毕业论文开题报告范文.doc

华中科技大学文华学院学生毕业设计（论文）开题报告学 生 姓 名学 号学 部 （系）机械与电气工程专业年级设计（论文）题目Pro/E齿轮机构运动仿真指导教师一、设计（论文）选题的依据（选题的目的和意义、该选题在国内外的研究现状及发展趋势，等）。1.选题的目的和意义1.1选题的目的齿轮是广泛应用于各种机械传动的一种常用零件，用来传递动力，改变转速和旋转方向。常见齿轮有圆柱齿轮、圆锥齿轮等。随着CAD/CAM技术的发展，三维实体造型、虚拟技术、工况仿真模拟已成为重要的发展方向，并在产品设计和制造方面引起了重大变革。对复杂的齿轮运动建立三维动态图形和三维虚拟环境模拟，可以很好的描述其数学模型的准确行、装配过程的合理性、作业过程的动态性、运动轨迹的正确性。齿轮轮齿精确的三维造型是齿轮动态仿真的基础。Pro/E在三维特征建模方面功能强大，利用其内部开发功具结合关系式功能，可以很精确控制齿轮的齿廓曲面形状以及对齿轮实现整体尺寸驱动。设计题目：Pro/E齿轮机构运动仿真。1.2选题的意义齿轮作为最重要的基础传动零件被广泛应用于各行各业的生产设备中，因此齿轮设计的是否合理，将直接影响设备的生产效率和寿命。由于齿轮结构比较复杂，故齿轮的生产和设计中，需要进行大量分析、计算和绘图工作。在传统的齿轮设计中，齿轮的设计和强度校核过程主要通过人工完成、存在计算繁琐、设计周期长、效率低等问题，而且容易出现设计误差和错误，难以实现优化设计。建立齿轮三维实体模型，分析齿轮工作状态和受力状况，得到优化齿形，这对提高齿轮的传动质量和使用寿命有重要意义。2.国内、外现状及发展趋势2.1国内现状当前，中国齿轮传动行业也开始充分利用信息技术来提升自己行业的发展和竞争力。例如，利用计算机能对各种可能的设计方案进行计算、分析和比较，并通过优选，取得较为理想的结果；在分析齿面接触区，求啮合线与相对速度夹角中，对弹流润滑计算以及几何参数计算等方面编制了程序；还有，在齿轮修形计算与齿轮承载能力计算方面都编有程序。目前，我国已编制了GB3480-83渐开线圆柱齿轮承载能力计算标准的程序软件，供生产应用。在齿轮加工方面，已可以利用计算机控制整个切齿过程，使制造质量稳定可靠。目前，国内在研究应用微机对弧齿锥齿轮的切齿调整卡进行计算，可对加工偏差及时调整。使齿面接触达到比较理想的位置，并大大提高了工效。此外，根据数控原理，应用微机对环面蜗杆螺旋齿面进行抛物线修形，已经应用于生产。虽然这方面的工作在国内还处于起步阶段，但它对提高齿轮制造质量和技术水平具有重要意义。2.2国外现状近年来，世界各国尤其是发达国家都对虚拟装配技术给予了高度的重视，投人了大量的人力物力进行研究。在美国由政府支持的研究项目主要有TEAM(Technologies Enabling Agile Manufacturing)、NAMT(National Advanced Manufacturing Test-bed)、FTP(FastTrack Program，US Air Force)，具有代表性的有华盛顿州立大学与美国国家标准技术研究所NIST合作开发的虚拟装配设计环境VADE。开发VADE的目的是通过生成一个用于装配规划和评价的虚拟环境，探索产品设计制造中运用虚拟现实技术的可能性。VADE由虚拟现实的软、件组成，它将CAD系统与沉浸式的虚拟环境结合在一起，以保证设计人员沉浸于虚拟环境之中开展工作。头盔式显示器提供高质量的三维图形，电磁跟踪装置跟踪探测用户的头部运动，头盔的显示可根据用户的头部自动刷新。配有手位和手势跟踪装置，数据手套随时监视手指和手腕的动作。VADE的突出特点包括用户与虚拟环境的逼真交互、逼真的装配环境、在虚拟环境中利用工程师的装配设计意图实现产品的装配顺序规划等。美国亚利桑那州立大学，对传统交互方式与虚拟现实交互方式中的装配规划进行了对比试验。实验对象分别在传统环境(TE)、非沉浸式桌面虚拟环境(DVR)、沉浸式CAVE环境(CVR)中进行装配序列规划。实验表明，虚拟现实交互方式能显著地提高装配规划的质量与效率。