淺析三維建模技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、 淺析三維建模技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 黎子瓊摘 要：近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種相對(duì)成熟的工程設(shè)計(jì)軟件開始涌現(xiàn)。其中應(yīng)用最為廣泛的三維建模技術(shù)從根本上改變了傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝，提高了新產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)的效率。本文從三維建模技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、意義及其在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了論述。Key：三維建模技術(shù)；機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)；應(yīng)用實(shí)例在如今這個(gè)數(shù)字化、信息化、智能化時(shí)代，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法已經(jīng)被淘汰，高品質(zhì)的三維建模技術(shù)為現(xiàn)代化機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了一個(gè)更加高效的平臺(tái)，大大縮短了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的周期?？梢哉f在融入了三維建模技術(shù)以后，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)有了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)階段，三維建模技術(shù)得到了

2、普遍應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，設(shè)計(jì)人員可以選擇合適的三維技術(shù)來改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量。1 三維建模技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀為了能夠逼真地模擬現(xiàn)實(shí)以及精確的描繪事物，完成三維物體的真實(shí)再現(xiàn)，就需要應(yīng)用到三維建模技術(shù)。三維建模技術(shù)實(shí)質(zhì)上就是研究對(duì)象的空間模型建構(gòu)，利用相關(guān)建模軟件對(duì)其模型進(jìn)行各種操作和處理。三維建模技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展而不斷創(chuàng)新的，設(shè)計(jì)人員可以通過人機(jī)交互的方式完成產(chǎn)品的構(gòu)思、分析和設(shè)計(jì)。上個(gè)世紀(jì)80年代，CAD技術(shù)逐漸成熟，成為人類生產(chǎn)工作的主要輔助工具之一，促進(jìn)了制造產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)和創(chuàng)新發(fā)展。對(duì)于大家常見的GAD軟件，其核心技術(shù)就是建模，從上世紀(jì)50年代的二維建模到

3、今天的三維建模，CAD軟件有了很大突破。目前，三維建模技術(shù)能夠更完美的提供產(chǎn)品集成信息模型服務(wù)，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)上升到了更高的層次，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝的規(guī)范化、程序化和標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率越來越高。2 三維建模技術(shù)對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要意義三維建模是一種參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法，能夠根據(jù)產(chǎn)品參數(shù)和特征進(jìn)行建模，通過模型動(dòng)態(tài)顯示給工程設(shè)計(jì)人員，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。參數(shù)化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比，具有很高的精確性和層次性，設(shè)計(jì)人員可以更改幾何圖形來達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。三維建模技術(shù)可以對(duì)所有產(chǎn)品零件按照設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念和構(gòu)思從布局、結(jié)構(gòu)、造型等多個(gè)角度進(jìn)行全面包裝，能夠幫助設(shè)計(jì)人員分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所存在的不

4、合理機(jī)構(gòu)以及提供產(chǎn)品的裝配與動(dòng)力性能，獲得結(jié)構(gòu)立體模型，優(yōu)化各項(xiàng)參數(shù)，從而設(shè)計(jì)出理想的產(chǎn)品。所以說，三維建模技術(shù)從根本上改變了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝和流程，使得新產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)的效率越來越高。作為機(jī)械工程設(shè)計(jì)人員有必要了解現(xiàn)代化三維建模技術(shù)，深入學(xué)習(xí)并掌握一些三維建模軟件，進(jìn)而設(shè)計(jì)出高工藝高質(zhì)量的機(jī)械產(chǎn)品。3 三維建模技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例由于三維建模技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用比較廣泛，且不同的企業(yè)、不同的機(jī)械產(chǎn)品所采用的三維建模技術(shù)也不一樣。當(dāng)前，業(yè)內(nèi)比較常用的三維建模軟件主要有Autodesk Inventor、Solid Edge、SolidWorks、Pro/Engineer、CA

