北京工业大学耿丹学院
毕业设计（论文）
题目：风能驱动物料传送装置中叶轮的三维建模与仿真制造
姓名袁帅
系名机械系
专业机械制造及其自动化
学号090101222
指导教师黄磊
20133年5月9日
日期201
20133年5月9日
201
目录
摘要............................................................................................................................I Abstract......................................................................................................................II 第一章绪论. (1)
1.1数控加工技术概述 (1)
1.2复杂曲面造型技术 (2)
1.3复杂曲面零件数控加工技术 (3)
1.4论文的主要研究内容和工作 (5)
第二章复杂曲面的Pro/E造型方法 (6)
2.1引言 (6)
2.2本课题研究的目的 (6)
2.3本课题研究的意义 (7)
2.4叶轮的生产纲领 (7)
第三章叶轮零件的三维建模与仿真制造 (8)
3.1叶轮Pro/ENGINEER三维模型创建流程图 (8)
3.2创建叶轮 (8)
3.3CAXA制造工程师2013软件仿真加工 (23)
3.3.1转换为CAXA软件 (23)
3.3.2叶轮粗加工 (24)
3.3.3叶轮精加工 (29)
3.3.4定义毛坯 (33)
3.3.5进行仿真加工 (33)
3.3.6生成G代码 (34)
结论 (35)
参考文献 (36)
致谢 (47)
摘要
本文主要是通过利用Pro/ENGINEER 4.0软件独立设计叶轮零件图纸，编制加工工艺、加工程序等各种工艺文件，通过配备CAXA系统的加工中心进行仿真加工制造。
叶轮类零件是一类具有代表性且造型比较规范的、典型的通道类复杂零件，其形状特征明显，工作型面的设计涉及到空气动力学、流体力学等多个学科，因此曲面加工手段、加工精度和加工表面质量对其性能参数都有很大影响。故叶轮的设计与制造密不可分。传统的叶轮加工方法是叶片与轮毂采用不同的毛坯，分别加工成形后将叶片焊接在轮毅上。此方法不仅费时费力，且叶轮的各种性能难以保证。近年来，多轴数控技术尤其是五轴数控技术的发展使得叶轮的整体加工成为可能并日益普及。
本文主要进行了风能驱动物料传送装置中叶轮设计制造。首先利用Pro/ENGINEER 4.0软件设计出叶轮加工工艺装备的三维图，再转换为二维图。并利用CAXA制造工程师2013进行零件的工艺分析，编辑加工工艺以及叶轮的技术文件；编制工艺装备的数控加工程序；选择合适的装卡方式；利用加工中心进行仿真加工。
关键词：Pro/ENGINEER；MasterCAM；风能驱动传送装置；叶轮
Abstract
In this paper,through the use of Pro/ENGINEER 4.0software to the independent design impeller part drawings,preparation of processing,processing procedures for a variety of process documents,the simulation machining center equipped with the the CAXA system of manufacturing.
Parts of the impeller is a class representative and the styling is fairly standard, typical channel complex parts,the obvious characteristics of the shape,the design of the work surface comes to aerodynamics,fluid dynamics,and other disciplines,so the surface processing methods,machining precision and surface quality has a significant impact on its performance parameters.It is inseparable from the design and manufacture of the impeller.Traditional impeller machining blades and hub rough after blade welding,shaping the wheel Yi.This method is not only time-consuming, and the various properties of the impeller is difficult to guarantee.In recent years, multi-axis CNC technology,especially the development of the five-axis CNC technology makes the overall processing of the impeller become possible and the growing popularity.
This paper mainly,the impeller design and manufacture of wind driven material transfer device.First,use of Pro/ENGINEER 4.0software to design three-dimensional map of the impeller processing technology and equipment,and then converted to a two-dimensional map.And the use of CAXA Manufacturing Engineers 2013parts process analysis,the editing process as well as the technical documentation of the impeller;CNC machining process of the preparation of process equipment; choose the appropriate card installed;simulation machining using machining centers.
