單缸發(fā)動機三維可視化虛擬裝配教學實驗系統(tǒng)研究【含11張CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 開題報告 學生姓名 專 業(yè) 班 級 指導教師姓名 職 稱 工作單位 課題來源 課題性質(zhì) 課題名稱 單缸發(fā)動機三維可視化虛擬裝配教學實驗系統(tǒng)研究 本設(shè)計的科學依據(jù) （科學意義 和 應(yīng) 用 前景，國內(nèi)外研究概況，目前技術(shù)現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢等） 1. 當前模擬拆裝發(fā)動機的現(xiàn)狀 隨著生活質(zhì)量的提高，汽車快成為每家每戶的必備交通工具。因此對于汽車知識的認識和了解是我們車輛工程專業(yè)學生必須掌握的。發(fā)動機是汽車的心臟，那我們就必須更加了解發(fā)動機。在很多高校的實踐活動里，都有一門必做的實踐，那就是拆裝 發(fā)動機。但是往往學生在剛接觸實物發(fā)動機的時候會不知所措，不知道如何下手去拆裝。雖然在實踐活動中會有老師反復耐心指導，告訴學生注意事項，但是學生還是會在實際拆裝發(fā)動機是會出現(xiàn)失誤。這會影響學生對拆裝發(fā)動機這個實驗的興趣，從而導致學生對拆裝發(fā)動機順序會有很多錯誤的觀念 [1]。 一位名叫潘鴻彬的碩士曾經(jīng)也對此虛擬教程做過研究。他認為虛擬技術(shù)的出現(xiàn)是對拆裝的研究提供了一個非常好的機會。在三維可視化的環(huán)境下，技術(shù)人員可以先通過在計算機里的模擬，熟悉和認識實際的拆裝，可以更加充分地發(fā)揮人的創(chuàng)造性，達到優(yōu)化拆裝發(fā)動機過程 和目的[2]。 同時李國勇教授等人也認為在虛擬拆裝是拆裝過程在計算機里的本質(zhì)實現(xiàn)，是基于拆裝實驗的數(shù)字化實體模型，在計算機上模擬拆裝發(fā)動機整個過程，這會提高在實際拆裝發(fā)動機的效率，減少實際拆裝時所遇到的不必要的失誤 [3]。 針對這種現(xiàn)象，我開發(fā)一套適用學生拆裝發(fā)動機的模擬虛擬教程，能夠仿真發(fā)動機的拆裝過程。這樣學生在進行實際拆裝發(fā)動前可以先觀看這個教程，將復雜的過程變得簡單明了，讓同學先對拆裝發(fā)動機有初步了解，然后在實際操作中能夠減少錯誤的操作，讓同學更能很好的掌握拆裝發(fā)動機的知識，讓同學學到知識 [14]。 這與以往只是在書上文字提到如何拆裝發(fā)動機相比，這個虛擬教程更直觀，更容易讓同學接受并記住基本拆裝發(fā)動機的順序，具有事半功倍的效果。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 2. 發(fā)動機虛擬拆裝系統(tǒng)設(shè)計的工具 本次設(shè)計用到的主要工具就是 作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司旗下的 體化的三維軟件。件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)最早應(yīng)用者，在三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位， 為當今世界機械域的新標準而得到世界的認可和推廣。是現(xiàn)今主流的件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域占據(jù)重要位置。它可以進行概念設(shè)計，工業(yè)造型設(shè)計，三維模型設(shè)計，分析計算，動態(tài)模擬與仿真，工程圖的輸出以及生產(chǎn)加工的全過程，功能非常強大 [5]。 本次設(shè)計主要用的是 個版本相對于其他版本有很大的有點，功能也比較全，在使用界面上更加桌面化，操作更加方便簡潔，容易學會和掌握。用 比較容易學會，操作相對于其他軟件來說比較簡單。而且特別比較適合用于一個模型組對其不同零件進行獨立的拆裝，選定每個主體，在每個關(guān)鍵幀上進行快照并插入相應(yīng)的時間，設(shè)置每個主體的起始位置與最終位置。而且可以設(shè)置不同時間點的視圖位置，能更清楚更全面得觀看其拆裝過程。 3. 發(fā)動機的組成及拆裝順序 動機的組成 發(fā)動機一般由機體組，曲柄連桿機構(gòu)，配氣機構(gòu)，供給系統(tǒng)，點火系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)和起動系統(tǒng)組成，即由一體，兩機構(gòu)和五大系統(tǒng)組成 [6]。 動機的拆裝順序 本次設(shè)計主要是針對發(fā)動機大的方面拆裝模擬，對于一些細節(jié)方面本次設(shè)計不加以討論。主要是讓同學先初步認識發(fā)動機大的方面的拆裝，細節(jié)的注意事項還需指導老師告訴學生。拆裝發(fā)動機大的方向一般都按照這個 順序：先是發(fā)動機外表附件的拆卸，然后是發(fā)動機各組件的拆卸，最后是發(fā)動機的裝配。本課題最后會以動態(tài)演示視頻將大方向的拆裝順 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 序演示出來。 4. 小結(jié) 通過查閱大量的資料，初步對該設(shè)計有個大體的了解，對于設(shè)計整個拆裝發(fā)動機的虛擬教程也有所認知。虛擬教程教學是以后教學的一個重要方向，因此本課題研究這個拆裝發(fā)動機虛擬教程有很大的意義。研究出這個拆裝發(fā)動機虛擬教程可以幫助同學更好的了解關(guān)于拆裝發(fā)動機的知識，讓我們在實際操作中達到事半功倍的效果。 設(shè)計內(nèi)容和預期成果 （具體設(shè)計內(nèi)容和重點解決的技術(shù)問題、預期成果和提供 的形式） （ 1）了解虛擬技術(shù)在拆裝發(fā)動機的意義。 （ 2）能夠熟練掌握 出零件圖。 （ 3）制作一個仿真拆裝動畫演示。 （ 4）撰寫符合要求的畢業(yè)論文或設(shè)計說明書。 擬采取設(shè)計方法和技術(shù)支持 （設(shè)計方案、技術(shù)要求、實驗方法和步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） （ 1）查閱文獻：通過查閱大量關(guān)于發(fā)動機拆裝的文獻，對拆裝發(fā)動機油更好的了解和認識。 （ 2）實踐體驗：通過自身實際去拆裝發(fā)動機的體驗，從實際中了解拆裝發(fā)動機的順序。 （ 3）軟件學習：學習 發(fā)動機的零件圖。 （ 4）整體研 究：將所有的零件組裝，經(jīng)過多次改進，制作成最后的拆裝發(fā)動機虛擬教程。 主要參考文獻 [1] 馬喜英，吳精實 J]1994，第 (2)期：3[2] 潘鴻彬 D]006 [3] 李國勇 ,謝克明 ,楊麗娟 基于控制系統(tǒng)（第 2 版） [M]2010,第 (7)期： 94] 劉怡，崔欣 序設(shè)計 [M] 南開大學出版社 , 2007 [5] 齊從謙 ，甘屹，王士蘭 品造型設(shè)計與機構(gòu)運動 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 仿真 [M]6] 趙燕山 J]1997，第 (10)期：12環(huán)節(jié)擬定階段性工作進度 (以周為單位 ) 第 1 撰寫開題報告； 第 5 開始實習同時完成學校分布的任務(wù)，做好實習工作的同時記錄實習日記，寫好實習報告。并收集論文需要的資料。 第 11 根據(jù)收集的資料，交給指導老師初稿，畫好初版圖紙，老師指導，修改，完成二稿。 第 13 根據(jù)老師的指導，完成二稿，提交，完成修改圖紙，并由老師再次修改，完成論文三稿； 第 16 周 完成論文定稿與裝訂； 第 17 周 畢業(yè)論文答辯。 開 題 報 告 審 定 紀 要 時 間 地點 主持人 參 會 教 師 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 論 證 情 況 摘 要 記錄人： 指 導 教 師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 摘 要 發(fā)動機是廣泛使用的機器，其傳遞動力并將能量轉(zhuǎn)換成機械能。目前傳統(tǒng)的發(fā)動機是將燃料化學能轉(zhuǎn)化為熱能，然后從熱能轉(zhuǎn)化為機械動力，并通過驅(qū)動系統(tǒng)底盤驅(qū)動汽車駕駛車。空間很大，但由于發(fā)動機的傳統(tǒng)發(fā)展模式，開發(fā)周期長，過程復雜，開發(fā)成本高，性能測試困難。本文將模擬技術(shù)引入發(fā)動機開發(fā)領(lǐng)域， 介紹 發(fā)動機的發(fā)展歷史和前景，引擎類型，介紹了模擬技術(shù)的背景，國內(nèi)情況的發(fā)展和模擬技術(shù)的實際意義。 簡要介紹了 件在工程設(shè)計中的應(yīng)用。利用 件畫出發(fā)動機的曲軸，連桿，活塞，上下箱體還有螺栓等小部件，在畫完發(fā)動機的主要零部件后再利用 件進行活塞，曲軸，連桿和箱體零部件之間的裝配，最后組成完整的發(fā)動機并對其進行仿真運動生成爆炸視圖。 關(guān)鍵詞： 發(fā)動機 仿真技術(shù) 三維建模 n is a is is of of is is is is of of of of of in s D 目 錄 摘 要 ..................................................................................................................... I ............................................................................................................. 言 ........................................................................................................................ 1 第 1 章 發(fā)動機的簡介 ........................................................................................ 2 第 2 章 運動仿真技術(shù)簡介 ................................................................................ 4 動仿真技術(shù)的背景 ........................................................................... 4 動仿真技術(shù) ....................................................................................... 4 內(nèi)外運動模擬技術(shù)的發(fā)展 ............................................................... 4 動模擬技術(shù)發(fā)展的重要性 ............................................................... 5 第３章 件簡介 ............................................................................ 