基于UG的畢業(yè)設(shè)計

1、金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院JINHUACOLLEGEOFPROFESSIONANDTECHNOLOGY畢業(yè)綜合項目成果（2011屆）題目鐘表機構(gòu)設(shè)計及運動仿真學(xué)院機電工程學(xué)院專業(yè)數(shù)控技術(shù)班級數(shù)才$0902學(xué)號200999020292001姓名孫佳駿指導(dǎo)教師張怛2011年05月10日金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)綜合項目成果目錄摘要錯誤！未定義書簽。引言錯誤！未定義書簽。1鐘表設(shè)計原理及零件造型錯誤！未定義書簽。1.1 鐘表設(shè)計方案11.1.1 設(shè)計題目21.1.2 設(shè)計目的21.1.3 設(shè)計要求21.2 鐘表應(yīng)用原理21.2.1 鐘表基本組成31.2.2 工作原理31.3 鐘表零件造型31.3.1 表座31.3.

2、2 表盤41.3.3 表殼101.3.4 時針111.3.5 分針121.3.6 秒針12(3) 鐘表的虛擬裝配133 表座與表盤裝配133 添加時針、分針與秒針143 添加表殼15(4) 運動仿真174 添加旋轉(zhuǎn)副194.1 運動副194.1 有關(guān)旋轉(zhuǎn)副的添加184 設(shè)計運動204 運轉(zhuǎn)仿真214 仿形結(jié)果分析21(5) 總結(jié)22謝辭22參考文獻(xiàn)22鐘表機構(gòu)設(shè)計及運動仿真機電工程學(xué)院數(shù)控技術(shù)孫佳駿摘要：本文主要以鐘表機構(gòu)為研究對象，對某型號鐘表進(jìn)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(jìn)行了建模和運動仿真，介紹了在

3、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)。本文的設(shè)計方法通過虛擬設(shè)計、虛擬裝配，運動仿真，可以驗證設(shè)計、裝配和操作過程與結(jié)果的正確與否，以便及早的發(fā)現(xiàn)機構(gòu)設(shè)計的問題，對模型進(jìn)行修改，減少成本損失，并通過可視化顯示裝配，然后以求達(dá)到準(zhǔn)確仿真運動，使生產(chǎn)真正在高效、高質(zhì)量、短時間、低成本的環(huán)境下完成，同時又具備了良好的服務(wù)。關(guān)鍵詞：參數(shù)化，建模，運動仿真，四連桿機構(gòu)1鐘表設(shè)計原理及零件造型鐘表設(shè)計方案設(shè)計題目UG的鐘表機構(gòu)設(shè)計及運動仿真。引言隨著我國改革開放步伐的進(jìn)一步加快，中國正逐步成為全制造業(yè)的基地，特別是加入WTCB,數(shù)控編輯軟件已變得

4、極其重要，以面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想為指導(dǎo)，分析研究數(shù)控人機界面圖形編輯器應(yīng)具有的功能，并且通過理論研究和實踐嘗試，開發(fā)出一個集矢量繪圖、智能編譯、模擬仿真、數(shù)據(jù)傳輸于一體的功能強大、操作簡單的數(shù)控系統(tǒng)人機界面編輯系統(tǒng)，從而提高數(shù)控設(shè)備開發(fā)效率、減少開發(fā)成本。近年來高新技術(shù)企業(yè)一前所未有的速度在發(fā)展，數(shù)控技術(shù)與計算機技術(shù)一樣，起發(fā)展速度突飛猛進(jìn)，且數(shù)控機床的普及率逐年提高，在現(xiàn)在制造業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。因數(shù)控機床能實現(xiàn)多坐標(biāo)軸聯(lián)動而容易實現(xiàn)許多普通機床難以完成或無法加工的空間曲線、曲面。因此，數(shù)控機床首先在航空、航天領(lǐng)域得到應(yīng)用，并在復(fù)雜型面的模具加工中心廣泛應(yīng)用。在數(shù)控加工技術(shù)上，往往需要借助一些

5、軟件來編制加工程序，如Pro/ENGINEERCACXUG等的計算機輔助制造軟件（CAD/CAMUGHUnigrphicsSolutions公司的拳頭產(chǎn)品。UingraphicsNX軟件提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)及運動分析于一體的大型軟件。它使用簡單方便尤其是4.0版本更加的人性化，可以根據(jù)個人的嗜好對軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，可以極大地提高設(shè)計效率。UingraphicsNX7.0主要建模、外觀造型是設(shè)計、制圖、加工、鉞金、裝配、機床構(gòu)件器、仿真、注塑模、級進(jìn)模等等功能于一體的綜合型軟件。它廣泛被應(yīng)用于汽車、航天、航空、船舶、機械、消費產(chǎn)品、醫(yī)療儀器和工具等各行業(yè)，極大地推

