基于ProE的手表造型設(shè)計畢業(yè)設(shè)計與運(yùn)動仿真.doc

2010屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計）論文題目：基于Pro/E的手表造型設(shè)計及動態(tài)仿真學(xué)生姓名:趙易科所在院系：機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：機(jī)械工程導(dǎo)師姓名：吳濤完成時間：2010年6月20日1摘要本文主要是在Pro/E軟件設(shè)計平臺上完成新型手表的三維造型設(shè)計。在整個設(shè)計的過程中，主要對手表的各個零部件進(jìn)行造型設(shè)計和色彩渲染，最后對各個零部件進(jìn)行虛擬裝配、動態(tài)仿真、全局干涉檢查。通過對新型手表的系統(tǒng)設(shè)計，肯定了Pro/E軟件在造型設(shè)計、基本特征創(chuàng)建、組件虛擬裝配、動態(tài)仿真、色彩渲染等方面的優(yōu)勢，從而使設(shè)計工作直觀化、高效化、精確化。并充分證明了Pro/E軟件在新產(chǎn)品的研究和開發(fā)中具有很重要的意義。關(guān)鍵字：Pro/E，三維造型設(shè)計，虛擬裝配，動態(tài)仿真2BasedonPro/EofthewatchdesignanddynamicsimulationAbstractThenewwatchofthree-dimensionaldesignwascompleted，usedthesoftwareofPro/Einthispaper.Intheprocessofthree-dimensionaldesign，mainlycompletedthedesignandcolorrenderingofwatchpartsandcomponents.Finally，completedthevirtualassembly，Dynamicsimulation，theoverallinterferencecheckingofvariouspartsandcomponents.Throughthesystemdesignofnewwatches，affirmedtheadvantagesofPro/Esoftwareindesign，thecreationofthebasiccharacteristics，components，virtualassembly，dynamicsimulation，colorrendering，sothatthedesignofvisualization，efficient，andprecision.AnditwasprovedthatPro/Esoftwarehasgreatimportanceinresearchanddevelopmentofnewproducts.Keywords：Pro/E，three-dimensionaldesign，virtualassembly，dynamicsimulation3目錄1緒論.41.1產(chǎn)品概述.41.2三維設(shè)計軟件在產(chǎn)品造型設(shè)計方面的應(yīng)用.42產(chǎn)品設(shè)計過程.52.1創(chuàng)建大表盤.52.2創(chuàng)建小表盤.92.3創(chuàng)建表殼基體.112.4創(chuàng)建時針.192.5創(chuàng)建分針.192.6創(chuàng)建秒針.202.7創(chuàng)建小表盤時針、分針.202.8創(chuàng)建玻璃表蓋.212.9創(chuàng)建旋鈕.212.10創(chuàng)建表鏈.222.11創(chuàng)建連接軸.232.12創(chuàng)建細(xì)節(jié).243產(chǎn)品的虛擬裝配.253.1產(chǎn)品虛擬裝配設(shè)計.253.2裝配爆炸圖.263.3干涉檢查.264動態(tài)仿真與動畫錄制.275結(jié)束語.27致謝.28參考文獻(xiàn).2941緒論科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以前所未有的速度沖擊和改變著我們的生活水平和生產(chǎn)方式。物質(zhì)的極大豐富，使人們對各種產(chǎn)品的要求發(fā)生了根本性的變化。純功能性的產(chǎn)品已經(jīng)滿足不了人們的生活需要。藝術(shù)的形態(tài)、人性化的設(shè)計成為大眾首選的時尚，二十一世紀(jì)是設(shè)計的世紀(jì)，在激烈的市場競爭中，出色的造型設(shè)計將是企業(yè)成功的重要因素，因?yàn)樗梢詣?chuàng)造產(chǎn)品的個性，提升品牌的價值，使產(chǎn)品更具有競爭力16。1.1產(chǎn)品概述本產(chǎn)品是一種打破傳統(tǒng)概念的新型手表，外形美觀，時尚，簡單，大方。把兩個大小不同的圓形指針表巧妙地組合在一起，同時顯示雙重計時，并能同時滿足不同地區(qū)和國家人們的作息時間，追求一種新穎的樂趣和時尚感。在造型設(shè)計上，力求點(diǎn)線面轉(zhuǎn)折和過渡。在同一組合體內(nèi)，展現(xiàn)出兩個在形象，色彩上都具有差異和對比的表盤，增加了表盤本身的動感和新奇感。采用貴重的銀質(zhì)材料制造，顯示出高檔手表的貴重品質(zhì)7。1.2三維設(shè)計軟件在產(chǎn)品造型設(shè)計方面的應(yīng)用三維造型設(shè)計軟件正廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計和制造過程中。