Keywords:Pro/ENGINEER;CAXA;Wind Drive Transmission Device;Impeller
第一章绪论
1.1数控加工技术概述
随着设计理论和技术的提高，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加,此外激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效高质量加工要求。因此，近几十年来，能有效解决复杂、精密、小批多变零件加工问题的复杂曲面加工的数控机床和相应的数控加工技术得到了迅速发展和广泛应用，使制造技术发生了根本性的变化。三坐标联动铣床是指X、Y、Z三个方向联动，因此可以加工出三维曲面形体。20世纪60年代，国外在航空工业生产中把两个旋转运动引入数控机床，采用五坐标数控铣床加工零件。五坐标铣床是除了X、Y、Z三个方向的直线运动外，再加上铣刀或工件绕X、Y、Z中的两个轴线摆动或旋转。五坐标联动数控是数控技术中难度最大，应用范围最广的技术之一，它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。目前，较多采用三坐标联动、五坐标联动的数控加工方法来完成复杂曲面的加工。飞机和航空发动机的复杂结构件叶轮、船用螺旋桨等都是五坐标加工的典型例子。
数控加工技术中除了机床制造的硬件技术以外，还有一项重要技术就是数控加工程序编制技术，它直接影响到数控机床加工的精度与效率。MIT与美国各飞机公司合作，研制了第一代数控加工自动编程工具APT语言，它是对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所用的一种接近于英语的符号语言。随后，世界各国还发展了各有特色和专业性更强的APT衍生语言。我国机械工业部自动化研究所、航空工艺研究院以及飞机工厂等先后开发了PCL、SKC-2、SKC-3、CAM-251、飞龙79、飞龙81、C-SURF、AD80、NC87、APT/X、APT/GI、CAMS、CADS等加工编程和曲面造型/加工系统，完成了多种飞机型号的全机外形定义和关键零件加工。目前，应用较为广泛的CAD/CAM通用系统有Pro/Engineer、UG、CATIA、Master CAM、Solid Works、Cimatron、Delcam、I-DEAS等等。一些先进的多坐标数控机床生产厂商(如STARRAG)及专业的叶轮加工工厂(如美国的NREC)都推出了专用于叶轮的数控加工软件包，如MAX-5，MAX-AB，STARRAG
程序等还有专门用于加工仿真的VERICUT等等。我国尚缺乏在这种专用于叶轮的数控加工的编程软件，国内少数工厂已经认识到专用软件的优越性，意欲引进。但国外索价昂贵。所以开发中国产权的叶轮数控加工软件迫在眉睫。
一般来说，数控加工技术涉及到的内容较多，以加工的技术要求及现有加工设备和工人技术水平选择合适的工艺方案，机床、刀具、夹具，确定合理的走刀路线及切削用量等；建立工件的几何模型、计算加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹或机床运动轨迹；按照数控系统所要求的程序格式，生成零件加工程序，然后对其进行验证和修改，直到得到最优的加工程序。
1.2复杂曲面造型技术
零件的表面形状一般可分为两类：一类是可以用画法几何与机械制图的方法完全清楚表达和传递所包含的全部形状信息的由初等解析曲面（例如平面、球面、圆柱面、圆环面圆锥面、等）组成的零件，大多数机械零件属于这一类，；第二类是不能由初等解析曲面组成，即不能由基本的立体要素（如棱柱、锥、球、有界平面等）描述的呈自然形状的曲面，而是由有限个型值点的坐标参数来确定的空间曲面，以复杂方式自由变化的曲线曲面，例如飞机、汽车、船舶的外形零件。显然，后一类形状无法单纯用画法几何与机械制图表达清楚，属于复杂零件。在复杂零件中，曲线、曲面的表示经历了Ferguson（Hermit）双三次曲面片，Coons 双三次曲面片，Bezier方法，B样条方法，发展到目前广泛流行的NURBS方法。non-uniform rational b-splines（nurbs）是一种交互式3d模型曲线&表面技术。现在nurbs已经是3d造型业的标准了。通常对曲线、曲面的描述有三种形式：显式、隐式和参数表示。从计算机图形学和计算几何的角度来看，参数表示法具有明显的优越性。参数方程有代数和几何两种形式，两者之间可以自由变换。
目前从研究领域来看，曲面造型技术已从传统的研究曲面表示、曲面求交和曲面拼接，扩充到曲面变形、曲面重建、曲面简化、曲面转换和曲面等距性；从表示方法来看，以网格细分（subdivision）为特征的离散造型与传统的连续造型相比，更有创新之势；以下列举的是近些年在国际国内研究比较多也是应用比较广的新的曲线曲面造型技术：基于物理模型的自由型变形（Free-Form Deformation）、基于散乱点的曲线曲面的造型方法、偏微分方程（Partial
Differential Equation）构造自由曲面法、能量优化造型法、小波分析法等等。
1.3复杂曲面零件数控加工技术
刀位和加工路径的规划技术是数控加工技术的核心内容。在零件造型完成以后，根据零件的形状，给定的允差，选取合适的机床、刀具、走刀方式、刀位、进给速度的自动优化选择与自适应控制，最终给出刀具的加工曲面的运动轨迹。刀具轨迹生成的首要目标是使所生成的刀具轨迹能满足：无干涉、无碰撞、轨迹光滑、切削负荷均衡。
