牛头刨床机构设计与运动仿真毕业论文.doc

学校代码：11517 学 号：HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING毕业设计题 目 牛头刨床机构的造型设计 与运动仿真 学生姓名 专业班级 机械设计制造及其自动化 学 号 系 （部） 机械工程系 指导教师(职称)） 完成时间 2011年05月27日 目录摘要I英文摘要II1 绪论11.1 计算机仿真的介绍11.1.1 计算机仿真的概述11.1.2 计算机仿真的国内现状21.2 CAD/CAM技术的发展21.2.1 CAD/CAM的基本概念21.2.2 CAD的发展历程31.2.3 CAD的现状31.3 Pro/ENGINEER 软件介绍41.3.1 Pro/ENGINEER的历史41.3.2 Pro/ENGINEER模块简介41.4 SolidWorks软件的简介61.4.1 SolidWorks的发展61.4.2 SolidWorks软件的特点71.4.3 SolidWorks操作界面81.5 牛头刨床的运动机构91.5.1 牛头刨床的简介91.5.2 牛头刨床的运动机构简介111.5.3 运动机构的尺寸确定122 对牛头刨床的运动机构进行建模及仿真122.1 运用Pro/E对曲柄摆杆机构的建模及仿真122.1.1 运用Pro/E对曲柄摆杆机构的建模122.1.2 运用Pro/E对曲柄摆杆机构的装配162.1.3 运用Pro/E对曲柄摆杆机构的运动仿真192.2 运用SolidWorks对齿轮摆杆机构的建模及仿真232.2.1 运用SolidWorks对齿轮摆杆机构的建模222.2.2 运用SolidWorks对齿轮摆杆机构的装配292.2.3 运用SolidWorks对齿轮摆杆机构的运动仿真302.3 对两种运动方式进行比较343 小结与展望34致谢38参考文献39牛头刨床机构的造型设计与运动仿真摘 要随着工业的发展，计算机仿真在工业方面的作用开始日渐凸显出来。

运用计算机软件进行二维绘图、三维建模以及仿真对工业的发展起到了非常重大的作用牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，在当今机械加工行业中发挥着重要作用其运动机构采用的是经典的曲柄传动机构和凸轮传动机构两种传动方式本论文运用Pro/E和SolidWork软件分别对牛头刨床运动机构的两种传动方式进行三维实体建模及装配,并通过运用 Pro/E的 Mechanism模块和SolidWork的Motion模块对牛头刨床运动机构进行运动仿真分析,得出牛头刨床刨头的位移、速度、加速度随时间的变化曲线利用该方法可以使得设计人员快速、直观的对牛头刨床运动机构进行优化设计关键词 计算机仿真/牛头刨床/Pro/E/SolidWorksShaper institutions modelling design and movement simulationAbstractWith the development of industry, Computer simulation in the industrial sector role began increasingly emerges. Using computer software to two-dimensional drawing, 3d modeling and simulation for the development of industry has played a very important role. Shaper is a kind of planar cutting machine tools. In today's mechanical processing industry plays an important role. The sports organizations to adopt the classic crank transmission mechanism and CAM transmission mechanism two transmission ways . This paper using Pro/E and SolidWork software for shaper sports organizations were two transmission ways for 3d entity modeling and assembly, Use the Pro/E Mechanism module and the SolidWork are module to shaper sports organizations exercise simulation analysis, Draw shaper of displacement, planer head velocity and acceleration curve changes over time . Using this method enables designers to quick, direct shaper of optimized design sports organizations.KeywordComputer simulation, shaper,Pro/E，SolidWorks.1绪论1.1 计算机仿真的介绍1.1.1 计算机仿真的概述借助高速、大存储量数字计算机及相关技术，对复杂真实系统的运行过程或状态进行数字化模拟的技术叫做计算机仿真（computer emulation）。

计算机仿真是用计算机科学和技术的成果建立被仿真的系统的模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术它具有高效、安全、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训系统（尤其是复杂系统）的重要工具仿真是对现实系统的某一层次抽象属性的模仿人们利用这样的模型进行试验，从中得到所需的信息，然后帮助人们对现实世界的某一层次的问题做出决策仿真是一个相对概念，任何逼真的仿真都只能是对真实系统某些属性的逼近仿真是有层次的，既要针对所欲处理的客观系统的问题，又要针对提出处理者的需求层次，否则很难评价一个仿真系统的优劣[1-3]计算机仿真是应用电子计算机对系统的结构、功能和行为以及参与系统控制的人的思维过程和行为进行动态性比较逼真的模仿它是一种描述性技术，是一种定量分析方法通过建立某一过程和某一系统的模式，来描述该过程或该系统，然后用一系列有目的、有条件的计算机仿真实验来刻画系统的特征，从而得出数量指标，为决策者提供有关这一过程或系统得定量分析结果，作为决策的理论依据[4]仿真技术集成了当代科学技术中多种现代化顶尖手段，正在极大地扩展着人类的视野、时限和能力，在科学技术领域产生着日益重要的作用。

