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2854 机械机构模型库的建设及其展示平台的设计 机械 机构 模型库 建设 及其 展示 平台 设计

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12届毕业设计机械机构模型库的建设及其展示平台的设计设计说明书 学生姓名 魏 流 锋 学 号 8011208223 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化班 级 12-2 指导教师 周 岭 日 期 2012.06 塔里木大学教务处制目 录1绪论12虚拟样机的设计过程121挖掘机模型的创建2211工作环境的设置2212模型的导入2213创建动臂液压缸3214创建斗杆4215创建斗杆液压缸5216创建铲斗连杆5217创建铲斗液压杆6218创建挖掘机基台622添加约束623添加驱动724仿真及其结果8241动态仿真8242测量与检验93机械机构模型库内容的设计931三维基本体内容设计11311简单基本体内容设计11312组合体内容设计11313相贯体内容设计1132机构电子库内容设计11321 连杆机构内容的设计12322齿轮机构内容的设计12323凸轮机构内容的设计12324间歇机构内容的设计12325组合机构内容的设计1233常见零部件内容设计13331螺纹连接及常用连接件内容设计13332轴系零部件内容设计15333其他零部件内容设计1734虚拟样机展内容设计174机械机构模型库展示平台的设计1741网页设计所用的软件1742模型库主页设计18421模型库主页布局设计18422模型库主页内容设计1843机构电子库页面设计19431机构电子库主页设计19432机构电子库内容页设计1944常见零部件页面设计19441常见零部件主页设计19442常见零部件内容页设计2145虚拟样机展页面设计21451虚拟样机展主页设计21致 谢25参考文献26塔里木大学毕业设计1绪论机械产品的核心是机构，深入研究各种机构的设计与应用创新，将会有利于提高机械产品的创新性和国际竞争能力。目前一些工业发达的国家十分重视机构学的研究，应用机构学的理论和方法开发出不少具有自主知识产权的机械产品。机械机构模型库库是开放获取运动中的一个重要内容,是给机构提供一个平台,由机构成员自己将个人或机构的研究成果提交到机构知识库中, 在一定范围内传播使用, 并进行长期保存。机构库发展最重要的原因来自于大学希望能够有一个完整保存学校学术成果产出的学术交流平台。机构库以数字化方式保存机构内全面性的研究成果，并以开放取用模式供大众使用, 它的基础在于所属机构成员的共识和参与，用户是机构库的内容提供者同时也是使用者, 其提交资料的意愿及支持程度关系着机构库的成败。因此大学在建置机构库之初, 可以利用举办学术会议、短期课程等方式介绍和推广机构库的概念、使用方法等，取得有影响力的学者支持，积极推进机构库的建设。机构库是大学或机构集中所有学术研究成果的资产管理系统，对内是研究人员的研究交流平台，能够记录机构内研究的传承与发展；对外则能帮助机构展现研究力,提高机构学术成果的能见度与影响力。目前国外在机械机构模型库建设研究较多, Texas大学开发的Shastar是一种几何造型、模拟、查询及设计原型系统，可提供基础几何数据结构和算法，这些算法支持分布式构造，还可提供模型属性查询，协同交互，基于冲突检测的快速计算和用于动态模拟的可视化信息以及实时场景显示。澳大利亚大学先进制造研究中心开发出网络化CADC/AM系统COCADCAM，利用现有的商品化CADC/AM软件提供的API开发接口，将传统的单机、单用户系统扩展为支持协同工作的多点应用程序。用户可实现自由曲面的协同编辑和NC加工路径的协同仿真。德国Farunhoefr计算机图形研究所开发出共享三维视图软件(Sharde3DVeiwer)，它支持基于特征设计的网络协同。它的特点是基于STEP标准，独立于CAD系统，提供复杂CAD模型的视图共享。国内在机械机构模型库方面的研究尚属萌芽阶段，主要有有清华大学、浙江大学、武汉理工大学等高校在这方面有了一定的研究成果1。针对初入机械工程专业的学生由于初入专业课程的学习，实训较少，空间想象能力有限的特点，应用当前成熟的三维建模技术和虚拟样机技术（VPT）借助强大地Web网络技术就可以充分利用当前的信息技术给机械工程专业课程的学习带来方便。通过强大的三维建模技术建立常见的机械机构模型库就可以弥补学生在三维空间想象方面的不足，激发创新思维和灵感；另一方面，通过Web网络技术就可以减轻教师的制作复杂课件的压力，方便传输携带，节约了时间和成本。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用2。ADAMS，即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。此外，用户可以利用ADAMS在计算机上建立和测试虚拟样机，实现事实再现仿真，了解复杂机械系统设计的运动性能3。ADAMS在机械系统分析中取得了广泛的应用,许多学者对此也进行了卓有成效的研究。目前 ADAMS在复杂机械系统建模、受力分析以及柔性体的分析中仍有许多不足, 在建模功能的强化、参数识别的强化、多柔体系统建模等方面进行创新性的研究显得日益迫切。这些研究能够提高ADAMS的仿真速度和仿真精度, 同时也将大大拓宽 ADAMS在机械系统分析的应用。正是鉴于以上两个软件的各自的特点，我院开设了solidworks三维制图课程，提出了适合我院教学模式的机械机构模型库及其展示平台的设计课题。