拟技术的关键是模型和环境的构建以及实时交互和反馈技术.它涉及www.88doc88.com到数据表示、运动计算和实时视景生成等基本环节【11】.数据表示与管理不仅与物理模型或者数学模型的构建和环境生成等图形图像数据有关,也与其他数据格式和具体应用背景所需要的数据有关.它包括五个方面：1.动态环境建模技术，虚拟环境的建立是体验型虚拟仿真模拟技术核心内容.动态环境建模技术的目的是根据应用的需要获取实际环境的三维数据,建立相应的虚拟的环境模型和仿真对象.三维数据和三维对象的获取可以采用场景建模,图像等多种形式,有效提高数据获取的效率.2.交互设备和工具，人与虚拟环境交互的硬件接口装置,涉及图形图像硬件设备,用于产生沉浸感,以及跟踪装置,用于跟踪用户头部的位置和方向及从手的位置跟踪到全身各肢体的位置,跟踪装置把这些信息送入应用软件,以确定眼睛的位置及视线方向.3.仿真场景管理技术，仿真场景的管理技术为系统的正常运行提供技术保障.尤其对于当前的分布式模拟仿真技术,仿真场景的数据组织和管理更为复杂也更为重要.4.网络环境技术，系统中数据和交互命令的快速传输,要求分布式系统能够及时响应,同时系统的规模还要求可扩展、功能可扩充、甚至要求是异构型的软件结构.5.应用环境系统，应用系统是面向具体问题的软件部分,描述仿真的具体内容,包括仿真的动态逻辑、结构以及仿真对象与用户之间的交互关系,与具体的应用有关【4】。2.3模拟仿真技术的应用领域随着仿真技术的发展,仿真技术应用目的趋于多样化、全面化。最初仿真技术是作为对实际系统进行试验的辅助工具而应用的,而后又用于训练目的,现在仿真系统的应用包括:系统概念研究、系统的可行性研究、系统的分析与设计、系统开发、系统测试与评估、系统操作人员的培训、系统预测、系统的使用与维护等各个方面【4】。它的应用领域已经发展到军用以及与国民经济相关的各个重要领域。由于我这次是运用模拟仿真技术对液压元件进行三维建模，所以重点研究模拟仿真技术在液压系统的应用中所发挥的作用：1.通过理论推导建立已有液压元件或系统的数学模型，用实验结果与仿真结果进行比较,验证数学模型的准确度,并把这个数学模型作为今后改进和设计类似元件或系统的仿真依据。2.通过建立数学模型和仿真实验，确定已有系统参数的调整范围，从而缩短系统的调试时间，提高效率。3.通过仿真实验研究测试新设计的元件各结构参数对系统动态特性的影响，确定参数的最佳匹配，提供实际设计所需的数据。4.通过仿真实验验证新设计方案的可行性及结构参数对系统动态性能的影响，从而确定最佳控制方案和最佳结构。www.88doc88.com3SolidWorks的概述而Solidworks是美国SOLIDWORKS公司开发的三维参数化机械设计软件,它是基于Win-dows下的一种具有强大三维建模功能与工程图绘制、实物渲染功能的计算机软件,它综合了UG与PRO-E三维造型软件的特点,使用更简单方便。它是基于零件特征的三维实体建模技术,可以进行实体装配,运动分析、动画设计等,三维实体可以直接自动生成二维工程图样。也可以单独进行二维图形设计,如液压系统原理图的绘制,系统提供有一个类似AUTOCAD的二维绘图模块，可以直接绘制工程图样。Solidworks主要用于完成零件设计、装配体设计和自动生成工程图。基于三维特征元素的建模和面向特征元素的数据修改是通过Solidworks来完成的，并且二维、三维数据全相关，修改任何一个零件的二维尺寸，都会引起其三维零件图和装配图的自动修改，甚至与其有紧密联系的相关零件的尺寸也会变化；反之修改三维尺寸也会有同样结果。这样就可以实现完全的动态参数化设计。另外，Solidworks中有一个特征管理员，通过它可以随时随地修改某一特征元素的几何尺寸，而不必考虑各几何特征的相互关系和先后次序，极大地方便了设计人员，提高了设计效率。4基于SolidWorks的旋塞阀的模拟设计实例4.1旋塞阀的三维实体建模的过程4.1.1压盖的三维实体建模过程(1)首先进入SolidWorks的零件操作界面，单击标准工具栏中的“新建”工具，新建一个零件文件。(2)在特征管理器设计树中选择“前视基准面”，单击（草图绘制）工具，进行草图1的绘制。再单击来画出压盖的几何形状。，再通过来描述形状尺寸来得到精确的形状，从而完成草图1的绘制，如图1所示。www.88doc88.com图1绘制压盖形状图2绘制拉伸1的特征(3)单击特征工具栏中的（拉伸凸台/基体）工具，设置拉深深度为20mm，单击确定按钮，完成拉伸1特征的绘制，如图2所示。(4)在图形区域中选择拉伸1实体的上表面，单击标准视图工具栏中的（前视）工具，单击草图绘制工具，进行草图2的绘制。单击在前视图上按照所要求的数据画出。www.88doc88.com图3绘制草图图4切除拉伸1(5)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设置拉深深度为20mm，单击确定按钮，完成切除-拉伸1特征的绘制，如图4所示。(6)在图形区域中选择拉伸1实体的上表面，单击标准视图工具栏中的（前视）工具，单击草图绘制工具，进行草图3的绘制。(7)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设置拉深深度为2mm单击确定按钮，完成切除-拉伸2特征的绘制。(8)在图形区域中选择拉伸1实体的上表面，单击标准视图工具栏中的（前视）工具，单击草图绘制工具，进行草图4的绘制。单击在前视图上按照所要求的数据画出。(9)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设置拉深深度为12mm，单击“反侧切除”，单击确定按钮，完成切除-拉伸3特征的绘制，如图5所示，从而完成压盖的三维建模过程，如图6所示。www.88doc88.com图5绘制拉伸-拉伸3图6压盖4.1.2锥形塞的三维实体建模过程（1)单击标准工具栏上的新建，单击确定，新建一个SolidWorks零件。（2)在特征管理器设计树中选择“前视基准面”，单击（草图绘制）工具，进行草图1的绘制。单击草图工具栏上的，画出一个直径为40.29的圆。（3)单击特征工具栏中的（拉伸凸台/基体）工具，设置拉深深度为118mm，单击确定按钮，完成拉伸1特征的绘制。（4)单击标准工具栏的“标准视图”的“上视”图，单击（草图绘制）工具，进行草图2的绘制。单击草图工具栏上的，画出一个直径为15的圆，完成草图2的绘制。（5)单击特征工具栏中的（拉伸切除）工具，设置拉深深度为64mm，单击“反侧切除”，单击确定按钮，完成切除-拉伸1特征的绘制，如图7所示。