【论文】自行车造型毕业设计论文

【】自行车造型毕业设计论文 摘 要 在制图软件中Solidworks软件自上而下方法的研究已成为研究和开发的热 点逐渐成为一种趋势在 Solidworks环境中 通过产品 部件和零件三者之间参 数关联 采用一种基于装配约束的参数化设计方法实现部件的参数化建模 阐述 了这种参数化设计方法中的关键技术 包括产品结构的划分 尺寸分析 关联设计 基于布局草图的和方程式的添加 运用部件参数化设计方法构建了一个 Solidorks 部件库 采用这种方法 有利于产品的修改和系列化 提高设计效率 ABSTRACT In drawing software the method of top-down design research has become the focus of research and development Top-down and gradually become a trend The thesis discusses the parametric modeling method of component s completed by adopting the parametric method based o n assembly constraint through t heir parametric links of product component s and part s under the SolidWorks Meanwhile it introduces the key technique of this method including the partition of product structure dimension analysis relating design assembly design based on layout sketch and t he accession of equation The thesis creates a component s library in t he SolidWorks by using t he method of parametric design for component s Adopting t his method will be in favor of t he modification and serial design of a product and raise t he design efficiency Based on a large number of domestic parametric design based on the literature bicycle of parametric design for example further discusses the development and the process parameters And according to the parametric process API design personnel from drawing work freed concentrate on selection and optimal design parameters improve product quality shorten the product design cycle KEYSSolidWorksassembly constraint Top-downcomponent s librarybicycle 第一章 绪论 11自行车的行业 自行车历史渊源久长据史料文字记载大约公元前2300年中国埃及印度都出 现过人类原始的自行车雏形意大利庞贝城中的壁画是最早的图形记载世界上第 一辆真正的自行车是由法国人米狄?德西福拉克于1790年发明的两轮脚蹬自行 车链条式驱动装置的发明者是英国人丁?斯塔利和劳森1888年英国人邓洛普将 实心轮胎改为充气轮胎使行驶较为轻便自行车的发展从车型看20世纪60年代初 期以普遍车轻便车为主到70年代开始流行小轮车80年代则是山地车的天下而近 10年来的世界自行车市场结合城市轻便车和山地车两者优点而设计的混合型自 行车随着全球环保绿色浪潮的兴起以及人们由于生活节奏加快而对交通工具速 度上的要求进一步提升自行车市场向高档化方向的发展已成为全球自行车行业 发展的必然趋势目前我国共有自行车整车厂和零件厂1081家自行车整车厂数量 占行业企业总数的13整个自行车行业国有三资和组装型企业三足鼎立年生产能 力为6000多万辆经过80多年的发展我国自行车行业取得了骄人的进步自行车的 