1、 毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 基于 SolidWorks 的落镖冲击试验仪的设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 本课题国内外研究动态 跨入 21 世纪，随着全球经济一体化的推进和科学技术的飞速发展，各国之间的竞争日趋激烈。 SolidWorks 的发展和贡献是不容忽视的。 90 年代初，国际微机市场发生了根本性的变化，微机性能大幅提高，而价格一路下滑，微机卓越的性能足以运行三维 CAD 软件。为了开发世界空白的基于微机平台和Windows 操作系统下的三维 CAD 系统， SolidWorks 公司成立，完全致力于新的 3D 软件的开发，并于 1995 年成
2、功推出了 SolidWorks 3D 软件，引起世界相关领域的一片惊喜和赞叹。 1997 年，世界超一流 3D CAD/CAE/PDM 厂商法国达索集团看到了 SolidWorks 优秀的产品特点和巨大的发展空间，重金收购。在达索的支持下， SolidWorks 吸收了达索3D 产品 CATIA 的许多优点，对 SolidWorks 进行完善和优化，使 SolidWorks 功能和性能迅速达到世界一流水平。按照达索集团的规划， CATIA 占领着航天、航空、轿车等高端市 场， SolidWorks 则抢占了主流机械制造领域，使达索集团在三维 CAD 领域无可匹敌，许多原来的三维 CAD 厂商被
3、迫纷纷转向特殊行业应用或单独的 PLM 领域。同年， SRAC公司也看到了 SolidWorks 的发展前景，给 SolidWorks 做无缝集成的分析。在 2001 年，DS 又看到了 SRAC 和 SolidWorks 集成的优势，通过股权收购了 SRAC，从此， cosmos 和SolidWorks 无缝集成在一起。经历随后十多年的发展， Solidworks 3D 软件已经跻身国际一流三维软件之列，尤其在欧美日等发达国家，用户数 量已飙升至第一，许多原来使用其它三维软件的用户在初试 Solidworks 软件之后，无不感叹其优异的功能、性能和易用性，毫不犹豫地转向了使用 Solidwo
4、rks 软件。 Solidworks 已成为 Windows 平台下三维软件的事实标准，引起业界高度重视，原来几家国际著名的三维软件厂商全部效仿Solidwork，购买 SolidWorks 的相关专利，开始 Windows 平台下的三维软件的开发。可惜的是，由于这些厂商未能从软件的底层完全 Windows 化，基本沿用原有三维软件的Unix 底层内核，造成软件并不能使用户感觉 到 Windows 的操作优点，始终未能摆脱难学难用的禁锢，所以 SolidWorks 一直领导着三维设计的方向。 SolidWorks 软件是全球第一个 Windows 原创的实体建模系统，该系统在 1999 年就获
5、得全球微机平台 CAD 系统评比第一名。至今已经蝉联了数次业界第一名。 因此采用 SolidWorks 三维软件进行 落镖冲击试验仪的 运动分析设计。 落镖冲击试验仪又称落镖冲击试验机是在给定高度的自由落镖冲击下，测定 50%的试样破损时的能量（用质量表示）的一种试验机，适用于塑料薄膜和薄片以及钢板涂层。满足 GB 9639、 ASTM D1709、 JIS K7124 等标准。可应用于科研、教学、工矿企业、试验室、研究所及质量监督部门。 落镖式冲击试验机 采用进口气动元件，电动提升砝码，自动释放，捕捉可靠具有提升高度准确，释放灵活，使用安全可靠等特点；能量测量范围由 0.3J-30J，可进行
6、 A 法、 B 法两种试验；电磁铁自动捕捉；下落高度可由计算机自动控制；计算机控制电磁铁及落 镖 的升降；防止试样被二次冲击；配有缓冲盒以防止损坏落镖冲击表面；试验结束后，冲击破损质量及相应数据可由计算机自动计算并显示；全部试样的测试结果在试验结束后，可自动在 表格上绘制标记，直观明了。 选题的依据和意义 落镖式冲击试验机 符合 GB/T9639塑料薄膜和薄片抗冲击性能试验方法自由落镖法，同时满足 ISO7765塑料薄膜和薄片抗冲击性能的测定 -自由落镖法，及 ASTMD1709聚乙烯塑料抗自由落镖冲击的标准试验方法主要用于在给定高度的自由落镖冲击下，测定 50塑料薄膜，薄片材料试样破损时的能