6 件的基本功能及作用 ...................................................... 6 動機主要零件三維實體建模 .............................................................. 7 件建模 ....................................................................................... 7 軸的生成 ................................................................................... 8 軸箱體的生成 ........................................................................... 9 曲軸箱蓋 ................................................................................. 10 桿 ............................................................................................ 10 塞 ............................................................................................ 飛輪 ............................................................................................. 11 栓等零件繪制 ......................................................................... 12 第 4 章 零件裝配 .............................................................................................. 13 建裝配模 型 ........................................................................................ 15 裝機構(gòu)模型 ........................................................................................ 15 塞與連桿的裝配 ..................................................................... 15 塞連桿與曲軸的裝配 ............................................................. 17 軸箱的裝配 ............................................................................. 19 軸箱與活塞等機構(gòu)的裝配 ..................................................... 19 第 5 章 發(fā)動機運動仿真 .................................................................................. 21 述 ........................................................................................................ 21 義仿真與分析 .................................................................................... 21 義伺服電動機 ........................................................................ 21 義機構(gòu)分析 ............................................................................ 25 量活塞的速度 ........................................................................ 26 第 6 章 結(jié)論 ...................................................................................................... 28 致 謝 .................................................................................................................. 29 參考文獻 .............................................................................................................. 30 1 前言 隨著工程機械的快速發(fā)展和日益激烈的市場競爭，如何提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高市場競爭力，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低成本，成為企業(yè)最重要的問題之一?