依据计算机仿真技术所能达到的仿真效果，可以将其分为：数值仿真、可视化仿真和虚拟现实仿真计算机仿真技术由数值仿真到可视化仿真、虚拟现实仿真的发展，使计算机仿真技术在精确高效的基础上更加形象、生动[5,6]仿真是对现实系统的某一层次抽象属性的模仿人们利用这样的模型进行试验，从中得到所需的信息，然后帮助人们对现实世界的某一层次的问题做出决策仿真是一个相对概念，任何逼真的仿真都只能是对真实系统某些属性的逼近仿真是有层次的，既要针对所欲处理的客观系统的问题，又要针对提出处理者的需求层次，否则很难评价一个仿真系统的优劣[7,8]在机械方面的计算机仿真的运用主要体现在CAD上1.1.2 计算机仿真的国内现状我国的计算机分析软件开发是一个薄弱环节，严重地制约了CAE技术的发展在CAE分析软件开发方面，我国目前至少落后于美国等发达国家十年计算机软件是高技术和高附加值的商品，目前的国际市场为美国等发达国家所垄断仅以有限元计算分析软件为例，目前的世界年市场份额达5亿美元，并且以每年 15%的速度递增相比之下，我国自己民族的软件工业还非常弱小，仅占有很少量的市场份额作为一个国家，一个民族不能长期依赖于引进外国的技术和产品，因此我们必须加大力度开发自己的计算机分析软件，只有这样才能改变在技术上和经济上受制于人的局面[9]。

1.2 CAD/CAM技术的发展1.2.1 CAD/CAM的基本概念CAD/CAM（计算机辅助设计制造）技术产生于20世纪50年代后期发达国家的航空和军事工业中，随着计算机软件技术和计算机图形学技术的发展而迅速发展成长起来1989年美国国家工程科学院将CAD/CAM技术评为（1964~1989年）十项最杰出的工程技术成就之一CAD是英文Computer Aided Design 的缩写，及计算机辅助设计但最开始是指Computer Aided Drafting （计算机辅助绘图）随着计算机软、硬件技术的发展，人们逐渐认识到单纯的使用计算机绘图还不能称为计算机辅助设计，真正的设计是指整个产品的设计，包括产品的构思、功能设计、机构分析和加工制造等二维工程设计只是产品设计中的一小部分于是CAD的缩写由Computer Aided Drafting 改为Computer Aided Design，CAD也不是仅仅是辅助绘图，而是整个产品的辅助设计CAD（Computer Aided Design，计算机辅助设计）利用计算机强大而又快速的数据处理和丰富而又灵活的图文处理功能，帮助设计人员完成繁杂的设计任务，提高工作效率和质量[10,11]。

1.2.2 CAD的发展历程CAD技术经过40多年的发张，先后走过大型机、小型机、工作站、微机时代，现在已经取得了长足的进步特别是随着可以在微机上运行的CAD/CAM软件的出现，CAD技术已经得到相当大的普及，远远超越了替代了手工图版的阶段目前国际国内商业化的CAD产品已经能够相当成熟，新一代的微机平台CAD软件充分汲取UNIX工作站软件的精华，诸如参数驱动、特征造型、二维与三维双向相关、STEP标准和动态图形显示等这些比较好的技术特点已经被微机平台软件全部吸收经过多年的推广，CAD产品已经广泛地应用于机械、电子、航天、化工、建筑等技术领域应用CAD技术已经起到了提高企业的设计效率、优化设计方案、减轻技术人员的劳动强度、缩短设计周期以及加强设计的标准化等作用[12,13]1.2.3 CAD的现状CAD技术在其初期阶段，仅仅被用于代替技术人员的手工画图，不能解决诸如生成复杂的投影线、漏标尺寸、漏画图线、机构的几何关系和运动关系的分析、设计的更新与修改以及设计工程管理等问题为了解决这些问题，有人提出了二维参数化的概念其目的是通过编制的计算机程序来认读二维工程图，让计算机来代替工程师但是就目前的人工智能水平而言，困难是相当大的，甚至可以说是不可能的。

因为对于复杂的工程图而言，一个视图内部的参数关系的建立已经比较繁琐，再加上几个视图之间的关联参数就更加困难了当然，在一些设计参数比较规范的情况下，二维参数化也后一定的用武之地但整体上其效果并不理想因此使用三维立体设计解决上述问题就利索当然目前的三维设计技术已经相当成熟20世纪末21。