基于ProE的微型車變速器操縱機(jī)構(gòu)及模擬裝配的設(shè)計(jì)【說(shuō)明書+CAD+PROE+仿真】

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不能體現(xiàn)并行設(shè)計(jì)的思想。針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)人員致力于產(chǎn)品的裝配仿真技術(shù)的研究。利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上模仿產(chǎn)品的實(shí)際裝配過(guò)程就是產(chǎn)品的裝配仿真。裝配仿真作為虛擬制造技術(shù)實(shí)施的核心技術(shù)之一，其任務(wù)就是用可視化手段研究和解決產(chǎn)品的可裝配性問題。虛擬環(huán)境中，設(shè)計(jì)人員可以象操作真實(shí)零件一樣對(duì)虛擬零件進(jìn)行裝配操作，建立產(chǎn)品裝配模型，進(jìn)行裝配規(guī)劃，檢查裝配過(guò)程中的干涉情況，提高產(chǎn)品裝配的一次成功率。在汽車制造業(yè)中，整個(gè)產(chǎn)品制造過(guò)程的性質(zhì)決定了絕大部分時(shí)間是花在裝配生產(chǎn)部門。對(duì)于汽車這樣一個(gè)由上萬(wàn)個(gè)零部件組成的裝配體，如采用傳統(tǒng)的二維圖紙進(jìn)行線性設(shè)計(jì)和平面設(shè)計(jì)，將無(wú)法預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)所造成的裝配干擾等問題。 國(guó)外對(duì)虛擬裝配級(jí)數(shù)的研究起步于20實(shí)際90年代中期，由于政府及工業(yè)界對(duì)其支持力度比較大，加之研究的基礎(chǔ)條件比較好，因此發(fā)展勢(shì)頭相當(dāng)迅猛。 德國(guó)Fraunhofer工業(yè)工程研究所虛擬實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室較早的進(jìn)行了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的裝配規(guī)劃系統(tǒng)的研究與開發(fā)。他們開發(fā)的第一個(gè)虛擬裝配規(guī)劃原型系統(tǒng)就獲得了1996年慕尼黑計(jì)算機(jī)展覽會(huì)的最佳系統(tǒng)獎(jiǎng)。該系統(tǒng)可以通過(guò)虛擬人體模型在虛擬環(huán)境中交互式的進(jìn)行裝配操作。在用戶交互的基礎(chǔ)上產(chǎn)生裝配前趨圖，并進(jìn)行裝配時(shí)間和裝配成本分析。通過(guò)對(duì)真實(shí)裝配環(huán)境的模擬，規(guī)劃者在進(jìn)行產(chǎn)品裝配條件（如裝配空間的制約，裝配零件供應(yīng)及必須的裝配工具等）對(duì)產(chǎn)品裝配的影響。系統(tǒng)的具體功能如下：①通過(guò)與CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)借口獲取CAD設(shè)計(jì)模型；②實(shí)際裝配環(huán)境仿真；③通過(guò)交互生產(chǎn)裝配前趨圖；④為裝配規(guī)劃人員提供裝配規(guī)劃的知識(shí)；⑤裝配穩(wěn)定性分析；⑥自動(dòng)生產(chǎn)裝配過(guò)程文檔。目前，該實(shí)驗(yàn)室關(guān)于虛擬裝配的研究已經(jīng)鮮有報(bào)道，他們當(dāng)前的研究主要集中在虛擬環(huán)境以及人機(jī)交互方面，其研究成果有望應(yīng)用于虛擬裝配系統(tǒng)中。德國(guó)寶馬汽車公司與德國(guó)Darm statt技術(shù)大學(xué)Fraunhofer計(jì)算機(jī)圖形研究所在對(duì)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)品裝配技術(shù)的研究與應(yīng)用中得出結(jié)論：采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬產(chǎn)品原型開發(fā)將在汽車及其他工業(yè)中起十分重要的作用。 美國(guó)Washington州立大學(xué)VRCIM（virtual reality and computer integrate manufacturing）實(shí)驗(yàn)室是國(guó)際上較早開展虛擬裝配技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)之一。