，F(xiàn)代的開發(fā)工具是提高企業(yè)競爭力的重要保證。應(yīng)用 可能改變傳統(tǒng)的設(shè)計方法，它顯著 降低了新產(chǎn)品的開發(fā)周期，以獲取新產(chǎn)品的市場創(chuàng)造了有利條件。是 件的實際操作提高了設(shè)計的重要作用和應(yīng)用效果。在設(shè)計零部件的過程中，運動的空間干擾一直是機械設(shè)計工程師的頭痛。根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計模式，設(shè)計師在一些細節(jié)問題上做了大量的努力，降低了設(shè)計效率。而且一些錯誤往往有很強的隱瞞，對生產(chǎn)造成的損失很大。因此，利用計算機三維設(shè)計工具來解決這些問題無疑具有一定的現(xiàn)實意義。如今，流行的三維設(shè)計軟件，主要是時，等。 件是簡單，易于使用和易于修改和易于成形三種類拉伸件和形成組件簡單的設(shè)計優(yōu)點。進行了流程建模和仿真參數(shù)等一系列分析。在機械三維實體造型設(shè)計得到廣泛應(yīng)用。 2 第 1 章 發(fā)動機的簡介 發(fā)動機，也被稱為一個馬達，能夠從一個形式轉(zhuǎn)換成機器更加適用的另一種形式的，并且通常將化學能轉(zhuǎn)換成機械能。（這將電能轉(zhuǎn)換成動能的機器稱為馬達）有時應(yīng)用于整個機器包括發(fā)電單元和電源，諸如汽油發(fā)動機或航空發(fā)動機。首先，發(fā)動機在英國出生，所以發(fā)動機的概念來自于英語中，它的字面意思是“機械式功率器件?！? 在 18 世紀中葉，瓦特發(fā)明了蒸汽機，之后人們開始思考安裝在汽車蒸汽機。法國是安裝汽車蒸汽機的第一家。 1770 年居紐制作了一輛三輪蒸汽機車。這輛車長有 ， 里每小時的速度，是世界上第一臺蒸汽機車。 1771 年古諾改進了蒸汽汽車，時速可達 米，牽引 4的貨物。 1858 年，雷諾在法國巴黎，發(fā)明了燃氣發(fā)動機，并于 1860 年申請了專利。使用空氣和蒸汽的氣體混合物的發(fā)動機來代替往復蒸汽機。電池和感應(yīng)線圈產(chǎn)生火花，并且火花點燃混合物。該發(fā)動機具有汽缸，活塞，連桿，飛輪。燃氣發(fā)動機是內(nèi)燃機的主要產(chǎn)物，作為氣體發(fā)動機的壓縮比是零。 1876 年，奧托，由雷諾燃氣發(fā)動機的 啟發(fā)，燃氣發(fā)動機也做了很多的研究，生產(chǎn)水平氣動發(fā)動機，法國在 1878 年得到改善。該展在國際展覽。由于高效率發(fā)動機，引起了參觀者的極大興趣。在長期的研究中，奧托提出了四沖程內(nèi)燃機的理論，為將來發(fā)明的內(nèi)燃機奠定了理論基礎(chǔ)。 1892 年，德國工程師狄塞爾根據(jù)恒壓熱循環(huán)原理，研制出一種壓縮點火柴油機，并制造了這款發(fā)動機專利。 1957 年，德國汪克爾發(fā)明了轉(zhuǎn)子式發(fā)動機，這是發(fā)展汽油發(fā)動機是一個重要的產(chǎn)業(yè)。該轉(zhuǎn)子式發(fā)動機的特征是外座圈和轉(zhuǎn)子，并且在活塞桿的曲軸閥機構(gòu)內(nèi)使用圓形輪旋轉(zhuǎn)體組件，活塞可以直接轉(zhuǎn)換到所述凸輪的旋轉(zhuǎn) 運動。比構(gòu)件往復運動的活塞擁有重量輕，體積小，高速，高功率的優(yōu)勢。 1958 年，汪克爾外轉(zhuǎn)子固定到轉(zhuǎn)子的行星運動， 瓦的功率，速度 5500 轉(zhuǎn) /分，一個新的轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動機。 許多類型的發(fā)動機，工作原理和目標是不一樣的。大多數(shù)發(fā)動機中的驅(qū)動軸，是一種或多種活性動力輸出軸的。 這種含有活塞的發(fā)動機?；钊麥u輪增壓的活塞式發(fā)動機，其包括：一個內(nèi)燃機，一個熱空氣機（斯特林發(fā)動機），一個旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機（旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機包括一個三角形），蒸汽等。還有一些特殊的活塞式發(fā)動機，正在使用。 渦輪機類型包括：燃氣輪機，汽輪機 ，風力發(fā)電機，渦輪機也可視為渦輪發(fā)動機。還有特殊場合使用的渦輪發(fā)動機，例如用于魚雷的渦輪發(fā)動機，其基本上 3 類似于蒸汽輪機，但是工作流體是氣體和蒸汽的混合物。活塞式 +渦輪式，有“自由活塞式發(fā)動機”，是采用氣缸獲得高溫高壓氣體，在渦輪機中做出發(fā)動機的輸出功率。渦輪增壓內(nèi)燃機，渦輪復合式內(nèi)燃機也可以看作是活塞式 +渦輪式。 其實各種不同工況下的發(fā)動機，還要根據(jù)其他方面的不同，分解成多種類型。例如，內(nèi)燃機可分為汽油發(fā)動機，柴油發(fā)動機，氣體發(fā)動機（使用天然氣的燃氣發(fā)動機涉及內(nèi)燃機作為也包括在內(nèi)），多燃料發(fā)動機。燃氣輪機可 分為單轉(zhuǎn)子，雙轉(zhuǎn)子，三轉(zhuǎn)子，也可根據(jù)不同的熱循環(huán)分為熱量，中間壓縮空氣，再熱型，以及各種循環(huán)循環(huán)組成的燃氣輪機。 熱風機可分為單作用型，雙作用型，菱形式，斜盤式，自由活塞型等?？傊?，根據(jù)每個原則，工作引擎可以有很多不同的分支。飛機發(fā)動機和火箭發(fā)動機中，獲得高速空氣噴射反應(yīng)推力。 空氣動力發(fā)動機通常被稱為航空發(fā)動機，包括渦輪噴氣發(fā)動機，渦輪風扇發(fā)動機（其可分為渦輪風扇發(fā)動機的混合排氣管道，以及比單獨的排氣渦扇發(fā)動機更大的管道）渦輪發(fā)動機，螺旋槳渦輪發(fā)動機，沖壓式噴氣發(fā)動機等的軸。