目前流行的大型設(shè)計應(yīng)用軟件(如SolidWorks，UG，ProE)均能實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品的造型設(shè)計、精確設(shè)計、模具分型、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和模具數(shù)控加工等一整套自動化功能，為美化工業(yè)產(chǎn)品的外觀造型、提高產(chǎn)品的精度和質(zhì)量、縮短產(chǎn)品的設(shè)計和加工周期提供了非常有效的手段14。1.2.1UG軟件UG是UnigraphicsSolutions公司推出的集CAD/CAM/CAE于一體的三維參數(shù)化設(shè)計軟件。UG軟件是由多個模塊組成的，主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模、鈑金件、Web、管路應(yīng)用、質(zhì)量工程應(yīng)用、逆向工程等應(yīng)用模塊，其中每個功能模塊都以Gateway環(huán)境為基礎(chǔ)。在產(chǎn)品曲面造型設(shè)計方面要優(yōu)越于其他三維軟件，但是在參數(shù)化設(shè)計和工程圖的分析方面存在差異1。1.2.2SolidWorks軟件SolidWorks是世界上第一家將結(jié)構(gòu)分析的功能嵌在CAD環(huán)境中的軟件公司。其中最為顯著的COSMOSXpress模塊使得使用SolidWorks軟件的設(shè)計和工程隊伍可以直接對設(shè)計的零件進(jìn)行有限元分析，對產(chǎn)品的性能進(jìn)行評估，而不必花大量的時間和金錢制造昂貴的樣機(jī)。但是SolidWorks軟件在產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計方面以及在產(chǎn)品的曲面造型設(shè)計方面要略遜色于Pro/E和UG等設(shè)計軟件，5因此該軟件廣泛應(yīng)用于簡單的三維機(jī)械設(shè)計、工程分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等公司。1.2.3Pro/E軟件Pro/E軟件是由1985年美國PTC公司研發(fā)的計算機(jī)輔助工程設(shè)計軟件。二十多年發(fā)展成為世界三維軟件中的代表產(chǎn)品，作為高端的、全方位的三維產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)軟件，也成為國內(nèi)最受歡迎的三維CADCAM軟件，應(yīng)用范圍遍布汽車、機(jī)械、電子、模具等諸多行業(yè)10。1)信息全相關(guān)性：產(chǎn)品開發(fā)過程中的某一處進(jìn)行修改，能夠擴(kuò)展到整個設(shè)計中，自動地更新所有的工程文檔。2)基于特征的造型：Pro/E軟件中構(gòu)造實(shí)體的基本單元是特征，造型過程就是不斷地增加特征，以達(dá)到最終產(chǎn)品希望的模型。在構(gòu)造實(shí)體完成后，可對特征進(jìn)行修改、復(fù)位義、重排序等操作，為用戶修改模型提供了極大的方便。3)參數(shù)化：由于采用參數(shù)化設(shè)計，用戶在草繪特征時，只需按自己的意圖構(gòu)造幾何形狀，再按實(shí)際需要修改尺寸即可。4)裝配管理：Pro/E軟件的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設(shè)計意圖。高級的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。5)Pro/E系統(tǒng)還提供了機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真功能，可以幫助用戶更好地完成機(jī)構(gòu)設(shè)計，使原來在二維圖紙上難于表達(dá)和設(shè)計的運(yùn)動機(jī)構(gòu)變得直觀和易于修改。2產(chǎn)品設(shè)計過程本設(shè)計主要是以Pro/E軟件為設(shè)計平臺，以軟件中的基本特征創(chuàng)建為主線，實(shí)現(xiàn)新型手表在Pro/E軟件中的三維造型設(shè)計、虛擬裝配和動態(tài)仿真。2.1創(chuàng)建大表盤2.1.1創(chuàng)建表盤實(shí)體（1）創(chuàng)建拉伸特征截面，如圖1所示。（2）設(shè)置表面的厚度為0.50mm，單擊確定按鈕，完成特征模型，如圖2所示。6圖1表盤實(shí)體特征截面圖2表盤實(shí)體特征模型2.1.2創(chuàng)建刻度（1）創(chuàng)建拉伸特征截面，如圖3、4所示。（2）設(shè)置高度為0.10mm，單擊確定按鈕完成創(chuàng)建。（3）利用陣列工具對刻度進(jìn)行圓周陣列。（4）設(shè)置類型為“軸”，數(shù)目選擇59，角度選擇6，確定按鈕，完成表盤刻度創(chuàng)建，如圖5所示。圖3表盤刻度特征截面一圖4表盤刻度特征截面二7圖5表盤刻度“陣列”效果圖2.1.3創(chuàng)建刻度時刻（1）創(chuàng)建拉伸特征截面，如圖6所示。（2）打開左側(cè)的模型樹，右擊【拉伸】【陣列】命令，如圖7所示。彈出【陣列】特征面板，參數(shù)設(shè)置如圖8所示，預(yù)覽效果如圖9所示。（3）單擊確定按鈕，完成特征創(chuàng)建，如圖10所示。圖6表盤刻度“陣列”特征面板圖7表盤刻度特征截面圖8模型樹目錄8圖9表盤刻度陣列特征