某型发动机曲轴飞轮组3D模型的构建

成都工业学院本科毕业设计（论文）页第1章绪论1.1毕业设计的背景及研究意义1.1.1背景此次毕业设计主要对于汽车的曲轴飞轮组进行测绘以及建模，目前，我国的汽车行业发展得非常迅猛，作为一名学习汽车服务工程的学生，在毕业之际，通过毕业设计以及论文来尽自己对汽车发展行业前进推动的一点绵薄之力。随着我国汽车制造和研发的发展和人民生活水平的提高，人们越来越重视机械结构的可靠性和汽车的舒适性。对于飞轮结构，主要体现在飞轮结构所能承受的最大转速和发动机工作过程中由于气缸不均匀而引起的曲轴扭转振动。如何有效地隔离振动，从而减少振动的传递。随着我国汽车制造和研发的发展和人民生活水平的提高，人们越来越重视机械结构的可靠性和汽车的舒适性。对于飞轮结构，主要体现在飞轮结构所能承受的最大转速和发动机工作过程中由于气缸不均匀而引起的曲轴扭转振动。如何有效地隔离振动，从而减少振动的传递。在优化发动机飞轮结构质量的过程中，只考虑了结构的静力学特性，以及结构本身的参数，受时间的限制，并深入考虑了其它约束条件。在后续的研究过程中，应综合考察相关因素，使优化过程更贴近实际。同时，在优化结构吸振性能的过程中，由于实际使用过程中，激励频率不断变化，因此有必要对飞轮的共振带宽进行优化，使结构的吸振效果更好。通过了对曲轴飞轮组的建模，可以帮助我们学生对汽车发动机结构有着更深层次的认知和了解，予以我们从事这方面的相关工作有着莫大的好处。通过这次设计，以我表面的见解，在优化发动机飞轮结构质量的过程中，只考虑了结构的静力学特性，以及结构本身的参数，受时间的限制，并深入考虑了其它约束条件。在后续的研究过程中，应综合考察相关因素，使优化过程更贴近实际。同时，在优化结构吸振性能的过程中，由于实际使用过程中，激励频率不断变化，因此有必要对飞轮的共振带宽进行优化，使结构的吸振效果更好。这是一个优化曲轴的方面，从而优化发动机。且随着三维建模这个技术的不断发展，我们在对零构件的分析也会越来越细致，通过对曲轴产品结构的分层特征划分，建立相应的特征数据库，通过对产品驱动参数的方便获取新的曲轴三维模型和工程图。开发了汽车曲轴专用参数化设计系统。提高了软件的专业性和针对性，更有效、快捷地实现了特定类型产品的特征设计。避免了大多数工程图的重复设计工作，提高了设计效率。该技术加快了三维设计的进程，对缩短产品设计周期具有重要的应用价值。在三维空间思维能力不足的情况下，需要借助三维模型将抽象的视角转化为简单直观的视角。我们需要在头脑中积累三维模型，逐步提高三维空间的想象力，掌握机械制图所需的知识和技能。伴随着三维造型技术的广泛应用和许多商用三维设计软件的不断开发，机械产品的传统设计方法已经发生了变化。1.1.2目的及意义随着汽车行业的快速发展，汽车发动机的技术也在一步一步的朝着下一个更好的阶段发展，而曲轴飞轮组是汽车发动机中一个重要的零构件，其发展进步对汽车的传动效率和行驶的平稳性，有效的提升发动机的动力，所以发动机的进步，难免不会从曲轴飞轮组来进行一定程度的突破。这次毕业设计，通过对汽车发动机曲轴飞轮组的测绘与建模，可以帮组我们通过这种方式更好的对发动机，对曲轴飞轮组进行深入的了解和学习，对将来以后可能从事汽车发展事业的我们给到受益匪浅的帮助。曲轴是内燃机的关键零件之一，也是制造难度较大的零件之一。由于曲轴在发动机中的重要作用，曲轴的发展代表着发动机技术的不断进步。近年来，我国内燃机专业曲轴制造企业通过消化吸收引进技术和自身发展，极大地提高了曲轴制造的整体水平。在制造工艺、连续轻量化、熔炼工艺改进、造型技术改进、智能化等方面。