数控加工刀位规划问题同所采用的刀具以及加工过程中曲面的成形原理密不可分。在五坐标数控机床上，至今仍然广泛采用球头刀进行加工。由于球头铣刀端部轮廓为球面，刀具与曲面的接触为点接触，且是唯一接触点，当给出被加工曲面的参数方程后，利用球面法矢自适应性作一等距面，便能方便计算出球头刀在被加工曲面上的数控加工轨迹。在不干涉的条件下可以加工任意复杂曲面，由于球面的点对称性，仅需确定球心相对于设计曲面的位置，一般勿须考虑刀具的姿态，这就给刀位确定带来了很大的方便。但是，球头铣刀的切削速度随着趋近刀底部而趋近于零，这时球头铣刀相当于挤压被加工面，导致工件表面质量恶化，而且在一次走刀下加工的带宽较窄，严重制约了其加工的精度或效率。至上世纪90年代开始，在五坐标数控机床上人们开始采用非球头刀进行加工，首先关注的热点是平头刀和圆环刀的端铣加工。Susan和Choi研究发现，当被加工曲面几何尺寸较大时，法曲率较小，在五坐标机床上采用平底铣刀比球头铣刀加工的精度、效率更高。但是，由于平底铣刀不具备唯一接触点和对曲面法矢的自适应性，故刀具干涉问题突出，对非球头铣刀数控加工无干涉刀位轨迹的计算是一个难点和热点。
多坐标数控加工刀具轨迹生成是数控编程的基础和关键，近几年来，国内外许多学者和工程技术人员对此进行了大量的研究工作，针对不同的加工对象提出了许多实用的计算方法，并得到了广泛的应用。
（1）Strutz算法，即刀轴倾斜法。曲面在刀触点（刀具和曲面的切点为刀触点）处的法矢量与刀轴之间的夹角为Strutz角，如图1-1所示。刀具在沿着
刀轨运动时，刀轴矢量随着曲面的法矢量变化而改变，但保证两者之间的Strutz 角不变。这种方法已经作为通用算法集成到UG 和Pro/E 等商业CAD/CAM 系统中，是目前应用最广泛的算法，但Strutz 角的确定需要凭经验得到，一般在5°～10°之间，过小可能会引起误差，过大则会增大残留高度，表面质量变差，这使Strutz 法增加了难度。
图1-1刀轴倾斜法基本原理
（2）PAM（Principal axis method）算法，也称主曲率匹配法，其基本原理如图1-2所示。根据微分几何原理，曲面上任意一点都存在两个主方向且相互垂直，曲面在这两个方向上的曲率分别是过该点的所在曲率中最大值max k 和最小值min k 。主曲率匹配法的基本思想是当刀具在切触点处沿设计曲面的最小曲率方向走刀时，得到的行距最大，确定走刀方向的过程就变成了对设计曲面的最小曲率方向匹配过程；在切触点处，当曲面和刀具扫描面在垂直于走刀方向的平面上的有效曲率半径最为接近时，得到的行距就是最大的。可以得到行距：)(sin 8min K h L ?=β，其中，L 表示切削带宽；h 表示残余高度；β表示刀轴与Z 轴的夹角，即后跟角；min K 表示最小主曲率。刀轴最佳倾角)arcsin(max R K =β，其中，max K 表示最大主曲率；R 表示刀具半径。PAM 算法在计算原理和方法上做了大量简化，以牺牲精度来换取较大切削带宽，干涉检查比较困难。
kmax
kmin
图1-2主曲率匹配法基本原理
（3）密切曲率法在接触点处，使刀具的包络面与被加工面表面在垂直于进给方向的截面中达到三阶切触的一种方法，由于是基于刀触点的曲率信息进行刀位计算，所以也存在PAM算法同样的问题。
（4）MPM法和Hermite算法的思路相似，是国际上最近提出的两种比较先进的五坐标刀位优化算法，认为在刀具工件间存在两个刀触点时切削带宽最大，也有一些参数要凭经验确定。
此外，还有一些其他刀位算法，如最短距离线算法等。
除以Strurz算法为典型的窄带加工方法得到了实际应用以外，大多数宽带算法都无法实用化。
刀位轨迹规划包含走刀控制策略的确定，如等参数法、等距截平面法[25]、等距偏置法、等残留高度法等。
1.4论文的主要研究内容和工作
瑞士MIKRON公司的UCP600Vario五轴联动立式高数控加工中心，该机床是专门针对中小型复杂零件精密加工设计的，在设计中采用了最新的材料和技术，目的是为了保证多轴部件大功率高速度加工时的动态特性，还结合了米克朗高速主轴技术，机床最高转速可达20000r/min。与Heidenhain iTNC530数控系统相结合，再配合圆形回转和摆动工作台，UCP600Vario机床基本能满足工
模具、医疗器械和精密壳体类零件加工所需要的所有要求。本文的研究工作正是在上述背景下进行的，主要内容如下：
（1）复杂曲面零件造型研究：以整体叶轮零件为研究对象，分析其几何特性，将设计图谱给定的二维数据转换为三维数据，基于CAXA系统，讨论这类复杂曲面零件的CAD造型方法。
（2）整体叶轮零件数控加工工艺研究：在CAD造型的基础之上，进一步完成零件加工路径规划，根据主曲率匹配法的原理，分析求得刀位点处最优的刀具倾角，并采用球头铣刀对螺旋桨零件采取等参数法生成无干涉刀位轨迹，进行仿真加工。
第二章复杂曲面的Pro/E造型方法
2.1引言
计算机辅助设计的根本任务是为产品的开发和生产建立一个全局信息模型，对零件曲面或实体进行造型是零件进行数控加工的前提条件。随着计算机辅助设计——CAD(Computer Aided Design)技术的飞速发展和普及，越来越多的工程设计人员开始利用计算机进行产品的设计和开发，Pro/ENGINER作为一种当前最流行的高端三位CAD软件，越来越受到我国工程技术人员的青睐。
Pro/ENGINER是基于特征的全参数化软件，该软件所创建的三维模型是一种全参数化的三维模型。“全参数化”有三个层面的含义，即特征截面几何的全参数化、零件模型的全参数化以及装配模型的全参数化。
