基于SOILDWORKS千斤顶的模拟仿真.doc

目录1.绪论.12.模拟仿真.12.1模拟仿真的概念.12.2模拟仿真在机械教学中的影响.22.2.1传统机械教学中存在的问题.22.2.2教学改革的途径和方法.23.SOLIDWORKS的模拟仿真.33.1SOLIDWORKS模拟仿真的基本概述.33.2SOLIDWORKS动画模拟仿真的概述.34.基于SOLIDWORKS千斤顶的仿真模拟设计实例.44.1千斤顶的三维实体建模的过程.44.1.1顶垫的三维实体建模过程.44.1.2螺旋杆的三维实体建模过程.64.1.3绞杠的三维实体建模过程.94.1.4螺套的三维实体建模过程.104.1.5底座的三维实体建模过程.144.2千斤顶装配体的装配.164.3千斤顶动画演示的生成.184.3.1千斤顶爆炸图和解除爆炸图的生成过程.184.3.2千斤顶模拟图生成过程.215.结论.23致谢.24参考文献.2511.绪论SolidWorks有全面的零件实体建模功能，变量化的草图轮廓绘制，驱动参数改变特征的大小和位置，丰富的数据转换接口使SolidWorks可以将几乎所有的机械CAD软件集成到现在的设计环境中来，在SolidWorks的模拟功能中，不仅可以做机构的运动分析，模拟机构的运行过程，还可同时将运动过程进行演示，但是这种演示只能在SolidWorks中进行观看，但在新版本的SolidWorks中，结合使用模拟功能和运用插件Animator制作动画，可以真实地反映机构的运动过程，并把这个运动过程制成avi格式的动画文件，用于诸多播放器中随时、随地地进行演示。SoildWorks为实现用户可以更加快捷方便的使用模拟仿真功能，从而进行几次开发，SolidWorks的开发通常是利用SolidWorks公司提供的功能齐全的API函数库，使用VisualC+或者VisualBasic语言设计完成的。这样的工作对于软件开发企业来说比较简单，而一旦二次开发软件交付用户使用，理解和修改代码的工作对于用户来说将变得十分困难。下面的讨论就是基于用户只具有基本的计算机操作能力，没有软件开发能力的前提之下，如何绕开代码修改，仍能够对二次开发软件进行补充和升级的四种方法，以满足企业创新和发展的需要【1】。基于此为更方便进行机械教学，我运用Solidworks三维模拟仿真功能，对千斤顶进行零件的三维实体建模，然后将零件的三维实体进行装配，再利用插件Animator制作动画，对千斤顶的装配体进行动画演示，做出它的爆炸图、解除爆炸图和模拟运动图。2.模拟仿真2.1模拟仿真的概念模拟仿真就是用模型（物理模型或数学模型）来模仿实际系统，代替实际系统来进行实验和研究。事实上，习惯定义的模拟仿真，即用模型来模仿实际系统进行实验和研究，从来就是产品开发中的常用技术手段。计算机运动仿真作为计算机仿真技术的一个重要分支，可以归入虚拟现实技术VR(VirtualReality)的范畴，它汇集了计算机图形学、多媒体技术、实时计算技术、人机接口技术等多项关键技术。作为一门新兴的高技术，己经成为工程技术领域计算机应用的重要方向【7】。22.2模拟仿真在机械教学中的影响2.2.1传统机械教学中存在的问题传统的机械类课程休系一般采用二维设计平台进行教学，所存在的主要问题如下:（1）传统的二维设计仅仅用于设计工程图，无法满足后续CAE/CAM/PDM等课程的信息需求。（2）以二维设计为主线展开教学，耗时过大，又不便于掌握和理解。（3）课程体系松散，没有考虑课程之间的相互关系，无法形成产品从设计到制造整个生命周期的信息链条。（4）传授的知识陈旧，无法体系现代制造技术的特点，因而也无法满足用人单位的需要。（5）设计、制图、修改工作大，使学生无法把主要经历放在创新设计上。因而也不利于学生综合创新能力的培养【6】。2.2.2教学改革的途径和方法工程制图教学改革:在工程制图课程教学中，大幅度增加三维设计的内容，改变传统设计以二维-三维-二维的传统教学模式，运用Solidworks系统进行二维实体设计技术，采用新的三维-二维-三维的教学新模式。机械基础课程教学改革：把Solidworks引入到这些课程的教学中可以极大地提高学牛的学习效率和学习的积极性，也为应用型、创新型人才培养奠定了素质基础。Solidworks软件不仅可以进行机械产品设计、还可以进行装配、运动学和动力学分析。课程设计教学改革:引入Solidworks后，学生的学习积极性提高了，最后设计的作品还可以进行装配体的爆炸动画以及装配动画，设计的效果很快就可以进行评价，一个成功的设计使学生的学习很有成就感，进一步加强了付专业的认识。