2虚拟样机的设计过程虚拟样机技术（VPT，virtual prototyping technology)是一种基于虚拟样机的数字化设计方法，是各领域CAX/DFX技术的发展和延伸。虚拟样机技术进一步融合了先进建模/仿真技术，现代信息技术，先进设计制造技术和现代管理技术，并将这些技术应用于复杂产品全生命周期和全系统的设计，并对他们进行综合管理。与传统产品设计技术相比，虚拟样机技术强调系统的观点，涉及产品全生命周期，支持对产品的全方位测试，分析与评估，强调不同领域的虚拟化的协同设计。虚拟样机展示机械机构模型库的一大亮点，整个虚拟样机的设计过程不仅涵盖了一般的机械设计过程（包括方案的设计、零部件的设计和校核、CAD），还囊括了现代设计制造技术中的三维建模和仿真技术。由于模型较多，下面就以挖掘机的虚拟样机的设计仿真过程为例简要介绍虚拟样机技术的应用。21挖掘机模型的创建挖掘机是典型的工程机械，包含常见的机械连接和机构，也是典型的顺序控制系统。利用Adams2012优越的动力学仿真功能，可以用简洁的模型模拟挖掘机的顺序控制过程。如图2-1为常见的简单挖掘机机构简图，主要有动臂、液压缸、斗杆、铲斗等部分组成。考虑到Adams2012创建实体模型操作不便，为此在SolidWorks中先创建好动臂和铲斗模型，利用Adams2012的接口导入即可。图2-1 挖掘机机构简图211工作环境的设置由于挖掘机的动臂和斗铲的三维模型较为复杂，已不再适合用Adams进行三维建模，所以选择在solidworks中创建以上两个三维模型。在Solidwork2010中建好挖掘机的动臂模型，保存为Parasolid(*.X_T)格式类型，并存入Adams2012工作目录中，启动Adams2012,出现如图对话框，并设置模型名及相关参数如图2-2所示。进入Adams2012后打开【settings】菜单，选择【WorkingGrid】设置图形操作区域大小为X500mm ，Y500和栅格点间距X5mm，Y5mm；然后再设置图标大小，选择【Icons】，在New Sizes一栏输入20。212模型的导入在【File】菜单中选择【Import】，首先导入在Solidworks中建好的wa_arm模型，出现如下对话框，并设置如图即可成功导入模型，注意File to Read 一栏应使用右键选择【Browse】命令来选择，【Location】为三维建模时的原点，此处同样是用右键菜单命令选择Pick在图形区选择的。最终设置如图2-3。导入模型后，必须对导入的模型定义材料属性，选择刚导入的模型part_arm，右键选择【Modify】命令，在【Define mass by】 一栏下拉框中选择【Geometry and Material】定义材料，在【Material】一栏右键选择Material-Guessess-steeel，定义为钢材，单击Apply即可应用。如此Adams2012即按照所建模型的集合体积计算期质量及其它参数，对于其质量一般自行定义成所需，在【Difine mass by】一栏选择User input,在Mass中输入重量值，此处为10。最后为了改观模型视觉效果，可以为构建定义成自己需要的颜色，同样在part_arm上右键选择【Modify】-【Appearance】,出现Edit Appearance对话框，在【Color】一栏中右键菜单选择Color-Guessess即可选择所需的颜色，此处定义为Blue蓝色。至此，导入的模型定义完毕。图2-2 初始对话框213创建动臂液压缸为了更好的创建，采用点选式，为此在【View】菜单下选择【Cordinatewindow】命令，即可实时观测坐标，Bodies工具栏如图2-4所示，在Bodies主工具栏选择创建点，在适宜的位置右键，弹出Loacation对话框，依次输入X、Y、Z坐标可以精确定位模型。依次创建如表2-1所示各点图2-3 模型导入对话框设置图2-4 Bodies工具栏表2-1 动臂液压杆各点坐标Loc XLoc YLoc ZPOINT 01402030POINT 02402020POINT 034020-20POINT 044020-30POINT 0540-6020POINT 0640-60-20POINT 0740-16020POINT 0840-160-20点击图标创建圆柱体作为液压杆，选择New Part，勾选Radious并输入半径值为5mm，点选Point1和Point4即可，再次点击，设为Add to part，勾选Radious并输入半径值为3mm，系统提示先选择要附加到得构建，用鼠标左键点击刚创建的实体，右键确定。然后依次点选Point2、Point5。同样的方法Add to part，点选Point3、Point6。至此动臂液压缸的上液压杆创建完毕，再右键选择Rename更改名称为Part_DongbiganUP。点击，设定为New part, 勾选Radious并输入半径值为5mm，依次点选Point5、Point7创建动臂液压杆下杆，命名为Part_DongbiganDown1。点选Point6、Point8，同样的方法创建对称的液压杆，并命名为Part_DongbiganDown2。214创建斗杆选择创建多义线，去处Closed的勾选，依次点选如表2-2所示各坐标点，最后一点创建完后单击右键结束。选择设定为Newpart，Profile选择类型为Point，Path设为about center，即关于栅格面对称，length即拉伸厚度设为20mm。设定以后系统提示点选目标，鼠标左键选择刚创建多义线，右键确定创建完成，命名为Dogan。