美国Wichita州立大学开发了基于虚拟现实的产品装配与夹具设计分析系统JIGPRO，将CAD系统中的产品装配模型、装配顺序约束、夹具模型、手模型导入到虚拟环境中，进行虚拟过程仿真，检查零件与夹具之间的干涉，并进行人机工程分析，以确保产品装配工夹具设计具有良好的装配性能和人机性能。美国Georgia技术研究所Siddique等利用自动和交互相结合的方法，进行虚拟环境中产品的可拆性分析，首先通过自动推理的方法确定产品的部分拆卸序列，然后在用户的参与下生成产品的完全拆卸序列。Allen等采用虚拟现实技术，定量评估人工装配中操作者的装配力与装配姿态，并分析装配所需的最大装配力以及每个装配循环过程中的平均装配力，以避免装配工人肌体的重复性劳损。目前，虚拟装配软件主要以Pro/E为代表，Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。 Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、板金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。参数化设计和特征功能，Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，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，您可以随意勾画草图，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。单一数据库Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。所以这次设计以Pro/Engineer软件为主。2.3发展趋势未来虚拟装配及动画演示还将以各种软件为基础进行发展。以Pro/Engineer来说主要是参数化的设计，二次开发将是其中的一个重要方向，这就需要将其集中化、网络化、智能化、标准化。(1) 集中化 涉及的功能集中、信息集中、 过程集中于动态联盟中的企业集中；与其它软件的集中，更是在设计中起到举足轻重的作用。 (2) 网络化 技术的飞速发展，改变了产品的设计模式，使得资源得到更好的利用。 (3) 智能化 在实现集中话和网络化的同时，将人工的智能技术，特别是专家的系统技术，与传统的Pro/E技术结合起来，形成能够完成方案构思与拟定设计方案与选择、 结构设计、参数确定等设计活动智能化的Pro/E系统，是Pro/E发展方向。 (4) 标准化将Pro/E绘的图用ANSYS或ADAMS进行机构分析，运动分析，热分析，都需要将图像格式标准化为IGES，STEP；接口标准化CGI，计算机体系源文件CGM,面向图形应用软件的标准GKS和PHIGS等等。二、主要参考文献综述。Pro/E中的机构运动仿真模块Mechanism可以进行装配模型的运动学分析和仿真，使得原来在二维图纸上难以表达和设计的运动变得非常直观和易于修改，并且能够大大简化机构的设计开发过程，缩短开发周期，减少开发费用，同时提高产品质量。在Pro/E中，运动仿真的结果不但可以以动画的形式表现出来，还可以以参数的形式输出，从而可以获知零件之间是否干涉，干涉的体积有多大等等。再根据仿真结果对所设计的零件进行修改，直到不产生干涉为止。当准备好要分析运动时，可观察并记录分析，或测量诸如位置、速度、加速度或力等量，然后以图形表示这些测量结果。也可以创建轨迹曲线和运动包络，用物理方法描述运动。钟毅芳，吴昌林，唐增宝主编的机械设计（第二版）一书里面编写了机械设计总论，机械零部件的参数设计，机械零部件的结构设计，机械系统的总体方案设计等。从机械设计理论，到机械中各常见常用的零部件，都进行了详尽的讲述。有齿轮传动设计、轴和轴毂联接设计、结构设计的方法和准则、典型零部件的结构设计等等，对我在渐开线直齿圆柱齿轮副的参数化设计和结构设计上有很大有帮助。