基于SOLIDWORKS减速器的模拟仿真设计

目录

1 绪论 (1)

2 SOLIDWORKS概述 (2)

3.基于SOLIDWORKS减速器零件的绘制 (2)

3.1.减速器底座的三维实体建模的过程 (2)

3.1.1箱体底座 (2)

3.1.2油针孔与放油孔 (4)

3.1.3箱体凸缘 (7)

3.1.4底板 (10)

3.1.5盖槽和油槽 (13)

3.2减速器盖三维实体建模的过程 (15)

3.3减速器的其他零件 (18)

4.零件装配 (19)

5.动画模拟生成 (20)

5.1爆炸视图的生成 (20)

5.2动画模拟仿真 (21)

6 结论 (22)

致谢 (23)

参考文献 (24)

1 绪论

计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真(模拟)早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。对一个工程技术系统进行模拟仿真，包括了建立模型、实验求解和结果分析三个主要步骤。【16】（1）.建立系统数学模型

模拟仿真是一基于模型的活动，是用模型模拟来代替真实系统进行实验和研究。因此，首先就要对待仿真的问题进行定量描述，这就是建立系统的数学模型。

模型是对真实世界的模仿，真实世界是五彩缤纷的，因此模型也是千姿百态的；

（2）.仿真计算

仿真计算是对所建立的仿真模型进行数值实验和求解的过程，不同的模型有不同的求解方法。例如：对于连续系统，通常用常微分方程、传递函数，甚至偏微分方程对其进行描述。

（3）.仿真结果的分析

要想通过模拟仿真得出正确、有效地结论，必须对仿真结果进行科学的分析。早期的仿真软件都是以大量数据的形式输出仿真的结果，因此有必要对仿真结果数据进行整理，进行各种统计分析，以得到科学的结论。现代仿真软件广泛采用了可视化技术，通过图形、图表，甚至动画生动逼真地显示出被仿真对象的各种状态，使模拟仿真的输出信息更加丰富、更加详尽、更加有利于对仿真结果的科学分析。

机械加工过程，是机械行业进行生产的基础。利用计算机仿真，有助于发现其机理，为提高机械加工性能提供理论支持。【14】

虚拟现实技术在CAD中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题,及早看到新产品的外形,从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之前发现并解决问题,从而降低产品成本.虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向.另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP

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集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋势。其中有如autoCAD，solidworks等许多绘图软件。【8】

S olidWorks以其优异的三维设计功能 ,操作简单等一系列的优点 ,极大地提高了设计效率。利用SolidWorks不仅可以生成二维工程图，而且可以生成三维零件，实现零件的三维实体建模。用户还可以利用其配臵功能，通过改变原零件模型的尺寸，生成一系列新的零件模型。

2 Solidworks概述

SolidWorks是世界上第一款完全基于Windows的3D CAD软件 ,自1995年问世以来 ,以其优异的三维设计功能 ,操作简单等一系列的优点 ,极大地提高了设计效率 ,在与同类软件的激烈竞争中已经确立了它的市场地位 ,已经成为三维机械设计软件的标准。利用SolidWorks不仅可以生成二维工程图，而且可以生成三维零件，用户可以利用这些三维零件来建立二维工程图及三维装配体。SolidWorks采用双向关联尺寸驱动机制，设计者可以指定尺寸和各实体间的几何关系，改变尺寸会改变零件的尺寸与形状，并保留设计意图。【2】

3.基于solidworks减速器零件的绘制

3.1.减速器底座的三维实体建模的过程

一个零件的建模过程，实际上就是许多个简单特征相互之间叠加、切割或相交的操作过程。按照特征的创建顺序，构成零件的特征可分为基本特征和构造特征，因此一个零件的实体建模的基本过程可以由如下几个步骤组成：【6】（1）进入零件设计模式。