1.1.3发展历史要谈到曲轴飞轮组的发展史，就必须得说到发动机的发展历程了，而汽车的技术进化历程，绝大部分主要的科技进步也就是发动机的进步，发动机作为汽车的核心部位，其重要性相当于心脏之于汽车，说到发动机的出现，就要说起最早的动能来源了，最早的内燃机出现时，也没有十分明确曲轴飞轮组这一零构建的概念，很早的内燃机是以火药为动能进行对活塞的推动，既然有对活塞的推动，那时候就有曲轴的基本雏形的出现，众所周知，以火药推动其做功是一种很不稳定很不理想的动能，所以这种结构的内燃机，并没有什么使用价值。内燃机的发展出现第一次重大的转折点的时候，应该是瓦特对蒸汽机进行改良之后，这一部的发生，使得作业和动力结合在了一起，很大幅度的加快了人类的生产力，由于动力的产生，人们为了使得出行能更加便捷的效率，有了把蒸汽机装入车上的想法。1858年的时候，法国里诺发明了煤气发动机，在此基础上，汽车发动机的一个重大突破，1867年时，德国人欧特在里诺的煤气发动机的启发下制作出了第一台有着冲程概念的，气压煤气发动机，之后德国人奥姆勒与卡尔·本茨在奥托发动机的概念原理之下，研究出了第一台具有现代化意义的汽油发动机，这是汽车能够普及于民众的一个重大的突破。1.2汽车发动机曲轴飞轮组的认知1.2.1组成结构传统的汽车的发动机曲轴飞轮组的结构，简单的来讲是由三部分组成的，一块为曲轴一块为飞轮，然后由其他零部件将这两块连接起来。但是其零附件的种类也是很多的，零附件的种类和数量对其的结构有一定的影响，随着结构的影响，对其的作用的性能也会产生一定的改变。曲轴一般由曲轴颈、连杆、曲轴臂、平衡轴组成。下图是来自文献的一个传动四冲程发动机的曲轴图，由此观测可以让我们更好的对曲轴模型测绘的时候进行准备工作的一定程度的了解。图1-1曲轴外形图传统飞轮的结构主要是一块大的质量盘，一般都是由驱动盘、信号盘和启动齿圈组成。图1-2飞轮外形图曲轴前端是第一主轴颈的前部，通常有一个键槽安装驱动油泵的齿轮、驱动水泵的皮带轮等，曲轴后端是最后一个主轴颈的后部，带有飞轮安装法兰。此外，为了减少扭振，曲轴前端还配备了扭振减振器。在一些中小型载货汽车发动机的早期，曲轴前端还装有起动爪，必要时可手动转动曲轴起动发动机。曲轴的前端和后端伸出曲轴箱。为了防止润滑油沿轴颈流出，曲轴的前端和后端都装有防漏装置。常用的防漏装置主要是油封。曲轴作为旋转部件，不可避免地会受到发动机气缸体的传热和自身摩擦产生的热量，从而使曲轴的温度上升到一定程度。这会导致曲轴产生一定的热膨胀并增加曲轴长度。因此，曲轴与其固定件之间必须有一定的轴向间隙。另外，在汽车运行时，由于离合器的压紧，轴向推力作用在曲轴上，或者汽车在斜坡上下行驶时，曲轴可能发生轴向位移。轴向运动过大会影响活塞连杆组的正常工作，破坏配气正时和柴油喷射。因此，为了确保曲轴的正确轴向定位，必须在曲轴上安装轴向定位装置。曲轴轴向定位装置一般采用推力轴承。推力轴承有两种类型：整体式和止推板式。整体推力轴承是一种翻转轴瓦。推力面采用轴瓦两侧翻边，推力面铸造减摩合金。止推板是一个半圆环，一般为四片，顶部两片，底部两片，分别安装在气缸体和主轴承盖的浅槽内，用榫舌定位，防止旋转。止推板的材料和结构与曲轴轴承相同。由钢背和减摩合金层组成。每个曲轴只能在一个主轴颈上配备一个止推板。安装时，止推板有减摩层的一侧面向转动部分。通过改变不同厚度的止推板，可以调整曲轴的轴向间隙。飞轮是一个具有大惯性矩的圆盘。其主要功能是将输入曲轴的部分动能储存在动力行程中，以克服其它行程中的阻力，驱动曲轴连杆机构越过上止点和下止点，保证曲轴的转速和输出扭矩尽可能均匀使发动机尽可能短时间克服过载。此外，在汽车传动系统中，飞轮常被用作摩擦离合器的驱动部件。飞轮主要由灰铸铁制成。轮缘线速度超过一定值时，需采用高强度球墨铸铁或铸钢制造。飞轮外缘压有一个齿圈，可以与起动机的主动齿轮啮合，供起动发动机时使用。飞轮上通常刻有第一缸点火的正时标记，以便校准点火时间。多缸发动机的飞轮应与曲轴平衡。否则，由于配重不平衡引起的离心力会引起发动机振动，加速主轴承的磨损。