然后点击适当圆角处理即可。表2-2斗杆坐标点XYZ点1-4001000点2-1701300点3-1501150点4-1751000点5-190400创建斗杆双耳空：选择，选择为NewPart，勾选Radious并设为10mm，勾选Circle，在（-165，,15,0）出左键即创建好了拉伸圆。选择，设定为Add to part，Profile选择类型为Curive，Path设为about center，即关于栅格面对称，length即拉伸厚度设为8。设定以后系统提示点选目标，鼠标左键选择刚创建多义线，右键确定创建完成。点击.进行布尔差集运算，选择斗杆为第一个构建，选择刚创建的拉伸体为第二个构建即可。接下来给斗杆连接部位创建出连接孔。点击创建孔，设定孔径为3mm，若位置未对准，直接选择孔，然后右键菜单Modify定义好位置。215创建斗杆液压缸首先在A（-165,115,0）及B点（Part_arm的双耳孔中心）分别创建两个点，小液压杆主要在伸长状态，故应做长些，点击图标创建圆柱体作为小液压杆，选择New Part，勾选Radious并输入半径值为4mm，点选A点和B点即可，最后命名为Part_DoganyeyaLIT。同理创建大液压杆，大液压杆不必太长，起点在B点，长度通过鼠标点选式大致到小液压杆中点处即可。最后命名为Part_DoganyeyaLAG。创建两液压杆的连接销钉，此处为便于后面仿真采用圆弧拉伸的方法创建。选择勾选Radious并设为4mm，勾选Circle，在A（-165，,15,0）处左键即创建好了拉伸圆。同理在B点创建半径为6mm的圆。选择，设定为Add to part，Profile选择类型为Curive，Path设为about center，length即拉伸厚度设为20mm。点选在A点创建的圆，单击右键创建成功。同理，选择在B点的圆，拉伸厚度同为20mm，销钉创建完毕。左后将销钉与相应的液压杆固定起来，采用布尔并运算。点击布尔操作中的图标，依次点选Part_DouganyeyaLIT和其相近的销钉，即将二者合为一体了。同样的方法将大液压杆和其相近的销钉合为一体。在Solidworks中创建好铲斗模型，实用【File】菜单下的【Import】命令：设置与图2-3所示对话框相似，其中Location是用右键菜单Pick命令在屏幕上点取的。导入后设置其材质为steel，并设质量为5Kg，为调整初始位置，单击上方菜单栏上的出现如图2-5所示对话框，通过设置旋转角度，来装配铲斗的正确位置，注意首先应选择参考点，即先点击图中的中间小方块，在屏幕上点选即可。然后再点击要旋转的对象，激活之。通过如上设置后，导入的模型就可以顺利的仿真。由于本模型是在动臂液压缸上升到极限位置时的一个状态，故而铲斗与其它模型一样也应在相应的极限位置。另外，铲斗与其连接的连接杆是典型的四杆机构，要实现仿真必须满足一定的条件。经过试验，确定图2-6所示位置关系即可： 图2-5 位置调整设置 图2-6铲斗简化图216创建铲斗连杆首先，创建连接杆3：单击分别在点A1（-380，95,12.5）及B1（-380，95,-12.5）处创建点。选择，点选A1和A1创建连接杆，并命名为PART_link01；同理点选B1和B2创建连接杆，并命名为PART_link1；同样的方法点选C1、C2创建连接杆PART_link02，点选D1和D2创建连接杆PART_link2。最后点选B2和D2创建PART_liangan。至此，铲斗的连接杆创建完毕。所用个点坐标如表2-3所示。217创建铲斗液压杆首先创建两个点，点的坐标分别为A1（-200,135,0），A2（-360,125,0），然后点击创建圆柱体作为液压杆。不勾选Length，勾选Radious，在Radous一栏中设定半径为2.5mm，点选A1和A2两点小液压杆即创建完成，命名为ChandoyeyaLiT。再次点击，不勾选Length，勾选Radious，并设半径值为4mm，先点选A1，再沿着刚创建的小液压杆方向拉伸至其一半即可。表2-3 铲斗连杆坐标值XYZA1-3809512.5C1-38095-12.5B1-382.47106.4717.5D1-382.47106.47-17.5B2-358.92126.6217.5D2-358.92126.62-17.5A2-358.92126.6212.5C2-358.92126.62-12.5218创建挖掘机基台可以应用创建长方体的方法，为简便，此处采用创建拉伸体的方法。首先创建四点A1（0,-160,0），A2（120，-160,0），A3（0，-190,0），A4（120，-190,0），点击，设置为New part，Points，About center，拉伸长度length为120mm，最后命名为Rolate Palne。再创建四点：B1（-70，-190,0），B2（90，-190,0），B3（190，-250，0），B4（-70，-250,0）；同时，为了便于后面添加约束，创建Rolate Palne的旋转中心，创建点Point_Center（60，-190,0）点击，设置为New part，Points，About center，拉伸长度length为200mm，最后命名为Car。至此整个挖掘机模型建立完毕。22添加约束由于设计及的运动副较多，按从下到上的顺序添加。单击Connector切换到约束菜单，如图2-7所示。在Joints栏为最常用的运动副，从左至右依次是：固定副、旋转副、移动副、万向节副、球铰副、螺纹副、滑动副；在couples为齿轮副和耦合副（带传动、链传动）。