款式和种类不断得到丰富目前行业产品范围主要包括各种类型档次功能的自行车助力自行车童车与各类自行车零件今年来一些自行车生产厂挖掘生产潜力开发了各类健身车健身器材等同时产品品种摆脱了单一的普通车生产发展为载重车轻便车运动车赛车山地车城市车等6大系列上万个规格样式采用的材料从单一的钢材逐步发展铝合金工程塑料与碳纤维复合材料等同时自行车零件品种显著增加档次提高较快 12选题依据与研究意义 自行车从发明伊始就是一种最普及的大众化的轻便交通工具其造价低廉维修简单使用方便无污染深受人们喜爱至今它仍然是一些国家的城市和农村的重要交通工具而自行车的用途已由单一的代步载货工具向娱乐健身旅游等方向发展如何设计出结构合理骑车轻快美观舒适的自行车成为当前各自行车生产厂家热切关心的问题自下而上设计法是比较传统的方法先设计并造型零件然后将之插入装配体接着使用配合来定位自行车参数零件若想更改零件必须单独编辑零件这些更改可以在装配体中看见自上而下法在Solidworks也成关联设计是指在装配体的布局草图上布置设计信息然后把信息传递到下级的产品结构从开始就把零部件作为系统的一部分并考虑零部件之间的相互作用随着设计的进行更为的细节信息成为可能并被包含到设计当中通过在一个布局草图中表达整体设计意图就很容易做出正确的设计修改运用机械设计等知识完成自行车骨架结构的设计同时利用Solidworks的建模功能建立三维模型最后应用Solidworks的运动仿真功能使得自行车设计直观快捷高效该技术在机械工程化工设备汽车制造等很多领域有很强的实用性和推广价值Solidworks是美国Solidworks公司的一款高性能三维机械设计提供了一个方便的可视化平台设计创建自行车的三维模型 把整个自行车系统拆分成相互独立且整体统一的模块模块内部的零件又可以实现互换的柔性化装配 13 课题的研究及研究现状 近年来关于自行车设计和以及在对Solidworks的力学分析国内外在这些方面的不断的研究对于自行车方面的研究国内主要有王建华[1]等人对运动自行车整个车架结构参数化设计让运动自行车适应人体的特征从而发挥骑车者体能技术发挥谢庆森林俊聪[2]等人在基于ProE的自行车参数化设计主要是缩短自行车设计的周期提高自行车设计的水平提出了自行车参数化设计理论阐述了系统的构建原理和系统框架张祥林邓磊[3]等人研究面向装配的自行车CAD系统研究其为了提高自行车设计效率和设计质量而基于UG 建立了自行车CAD 系统 引入了参数化模板和装配接口模型还阐述了参数化建模自动装配干涉检查等关键技术在该系统中的实现陈东祥胡冬梅[4]的硕士论文基于ProEngineer的自行车参数化计系统中是对当前我国CAD技术应用日益普及和推广而自行车CAD二次开发相对落后的现状利用Pro,Engineer提供的二次开发工具Pro,Toolkit和VisualC6(0的集成开发环境对Pro,Engineer进行二次开发建立了一个快速的自行车设计系统采用三维造型技术与参数化设计相结合的方法通过Pro,Toolkit应用程序设计模块进入自行车零件模型库对零件模型进行调用修改再生等操作从而实现自行车产品的快速设计林霜[5]的论文主要研究与分析自行车设计中的人机因素从人机工程学的角度出发对自行车设计的发展自行车设计中人的因素和自行车设计人机关系进行分析和研究利用三维造型软件设计出自行车借助人机分析软件结合自行车结构和人的因素进行分析自行车设计的合理性和舒适性针对自行车的设计建立了基于UG的专用CAD系统通过对自行车零部件 进行ABC分析和几何形状分析建立了描述产品结构的参数化模板创建了完善的零部件数据库开发了不同款式自行车车架的快速设计模块和零部件自动装配模块实现了对产品配置模具明细表以及其它产品相关信息的管理快速生成工程图有效地指导分析和生产并为知识的再利用提供基础以儿童为中心的前提下提出了儿童参与设计的方式分析了儿童参与自行车设计的组织过程并构建了儿童自行车用户参与设计的任务模型和思维模型对儿童参与设计中界面的设计依儿童年龄层次不同提出了不同的设计指导意见 实践部分对儿童自行车进行了模块化的划分归纳出适于儿童参与设计的基本模块部分建立了儿童自行车个性化设计的基本模块库与个性化模块库在研究模块化设计和概念化设计的基础之上针对自行车设计的特点探讨了自行车的模块化概念设计的理论和实现分析了自行车模块化概念设计系统的结构并把该系统拆分成3个相对独立的子系统基础数据库自行车模块化数据库用户交互接口 1具有强大的实体建模功能和直观的Windows用户界面 2具有独特的特征管理员历史树 3双向关联的尺寸驱动机制 4支持Internet 技术实现数据共享 5提供了VBVBA 宏 Visual CDelphi等支持OLE Object Linking and Embedding 对象链接与嵌入 或COMComponentObject Model组件对象模型的开发语言接口用于SolidWorks 