最新机械设计毕业论文.docx

《最新机械设计毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新机械设计毕业论文.docx（38页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、最新机械设计毕业论文1绪论1.1 计算机辅助设计(CAD)的研究现状及进展趋势1.1.1 CAD技术简介CAD技术是随着电子技术与计算机技术的进展而逐步进展起来的，它具有工程及产品的分析计算、几何建模、仿真与试验、绘制图形、工程数据库管理与生成设计文件等功能。进二十年来，由于计算机硬件性能的不断提高，CAD技术有了大规模的进展。目前CAD计算已经应用于许多行业，如机械、汽车、飞机、船舶、电子、轻工、建筑、化工、纺织及服装等。CAD技术应用于机械类产品设计的比例最大，机械CAD在整个工程CAD中占有比较重要的位置。1.1.2 CAD软件现状、要紧分类，及各自的要紧特色CAD是工程技术人员以计算机

2、为工具，对产品与工程进行设计、绘图、分析与编写技术文档等设计活动的总称。根据模型的不一致，CAD系统通常可分为二维CAD系统与三维CAD系统：二维CAD系统通常将产品与工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本”等几何元素的集合，所依靠的数学模型是几何模型1.目前使用最多的是AU1OdeSk公司的AUIOCAD软件。三维CAD系统的核心是产品的三维模型，这种三维模型包含了更多的实际结构特征，使用户在使用三维CAD造型工具进行产品结构设计时，更能反映时间产品的构造或者加工制造过程。目前使用最多的有PTC公司的Pro/Engineer软件：EDS公司的UGH软件；So1idworks公司的SOIid

3、WorkS软件；UG公司的SOIidEdge软件。根据产品结构，生产方式与组织管理形式不一致，企业对CAD软件的功能又有四方面不一致需求：一、计算机二维绘图功能：“甩掉图板”把科技人员从繁琐的手工绘图中解放出来，其是CAD应用的要紧目标，也是CAD技术的最要紧功能。二、计算机辅助工艺设计(CAPP)功能：进行工艺设计，工艺设计任务管理，材料定额管量等功能，实现工艺过程标化，保证获得高质量的工艺规程，提高企业工艺编制的效率与标准化。三、三维设计，装配设计，曲面设计，板金设计，有限元设计，机构运动仿真，注塑分析，数控加工等三维CAD,CAM功能，能够解决企业的三维设计，虚拟设计与装配，机构运动分析

4、，应力应变分析，锁金件的展开与排样等困难，使企业走向真正的CAD设计。四、产品数据管理PDM。复杂产品的设计与开发，不仅要考虑产品设计开发结果。而且务必考虑产品设计开发过程的管量与操纵.管量产品生命周期的所有数据（包含图纸技术文档）与产品开发的工艺过程，使CAD、CAPP、CAM等系统实现的数据共享，使产品设计工作规范化保持一致性，保证图纸，工艺卡，加工代码，技术资料等的安全性。1.1.3CAD进展方向当前工业企业正面临着市场全球化、制造国际化与品种需求多样化的新挑战，各企业间围绕着时间、质量与成本的竞争越来越猛烈。由此出现了一系列先进制造技术、系统与新的生产管理方法。如并行工程、及时生产、精

5、良生产、敏捷制造与虚拟现实技术等，所有这些先进制造技术与系统都与CAD系统的进展与应用密切有关。目前CAD系统的进展趋势要紧表达在下列几方面2：CAD系统应用面向产品的全过程：在产品的全过程中，要求产品的信息能在产品生命周期的不一致环节方便地转换.有助于产品开发人员在设计阶段能全方位地考虑产品的成本、质量、进度及甩户需求。CAD系统应充分考虑产品的继承性：在产品的更新换代过程中，要求能方便地获得产品的全部历史数据.以便充分利用已经通过生产实践的产品信息。1）在用CAD系统进行新产品成品的开发设计时，只需对其中极少部分零部件进行重新设计与制造.即可得到全新的产品。2）关于类似零件，当使用特征建模