5、TIA、UG等幾種，其中UG 是最早的三維建模軟件之一，也是應(yīng)用最廣的高端 CAD 軟件。本文將以UG三維建模軟件的應(yīng)用為例，來談?wù)勗跈C(jī)械的斜齒輪設(shè)計(jì)中UG建模軟件的具體應(yīng)用。3.1 UG三維軟件的功能模型UG是由EDS公司發(fā)行的一款集成的三維參數(shù)化軟件，它將CAD、CAE、CAM的優(yōu)點(diǎn)集合在一起，充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)先進(jìn)的輔助分析和設(shè)計(jì)技術(shù)，具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能，相對(duì)其他軟件來說操作簡(jiǎn)單，被廣泛應(yīng)用到航天、機(jī)械、軍工等領(lǐng)域。3.2 斜齒輪的三維建模分析UG建模軟件具有多種模型，可以對(duì)斜齒輪的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)齒廓進(jìn)行全面分析，可靠性和精確度都非常高。從斜齒輪的端面齒廓曲度來看，屬于標(biāo)準(zhǔn)的漸開線，UG模型中提

6、供了標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算程序，設(shè)計(jì)人員可以先將漸開線的方程轉(zhuǎn)化成UG程序的表達(dá)方式，再利用驅(qū)動(dòng)公式曲線得到標(biāo)準(zhǔn)的漸開線。UG軟件中設(shè)置了直角坐標(biāo)系，可以將漸開線的參數(shù)化方程轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)系的方程。3.3 斜齒輪精確建模一是在菜單中添加各種參數(shù)，比如直徑、齒寬、螺距、齒數(shù)、軸坐標(biāo)等數(shù)據(jù)；二是利用UG提供的功能模版進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的設(shè)置，得出漸開線和分度圓；三是繪制圖形，進(jìn)行鏡像處理，繪制出螺旋線，完成單個(gè)齒輪設(shè)計(jì)；四是利用實(shí)體特征的圓形陣列命令得到全部整周的齒廓；五是例如幾何圖形，完成輪轂、 輪輻的設(shè)計(jì)，對(duì)相關(guān)部位進(jìn)行倒圓角跟倒斜角處理，最終得到斜齒輪。3.4 優(yōu)化技術(shù)作為三維建模過程中最為關(guān)鍵的一環(huán)，優(yōu)化質(zhì)

7、量的好壞直接關(guān)系到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效果。對(duì)于已經(jīng)創(chuàng)建好的模型可以采用實(shí)例化技術(shù)，在原有UG數(shù)據(jù)庫(kù)已存在的模型基礎(chǔ)上，通過對(duì)實(shí)例進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)以及縮放等變換坐標(biāo)比較后，對(duì)其幾何特征、顏色、紋理等屬性進(jìn)行編輯和調(diào)整，最終得到想要的效果。3.5 應(yīng)用效果實(shí)踐證明，UG三維軟件所提供的公式曲線功能效果非常明顯，失誤率極低，能夠達(dá)到精確建模的目的。并且各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)能夠進(jìn)行調(diào)整和修改，符合現(xiàn)代參數(shù)化設(shè)計(jì)的需求。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，只需要對(duì)模型機(jī)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化修改，就可以設(shè)計(jì)出不同類型的產(chǎn)品。4 結(jié)語(yǔ)三維建模技術(shù)徹底改變了傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段，更新了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念和方法，將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、美學(xué)設(shè)計(jì)、加工制造有效地聯(lián)系在一

8、起，已成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)行業(yè)不可或缺的重要工具。作為機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)人員要根據(jù)自身所處的行業(yè)以及未來發(fā)展方向選擇合適的建模軟件，真正發(fā)揮出三維建模技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的作用。Reference：1 畢碩本，張國(guó)建，侯榮濤，梁靜濤.三維建模技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法對(duì)比研究J.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào).2010（16）2 秦浦雄，王書慶. 橋梁結(jié)構(gòu)的三維建模技術(shù)J.計(jì)算機(jī)輔助工程.2000（02）3 蔡輝，伍勝. 三維建模技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法對(duì)比研究J.科技與企業(yè).2013（20）4 肖振萍，彭輝華. 三維建模技術(shù)應(yīng)用方法比較研究J.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用.2011（05）5 金增來. 三維建模技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用J.現(xiàn)代營(yíng)銷（學(xué)苑版）.2010（06）6 欒悉道，應(yīng)龍，謝毓湘，吳玲達(dá)，文軍.三維建模技術(shù)研究進(jìn)展J.計(jì)算機(jī)科學(xué).2008（02）科學(xué)與財(cái)富2016年7期科學(xué)與財(cái)富的其它文章略述小