为了在拆卸和装配过程中不破坏飞轮和曲轴的平衡状态，飞轮和曲轴之间必须有严格的相对位置，通过定位销或不对称的螺栓布置来保证。1.2.2工作原理及要求曲轴飞轮组主要是有曲轴和大飞轮及其附属的零构件组成的，通过活塞连杆组连接，使得发动机传来的机械力通过曲轴结构转换成一个旋转力矩，然后对外输出，大飞轮通过这个力矩获得一个惯性，使得其可以连续做功，得到一个比较稳定的惯性力。曲轴前端安装这水泵皮带轮，曲轴正时皮带轮，以及启动爪等一系列结构，后端则用以安装飞轮，曲轴的前端结构较多，前端的连杆轴颈与主轴颈之间有着润滑油道，这种结构使得机油可以进入主轴颈和连杆颈轴的工作表面进行润滑，是一个在曲轴做功时减小其阻力的很重要的结构组成。曲轴在做功时，由于要承受很多的力矩，如周期性的气缸排进气等所产生的气压，曲轴运动时反复的惯性离心力，和曲轴上互相产生的扭矩弯矩的作用，因此要保证曲轴能够在发动机中平衡稳定的做功，生产曲轴的材料的刚度和强度有着很大的硬性要求，且不进如此，在考虑其结构和做功的方式上，还对其各个部件的零表面的润滑和耐磨性也有着很高的技术要求，除此之外其动静平衡也是一个很重要的要求的点。根据曲轴的主颈数，曲轴可以分为全支承曲轴和非全支承曲轴，在每一个连杆轴颈的两侧都有一个主轴颈的称为全支承曲轴，若非如此的，则称为非全支承曲轴。全支承曲轴的好处在于，他能够很有效的提高曲轴的强度，减轻其在做功时候所承受的负载，稍微不足的地方就是会使曲轴整体的结构长度较长，使得发动机的大小有一定程度的增大。曲轴的曲拐是决定发动机气缸数的一个有效参数，发动机的气缸数，气缸的排序，做功的顺序直接确定了曲轴曲拐的相对位置。飞轮通常是一个惯性量很大的圆盘，它的主要作用就是将曲轴在做功的时候的一部分功用储存起来，这一部分被储存起来的功，可以在发动机其他冲程中，帮助其在很大程度上的克服其阻力，以此使得曲轴运作时的旋转角度和输出扭矩保持一定的均匀，因为可以对曲轴做功进行一部分能量的储存，所有他还可以使得发动机在一短暂的时间内克服超载。发动机之于汽车是其心脏，而曲轴飞轮组之于发动机则是其心肌，它给与了发动机动力，发动机的很多需要的转矩动力都是由他传导，因此它的重要性是不言而喻的。所以其结构和工作要求的重要性是汽车发动机发展的重中之重。曲轴飞轮组主要由曲轴、大飞轮及附件组成。在工作结构区，活塞连杆组相互连接。活塞连杆组传递的动力通过自身的结构转化为曲轴的转动力矩，再通过曲轴输出。大飞轮的主要功能是在做功后提供往复惯性动力。曲柄连杆机构的工作原理与发动机曲柄连杆机构的工作状态密切相关。在实际工作过程中，曲柄连杆机构直接负责动力的传递和转换，直接与高温高压燃烧室内的可燃气体接触，在可燃气体的高爆炸力和热能的影响下，推动活塞向高速运动时重复直线运动，然后带动曲轴高速旋转，增加两者的往复惯性力，使其在运动过程中始终受到来自气缸体的压力挤压。而且，混合废气具有化学腐蚀的能力，容易引起内部部件的腐蚀，影响工作的有效运行；在高温高腐蚀的情况下，润滑剂很难发挥作用，因此，活塞与气缸体之间的摩擦系数直接增大，摩擦损失增大。可以看出，它的工作条件很差。当发动机开始运转时，曲柄连杆机构中的活塞位于气缸内的上止点位置。因为此时曲轴不转动，进气门和排气门关闭。当活塞在曲轴的驱动下从上止点移动到下止点时，进气门打开，排气门关闭。随着活塞不断向下移动，气缸内的容积随着活塞向下移动而增加。在这种情况下，单位时间内体积增大。由于空间内的空气质量没有变化，气缸内的压力远小于外部的大气压。然后，由于气体压差的出现，气缸内产生真空度。外部的空气和雾气燃料被吸入气缸。当曲轴驱动活塞旋转180°时，活塞到达下止点，同时关闭进排气门。随着往复惯性力的产生，曲轴在大飞轮惯性力的驱动下继续推动活塞作垂直往复运动，曲轴在大飞轮惯性力的驱动下二次旋转180°将活塞从下死点推向上死点死点。