不依賴于空氣中，通常 被稱為燃料火箭發(fā)動機是在液體火箭發(fā)動機和固體火箭發(fā)動機的固體或液體，使用核能火箭發(fā)動機，使用電場的火箭發(fā)動機等。 4 第 2 章 運動仿真技術(shù)簡介 動仿真技術(shù)的背景 在 21 世紀科學技術(shù)突飛猛進，社會的快速發(fā)展。個性化的產(chǎn)品，對產(chǎn)品性能的提高越來越迫切的要求的需求，世界經(jīng)濟已經(jīng)證明了買方市場的特征。由于這一變化，導致市場競爭更加激烈，核心競爭力主要體現(xiàn)在產(chǎn)品創(chuàng)新上，體現(xiàn)在速度和客戶的質(zhì)量產(chǎn)生相應(yīng)的影響。在創(chuàng)新和產(chǎn)品開發(fā)的傳統(tǒng)物理樣機，在中期的發(fā)展，開發(fā)成本，產(chǎn)品質(zhì)量已越來越不能滿足市場的需求，運動仿真技 術(shù)是由于市場需求。 動仿真技術(shù) 運動仿真技術(shù)是一種新的產(chǎn)品開發(fā)方法，許多相關(guān)學科和跨產(chǎn)品的整合集成。這是數(shù)字化設(shè)計，基于產(chǎn)品的計算機仿真模型。它是基于產(chǎn)品生命周期的建模和計算機模擬。它是基于運動學計算機，電子，計算機圖形學，建模，仿真，虛擬現(xiàn)實等機械系統(tǒng)動力學和控制理論。具有復雜的三維計算機圖形技術(shù)的幫助下，圖形用戶界面，信息技術(shù)，集成技術(shù)，多媒體技術(shù)，并行處理，設(shè)計和開發(fā)，產(chǎn)品分析的變化相結(jié)合，使虛擬樣機設(shè)計的所有產(chǎn)品開發(fā)的優(yōu)化，性能測試一個早期的視覺形象，制造和使用模擬仿真。換句話說，“運動仿 真”的方法來第一技術(shù)（物理），使用該系統(tǒng)的計算機模型和可視化仿真系統(tǒng)對象，通過在實際工作環(huán)境的變化設(shè)計的動態(tài)特性反復模擬運動之前創(chuàng)建的軟件原型產(chǎn)品的仿真設(shè)計，最終得到了優(yōu)化設(shè)計。 內(nèi)外運動模擬技術(shù)的發(fā)展 國外已廣泛應(yīng)用于各種仿真設(shè)計領(lǐng)域。涉及的產(chǎn)品是從巨型卡車到小型相機的快門，從火箭到船上的卷揚機。在工程 /礦山機械行業(yè)，如約翰迪爾利用模擬技術(shù)成功解決高速施工機械時，蛇形現(xiàn)象和自重振動在重負荷下一直受到設(shè)計師和用戶的困擾，大大提高了工程 /礦山機械的高速性能和重型作業(yè)性能?？ㄌ乇死帐褂锰摂M樣機在切割任 何金屬材料之前，可以快速測試數(shù)千種設(shè)計，降低產(chǎn)品設(shè)計成本，縮短開發(fā)周期，并創(chuàng)造更多產(chǎn)品。國外這樣模擬技術(shù)有很多應(yīng)用實例，中國也急于加入技術(shù)研究。傳統(tǒng)上，在中國引入物理原型，開發(fā)人員往往保持在零部件的復制水平，原型在系統(tǒng)層面缺乏理解和研究，雖然結(jié)果投入了大量的人 5 力物力資源，但與沒有成功。但是，如果使用虛擬原型技術(shù)，技術(shù)人員將能夠?qū)υ瓦M行深入研究，可以跟蹤原型設(shè)計，從而真正提高設(shè)計師開發(fā)產(chǎn)品水平以滿足市場需求。 動模擬技術(shù)發(fā)展的重要性 功能傳輸和交互建模和生產(chǎn)的分析。在概念設(shè)計和程序演示中，設(shè)計師將能夠?qū)⑺麄兊慕?jīng)驗和想象力融入計算機的虛擬原型設(shè)計中，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，而不是虛擬樣機仿真性能。開發(fā)人員可以很容易地通過改變設(shè)計過程中識別您的電腦，并逐步優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)運動模擬器的實驗，以及測試集創(chuàng)建設(shè)計動態(tài)模擬方法保存驅(qū)散結(jié)合部位的設(shè)計和分析技術(shù)，提供設(shè)備的性能的更完整的畫面。他利用虛擬環(huán)境的可視化優(yōu)勢，并可以互動探索虛擬對象的功能，設(shè)備幾何，安裝測試設(shè)備和測試儀器等相關(guān)成本，更快地確定敏感參數(shù)設(shè)計參數(shù)的性能實現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計目標這樣可以大大 縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高設(shè)計質(zhì)量和效率，獲得競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品。 6 第３章 件簡介 件的基本功能及作用 美國 數(shù)）公司開發(fā)的三維軟件。 其基于特征的參數(shù)建模的新概念而聞名，在單個數(shù)據(jù)庫下完全相關(guān)，并具有強大的實體建模和虛擬裝配能力。功能界面清晰明了，讓用戶有一種視覺和心理感的輕松感。該軟件是一個全面的 3D 產(chǎn)品開發(fā)工具。機床參數(shù)化設(shè)計為傳統(tǒng)模具設(shè)計帶來了許多新思路，強調(diào)實體模型結(jié)構(gòu)優(yōu)于傳統(tǒng)表面模型 結(jié)構(gòu)和線模型架構(gòu)。 E 還具有良好的數(shù)據(jù)接口，他可以輸出各種格式的圖紙，以及 數(shù)據(jù)交換軟件。 代表的高端 3D 軟件，功能強大，易于使用，易于學習和使用，已成為機械設(shè)計，家居設(shè)計，模具等行業(yè)常用的三維設(shè)計軟件。