2.2本课题研究的目的
加工中心适宜加工形状复杂的平面、沟槽、曲面类零件，尤其适合多品种、中小批量的一次装夹、连续加工。工艺适应性强，加工效率高，废品率低，成品一致性好，本设计主要研究以下内容。
2.3本课题研究的意义
通过本课题的研究，使叶轮的设计和加工制造规范化，设计出优化的加工工艺，以及在此基础上的数控铣床的程序编制。了解数控铣床在叶轮的加工中运用，编写数控加工工艺文件。数控编程技术是数控技术重要的组成部分。从数控机床诞生之日起数控编程技术就受到了广泛关注，成为CAD/CAM系统的重要组成部分，各工业发达国家投入大量的人力物力开发实用的数控编程系统。本文以数控编程中的加工工艺分析及设计为出发点，着力分析零件图，从数控加工的实际角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在了解数控加工铣削基础、数控铣床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹、拟定加工方案、确定加工路线的加工内容以及对一些特殊的工艺问题处理的基础上，控制数控编程过程的误差，从而大大缩短了加工时间，提高了效率，降低了成本。因此，在编程中合理确定数控加工工艺对实现优质、高效和经济的数控加工具有重要的作用，同时保证该类零件的加工精度和生产效率，可应用到企业实际生产中，产生一定的经济效益。
2.4叶轮的生产纲领
不同的机械生产，其结构、技术要求不同，但他们的制造工艺却存在很多共同的特征。这些共同的特征取决于企业的生产纲领，而企业的生产类型又由企业的生产纲领来决定。
第三章叶轮零件的叶轮零件的三维建模三维建模三维建模与仿真制造
与仿真制造3.1叶轮Pro/ENGINEER 三维模型创建流程图
3.2创建叶轮
（1）创建旋转主体尺寸如图3-1，图
3-2
图3-1
图3-2
（2）创建基准面如图3-3
基准面DTM1由FRONT偏移距离110；基准面DTM2由TOP向上偏移距离3
基准面DTM3由TOP向上偏移距离30；基准面DTM4由TOP向上偏移距离60基准面DTM5由TOP向上偏移距离80；基准面DTM6由TOP向上偏移距离100
图3-3
（3）建立叶片边框
边框1如图3-4
图3-4边框2如图3-5
图3-5
图3-6
图3-7边框效果图如图3-8
图3-8
（4）创建基准点
PNT0、PNT2、PNT4为边框1分别与DTM5、DTM4、DTM3的交点PNT0如图3-9
图3-9
PNT2如图3-10
图3-10
图3-11
PNT1、PNT3、PNT5为边框2分别与DTM5、DTM4、DTM3的交点PNT1如图3-12
图3-12
图3-13 PNT5如图3-14
图3-14
这样6个基准点已经做好如图3-15
图3-15
（5）创建基准线
分别以PNT0&PNT1、PNT2&PNT3、PNT4&PNT5为端点创建3条基准线如图3-16
图3-16
广东工业大学华立学院 本科毕业设计（论文） 玩具四驱车三维建模及动画仿真 系部机电工程学部 专业机械设计制造及其自动化 班级 09机械4班 学号 12010904033 学生姓名邹明珍 指导教师周艳琼 2013年06月
摘要 本次设计是基于solidworks 2010版本来进行四驱车的三维建模和工作状态的动画仿真的,其主要目的是为了开拓广大的玩具市场和满足爱车一族的珍藏喜好,。 本毕业设计主要内容是按真四驱车缩小对四驱车进行仿真设计造型,因考虑成本且实现运动和仿真，本设计简化了其结构而设计的四轮驱动模型车。本设计的材料选用塑料，以便减轻车子的负载和降低成本。把原本的动力源发动机改为电机驱动，通过简单的齿轮传动，改变运动方向和速度，使得轮轴的旋转，从而带动车轮的旋转，让车子运动起来，以达对真四驱车的运动仿真。最后一个部份则是对本次设计中所遇到的问题和解决方案进行的总结。 关键词：solidworks，三维建模，仿真，四驱车
Abstract This design of which main purpose is to develop the toy market and satisfy the collection of motorists preferences, is based on solidworks 2010 version, feeder of the bottled embryo, 3d modeling and stimulation of the status of the animation. The main content of the graduation design is to design simulation modelling according to narrowing the raider buggies. Because of considering cost and realizing the simulation of motions, the design simplifies the structure and designs the four-wheel drive model car. The material selection of this design is plastic , so as to reduce the load and the cost of the car. The motor drive is instead