6、法完成新零件设计后，并当类似的零件变型不断出现时，应自动将零件功能特征模型转为典型零件模型。这不仅大大缩短了产品开发周期，节约了研制成本，还提高了产品的标准化程度。保证了产品的一次成熟性与一次成功性。CAD系统应满足并行设计的要求：并行工程的关键是用并行设计方法代替串行设计方法。产品在设计过程中能够容易地被分解为不一致的模块，分别由不一致设计人员分工进行设计.然后通过计算机网络进行组装与集成。在产品的开发过程中，使开发构成员易于实现半结构化通信.同时不一致的设计层具有不一致的管理使用权限。对产品建立统一的数据模型后进行动态管理。CAD系统应满足灵活的虚拟现实技术：设计人员可在虚拟现实中制造新的

7、产品模型。并检查设计效果，可与早看到新产品的外形，以便从多方面观察与评审所设计的产品：能够运用虚拟工具任意改变产品的外形而无需耗贽材料及占用加工设备。这种方法可尽早地发现在产品研制过程的最初阶段出现的设计缺陷如结构空间的干涉等问题，以保证设计的准确性。CAD系统要具有很好的可移植性与自组织性：在CAD系统中.用户能够根据自己的需要随时加入运行文件与模块.还可重新装配各个模块中的子模块。或者者按照自己的要求修改系统中的不足之处。而这种修改不可能影响这个CAD系统。CAD系统要具有很好的集成性：CAD与CAPP、CAM的集成已成为工程领域中急需解决的问题。通常能够通过两个途径来解决：一是通过接口，

8、招现有的各自独立的CAD、CAPP与CAM系统连接起来；二是开发集成的CAD/CAPP/CAM系统。智能CAD系统：智能CAD是一种新型的高层次计算机辅助设计方法与技术。它将人工智能的理论与技术与CAD相结合，使计算机具有支持人类专家的设计思维、推理决策及模拟人的思维方法与智能行为的能力，从而把设计自动化推向更好的层次。这种智能性具体表现为：（1）智能地支持设计人员，而且是人机接口也是智能的。系统务必懂得设计人员的意图，能够检测失误，回答问题，提出建议方案等。（2）具有推理能力，使不熟悉的设计人员也能做出好的设计来。在未来的几十年里，CAD技术将在建模技术、软件组件技集成智能化等方面进一步进展

9、，因而也必将在机械工程设计的各个领域发挥越来越重要的作用。Pro/E软件简介1.2.1软件概述Pro/ENGINEER软件是美国PTC公司开发的CAD/CAM/CAE系统解决方案。在目前的三维造型软件领域中占有十分重要的地位，其强大的三维处理功能、先进的设计理念与简单有用的操作受到许多设计者推崇，并作为当今世界机械CADCAECAM领域的新标准而得到业界的认可与推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，同时使用了单一数据库来解决特征的有关性问题。另外，它使用模块化方式，用户能够根据自身的需要进行选择，而不必安装所有的模块。Pro/E的基于特征方式能够将

10、设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但能够应用于工作站，而且也能够应用在单机上。Pro/E使用了模块方式，能够分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、锁金设计、加工处理等，保证用户能够按照自己的需要进行选择使用3。参数化设计与特征功能Pr。/ENGINEER是使用参数化设计的、基于特征的石头模型化系统，工程设计人员使用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，你能够随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易与灵活。单一数据库Pro/ENGINEER是建立在统一基层上的数据库上的，它不像一些传统的CADCM系统建立在多个数据库

11、上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每个独立用户在为一件产品造型而工作，而不管他是哪个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦能够前后反应在整个设计过程的有关环节上。比如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何改动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种特殊的数据结构与工程设计的完整结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。1.2.2Pro/ENGINEER软件包简介Pro/ENGINEER是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包含参数化功能定义、实体零