與過去相比，最常用的 流行的繪圖軟件，直接從一個單一的數(shù)據(jù)庫軟件，并與處理， 3D 建模和二維工程等相關(guān)技術(shù)關(guān)聯(lián)。新技術(shù)的應(yīng)用 迅速提高設(shè)計效率，優(yōu)化設(shè)計，降低了技術(shù)人員實力，縮短開發(fā)周期，加強設(shè)計的標準化。效 率，舒適性顯著改善。 機械零件直接解決 3D（ 3D）圖形。二維截面草圖的應(yīng)用后，軟件可用于拉伸，旋轉(zhuǎn)，放樣，倒角和布爾運算。所需項目的三維實體模型?？梢灾苯语@示在屏幕上，修改的設(shè)計的尺寸上，并且能夠檢查是否合理的結(jié)構(gòu)，標準化。 組裝的組件形成裝配后的 3D 機械部件的裝配單元形式的三維的方法。通過組合鍵，如果設(shè)計不合理或不相稱的，我們可以從一個零件或裝配的 3D 視圖中的任意位置或角度看，很容易找到，改變細節(jié)，以提供部件的相容組合，也能避免，如果一些干擾參與建設(shè)可以彼此進行修改，并且是在本變形例是非常有用的，只要該部 分的相應(yīng)部分的大小要被改變的誤差的部分，以實現(xiàn)期望的目標，相比于手動牽引，物力和財力資源，以減少垃圾量。 機器部件，以及當我們設(shè)計整個機器的部分的表面的有價值的部分計算，一個構(gòu)件，以確定其形狀因數(shù)大小，總重量和表面積很多時間的。 以從計算機部件的相關(guān)菜單中找到很容易的部分，重量和表面積可用維度。 生成圖紙建立三維實體模型后，可以在任何方向觀察，看是否滿足設(shè)計和使用要求，并可以在滿意后使用實體模型 ;自動生成三個視圖，也可以生成任何位置，然后進行簡單的修改和維度，可以生成二維圖。 產(chǎn)生強烈的 動畫感，強烈的動畫形象將由三維實體模型和 3軟件設(shè)計，并可以調(diào)整照明布置場景，給予機器一定的材質(zhì)等，可以產(chǎn)生逼真的效果光 7 機模型動畫圖像。此外，我們還可以設(shè)計運動學和動力學分析的機械部件，在運動學和動力學參數(shù)的各個點，應(yīng)力偏轉(zhuǎn)振動和屈曲等的機械部分獲得，以便設(shè)計機械結(jié)構(gòu)可以優(yōu) 件結(jié)合 技術(shù)人員的設(shè)計思路和習慣，而且建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫并擁有完整的數(shù)據(jù)模型。其特點是其強大的參數(shù)設(shè)計和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫管理。實現(xiàn)了 3體特征的建模，標準零件庫的建立， 零件的組裝，動態(tài)模擬，有限元分析，干涉檢查，數(shù)控加工和快速的產(chǎn)品變異性等，克服二維圖形不能包含所有產(chǎn)品設(shè)計信息的缺點。 能允許設(shè)計人員將設(shè)計模型擴展到產(chǎn)品系列，從而將工作負載降低高達 90％，大大提高了生產(chǎn)自動化和提高生產(chǎn)力。 動機主要零件三維實體建模 件建模 在傳統(tǒng)的工程設(shè)計中，設(shè)計師首先在心中形成三個輪廓的產(chǎn)品，然后使用圖紙使用二維圖紙，其他設(shè)計師和技術(shù)，生產(chǎn)等部門的員工通過兩個產(chǎn)品縮減為二維圖像由于圖紙的錯誤和誤解，設(shè)計師的意圖并不總是完全實現(xiàn)，因此設(shè)計周期更長 ，產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。當產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)更復雜時尤其如此。所以三維設(shè)計是發(fā)展的趨勢?；竟δ苁墙Ｖ袆?chuàng)建的第一個功能，它是零件結(jié)構(gòu)的基本元素。其他特征取決于基本特征?；咎卣骺梢允俏锢砘鶞剩⑶艺换鶞拭嫱ǔＳ米骰咎卣?。 的零件設(shè)計步驟是創(chuàng)建基本特征，然后添加結(jié)構(gòu)特征。在您開始做零件之前，您應(yīng)該做好準備，以明確設(shè)計意圖。識別設(shè)計的關(guān)鍵尺寸，可以改變裝配體與裝配關(guān)系的其他部分之間的關(guān)系的尺寸和尺寸。由于實體模型可以生成各種不同的方法，所以我們需要使用的過程中要更加的合 理，有效地積累經(jīng)驗。作為一般規(guī)則，根據(jù)用于選擇模型來創(chuàng)建的模型的方法的形式。草圖盡可能簡單，最好不要畫非關(guān)鍵信息圓角，倒角。 8 軸的生成 圖 3軸 曲軸建模主要用于拉伸，首先選擇草圖平面進入草圖模式，將曲軸二維草圖畫出，然后拉伸曲軸產(chǎn)生一個大概的曲軸模型三維立體圖，然后再通過旋轉(zhuǎn)凸臺命令形成一個更加清晰的曲軸，然后再畫長軸首先進入草圖繪制畫一個長方形然后通過旋轉(zhuǎn)拉伸形成一個圓柱形然后再通過拉伸切除命令形成一個完整的長軸最后通過插入零部件點擊瀏覽和曲軸的兩端配合最后想成一個完 整的曲軸應(yīng)注意確保準確度 主要尺寸，最后添加一些細節(jié)。對于復雜的部件，如圖 3示的曲軸。在畫圖時重要的是選擇合理的制作方法。 因為選擇不正確的生成方法不僅效率低下，在某些情況下根本無法生成實體模型。 因此，設(shè)計師在設(shè)計實體模型時，必須考慮模型的形成方法和步驟。這就要求設(shè)計師有更好的想象力和抽象的思維能力，這是三維建模和 2D 圖形呈現(xiàn)最大的區(qū)別。 9 軸箱體的生成 圖 3曲軸箱 按照圖紙的測量尺寸進行曲軸箱的建模首先進入草圖繪制然后通過拉伸方法建立曲軸箱蓋的基部，然后將拉伸好的圖形在進行草圖 繪制將一些尺寸繪制好 圖 3曲軸箱 后然后再次點擊拉伸切除命令將外觀基本上切割出來，最后進行沖壓形成一個完整的曲軸箱如圖 3示的下曲軸箱。 