of the source power engine. Through a simple gear transmission, changing the direction and speed of the car, making the rotation of the shaft, so that it can drive the rotation of the wheel, let the car move, and achieve the movement simulation of the true buggies .The last part is summarizing about the problems encountered and the solutions in this design. Keywords: solidworks , 3d modeling , simulation, four-wheel drive
北京工业大学耿丹学院 毕业设计(论文) 基于Solidwork的行星齿轮的三维建模与运动仿真 所在学院 专业 班级 姓名 学号 指导老师 年月日
摘要 行星齿轮减速器是一种至少有一个齿轮的几何轴线绕着固定位置转动圆周运动的传动，变速器通常和若干行星轮和传递载荷的作用，为了使功率分流。渐开线行星齿轮传动具有以下优点：传动比大，结构紧凑，体积小、质量小，效率高，噪音低，运转平稳，因此被广泛应用于冶金，工程机械，起重，运输，航空，机床，电气机械及国防工业等部门，作为减速、变速或增速的齿轮传动装置 NGW型行星齿轮传动机构的传动原理：当高速轴由电机驱动，带动太阳轮，然后带动行星轮转动，内齿圈固定，然后带动行星架输出运动的，在行星架上的行星轮既自转和公转，具有相同的结构。二级，三级或多级传输。NGW型行星齿轮传动机构主要由太阳齿轮，行星齿轮，内齿圈，行星架，命名为基本成分后，也被称为zk-h型行星齿轮传动机构。 本设计是基于行星齿轮结构设计的特点，和SolidWorks三维建模和运动仿真。行星齿轮和各种类型的特性的比较，确定方案；其次根据输入功率，相应的输出转速，传动比的传动设计、总体结构设计；三维建模并最终完成了SolidWorks，和模型的装配，并完成了传动部分的运动仿真和运动分析。 关键词：行星齿轮减速器、运动仿真、装配、三维建模
Abstract Planetary gear reducer is driving a at least one gear geometric axis rotated around a circular motion of fixed position, the transmission is usually and planetary gear and transfer load, in order to make the power split. Involute planetary gear transmission has the following advantages: large transmission ratio, compact structure, small volume, small mass, high efficiency, low noise, smooth operation, so it is widely used in metallurgy, engineering machinery, lifting, transportation, aviation, machine tools, electrical machinery and defense industry and other departments, as gear reducer, gear or the growth The transmission principle of NGW type planetary gear transmission mechanism: when the high-speed shaft driven by a motor, to drive the sun gear, and the planet wheel is driven to rotate, the inner gear ring is fixed, and then drives the planetary frame outputting motion, on the planet carrier planet wheel both rotation and revolution, has the same structure. The two level, three level or multilevel transmission. The NGW type planetary gear transmission mechanism mainly consists of a sun gear, planet gear, inner gear ring, a planetary frame, named after the basic components, also known as the ZK-H type planetary gear transmission mechanism. This design is the design of planetary gear structure based on