的二次开发创建出用户定制的专用SolidWorks 功能模块 虽然SolidWorks 所提供的功能非常强大但要使其在我国企业中真正发挥作用使常用的或重复的任务自动化提高效率就必须对其进行本地化专业化的二 次开发工作而且这在虚拟工程中也是十分必要的 22自上而下设计的概念和方法 Solidworks的设计方法有两种自下而上设计和自上而下设计 com上特点 自下而上设计是指独立于装配体设计的零件并把这些零件组装成装配体通常创建完成装配体后会发现模型不符合要求只有手工调整每一个相关模型随着装配数量的增加检测和更正这些错误会耗费大量的时间如果出现重大设计变更就会影响到大量零部件必须手工辨别和修正每一个零部件来满足设计的调整所以这种设计方法一般应用在已有的产品的建模或者零部件的设计 自下而上设计优点 自下而上设计方法是最基本的设计方法首先单独设计零件然后由零件组装装配体装配体验证通过后生成工程图 简单由于零部件单独设计彼此之间没有相互关联参考所以建模简单不容易出错即使出现错误也容易判断和修改 对硬件要求低零部件之间没有关联参考修改局限于单个零件或装配体所以运算量比较小对于硬件的要求相对较低 自下而上设计缺点 不符合产品设计流程自下而上设计流程与产品设计流程整好相反因此不适合进行新产品研发 局限性强设计修改局限于单个零部件不能总揽全局进行设计和修改修改单个零部件后相关零部件不能自动更新需要进行手工干预完全融合到产品研发中自上而下的设计方法就是从整机分系统子系统等不同的父子模块按顺序入手按 照实际装配的工艺过程综合考虑各个模块之间的约束因素最后逐层将详细设计动作分解到每个零件的设计方法全局性强总图修改后设计变更能自动传递到相关零部件从而保证设计一致效率高一处修改而全局变化在系列零件设计中效率更高主参数修改?零部件自动更新?所有工程图自动更新一套新的产品数据自动生成现在用几个小时就能完成原来几周的工作量复杂零部件之间有大量的关联参考会增加零部件的复杂度有时候甚至因为找不到参考源头而无法修改 对工程师要求高由于参考关联复杂要求工程师能够熟练操作软件熟悉产品设计流程和变化趋势对总工程师的要求更高如果初始布局不合理则需要进行大量修改甚至因为无法修改而导致整体崩溃 对硬件要求高关联设计带来大量关联计算尤其是总图的更新会导致全部相关零部件自动更新对于计算SolidWorks的设计方法主要分为三类关联参考外部参考法和布局下面分别进行介绍关联参考法是基础的设计方法它通过零部件之间的关联参考来传递设计关联从而达到修改一个零部件则相关零部件根据关联自动更新的目的 优点关联参考方便快捷可以同步更新 缺点关联是单向的并且当关联应用范围主要应用在部件级关联设计关联尽量控制在一定的范围内这样容易进行控制和修改 2外部参考法即主零件法在一个主零件中完成整体设计然后使用多体或分割的方法将主零件分解为多个局部并传递到单独的零部件中对分解后的零件进行详细设计最后在装配体内进行汇总以完成设计 优点所有相关零部件在同一个主零件中完成这样就不会产生复杂的 关联参考并且修改容易 缺点如果零部件之间有复杂的相互运动或者零部件非常多这样设 计就很困难 适用范围零部件之间的关联非常多而且复杂部件之间相互没有运动在这种情况下如果使用关联参考首先根据初始参数在装配体内进行总体布局也可以称之为骨架模型绘制布局草图定义草图块同时完成图块间的装配关系验证结构设计正确后开始建立零部件的虚拟结构把主要参数和结构形状传递到相应的零部件中然后把设计任务包含设计信息的子装配体分派到项目组成员手中进行详细设计当详细设计完成后进行汇总生成总装配体验证完成后生成相应的工程图在需要修改设计时通过修改总体布局所有相关零件会自动更新 优点符合传统产品开发流程设计具有全局观总图修改所有相关零件自动更新 缺点关联参考复杂对设计团队整体实力和图档管理能力要求高 适用范围模块化传统机械设计和有复杂机构运动的机械设计 自行车除了作为一种交通工具还具有健身娱乐竞赛等多方面功能随着高新技术的不断提高运用越来越广泛功能越来越完备出现了水陆两用自行车多档变速自行车登山越野自行车等多功能型自行车 1 多档变速自行车 变速装置的形式很多内装外装手动无级变速电气式自动无级变速流体变速细绳式带式随动式离合器式磁力式连杆式摩擦离合器式摩擦板式离心力式异型电机式柱塞式和谐传动行星齿轮式照相机光圈式改变链轮径凸轮偏心式 带行星齿轮和链轮 橡胶变速式滚珠螺丝变速等等 外装变速器直接接触外部空间变速的范围较大多用于山地车内装变速器暗 藏于后花鼓中由于设计的空间有限变速的范围较有限一般用于城市内骑行的轻便车森威系列中的摩擦式换档变速器采用低接触式走线方式和摆动机构实现前后自动定位定档工NDEX调速它选用高强度的压铸铝塑脂件采用旋转手柄GD型飞轮具有预拨功能使得工NDEX系统达到平顺准确的变速性能最新产品中还有通过电脑感应和微型马达来自动进行变速的全自动内变速系统通过变速把上的电脑液晶FLGHT