10 曲軸箱蓋 圖 3曲軸箱蓋 下曲軸箱蓋按照圖紙進行草圖繪制然后進行拉伸命令最后在畫好的圖上再次進行草圖繪制指令畫出需要切除的部分然后進行切除命令進行打孔命令形成如圖 3示下曲軸箱蓋。 桿 按照圖紙畫兩個直徑不同的圓然后運用拉伸命令形成兩個高度相同的圓柱，然后對兩個圓進行拉伸切除命令對兩個孔進行鉆孔，接著對兩個孔進行連接在進行拉伸命令使高度相同最后在連桿當中進行一定的切除，最后如圖 3示。 11 圖 3桿 塞 圖 3塞 生成這個部分主要是按照圖紙的尺寸進行草圖繪制然后通過旋轉(zhuǎn)生成凸臺和拉伸切除命令，進行基本的活塞三維圖繪制，先畫一個旋轉(zhuǎn)軸，然后按照活塞尺寸繪制橫截面，然后進行旋轉(zhuǎn)指令旋轉(zhuǎn)生成可以產(chǎn)生 360 度的基本體 如圖 3 輪 圖 3輪 12 選擇一個基準面然后進行草圖繪制先畫一個圓拉伸后再選一個基準在畫一個圓然后進行旋轉(zhuǎn)凸臺命令然后生成一個與下面的圓相連接的凸臺然后在進行繪制飛輪的基本樣式在繪制齒輪時進行圓周陣列進行輪齒的繪制最后對飛輪進行切除命令對飛輪進行打孔最后形成如圖 3示的飛輪。 栓等零件繪制 按照草圖上的要求在 件上進行螺栓，墊片等小零件草圖繪制在繪制出草圖后進行拉伸切除命令形成基本的螺栓和墊片或者是標準件的螺栓可以直接在 尋找。在拉伸切除命令完成后再把螺紋等部位進行繪制，最后形成完整螺栓墊片等零件，如圖 3示。 圖 3栓 13 第 4 章 零件裝配 建設(shè)的細節(jié)完成后，根據(jù)設(shè)計要求，往往需要零部件的組裝。在 確定各部分之間的關(guān)系，你可以組裝的組件在裝配和移動零部件符合設(shè)計要求之間檢查是否存在干擾。在組裝過程中也產(chǎn)生了，用戶也可以根據(jù)需要加入到創(chuàng)造新的部件和功能。 使用 行裝配設(shè)計有兩種基本方法，示意圖如下圖 4示。 零件設(shè)計示意圖 → 零件 零件 零件 零件 部件裝配件 部件裝配件 裝配體設(shè)計示意圖 → 裝配件 圖 4底向上的設(shè)計方法 裝配體設(shè)計示意圖 → 裝配件 部件裝配件 部件裝配件 零件設(shè)計示意圖 → 零件 零件 零件 零件 14 圖 4頂向下的設(shè)計方法 15 如圖 4示由頂向下的設(shè)計方法在上述兩種方法中，與第二種方法相比，第一種方法相對較低端。在設(shè)計的真實概念中，很少使用單個零件來控制整個裝配的設(shè)計，往往在產(chǎn)品外觀概念和功能概念的上，逐漸對產(chǎn)品設(shè)計進行細化，直到細化為單部分。如設(shè)計一種新型的汽車，首先由設(shè)計師出來的汽車外觀圖的概念，然后將現(xiàn)場工程師和車身工程師的車輛布局配合，根據(jù)協(xié)調(diào)的結(jié)果，得到他們的自己部分布局的概念圖布局概念基于零件設(shè)計的細化?？梢钥闯?，產(chǎn)品的整體設(shè)計，從上到下 的設(shè)計方法更貼近實際。但低端的設(shè)計方法并不是沒有用，對于一些較成熟的產(chǎn)品設(shè)計過程，使用這種設(shè)計方法更有效率。在現(xiàn)實組裝過程中通常會混淆這兩種設(shè)計方式來施展各自的優(yōu)勢。由于引擎設(shè)計在技術(shù)上已經(jīng)更加成熟，所以第一種方法比較合適。 以前已經(jīng)生成了發(fā)動機各部分的三維模型，然后使用自下而上的組裝設(shè)計方法來定位零件以生成組件。在組裝的設(shè)計中，您可以根據(jù)需要修改組件中的零件，例如修改零件尺寸，移動裝配體中的零件，生成新的特征等。對于組件，當所有部件完全受限制時，組件稱為參數(shù)化組件，否則它是非參數(shù)組件。 建裝配模型 名為 取 版。 裝機構(gòu)模型 塞與連桿的裝配 使用。 建其與活塞選項之間的重合連接。 配圖選項，點擊如圖 4示的插入零部件然后再點擊瀏覽選擇已經(jīng)畫好的活塞。 16 圖 4入零部件 選擇之后再重復插入零部件然后點擊瀏覽之后再選則連桿選項在點擊如圖4示的配合選項選中連桿 和活塞之后選擇重合并且調(diào)整好角度將兩者連接好，如圖 4示活塞與連桿裝配。 圖 4合 17 圖 4塞與連桿的裝配 塞連桿與曲軸的裝配 圖 4示活塞連桿曲軸的裝配圖。 18 圖 4塞連桿曲軸的裝配圖 19 軸箱的裝配 圖 4示的曲軸箱裝配。 圖 4軸箱的裝配 軸箱與活塞等機構(gòu)的裝配 桿，曲軸機構(gòu)。 后組成最終的單缸發(fā) 20 動機如圖 4示裝配好的單缸發(fā)動機。 圖 4配好的單缸發(fā)動機 21 第 5 章 發(fā)動機運動仿真 述 在 構(gòu)模塊中，可以是用于移動模擬裝置和分析，除了用于觀看的運行狀態(tài)，具有或不具有沖突檢測機制工作時，該裝置可以進一步分析，運動分析，動態(tài)分析，靜態(tài)分析和分析機制的平衡，為設(shè)計和制造的進一步發(fā)展的驗證提供參考數(shù)據(jù)。 義仿真與分析 進入機構(gòu)模塊。單擊 選項卡 “運動”區(qū)域中的 按鈕，進入機構(gòu)模塊。 義伺服電動機 伺服馬達可以施加一定的運動的一個自由度（主要是旋轉(zhuǎn)或平移運動）這兩個機構(gòu)之間。在確定了伺服電機，該速度可以被確定，相對于時間的位置或加速度，并且確定根據(jù)伺服馬達，它可以被定義運動輪廓曲線。在確定運動功能可以從由該系統(tǒng)所提供的功能來選擇，或者可以自定義函數(shù)本身。主要有以下功能： 恒定該參數(shù)定義機構(gòu)，速度和加速度的為恒定值的位置。 斜坡：此參數(shù)可設(shè)置為機構(gòu)，速度和加速度為恒定值的位置或待隨時間變化。 余弦：該選項可以設(shè)置機構(gòu)，速度和 往復運動的振動運動的加速度的位置。 指“正弦 余弦 即一條包含正弦、常數(shù)、余弦的復合曲線且僅用于加速度的設(shè)置。 