只需按照实际的运动副模型添加好运动副，然后添加动力就可以实现仿真。图2-7 约束菜单为将Car固定起来，应添加固定副，点击，依次点击PART_Car与Ground作为作用对象，最后选择Car的一个角点作为固定点即可。在Rolate Plane与Car之间添加旋转副，由于旋转副默认的旋转轴是垂直于栅格面的，所以应该改变栅格面为XZ面。打开【Setting】菜单下的【Working Grid】，然后，在【Set Orierntation】中点其下拉菜单，选择Globle XZ即可。然后点击，创建旋转副，选择默认设置后，依次点击Rolate Plane和Car两个实体，然后选择位置为刚创建的点Point_Center就创建完毕，命名为JOINT_RoL_and_Car。在arm和Rolate Plane之间添加旋转副，同样的方法，依次点击arm和Rolate Plane，左后点击位置为arm下角的孔中心即可，命名为JOINT_Arm_and_ROL。在Part_DongbiganDown1和Roalte Palne之间添加旋转副，点击后，采用默认设置，依次点击Part_DongbiganDown1和Roalte Palne，位置为他们之间的结合点，最后命名为.JOINT_Dongbiyeya1_and_Rol。同理在另一个动臂液压杆与旋转平面添加旋转副，命名为JOINT_Dongbiyeya2_and_Rol。在动臂液压杆上添加滑动副，点击，设置为2 body-1 location,Pick Gementry Feture （即自己选择方向），First 和Second栏上都设置为Pick Body。完成设置后依次点选液压杆的大小液压杆，方向可选在它们的交界处，由于此液压刚在本模型中主要处于下压状态，故而接下来设置及拉伸方向为向下，这样在后面在此副上添加移动驱动是刚好就是使其向下运动。同样的方法设置对称的另一对液压缸，分别命名为JOINT_Dongbiyeya1和JOINT_Dongbiyeya2。在动臂小液压杆与动臂arm间添加旋转副，参照前面的添加方法，采用默认设置，在选择转动中心即可，命名为JOINT_xiaoyeya_arm。在arm与斗杆液压刚大杆间添加旋转副，同样的方法，左后命名为.JOINT_doganyeya_arm。参照前面动臂液压缸液压杆之间移动副的添加方法在斗杆液压缸的液压杆之间添加移动副，注意在选择方向时应为是液压杆伸长的方向，命名为JOINT_doganyeya其它设置如前所述。在斗杆小液压杆与斗杆以及动臂arm与d斗杆之间添加旋转副，方法如前，分别命名为：JOINT_dogan_xiaoyeya和JOINT_dogan_arm。在铲斗大液压杆与斗杆之间添加旋转副，命名为JOINT_dogan_and_chanBigyeya。在铲斗的液压缸的液压杆之间添加移动副，方法如前，方向为是液压杆伸长的方向，命名为JOINT_chandouyeya。把Part_laingan和doganyeyaLiT固定起来，点击，然后依次点击这两个对象即完成。分别在PART_link1、PART_link01、PART_link02、PART_link2与PART_liangan之间，PART_link1、PART_link2与chando之间，PART_link01、PART_link02与.PART_dogan之间，以及chando与PART_dogan之间添加旋转副，方法如前。23添加驱动单击Motions切换到动力添加菜单，如图2-8所示。图2-8 动力添加菜单本挖掘机模型主要在使挖掘机整体有一个旋转运动，以及三个液压缸顺序动作。添加旋转运动，点击，然后选择JOINT_RoL_and_Car添加成功，命名为Motion_4。点击，点选JOINT_Dongbiyeya1，并命名为Motion_1即完成在动臂液压缸上添加移动驱动。同样的方法分别在JOINT_doganyeya和JOINT_chandouyeya上添加移动驱动,分别命名为Motion_2、Motion_3。如此，只是简单的在默认设置下添加的驱动，为实现液压杆的顺序动作，查阅Adams/View help知利用DIM（X1，X2）可以方便简单的实现挖掘机的顺序动作。DIM 的函数格式和意义如下：DIM(X1,X2)，当X1X2时，返回X1与X2之间的差值X1-X2; 当X1X2时返回0。X1和X2可以为常量、变量或表达式。首先设定挖掘机的工作循环流程，设定其机械工作循环图如图2-9所示：动臂缩短伸长斗杆伸长缩短铲斗伸长缩短时间/s0 102030406070图2-9 机械工作循环图为实现上述顺序动作，参考DIM函数的功能，以及通过最终的试验，得到如下结果：对于动臂油缸上的Motion_1设定为：(10-DIM( 10 ,time )-DIM( time , 30 )+DIM( time , 40 )*2其数学函数表达：S1= 对于动臂油缸上的Motion_2设定为：(-DIM( time , 5 )+DIM( time , 10 )+DIM( time , 15 )-DIM( time , 20)*1其数学函数表达：S2= 对于动臂油缸上的Motion_3设定为：(DIM( time , 20 )+DIM( time , 30 )+DIM( time, 60 )*3其数学函数表达：S3= 24仿真及其结果通过上述建模步骤最终得到如图2-10所示效果图.241动态仿真单击Simulation菜单切换到动画仿真菜单，如图2-11所示。按照本例的设计，仿真时间至少为70秒，步数Step可以定位500，单击，弹出仿真参数设置对话框如图2-12，。