基于UG的毕业设计

1、金华职业技术学院JINHUACOLLEGEOFPROFESSIONANDTECHNOLOGY毕业综合项目成果（2011届）题目钟表机构设计及运动仿真学院机电工程学院专业数控技术班级数才$0902学号200999020292001姓名孙佳骏指导教师张怛2011年05月10日金华职业技术学院毕业综合项目成果目录摘要错误！未定义书签。引言错误！未定义书签。1钟表设计原理及零件造型错误！未定义书签。1.1 钟表设计方案11.1.1 设计题目21.1.2 设计目的21.1.3 设计要求21.2 钟表应用原理21.2.1 钟表基本组成31.2.2 工作原理31.3 钟表零件造型31.3.1 表座31.3.

2、2 表盘41.3.3 表壳101.3.4 时针111.3.5 分针121.3.6 秒针12(3) 钟表的虚拟装配133 表座与表盘装配133 添加时针、分针与秒针143 添加表壳15(4) 运动仿真174 添加旋转副194.1 运动副194.1 有关旋转副的添加184 设计运动204 运转仿真214 仿形结果分析21(5) 总结22谢辞22参考文献22钟表机构设计及运动仿真机电工程学院数控技术孙佳骏摘要：本文主要以钟表机构为研究对象，对某型号钟表进行了参数化虚拟设计、分别建立了该钟表机构的表座、表盘、表壳、时针、分针、秒针的三维模型。根据钟表的机械原理，通过对钟表进行了建模和运动仿真，介绍了在

3、零件上凸显文字或刻度的方法，通过给钟表的时针、分针和秒针添加角速度，使得它们按照给定的转速比运转。本文的设计方法通过虚拟设计、虚拟装配，运动仿真，可以验证设计、装配和操作过程与结果的正确与否，以便及早的发现机构设计的问题，对模型进行修改，减少成本损失，并通过可视化显示装配，然后以求达到准确仿真运动，使生产真正在高效、高质量、短时间、低成本的环境下完成，同时又具备了良好的服务。关键词：参数化，建模，运动仿真，四连杆机构1钟表设计原理及零件造型钟表设计方案设计题目UG的钟表机构设计及运动仿真。引言随着我国改革开放步伐的进一步加快，中国正逐步成为全制造业的基地，特别是加入WTCB,数控编辑软件已变得

4、极其重要，以面向对象的设计思想为指导，分析研究数控人机界面图形编辑器应具有的功能，并且通过理论研究和实践尝试，开发出一个集矢量绘图、智能编译、模拟仿真、数据传输于一体的功能强大、操作简单的数控系统人机界面编辑系统，从而提高数控设备开发效率、减少开发成本。近年来高新技术企业一前所未有的速度在发展，数控技术与计算机技术一样，起发展速度突飞猛进，且数控机床的普及率逐年提高，在现在制造业中得到广泛的应用。因数控机床能实现多坐标轴联动而容易实现许多普通机床难以完成或无法加工的空间曲线、曲面。因此，数控机床首先在航空、航天领域得到应用，并在复杂型面的模具加工中心广泛应用。在数控加工技术上，往往需要借助一些

5、软件来编制加工程序，如Pro/ENGINEERCACXUG等的计算机辅助制造软件（CAD/CAMUGHUnigrphicsSolutions公司的拳头产品。UingraphicsNX软件提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品设计开发及运动分析于一体的大型软件。它使用简单方便尤其是4.0版本更加的人性化，可以根据个人的嗜好对软件进行参数设置，可以极大地提高设计效率。UingraphicsNX7.0主要建模、外观造型是设计、制图、加工、钺金、装配、机床构件器、仿真、注塑模、级进模等等功能于一体的综合型软件。它广泛被应用于汽车、航天、航空、船舶、机械、消费产品、医疗仪器和工具等各行业，极大地推