（2）分析零件特征，并确定特征创建顺序。

（3）创建与修改基本特征。

（4）创建与修改其他构造特征。

（5）所有特征完成之后，存储零件模型。

3.1.1箱体底座

减速器底座的绘制是绘制过程中最为繁琐的部分，将它拆分成底座箱体，油针孔与放油孔，箱体凸缘，底板，盖槽与油槽五部分绘制。

绘制步骤如下：

3

（1）单机标准工具栏的（新建）工具，新建一个零件文件。

（2）在特征管理器设计树中选择“前视基准面”，单击

（草图绘制）工具进行草图1的绘制。

（3）单机草图工具栏中的

（直线）工具，以草图远点为起点进行连续线段的绘制，然后通过（智能尺寸）工具对线段进行完全定义。

图 1 草图1

（4）单机草图区域右上角的

图标结束草图1的绘制。单机特征工具栏的

（拉伸凸台/基体）工具，在“终止条件”选项框中选择“俩侧对称”，设臵如图，单击（确定）按钮完成拉伸1特征的绘制。

图2 特征拉伸1

（5）单机特征工具栏中的

（抽壳）工具，在图形区域中选择拉伸1特征的上下端面作为移除的面，并设臵厚度为10mm ，单击

（确定）完成特征实体的绘制。

（6）单机标准工具栏中的（保存）工具，文件取名为“底座箱体.sldprt”。

3.1.2油针孔与放油孔

( 1) 接着上面的步骤，在特征管理设计树中选择“前视基准面”，单击

（草图绘制）工具进行草图2的绘制。

（2）选择特征实体的唯一斜边，单机草图工具栏中的（转换实体引用）工具，复制实体边为草图2的几何形体。接下来，使用（显示、删除几何关系）工具将线段的几何关系“在边线上”删除，保持线段与实体边线的选择，在属性管理器中为他们添加“共线”几何关系。

（3）单击（智能尺寸）工具，移动鼠标指针到图形区域选择如图所示的点与直线，并确定距离为85mm，继续使用（直线）工具完成如图所示的形体绘制，注意线a和线b的垂直关系。

图3 草图2

（4）单击图标结束草图2的绘制。

（5）按住{ctrl}键选择线a与线b的上端点，单击参考几何体工具栏中（基准面）工具，单击（确定）建立基准面1。

（6）在特征管理器设计树中保持“基准面1”的选择，单击（草图绘制）进行草图3的绘制。

（7）单击工具栏中的（圆），以草图原点为圆心绘制一个直径为24mm 的圆。然后单击（直线），绘制出一系列的线段，单击（剪裁实体）剪除多余圆弧；按住选择水平线段与圆，在“添加几何关系”中选择“相切”；选择线c与草图2线b的端点，在“天价几何关系”中选“重合”。

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图4 草图3 图5 特征拉伸2 （8）单机图标结束草图3绘制。单击特征中的

（拉伸凸台/基体），在“终止条件”选“成形到下一面”。单击

（确定）完成拉伸2特征的绘制。 （9）选择面一，绘制完全贯穿的孔，直径为12mm 。孔与圆弧的几何关系为

同心。

图6 拉伸切除

（10）接下来为放油孔。选“前视基准面”

，单击

（草图绘制）进行草

图5的绘制。

（11）使用（直线）和（智能尺寸）绘制如图7像垂直的俩直线并定义后结束草图5绘制。注意俩直线的端点与实体边线重合。

图7 草图5 图8 草图6

（12）选右视基准面和线段e的左端点，单击（基准面），建立基准面2绘制草图6.

（13）利用（直线），（切线弧）,(智能尺寸)绘制如图8所示，注意线f与线d上端点重合关系。

（14）后结束草图6绘制。单击（拉伸凸台/基体），在“终止条件”选“成形到下一面”单击（确定）完成拉伸特征3绘制。

图9 拉伸特征3 图10 草图7

(15)选“基准面2”，单击（草图绘制）绘制如图10草图7。使用（圆）绘制如图所示圆，圆与圆弧同心。

(16)结束草图7绘制，单击（拉伸切除），设臵深度为30mm，单击

（确定）完成切除拉伸2绘制。

图11 拉伸切除特征2

7

（17）单击

（保存），文件名“油针孔.sldprt ”。

3.1.3箱体凸缘 （1）选择箱体上端面，单击

（草图绘制）进行草图8绘制。 （2）单击

（转换实体引用），将箱体的内边线复制转换到草图8，使用（中心线），

（直线），（绘制圆角）等绘制如图12所示草图及尺寸定义。

（3）单击结束草图8的绘制。单击

（拉伸凸台/基体），设臵深度为15mm ，单击确定完成拉伸4的绘制。

图12 草图

8

图13 拉伸特征4

（4）选“前视基准面”,单击

（基准面），新建与前视基准面平行且等距

95mm 的基准面3.

（5）在基准面3中绘制如图14所示草图。

图14 草图9

（6）结束草图9绘制，单击（拉伸凸台基体），“终止条件“为成形到下一面，单击完成拉伸5特征的绘制。

图15 拉伸特征5

（7）按住{ctrl},在特征管理设计树中选“前视基准面”与“拉伸5”，单击（镜像），复制出与拉伸5相对称的镜像1特征。

（8）选“前视基准面”绘制如图16所示草图，圆与圆弧同心。

9

图16 草图圆

（9）结束草图，单击（拉伸切除）

图17 拉伸切除特征

（10

）选择连接板上端面单击（草图绘制），绘制如图18

。

图18 草图11