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河南科技学院
2009届本科毕业设计
设计题目:机械设计虚拟实验室建设
学生姓名: 晁伟
所在院系: 机电学院
所学专业: 机电技术教育
导师姓名: 丛晓霞
完成时间:2009年5 月23日
摘要
本文阐述了以UG 和Authorware 作为主要开发工具,进行机械设计虚拟实验室建设的思想方法。利用UG软件对实验设备进行建模、装配、爆炸、运动仿真、动画和图片导出,制作所需素材。然后利用多媒体制作软件Authorware将各种素材连接为一体,构建出虚拟实验室。文中提到的齿轮参数化建模方法可以加快UG软件的建模速度,提高虚拟实验室的开发效率。
关键词:机械设计;虚拟实验室;Authorware;多媒体;动画;UG
The Development of Mechaniacal Design Virtual Library
Abstract
This paper elaborats the methods of building virtual laboratory with UG and Authorware as the main tools to do mechanical design. Using UG software modeling ,assembling, explosing, motion simulating, animating, and picturing experimental equipments to make necessary materials, and then using multimedia Authorware software connecting various materials to design virtual laboratory. The gear parametrization modelling method mentioned in the article can accelerate the modeling speed of UG software and improve the efficiency of virtual laboratory.
Key words: Machine design ; Virtual laboratory; Multimedia; Authorware; UG
1 引言
技术的发展以及先进制造技术的不断完善,机电类产品的更新换代越来越快,生产周期越来越短。鉴于仪器设备、配套设施、场地、资金等方面条件的限制,我院机械教研室希望借助于现代化的通信和信息处理技术, 克服由于硬件设施限制所带来的问题,建立机械设计虚拟实验室,以便学生可以通过计算机仿真交互地进行实验,同时保证教学的质量。本文采用当今世界上最先进和紧密集成的、面向制造业的Unigraphics(简称UG)来制作各种机械零部件二维三维实体、装配、爆炸、运动仿真和动画图片等多媒体素材,采用交互性强大的多媒体制作软件Authoreware作为机械设计虚拟实验室的最终建设平台。
2 机械设计虚拟实验室框架机械设计虚拟实验室
展示柜
减速器
虚拟实验
创新设计
软件安装
帮助
标准件库
常用机械
机械运动
拆装演示
课程设计
实验大纲
实验指导
实验项目
实验报告
联接件
联轴器
制动器
轴承
齿轮摇杆
简易冲床
剪床机构
步进机构
平面连杆
凸轮机构
间隙机构
螺旋机构
齿轮机构
图1 机械设计虚拟实验室框架
3 基于UG的三维建模和动画制作
三维建模过程
以齿轮摇杆机构为例简要阐述其三维建模过程。由图2分析可知,齿轮摇杆机构主要由以下部件组成:机架、大齿轮、小齿轮、摇杆、滑块和手轮等部分组成。其中直齿圆柱齿轮部件具有较复杂的结构,而且在各种机构中相当常见,所以实现齿轮参数化建模是模型制作的重点和难点。
齿轮相关理论推导
(1)螺旋线方程推导
图2 齿轮渐开线
为了便于推导,我们设渐开线上任意一点B坐标为(x,y),并且令展角,压力角,。
由几何关系可知
(1)
(2)
由渐开线定义可知
(3)
则有螺旋线方程
(4)
(2)齿轮齿廓圆弧方程
(5)
直齿圆柱齿轮三维参数化精确建模
本文所阐述的直齿圆柱齿轮齿轮三维参数化精确建模是在齿根圆大于基圆(即齿轮齿数大于等于42时)的情况下成立的。将齿轮轮齿的四条轮廓线均通过表达式输入,规律曲线生成,减少了很多不必要的繁杂步骤,大大提高了作图效率。同时参数化生成的齿轮,只要通过改变齿数和模数