CADCAM课程设计报告

一、摇头风扇叶片建模流程

1、画出风扇叶片形状草图

2、利用“通过曲线网格”和“延伸曲面”命令生成叶片的初步模型

3、通过草图截面修剪叶片的初步模型

4、利用“移动对象命令”生成三片风扇叶片

5、根据实际情况，对叶片与中间固定圆柱面的交界处进行“焊接”处理，避免造成压力集中

6、最终经过“倒角”、“布尔运算”和“编辑显示”等命令之后的叶片实体模型

二、基座建模流程

1、基座实体用到的主要命令是“拉伸”命令，可以在草图平面上画出基座实体需要用到的所有草图

2、利用“拉伸”、“布尔操作”、“替换面”、“边倒圆”和“编辑显示”等命令得出基座的实体模型

三、支承的建模流程

1、利用“回转”命令得出支承座初步模型

2、利用“抽壳”命令对底座进行抽壳，取厚度为5mm

3、利用“拉伸”和“移动对象”命令画出支承座的加强肋板

4、利用圆柱体画出支撑杆，得出支承的最终模型

四、摇头风扇的运动仿真及相关运动学/动力学特性参数4-1 摇头风扇的装配

1、风扇叶片前罩与后罩为同心约束

2、齿轮Z36和连杆直间为接触对齐约束

3、基座与电机后盖之间为距离约束，相距6mm

4、叶片与电机轴之间为接触对齐约束

5、柄和基座之间为同心约束

6、连杆和基座之间为接触对齐约束

7、基座和电机前壳之间为同心约束

8、支承和柄之间为接触对齐约束

4-2 摇头风扇的运动仿真

运动仿真是UG/CAE（Computer Aided Engineering）模块中的主要部分，它能对任何二维或三维机构进行复杂的运动学分析、动力学分析和设计仿真。通过UG/Modeling 的功能建立一个三维实体模型，利用UG/Motion 的功能给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特性，再在各个部件之间设立一定的连接关系即可建立一个运动仿真模型。UG/Motion 的功能可以对运动机构进行大量的装配分析工作、运动合理性分析工作，诸如干涉检查、轨迹包络等，得到大量运动机构的运动参数。通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析就可以验证该运动机构设计的合理性，并且可以利用图形输出各个部件的位移、坐标、加速度、速度和力的变化情况，对运动机构进行优化。

运动仿真功能的实现步骤为：

1．建立一个运动分析场景；

2．进行运动模型的构建，包括设置每个零件的连杆特性，设置两个连杆间的运动副和

添加机构载荷；

3．进行运动参数的设置，提交运动仿真模型数据，同时进行运动仿真动画的输出和运

动过程的控制；

4．运动分析结果的数据输出和表格、变化曲线输出，人为的进行机构运动特性的分析。

下面重点介绍运动仿真过程：

1、连杆特性的建立

利用UG/Modeling的功能建立了一个三维实体模型后，并不能直接运动起来，必须给各个部件赋予一定的运动学特性，即让其成为一个可以与别的有着相同的特性的部件之间相连接的连杆构件（Link）。

定义连杆其实就是把几个结构件定义为具有相同运动特性的整体。

根据实际设计要求，定义连杆如下：

基座和柄——连杆001（L001）；

电机、电机前壳、电机后盖、叶片前罩、叶片后罩——连杆002（L002）；

电机旋转轴、风扇叶片——连杆003（L003）；

控制轴——连杆004（L004）；

齿轮Z36——连杆005（L005）；

连杆——连杆006（L006）；

2、运动副的建立

两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接称为运动副。根据运动副的定义，建立摇头风扇的运动副如下：

运动副J001：操作连杆L001——固定构件——无基本连杆

运动副J002：操作连杆L003——旋转副——恒定转速800rev/min

运动副J003：操作连杆L004——旋转副——基本连杆为L002

运动副J004：操作连杆L005——旋转副——基本连杆为L002

运动副J005：操作连杆L005——旋转副——基本啮合连杆为L006

运动副J006：操作连杆L002——旋转副——无基本连杆

运动副J007：操作连杆L001——旋转副——基本连杆L006

齿轮副J008：第一个运动副J002——第二个运动副J003——比率为0.1000 齿轮副J009：第一个运动副J003——第二个运动副J004——比率为0.3000 其他参数根据实际模型确定

3、机构载荷的确定——电机轴驱动力的确定 为了简化仿真流程，忽略模型其他结构件所受的力和扭矩，只考虑关键部件的受力情况即风扇电机轴的受力，参考前面的风扇设计参数，电机的输出功率为55W ，风扇叶片的设计转速为800rev/min 。

根据转矩与输出功率、输出转速的关系式：

)(9550

m N n N

m ⋅=

其中N 的单位为kW ，n 的单位为rev/min ，m 的单位为N*m

确定加载在电机轴上的转矩为

)(6566.0)(800

055.09550)(9550

m N m N m N n N m ⋅=⋅=⋅= 4、运动仿真过程的实现

4-1 设置运动仿真的参数

4-2 运动仿真过程的动画输出及控制

全程控制按钮（Full Range）

单击该按钮可以查看运动模型在设定

的时间和步骤内的整个连续的运动过

程，在绘图区

以动画的形式输出。

前进控制按钮（Step Forward）

单击该按钮可以使运动模型在设定的

时间和步骤限制范围内向前运动一

步，方便用户查

看运动模型下一个运动步骤的状态。

后退控制按钮（Step Forward）

单击该按钮可以使运动模型在设定的

时间和步骤限制范围内向后运动一

步，方便用户查

看运动模型上一个运动步骤的状态。

计位置按钮（Design Position）

单击该按钮后可以使运动模型回到未

进行运动仿真前置处理的初始三维实

体设计状态。

装配位置按钮（Assembly

Position）

单击该按钮后可以使运动模型回到进

行了运动仿真前置处理后的ADAMS 运

动分析模型的状态。

4-3 运动仿真过程的跟踪记录

4-4 运动仿真动画文件输出

详情请观看摇头风扇动画展示。

4-5 运动分析结果的图表输出