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基于proe实现发动机的仿真和分析.doc

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基于proe实现发动机的仿真和分析.doc

攀枝花学院专科毕业论文(设计)摘要I摘要本次毕业设计是基基于于PRO/E实实现现发发动动机机的的仿仿真真和和分分析析,其中最主要部分当然是软件PRO/ENGINEER的造型和装配应用。随着社会的需要和科学技术的快速发展,产品的竞争愈来愈激烈,CAD技术的广泛应用,给传统产品设计行业、产品结构,产业结构带来深刻的变化。科技水平的不断发展,也使社会生产力得到了空前的进步对社会进步发挥着巨大的推进作用。本设计从实际出发,系统地介绍了基于PRO/E的基础应用,功能指令应用。通过详细的过程说明及大量的图片说明,在编写方式上强调通俗易懂,由浅入深,并力求全面,系统和重点突出。通过本次毕业设计让我清楚明白地了解PRO/E的产品设计功能和过程。由于论文编写顺序是按实际工作中进行,先从PRO/ENGINEER软件的介绍再进行零件设计相关工作。通过绪论我们可以了解到PRO/E在社会生产行业中的发展状况及其重要性,从中我们从一个新的角度了解生产的需要和未来的发展方向,让我们跟上生产的步履,也提醒我们要做到老学到老以及这次论文的目的和方向。因本人水平有限,设计中难免存在缺点和错误,恳请各位老师批评指正。关键词发动机活塞,运动仿真,合理性,可靠性。攀枝花学院专科毕业论文(设计)摘要IIABSTRACTTHEGRADUATIONPROJECTISBASEDONPRO/ETOACHIEVETHEENGINESSIMULATIONANDANALYSIS,WHICHOFCOURSEISPARTOFTHESOFTWAREPRO/ENGINEERMODELINGANDASSEMBLYAPPLICATIONSASTHENEEDSOFSOCIETYANDSCIENCEANDTECHNOLOGYOFRAPIDDEVELOPMENT,MOREANDMOREINTENSECOMPETITIONINPRODUCT,PEOPLEWHOSTUDYTHEGROWINGPRODUCTDESIGN,WHILETHOSEWHOREALLYMASTERTHETECHNOLOGYTHEMINORITYEXTENSIVEUSEOFCADTECHNOLOGYTOTHETRADITIONALPRODUCTDESIGNINDUSTRY,PRODUCTMIX,INDUSTRIALSTRUCTUREBROUGHTABOUTPROFOUNDCHANGESTHECONTINUOUSDEVELOPMENTOFSCIENTIFICANDTECHNOLOGICALLEVEL,BUTALSOTHESOCIALPRODUCTIVEFORCESOFTHEUNPRECEDENTEDPROGRESSONSOCIALPROGRESSPLAYINGAROLEINPUSHINGFORWARDTHISDESIGNFROMREALITY,THESYSTEMINTRODUCEDONPRO/EBASEDAPPLICATIONS,FEATURESINSTRUCTIONAPPLICATIONTHROUGHTHEDETAILEDPROCESSDESCRIPTIONSANDNUMEROUSPHOTOGRAPHSSHOWTHATSTRESSINTHEPREPARATIONOFEASYTOUNDERSTANDWAY,IMPLEMENTEDPROGRESSIVELYANDSEEKSACOMPREHENSIVE,SYSTEMATICANDFOCUSEDGRADUATIONBYTHISLETMECLEARUNDERSTANDINGOFTHEPRO/EPRODUCTDESIGNFEATURESANDPROCESSESASTHEPAPERPREPAREDBYTHEORDEROFTHEACTUALWORKCARRIEDOUT,STARTINGWITHPRO/ENGINEERSOFTWAREINTRODUCESFURTHERPARTDESIGNRELATEDWORKWECANLEARNTHROUGHTHEINTRODUCTIONPRO/EINTHESOCIALPRODUCTIONINDUSTRYANDITSIMPORTANCEINTHEDEVELOPMENT,FROMWHICHWELEARNFROMANEWPERSPECTIVEOFPRODUCTIONNEEDSANDFUTUREDIRECTION,WEWALKEDTOKEEPUPPRODUCTION,BUTALSOREMINDUSTOBETOOOLDTOLEARN,ANDTHEPAPERSOFPURPOSEANDDIRECTIONBECAUSEOFMYLIMITEDABILITY,DESIGNFLAWSANDERRORSINEVITABLE,ASKYOUTOCRITICIZETHETEACHERCORRECTIONKEYWORDSENGINEPISTON,MOTIONEMULATE,RATIONALITY,DEPENDABILITY。