他們與美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所NIST合作開發(fā)的虛擬裝配設(shè)計(jì)環(huán)境VADE（virtual assembly design environment）是一個(gè)具有代表性的虛擬裝配系統(tǒng)。該研究的主要目的是通過(guò)生成一個(gè)用于裝配國(guó)畫和評(píng)價(jià)的虛擬環(huán)境來(lái)探索產(chǎn)品制造中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可能性。VADE在SGI Crimson TM工作站上實(shí)現(xiàn)，立體視覺由HMD提供（分辨率可達(dá)800*600），設(shè)計(jì)者手的移動(dòng)由Ascension公司的Flock of BirdsTM進(jìn)行跟蹤，所得信息用于控制虛擬環(huán)境中虛擬手的位置；手指和手腕運(yùn)動(dòng)由CybergloveTM數(shù)據(jù)手套監(jiān)控，，而TactoolsTM反饋系統(tǒng)用于在手指尖處產(chǎn)生觸覺反饋。在這個(gè)虛擬裝配系統(tǒng)中，涉及攝可以對(duì)公差進(jìn)行評(píng)估，選擇最理想的裝配順序，生成裝配/拆卸路徑規(guī)劃一級(jí)觀察最終結(jié)果。 VADE有一下主要功能特征：①?gòu)腃AD系統(tǒng)到虛擬裝配系統(tǒng)的信息轉(zhuǎn)換；②從CAD系統(tǒng)中獲取裝配意圖并應(yīng)用到VADE中，VADE通過(guò)對(duì)CAD系統(tǒng)中裝配約束的捕捉，時(shí)間對(duì)零件運(yùn)動(dòng)的引到與裝配序列的生成；③可進(jìn)行零件的交互式動(dòng)力學(xué)模擬，在物理建模的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)施碰撞干涉檢測(cè)，考慮零部件的密度，材質(zhì)，重量，摩擦系數(shù)，硬度等物理特性信息對(duì)零部件在虛擬環(huán)境中的動(dòng)態(tài)行為的影響；④可進(jìn)行零部件裝配軌跡信息的創(chuàng)建與軌跡編輯，CADE允許用戶記錄，編輯零部件的裝配軌跡，并在虛擬環(huán)境中顯示零件的掃掠提及；⑤可在CADE中對(duì)零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的修改，首先，VADE將CAD系統(tǒng)中標(biāo)識(shí)的零件磨性的關(guān)鍵參數(shù)提取出來(lái)供用戶在虛擬環(huán)境中進(jìn)行修改，然后，CAD系統(tǒng)根據(jù)用戶的修改意圖對(duì)零件進(jìn)行參數(shù)化修改，最后，將修改后的零件重新裝入CADE；⑥可生成裝配環(huán)境與零部件初始位置，整個(gè)裝配環(huán)境可以zaiCAD系統(tǒng)中定義，同時(shí)，永華可在制定零部件與裝配工具的初始位置；⑦可模擬交互式裝配過(guò)程，VADE支持單手操作與雙手操作，兵通過(guò)物理建模模擬和實(shí)現(xiàn)零部件的抓?。虎嘀С盅b配過(guò)程中裝配工具的使用，VADE考慮了裝配工具對(duì)裝配過(guò)程的影響；⑨基于約束的裝配仿真，VADE提供了處理以及管理約束的方法，在虛擬裝配過(guò)程中可以高效率地操作物理約束，通過(guò)基于約束的裝配仿真不近可以展示設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，而且可以說(shuō)明如何應(yīng)用約束；⑩可進(jìn)行CAD磨性裝配層次重組，提供了重組CAD磨性裝配層次的方法，對(duì)從CAD系統(tǒng)中導(dǎo)入的磨性，可以修改其“父子”關(guān)系，可以創(chuàng)建原模型中不存在的新的子裝配。 日本N.Abe等開發(fā)了機(jī)械零件裝配性驗(yàn)證和裝配機(jī)器可視化系統(tǒng)。 根據(jù)目前的理解，虛擬裝配發(fā)展至今可以分為三個(gè)接管，第一階段是虛擬裝配理論的提出階段，第二階段是科研究機(jī)構(gòu)在各自實(shí)驗(yàn)室復(fù)制，建立虛擬裝配系統(tǒng)的階段，第三階段是各研究機(jī)構(gòu)對(duì)虛擬裝配各發(fā)展方向進(jìn)行深入研究的階段。目前國(guó)外虛擬裝配級(jí)數(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了第三階段。 國(guó)內(nèi)對(duì)虛擬裝配級(jí)數(shù)的研究起步于20世紀(jì)90年代末期，發(fā)展速度比較快，取得了不少研究成果，并提出了許多有價(jià)值的新理論和新方法。