基于Solidworks平台下槽轮机构自动化设计与分析毕业论文

大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名 ： 学 号：学 院 、 系 ： 专 业 ： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化设 计 题 目 ： 基 于 Solidworks 平 台 下 槽 轮 机 构 自 动化 设 计 与 分 析指 导 教 师 : 毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：一，本课题研究的目的和意义。目的：参数化设计是一种灵活多变的设计方法，一般是指设计对象的结构比较定型，可以用一组参数来约定尺寸关系，参数与设计对象的控制尺寸有显式的对应，设计结果的修改受到尺寸驱动。设计时只要变化一个参数值，将自动改变所有与它相关的尺寸，通过调整参数来修改和控制几何形状，自动实现产品的精确造型和交互式绘图功能。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形功能，成为初始设计、产品建模及修改系列设计、多方案比较和动态设计的有效手段。利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图和重复的计算工作中解脱出来，将精力集中于优化产品设计阶段，大大提高设计速度，并减少信息的存储量。另外，参数化设计符合和贴近现代 CAD 中概念设计以及并行设计思想，工程设计人员设计开始阶段可快速草拟产品的零件图，通过对产品形状及大小的约束即可精确成图。所以通过参数化设计槽轮机构，将节省槽轮机构设计时大量不必要的重复工作，达到提高设计效率，降低成本的目的。同时通过本课题的练习将会使我得到solidworks 软件应用能力和 VC+面向对象的设计语言编程能力得到提高。 12意义：1.用计算机来实现设计意图，其可靠性要大大增强。因为可以综合考虑各种影响因素的重要性，权衡利弊后做出最优选择，给出最优方案，从而可以有效避免手工设计考虑的不全面。2.当槽轮设计规范化、参数化后，由于在设计过程中考虑到其操作上的简便性，可以大大减少了设计人员工作量。只要给出设计意图便可以自动进行分析计算、造型、装配直至最后给出图纸，这就大大提高了设计效率，缩短了产品开发周期，提高了产品的设计质量，可以实实在在地为企业创造效益，产品也可以得到迅速推广。3.Solidworks 是被广泛使用的 CAD 优秀软件，作为新一代的产品造型系统，Solidworks 它有强大的三维建模功能和二次开发工具。其设计思想先进，Solidworks提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械 CAD/CAE/CAM 的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械领域的新标准。4.从制造行业来说，利用计算机辅助设计软件设计出的产品、给出的图纸更加合乎制造业的规范。特别是对于一些技术装备先进的工厂，可直接将计算机内的图形信息发送到数控机床上，从而能够大大提高加工的精确度，减少人为错误。5.槽轮属于机械产品的通用零件，通 Solidworks 技术设计槽轮，可以推动机械行业的科技化进程，为以后越来越多的机械产品应用参数化研究做了大胆尝试。 13,14二，参数化设计的意义与背景： 7,8,91，参数化设计的概念参数化技术（Parametric）是 CAD 技术在实际应用中提出的课题，是现代 CAD 技术中重要的、且待进一步研究的领域之一。参数化设计是一种灵活多变的设计方法，一般是指设计对象的结构比较定型，可以用一组参数来约定尺寸关系，参数与设计对象的控制尺寸有显式的对应，设计结果的修改受到尺寸驱动。设计时只要变化一个参数值，将自动改变所有与它相关的尺寸，通过调整参数来修改和控制几何形状，自动实现产品的精确造型和交互式绘图功能。2，产品设计中应用参数化的必要性研究表明，在新产品的研制过程中，约 7080的成本耗费于设计阶段。因此，如何开发和研究先进的设计方法与工具，以提高产品设计的效率就显得至关重要。我国加入世界贸易组织后，新科学技术对制造业科技含量要求加大，技术改造的时间会相应缩短，传统设计方法中，重复工作量大，设计效率低下，新产品投放市场慢，导致企业缺乏竞争力。