SolidWorks, and 3D modeling and motion simulation. Comparison of characteristics of planetary gears, and various types of determination scheme; secondly according to the input power, the output speed of the overall design, transmission design, ratio; 3D modeling and finished SolidWorks, assembly and model, and the motion simulation and motion analysis of the transmission part. Keywords: planetary gear reducer, assembly, motion simulation, 3D modeling
摘要：随着科学技术的不断进步，在很多工程建筑和很多的媒体技术中，三维建模和三维动画的仿真技术被人们广泛运用，本文就三维建模和三维动画仿真技术的概念特点等进行分别介绍，集体研究。 关键词：三维建模；三维动画；仿真技术 中图分类号：j218.7 文献标识码：ａ文章编号：1005-5312（2012）17-0043-01 一、关于三维建模 （一）三维模型 所谓的三维模型就是一个物体用三维的多边形表示出来，然后用计算机或者其他的设备用视频的形式进行显示。现实的物体可以使在现实世界里存在的实际物体，也可以是设计者虚构出的，总之就是不管是有的没得，只要是能想出来的都能用三维模型表示出来。 （二）三维建模的应用范围 三维建模在现在这个科技发展迅猛的时代已经被运用在各个领域，其中在视频游戏中，三维建模是作为计算机和视频游戏中的资源被运用，而在医疗行业中，三维建模被使用于器官的制作模型等，在电影电视行业中，他们被用于特技手段和活动的人物制作，在建筑业中，三维建模用来展示所要表达的建筑物和地貌风景等。 （三）三维建模的方法 1、软件建模 现在市场上有很多比较先进的建模软件，比如3dmax、maya、autocad等等，这些软件的共性是用一些较基本的几何体，如长方体、正方体、立方体和球体等，构建一系列的平移、旋转、拉伸和一些较复杂的几何场景来实现的。能够用团建来进行三维建模的主要是屋里建模、几何建模和行为建模等等，而其中尤几何建模的创建和描述是三维建模之间的重点。 2、仪器设备测量建模 三维建模中重要的工具就是三维扫描仪，又被叫做三维数字化仪。这种仪器能够将现实世界中的彩色努力提的信息快速的转换成计算机能够识别和处理的数字信号，并且能够为三维建模实现数字化提供了有效的方法。 3、图像或者视频建模 在现在的计算机图形学的研究领域，用图像或者是视频来进行三维建模是很多学者比较感兴趣的，这种方法同那些比较传统的建模方法相比，具有很多特别的优势，比如，用图像或者视频创建的模型会比别的方法更加真实和自然，并且，运用这种方法创建模型会变得更方便，速度也会大大提升。质量和速度的提高，是图像或视频建模最大的特色。 二、关于三维动画的仿真技术 （一）动画 借用人的视觉暂留原理，一系列的静态图像播出之后，会在人的视网膜上留下动态的效果，而利用计算机设计的动画效果，就是用计算机中比较高效的图像处理的功能，用一连串的关键帧来对物体的关键时刻进行描述，准确的几率物体关键时刻的位置结构和其他的参数，并且自动的形成中间的图像，然后创建出一幅流畅的画面。 （二）三维动画的的仿真应用 三维动画的仿真技术能够将真实的物体模拟成一个虚拟的动画，但是这个动画会产生一定的价值。三维动画的真实和精确，可操作性，三维动画在教育、军事、建筑和医学、娱乐等领域都有很大的发展性。 在影视制作方面，三维动画能够制作出比较有创意的特效和3d动画，还能够制作出精良的后期效果和特效动画，应用这项技术，吸引了越来越多人的眼球，得到很多客户的青睐，剧中的爆炸，烟雾，下雨和光效还有撞车，变形和很绚丽的片头片尾等等的出现，都得益于
三维建模及运动仿真 Pro/Engineer 软件集产品的三维造型设计、加工、分析、仿真及绘图等功能于一体，是一套使用方便、参数化造型精确的软件，其强大的造型功能及仿真分析功能受到众多工程人员的青睐。本节将采用Pro/E 软件，完成少齿数齿轮传动机构中所有零件的参数化建模，并对少齿数齿轮减速器进行虚拟装配，在此基础上，对传动机构进行运动仿真。 3.1 齿轮的参数化建模 3.1.1 零件分析 齿轮建模的操作步骤如下： (1)添加齿轮设计参数 (2)添加齿轮关系式 (3)创建齿轮的齿廓曲线 (4)创建螺旋线方程 (5)实体生成： 1)创建螺旋线线方程 2)）拉伸 3)）阵列 3.1.2 绘制齿轮 (1)新建文件： 启动PROE Wildfire4.0，单击工具栏新建工具，或单击菜单“文件/新建”。出现如图3.1所示对话框。选择系统默认“零件”，子类型“实体”方式，“名称”栏中输入“canshuhuachilun ”，同时注意关闭“使用缺省模板”。选择公制模板mmns-part-solid ，如图3.2所示，然后单击“确定”。 (2)创建齿轮程序。 选择菜单栏“工具/程序”命令，出现如图3.3所示对话框。单击“编辑设计”， 依次添加齿轮设计参数及初始值，添加完毕单击“确定”。选择工具菜单“工具/程序”命令，出现如图3.4信息窗口，在其中输入程序如下： Y0=(1/4)*PI*MT+XT*MT*TAN(α t) Xc=(HANX+CNX-XN)*MN-ρ
