浅析三维建模技术在机械产品设计中的应用

1、 浅析三维建模技术在机械产品设计中的应用 黎子琼摘 要：近年来，随着计算机技术的不断进步，各种相对成熟的工程设计软件开始涌现。其中应用最为广泛的三维建模技术从根本上改变了传统的机械产品设计工艺，提高了新产品开发和设计的效率。本文从三维建模技术的发展现状、意义及其在机械产品设计中的应用进行了论述。Key：三维建模技术；机械产品设计；应用实例在如今这个数字化、信息化、智能化时代，传统的设计机械产品设计方法已经被淘汰，高品质的三维建模技术为现代化机械产品设计提供了一个更加高效的平台，大大缩短了机械产品设计的周期。可以说在融入了三维建模技术以后，机械产品设计技术有了质的飞跃。现阶段，三维建模技术得到了

2、普遍应用，实现了机械设计领域的创新发展，设计人员可以选择合适的三维技术来改进产品设计的质量。1 三维建模技术的发展现状为了能够逼真地模拟现实以及精确的描绘事物，完成三维物体的真实再现，就需要应用到三维建模技术。三维建模技术实质上就是研究对象的空间模型建构，利用相关建模软件对其模型进行各种操作和处理。三维建模技术是伴随着计算机辅助设计技术的发展而不断创新的，设计人员可以通过人机交互的方式完成产品的构思、分析和设计。上个世纪80年代，CAD技术逐渐成熟，成为人类生产工作的主要辅助工具之一，促进了制造产业的优化升级和创新发展。对于大家常见的GAD软件，其核心技术就是建模，从上世纪50年代的二维建模到

3、今天的三维建模，CAD软件有了很大突破。目前，三维建模技术能够更完美的提供产品集成信息模型服务，使得产品设计上升到了更高的层次，实现了产品设计工艺的规范化、程序化和标准化，设计的质量和效率越来越高。2 三维建模技术对于机械产品设计的重要意义三维建模是一种参数化的设计方法，能够根据产品参数和特征进行建模，通过模型动态显示给工程设计人员，从而提高设计质量和效率。参数化设计与传统的设计方法相比，具有很高的精确性和层次性，设计人员可以更改几何图形来达到设计的目的。三维建模技术可以对所有产品零件按照设计人员的设计理念和构思从布局、结构、造型等多个角度进行全面包装，能够帮助设计人员分析产品设计中所存在的不

4、合理机构以及提供产品的装配与动力性能，获得结构立体模型，优化各项参数，从而设计出理想的产品。所以说，三维建模技术从根本上改变了机械产品设计的工艺和流程，使得新产品开发和设计的效率越来越高。作为机械工程设计人员有必要了解现代化三维建模技术，深入学习并掌握一些三维建模软件，进而设计出高工艺高质量的机械产品。3 三维建模技术在机械产品设计中的应用实例由于三维建模技术在机械产品设计中的应用比较广泛，且不同的企业、不同的机械产品所采用的三维建模技术也不一样。当前，业内比较常用的三维建模软件主要有Autodesk Inventor、Solid Edge、SolidWorks、Pro/Engineer、CA

5、TIA、UG等几种，其中UG 是最早的三维建模软件之一，也是应用最广的高端 CAD 软件。本文将以UG三维建模软件的应用为例，来谈谈在机械的斜齿轮设计中UG建模软件的具体应用。3.1 UG三维软件的功能模型UG是由EDS公司发行的一款集成的三维参数化软件，它将CAD、CAE、CAM的优点集合在一起，充分发挥了计算机先进的辅助分析和设计技术，具有强大的设计功能，相对其他软件来说操作简单，被广泛应用到航天、机械、军工等领域。3.2 斜齿轮的三维建模分析UG建模软件具有多种模型，可以对斜齿轮的关键结构齿廓进行全面分析，可靠性和精确度都非常高。从斜齿轮的端面齿廓曲度来看，属于标准的渐开线，UG模型中提

6、供了标准的计算程序，设计人员可以先将渐开线的方程转化成UG程序的表达方式，再利用驱动公式曲线得到标准的渐开线。UG软件中设置了直角坐标系，可以将渐开线的参数化方程转化为直角坐标系的方程。3.3 斜齿轮精确建模一是在菜单中添加各种参数，比如直径、齿宽、螺距、齿数、轴坐标等数据；二是利用UG提供的功能模版进行相应数据的设置，得出渐开线和分度圆；三是绘制图形，进行镜像处理，绘制出螺旋线，完成单个齿轮设计；四是利用实体特征的圆形阵列命令得到全部整周的齿廓；五是例如几何图形，完成轮毂、 轮辐的设计，对相关部位进行倒圆角跟倒斜角处理，最终得到斜齿轮。3.4 优化技术作为三维建模过程中最为关键的一环，优化质

7、量的好坏直接关系到产品设计的效果。对于已经创建好的模型可以采用实例化技术，在原有UG数据库已存在的模型基础上，通过对实例進行平移、旋转以及缩放等变换坐标比较后，对其几何特征、颜色、纹理等属性进行编辑和调整，最终得到想要的效果。3.5 应用效果实践证明，UG三维软件所提供的公式曲线功能效果非常明显，失误率极低，能够达到精确建模的目的。并且各个结构参数能够进行调整和修改，符合现代参数化设计的需求。在实际设计中，只需要对模型机构进行参数化修改，就可以设计出不同类型的产品。4 结语三维建模技术彻底改变了传统的机械产品设计手段，更新了产品设计的概念和方法，将产品结构设计、美学设计、加工制造有效地联系在一

8、起，已成为产品设计行业不可或缺的重要工具。作为机械设计专业人员要根据自身所处的行业以及未来发展方向选择合适的建模软件，真正发挥出三维建模技术在机械产品设计中的作用。Reference：1 毕硕本，张国建，侯荣涛，梁静涛.三维建模技术及实现方法对比研究J.武汉理工大学学报.2010（16）2 秦浦雄，王书庆. 桥梁结构的三维建模技术J.计算机辅助工程.2000（02）3 蔡辉，伍胜. 三维建模技术及实现方法对比研究J.科技与企业.2013（20）4 肖振萍，彭辉华. 三维建模技术应用方法比较研究J.数字技术与应用.2011（05）5 金增来. 三维建模技术在建筑领域的应用J.现代营销（学苑版）.2010（06）6 栾悉道，应龙，谢毓湘，吴玲达，文军.三维建模技术研究进展J.计算机科学.2008（02）科学与财富2016年7期科学与财富的其它文章略述小