这时，随着活塞的向上运动，整个气缸的工作容积开始收缩。由于进气行程使气缸的工作容积充满了可燃混合气，此时活塞向上过程中可燃混合气的不断压缩就是内部温度和压力的不断升高，直至压缩结束。在整个压缩项目中，进气门和排气门都是关闭的。当活塞被连杆推到接近上止点的位置时，气缸内的火花塞点火并跳闸，使气缸内的可燃气体燃烧。此时，气体与雾化后的燃料混合燃烧，产生巨大的热能，即气缸气体的整体速度和温度迅速升高，最终达到3000-6000千帕左右，同时内部温度瞬间上升到2200千帕左右，内部环境瞬间恶化。在高温高压气体的驱动下，活塞不断向下压缩。在压缩过程中，由于连杆和活塞连接在一个结构中，巨大的压缩力被传递到连杆上。在运动过程中，连杆和曲轴矢量不断地将热能产生的驱动力传递给曲轴，使曲轴不断地做往复旋转运动，输出机械能。在活塞下降过程中，气缸容积会逐渐增大，使气缸内的气体压力和温度下降，降低气缸体整体内壁的压力。在曲柄连杆机构的工作行程中，外部进排气门关闭。该方法的作用是有效地保证气缸内产生的热能在几乎不损失功率的情况下通过曲柄连杆机构传递。在这个过程中，如果任何一个进排气门打开，内部压力就会迅速释放，使曲柄连杆机构得不到足够的动力保证和后续的动力供应，最后由于后劲不足而无法工作。当曲柄连杆机构中的活塞在热能的压力下推动连杆向下运动，带动曲轴运动时，动力就通过这种连接方式传递给曲轴，曲轴通过与齿轮箱等部件的连接传递动力。当活塞移动到下止点时，它失去了热能传递的能量。此时，在曲柄连杆机构中的飞轮惯性力的驱动下，它继续做往复惯性运动，使位于下止点的活塞向上运动。此时，大飞轮带动曲轴旋转，曲轴通过连杆将驱动力自下而上传递给活塞，并将活塞向上推。在此过程中，气缸内燃烧后只有可燃混合废气。通过活塞向上位移和内外压差的变化，使气缸内的废气不断排出。此时，曲轴向内旋转180度，排气门打开，进气门关闭。之后，曲轴控制进气门开启，排气门保持开启状态，使其处于双开状态，有效控制内部残余废气。在排气冲程过程中，如果曲轴被夹紧，将无法有效地排出废气，从而影响汽车的动力性能。1.3国内外曲轴飞轮组的发展情况1.3.1发展分析在发达国家，汽车的发动机的研发已经到了很高的水平，其曲轴飞轮组的发展水平也到达了一个相当高的境界，他们已经在致力于研发绿色环保叫节能的高性能新能源发动机，传统的曲轴飞轮组结构已经不能满足其的需求。目前我国的汽车工业发展的趋势步入超高速的发展阶段，世界为之惊叹。随着社会的需求和我国人民的经济的不断的进步，从日渐堵塞的交通中，也能看出我国对汽车需求的高度。从近日的汽车销量榜中也可以看出，我国国产汽车在国内的销量首屈一指。随着汽车行业的不断发展，我国汽车目前的技术难题已经变为，如何生产可以做出具有世界竞争力的汽车，而具有世界竞争力的汽车，首先如何改善其发动机性能是目前阶段的一大难题，如何改善发动机的性能，对曲轴飞轮组结构的认知了解是其中一面重要的方向。所以我国目前对曲轴飞轮组的提升还有很大程度的进步空间。我国目前的汽车行业主要是对中低端汽车这一部分占有着很大的市场，在国内的销售状况是首屈一指，但是放在全球，我国的汽车的销售状况并不算特别的出众，随着人们生活水平的提升，人们对于汽车要求的质量也越来越高，人们对汽车减震和降噪的性能也有了很高的要求。本文通过对汽车发动机曲轴飞轮组的测绘和建模，学习汽车提升发动机重要的一部分——曲轴飞轮组，来深入的了解学习其结构和原理。改革开放以来，我国经济和技术快速发展，制造业水平也迅速提高。汽车工业作为我国经济的支柱产业，发展越来越快。汽车工业的发展带动了许多相关产业的兴起。曲轴作为内燃机的核心部件，主要用于将活塞和连杆的往复运动转化为旋转运动，然后将燃料的热能转化为动能输出。