6、動了機械工業(yè)的發(fā)展，加快了產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度。使用UingraphicsNX7.0的CAM能在計算機上進(jìn)行圖形設(shè)計，然后在CAM真塊中編制刀具路徑(NCI),通過后處理轉(zhuǎn)成NC程式，傳送至數(shù)控機床立即可以加工，CAD/CAM：大地節(jié)省了時間、資源和產(chǎn)品成本，減輕了技術(shù)人員繁重而復(fù)雜的編程工作，同時也提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減少了廢品的生成，增加了經(jīng)濟效益，并加快了新產(chǎn)品的開發(fā)。此次造型設(shè)計及編程主要用到的是UnigraphicsNX7.0軟件。首先利用UG的建模模塊和外觀造型模塊，進(jìn)行醫(yī)用外徑規(guī)的三維造型設(shè)計，再用UG的CAM真塊對造型好的醫(yī)用外徑規(guī)進(jìn)行數(shù)控加工刀路的編制，最后用UG自帶的仿真系統(tǒng)進(jìn)行

7、模擬加工，進(jìn)一步提高UG®C件進(jìn)行零件造型設(shè)計和數(shù)控編程。通過此次的造型設(shè)計及數(shù)控編程來進(jìn)一步提高對UnigraphicsNX4.0軟件的運用水平，達(dá)到造型和數(shù)控編程的應(yīng)職應(yīng)崗能力。設(shè)計目的(1)熟悉UG的啟動、工作環(huán)境及工具欄的定制等相關(guān)知識。(2)掌握UG的基本使用方法。(3)掌握鐘表各連桿的特點及虛擬裝配的方法。(4)掌握UG中運動仿真的方法。設(shè)計要求(1)鐘表各構(gòu)件的三維造型(2)鐘表夠構(gòu)件的虛擬裝配。UG中鐘表夠構(gòu)件的運動仿真(4)仿真結(jié)果的分析。鐘表應(yīng)用原理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、分針和秒針組成圖1-1鐘表三維模型工作原理首先秒針轉(zhuǎn)3

8、60。，也就是走一周是1分鐘；如果分針也是360°,那是多少？1小時，1小時60分，那么一分鐘分針則360/60=60；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=0.50鐘表零件造型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01-8所示。在【文本屬性】中輸

9、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。¥-rffitrj,m11MlI圖1-8添加文本12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,【下點位置】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。這樣便得到了表選擇US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。圖1-10刻出表盤文字再次在表盤上插入草圖，繪制草圖如圖1-11所示圖1-11插入輔助圓退出草圖，選擇【插入】/【設(shè)計特征】/【拉伸】，在彈出的拉伸對話

10、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。圖1-12短刻度線選擇US入】/【基準(zhǔn)/點】/【基準(zhǔn)軸】，選擇表盤圓柱面，在圓心插入一基準(zhǔn)軸，選擇US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(zhǔn)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。在表盤上得到所有的短刻度線，如圖1-14所示。圖1-13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長刻度線選擇US入】/【關(guān)聯(lián)

11、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(zhǔn)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所示圖1-16所有長刻度線1.3.3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表殼草圖圖1-18表殼三維圖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*5'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，

12、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*5°,得到秒針，如圖1-25所示。圖1-24秒針草圖圖1-25秒針三維圖2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。2-1表座與表盤裝配選擇us入】/【組彳/【添加組件】，插入表座和表盤；選擇上B進(jìn)行【配對】裝配如圖2-1所示；選擇進(jìn)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

13、裝配）添加時針、分針與秒針選擇US入】/【組件】/【添加組件】，插入時針；選擇.進(jìn)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(dá)式中輸入數(shù)值1.1;選擇川進(jìn)行【中心】裝配，如圖2-4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(jìn)行同軸心配合，如圖2-5所示。圖2-5添加分針將秒針添加進(jìn)來，將其端面與分針距離配合，距離為0.1mm,然后再與分針進(jìn)行同軸心配合，如圖2-6所示圖2-6添加秒針用鼠標(biāo)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