攀枝花学院专科毕业论文(设计)摘要III目录摘要IABSTRACTII1绪论111课题研究的背景及意义112国内外研究水平及发展趋势2121原理方案设计技术2122概念设计建模技术2123草图重建技术213课题内容32发动机简介421发动机基本构造4211曲柄连杆机构522发动机工作原理6221四冲程汽油机的工作原理6222四冲程柴油机的工作原理73PROE软件简介831PRO/E的主要模块832PRO/E的特点84发动机活塞的运动仿真1041绘制发动机组件10411设置工作目录10412绘制曲轴10413绘制连杆13415绘制发动机机座14416绘制活塞20417绘制活塞销21418绘制汽缸盖部分2242装配连接24421建立发动机机座放置图24422建立曲柄与发动机机座的连接25423建立曲柄与曲轴的连接27424建立曲轴与活塞的连接28攀枝花学院专科毕业论文(设计)摘要IV426装配汽缸盖2943定义伺服电机3044定义运动和分析3045动画的输出325结论与展望3351结论3352展望33参考文献34致谢35攀枝花学院专科毕业论文(设计)1绪论11绪论11课题研究的背景及意义利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作和产品的生产,简称CAD/CAM。在工程和产品设计中,计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较,以决定最优方案;各种设计信息,不论是数字的、文字的或图形的,都能存放在计算机的内存或外存里,并能快速地检索;设计人员通常用草图开始设计,将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成;由计算机自动产生的设计结果,可以快速做出图形并显示出来,使设计人员及时对设计做出判断和修改;利用计算机可以对图形的编辑操作。CAD的出现缩短设计周期和提高设计质量和效率。一个功能完善的产品设计,不仅需要产品设计尺寸准确,还需要设计合理,以保证生产出的零件在正常工作运动过程中不发生运动干涉,使用安全可靠。现代仿真三维设计技术可以直接应用已建立的几何模型,进行二维和三维的机械系统的复杂运动的分析,可分析机构最小距离,反作用力,图解合成位移,速度和加速度,绘制轨迹包络等。如果说装配仿真技术能够从静态的角度保证设计尺寸的正确性,机构运动仿真则从运动的角度保证了设计的合理性和可靠性。PRO/E的机构能方便地在PRO/E环境中,对任何实际的二维或三维机构进行较复杂的运动学分析并结合PRO/EMECHANIC的MOTION模块对运动机构进行设计仿真。同时,可通过设计中断将运动分析结果导入到PRO/EMECHANIC的STRUCTURE当中,对运动的各个部件进行静力分析,得出部件在运动过程中不同位置的应力和应变值。机构是在ASSEMBLY模式中,专门处理组建的房子功能块,它的一些定义能直接调入到PRO/E得MOTION之中。PRO/MECHANIC的MOTION具有以下功能(1)校验机构运动的正确性,对运动进行仿真,计算机构任意时刻的位置、速度、加速度;(2)通过运动分析可以得出装配的最佳配置;(3)根据给出的力决定运动状态及反作用力,(4)根据运动反求所需的力;5求出铰接点的力和轴承力;(6)通过尺寸变量对机构进行优化;(7)干涉检查等。攀枝花学院专科毕业论文(设计)1绪论212国内外研究水平及发展趋势在工程领域,设计后期的详细设计阶段和装配设计阶段的CAD技术已相当成熟。而对于概念设计,一般认为它包括产品早期设计阶段的草图设计、构思设计、初步的参数设计和结构设计等内容。因而,CAD研究往往已详细设计过程中的CAD技术为基础,将其中的建模技术、真实感显示技术等针对概念进行改进,从而建立一套面向CACD的理论技术。121原理方案设计技术原理方案设计是概念设计过程的第一步,原理方案的创新是实现产品创新的关键。当前,计算机辅助原理方案设计的研究主要体现在基于设计原理的目录方案和基于知识的原理方案设计专家系统等方案于技术。122概念设计建模技术它是CACD的核心技术。许多学者从工程设计方法学中概念设计的定位出发,提出层次概念模型、基于广义特征的概念模型、工程设计概念模型、基于功率建图的概念设计等概念设计方法与技术。另外,从产品设计学的角度看,产品的设计过程可视为一个特征的演化过程,概念设计过程亦然。许多学者将他们在产品结构设计、装配设计等方面的研究成果加以拓展,应用在概念设计过程中,提出以支持变量特征和概念设计为标志的个类产品模型、基于变动特征的模型、信息基因模型、生成特征设计模型等建模方法。