曲轴在工作过程中，承受着交变的弯曲应力和扭转应力，这是一个复杂多变的过程。尤其是包括我国在内的各个国家对发动机的排放提出了越来越高的要求，这促使发动机制造商不断提高发动机的技术指标，其中一个重要手段就是提高发动机的爆震压力。这对曲轴的抗拉强度、刚度、耐磨性、疲劳性能和冲击韧性等力学性能提出了更高的要求。然而，曲轴的结构设计对曲轴的力学性能有很大的影响。随着市场需求的不断增加，发动机的匹配范围不断扩大，一些匹配要求对发动机的性能和可靠性提出了更高的要求。因此，作为发动机的主要部件之一，曲轴的可靠性必须根据匹配的应用条件和边界参数进行有效的评估。经过评估发现，某型发动机如果采用发动机基础曲轴，由于动力输出结构的特殊性，曲轴后端将存在强度不足的隐患。因此，对曲轴进行了优化，提高了曲轴后端的整体强度，保证了各种发动机应用的可靠性和安全性。目前，国内外都在致力于新能源汽车的研究开发，世界各国政府逐渐开始认识到，节能减排是未来社会发展的重要方向。电动汽车以其节能、零排放、低噪音的优势，逐渐占据了汽车的市场份额，成为有效解决环境污染和能源短缺问题的重要途径。目前新能源汽车主要分为纯电动汽车和混合动力汽车。因此，在混合动力之下，汽车发动机又面临着一个很大的考验，其主筋骨曲轴飞轮组的结构，强度要求也成了一个必要进步的空间。1.3.2发展前沿当今世界科技产品趋于强大、紧凑、新颖、独特；市场竞争要求产品研发设计周期短、营销速度快、成本低、性能优异；生产制造全球化要求多方合作，协同管理和资源共享。因此，SolidWorks软件必将适应世界发展的需要，不断增强三维建模功能，不断提高软件的易用性，不断扩大数据交换，朝着智能化、协同化、虚拟现实软件的方向发展。为了使设计者能够以更快的速度、更少的信息完成更好的设计，SolidWorks必须不断地改进智能功能。为了使设计人员能够相互协作，异地交流，协同完成设计，SolidWorks必须加强信息交流的协作平台，丰富自身的资源库，完善产品数据管理，提供更强大的输入输出接口。曲轴的发展，就是发动机的发展，对于发动机而言。在传统的发动机技术中，主发动机是柴油机，柴油机是发动机燃烧的主要材料。虽然柴油机在实际使用过程中具有功率大、效率高、经济效益好、应用范围广等特点，但柴油机仍存在一定的不足。例如，使用柴油机会增加汽车尾气中有毒气体的含量，这些气体也会对人们的健康和环境造成非常严重的威胁。因此，在未来汽车发动机的发展中，必须有效地控制和净化汽车尾气排放。发动机技术的未来发展，必须面向环保、节能、节能、降噪、合理排放，因为能源消耗和环境污染是现阶段人们关注的关键问题，以及中国未来发展中亟待解决的问题。要使发动机技术得到长远发展，必须适应时代的变化，逐步向绿色环保、节能减排的方向转变和发展。就发动机技术而言，其需要重点考虑燃油的过程，在实际燃油时，实际的重量越轻，燃油的实际工作效率也就越高，并且所消耗的油量也会随之降低，而这也是未来发动机技术发展的理想化目标与主要追求的目标。所以，在未来的发动机技术发展中，需要重点关注发动机的材质问题，使其能够朝向轻型化质量的方向发展，而这就需要相关的工作人员进行深入的研究，使发动机能够在满足基本性能要求的同时，逐渐的减少发动机材质的重量。目前，随着社会经济的快速发展，人们对汽车的要求越来越高，这不仅包括汽车的性能，还需要汽车来满足人们的个性化需求。在当今对汽车发动机的要求下，人们逐渐向“小”型方向发展。对于发动机的体积来说，其体积越来越小，意味着其功能性将越来越高，这就需要相关研究人员对进排气门、燃烧系统和内缸等关键技术进行优化和改进。同时，发动机容积的逐渐减小也意味着车辆重心将逐渐减小，这可以有效提高车辆控制的稳定性和车辆的行驶速度，进一步提高车辆控制系统的精度，保证驾驶员的人身安全，并有效控制和降低车辆在行驶过程中产生的噪声。