车用发动机齿轮泵逆向设计[三维PROE]【8张CAD图纸+PDF图】
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三维PROE
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SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名王天琦系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-4指导教师姓名臧杰职称教授从事专业汽车工程是否外聘是否题目名称车用发动机齿轮油泵逆向设计一、课题研究现状、选题目的和意义1.逆向工程的发展：逆向工程 ReverseEngineering,RE 是近年在计算机技术、数控测量技术和 CAD/CAM技术发展基础上产生的新技术。逆向工程是在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有 CAD 模型的情况下,按照现有零件实物、利用各种数字化技术及 CAD 技术重新构造原型CAD模型,然后将此模型用于产品的分析、制造和加工生产的技术 。反求工程大致可分为数据采集、数处理、曲面重构建模和模型检验修正等个步骤。目前,随着科技的日新月异和市场全球化,世界范围内的市场竞争越来越激烈,要求在提高产品的品质和性能的同时缩短产品的生产周期,因此,逆向工程在飞机、汽车、家电等模具相关行业越来越受到重视。本文介绍了具体的测量实例以及在 Pro/E三维设计软件环境中实现产品逆向的过程。2.逆向创新设计的概念：设计是一项目标明确、思维创新、难点攻关的脑力劳动。设计与知诅l有着很强的关联性：知识不等同于设计，但在实践过程中，知识在相当大的程度上也被认为是设计。新技术新设备的出现，以及产品市场的全球化，使得创造性得到了极致的发挥。当今市场的典型特点是：进入市场更加迅速，对个性分明的新产品需求更加旺盛。面对如此强烈的市场挑战，涌现出对先进的设计方法学的更多思考，以减少在设计过程中知识获取的时间，从而促进创新的思维发展。商用三维CAD软件大多基于参数化定义的特征。这些特征方便的表达了设计意图及设计信息。设计师可以得到高层的形体定义参数，例如半径、长度、角度、厚度等，以及能指定几何体之间的约束，如强制相等、平行、垂直、共线、同心等。通过改变这些直观的参数及约束，可以在同一个模型上派生出多个配置，从而获取一个产品系列。通常，采用特征树的形式来记录设计过程的历史，使得设计过程可以重现。然而在RE软件中，我们生成的是曲面(通常为自由曲面)。自由曲面主要体现在对尺寸及约束的强烈弱化，而在概念设计中我们正需要自由曲面编辑的灵活性， 无需把握设计意图或知识。尽管在自由曲面中采用了诸如权重、节点、控制顶剧41、控制曲线等底层形体参数作为调节手段，但这些参数对设计师而言是很不直观的，而且也很难预估变形后的结果。过去十多年发展了很多提高变形直观性的方法，这也在一定程度上提升了设计师通过网格或曲面变形来控制形体改变的能力。产品逆向设计的过程及其关键问题产品的逆向设计是指设计师对产品实物样件表面进行数字化处理（数据采集、数据处理），并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的模型（曲面模型重构），并进一步用系统实现分析、再设计、数控编程、数控加工的过程。在逆向设计中数据采集、数据处理、模型重构是产品造型设计逆向设计的三大关键环节。数据采集（样件的表面数字化）是进行产品逆向设计的第一步。一般而言，数据采集可由接触式与非接触式两种来实现。接触式方法由于对物体的表面的颜色和光照没有要求， 因此物体边界的测量相对精确， 但对软质材料适应差且速度慢；而非接触式方式 （以激光为媒介的非接触三维表面数据采集法在采集实物模型的表面资料时， 采集速度快， 可形成 “点云” 资料， 缺点是精度较低而且对样件表面和光照有较高的要求。数据处理的结果将影响模型重构的质量。在此阶段一般应进行数据预处理、 数据分块、 数据光顺三角化、 数据优化、 多视拼合、 噪声滤波、 拓扑建立特征提取等工作。模型重构方案目前主要有三种：1. B-spline或NURBS曲面为基础的曲面构造法； 2. 以三角Bezi-er曲面片为基础的曲面构造法；3. 以多面体面片为基础的曲面构造法。3.数据采集在反求工程中,数据采集是关键的第一步 ,只有获得测量数据 ,才能进行复杂曲面的反求 ,如建模、误差分析、制造等。根据数字化设备的数据采集方式可分为接触式和非接触式两类。以三坐标测量机CoordinateMeasuringMachine,简称 CMM 为代表的接触式测量方式虽然效率不如非接触式 ,但精度高 ,智能化程度高 ,对被测样件的材质、色泽、光照条件等没有特殊要求 ,因此应用很广泛。产品逆向设计的产生与应用在飞机、汽车、工艺美术品和模具等行业的设计和制造中，通常是由复杂的自由曲面拼接而成，因此在概念设计阶段难以用严密、统一的数学语言来描述，这些产品的初始模型是通过对事先制造出的木制或泥制模型来实现数字化产生的。近年来在产品造型设计中逐渐走向成熟形成逆向设计法。由于产品造型的逆向设计有起点高、成本低、周期短、易改型、易创新的特性，自出现以来便受到了现代工业设计师的关注。目前该技术在下面几方面得到了广泛应用：用于汽车、摩托车等具有较复杂曲面外型产品的修复与改型设计中； 用于设计与制造个性化的产品，如人体拟合、太空服装设计、假肢设计等； 根据客户样件进行模具设计时，该项技术可使自动化程度大大提高； 在样件缺少图形文在快速原形件时，可用逆向设计来生成图形文件；制造中逆向设计可实现原形产品的快速准确建模并进行重新设计。