Yc=(1/4)*PI*MT+HANX*MN*TAN(αt)+ρ*COS(αt) (3)添加齿轮四个圆的关系式。 1)选择“插入/模型基准/ 草绘”特征工具，或单击工具栏 草绘命令，出现如图3.5所示对话框。单击“草绘”确认，进入二维草绘模式如图3.6所示。
****************学校 毕业设计说明书 设计题目：基于Pro/E的液压挖掘机三维建模与运动仿真 系部：****** 专业：****** 班级：****** 学生姓名：****** 学号：****** 指导教师：****** ****年**月**日
摘要 工作装置是液压挖掘机的重要组成部分，为研究工作装置在挖掘机整个作业循环时间里的运动情况，运用Pro/E软件的运动仿真模块对挖掘机工作装置进行运动仿真。采用传统的运动分析方法存在工作量大、不精确和不直观等缺点。利用Pro/E对液压挖掘机反铲工作装置进行建模和装配,首先分析了挖掘机的运动过程和各工况位置,然后用Pro/ E中的Mechanism模块进行了机构运动学仿真,通过对挖掘机各连接轴的设置,找到挖掘机动臂、斗杆和铲斗的各极限位置，以及确定各部件的运动关系和时间安排。结果表明该方法简单、可靠、为挖掘机整机设计及性能评估提供一定的理论依据。 关键字：液压挖掘机；Pro/E；运动仿真 ABSTRACT The work device is an important part of a hydraulic excavator.To start the motion process of hydraulic excavator work device in the whole operation cycle time, Pro/E sofortware is used to simulat. The traditional design methods to draw the envelope diagram have many shortcomings, such as the heavy workload,imprecision and less intuition. Pro/ E software was used to model and assemble for backhoe working equipment of the hydraulic excavator. Above all , the excavator movement process and work conditions were analyzed. Then mechanism kinematics simulation was carried on by Mechanism module in the Pro/ E software. The limit positionsof movable arm, bucket arm and bucket were found through setting joint shafts of the excavator. Keywords：excavator；Pro/E；dynamic simulation
基于CAD的汽车半轴模锻生产线三维数字建模和运动仿真设计
基于CAD的汽车半轴模锻生产线三维数字建模和运动仿真 1 绪论 1．1 选题背景 目前汽车半轴模锻生产线存在的问题是：工人劳动强度大；生产过程不连续，生产流程无序；工作环境存在着安全隐患；产量不能稳定；故需要对汽车半轴模锻生产线进行设计和改造。目前，国内外很多科研单位和企业都已经开始着手从事小型自动生产线的研究，并已经取得了一些研究成果，如物流运输类小型自动生产线、装箱 类小型自动生产线等。但是，这些所谓的小型自动生产线基本上只能完成一个工序的动作，无法完整地实现机械加工过程这样复杂的连续性动作，与工程实训的实际需要有很大的差距[1,2]。因此，研究并开发出一套针对汽车半轴模锻加工过程、融合各种工种和工序的自动生产线是非常重要的。 1．2 汽车半轴模锻自动生产线技术综述 1.2.1 汽车半轴模锻自动化生产技术现状 我国对汽车半轴制造的研究开展的较晚，还有许多问题需要探讨。国内半轴自动制造生产线技术比较落后，生产加工环境恶劣，生产效率比较低，环境污染情况比较严重。大多数生产厂家还没有实现生产的自动化，如图1.1~1.2所示是某汽车半轴制造工厂车间的实际作业情况，从图中可以看出该厂待加工零件和已加工零件随意摆放，严重影响生产环境和效率，在非自动化的生产车间里，工件的运输完全依靠工人，劳动强度大，生产效率地下。
(a) 零件摆放情况 (b) 工人工作环境 图1.1 生产车间现状图 在汽车半轴生产车间生产环境恶劣，设备破旧，通风系统不完善，工作过程完全出于人工操作，如图1.2所示。 (a) 摆
……………………. ………………. ……………… 山东农业大学 毕 业 论 文 基于Pro/E 的蜗轮蜗杆参数化建模及运动仿真分析 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 机械电子工程专业 届 次 2013届 学生姓名 冯海明 学 号 20091192 指导教师 张开兴 老师 二O 一三 年 六 月 十 日 装 订 线 ……………….……. …………. …………. …