14、初始位置關(guān)系。圖2-7三個指針重定位添加表殼選擇US入】/【組件】/【添加組件】，插入表殼；選擇；上1士進(jìn)行【配對】裝配如圖2-8所示，將表殼端面與表座重合配合；選擇市進(jìn)行【中心】裝配如圖2-9所示,是表殼與表座重合同軸心配合。EjH»r*-)圖2-8插入表殼*阿陽fJE+ZTOZITKr-.HIZlOI十0於卜川:時曲r二皿(I中心盟H4對IB建HA兩%過虜韶的里袤曲式fftSI列出信滴圖2-9與表殼中心裝配圖2-10裝配完鐘表模型裝配完畢后如圖2-10所示，所有的配合關(guān)系如圖2-11所示。圖2-11各配合關(guān)系用鼠標(biāo)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

15、明度，得到表的形狀，如圖2-12所示圖2-12更改表殼透明度3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(xué)】，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)系映射成仿真模塊里的運動副。Y),本例把表座、表在彈出的【主模型到仿真的配對條件】對話框中選擇【是(殼連桿接地。在后面補充把表殼、表盤設(shè)置為固定連桿添加旋轉(zhuǎn)副運動副由兩個構(gòu)件直接接觸而組成的可動的連接稱為運動副。兩個構(gòu)件上參與接觸而構(gòu)成運動副的點、線、面等元素被稱為運動副元素。運動副

16、有多種分類方法：按照運動副的接觸形式分類：面和面接觸的運動副在接觸部分的壓強較低，被稱為低副，而點線接觸的運動副稱為高副，高副比低副容易磨損。按照相對運動的形式分類。構(gòu)成運動副的兩個構(gòu)件之間的相對運動若是平面運動則為平面運動副，若為空間運動則稱為空間運動副，兩個構(gòu)件之間只做相對轉(zhuǎn)動的運動副被稱為轉(zhuǎn)動副，兩個構(gòu)件之間只做相對移動的運動副稱為移動副。按照運動副引入的約束分類。引入一個約束的運動副稱為一級副、引入兩個約束的運動副稱為二級副，還有三級，四級，五級副。按照接觸部分的幾何形狀分類。可以分為圓柱副、平面與平面副、球面副、螺旋副等。有關(guān)旋轉(zhuǎn)副的添加選擇US入】/【運動副】，給時針加上一個旋轉(zhuǎn)副

17、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(rèn)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)副定義華及I陶供占芟班A|伊艇河和亮TEF打V途跑至桿儲*海定京點口】*看M方位Q)度向姿畸育也笫二1曲桿匚)吃合的近攆度桿m同因力同國油rme1，領(lǐng)'用油j圖3-3秒針旋轉(zhuǎn)副設(shè)計運動擊時針接地的旋轉(zhuǎn)副J004,選擇【編輯】，在【

18、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)豆頁1摩國.而編肅取圖3-6秒針運動參數(shù)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】

19、。【時間】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(jìn)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(biāo)，在彈出的【動畫】對話框中單擊播放鍵進(jìn)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.圖3-7仿真0.5s的鐘表圖圖3-8仿真1.0s的鐘表圖仿真結(jié)果分析1s內(nèi)時針分針秒針的各自位移圖形如下所示，根據(jù)鐘表的工作原理，秒針轉(zhuǎn)360,相當(dāng)于走一圈

20、是1分鐘；分針轉(zhuǎn)360,等于1小時，1小時60分，那么一分鐘分針則360/60=6；時針轉(zhuǎn)360°是12小時，也就是12*60=720分，那么一分鐘時針則是360/720=0.5。°而在本次模擬仿真中是虛擬1s內(nèi)鐘表走過一小時，那么時針走過30°,分針走過3600,秒針走過216000,分析位移圖形與鐘表的工作原理相結(jié)合，得出運動仿真是正確的。結(jié)論通過本次畢業(yè)設(shè)計使我對UnigraphicsNX軟件的實體造型、加工等功能有一定了解，并能熟練運用實體造型中的有關(guān)屬性命令，如：拉伸、鏡像、掃掠、旋轉(zhuǎn)、拔摸等其它命令，也使我深刻了解到UnigraphicsNX軟件的功能之強大、技術(shù)之先進(jìn)，為造型設(shè)計、機械設(shè)計、加工制造等同領(lǐng)域提高了完整的解決方案，畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了我對零件的三維造型能力和加工能力。UG軟件具