设置仿真时间endtime和仿真步数steps，steps越大则仿真速度越慢，过程越清晰，最后单击即可开始仿真。图 2-10 最终效果图图2-11 仿真菜单242测量与检验为了检验仿真结果，使用Adams7的【Build】里面的【Massure】功能，分别在三个液压缸上创建Mark点，设置对话框如图2-13，点击应用。测得三个液压缸的随时间的位移图像，如图2-14所示，完全达到了预定功能，仿真成功。3机械机构模型库内容的设计机械机构模型库主要利用当前成熟的三维建模技术和借助强大地web网络技术展示平台为机械工程专业的广大师生提供一个良好地教学平台。本着教与学的原则，模型库的内容主要参考机械工程专业的基础课程诸如画法几何、机械制图、机械原理、机械设计等课程，以机械设计手册公布的国家标准为依据而设计。内容应与这些基础课程相符合，展示平台的操作和可行性强。机械工程专业首先学习的基本功就是机械制图，虽然目前的计算机辅助设计（CAD）技术足够成熟，但是对于初入本专业学习的师生来说，必要的手工制图本领（制图、看图）是很重要的。机械工程图纸普遍采用三视图的表达方法，借助三维建模软件简单的视图设置功能就可以实现任意零件的三视图表达。鉴于此，机械机构模型库的第一个模块就是三维基本体。除了机械制图外，机械工程专业必须学习的课程还有机械原理、机械设计。在这些课程的教学中有大量的机械机构、零部件以及动画需要给学演示。为了让提高教师在这方面的教学效率，让学生学得更简单，增加师生在机械工程方面的创造思维，本模型库的第二模块就是机构电子库。 图2-13 测量设置图2-12 仿真设置图 2-14 Adams测量的液压缸位移曲线制图、原理、设计的学习都是专业基础必修的课程，而对于具体的机械设计过程常常需要使用大量的GB件，这些国家标准件虽然形体简单，但型号、系列较多，另一方面他们的使用量也很大，因此根据机械工程专业常用的机械零部件，建立一个机械工程常用的零部件库是和有必要的，因此机械机构模型库的第三个模块就是常见零部件。机械设计的最终结果就是根据前面的设计制作出样机。当前虽然机械工程专业在个大高校都有普遍设置，但实际的生产制作水平却良莠不齐。许多优秀的设计苦于没有良好地制作平台和经费等问题而搁置。即使是有条件制作的，也存在费用较高和生产周期较长的缺点。在国外，虚拟样机技术（VPT）应运而生，并且已经普遍推广。它以虚拟现实和仿真技术为基础 ，在计算机上实现产品的设计、加工、装配、检验、使用整个生命周期的模拟仿真4，大大减少了生产成本，缩短了生产周期。为推广虚拟样机技术，利用虚拟样机技术展示我院近年来的设计成果，特别的将虚拟样机展作为模型库的第四模块。作为一个网页，尤其是高校的学习网页，有必要在主要位置连接好本校主页。在整个模型库的建设过程中需要一个优秀的团队，为充分展示团队成员的风采，有必要增设团队建设方面的内容。网页要是较好的操作性很重要的一点就是设置好连接，因此有必要在导航栏上增设模型库的一级连接和内容简介。任何一个网站都需要后续的维护和建设，并为用户提供必要的资料下载服务，在导航栏我们特别的增设了下载中心、联系我们两项内容。如此在导航栏的主要内容有：学校首页、内容简介、团队建设、模型库、下载中心、联系我们六大项。鉴于以上原则设计的机械机构模型库的主要内容如下图3-1所示。 三 维 基 本 体机 构 电 子 库常 见 零 部 件虚 拟 样 机 展机械机构模型库图3-1 机械机构模型库主要内容31三维基本体内容设计三维基本体主要用于机械制图、画法几何的教学，让初入机械课程的师生对工程视图和常见的视图表达方法有个初步认识，内容方面主要参考画法几何、机械制图等相关课程中关于基本体和制图方面的主要知识点。311简单基本体内容设计按照基本体所含面的个数划分，简单三维基本体的内容主要有：球体、圆锥、圆环、圆柱体、四面体、六面体、八面体、十二面体、星形（两种）。此外在机械工程专业相贯体和组合体都是学习的重点和难点，学生在学习这方面由于缺少实训和一定的空间想象能力，普遍反映较难学。因此在三维基本体模块种）、相贯体（20种），合计12种几何体。其中由于相贯体、相贯体是工程制图的难点，故特别的列出了常见的相贯体、组合体各自合计20中。312组合体内容设计组合体是由基本几何形体（棱柱、圆柱、圆锥、圆球等）或简单形体按一定方式组合构成的立体。按照组合体的构型和分析方法来选择组合体的典型例子收录到三维基本体模块。主要有叠加、挖切、求交、拉伸、旋转运算。313相贯体内容设计复杂的机器零件，一般都可以分析为由若干基本体（如棱柱、棱锥体、回转体）所组成。两相交的立体称为相贯体，它们在表面的交线就称为相贯线。相贯线的画法是画法几何和机械制图的重点，在以后的机械设计领域是非常常见的，同时它也是一个学习难点。 按照几何学原理，立体可分为平面立体和曲面立体。所以立体相贯体就是有这两类型的立体组合而成。由于他们的形体千变万化，我们模型库只收录了部分典型供学习参考。参考的形式主要是照片浏览的形式。32机构电子库内容设计机构电子库主要借助计算机的强大运算仿真功能及图形处理能力，用动画的形式展示较为常见的电子机构模型。参考机械原理在机构方面的分类，按照功能形式分为连杆机构、齿轮机构、间歇机构、组合机构及其他机构。