寻求更加新型、先进、高效的设计方法，势在必行。参数化技术（Parametric）就是 CAD 技术在实际应用中提出的课题。参数化设计方法与传统设计方法相比最大的不同在于它存储了设计的整个过程，对于相似结构的系列零件设计，更是具有无可比拟的优越性。它设计出一族而不是单一的产品模型，通过一组参数来控制图形的大小、形状。参数化设计是实现设计过程自动化的有效手段之一，是机械设计发展的必经阶段。随着计算机技术的进步，计算机已成为各个设计领域的重要组成部分，参数化设计方法也越来越受到人们的重视。对于常用的零件，如果每次都要经过烦琐的建模，不仅工作量大，而且，要花费大量的时间，这不仅是浪费时间，还是重复性的无效劳动。在机械设计中，槽轮的参数因为设计要求的不同，而不得不改变其数值。如果在设计中可以交互的处理，则工作量可以大大的降低，从而提高工作效率,因此槽轮轮的参数化设计至关重要。3，参数化建模技术要实现参数化设计，首先必须进行参数化建模。参数化建模是几何建模的一个发展方向，它可以大大提高模型的生成和修改的速度，在产品的系列化、相似设计及专用系统开发等方面具有较大的应用价值。国内外对参数化建模做了大量的研究。目前，二维参数化建模技术已发展的较为成熟，在参数化绘图方面已得到了广泛应用。而三维参数化造型能处理的问题还比较简单，能处理的类型主要是轴线、平面和轴对称面，能处理的约束类型还很有限，对于复杂形状的建模方法还有待于进一步研究。虽然如此，但是因为三维参数化设计在进行自上而下的设计时有着明显优于二维参数化设计的优势，现在已经越来越广泛的得到设计人员的接受。70 年代末及 80 年代初，英国剑桥大学的 R.C.Hillyard 和美国 MIT 大学的D.C.Gossard 等率先将参数化设计用于 CAD 中。1985 年美国 PTC 公司首先推出参数化CAD 系统 Pro/E。参数化建模的关键是约束关系的提取和表达、约束的求解以及参数化几何模型的构造。参数化建模技术大致可分为如下三种方法：（1）基于几何约束的数学方法；（2）基于几何原理的人工智能方法；（3）基于特征模型的造型方法。其中数学方法又分为初等方法（Primary Approach）和代数方法（Algebraic Approach） 。初等方法利用预先设定的算法，求解一些特定的几何约束。这种方法简单、易于实现，但仅适用于只有水平和垂直方向约束的场合；代数法则将几何约束转换成代数方程，形成一个非线性方程组。该方程组求解较困难，因此实际应用受到限制。人工智能方法是建立面向人工智能的知识表达方式，利用专家系统对图形中的几何关系和约束进行理解，运用几何原理推导出新的约束。特征造型方法是三维实体造型技术的发展，目前正在探讨之中。4，CAD 技术的发展及应用CAD 技术发展经历了几次技术革命，其主要发展阶段和特点如下：（1）60 年代，CAD 的主要特点是交互式二维绘图和三维线框模型。（2）70 年代，CAD 的主要技术特点是自由曲线曲面生成算法和表面造型理论。在这期间逐渐形成了 CAD 产业。遵守各种国际规范，在国际国内形成自己独特的优势，更要立足国内，结合国情，积极开展 CAD 技术的研究和推广工作，提高企业竞争能力，加速企业现代化进程。三，槽轮机构参数化设计的研究现状 10,111，槽轮机构分析：由槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构，又称马尔他机构。它常被用来将主动件的连续转动转换成从动件的带有停歇的单向周期性转动。槽轮机构有外啮合和内啮合以及球面槽轮等。外啮合槽轮机构的槽轮和转臂转向相反,而内啮合则相同，球面槽轮可在两相交轴之间进行间歇传动。 槽轮机构结构简单，易加工，工作可靠，转角准确，机械效率高。但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大，有冲击，并随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不宜用于高速。 单臂外啮合槽轮机构(见图)由带圆柱销的转臂、具有 4 条径向槽的槽轮和机架组成。当连续转动的转臂上的圆柱销进入径向槽时,拨动槽轮转过 1/4 圆周角;当圆柱销转出径向槽后,槽轮停止转动。转臂转一周，槽轮完成一次转停运动。为了保证槽轮停歇，可在转臂上固接一缺口圆盘，其圆周边与槽轮上的凹周边相配。这样,既不影响转臂转动,又能锁住槽轮不动。