1、毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 基于 Pro/E 启盖器装配和运动仿真 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 启盖器发展市场前景巨大，近年来对于启盖器的更新换代越来越频繁，而且越来越多的人们开始对收藏启盖器有了一定的兴趣。本课题的目的是使学生通过对所学主要专业课的综合应用，基本掌握一般控制系统的设计方法以及步骤。综合运用所学的基础知识技能，进一步提高学生的设计能力，培养学生的创新能力，提高控制系统分析设计的总体意识和工程实践能力。 Pro/Engineer Wildfire 的运动学分析模块“机构”可以进行装配的运动学分析和仿真。这样可以使得原来在二维图纸上难以表达和设
2、计的运动变得非常直观和易于修改，并且能够大大简化机构的设计开发过程，缩短其开发周期，减少开发费用，同时提高产品质量。在 Pro/Engineer Wildfire中，运动仿真的结果不但可以以动画演示表现出来，还可以以数据图标的形式输出，从而可及时发现问题并不断改进和完善设计 ,严格保证设计质量。在 CAE（计算机辅助工程）功能方面，可以充分应用到制造方向的各种课题设计中，为用户带来极大地方便。 从目前就业形势以及实 际应用上看 Pro/e 软件的实用性以及商业性比较强。在职位是应该有是技术人员。算得上是脑力劳动。并且此课题的实用型较强，比较贴近真实。我认为本课题是就业前的很好的一次演练，很有价
3、值。 在 Pro/ENGINEER Wildfire 中，对一个机构进行仿真分析需要 1.创建零部件：借助 Pro/E 强大的三维及建模功能可以比较方便地创建出符合要求的三维实体模型； 2.创建机构连接：使用模型组装的方法创建机构连接，在机构中创建多种形式的约束零部件的运动副； 3.创建驱动器：通过驱动器给机构添加运动动力，没有添加动力的机 构只承受重力作用，运动驱动器提供的动力既可以是恒定的，也可以是符合特定函数关系的动力； 4.对机构进行运动仿真分析：通过仿真分析，可以获得需要的分析结果。创建机构的过程与零件装配的过程极为相似。机构运动分析模块 (Mechanism)是 Pro/E提供的集
4、运动仿真和机构分析于一身、功能强大的模块。当各零件通过装配模块组装成一个完整的机构后即可进入机构运动分析模块。 pro/engineer 是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。 1 参数化设计和特征功能 pro/engineer 是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 2 单一数据库 pro/engineer 是建立在统一基层上的数据库
5、上，不象一些传统的 cad/cam 系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部 门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变， nc（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。 一、 pro engineer pro/engineer 是软件包，并非模块，
6、它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色 实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。 pro/engineer 是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同设计专用功能来实现，其中包括：筋（ ribs）、槽（ slots）、倒角（ chamfers）和抽空（ shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的
7、特 征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持 postscript 格式的彩色打印机。 pro/engineer 还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这些都是通过标准数据交换格式来实现的，用户更可以配上 pro/engineer 软件的其它模块或自行利用 c 语言编程，以增强软件的功能。它在单用户的环境下(没有任何附加模块 )具有大部分的设计能力，组装能力（人工）和工程制图能力（不包括 ansi， iso， din 或 jis 标准），并且支持符合工业标准的绘图仪（ hp， hpgl）
