數(shù)控銑技師論文UG的鐘表設(shè)計及運動仿真

1、國家職業(yè)資格全國統(tǒng)一鑒定數(shù)控銑技師論文（國家職業(yè)資格二級）論文題目： ug的鐘表設(shè)計及運動仿真姓 名： 身份證號： 所在省市： 江 蘇 省 常 州 市 所在單位： 江蘇省常州技師學院 ug的鐘表設(shè)計及運動仿真常州技師學院摘要本文主要以鐘表機構(gòu)為對象，對鐘表進行了參數(shù)化虛擬設(shè)計、分別建立了該鐘表機構(gòu)的表座、表盤、表殼、時針、分針、秒針的三維模型。根據(jù)鐘表的機械原理，通過對鐘表進行了建模和運動仿真，介紹了在零件上凸顯文字或刻度的方法，通過給鐘表的時針、分針和秒針添加角速度，使得它們按照給定的轉(zhuǎn)速比運轉(zhuǎn)。一 鐘表的零件造型1.鐘表基本組成鐘表模型如圖1.1所示，由表座、表盤、表殼、時針、分針和秒針組

2、成。圖1.1 鐘表三維模型2.工作原理首先秒針轉(zhuǎn)360°，也就是走一周是1分鐘；如果分針也轉(zhuǎn)360°，那是多少1小時，1小時60分，那么一分鐘分針則360/60=6°如果時針也轉(zhuǎn)360°，那是12小時，也就是12*60=720分，那么一分鐘時針則360/720=0.5 °3.鐘表零件造型（1）表座繪制表座草圖如圖1.2所示，退出草圖，旋轉(zhuǎn)一周，得到表座，如圖1.3所示。 圖1.2 表座草圖 圖1.3 表座三維圖形（2） 表盤 在特征工具條中選擇，輸入數(shù)值如圖1.4所示。圖1.4 表盤內(nèi)圓孔參數(shù)重復(fù)以上操作如圖1.5所示，輸入數(shù)值與剛得到的圓柱體

3、做布爾差運算，得到表盤如圖1.6所示。 圖1.5 表盤外圓參數(shù) 圖1.6 表盤三維圖形在表盤表面插入草圖，繪制一個輔助圓，尺寸如圖1.7所示。 圖1.7 添加輔助圓 圖1.8 添加文本退出草圖，在曲線工具條中選擇，彈出【文本】對話框如圖1.8所示。在【文本屬性】中輸入數(shù)值12，【錨點位置】為中下方，選擇輔助圓上象限點作為放置點。同樣，重復(fù)【文本】對話框的操作，依次在【文本屬性】中輸入數(shù)值3，6，9，【錨點位置】為左中，中上，右中，選擇輔助圓有象限點，下象限點，左象限點作為放置點。利用錨點來調(diào)整文本位置，文字大小可根據(jù)個人需要在尺寸欄里修改。這樣便得到了表盤上需要的文字，如圖1.9所示。 圖1.

4、9 表盤所需文字 圖1.10 刻出表盤文字選擇【插入】/【設(shè)計特征】/【拉伸】，厚度為1mm，得到在表盤上刻出的文字，如圖1.10所示。再次在表盤上插入草圖，繪制草圖如圖1.11所示。 圖1.11 插入輔助圓 圖1.12 一短刻度線退出草圖，選擇【插入】/【設(shè)計特征】/【拉伸】，在彈出的拉伸對話框中輸入數(shù)值如圖1.12所示。拉伸切除，在表盤上刻出一道短刻度線。選擇【插入】/【基準/點】/【基準軸】，選擇表盤圓柱面，在圓心插入一基準軸，選擇【插入】/【關(guān)聯(lián)復(fù)制】/【實例特征】，在彈出的對話框中選擇【圓形陣列】，以該基準軸圓周陣列短刻度線拉伸切除特征，填寫參數(shù)如圖1.13所示，單擊【確定】按鈕。在

5、表盤上得到所有的短刻度線，如圖1.14所示 圖1.13 一短刻度線參數(shù) 圖1.14 所有短刻度線同樣，在表盤表面插入長刻度線草圖。選擇【插入】/【設(shè)計特征】/【拉伸】，在彈出的拉伸對話框中輸入數(shù)值如圖1.15所示拉伸切除，在表盤上刻出一道長刻度線。 圖1.15 一長刻度線 圖1.16 所有長刻度線選擇【插入】/【關(guān)聯(lián)復(fù)制】/【實例特征】,在彈出的對話框中選擇【圓形陣列】，以該基準軸圓周陣列長刻度線拉伸切除特征，填寫參數(shù)。單擊【確定】按鈕，在表盤上得到所有長刻度線，如圖1.16所示。（3） 表殼繪制表殼草圖如圖1.17所示，退出草圖，旋轉(zhuǎn)一周，得到表殼，如圖1.18所示。 圖1.17 表殼草圖

6、圖1.18 表殼三維圖（4） 時針 繪制時針草圖如圖1.19所示，退出草圖，拉伸，厚度為1.0mm如圖1.20所示，所有的外棱邊倒角均為0.2×45°,得到時針造型，如圖1.21所示。圖1.19 時針草圖 圖1.20 拉伸厚度參數(shù) 圖1.21 時針三維圖（5） 分針將時針零件圖文件另存為分針，修改草圖如圖1.22所示，退出草圖，得到分針，如圖1.23所示。圖1.22 分針草圖圖1.23 分針三維圖（6）秒針繪制秒針草圖如圖1.24所示，退出草圖，拉伸，厚度為1.0mm，所有的外棱邊倒角均為0.2×45°，得到秒針，如圖1.25所示。 圖1.24 秒針草圖