孙进平主编的Pro/Engineer基础建模与运动仿真教程一书从入门开始，介绍了在Pro/Engineer Wildfire中进行零件设计的一般过程、模型装配、动画制作及机构运动仿真等内容，从工程设计实际出发，以减速器这一典型部件为主线，按类分别详细地介绍了减速器中各零部件的造型过程，介绍了Pro/Engineer Wildfire通用模块动画模块和Mechanism模块的主要功能、使用方法及技巧，对我提高三维建模和动画制作的能力有很大的指导意义。葛正浩，杨芙莲编著的Pro/E机构设计与运动仿真实例教程一书中所用实例为真实应用的，具有代表性的机构，以机构设计及运动分析的基本知识为基础，用大量基本和复杂机构实例详尽地讲解了Pro/E Wildfire 3.0 Mechanism模块的基本操作方法，在重点讲解Pro/E机构设计与运动仿真操作的同时，大量渗透机构分析与设计及反求等方面的专业知识，对我在熟练掌握有Pro/E进行机构运动仿真的方法和技巧上有很大的引导作用。此外，方建军，刘仕良编著的机械动态仿真与工程分析Pro/Engineer Wildfire工程应用一书和葛正浩，杨芙莲编著的Pro/Engineer Wildfire 3.0机构运动仿真与动力分析一书等，在仿真动画制作的基础上介绍了对机构运动的分析，对我在Pro/E仿真的高级应用学习上有很大的启发。参考文献：1 葛正浩,杨芙莲.Pro/ENGINEER Wildfire 4.0机构运动学与运动学仿真分析M.北京:化学工业出版社,2009 2 余梅生.三维建模及动画制作方法J.计算机辅助设计与图形学学报,603-6052002143 魏永乐,晁彩霞.基于Pro/E实现齿轮三维参数化建模M.电子工业出版,20074 谭雪松,朱金波,朱新涛.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 中文版典型实例M.人民邮电出版社,20055 陈立德.机械制造装备设计M.高等教育出版社,2005.46 濮良贵,纪名刚.机械设计M.高等教育出版社,2006.77 余林,李华.Pro/E辅助设计M.北京:北京理工大学出版社,2007.18 王凯,曹西京.基于Pro/E 的机械产品机构运动的仿真设计J.轻工机械出版社,2006.24 9 陈小安,王永刚等.齿轮齿廓的实体建模与几何分析J.重庆大学学报,199310 罗家莉.基于Pro/ E 的渐开线圆柱齿轮参数化设计J.北京服装学院学报,2008.311 郝利剑,翟峰,张云杰Pro/ENGINEER Wildfire 机械零件设计专业教程M.北京:清华大学出版社，2004.1112 葛正浩,杨芙莲.Pro/E 机构设计与运动仿真实例教程.北京:化学工业出版社,2007.813 孙进平.Pro/ENGINEER 基础建模与运动仿真教程.北京:清华大学出版社,2007.1214 方建军,刘仕良.机械动态仿真与工程分析Pro/ENGINEER Wildfire 工程应用M.北京:化工业出版社,2004.715 祝凌云,李斌.Pro/ENGINEER 运动仿真和有限元分析M.北京:人民邮电出版社,2004.316 李雷,黄恺,高奇.Pro/E 产品装配与机构仿真M北京:化学工业出版社,2009.517 党改慧,吴晓君,樊立潭,武钢基于Pro/E直齿圆柱齿轮的参数化设计及运动仿真J煤矿机械，2009.1118 宋丽华，毛君,邱剑飞.基于Pro/E的直齿圆柱齿轮模型建立与运动仿真分析J.煤矿机械，2009.219 钟毅芳等.机械设计（第二版）M.华中科技大学出版社,2001.220 杨家军等.机械原理基础篇M.华中科技大学出版社,2005.3三、设计（论文）的研究方案（拟采用的研究方法、准备工作情况及主要措施）、主要研究内容及预期目标。1.研究方法：应用理论知识，通过计算各运动部件参数，最后用Pro/Engineer操作软件进行实际建模及仿真制作。2.准备工作、措施：已查阅了有关专业的书籍和下载了相关网上的资源，接下来应用所学的知识，按照本研究课题的要求及进展安排逐步完成。遇到的问题：(1) Pro/E建模装配部分：对Pro/E掌握不熟练，建模及装配过程中出现错误。 (2) 动画部分：由于没有学习过动画演示，所以进行动