如下图3-2所示： 连 杆 机 构齿 轮 机 构间 歇 机 构组 合 机 构机构电子库其 他 机 构图3-2 机构电子库内容一览321 连杆机构内容的设计表3-1 连杆机构内容（个）项目名称形式数量曲柄摇杆机构AVI格式动画2双曲柄机构AVI格式动画2双摇杆机构AVI格式动画2曲柄滑块机构AVI格式动画2四杆演化机构AVI格式动画6应用实例AVI格式动画50322齿轮机构内容的设计表3-2齿轮机构内容一览（个）项目名称形式数量外啮合圆柱齿轮AVI格式动画1内啮合圆柱齿轮AVI格式动画1齿轮齿条传动AVI格式动画2斜齿圆柱齿轮传动AVI格式动画2非圆齿轮传动AVI格式动画1人字齿轮传动AVI格式动画1齿轮轮系AVI格式动画6涡轮蜗杆传动AVI格式动画1直齿圆锥齿轮传动AVI格式动画1斜齿圆锥齿轮传动AVI格式动画1渐开线齿廓生成原理AVI格式动画1齿轮的加工方法AVI格式动画2323凸轮机构内容的设计表3-3 凸轮机构内容一览（个）项目名称形式数量盘形凸轮AVI格式动画1圆柱凸轮AVI格式动画1移动凸轮AVI格式动画1324间歇机构内容的设计表3-4 间歇机构内容一览（个）项目名称形式数量棘轮机构AVI格式动画8槽轮轮机构AVI格式动画3星轮机构AVI格式动画1非圆齿轮机构AVI格式动画1凸轮式间歇机构AVI格式动画1棘轮机构AVI格式动画8325组合机构内容的设计表3-5 组合机构内容一览（个）项目名称形式数量齿轮-连杆机构AVI格式动画6联动凸轮机构AVI格式动画4凸轮-齿轮机构AVI格式动画10其他机构合计20个动画。33常见零部件内容设计常见零部件模块主要参考机械制图结合机械设计常用的零部件，以国家标准为依据，收录机械设计常用的大部分GB件。机械方面的国家标准件很多，要达到设计手册的详尽是很困难的，因此以实用为主，收录了较为常用的标准件。主要有螺纹连接及其连接件、轴系零部件、弹簧等。详细内容见下表：表3-6 常见零部件主要内容一览项目名称包含内容螺纹连接及常用连接件螺纹连接件 (六角头螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、自攻螺钉、六角螺母、圆螺母、垫圈)键连接（平键、半圆键、楔件、切向键、花键） 销连接（圆柱销、圆锥销、槽销、开口销、销轴）轴系零部件滚动轴承圆锥滚子轴承推力球轴承其他零部件弹簧331螺纹连接及常用连接件内容设计表3-7六角头螺栓主要内容一览（个）项目名称国标代号数量六角头螺栓 C级GB/T5780-200022六角头螺栓 全螺纹 C级GB/T5781-200022六角头螺栓GB/T5782-200035六角头螺栓 全螺纹GB/T5783-200034六角头螺栓-细杆-B级GB/T5784-20010六角头螺栓 细牙GB/T5785-200024六角头螺栓 细牙 全螺纹GB/T5786-200030六角法兰面螺栓 -加大系列-B级GB/T5789-19868六角法兰面螺栓 -加大系列-细杆-B级GB/T5790-19868六角头铰制孔用螺栓_A和B级GB/T27-198815六角头螺杆带孔铰制孔用螺栓 A和B级GB/T28-198815六角头头部带槽螺栓 A和B级GB/T29.1-19887十字槽凹穴角头螺栓GB/T29.2-19884六角头螺杆带铰制孔螺栓 A和B级GB/T31.1-198820六角头螺杆带铰制孔螺栓-细杆-B级GB/T31.2-19887六角头螺杆带孔螺栓 细牙 A和B级GB/T31.3-198818六角头头部带孔螺栓 A和B级GB/T32.1-198820六角头头部带孔螺栓-细杆-B级（7个）GB/T32.2-19887六角头头部带孔螺栓 细牙 A和B级GB/T32.3-198821六角法兰螺栓 小系列GB/T16674-19967表3-8双头螺柱主要内容一览（个）项目名称国标代号数量双头螺柱(bm=1d)GB/T897-1988338双头螺柱(bm=1.25d)GB/T898-1988双头螺柱(bm=1.5d)GB/T899-1988双头螺柱(bm=2d)GB/T900-1988表3-9螺钉主要内容一览（个）项目名称国标代号数量内六角圆柱头螺钉GB/T70-2000190开槽圆柱头螺钉GB/T65-2000124开槽盘头螺钉GB/T67-2000125开槽沉头螺钉GB/T68-2000121表3-10紧定螺钉主要内容一览（个）项目名称国标代号数量开槽锥端紧定螺钉GB/T71-198589开槽平端紧定螺钉GB/T73-198590开槽长圆柱端紧定螺钉GB/T75-198572表3-11六角螺母主要内容一览（个）项目名称国标代号数量1型六角螺母GB/T6170-2000292型六角螺母GB/T6175-200029六角薄螺母 GB/6172.1-200015表3-12圆螺母主要内容一览（个）项目名称国标代号数量嵌装圆螺母A型GB/T809-198857嵌装圆螺母 B型GB/T809-198828小圆螺母 GB/T810-198841圆螺母 GB/T812-198848端面带孔圆螺母GB/T815-19888侧面带孔圆螺母GB/T816-19888带槽圆螺母GB/T817-198811表3-13垫圈主要内容一览（个）项目名称国标代号数量平垫圈 A级 GB/T97.1-200227平垫圈倒角型A级GB/T97.2-200227小垫圈 A级 GB/T848-200221表3-14平键主要内容一览（个）项目名称国标代号数量普通平键GB/T1096-200326导向平键GB/T1097-2003187薄型平键GB/T1567-2003546表3-15楔键主要内容一览项目名称国标代号普通楔键 GB/T1096-2003钩头楔键 GB/T1097-2003表3-16切向键主要内容一览项目名称国标代号普通切向键 GB/T1974-1980强力切向键 GB/T1974-1980表3-17圆锥销主要内容一览项目名称国标代号圆锥销 GB/T117-2000内螺纹圆锥销 GB/T118-2000 开尾圆锥销 GB/T877-1986螺尾锥销 GB/T881-2000表3-18花键主要内容一览项目名称国标代号矩形内花键_A型 