数控技术教学改革:Solidworks软件也充分体现了现代制造工程的特点。它提供了无缝集成的CAMWorks擂件数控加工环境，该环境提供数控车、数控铣、数控线切割、加工中心的编程等内容，基本可以满足现代数控加工技术的需求。毕业设计中的应用:毕业设汁是大学生最后的一个集中性学习和实践环节。该环节中我们大量地引人了Solidworks软件的应用。比如，注塑模具设计的整个过程都可以在Solidwork环境下进行。设计流程图为：产品模型模具分模注塑分析模具装配模具加工。综合创新能力的培养:在技术进步的大背景下，产品的制造和加工工艺越来越精细，产品的成品品质越来越精致、优良。表现在产品的性能特征方面是产品3的功能日益强大化，产品的形态特征上表现为品种的多样化，在操作、控制上越来越简单方便化【2】。3.Solidworks的模拟仿真3.1Solidworks模拟仿真的基本概述SolidWorks是世界上第一款完全基于Windows的3DCAD软件,自1995年问世以来,以其优异的三维设计功能,操作简单等一系列的优点,极大地提高了设计效率,在与同类软件的激烈竞争中已经确立了它的市场地位,已经成为三维机械设计软件的标准。利用SolidWorks不仅可以生成二维工程图，而且可以生成三维零件，用户可以利用这些三维零件来建立二维工程图及三维装配体。SolidWorks采用双向关联尺寸驱动机制，设计者可以指定尺寸和各实体间的几何关系，改变尺寸会改变零件的尺寸与形状，并保留设计意图。Solidworks用户界面非常人性化,便于操作。在Solidworks的标准菜单中包含了各种用于创建零件特征和基准特征的命令。其中基础实体特征主要有拉伸凸台基体、旋转凸台基体等。在基础实体特征上可添加圆角、倒角、肋、抽壳、拔模及异型孔、线性阵列、圆角阵列、镜像等放置特征,这些特征的创建对于实体造型的完整性非常重要。在处理复杂的几何形状时还需要其他高级特征选项,包括扫描、放样凸台基体及参考几何体中基准轴、基准面这些定位特征等。通过以上特征造型技术在Solidwork中能设计出需要的实体特征【11】。3.2Solidworks动画模拟仿真的概述先启动Animator插件,单击菜单“工具”“插件”,单击Animator前的选项栏。此后出现Animator中第1个加入的零件十分重要,它是整个装配体的的工具栏。在Solidworks中Animator的操作都装配基础,Solidworks软件已默认第1个插入零件为是在工作区底部,可单击工作区底部的“模型”或者非运动体,其他所有的装配体零件都是以此为基础,“动画”的标签,单击模型或动画标签即可实现模型本装配选择传动轴为装配参照体。调入零件后,要或动画操作的切换。在生成仿真动画时,用Animator插件对千斤顶主要零件大致进行以下3步操作:切换到动画界面；根据千斤顶运动的时间,拖动时间滑杆到相应的位置；拖动螺旋杆和绞杠运动,使其达到动画序列末端应达到的新位置,这样就实现了工作原理的动态仿真仿真动画以AVI格式保存,可以得到很好的推广和应用【3】。44.基于SOLIDWORKS千斤顶的仿真模拟设计实例4.1千斤顶的三维实体建模的过程4.1.1顶垫的三维实体建模过程顶垫的三维实体建模过程如下：(1)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。(3)单击（中心线）工具，过草图原点绘制一条垂直的对称虚线。(4)以中心线作为基准，单击（直线）画一条直线，然后根据图纸单击（智能尺寸）来设定直线的尺寸，然后单击（确定），运用此方法，画出所需要的所有直线，以及确定它的尺寸。（5）单击（圆心/起/终点圆弧）画出图纸所要求的直线与直线之间的圆角，在圆的参数设置(如图1)中设定所需圆角的半径，然后单击（确定），或者单击（切线弧）画出与直线相切的圆角，绘制出顶垫草图（如图2）。图1圆的参数设置5图2顶垫草图图3顶垫的旋转体（6）单击（退出草图），单击（旋转凸台/基体）进行旋转生成实体，在选项中设定旋转范围，然后单击（确定），生成旋转体（如图3），生成顶垫实体（如图4）。6图4顶垫实体4.1.2螺旋杆的三维实体建模过程螺旋杆的三维实体建模过程如下：(1)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。（3）单击（中心线）工具，过草图原点绘制一条垂直的对称虚线