6、动了机械工业的发展，加快了产品更新换代的速度。使用UingraphicsNX7.0的CAM能在计算机上进行图形设计，然后在CAM真块中编制刀具路径(NCI),通过后处理转成NC程式，传送至数控机床立即可以加工，CAD/CAM：大地节省了时间、资源和产品成本，减轻了技术人员繁重而复杂的编程工作，同时也提高了产品质量，减少了废品的生成，增加了经济效益，并加快了新产品的开发。此次造型设计及编程主要用到的是UnigraphicsNX7.0软件。首先利用UG的建模模块和外观造型模块，进行医用外径规的三维造型设计，再用UG的CAM真块对造型好的医用外径规进行数控加工刀路的编制，最后用UG自带的仿真系统进行

7、模拟加工，进一步提高UG®C件进行零件造型设计和数控编程。通过此次的造型设计及数控编程来进一步提高对UnigraphicsNX4.0软件的运用水平，达到造型和数控编程的应职应岗能力。设计目的(1)熟悉UG的启动、工作环境及工具栏的定制等相关知识。(2)掌握UG的基本使用方法。(3)掌握钟表各连杆的特点及虚拟装配的方法。(4)掌握UG中运动仿真的方法。设计要求(1)钟表各构件的三维造型(2)钟表够构件的虚拟装配。UG中钟表够构件的运动仿真(4)仿真结果的分析。钟表应用原理钟表基本组成钟表模型如图1-1所示，由表座、表盘、表壳、时针、分针和秒针组成图1-1钟表三维模型工作原理首先秒针转3

8、60。，也就是走一周是1分钟；如果分针也是360°,那是多少？1小时，1小时60分，那么一分钟分针则360/60=60；如果时针也转360°,那是12小时，也就是12*60=720分，那么一分钟时针则360/720=0.50钟表零件造型表座绘制表座草图如图1-2所示，退出草图，旋转一周，得到表座，如图1-3所示。图1-2表座草图图1-3表座三维图形表盘在特征工具条中选择，输入数值如图1-4所示图1-4表盘内圆孔参数重复以上操作如图1-5所示，输入数值与刚得到的圆柱体做布尔差运算，得到表盘如图1-6所示。图1-5表盘外圆参数图1-6表盘三维图形01-8所示。在【文本属性】中输

9、入数值12,【锚点位置】为中下方，选择辅助圆上象限点作为放置点。¥-rffitrj,m11MlI图1-8添加文本12同样，重复【文本】对话框的操作，依次在【文本属性】中输入数值3,6,9,【下点位置】为左中，中上，右中，选择辅助圆有象限点，下象限点，左象限点作为放置点。利用锚点来调整文本位置，文字大小可根据个人需要在尺寸栏里修改。这样便得到了表选择US入】/【设计特征】/【拉伸】,厚度为1mm得到在表盘上刻出的文字,如图1-10所示。图1-10刻出表盘文字再次在表盘上插入草图，绘制草图如图1-11所示图1-11插入辅助圆退出草图，选择【插入】/【设计特征】/【拉伸】，在弹出的拉伸对话

10、框中输入数值如图1-12所示。拉伸切除，在表盘上刻出一道短刻度线。图1-12短刻度线选择US入】/【基准/点】/【基准轴】，选择表盘圆柱面，在圆心插入一基准轴，选择US入】/【关联复制】/【实例特征】，在弹出的对话框中选择【圆形阵列】，以该基准轴圆周阵列短刻度线拉伸切除特征，填写参数如图1-13所示，单击【确定】按钮。在表盘上得到所有的短刻度线，如图1-14所示。图1-13短刻度线参数图1-14所有短刻度线同样，在表盘表面插入长刻度线草图。选择【插入】/【设计特征】/【拉伸】，在弹出的拉伸对话框中输入数值如图1-15所示拉伸切除，在表盘上刻出一道长刻度线。图1-15长刻度线选择US入】/【关联