GB/T1144-2001矩形内花键_B型 GB/T1144-2001矩形内花键_C型 GB/T1144-2001矩形内花键_D型 GB/T1144-2001圆柱直齿渐开线外花键_30压力角 GB/T3478-1995圆柱直齿渐开线外花键_37.5压力角 GB/T3478-1995圆柱直齿渐开线外花键_45压力角 GB/T3478-1995 圆柱直齿渐开线内花键_30压力角 GB/T3478-1995圆柱直齿渐开线内花键_37.5压力角 GB/T3478-1995圆柱直齿渐开线内花键_45压力角 GB/T3478-1995圆柱直齿渐开线外花键_30圆齿根 GB/T3478-1995圆柱直齿渐开线内花键_30圆齿根 GB/T3478-1995表3-19圆柱销主要内容一览项目名称国标代号圆柱销 不淬硬钢和奥氏体不锈钢 GB/T119.1-2000圆柱销 淬硬钢和马氏体不锈钢 GB/T119.2-2000内螺纹圆柱销 不淬硬钢和奥氏体不锈钢 GB/T120.1-2000内螺纹圆柱销 淬硬钢和马氏体不锈钢 GB/T120.2-2000螺纹圆柱销 GB/T878-1986弹性圆柱销 直槽 重型 GB/T879.1-2000弹性圆柱销 直槽 轻型 GB/T879.2-2000332轴系零部件内容设计 表3-20深沟球轴承GB/276-1994轴承代号尺寸/mm轴承代号尺寸/mmdDBdDB尺寸系列（1）0尺寸系列（0）36000600160026003101215172628323588910630763086309631035404550809010011027293133尺寸系列（0）2尺寸系列（0）462026203620462056206620762086209621062116212151720253035404550556035404752627280859010011011121415161718192021226408640964106411641264136414641564166417641840455055606570758085901101201301401501601801902002102252729313335374245485254表3-21圆锥滚子轴承GB/297-1994轴承代号尺寸/mm轴承代号尺寸/mmdDTBCdDTBC尺寸系列02尺寸系列233020730208302093021030211302123540455055607280859010011018.2519.7520.7521.7522.7523.7517181920212215161618192032309323103231132312323133231445505560657010011012013014015038.2542.2545.5048.505154364043464851303335373942尺寸系列03尺寸系列3030307303083030930310303113031230313303143540455055606570809010011012013014015022.7525.2527.2529.2531.5033.50363821232527293133351820222325262830330053300633007253035475562172021172021141617尺寸系列31331083310933110331114045505575808595262626302626263020.520.52023表3-22 推力球轴承GB/301-1995轴承代号尺寸/mm轴承代号尺寸/mmdd1DTdd1DT尺寸系列11尺寸系列12511125111351114606570626772859095171818512145121551216707580727782105110115272728尺寸系列12尺寸系列1351204512055120651207512085120951210512115121220253035404550556022273237424752576240475262687378909514151618192022252651304513055130651307513082025303540222732374247526068781818212426尺寸系列14514055140651407253035273237607080242832333其他零部件内容设计表3-23 圆柱螺旋压缩弹簧（YA、YB型）线径d/mm弹簧中径D2/mm节距t/mm自由高度H0/mm0.641.542014.51.67201.282.92401.6124.41602165.7242207.85552.5207.023880259.5758704.53210.565905019.18022063811.9601004514.290120104514.61151305015.680150128027.91803015052.430034虚拟样机展内容设计虚拟样机展主要收录我院近年来制作的虚拟样机模型，包括机械工程、农业机械、电气化等机械模型，通过应用虚拟样机技术充分展示我院的主要设计作品，作品来源既有来自于我院近年来我院的毕业设计也有来自老师的课题研究，仅供供广大师生学习参考。表3-24 虚拟样机展内容一览（个）项目名称展现形式数量机械手AVI动画1挖掘机AVI动画2葡萄埋藤机AVI动画2番茄榨汁机AVI动画1自动清扫机器人AVI动画1栅筒式红枣分级机AVI动画1热解装置AVI动画2饲草打包机AVI动画1起苗机AVI动画14机械机构模型库展示平台的设计41网页设计所用的软件 本模型库的展示平台为网页的形式。