擺線：該選項可以設(shè)置機構(gòu)的位置、速度和加速度為一種規(guī)律性的平緩上升運動。 拋物線：該選項可以設(shè)置機構(gòu)的位置、速度和加速度。 多項式：該選項同前面介紹的幾種類型，可以用于設(shè)置機構(gòu)的位置、速度和加速度。 該參數(shù)可通過輸入信號或?qū)?yīng)于在引入模擬伺服電機，當所述移動機構(gòu)不能由函數(shù)表示的時間的大小來確定的，這個方法可以被用于擬合的運動功能的曲線。電子表格文件可預編程的擴展 們可以創(chuàng)建或在任何文本編輯器中打開。使用兩列的文件格式中，第一列是時間，這個間段的時間值應(yīng)從第一行到 22 以升序的最后一行被定位。 選擇命令，單擊“插入”區(qū)域中的 按鈕，系統(tǒng)彈出“伺服電動機定義”對話框。如圖 5示。 圖 5動軸 然后選取參考對象。選取如圖 5示的參考對象。 圖 5考對象 設(shè)置輪廓參數(shù)，單擊“伺服電動機定義”對話框中的“輪廓”選項卡，在“定義運動軸設(shè)置”中的 下拉列表選擇 23 “速度”選項，在“?！毕吕斜碇羞x擇“常量”選項，設(shè)置 A=600。如圖 5 24 圖 5廓 看位置、速度、加速度隨時間變化的圖形如圖 5示。 圖 5置速度加速度 定”按鈕，完成伺服電動機的定義，再生模型，單擊 按鈕（快捷鍵 ）設(shè)置初始位置。 擊 按鈕，系統(tǒng)彈出對話框。 25 前快照”區(qū)域中的 按鈕，即可記 錄當前位置為快照。 義機構(gòu)分析 擊分析區(qū)域中的 按鈕，系統(tǒng)彈出對話框。 類型下拉列表中選擇“運動學”選項。 “終止時間”文本框中輸入值 10，在“幀頻”文本框中輸入值 20。 “初始配置”區(qū)域中選擇快照選型。 擊“分析定義”對話框中的運行按鈕。查看機構(gòu)的運行狀況。 擊確定。保存回放結(jié)果。 26 圖 5形顯示 （ 1）單擊機構(gòu)區(qū)域的 按鈕，系統(tǒng)彈出對話框。 （ 2）在“回放”對話框中單擊“保存”按鈕，系統(tǒng)彈出對話框；采用默認名稱，單擊保存按鈕。 （ 3）輸出視頻。 （ 4）單擊回放區(qū)域下的 按鈕，系統(tǒng)彈出對話框。 （ 5）單擊“捕獲”按鈕，設(shè)置類型，圖像大小、質(zhì)量、幀頻后，單擊確定。 量活塞的速度 擊 按鈕，系統(tǒng)彈出“測量結(jié)果”對話框。 擊 按鈕，系統(tǒng)彈出“測量定義”對話框，在該對話框中進行下列操作。 （ 1）輸入測量名稱，或采用默認名。 （ 2）選擇測量類型。在 “類型”下拉列表中選擇“速度”選項。 （ 3）選取參考點。如圖 5示。 （ 4）選取評估方法。在“評估方法”下拉列表中選取“每個時間步長”。 （ 5）單擊“測量定義”對話框中的確定按鈕，系統(tǒng)立即將 加到“測量結(jié)果”對話框的列表中（如圖 5示）。 圖 5考點 27 圖 5量結(jié)果 （ 7）選取測量名稱。在“測量結(jié)果”對話框的列表中選擇 （ 8）選取運動結(jié)果。在“測量結(jié)果”對話框的“結(jié)果集”中，選擇。 （ 9）繪制測量圖 形。在“測量結(jié)果”對話框的頂部單擊 按鈕，系統(tǒng)便開始測量，并繪制測量的結(jié)果圖，如圖 5示。該圖反映的是活塞的速度與時間的關(guān)系。 圖 5果圖 （ 10）單擊“封閉”按鈕，關(guān)閉“測量結(jié)果”對話框。 28 第 6 章 結(jié)論 通過這次的單缸發(fā)動機仿真畢業(yè)設(shè)計讓我更加清楚的了解了發(fā)動機的工作原理，而且在這次的發(fā)動機繪制上我感覺到了三維軟件的必要性而且在繪制的過程總我學習到了如何更加熟練的運用三維軟件繪制零件，在繪制活塞，連桿，曲軸時，我感覺到仿真技術(shù)是一個更加種新的方法來進行產(chǎn)品開發(fā)更多的相 關(guān)學科交叉，集成的產(chǎn)品是基于產(chǎn)品的計算機仿真模型的數(shù)字化設(shè)計。設(shè)計者可容易地確定，在計算機上，改變設(shè)計過程中，逐步進行優(yōu)化設(shè)計。在模擬運動，可以減少與創(chuàng)建試驗臺的相關(guān)費用，安裝儀表和測試儀器等敏感參數(shù)的確定提高設(shè)計生產(chǎn)力的作用，優(yōu)化設(shè)計的目的。因此，該設(shè)備可以大大縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高設(shè)計質(zhì)量和效率，為產(chǎn)品贏得競爭優(yōu)勢經(jīng)過這一次的畢業(yè)設(shè)計讓我更加熟練的學會了使用 件也讓我更加清楚的認識了發(fā)動機的工作原理。 29 致 謝 在設(shè)計過程中， 我的老師 給 以 了我 悉心的引導和耐心 幫助， 在此對 老師致以最真摯的謝意。授之以魚不如授之以漁，在寫論文當中，老師不但傳授我們專業(yè)知識，還經(jīng)常教導我們?yōu)槿俗鍪碌慕?jīng)驗，這是更加珍貴的財富，讓我們受益終身。同時，還要謝謝與我一起作畢業(yè)設(shè)計的同學們，在這三個月中， 我們 大家 一起討論，一起 共同 進步， 因為有了他們的支持，才順利完成本次畢業(yè)設(shè)計。感謝大學四年來所有教育、培養(yǎng)過我的老師們，正是有了您們辛勤的工作，才使我能夠順利完成學。 30 參考文獻 [1] 吳克堅，于曉紅，錢瑞明 M]等教育出版社，2002:221[2] 唐宗軍 礎(chǔ) [M]械工業(yè)出版社， 2008:154[3] 萬靜，許紀晴 M]國電力出版社，2010： 76[4] 關(guān)文達 M]北京：機械工業(yè)出版社， 1999:63[5] 劉鴻文 M]北京：高等教育出版社， 2003:73[6] 成大先 M]京人民出版社， 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