千斤顶的仿真模拟设计说明书

1、千斤顶的仿真模拟设计说明书1 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。

2、SolidWorks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Visual C +或者Visual Basic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。基于此为更方便进行机械教学，我运用 Solidworks

3、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(Virtual Reality)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

4、。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。2.2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：(D传统的二维设计仅仅用于设计工程图，无法满足后续CAE/CAM/PD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

5、新设计上。因而也不利于学生综合 创新能力的培养。222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

6、 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CAMWork擂件数控加工环境，该环境提供数控车、数控铳、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：产品模型一模具分模一注

7、塑分析一模具装配一模具加工。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。3. Solidworks的模拟仿真3.1 Solidworks模拟仿真的基本概述SolidWorks是世界上第一款完全基于 Windows的3D CAD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己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S

8、olidWorks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n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

9、几何形状时还需要其他高级特征选项， 包括扫描、放样凸台n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。3.2 Solidworks动画模拟仿真的概述先启动Animator插件，单击菜单“工具” 一 “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

10、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。104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

11、）在特征管理器设计树中选择“前视基准面”，单击I（草图绘制）工具, 进行草图4.1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，然后单击趣（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），或者单击礼（切线弧）画岀与直线相切的圆角，绘制出顶垫草图（如图4.2）图4.1圆的参数设置图4.2顶扌社草图图4.3顶垫的旋转体（6）单击（退出草

12、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4.3）,生成顶垫实体（如图4.4 ） o图4.4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。（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。

13、（5）单击（3点圆弧）根据图纸运用三点圆弧画出顶部的圆弧，然后单击 （确定）。形成螺旋杆草图（如图4.5 ） o（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4.6 ） o（确定），生成旋转体，生成实体（如图图4.6螺旋杆实体（1）图4.5螺旋杆早草图（7）单击1 （圆角）画出螺旋杆上图纸所要求的圆角（如图7）（8）单击；（倒角）画出螺旋杆上图纸所要求的倒角（如图 8）图4.7螺旋杆实体（2）图4.8螺旋杆实体（3）（圆），根据（9）再次单击 （草图绘制）工具，在上圆柱体上单击图纸画出圆的位置极其尺寸，再次单击退出草图，单击叩一（拉伸切除），在选项

14、 中（如图4.9）点击完全贯穿，然后单击區（确定），再与此圆孔成90再次重复本次操 作。10）再次单击 （草图绘制）工具，进行草图2的绘制，设定基准面2，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），根据图纸数据画出一个等腰梯形，在顶部菜单中点 击插入一曲线一螺旋 线，绘制出螺旋线，在螺距和圈数参数设置中（如图4.10）根据底圆柱长度选择适当的 选项画出螺旋线，单击（确定），单击，（退出草图），单击（扫描），绘制出螺 纹。生成螺旋杆实体（如图4.11）定义方生0） ； 更蛭距和圈数v参数迥恒定螺距O可变舞距（O55起始角顺时针0逆时针叵1反

15、向圈数（B）:勻度；O.OOdeg 三g（邺S.OOnmn图 4.10图4.9拉伸切除选项螺距圈数参数设置1图4.11螺旋杆实体（4）4.1.3绞杠的三维实体建模过程绞杠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”，单击區（草图绘制）工具，进行草图1的绘制。（3）单击JL （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：參（确定），运用此方法，画岀所 需要的所有直线，以及确定它的尺寸，生成绞杠草图（如图4.1

16、2）。A 一r1图4.12绞杠草图（5）单击r （退出草图），单击 （旋转凸台/基体）进行旋转生成实 体，在旋转参数设置中（如图4.13 ）中设定旋转范围，然后单击（确定），1生成旋转体（如图4.14 ）,生成实体（如图4.16）图4.13旋转参数设置图4.14绞杠旋转体（6）单击；I （倒角）画出螺旋杆上图纸所要求的倒角4.15 ) oFQI单向V360.00deg图4.15绞杠实体（1）薄壁特征（D.苓届选轮廊& _券/（7）生成绞杠实体。图4.16绞杠实体（2）4.1.4螺套的三维实体建模过程螺套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

17、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）单击丄（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，生成螺套草图（如图4.17） o图4.17螺套草图（5）单击总（退出草图），单击川（旋转凸台/基体）进行旋转生成实体，在旋转参数设置（如图4.18 ）中设定旋转范围，然后单击（确定），生 成旋转体（如图4.19）,生成实体（如图20） o图4.18旋转参数设置图4.19螺套旋转体图4.20螺套

18、实体（1）（6）单击 （草图绘制）工具，进行草图2的绘制，设定基准面2,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），根据图纸数据画出一个等腰梯形，在顶部菜单中点击插 入一曲线一螺旋 线，绘制出螺旋线，根据底圆柱长度在螺距和圈数参数设置（如图4.21 ）中输入适当 的参数，画出螺旋线，单击或（确定），单击，（退出草图），单击-（扫描），绘制出 螺纹。生成螺旋杆实体（如图4.22）定义方式（Q）；蛭距和圈数图4.21螺距和圈数的参数设置图4.22螺套实体（2）4.1.5底座的三维实体建模过程底座的三维实体建模过程如下：（1）单击标准工具栏中的“新建

19、”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”，单击冋（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，在圆角参数设置（如图4.23）中设定所需圆角的半径，然后单击（确定）， 或者单击j （切线弧）画出与直线相切的圆角，绘制出顶垫草图（如图4.24 ）。图4.26底座旋转体2图4.27