11、复制】/【实例特征】，在弹出的对话框中选择【圆形阵列】以该基准轴圆周阵列长刻度线拉伸切除特征，填写参数。单击【确定】按钮，在表盘上得到所有长刻度线，如图1-16所示图1-16所有长刻度线1.3.3表壳绘制表壳草图如图1-17所示，退出草图，旋转一周，得到表壳，如图1-18所示。图1-17表壳草图图1-18表壳三维图时针绘制时针草图如图1-19所示，退出草图，拉伸，厚度为1.0mm如图1-20所示，所有的外棱边倒角均为0.2*5'得到时针造型，如图1-21所示。图1-19时针草图图1-20拉伸厚度参数图1-21时针三维图分针将时针零件图文件另存为分针，修改草图如图1-22所示，退出草图，

12、得到分针,如图1-23所示。图1-22分针草图图1-23分针三维图秒针绘制秒针草图如图1-24所示，退出草图，拉伸，厚度为1.0mm,所有的外棱边倒角均为0.2*5°,得到秒针，如图1-25所示。图1-24秒针草图图1-25秒针三维图2钟表的虚拟装配选择【文件】/【新建】，建立一个新模型文件，以文件“zhuangpeizhiti保存该文件。在【开始】菜单中选择【装配】，打开装配应用模块，开始装配。2-1表座与表盘装配选择us入】/【组彳/【添加组件】，插入表座和表盘；选择上B进行【配对】装配如图2-1所示；选择进行【中心】装配如图2-2所示。图2-1表座表盘配对图2-2（表座表壳中心

13、装配）添加时针、分针与秒针选择US入】/【组件】/【添加组件】，插入时针；选择.进行【距离】装配如图2-3所示，选择表盘和时针的两相对面，距离表达式中输入数值1.1;选择川进行【中心】装配，如图2-4所示。图2-3添加时针图2-4与时针中心装配同样的，将分针添加起来，将其端面与时针距离配合，距离为0.1mm,然后再与时针进行同轴心配合，如图2-5所示。图2-5添加分针将秒针添加进来，将其端面与分针距离配合，距离为0.1mm,然后再与分针进行同轴心配合，如图2-6所示图2-6添加秒针用鼠标右键分别单击三个指针，选取【重定位】将这三个指针移动到六点钟的位置如图2-7所示，以确定各指针之间保持正确的

14、初始位置关系。图2-7三个指针重定位添加表壳选择US入】/【组件】/【添加组件】，插入表壳；选择；上1士进行【配对】装配如图2-8所示，将表壳端面与表座重合配合；选择市进行【中心】装配如图2-9所示,是表壳与表座重合同轴心配合。EjH»r*-)图2-8插入表壳*阿阳fJE+ZTOZITKr-.HIZlOI十0於卜川:时曲r二皿(I中心盟H4对IB建HA两%过虏韶的里袤曲式fftSI列出信滴图2-9与表壳中心装配图2-10装配完钟表模型装配完毕后如图2-10所示，所有的配合关系如图2-11所示。图2-11各配合关系用鼠标右击表壳，选择【编辑显示】，在弹出的【编辑对象显示】对话框中更改透

15、明度，得到表的形状，如图2-12所示图2-12更改表壳透明度3钟表运动仿真在【开始】菜单中选择【运动仿真】，打开仿真模块。右击【运动导航器】上的装配文件名，选择【新建仿真】，在弹出的【环境】对话框中选择【动力学】，单击【确定】在弹出的【机构运动副向导】对话框中单击【确定】按钮，把装配图中的构件自动转换成连杆，装配关系映射成仿真模块里的运动副。Y),本例把表座、表在弹出的【主模型到仿真的配对条件】对话框中选择【是(壳连杆接地。在后面补充把表壳、表盘设置为固定连杆添加旋转副运动副由两个构件直接接触而组成的可动的连接称为运动副。两个构件上参与接触而构成运动副的点、线、面等元素被称为运动副元素。运动副