浙江大學(xué)CAD&GG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是國(guó)內(nèi)最早開展虛擬裝配研究的機(jī)構(gòu)之一，他們目前的研究在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。此外，華中科技大學(xué)，清華大學(xué)，北京理工大學(xué)，北京航空航天大學(xué)一級(jí)傷害交通大學(xué)等也進(jìn)行了與虛擬裝配相關(guān)的研究，他們已經(jīng)或者正在著手建立自己的虛擬裝配系統(tǒng)。 縱覽國(guó)內(nèi)虛擬裝配研究方面的文獻(xiàn)報(bào)道，我們認(rèn)為國(guó)內(nèi)虛擬裝配的研究目前正處于從第二階段向第三階段過(guò)渡的時(shí)期，與國(guó)外相比仍然存在5年左右的差距。 2、選題的目的和意義 微型汽車在我國(guó)有很大市場(chǎng)，從0.9L到1.6L，價(jià)格適合我國(guó)國(guó)情，適合正在發(fā)展的中國(guó)的現(xiàn)況。變速器作為傳動(dòng)系統(tǒng)的重要部件之一, 變速器操縱機(jī)構(gòu)的裝配質(zhì)量和效率直接關(guān)系到變速器本身乃至整車性能的發(fā)揮和制造的質(zhì)量,虛擬樣機(jī)技術(shù)的成功應(yīng)用不僅可以提高裝配精度，而且可以縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，對(duì)于工程實(shí)際具有重要的應(yīng)用價(jià)值。虛擬裝配作為虛擬制造實(shí)施的核心技術(shù)之一，通過(guò)運(yùn)用Pro/E進(jìn)行變速器操縱機(jī)構(gòu)的模擬裝配設(shè)計(jì)，從而達(dá)到對(duì)變速器操縱機(jī)構(gòu)的裝配工藝進(jìn)一步更深了解；這樣可以從本質(zhì)上提高制造效率，節(jié)省勞動(dòng)力，節(jié)約生產(chǎn)資源；加快了解汽車企業(yè)生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、制造及應(yīng)用的過(guò)程,該畢業(yè)設(shè)計(jì)可以加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外流行三維Pro/E軟件的使用與掌握。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容: ①收集有關(guān)國(guó)內(nèi)外微型及普及型汽車變速器操縱機(jī)構(gòu)工藝相關(guān)資料，通過(guò)對(duì)變速器操縱機(jī)構(gòu)工作條件的了解，提出變速器操縱機(jī)構(gòu)的裝配工藝方案，符合裝配工藝設(shè)計(jì)方法規(guī)定，提出問題，提出自己的觀點(diǎn)，解決問題，在Pro/ENGINEER參數(shù)化建模的基礎(chǔ)上 ,進(jìn)行裝配建模虛擬裝配過(guò)程,從而實(shí)現(xiàn)汽車變速器操縱機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)裝配。 ②主要任務(wù)是用可視化手段研究和解決產(chǎn)品的可裝配性問題。 ③從設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)原理、材料及應(yīng)用等方面分析微型車變速器操縱機(jī)構(gòu)裝配技術(shù)，提出自己的設(shè)計(jì)思想及加工方法。 ④對(duì)不同擋位的拔叉、操作殼體、及相應(yīng)的部件裝配圖等進(jìn)行零件建模，對(duì)操縱機(jī)構(gòu)的部件的基于Pro/E三維圖建模。 2、擬解決的主要問題: ①?gòu)?fù)雜零件的三維建模； ②用三維軟件Pro/E建立汽車變速器操縱機(jī)構(gòu)零部件的三維幾何模型和裝配模型； ③在Pro/E的環(huán)境中,首先建立起變速器操縱機(jī)構(gòu)各個(gè)零部件的三維實(shí)體模型,再在零部件的實(shí)體模型的基礎(chǔ)上,定義各個(gè)零部件之間的裝配配合關(guān)系,從而建立起該裝配體的實(shí)體模型； ④基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的裝配，汽車變速器操縱機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)裝配過(guò)程中的干涉檢查。 