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轮毂类零件的数字化设计

作　者: 程琼
导　师: 赵文礼；孟庆华
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 机械工程
关键词: 产品开发人机界面逆向工程轮毂有限元数字化参数化
分类号: U463.343
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

随着科技的发展，社会对于创新能力有了更高的要求。但是，在我国，很多企业尤其是中小型企业由于资金不足，技术匮乏，对于开发新产品，存在着开发周期长，创新能力弱的劣势。所以急需一套能够解决这些劣势的产品快速开发的方法。因此，针对企业所面临的问题，本课题了一套机械零部件产品快速开发系统。该系统采用了面向对象的编程技术，使用VB编程软件设计的系统界面友好，操作简单方便，非常适合中小企业的相关技术人员使用；解决了各软件之间的通信问题，通过无缝连接调用相关的商业用软件，实现了对一个机械产品的逆向设计、三维建模、有限元分析、疲劳分析、模态分析、优化设计和快速成型加工等功能，实现对一个机械产品从逆向反求到最终的快速成型加工整个过程。对于特定的产品及其零部件，本课题对他们进行了参数化设计，本文通过VB语言对Soild Edge软件进行二次开发，基于ActiveX Automation技术下，从Solid Edge内部或外部来控制和操作Solid Edge，使其能达到参数化的目的。在三维模型重建以后，可以直接参数化设计，通过可视化的窗口对其形状进行修改，使得设计更加便捷，灵活。本课题开发了一些例如轮毂，轮毂轴承等参数化的界面。本论文以轮毂的零件的开发过程为例，来说明这套方法的实施过程，阐述了逆向工程理论及方法，二次开发、有限元理论等，介绍了产品开发的流程。首先介绍了逆向工程。本文通过GOM的ATOS反求设备对轮毂样件作了反求测绘，获取其表面点云数据，然后将之导入Imageware作特征提取以及曲面重构工作。再者通过SolidEdge重构轮毂的三维实体模型。通过反求工程便可获得我们想要的轮毂壳三维实体几何模型，为轮毂的有限元分析作了几何模型的准备。对轮毂进行了有限元计算。在对其用ANSYS Workbench作分析前，需要先分析轮毂所受作用的具体情况，在此主要考虑轮毂的垂向载荷，再对轮毂轴作相关约束并加载上述载荷，分析得到轮毂壳的应力分布图和应变分布图。明确了开发新产品的技术支持。本系统在产品的开发过程中彰显的优势，能解决企业所面临的问题，有市场的推广价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 逆向工程及其应用  11-13
  1.3 数字化设计技术  13-15
  1.4 相关的研究  15-16
  1.5 课题来源及研究内容  16-18
    1.5.1 课题来源  16
    1.5.2 研究内容和目的  16-18
第二章轮毂类零件的快速开发系统总体方案  18-26
  2.1 数字化产品开发  18-21
    2.1.1 虚拟设计  18-19
    2.1.2 并行设计  19-20
    2.1.3 协同设计  20-21
  2.2 CAD 的概念与相关技术  21-22
  2.3 新产品快速开发系统  22-26
    2.3.1 功能  22-23
    2.3.2 系统的主要组成  23-26
第三章逆向工程方法及理论  26-36
  3.1 测量方法简介  26-28
  3.2 ATOS 测量系统基本组成及原理  28-31
  3.3 数据点的预处理  31-35
    3.3.1 误差的来源  31-32
    3.3.2 噪声分析  32-34
    3.3.3 噪声的除去和点云数据的精简  34
    3.3.4 数据的光顺处理  34-35
  3.4 曲面重构  35-36
第四章基于 Solid Edge 的参数化设计  36-48
  4.1 CAD 软件二次开发的基本方式  36-37
    4.1.1 CAD 软件二次开发的主要内容  36-37
  4.2 Solid Edge 二次开发理论基础  37-41
    4.2.1 Solid Edge 简介  37-38
    4.2.2 Solid Edge 与 ActiveX Automation 的关系  38
    4.2.3 Solid Edge 中的 ActiveX 对象层次结构  38-39
    4.2.4 Solid Edge 对象的引用  39
    4.2.5 Solid Edge 应用对象的引用  39-40
    4.2.6 Solid Edge 应用对象下级的引用  40
    4.2.7 Solid Edge 对象的释放  40-41
  4.3 Solid Edge 二次开发的技术基础  41-42
  4.4 轮毂轴承零件参数化设计  42-47
    4.4.1 Solid Edge 变量化设计  42
    4.4.2 Solid Edge 数据库开发技术  42-43
    4.4.3 反压板的参数化设计具体步骤  43-46
    4.4.4 程序说明  46-47
  4.5 本章小结  47-48
第五章轮毂类零件有限元分析方法  48-56
  5.1 弹性力学基本原理  48-50
    5.1.1 弹性力学的基本假设  48
    5.1.2 应力应变关系  48-50
  5.2 虚功原理  50-51
    5.2.1 虚位移原理  50
    5.2.2 虚应力原理  50-51
  5.3 有限元方法  51-56
    5.3.1 变分原理  52
    5.3.2 弹性力学的有限元方法  52-53
    5.3.3 有限元方法求解问题的一般步骤  53-56
第六章轮毂类新产品的数字化开发过程  56-68
  6.1 轮毂的反求测量  56-58
  6.2 轮毂壳曲面和实体重构  58-61
  6.3 轮毂的参数化  61-63
  6.4 轮毂的有限元分析  63-64
    6.4.1 轮毂的约束和加载  63-64
    6.4.2 轮毂的有限元模型  64
  6.5 轮毂开发结果的呈现  64-67
  6.6 模型加工  67
  6.7 本章小结  67-68
第七章总结与展望  68-70
  7.1 本文总结  68-69
  7.2 展望  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-73

轮毂类零件的数字化设计

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