12、件及组装造型、三维上色实体或者线框造型棚完整工程图产生及不一致视图（三维造型还能够移动、放大或者缩小与旋转）。Pro/ENGINEER是一个功能定义系统，即造型是通过各类不一致的设计专用功能来实现的，其中包含：筋（Ribs）,槽（S1ots）、倒角（Chamfers）与抽空（She11s）等，使用这些手段来建立形体，关于工程师来说是更自然、更直观的，无需使用复杂的几何设计方式。这系统的参数化功能是使用符号式的给予形体尺寸，不像其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸与功能之间的关系，任何一个参数改变，其他有关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便与可令设计优

13、化更趋完美。造型不单能够在屏幕上显示，还能够传送到绘图机上或者一些支持Postscript格式的彩色打印机。Pro/ENGINEER还可输出三维与二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现的。用户更能够配上Pr。/ENGINEER软件的其他模块或者自行利用C语言编程，以增加软件的功能。它在单用户环境下（没有任何附加模块）具有大部分的设计能力，组装能力（人工）与工程制图能力（不包含ANSI,ISO,DIN或者JIS标准），同时支持符合工业标准的绘图仪（HP,HPG1）与黑白机彩色打印机的二维与三维图形输出。Pro/ENGINEER软件包的要紧功能如下4

14、：1、特征驱动（比如：凸台、槽、倒角、腔、壳）。2、参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）。3、通过零件的特征值之间、载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计。4、支持大型、复杂组合件的设计（规则排列的系列组件、交替排列、Pro/PROGRAM的各类能用零件设计的程序化方法等）。5、贯穿所有应用的完全有关性（任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方改动），其它辅助模块将进一步提高扩展Pro/ENGINEER的基本功能。1.3 齿轮建模的研究现状在现代工业中，齿轮传动是应用最为广泛的一种传动方式。为了保证齿轮传动的精确性，在齿轮传动设计中，对齿轮的精确建模显得

15、尤为重要，如何提高与保证齿轮传动的精确性是目前齿轮建模研究领域的重点研究方向。目前，齿轮建模方法有很多，如描点法，参数法，利用插件法等各类方法。（1）描点法描点法是构建齿轮参数化模型通用的方法，其建模过程通常为：首先建立齿廓曲线的数学模型，求取曲线上点的坐标，然后根据坐标值描绘出齿廓曲线草图，最后通过各类三维建模软件的三维建模功能建立齿轮的三维模型。它能够推广至各类不一致齿廓曲线齿轮的建模，只要建立相应的齿廓曲线的数学模型，利用计算软件求得一系列离散点的坐标值，在三维造型软件中描点绘出齿廓曲线草图后，进行拉伸或者者切除等命令即可得到齿轮的三维模型。其建模过程比较繁琐，但只要建立精确的数学模型，

16、多取些型值点就能够获得较高的曲线精度，从而提高三维建模的精度。(2)参数法参数法是利用描点法中论述的相应的齿廓曲线算法编写程序，建立一个通用的齿轮模板文件。在进行齿轮建模时只需调用相应的模板文件，通过修改相应参数，自动生成所需的齿轮模型。此种建模方法因模板文件已将描点法中的分析曲线，建立数学模型，计算型值点坐标等过程编写成程序内置，故其界面比较简单。关于常用的标准齿轮建模，只要精度要求不是很高，使用这种方面很方便，用户只需输入参数，就可方便迅速地建立所需的齿轮模型。(3)利用插件法利用插件法是一种非常便利的齿轮建模方法。现在的三维建模软件，大多提供了丰富的数据接口，目前市场上有很多进展成熟的第三方插件可供选用，以GearTraX为例，其功能强大且易学易用，用户只需打开其界面，在GearTraX中选定齿轮参数后，点击“绘制”，即可完成齿廓曲线的绘制。然后在各类不一致的三维建