7、量值（以冲击破损质量 g表示）；适用于工矿企业、科研单位、质检部门及学校等行业。 当今拉伸试验方法已经从机械化进人数字化，冲击试验在我国尚处于 20世纪 60年代以前的落后状态。 这种落后状态表现在如下几个方面： (1)试验机落后。无论是摆锤式冲击试验机，还是落锤式冲击试验机，仍以从一定高度落下的锤头势能损失计量冲断试样消耗能量 冲击功； (2)90以上的冲击试验机以指针显示冲击功； (3)自动控制部分仍以电磁继电器控制方法为主，还没有进人数字控制，甚至有的试验机还使用手动； (4)最重要的是不能测定冲击力 位移曲线，因此就不能给出定量的、具有物理意义的和反映材质弹性、塑性及断裂性能的冲击数据
8、； (5)由于冲击功没有明确的物理意义，因此不能像拉伸试验数据那样被设计、检验和分析材 质作为可靠的依据，限制了其应用范围。 从 20世纪 90年代起，已经有了比较成熟和先进的仪器化 (数字化 )冲击试验机问世。这种试验机不仅可以进行力 位移曲线的测定，而且可以给出反映材料冲击性能的特征参数。于是使冲击试验全面地、彻底地向前推进了一大步，从原理到数字化都提高到可以与拉伸试验的同等水平。使冲击试验从一个原始落后的状态，跃进入了试验仪器和试验方法的先进行列。这种变化不仅仅反映在冲击试验机的飞速发展，而且从冲击试验方法标准上得到肯定。 2000年国际标准化组织颁布了 ISO14556： 2000(E
9、)“钢材 v型缺口冲击试验仪器化方法”标准。根据国家标准化管理委员会国标委计划 2002141号文的要求， 2003年由北京航空航天大学负责，钢铁研究总院及中国重工集团 725所参加共同制定我国“金属材料冲击试验仪器化方法”国家标准。 SolidWorks软件是全球第一个 Windows原创的实体建模系统，运用直观实用。 基于SolidWorks的落镖冲击试验仪的设计 能让我熟练运用 SolidWorks2008的基础上对 落镖式冲击试验 仪的原理、作用、发展、操作等有完美的了解。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： (1) 在进 行实体造型以前，对传统的 落镖冲击试验仪 结构及工作性能进
10、行改进构思，使之符合我们的实际工作需要。 (2) 基于 SolidWorks2008软件平台，对 落镖冲击试验仪 的所有零件进行三维实体设计，利用零件装配模块来约束定义各个零部件之间的相对位置关系，将绘制的零部件组装成落镖冲击试验仪的装配体，从而构建成能精确的模拟实际的样机数字模型。 (3)利用 落镖冲击试验仪 对 试样破损时的能量 的测定，讨论 落镖冲击试验仪 的各项相关参数对其特性的影响以及影响 落镖冲击试验仪 性能的相关问题，并利用分析的结果提出了改进意见。 三、研究步 骤、方法及措施： 设计路线：（ 1）查阅相关资料，为设计做准备； （ 2）拟定总体设计方案及步骤； （ 3）对 落镖冲
11、击试验仪 已有的实体进行分析判断； （ 4）按照实际工况对 落镖冲击试验仪 进行测试并做出完善设计； （ 5）总结整理毕业论文材料，撰写设计论文； 预期目标：初步完成 落镖冲击试验仪 的总体设计方案，对整体工艺流程做出详细的规划，使用 SolidWorks2008 模拟设计。 四、参考文献 1 董平 . 落体式冲击试验台的不确定度分析与评定 J. 江 苏省计量科学研究院报 , 2008（ 2） : 6569. 2 黄洪 , 杨建辉 , 顾国富 . 落体式冲击试脸台检定规程 M. 全国振动冲击转速计量技术委员会出版社 , 2005. 3 中国出口商品包装研究所编译 . 外国包装机械 M. 北京
12、: 中国财政经济出版社 , 1980. 4 宋天虎 . 积极发展适合我国国情的虚拟制造技术 J. 中国机械工程 , 1998, 9(11): 5051. 5 甄洪声 , 王辉 . 薄膜冲击试验仪优化设计 M. 现代制造技术与装备 , 2009. 6 赵清望 . 冲击试验机的基本参数理论计算 M. 上 海机械学院 , 1991. 7 王学智 , 李春明 . 我国试验机标准化工作的回顾与展望 M. 长春试验机研究所 , 2006. 8 J.I.VELASCO .Application of instrumented falling dart impact to the mechanical characterization of thermoplastic foams.1999. 9 U.S. Department of Defense High-Level Architecture Object Modet Template Specification，Version1.3.NeYork:The IEEE Inc.1998.