发动机在汽车中的作用是为汽车的运动提供动力。因此，发动机的实际功率是保证车辆运行速度和效率的主要因素。因此，在未来的发动机研究中，研发人员需要注重持久性和强度的有效结合，通过提高发动机功率来提高发动机的实际运行效率，增加汽车的功率、扭矩和实际性能，使其能够无障碍地穿越崎岖的道路。同时，随着汽车发动机向发动机强度和耐久性方向的不断发展，表明该发动机在研发上有了新的里程碑，有效地提高了我国汽车发动机研发的整体水平，促进了我国汽车发动机的长远发展中国的汽车工业。混合动力技术的应用可以有效地提高混合动力发动机的技术水平。在当今汽车发动机技术研发中，电动汽车也迎来了高速发展阶段。该系统主要由驱动系统、蓄电池系统、控制系统和辅助电源系统组成。对于混合动力技术来说，其主要特点是有效降低油耗，提高经济性，进一步提高驾驶性能。虽然混合动力发动机在使用时仍需使用柴油和汽油，但在汽车加速和起动时，通过电动机的帮助，可以有效降低油耗。综上所述，目前正是汽车工业高速发展的时期，越来越多的发动机新技术层出不穷。其中，节能减排和绿色环保可以说是未来汽车发动机技术发展的重点，也是未来汽车发动机技术发展的主要方向。因此，追求经济、动力和环保的汽车发动机技术应作为未来发展的目标和主要趋势，以促进汽车工业的进一步发展。第2章对曲轴飞轮组的建模以及分析2.1建模软件的选择以及介绍本次对曲轴飞轮组的建模才用的软件为SolidWorks。现有的CAD软件大多具有自动输出二维图形的功能。但是，如果输出图形不使用模板，则需要从一个视图输出一个视图。手工编辑局部放大、全断面、半断面的视图非常麻烦，操作过程非常繁琐，对用户的专业技术要求很高。但是，如果使用模板，往往不能满足要求。随着社会经济的发展和科技水平的提高，人们已经不能满足传统平面二维数据的展示形式。出现了更直观、多维的数据显示方式。这是三维模型技术。本文首先展示了一种一般的三维建模方法，对各种建模方法的特征进行了比较分析，介绍了一些典型的三维模型应用场景，并基于不同应用场景的实际特征选择了相应的建模方法。SolidWorks以其极易上手的操作性，对三维建模的初学者来说是简直是最好不过的一款软件。它赋有很多的功能，软件可以选择多个模块，对汽车专业的我们而言，可以通过其对草图、零件图和装配图的绘制。SolidWorks可以让初学者在一段时间内，很快的对其进行建模，在获得零构件的数据后，绘制出的图形，可以让我们很好的了解到图像的外部轮廓、内部结构和各个剖面的视图。可以在测绘过程中获得的二维平面的基础上获得三维模型。目前SolidWorks在机械设计这一块领域中，在汽车、模具、器械中被广泛的利用，相对于CAD而言，其易学易懂、简单明了的这一块占据了很大的优势。因此，在本次测绘建模中成为我选择的软件。2.2建模软件的发展历程目前，市面上有很多的建模软件，常见的有Maya、Softimage等，而3D建模的这个概念也是今年来很流行的一种，刚出现建模软件的时候，那时候的模型是2D，是平面的，互联网之前的模式，一直都是属于2D的形态，而随着科技的进步，3D这个概念的产生，近几年来3D技术的不断发展，使得人们在二维平面的计算机屏幕中，可以很直观真实的看到三维立体的图像，到目前，3D技术已经取得了飞一般的进步，现在的3D建模甚至可以直接了当的了解到物体的确切，根据不同的视角，入微的了解物体结构的每一个细节，早一点的VR技术，以及现在的3D打印技术的出现，一直在说明我们的时代正又二维像着三维的转变，3D图形让我们可以在二维的平面内更加确切的了解到了模型的结构组成，而VR、3D建模的出现，直接将二维空间的内容带入到确切的生活，让数据变成了看得见甚至摸得着的东西。SolidWorks95是SolidWorks于1995年推出的第一个基于Windows操作系统和特征造型的实体造型系统。