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基于PROe的自頂向下設計的研究畢業設計說明.doc

'基于PROe的自頂向下設計的研究畢業設計說明.doc'
?班 級 學 號 本科畢業設計論文題 目 基于PRO/E的自頂而下設計研究 學 院 機電工程學院 專 業 機械設計制造及自動化 學生 易 x 導師 邵xx 摘 要隨著CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件的飛速發展,Pro/ENGINEER成為現代機械設計三維建模的一種重要工具,作為Pro/ENGINEER中的傳統設計方法,自底向上的設計方法顯然滿足不了人們對于三維設計由簡至繁的要求,自頂向下設計逐漸有了新的應用領域。本文以Pro/E軟件為平臺,分析了自頂向下設計與自底向上設計方法的區別。詳細的介紹自頂向下的主要設計方法:骨架模型和布局。介紹了骨架模型和布局的概念和特點以及創建方法。通過概念設計、骨架模型設計、產品的布局設計、零件和子組件設計的流程完成模型設計。通過在Pro/E的環境下,以頂層骨架模型為紐帶,采用自頂向下的設計方法設計直齒輪二級圓柱減速器的實例來加以論述。事實證明,基于Pro/E的自頂向下設計方法符合設計者的主觀感受,支持協同設計和并行工程,能提高設計的效率,縮短設計周期。關鍵詞:Pro/E 頂層骨架模型 布局 自頂向下 減速器ABSTRACTWith the rapid development of CAD/CAM/CAE integration of 3d software, Pro/e increasingly become a kind important method of modern mechanical design of 3d modeling , and as a traditional design method of the design method and obviously, down-top design can't satisfy the people for requirements of Jane to numerous, top-down design (top-down )gradually a new application field.This paper first introduced the concept and the development of the Pro/E software, analyzes the difference between the top-down design and the design method of the bottom up. Detailed introduces the top-down main design method, namely the skeleton model and layout. Introduces the concept and characteristics of them and create method. And through the concept design, skeleton model design, product design, parts and the layout of the child component design process finish straight gear reducer design the model. Through Pro/E in the environment, to top skeleton model as the link, using the top-down design method to design a cylindrical gear reducer gear level 2 straight the examples of the discussed. Facts prove, Pro/E based on the top-down design method conform to the designer's subjective feeling, supports cooperative design and concurrent engineering, can improve the design efficiency, shorten