因而网页设计就是一个重要步骤。传统的网页设计师采用HTML（超文本语言）编程来实现的，顾名思义这种语言可以在任何一种文本编辑器中实现编辑，具有跨平台型。然而这种网页设计方法完全是建立在编程的基础上，用户需要对网页设计的命令非常熟悉，这对于一个编程基础一般的人员来说显然是个障碍，因此它只适用于学过相关编程语言的研究人员，专业性很强。另一种网页设计方法就是采用专业的软件设计，这也是当前较为主流的设计方法。这种方法只需要设计人员准备好设计素材，实现规划好网页布局，利用软件自身的设计模块就可以实现。常见的有Microsoft FrontPage、Dreamwear、Microsoft Visual Studio。如果设计人员对Word很熟悉，那么用FrontPage进行网页设计就会显得游刃有余。FrontPage制作网页，有“功能强大，简单易用”的特点。页面制作由FrontPage中的Editor完成，其工作窗口由3个标签页组成，分别是“所见即所得”的编辑页，HTML代码编辑页和预览页。FrontPage带有图形和GIF动画编辑器，支持CGI和CSS。向导和模板都能使初学者在编辑网页时感到更加方便。FrontPage最强大之处是其站点管理功能。在更新服务器上的站点时，不需要创建更改文件的目录。FrontPage会为你跟踪文件并拷贝那些新版本文件。FrontPage是现有网页制作软件中惟一既能在本地计算机上工作，又能通过Internet直接对远程服务器上的文件进行工作的软件。Microsoft Visual Studio该系列的版本有：2003、2005、2008和未来的版本。适合开发动态的aspx网页，同时，还能制作无刷新网站、webservice功能等，但仅适合高级用户。DreamWeaver是一个很优秀的网页设计软件，它包括可视化编辑、HTML代码编辑的软件包，并支持ActiveX、JavaScript、Java、Flash、ShockWave等特性，而且它还能通过拖拽从头到尾制作动态的HTML动画，支持动态HTML(Dynamic HTML)的设计，使得页面没有plug-in也能够在Netscape和IE 4.0浏览器中正确地显示页面的动画。同时它还提供了自动更新页面信息的功能。DreamWeaver还采用了Roundtrip HTML技术。这项技术使得网页在DreamWeaver和HTML代码编辑器之间进行自由转换，HTML句法及结构不变。这样，专业设计者可以在不改变原有编辑习惯的同时，充分享受到可视化编辑带来的益处。DreamWeaver最具挑战性和生命力的是它的开放式设计，这项设计使任何人都可以轻易扩展它的功能。DreamWeaver、Fireworks、Flash号称“网页三剑客”，都出自美国的Macromedia公司，其中DreamWeaver主要负责网页的布局样式设计，Fireworks可以制作适合网页传输、显示的图片，而对于闻名遐迩Flash则擅长制作适用于网络传输和显示的动画，这三者都出自一个公司，相互之间真正实现了软件间的无缝对接，设计方便，不需要专业的编程技巧。 综合考虑，本模型库的网页设计的主要软件是DreamWeaver8.0、Fireworks8.0、Flash8.0。42模型库主页设计主页是一个网页的门户，任何一个用户进入一个网站首先进入的网页就是首页，首页决定了整个网站的布局、风格和主要内容，一个好的网站主页能给人以赏心悦目的感觉。机械机构模型库作为学校的一个学习网页，其主要任务是提供方便的教学资源。421模型库主页布局设计结合模型库的教学特点，采用如下图4-1所示的布局模式。布局的方法采用表格法，在顶单元格插入标题图形，在顶单元格下方插入导航条图形，在导航条的下方左侧同样是当前页面的导航条，而右侧则是当前页面对应的显示内容。该布局简单实用，符合用户的习惯。网页设计中主要以像素为编辑单位（标题图形）1002127（导航条100227）（导航条）210380（文字内容）792380（版权信息100240）图4-1 模型库主页布局图422模型库主页内容设计1. 标题图形标题图形是网页的主要图形，要求图片内容与网页相符，颜色相匹配。本模型库的标题图形主要采用当前流行的深蓝透明的效果，中间缀以“塔里木大学机械机构模型库”字样并在正下方附上英文。左侧插入塔里木大学校徽，右侧则插入一组齿轮模型。整个图片颜色鲜艳透明，言简意赅。实现的软件组要采用ButtonShop4.0设计，选择深蓝高光类型，添加文字后，导出jpg格式图片，然后用firworks合成如下图4-2所示：图4-2 模型库主页标题图形2. 导航条导航条的主要项目有：学校首页、内容简介、团队建设、模型库、下载中心、联系我们六大模块。为配合标题图形的效果，同样采用蓝色基调，如下图4-3所示：图4-3 模型库上导航条图形主页左导航条主要为了显示整个模型库的内容体系，主要有三维基本体、机构电子库、常见零部件、虚拟样机展。此外主页上也有必要链接学校的其他一些网页和友情链接。在此，链接的是塔大图书馆，友情链接主要链接的是与我校建立对口支援关系的院校，诸如：中国农大、华中农大、浙大等。利用Dreamwear的“行为”效果，在上导航栏“模型库”的链接上可以设置魔幻般的隐藏式菜单效果，即当鼠标进过图形是菜单自动弹出，一旦鼠标离开菜单自动收回。其效果截图如下图4-4所示：图4-4 隐藏式菜单效果 在上导航条的正下方为位置导航，给出了当前网页在整个网格中的位置，右侧则循环显示实时时间和“机械机构模型库欢迎您”字样。实现方法主要是在Dreamwear中切换到设计模式，在需要实时显示时间的位置处添加显