这些模型中的特征概念在继承原有特征的性质和属性操作的基础上增加了语意性,变动性,置换性和遗传性等新特点,以适应概念设计过程中对象的抽象性、模糊性和继承性。它们支持的设计模式更加产品的实际设计过程,在一定程度上体现了概念设计中的特征演化过程。123草图重建技术它是将概念设计师的二维和三维设计草图进行三维建模的关键技术,也是用来弥补传统CAD系统与概念设计之间鸿沟的一种有效手段。目前,草图重建技术发展的相对比较成熟,国内外已经建立了一些产品概念快速形成的系统以及基于草图的CAD系统。现代产品设计模式的发展方向,当前,工业产品由传统的机械产品向机电一体化产品、电子产品方向发展。市场竞争日趋激烈,消费观念不断变化,一个产品的功能已不再是消费者购买的的主要因素了。产品的创新性、外观造型、宜人性等因素愈来愈受到重视,在竞争中占据着突出的地位。同时,随着以信息技术为主导的现代科学技术的迅猛发展。传统的制造业正在发生着极其深刻的重大转变,各种新的制造模式应运而生。再设计模式上,并行设计、协同设计、智能设计、虚拟设计、敏捷设计、全生命周期设计等设计方法代表了现代产品设计模式攀枝花学院专科毕业论文(设计)1绪论3的发展方向。随着技术的发展,产品设计模式必然朝着数字化,集成化,网络化和智能化得方向发展,未来的设计系统必然是一人机为核心的人机一体化智能集成系统。计算机辅助设计现在待解决的关键技术是①基础理论的研究主要是立足于现代产品的发展方向,从设计对象自身出发,用类似的方法和精确的方法对概念设计过程及设计方法进行研究,使得CAD/M系统更符合设计方法。②设计创新技术研究主要是研究概念设计过程以及过程中需要遵行的原则和规范,探讨各类设计创新技法,研究概念设计中的创新技术。③建模技术研究主要是从概念设计的方法性和过程性出发,研究面向概念设计的产品模型和过程模型的建立方法,研究面向产品级和全生命周期的概念设计建模技术。④人机交互技术研究主要是在传统的人机交互手段基础上,研究虚拟现实和多媒体新兴技术下的人机交互技术。⑤并行和协同技术研究住要是研究概念设计过程中考虑制造、成本等其他因素的并行设计技术,研究概念设计中不同或相同领域的设计师之间的协同设计技术。⑥智能技术研究主要是研究概念设计过程中智能支持技术,研究概念设计评价过程中的智能支持技术。从产品设计的角度看,随着CAD,人工智能,多媒体,虚拟现实等技术的进一步发展,对概念设计过程必然有更深的认识,对概念设计的模拟必将达到新的境界。CAD/M将朝着更加自然的人机交互方式,更加有效的设计方向发展。概念设计的方案也更加富有创新性。计算机辅助设计系统是一个人机一体化的智能集成系统。从整个产品的设计与制造的发展趋势看,概念设计作为产品开发过程中的重要组成部分,必然与其发展趋势一致。因此,概念设计与其他设计过程最终必将建立统一的产品设计支持模型。在这一模型的支持下,产品设计是一种并行的、协同的、面向全生命周期的设计模式。概念设计的结果能够直接进行详细的设计,概念设计师能简洁有效的对详细设计过程中的方案进行概念层次上的修改。13课题内容本课题是利用PRO/E软件的仿真功能对汽车发动机活塞的运动过程进行动画模拟,并对活塞、连杆、汽缸壁进行一些简单的数据分析及计算,以确定设计的合理性,可行性,最终完成设计。该设计具体研究方法及主要内容是使用PROE软件仿照汽车发动机,绘制出发动机汽缸、连杆、活塞及其他零部件实体图。绘制好发动机各个构件后,进入机构设计扩展,然后对设计进行模拟仿真校验,包括仿真显示、运动干涉检测、运动轨迹、速度及加速度的检测。攀枝花学院专科毕业论文(设计)2发动机简介42发动机简介21发动机基本构造发动机是将某一种型式的能量转换为机械能的机器,其作用是将液体或气体燃烧的化学能通过燃烧后转化为热能,再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。发动机是一部由许多结构和系统组成的复杂机器,其结构型式多种多样,但由于基本工作原理相同,所以其基本结构也就大同小异,发动机的总体结构图如21所示。图21汽油发动机汽油机通常由曲柄连杆、配气两大机构和燃料供给、润滑、冷却、点火、起动五大系统组成。柴油机通常由两大机构和四大系统组成(无点火系)。如图22所示。攀枝花学院专科毕业论文(设计)2发动机简介5图22柴油发动机211曲柄连杆机构曲柄连杆机构是由气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等组成。这是发动机动力源泉,它将活塞的直线往复运动转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。如图23所示。图23曲柄连杆机构的零件

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