16、有多种分类方法：按照运动副的接触形式分类：面和面接触的运动副在接触部分的压强较低，被称为低副，而点线接触的运动副称为高副，高副比低副容易磨损。按照相对运动的形式分类。构成运动副的两个构件之间的相对运动若是平面运动则为平面运动副，若为空间运动则称为空间运动副，两个构件之间只做相对转动的运动副被称为转动副，两个构件之间只做相对移动的运动副称为移动副。按照运动副引入的约束分类。引入一个约束的运动副称为一级副、引入两个约束的运动副称为二级副，还有三级，四级，五级副。按照接触部分的几何形状分类。可以分为圆柱副、平面与平面副、球面副、螺旋副等。有关旋转副的添加选择US入】/【运动副】，给时针加上一个旋转副

17、如图3-1所示，第一个连杆选择时针轴孔的圆周，这样就完成了选择连杆”（时针）、指定原点”（圆心）、指定方位'（圆所在平面的法线）三个步骤，此时，相应的步骤名称前将出现路色的'号。然后，可直接单击【应用】按钮，第二个连杆默认接地，这样就完成了一个旋转副的添加。随以同样的方法添加分针，秒针，如图3-2和3-3所示。图3-1时针旋转副图3-2分针旋转副定义华及I陶供占芟班A|伊艇河和亮TEF打V途跑至杆储*海定京点口】*看M方位Q)度向姿畸育也笫二1曲杆匚)吃合的近撵度杆m同因力同国油rme1，领'用油j图3-3秒针旋转副设计运动击时针接地的旋转副J004,选择【编辑】，在【

18、驱动类型】中选择【恒定】,在【初速度】中填写时针转速如图3-4所示。这里，模拟在1s内时针走过1h的情况，因此设置其运动为每秒钟匀速转动30°图3-4时针运动参数由钟表的工作原理可知，时针转1h,即30°,分针转60min,即360°,秒针转3600s,即21600°。所以，分别右击分针和秒针接地的旋转副J005和J006,在【驱动类型】中选择【恒定】，在【初速度】中分别填写分针转速如3-5所示和秒针转速如图3-6所示,图3-5分针运动参数豆页1摩国.而编肃取图3-6秒针运动参数运转仿真右击【运动导航器】上的仿真项目motion-1,选择【新建解算方案】

19、。【时间】设置为1，【步数】设置为500,单击【确定】。右击【运动导航器】上新建立的解算方案Solution-1,选择【求解】，进行仿真计算,计算完毕后在【运动分析】工具条中选择动画图标，在弹出的【动画】对话框中单击播放键进行仿真。由仿真过程可以看见，三个指针按照给定的转动关系，时针转一格（1h）,分针转1周（60min）,秒针转60周（3600s）。仿真过程中0.5s即6点30分时的位置如图3-7所示，1s即7点钟是的位置如图3-8所示.图3-7仿真0.5s的钟表图图3-8仿真1.0s的钟表图仿真结果分析1s内时针分针秒针的各自位移图形如下所示，根据钟表的工作原理，秒针转360,相当于走一圈

20、是1分钟；分针转360,等于1小时，1小时60分，那么一分钟分针则360/60=6；时针转360°是12小时，也就是12*60=720分，那么一分钟时针则是360/720=0.5。°而在本次模拟仿真中是虚拟1s内钟表走过一小时，那么时针走过30°,分针走过3600,秒针走过216000,分析位移图形与钟表的工作原理相结合，得出运动仿真是正确的。结论通过本次毕业设计使我对UnigraphicsNX软件的实体造型、加工等功能有一定了解，并能熟练运用实体造型中的有关属性命令，如：拉伸、镜像、扫掠、旋转、拔摸等其它命令，也使我深刻了解到UnigraphicsNX软件的功能之强大、技术之先进，为造型设计、机械设计、加工制造等同领域提高了完整的解决方案，毕业设计培养了我对零件的三维造型能力和加工能力。UG软件具