目录 摘要 (3) 1绪论 (5) 1.1课题研究意义 (5) 1.2课题研究CAD发展概述 (5) 1.2.1CAD技术发展历程 (5) 1.2.2CAD的发展趋势 (6) 1.3本课题研究的内容 (7) 2蜗轮蜗杆参数化设计基础 (7) 2.1蜗杆传动机构简介及类型 (7) 2.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 (8) 2.3参数化特征造型技术简介 (9) 3 基于PRO/E的蜗轮参数化建模 (10) 3.1P RO/E的参数化建模简介 (10) 3.2蜗杆的参数化建模 (12) 3.2.1零件分析 (12) 3.2.2创建蜗杆 (13) 3.3蜗轮的参数化建模 (19) 3.3.1零件分析 (19) 3.3.2蜗轮的参数化建模 (20) 4蜗轮传动机构的运动仿真 (30) 4.1P RO/E运动仿真简介 (30) 4.2P RO/E平台机构运动仿真的步骤 (30) 4.3蜗轮蜗杆机构运动仿真的具体步骤 (31) 4.3.1蜗轮蜗杆机构的虚拟装配 (31) 4.3.2蜗轮蜗杆机构的运动仿真 (32) 5总结 (33) 参考文献 (34) 致谢 (34)
Contents Abstract (4) 1Introduction (5) 1.1The significance of this research (5) 1.2Development of research on CAD project (5) 1.2.1 CAD technology development (5) 1.2.2 The development trend of CAD (6) 1.3The contents of this research project (7) 2 Basic worm gear parametric design (7) 2.1Introduction and type of worm gear (7) 2.2The main parameters and geometric dimensions of a cylindrical worm drive (8) 2.3The parametric feature modeling technology (9) 3 Modeling of worm gear parameters based on PRO/E (10) 3.1 Parametric modeling of Pro/E (10) 3.2Parametric modeling of worm (12) 3.2.1 Part analysis (12) 3.2.2 Create a worm (13) 3.3Parametric modeling of worm gear (19) 3.3.1 Part analysis (19) 3.3.2 Parametric modeling of worm gear (20) 4 Motion simulation of worm gear transmission mechanism (30) 4.1 Introduction the Pro/E motion simulation (30) 4.2 Exercise Pro/E platform simulation steps (30) 4.3The specific steps of mechanism movement simulation of worm gear worm (31) 4.3.1 The virtual assembly of the worm gear (31) 4.3.2 Motion simulation of worm gear (32) 5 Summary (33) Reference documentation (34) Convey thanks (34)
滚珠丝杠副的三维建模及仿真 1 滚珠丝杠副的结构 滚珠丝杠副由滚珠、丝杠和螺母组成，其结构如图1所示 图1 滚珠丝杠副的结构 2 滚珠丝杠的建模 在这里我建立模型只是为了更方便看清楚滚珠与丝杠和螺母之间的关系，并不能直接用这个建模后的模型仿真，但这个建模在一定程度上也为后来的仿真做了一些准备工作。 2.1 螺母的建模 启动pro/e软件，在文件菜单下设置工作目录，选择方便使用的文件夹作为工作目录。设置工作目录是为了方便存取文件，以后新建文件系统也会自动指向这个文件夹。 选择【文件】——【新建】，在“类型”里选择“零件”，在“子类型”中选择“实体”，在“名称”里输入“螺母”，不适用缺省模板，选择mmns-part-solid 模板，这种符合国家标准，单击“确定”随后进入pro/e零件建模模块。 选择【拉伸】进入实体操作状态按住右键选择“定义内部草绘”进入草绘状
态后，绘制直径110mm、厚度15mm的螺母的凸缘造型，再【拉伸】以相同草绘平面绘制直径71mm、厚度65mm拉伸方向与上一步相同的螺母体的造型。如图2所示 图2 螺母体的造型 在此选择【拉伸】命令，按住右键选择“移除材料”，接着定义内部草绘，草绘平面选择“使用先前的”进入草绘后在螺母体的一侧面绘制直径为49.5mm 的同心圆草图，在信息栏中选择改变拉伸方向，然后选择穿透；然后确定应用，完成通孔的造型；最后选择【插入】——【螺旋扫描切口】，完成螺母螺纹孔的造型。 在应用拉伸移除材料绘制螺母凸缘上一个阶梯孔的造型，用阵列命令完成六个空的造型。为了方便观察用拉伸移除材料将螺母四分之一切掉，形成半刨视图。螺母的三维建模完成，如图3所示 特别指出这里切除四分之一的螺母只是为了后面建模成滚珠丝杠后能清楚的看清里面的结构。