20、底座实体4.2千斤顶装配体的装配装配方法如下：（1）单击标准工具栏中的“新建”工具，单击 朝 （装配体）,新建一个装配体文件。（2）单击 （插入零部件），浏览要打开的文件，点击画（确定）。（3）插入千斤顶的主干零件一螺旋杆，然后插入顶垫，用 堂 移动零件，单击（配合），在配合列表（如图4.28 ）中选择“同心轴”，“配合选择”中选择螺旋杆和 顶垫的大小相等的圆周，单击 （确定）。（4）再插入螺套，用一移动零件，单击（配合），在配合列表（如图28）中选择“同心轴”，”配合选择”中选择螺旋杆和螺套的大小相等的圆周，点击高级配合（如图4.29 ）,在菜单中选择齿轮，让螺旋杆和螺套的螺纹进行啮合，单击

21、（确定）（5）再插入底座，用一移动零件，单击一；（配合），在配合列表（如图28）中 选择“同心轴”和“重合”，“配合选择”中选择螺套和底座的大小相等的圆周和上表面, 单击辰（确定）。（6）最后插入绞杠，用亠移动零件，单击（配合），在配合列表中（如图4.28 ） 选择“重合”，“配合选择”中选择螺旋杆和绞杠，使螺旋杆上的圆的圆心和绞杠的轴线 相重合，单击（确定）。（7）生成装配列表（如图4.30 ） o（8）配合完毕，生成千斤顶的装配体（如图4.31 ）高鈑配合（Q）对称也配合豎（习奇旌配台（附宽度齿轮（齿条小齿轮小齿轮齿距官径重合平行垂直（日相切同轴心（皿1.00mm图4.28配合选择选项图4

22、.29咼级配合选项糙同心T曙罐杆a i顶垫Q同石&蘆茸3,底座V2）淹重合1齒套 灯，底s）$同心1Z懈蓉灯，顶垫吃）牡重合4魔施杆VI绞杠建为勺同心14C垫V2螺雅杆灯 力驾同心19爾旋杆G顶垫V2）4.3千斤顶动画演示的生成4.3.1千斤顶爆炸图和解除爆炸图的生成过程图4.30装配体配合列表图4.31千斤顶装配体千斤顶爆炸图和解除爆炸图的生成过程如下：（1）先启动Animator插件，单击菜单“工具” 一 “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。（2）单击 （打开）打开装配图（千斤顶），点击图下方的J （

23、动画）， 在动画一栏（如图4.32 ）右侧选项中右键点击第一个,在视图定向中选 择等轴测，再次右键点击选择所有，将时间轴拉至15秒处（3）单击（爆炸视图），先后将千斤顶的顶垫、绞杠、螺旋杆、底座分 别拉至固定位置，在左侧爆炸会出现f图标，然后单击隧（确定）。（4）在动画一栏左侧选项中单击阂（动画向导），在动画向导菜单中点击“爆炸”，点击”下一步”,将“时间长度”设置为15秒，将“开始时间”设置 为2 秒，点击“完成” o再次单击图（动画向导），在动画向导菜单中点击“解 除爆炸”，点 击”下一步”，将“时间长度”设置为15秒，将“开始时间”设置 为18秒，点击“完 成”。单击E3 （播放）观看生

24、成后的爆炸视图，最后点击 陆（保存）将生成的爆炸视图储存为AVI格式进行储存。形成爆炸视图（如图 4.33-4.37 ) o QQ 亡黠茶氐俗|欺认）視向艮#8机视图辺光J8与相机 $ （SS） 5C）砒杆3丁沁（-）炖S麻（-）it 0 -）a图4.32动画生成选项图4.33爆炸图动画演示（1）图4.34爆炸图动画演示（2）图4.35爆炸图动画演示（3）图4.36爆炸图动画演示（4）图4.37爆炸图动画演示（5）4.3.2千斤顶模拟图生成过程千斤顶模拟图生成过程如下:（1）打开Solidworks软件，单击（打开）打开装配图（千斤顶），点击图下方的-（动画），在动画一栏右侧选项中右键点击笫一

25、个，在视图定向中选择等轴测，再次右键点击选择所有，将时间轴拉至15秒处。（2）单击八（模拟），选择“旋转马达” 一项，在图上点击螺旋杆，将螺 旋杆 旋转拉出，点击倒（确定），再次单击（模拟），选择“线性马达” 一项，在图上点击 绞杠，将绞杠线性插入到螺旋杆的孔中，点击 乩（确定）。单击H （播放）观看生成后 的爆炸视图，最后点击冷（保存）将生成的爆炸视图储存为AVI格式进行储存。形成模 拟视图（如图4.38-4.39 ） o图4.38模拟图动画演示（1）图4.39模拟图动画演示（2）5.结论在整个毕业设计阶段，通过对SolidWorks软件知识的学习，我了解到了 Solidworks的基本原理

26、和具体运用方法。并且能够运用SolidWorks软件对各种零件进行三维实体建模，掌握了利用Animator插件对装配体进行动画演示。在本文中我利用SolidWorks软件对千斤顶进行了三维造型 设计，并利用配置完成了对千斤顶的三维实体设计和动画演示制作，但还有很多不理解的地方需要更 加努力学习。致谢在此要感谢我的指导老师孙老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在 设计 过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式， 使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许 多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的 学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创 造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中 所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。在论文完成之际，谨向我的导师和同学表示诚挚的谢意！3参考文献1 李晓燕钱炜仲梁维.Solidworks在毕业设计中的应用J上海电力学院学报，2002.2 (6) : 59-602 繆朝.Solidworks