1997年推出的SolidWorks97支持Internet技术，实现了数据共享，提供了VB、VC++等支持Ole的开发语言接口，在windows平台上集成了动态仿真软件、工程分析软件、数控加工软件和工程数据管理软件。随着SolidWorks2000的出现，在文件管理、大型工程图绘制性能、大型装配加工速度、易用性、复杂曲面造型和绘图效率等方面都有了很大的提高。SolidWorks2003为用户提供了更加实用的平台软件和增值产品。后来的版本虽然没有提高它的性能，但也在提高它的便利性。增加了许多新功能，使用户能够在设计的不同阶段使用真实的材料和纹理创建真实的视图。2.3软件特点（1）基于特征的建模与参数化SolidWorks部件由零件组成，而零件由特征组成。这种特征建模方法能直观地显示出熟悉的三维物体，反映设计者的设计意图。（2）巧解多重关联SolidWorks的创建过程包括三维和二维交互，因此完整的设计文件包括零文件、装配文件和二者的图形文件。SolidWorks软件成功地处理了创作过程中存在的多重关联，使设计过程流畅、简单、准确。（3）简便易懂SolidWorks软件便于用户学习、设计和交流。熟悉Windows系统的人基本上可以使用SolidWorks软件进行设计，并且软件图标设计简单明了，帮助文件详细，自带教程丰富，有核心中文，易学易懂。其他的3DCAD软件通常需要很长时间来学习，而SolidWorks只需要一周的时间。2.4三维建模的方法根据技术手段和表现形式，建模方法分为三种。模拟建模、半模拟建模、测量建模。模拟建模：不使用统一坐标系，直接对实体建模，半模拟建模：实体的三维坐标是一维或二维，任意或数学导出，不以当前位置或尺寸测量。测量建模：通过测量方法获得建筑物的长度、宽度、高度、比特，在计算机上构建模型，通过专用软件应用开发完成。在以上3种建模方法中，测定建模方法分为5种。基于手工建模、基于规则的建模、三维激光扫描建模、倾斜摄影测量建模以及数字近景摄影测量建模。机械设计采用三维动画对相关产品进行真实的仿真，既能反映单个个体的特点，又能反映个体之间的运动关系，从而从整体上审视、修改不足，节省人力物力。在建模的过程中，我们首先要弄清楚曲轴各层次的关系。图2-1曲轴总成的层次关系为了便于曲轴的参数化建模，并对曲轴的结构细化建模，介绍了这些零件的特点。采用拉伸、旋转、扫描等几何成形方法的基本特征。生成的特征具有不同的级别。使得模型更加具有立体感和让模型的功能性、能动性更加有效。初始几何层次越低，设计工作效率越低，但越具有普遍性。模型的所有维度都是参数化的，并以整体特征的方式进行描述。三维实体造型是在计算机上进行产品制造和性能测试的过程。在三维实体造型的过程中，设计者需要利用计算机三维实体造型的方法对产品的有限元进行深入的分析。在分析的过程中，技术人员需要对机器中的零件进行拆分，比较其设计尺寸与三维实体工艺规划的差异，最后调试出最佳的零件组合方法。2.5飞轮建模首先，我们使用SolidWorks2016这个软件，打开软件，在软件左上角选择新建，图2-2SolidWorks2016操作界面选择零件，开始对飞轮进行建模。首先确定基准面，在基准面上绘制圆面，进行拉伸旋转，根据网上的资料文献确定飞轮的直径大小，选择一个原点，绘制直线给定深度360度，选择图形的轮廓方向得到一个飞轮的雏形。图2-3绘图过程1再构建一个圆角，先找到边线，选择命令将其切线延伸，再设置圆角的参数选择对称，再将中部从草图的基准面完全贯穿。图2-4绘图过程2如上图所示再周围确定基准面，选择孔的类型，设定孔的参数选择轮廓，也同样设置完全贯通，将其实例根据事实，设定为6，其间距相等进行阵列。图2-6绘图过程3在圆盘边界进行切除，从草图的基准面，给出数据深度，和切除的度数，方向为完全贯穿。再设定轮廓得到如2-7所示的图形。