为了使槽轮能完成周期性的转停运动，槽轮上的径向槽数不能少于 3。为了避免冲击,圆柱销应切向进、出槽轮，即径向槽与转臂在此瞬间位置要互相垂直。在满足不同间停的要求时，可采用多臂的和非对称槽的槽轮机构。槽轮机构一般应用在转速不高、要求间歇地转过一定角度的分度装置中，如转塔车床上的刀具转位机构。它还常在电影放映机中用以间歇移动胶片等。2，槽轮机构参数化设计的研究现状任何通用的 CAD 软件，甚至面向某一类对象的专用的、商品化的 CAD 软件，都难以满足形形色色具体产品设计的需要。所以一个公司欲全面采用 CAD 技术，并取得积极效果，应以引入的 CAD 系统为基础，根据本公司的实情，进行程度不同的用户化、本地化的二次开发，形成具有本公司特色的产品设计 CAD 系统。有效的二次开发是 CAD 发挥效能的关键环节。我国许多企业引进了国外知名的CAD 系统，但往往未得到充分的利用，企业对 CAD 的巨额投资，并没有真正(或全面)达到提高设计质量、缩短设计周期的目的，也没有带来应有的效益。究其原因，是未进行产品应用和管理方面的二次开发。据抽样调查和外商统计，国内己引进的 CAD/CAM系统利用率高、效益好的单位大约在 20%左右。所以，可以毫不夸张地说，没有进行用户化、本地化的二次开发，就没有真正意义上的 CAD/CAM 技术的有效应用。所以，二次开发问题是目前国内推广 CAD/CAM 所面临的一个重要课题之一。目前国内外对二维图形参数化和简单三维实体的参数化的研究较为成熟。对复杂的三维实体的参数化的造型研究还不多见。对于本课题要求的槽轮机构属于造型结构较简单的机构。因此我相信国内外对它的技术研究已趋于完善。但他依然对本科生的设计练习具有价值。四,Solidworks 软件介绍 6：SolidWorks 公司成立于 1993 年，由 PTC 公司的技术副总裁与 CV 公司的副总裁发起，总部位于马萨诸塞州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内，当初所赋予的任务是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks 成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约 28 万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育市场上，每年来自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学生通过 SolidWorks 的培训课程。 据世界上著名的人才网站检索，与其它 3D CAD 系统相比，与 SolidWorks 相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用 SolidWorks，越来越多的企业雇佣 SolidWorks 人才。据统计，全世界用户每年使用 SolidWorks 的时间已达 5500 万小时。 在美国，包括麻省理工学院（MIT） 、斯坦福大学等在内的著名大学已经把 SolidWorks 列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学、上海教育局等也在应用 SolidWorks 进行教学。相信在未来的 58 年内，SolidWorks 将会成为与当今 AutoCAD 一样，成为 3D 普及型主流软件乃至于 CAD 的行业标准。 Solidworks 软件特点：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。 参考文献1 李瑞琴，机械原理M，北京：国防工业出版社，2008,3442孙桓，陈作模机械原理M北京：高等教育出版社，1996250-2713冯博琴Visual C+与面向对象程序设计教程M北京：高等教育出版社，20102954于永彦，王志坚，娄渊胜C+程序设计基础案例教程 M北京：北京大学出版社，2009,3115 赵山林，高媛，C 程序设计M，北京：人民邮电出版社，2004,3316二代龙震工作室，solidworks2009 基础设计第二版 M，北京：清华大学出版社，2009,4027李卫民，刘淑芳基于 Solidworks 平台的二次开发技术Il机械制造，20038全钰泰，朱朝宽基于 SolidWorks2001 的锻件毛坯三维实体的自动生成J 