[机械设计自动化精品]基于Solidworks平台下槽轮机构自动化设计及分析毕业设计

-1-毕业设计说明书基于Solidworks平台下槽轮机构自动化设计与分析需要请按正图纸及相关程序代码及动画演示，其他相关参考文献原文，请联系QQ：68661508学生姓名：学号：学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化指导教师：-2-2011年6月摘要本文介绍了基于solidworks的三种主要槽轮机构：外槽轮机构、内槽轮机构、球面槽轮机构的建模、参数化设计和运动仿真。其中包含建模操作步骤、程序编辑方法（包含程序源代码）和其运动仿真方法及步骤。-3-目录1前言……………………………………………………………………………11.1我选择本课题的目的和我在本说明书中要着重说明的内容……………11.2本课题研究的目的和意义…………………………………………………11.3参数化设计的意义与背景…………………………………………………21.3.1参数化设计的概念………………………………………………………21.3.2产品设计中应用参数化的必要性………………………………………31.3.3参数化建模技术…………………………………………………………31.3.4CAD技术的发展及应用…………………………………………………41.4槽轮机构参数化设计的研究现状…………………………………………41.4.1槽轮机构分析……………………………………………………………41.4.2槽轮机构参数化设计的研究现状………………………………………71.5Solidworks软件介绍………………………………………………………72使用solidworks建立三种主要槽轮机构的模型并实现其参数化………82.1使用联接尺寸和方程式驱动尺寸…………………………………………82.1.1联接尺寸…………………………………………………………………82.1.2方程式驱动尺寸…………………………………………………………92.2系列零件设计表……………………………………………………………102.3外槽轮机构的模型及参数化………………………………………………122.3.1外槽轮机构零件模型的建立……………………………………………122.3.2外槽轮机构装配体的建立………………………………………………142.3.3在槽轮零件中插入设计链表……………………………………………162.4内槽轮机构的模型及其参数化……………………………………………172.4.1内槽轮机构零件图的建立………………………………………………172.4.2内槽轮机构装配体的建立………………………………………………192.4.3在内槽轮零件模型中插入设计链表……………………………………20-4-2.5球形槽轮的模型及其参数化………………………………………………212.5.1球形槽轮机构零件模型的的建立及其参数化…………………………212.5.2球形槽轮装配体的模型及其参数化……………………………………232.5.3球形槽轮零件的设计链表………………………………………………253使用VBA编程通过用户窗体实现参数的导入和模型的生成……………………………………………………………………………………263.1solidworks宏功能介绍……………………………………………………263.2录制打开零件模型的程序…………………………………………………263.2.1录制打开外槽轮零件模型的程序………………………………………263.2.2录制打开外槽轮机构装配体的程序……………………………………273.3程序算法（即读取输入的参数并导入模型中）…………………………283.3.1逐个改变模型中的参数…………………………………………………283.3.2读取零件的设计链表并赋值……………………………………………303.4用户窗体的建立……………………………………………………………304对参数化生成的模型进行模拟仿真………………………324.1仿真思路的说明……………………………………………………………324.2运动仿真分析步骤…………………………………………………………324.2.1建立配合并压缩…………………………………………………………324.2.2添加旋转马达……………………………………………………………334.2.3添加键码点并在各键码点处压缩和解压配合…………………………334.3运动分析图解………………………………………………………………344.4录制动画……………………………………………………………………345参考文献………………………………………………………………………366致谢……………………………………………………………………………37附录………………………………………………………………………………38-5-1前言1.1我选择本课题的目的和我在本说明书中要着重说明的内容回想毕业设计选题时，自己当时所做出的选择。我想我有必要在此说明自己选择本课题的目的。选择毕业设计题目时，我想通过毕业设计的练习使自己能够学习到一些社会需要的技能，比如solidworks软件。我的毕业设计题目是“基于Solidworks平台下槽轮机构自动化设计与分析”。这基本上符合了我最初选择时的初衷。但最终让我决定选择这个题目的是这个题目的导师乔峰丽乔老师。乔老师是我在大学学习期间非常敬佩的几个老师之一。因此能够选择乔老师作为自己的导师是一件令我愉快的事情。因为我在一开始的时候并不熟悉solidworks软件，所以我想在撰写说明书时对用到的solidworks软件的功能进行少量的文字说明和图片展示。本课题自然地将她的说明书分成了三大部分。第一部分是各种槽轮机构模型的建立和使用联接尺寸、方程式、设计链表、配合等驱动模型以及进行模型的参数化处理。第二部分是编程通过用户界面（窗体）实现参数的导入和模型的自动生成。第三部分是使用solidworks自带motion插件进行槽轮机构的运动仿真并分析其运动特性。本文也正是通过对这三大部分的详细说明，以使读者了解作者对本课题所作工作。1.2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-6-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]1.3参数化设计的意义与背景：[7],[8],[9]1.3.1参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-7-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。1.3.2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70％－80％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。1.3.3参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-8-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（PrimaryApproach）和代数方法（AlgebraicApproach）。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