图2-7绘制过程4最后将所切除的部分进行几何体阵列，选择齿数为80，360度等参数输入，最终得到飞轮的模型。图2-8绘制结果2.6曲轴的建模同样的操作，先打开SolidWorks，首先，创建一个模版，同样也是创建零件模版，然后，打开草图页面，选择基准页面为前视面，选择从草图基准面，给定其深度，深度根据文献为27.33mm，对凸台进行拉伸，确定参数数据的D1和凸台的直径绘制第一个凸台，选择轮廓得到第一个凸台的绘制图像。图2-9绘制过程4再对第二个凸台进行绘制，也是从草图基准面进行拉伸，同样也给定其深度，进行正向拉伸，确定参数和D1，为19.00mm。利用其绘图命令画出零件的表达图形，拉伸的长度也来自于网上的文献资料，最后选择轮廓，得出如下图像。图2-10绘制过程5第三个凸台的模型和第一个凸台的模型一致，但是方向相反，在同样的绘制操作下，也是从草图基准面进行拉伸，找到基准点后，也是进行凸台拉伸命令，参数和第一个凸台一致。图2-11绘制过程6下一步进行切除拉伸，选择草图基准面，给定方向为两侧对称，深度为107.67mm，进行切除，最后选择轮廓。切除的弧度为R169，同理将图形上方进行重复操作，进行切除拉伸，得到如下图所示的雏形。图2-12绘制过程7此后，选择圆角命令，将前面图像绘制的上面的边线，选择切线延伸，圆角参数选择对称，半径为2.54mm。选择轮廓为圆形，圆角选项通过面选择保持特征，扩展方式为默认。再将凸台后方的边线，同样的执行圆角命令，选择边线将其切线延伸，圆角参数设置为对称，半径为0.64mm，轮廓设置为圆形，逆转参数设置为2.54mm，圆角选项与正视面的边线相同设置。下一步，选择基准面1，将上一步得到的实体进行镜向操作。图2-12绘制过程8以凸台13的圆心连线为基准轴，以它的正向，间距为145.96mm，实例数为3进行镜向操作。图2-13绘制过程9图2-14绘制过程10再将二号实体与三号实体移动复制，二号实体以基准轴1旋转120度，三号实体以基准轴1旋转-120度。图2-15绘制过程11最后一步进行曲轴颈的凸台拉伸，深度为63.50mm，得到最终曲轴的模型图像。图2-16绘制过程122.7参数分析参数化分析是基于产品特性的分析，是产品参数化设计的重要组成部分。正确理解和分析产品各部分的结构、与其匹配的零件的特征参数及其参数之间的关系是基础工作。综上所述，参数分析包括总体参数分析、分量参数分析和参数相关性分析。影响汽车结构外形尺寸的主要参数有汽车缸体数，连杆直径等。根据零件的结构特点，对零件参数进行分类，从零件参数中提取出可直接驱动的参数。根据参数的独立性，不同的参数可以分为两类：全局参数和局部参数：与多个构件关联的结构尺寸参数是全局参数；决定该构件的结构尺寸参数是局部参数；结构尺寸由全局参数和局部参数计算得到的参数为辅助参数，独立但不影响其他元件尺寸变化的参数为无关参数。合理确定全局参数是装配布局草图精确表达的关键。在汽车曲轴的设计中，控制零件的位置关系尺寸，如曲轴的总长度、曲轴轴颈的数量和曲轴轴颈的直径，都被定义为全局参数，而其他参数则直接或间接地依赖于全局参数的变化。将曲柄臂形状等结构参数定义为局部参数。将与轴颈相匹配的轴瓦尺寸定义为一个辅助参数，只需计算全局和局部参数即可确定。将曲柄臂形状等不影响其它零件尺寸变化的参数定义为无关参数。对零件的参数进行了详细的分析，但对独立零件的结构特性参数进行分析，还不足以分析它们之间的关系。通过设置合理的参数，并通过关联分析驱动参数，可以实现整个零件的参数化建模。根据零件的结构特点，对零件参数进行分类，从零件参数中提取出可直接驱动的参数。根据参数的独立性，不同的参数可以分为两类：全局参数和局部参数：与多个构件关联的结构尺寸参数是全局参数；决定该构件的结构尺寸参数是局部参数；结构尺寸由全局参数和局部参数