金属成形工艺，2003，21（4）：22 249 李向阳，SOLIDWORKS 二次开发的研究Il，机械工程学报，同济大学，2008 第二期 ，0310 刘丽娟，任建平，solidworks 二次开发的应用Il，机械管理开发，山西省机械工程学会，2005 年 2 月,0211 吴晓燕，基于 SolidWorks 二次开发的机械零件参数化建模研究，计算机与网络，信息产业部电子无线通信专业情报网，期刊号不明，0212 陈岳坪,罗意平，王平安，用 Visual C+开发 Soildworks 的关键技术Il,机械与电子，中国机械工业联合会科技工作部 机械与电子杂志社，2002 第二期，0413 王彪,刘中柱，Solidworks 二次开发的应用Visual C+篇Il，华北工学院学报，中北大学，2004 第三期，0414刘媛，基于 VC+的 solidworks 机械零件参数化设计，曲阜师范大学学报，曲阜师范大学，第 36 卷第四期 2010 年 10 月，0415Jensen P.WClassical and Modern Mechanisms for Engineers and InventorsNew York：Marcel Dekker Inc.，199116Yan Hong-senCreative Design of Mechanical DevicesMHeidelberg：Springer-Verlag，1998毕 业 设 计开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一，本课题的主要研究内容（提纲）1.分析国内外在三维参数化设计的研究现状及发展前景和将 CAD/CAE 技术应用于建模设计的必要性。2.解决复杂产品的建模问题。鉴于 Solidworks 软件对于复杂零件的建模能力有限，考虑首先在 VB 中建立槽轮参数化设计的编程，然后利用 Solidworks 的数据接口，将其导入 Solidworks 中，研究 Solidworks 和 VB 或 C+ 的结合使用。3.实现槽轮机构的三维参数化设计。按照参数化建模原理，研究槽轮的参数化建模方法，既保证了精确的槽轮机构形状，又使此模型能根据输入的一些关键参数而改变尺寸和形状二，拟解决的关键问题1.槽轮参数的定义与计算。2.槽轮机构的造型与建模。3.C+ 程序与 Solidworks 接口的实现。4.标准槽轮机构库的设计及调用。5用 Cosmos motion 对槽轮机构进行运动仿真并分析其参数三，研究思路和方法1.分析要建立的模型，进行槽轮的参数定义和槽轮参数计算。关于参数的选择，主要是选择槽轮的样式（类型） 、槽轮的槽数 z 和圆销数 k 及由它们确定的其他槽轮机构基本参数。2.用 solidworks 创建槽轮机构三维模型时，把槽轮建模的全过程录制成宏文件，找出宏文件中与模型生成有关的关键函数，并确定其中的关键常数，弄清楚关键常数的变化对实体模型的影响，把关键常数用变量替换，这样就建立了 solidworks 中的槽轮机构的参数化模型。3.使用 Visual Basic 6.0 或 C+语言编制应用程序界面，当进行槽轮设计时，设计者通过应用程序界面录入初始参数，程序将自动计算出上述宏文件中所需相关参数，编译程序并生成可执行程序供 solidworks 程序调用。4.完成可执行应用程序后，使用 solidworks 中的“宏”操作命令将应用程序嵌入solidworks 中，实现二者的链接。5,作为 solidworks office premium 的一部分，Cosmos motion 使用现有solidworks 装配体信息来构建运动模拟算例。使用 cosmosmotion 对装配体进行应力及运动仿真。自 solidworks2009 版以后 cosmosmotion 插件更名为 simulation，其中的运动仿真功能由 motion 插件继承。毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：本课题的完成需要熟悉 solidworks 软件的功能与面向对象的设计语言的运用。所以希望该同学在平时注意学习掌握这两方面的技能。从总的思路来看，本课题的开题报告的思路是明确与可行的。但具体细节的操作问题还需要这位同学勤奋思考与解决。同意本开题报告的研究思路。指导教师： 年 月 日所在系审查意见：系主任： 年 月 日