the design cycle.Keywords: Pro/E Top Skeleton model layout Top-Down gearbox目 錄第一章 緒 論 11.1 Pro/ENGINEER軟件概述 11.2 基于Pro/E的自頂向下設計 11.2.1 概念 21.2.2 主要的設計原理與優點 21.2.3 設計步驟 31.3 自頂向下設計的研究現狀與方向 41.3.1 研究現狀 41.3.2 研究的發展方向: 51.4 本文的研究容與設計框架流程 6第二章 自頂向下組件設計的方法 112.1 自頂向下組件設計概念簡述 112.2 骨架模型 132.2.1骨架模型的建立方法 132.2.1 第一種骨架類型 132.2.2 第二種骨架類型 152.2.3 第三種骨架類型 162.2.5 骨架模型的優點 182.3 布局 182.3.1 關于布局 192.3.2 2D草繪工具 202.3.3 聲明元件與布局的 212.3.4 自動組合 22第三章 二級圓柱減速器自頂向下建模 243.1 二級減速器的設計方案 243.2 減速器建模步驟 263.2.1 骨架的建立 263.2.2 下箱體的建立 273.2.3 軸的建立 283.2.4 齒輪模型的建立 283.2.5 軸承的建立 293.2.6 上箱體的建立 303.2.7 設計其他零件和特征 303.2.8 布局的建立與緊固件的自動裝配 313.2.9 更改骨架參數實驗是否能成功再生 333.2.10 對失效零件進行修改 383.3 減速器建模實例總結 38第四章 總結與展望 394.1 本文總結 394.2 進一步的工作 40致 41參考文獻 43第一章 緒 論1.1 Pro/ENGINEER軟件概述Pro/ENGINEER是美國的參數技術公司 (Parametric Technology Corporation,PTC公司)公司的產品,在1988年被發布。20多年來,經歷20多次的改版,已經成為了中國地區乃至世界圍最普及的3D CAD/CAM系統的標準軟件,能夠廣泛應用于機械、電子、工業設計、模具、汽車、家電、航空航天、玩具等行業。功能應用包括實體與曲面設計、零件組裝、二維繪圖制作、模具設計、同步工程、逆向工程等。目前Pr。省略部分。體形狀的草繪圖見圖3.19,通過修改箱體長度,并且修改控制上箱體的骨架見圖3.20。圖3.19 原骨架中控制箱體長度和上箱體形狀的草繪圖圖3.20 骨架中控制箱體長度增大后的草繪圖由于骨架的其他基準軸和基準面有的參照于修改過的基準草繪,所以在激活組件后,首先就要實現骨架的再生,然后再一一對于下層零件與子組件進行激活、再生操作。原模型如圖3.21,通過組件的再生,實現了箱體的拉長和其他零件的空間位置的再生如圖3.22,對比兩個圖,明顯看到上箱體的形態因為骨架模型的改變發生明顯的改變,而緊固件以及其他附屬零件能自動裝配到應有的位置。說明整個組件受到了骨架的參照約束,即骨架模型成功的傳遞了幾何信息給底層的子組件和零件。圖3.21 原模型圖3.22 修改估價后的模型同樣的操作,改變其他骨架參數,也可以將齒輪系的齒間距變大。只要控制好其模型的父子關系,可以直接在組件環境下,激活零件直接進微調或者修改。3.2.10 對失效零件進行修改由于父子關系貫穿在整個設計的過程之后,模型的建立不免會發生約束的沖突,與參照的失效,解決參照失效的最好方法,就是主要以骨架模型作為參照,在最少的情況下使用已經建模成功的模型零件為父參照進行建模,刪去無效參照,參照有效約束,最后確保能夠成功再生模型,并且不發生失效。 3.3 減速器建模實例總結二級圓柱減速器的建模原理:首先確定減速器是由兩組直齒輪系來傳動的,所以在骨架的構建中,直接在設立的平面上繪出齒輪的齒形的草繪,先將軸系的三根軸繪出,將下箱體的長和寬繪出矩形草繪,確定出上箱體的側面輪廓以便于直接以下箱體的箱壁間距為參照進行拉伸,接下來只要將齒輪通過齒形的拉伸和下面圓柱與軸適應,添加鍵等零件,完成箱體、軸、齒輪、鍵特征的建立。接著以箱體和軸為參照作父子關系,繪制出軸承組件,在箱壁上完成孔的特征,最后添加端蓋、頂蓋、油標、漏油孔、螺塞等零件。此時基本完成了主要的模型建立,最后通過確定螺母、螺栓、螺釘的裝配位置,為了滿足整個模型的完整性,使用了“布局”工具,對繁瑣零件進行自動裝配,最后以骨架的改變來驗證自頂向下設計方法的有效性和可行性,最終確定了二級圓柱減速器的三維建模。