8、和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。 pro/engineer 功能如下： 1 特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）； 2 参数化（参数 =尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）； 3 通过零件的特征值之间，载荷 /边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计； 4 支持大型、复杂组合件的设计（规则排列的系列组件，交替排列， pro/program 的各种能用零件设计的程序化方法等）； 5 贯穿所有应用的完全相关性（任何一个地方 的变动都将引起与之有关的每个地方的变动），其它辅助模块将进一步提高扩展 pro/engineer 的基本功能。 目前，国内有不少科研单位已经或正在进
9、行利用 Pro/ENGINEER 进行二次开发的 CAD 系统研究工作，不过对于这些系统，在机械方面的设计比较多，合肥工业大学进行了开发 Pro/ENGINEER用户化菜单的技术和实践方面的研究，即研究如何在 Pro/ENGINEER 中加入用户自定义的菜单；合肥经济技术学院提出了通过 Pro/ENGINEER 二次开发来利用工程数据库进行特征造型的方法；南京航空航天大学的陈辰等参 与开发的是一个较为完整的轴类零件设计 (三维模型 )、零件出图、零件加工 (加工刀轨代码生成 )系统，让一些通用设计的过程实现自动处理，以减轻设计人员的工作量；北方交通大学机械与电子工程学院进行的是基于 Pro/E
10、NGINEER 的内燃机车三维标准件库的建立方面的研究，该系统采用 Pro/ENGINEER 为平台，利用其强大的参数化造型技术和二次开发模块Pro/TOOLKIT ，建 立内 燃 机车 三维 标准 件库 ， 以适 应机 车新 产品 的 设计 与开 发， 提 高Pro/ENGINEER 系统的实用程度；清华大学精仪系 CIMS 中心则提出基于 Pro/ENGINEER 系统开发面向并行工程的 CAD 系统。 在国外，新加坡国立大学的 Wynne Hsu 等人，以 Pro/E 软件为平台，通过 C 语言编程开发出一种将装配设计分析与产品的概念设计相结合的系统。系统通过五大模块 :设计特征库、分析
11、模块、交互模块、搜索模块和装配模块，实现了产品的自动装配。国外由于研究开发三维设计软件的时间较长，而且早己应用于相关行业，故在其应用领域里的自主开发技术已经十分成熟和完善。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 由于机构仿真与零件装配都是将单个零部件装成一个完整的机构模型，因此它们之间有 很多的相似之处。 1、 相似点 （ 1） 两者 都是 利用 “元件放置 ”对话框连接或安装零部件。 （ 2） 装配和子装配之间的关系相同 ， Pro/E 将连接信息保存在装配文件中，这意味着 母 装配继承了子装配中的连接定义。 2、 不同点 （ 1） 创建机构是应用 “元件放置 ”对话框中的 “连接 ”功能
12、连接机构中的各个构件；而零件装配直接在 “元件放置 ”对话框中通过定义装配约束来安装各个零部件。 （ 2） 由零件装配得到的装配体， 其内部的零部件之间没有相对运动；而由连接得到的机构，其内部的构件之间可以产生一定的相 对运动。 （ 3） 创建机构以后必须添加驱动器才能进行机构运动仿真。 基于这一特点，将 Pro/E 引入 启盖器 的运动仿真中，可以大大改善机构的动作准确性和可靠性 ，应用 Pro/E 软件编辑能很快设计出最简明的符合规程的方案。 Pro/E 的微电脑属性使得各构件之间、构件与驱动器之间能够按计算机通讯方式进行数据传递，从而构成整个机构运动仿真的自动化系统。 三、研究步骤、方法
13、及措施： 基于 Pro/E 启盖器装配及运动仿真，在本课题中主要利用计算机辅助设计（主要利用 Pro/E 来设计），代替传统的手工设计。 以 下是该课题的分阶段设计过程： (1)启盖器零件各个的设计和工艺分析 (Pro/E)：基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台，而且零件的质量、体积等各种物理参数为后续的装配和运动仿真打下了良妤的基础 2010年 2 月 16 日 -2010 年 3 月 2 日。 (2)结构分析：利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析，改善零件的结构设计 3 月 4 日 -3 月 20 日。 (3)装配过程：采用 CAE 方法可以模拟启盖器在生产过程
14、中的装配方式，结果对其做出相应的分析和判断，以及潜在的不合理处的及早发现有着重要意义，同时还可检验零件的刚度和强度等（ 4月 1 日 -4 月 20 日）。 （ 4）运动仿真设计 (Pro/E)：对启盖器的仿真分析，获得分析结果。 Pro/E 提供的仿真分析结果形式多样，有直观的动画演示，也有数据图表等，方便选用（ 4 月 20 日 -6 月 1 日）。 （ 5)绘制标准的加工图和非标准零件的加工工艺规划 （ 6)检验。 四、参考文献 1陆劲昆 ， Pro/Engineer 2001 中文版实用教程 ， 北京 ： 北京大学出版社。 2文熙主编 ， Pro/ENGINEER 野火版 2.0 宝典
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