7、 圖1.25 秒針三維圖二 鐘表的虛擬裝配選擇【文件】/【新建】，建立一個新模型文件，以文件“zhuangpeizhiti ”保存該文件。在【開始】菜單中選擇【裝配】，打開裝配應(yīng)用模塊，開始裝配。1表座與表盤裝配選擇【插入】/【組件】/【添加組件】，插入表座和表盤；選擇進行【配對】裝配如圖2.1所示；選擇 進行【中心】裝配如圖2.2所示。 圖2.1 表座表盤配對圖2.2（表座表殼中心裝配）2添加時針、分針與秒針選擇【插入】/【組件】/【添加組件】，插入時針；選擇進行【距離】裝配如圖2.3所示，選擇表盤和時針的兩相對面，距離表達式中輸入數(shù)值1.1；選擇進行【中心】裝配，如圖2

8、.4所示。圖2.3 添加時針圖2.4 與時針中心裝配同樣的，將分針添加起來，將其端面與時針距離配合，距離為0.1mm，然后再與時針進行同軸心配合，如圖2.5所示。 圖2.5 添加分針 圖2.6 添加秒針將秒針添加進來，將其端面與分針距離配合，距離為0.1mm，然后再與分針進行同軸心配合，如圖2.6所示。用鼠標右鍵分別單擊三個指針，選取【重定位】將這三個指針移動到六點鐘的位置如圖2.7所示，以確定各指針之間保持正確的初始位置關(guān)系。 圖2.7 三個指針重定位3.添加表殼 選擇【插入】/【組件】/【添加組件】，插入表殼；選擇 進行【配對】裝配如圖2.8所示，將表殼端面與表座重合配合；選擇 進行【中心

9、】裝配如圖2.9所示，是表殼與表座重合同軸心配合。 圖2.8 插入表殼 圖2.9 與表殼中心裝配裝配完畢后如圖2.10所示，所有的配合關(guān)系如圖2.11所示。圖2.10 裝配完鐘表模型圖2.11 各配合關(guān)系用鼠標右擊表殼，選擇【編輯顯示】，在彈出的【編輯對象顯示】對話框中更改透明度，得到表的形狀，如圖2.12所示。圖2.12 更改表殼透明度三 鐘表運動仿真在【開始】菜單中選擇【運動仿真】，打開仿真模塊。右擊【運動導(dǎo)航器】上的裝配文件名，選擇【新建仿真】，在彈出的【環(huán)境】對話框中選擇【動力學】，單擊【確定】。在彈出的【機構(gòu)運動副向?qū)А繉υ捒蛑袉螕簟敬_定】按鈕，把裝配圖中的構(gòu)件自動轉(zhuǎn)換成連桿，裝配關(guān)

10、系映射成仿真模塊里的運動副。在彈出的【主模型到仿真的配對條件】對話框中選擇【是（y）】，本例把表座、表殼連桿接地。在后面補充把表殼、表盤設(shè)置為固定連桿。1.有關(guān)旋轉(zhuǎn)副的添加選擇【插入】/【運動副】，給時針加上一個旋轉(zhuǎn)副如圖3.1所示，第一個連桿選擇時針軸孔的圓周，這樣就完成了“選擇連桿”（時針）、“指定原點”（圓心）、“指定方位”（圓所在平面的法線）三個步驟，此時，相應(yīng)的步驟名稱前將出現(xiàn)路色的號。然后，可直接單擊【應(yīng)用】按鈕，第二個連桿默認接地，這樣就完成了一個旋轉(zhuǎn)副的添加。隨以同樣的方法添加分針，秒針，如圖3.2和3.3所示。圖3.1 時針旋轉(zhuǎn)副圖3.2 分針旋轉(zhuǎn)副圖3.3 秒針旋轉(zhuǎn)副2設(shè)計

11、運動擊時針接地的旋轉(zhuǎn)副j004，選擇【編輯】，在【驅(qū)動類型】中選擇【恒定】，在【初速度】中填寫時針轉(zhuǎn)速如圖3.4所示。這里，模擬在1s內(nèi)時針走過1h的情況，因此設(shè)置其運動為每秒鐘勻速轉(zhuǎn)動30°。圖3.4 時針運動參數(shù)由鐘表的工作原理可知，時針轉(zhuǎn)1h，即30°，分針轉(zhuǎn)60min，即360°，秒針轉(zhuǎn)3600s，即21600°。所以，分別右擊分針和秒針接地的旋轉(zhuǎn)副j005和j006，在【驅(qū)動類型】中選擇【恒定】，在【初速度】中分別填寫分針轉(zhuǎn)速如3.5所示和秒針轉(zhuǎn)速如圖3.6所示。圖3.5 分針運動參數(shù)圖3.6 秒針運動參數(shù)3運轉(zhuǎn)仿真右擊【運動導(dǎo)航器】上的仿真項目motion-1，選擇【新建解算方案】?！緯r間】設(shè)置為1，【步數(shù)】設(shè)置為500，單擊【確定】。右擊【運動導(dǎo)航器】上新建立的解算方案solution-1，選擇【求解】，進行仿真計算，計算完畢后在【運動分析】工具條中選擇動畫圖標，在彈出的【動畫】對話框中單擊播放鍵進行仿真。由仿真過程可以看見，三個指針按照給定的轉(zhuǎn)動關(guān)系，時針轉(zhuǎn)一格（1h），分針轉(zhuǎn)1周（60min），秒針轉(zhuǎn)60周（3600s）。仿真過程中0.5s即6點30分時的位置如圖3.7所示，1s即7點鐘是的位置如圖3.8所示.