在自頂向下的設計中,頂層骨架模型的建立和布局草圖的規劃,在整個建模的過程中是重中之重,如果骨架模型能夠規劃完備,則建模過程將水到渠成,通過不斷的對骨架模型的參照實現特征操作,零件或子組件只要根據相對于它們的頂層骨架引出父子關系,建模將變得簡單明,通過對布局的定義,可以將繁瑣的緊固件裝配一次完成。節約了大量的設計時間,所以合理使用自頂向下設計方法,對產品無論是概念設計還是設計過程都有一定的優化,從該實例中感受到了,利用自頂向下的設計方法,既能夠滿足設計者的直觀感受,而且能夠直接在組件環境下對所建零件進行修改和再設計,能夠實現并行設計,最終縮短了設計周期,提高了設計效率,滿足我們對于設計的從簡至繁的直接要求。第四章 總結與展望4.1 本文總結本文先介紹了Pro/E軟件的應用方向與領域,作為三維建模的重要軟件之一,Pro/E能完成復雜的三維建模過程。然而在繁復的建模過程中,沒有一個明確的目標和建模思想會使得工作艱難與繁雜,于是引伸出了本文的核心思想,即自頂向下設計方法(Top-Down)。通過傳統的自底向上的先設計好零件再裝配的設計方法作比較,充分展現了自頂向下設計的優越性與就簡去繁的特點。其次通過對自頂向下設計的兩種主要方法:“頂層骨架模型”和“布局”的概念、方法過程、思路與優點的介紹和比較,并且輔以二級式直齒輪圓柱減速器的自頂向下建模為實例,系統的通過骨架模型的建立驅動概念設計的實現,完成子組件與零件的繪制設計,最終將通過布局圖的信息傳遞達到緊固零件上并且實現自動裝配,完成對二級圓柱減速器的建模設計。并通過對骨架結構的更改,實現減速器各個子底層組件和零件的再生成功。以此來證明自頂向下設計在復雜組件下的應用的可行性。根據自頂向下設計方法的本質分析和二級式圓柱減速器的建模過程得出的結論如下:(1)基于Pro/E的自頂向下方法,充分發揮了Pro/E軟件的三維建模能力,給設計者直觀的設計思路,即從骨架模型或者布局這個頂層建筑,來指導下面底層零件和子組件的建模,用最明了的思維方式來對產品的整體概念進行設計。 (2)在傳統的課程設計中,二級圓柱減速器的建模是一個設計單個零件,最終用裝配的方式進行組合的過程,而使用自頂向下設計方法,可以直接在組件的環境下編輯各個零件以及子組件的定義,客觀的便利了設計者的不論是整體還是零件的更改與重新定義,極大的方便了三維建模的過程,提高產品設計的效率。(3)自頂向下的精髓就在于給人以明晰的概念設計,通過對整體產品的骨架模型的建立以及布局規劃,在組件的環境下使用激活命令即可從全局規劃和修改產品的不足與缺陷,實現了產品從概念、到簡單規劃、再到具體建模、最后再修改的一整套設計過程??偠灾?,基于Pro/E的自頂向下設計方法的優點是很明顯的,由于整個設計過程是從頂層開始的,從一開始就控制著產品的整體設計目標和性能狀況。結合各方面因素,不斷調整設計方案,實現設計優化,如在方案設計階段就可以對產品骨架模型進行運動分析,對關鍵零件進行剛度、強度校核。隨著設計層次的逐漸下行,頂層的參數逐步得到印證,結構不斷細化,并根據需要加以調整,從而保證了設計結果的準確性,同時縮短了設計周期。這種設計方法對于規模越大、產品結構越復雜的產品,效果就越明顯。4.2 進一步的工作 通過對自頂而下設計的概念、方法以及基于自頂向下的方法設計出的二級圓柱減速器的實例,對于自頂向下設計方法有了一定的介紹。在使用Pro/E軟件的過程中,自頂向下的設計理念已經深入到產品設計的方方面面。由于本文對于自頂向下設計研究的時間較短,準備也頗有不足,無法將自頂向下設計中更高層次的參數化設計和自動化程序編程一一介紹。對于今后的自頂向下設計的研究方向應該是對產品的自動化參數設計與Pro/E軟件的二次開發,但是對于自頂向下設計的理念和方向已經得到了傳遞和表達。今后的產品設計中,自頂向下的設計理念帶給了設計者們一個好的指導思路,通過對自頂向下設計方法的靈活應用能夠設計出結構最優的產品。致 在本次論文的撰寫中,我得到了邵xx教授的精心指導,不管是從開始定方向還是在查資料準備的過程中,一直都耐心地給予我指導和意見,使我在總結學業及撰寫論文方面都有了較大提高;同時也顯示了老師高度的敬業精神和責任感。在此,我對邵曉東教授表示誠摯的感以及真心的祝福。 四年大學生活即將結束,回顧幾年的歷程,老師們給了我們很多指導和幫助。他們嚴謹的治學,優良的作風和敬業的態度,為我們樹立了為人師表的典。在此,我對所有的機電工程學院的老師表示感,祝你們身體健康,工作順利! 作者:易x 2012年5月 參考文獻
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