三、技術(shù)路線（研究方法） 收集相關(guān)資料 熟練掌握Pro/E的運(yùn)用 根據(jù)二維零件圖運(yùn)用Pro/E畫出三維零件 干涉檢查報(bào)告 將三維零件進(jìn)行裝配仿真 干涉檢查 演示裝配動(dòng)畫 填寫說(shuō)明書 答辯 四、進(jìn)度安排 1、熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書，并了解相關(guān)材料(網(wǎng)上查閱)，準(zhǔn)備資料，填寫開題報(bào)告：第1~2周（2月28日~3月13日） 2、熟悉零件圖紙(提出有相應(yīng)問題)，熟練掌握工藝學(xué)、Pro/E：第3~5周（3月14日~4月3日） 3、據(jù)自已所學(xué)知識(shí)及實(shí)習(xí)工廠或其它修配廠提出裝配工藝規(guī)劃、裝配序列，輸助工具excel或word要有一定使用能力：第6~8周（4月4日~4月24日） 4、在Pro/E的環(huán)境中,建立起各個(gè)零部件的三維實(shí)體模型及中期檢查：第9~12周（4月25日~5月22日） 5、建立各個(gè)零部件之間的裝配配合關(guān)系與裝配體的實(shí)體模型：第13~14周（5月23日~6月5日） 6、總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)及編寫說(shuō)明書、后期檢查審核及修改不足：第15~16周（6月6日~6月19日） 7、畢業(yè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備答辯及答辯：第17周 （6月20日~6月26日） 五、參考文獻(xiàn) [1]周爾民.基于Pro/ENGINEER的汽車變速器虛擬裝配仿真技術(shù)[J].汽車工程,2007.6 [2]馮櫻.基于Pro/E的汽車變速器裝配及運(yùn)動(dòng)仿真的動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)械工程師,2007.3 [3]富成科.機(jī)械制造基礎(chǔ)[M].人民交通出版社,1999.1 [4]沈宜慧.機(jī)械工程材料[M].人民交通出版社,1998.1 [5]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2002.8 [6]王寶璽.汽車拖拉機(jī)制造工藝學(xué)[M] 機(jī)械工業(yè)出版社,2002.10 [7]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社,2002.11 [8]張德永. Pro/ENGINEER數(shù)控加工(基礎(chǔ)篇 ).清華大學(xué)出版社,2005.10 [9]熊志旺.SEAT發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的結(jié)構(gòu)及工藝性能分析研究[D].南京理工大學(xué),2004 [10]岳陸游,胡天策,儲(chǔ)亞峰.基于Pro/E三維夾具設(shè)計(jì)研究[J].機(jī)械工程師,2006.03 [11]李原,張濤,曹哲,等.支持操作的裝配仿真技術(shù)研究[J].工程設(shè)計(jì),2000(1):32-52. [12]鄭勇,等.可視化虛擬裝配系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J].天津理工學(xué)院學(xué)報(bào),2003,19(1):99-102. [13]劉振宇,譚建榮,張樹有-面向虛擬裝配的產(chǎn)品層次信息表達(dá)研究[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào),2001,13(3):223-228. [14]Jayaram S,et al A Virtual A ssembly Design Environment[J].Proceedings of IEEE Virtual Reality,Houston,TX,1999,19(6):172-179. [15]Gomes de Sa A,Zachmann G. Virtual Reality as a Tool for Verifi2cation of Assembly and Maintenance[J].Computers and Graphics,1999,23(3):389-403. [16]Bullinger H J,Richer M. Virtual Assembly Planning, Human Factors and Ergonomics. Manufacturing,[J]2000,10(3):331-341 六、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日