4在PROE软件中的模型重建1) 导入测量数据文件2) 根据数据文件建立轮廓曲线3) 绘制基准点4) 曲线重建5) 曲面重建基于 Pro/ E软件的逆向设计方法Pro/ E是美国参数化技术公司( Parametric Tech2nology Corporation ,简称 PTC)的软件产品。Pro/ E具有全参数化和全相关的造型技术和独立的逆向工程模块 ,对扫描数据在人工干预的情况下 ,运用丰富的曲线、曲面、实体造型功能和方便的编辑功能 ,可将点云数据拟合成光顺、完美的曲面。接口上 ,Pro/ E软件具有igs、 set、 vda 等多种输入输出数据文件 ,能与 UG、 I 2DEAS、 MasterCAM 和 Cimatron 等 CAD/ CAM软件系统交换数据 ,是理想的逆向设计软件系统。在 PTC公司的产品中 ,用来处理测量点数据并进行逆向曲面设计的模块有: ICEM Surf、 Pro/ DE2SIGER(CDRS) 、 Pro/ SCANTOOLS以及自由曲面造型。(1)数据获取( Data Capturing)数据获取是指采用各种测量方法或测量设备测出实物表面的若干组点的空间三维坐标 ,形成“数据点云”。(2)数据处理数据获取中由于各种人为及随机因素的影响 ,数据中包含影响以后工序的无用数据。在逆向工程中 ,最简单的噪声去除方法是人机交互 ,适合处理数据点较少的情况。常用的自动处理方法有程序判断滤波、 N 点平均滤波以及预测误差递推辨识与卡而曼滤波相结合的自适应滤波法等。目前提出的分块滤波技术可实现噪声点的快速、精确过滤 ,其基本思想是提取实体表面的特征分界线和具有明显几何特征的几何元素 ,依次将整个曲面分块 ,对平滑面片数据、特征分界线、明显特征几何元素分别进行噪声判断 ,这样可实现较为准确的过滤。(3)三维建模基于离散点云数据的三维建模过程 ,实质上就是点云数据的处理过程。其通用手段有数据调整、复制、区域修剪、数据密度修改、数据光顺、尖角保留等。建立模型的好坏取决于曲线、曲面拟合是否光顺以及曲面连接是否光滑。曲线光顺应满足 3 个条件曲线二阶几何连续;曲线没有奇点和多余拐点;曲率变化均匀。曲线光顺可分为三步:寻找坏点 ,并修改坏点的坐标值;粗光顺 ,使曲线上各段的曲率符号一致 ,保证曲线单凸或单凹性;精光顺 ,使曲线上各段的曲率变化均匀 ,满足光顺的要求。满足曲面光顺的条件是:构成曲面的关键曲线光顺;曲面的网格线无多余拐点;曲面高斯曲率变化均匀。光顺曲面的方法是:先光顺曲面的纵向曲线然后通过型值点生成横向样条曲线并光顺 ,重新生成纵向样条曲线并光顺 ,直至所有纵向、横向样条曲线都满足光顺准则 ,最后利用光顺的纵向、横向样条曲线构造出光顺曲面。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、设计的主要内容（1）分析机油泵的结构特点，技术参数。游标卡尺等测量并确定机油泵的基本尺寸数据；（2）在Pro/e下建立三维立体模型;（3）将Pro/E建模转化成二维CAD图形后在AUTOCAD环境下完成标注输出正式装配图、零件图。（4）对机油泵泵油量,轴键的校核；（5）完成设计说明书。2、技术要求（研究方法）（1）通过文献资料收集，熟悉机油泵和CAD的有关知识。 （2）编写课题研究大纲和开题报告。 （3）设计合理可行。 （4）按进度要求独立完成毕业设计，服从指导教师安排；完成的毕业设计格式规范；方案选择合理，具有可行性、经济性、适用性，设计思路清晰，符合实际，图纸正确符合制图标准,内容完整。主要问题：（1）逆向设计中零件的数据测量与数据处理计算（2）ProE的三维立体建模（3）ProE的立体图像CAD平面图的转换和绘制（4）所设计油泵的功率，泵油量等各项指标的计算三、技术路线（研究方法）产品样件数据测量ProE建模CAD图纸转换数据的处理计算打印图纸，说明书四、进度安排（1）调研、资料收集、完成开题报告 第4周（3月24日3月30日）（2）参数选择方案确定，列文稿大纲 第5周（4月1日4月7日）（3）设计计算 第6,7周（月8日4月21日）（4）完成设计说明书，完成图纸绘制 第,14周（4月22日月日）（5）交稿，预答辩 第14周（月日6月日）（6）毕业设计（论文）审核、修改 第15,16周（6月9日6月22日）（7）毕业设计（论文）答辩准备及答辩 第17周（6月23日6月 29日）五、参考文献1 李宝顺，液压与气动，2005年第4期。2 黄安贻，董启顺，液压传动。西安交通大学出版社，2005.53 张利平，液压传动系统及设计。化学工业出版社，2005.44 马兰，机械制图。机械工业出版社，2006.55 马秋生，机械设计基础。机械工业出版社，2005.126 贾志欣 陈俊华 童森林 陈维杰，基于 Pro/ E软件的逆向工程技术研究与应用。浙江大学，20067 姜楠，产品的逆向设计法研究。扬州大学工学院，20028 刘红政， 产品设计重用中的创新方法研究。浙江大学计算机科学与技术学院，20089 周振宝，齿轮泵壳体加工工艺分析。南京农业大学工学院10 尹青松，基于PROE软件的逆向工程产品设计。深圳创维集团研究院，200811 王宵 逆向工程技术及其应用 200412 林清安 PRO/ENGINEER零件设计(高级篇) 200013 马军 基于PRO-E的逆向工程关键技术研究 200814 赵福臣.郑袖.张水车 基于CMM及Pro/E的集成逆向工程系统技术应用研究 -机械工程师2006(4)
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