DECK电子显示系统实现显示时间平均速度骑行总距离等17种的功能 2 山地自行牟 山地自行车适于行驶在不平整的路面上由Bertone公司和通用 GM 的子公司欧宝联合开发的山地自行车用一根管材构成的龙骨代替了传统的四边形车架此车将后轮车链连接脚蹬子的中轴作成一体减震器安装在镁管中从而使得24速换档机构中的链条张紧力不受到车轮跳动的影响解决了后悬挂系统的自行车经常遇到的问题 3 遭震赛车 在登山自行车下坡赛车上为了降低自行车车辆重量发挥乘骑者的最大极限提高耐冲击性普遍采用高性能的前后叉避震设计悬吊式后避震系统和弹簧压迫式的传动系统在把手避震座管立管等各部分均采用创新的材料使自行车的减震功能几乎可以与机车相媲美同时为了减少抗风阻系数以往管状的车身已逐渐为扁平的设计所代替第四章车架造型设计 自行车创新设计包括所示的各个方面本论文重点讨论车架造型传动系统设计本章首先研究车架造型设计 35人自行车系统 组成自行车的功能是供人骑行就发挥自行车的功能作用而言把人看作自行车的组成部分是完全合理的因此人在骑车时组成了人一车系 统该人一车系统中的人一车界面关系可由图来进行分析 图31人与自行车的关系 com 支撑部件主要有车架前叉鞍座和车把等是自行车的构架支撑部分将其他零部件固定在相互间正确的位置上保证自行车的整体性实现自行车的功能从人机关系来看鞍座车把和车架等的位置和大小以及它们间的相互关系与骑车人的位置和肌肉的动作有着性的设计参数 人与动力接受部件关系 动力接受部件主要是脚蹬和曲柄动力是靠骑车人的双脚踩在脚蹬上下肢运动的力使曲柄转动而产生的为了使人省力和有舒适感必须在骑自行车人的体格和体力与自行车元件的尺寸关系上下功夫即研究人体下肢肌肉的收缩运动与曲柄转动之间的能量转换问题 人与传动部件关系 传动部件主要是滚珠链条和链轮人的作用力是通过链条和链轮传动而带动后轮转动从而使自行车前移传动部分的设计关键是要有较高的传动效率和可靠性且有易操纵的变速机构保证较高的传动效率才能使人用一定的肌力而获得较大的输出功率 人与工作部件关系 工作部件就是车轮即车圈轮胎等绝大部分轮胎是充气的少数是实心的车轮一方面把骑车人的肌肉力量有效地转换为同地面接触而向前运动的力另一方面将骑车人的握力转换为与接地部分所产生的刹车阻力在设计自行车的各部分尺寸车闸及变速器等时应该着眼于骑车人动力传动工作的连贯性才可能设计出同 骑车人手的大小或握力相适应的闸把刹车力适当的车闸才不会发生刹车阻力不够而造成失误现象 车架部件是构成自行车的基本结构体也是自行车的骨架和主体其他部件也都是直接或间接安装在车架上的车架就相当于人的骨架有了车架才能选用安装车轮等零件完成整车设计车架为了减轻管重量提高强度其材料通常由铁铝合金等材料一般采用普通碳素铜管较高档的自行车采用低合金钢管制造为了减少快速行驶的阻力有的自行车还采用流线型的钢管经过焊接组合而成根据管材的长 短构成的角度等影响整体自行车的特性比如直线骑行较好的自行车易转的 自行车骑行舒畅的自行车等决定这些因素的很多都来自于车架同时车架的 形状决定了自行车的整体外观类型和骑行性能自行车车架的结构形式有很多但总体可以分为两大类即男式车架和女式车架由于自行车是依靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的车架便成为承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适安全地运载人体的重要结构体车架部件制造精度的优劣将车把属于自行车的导向部件乘者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡车把按形状可分为平把下垂把上翘把等按使用时手握的位置相对于把横管的位置可分为前置式和后置式设计时应按不同的车种选择合适的车把运动形自行车宜采用平把和下垂把以手前置式为宜前叉是自行车的导向部件之一 前叉在自行车结构中处于前方部位它的上端与车把部件相连车架部件与前管配合下端与前轴部件配合组成自行车的导向系统转动车把和前叉可以使前轮改变方向起到了自行车的导向作用此外还可以起到控制自行车行驶的作用 前叉部件的受力情况属悬臂梁性质故前叉部件必须具有足够的强度等性质 车胎充足气后车轮与道路的接触面积小摩擦阻力相应减小使得行驶较轻松 但是一旦遇上高低不平的道路就会颠簸不稳特别是前叉震动更加厉害因此近几年来人们又研究出了具有减震作用的前叉避震前叉避震前叉将自行车的车架和前轮弹性的连接在一起可吸收并缓解因路面不平而传递给车架的冲击和震动保持骑行的舒适和平稳由于减震装雹具有缓冲作用可以避免某些零件因过分震动而损坏 鞍座是保证长时间骑行不疲劳的关键部件运动车一般采用无弹簧式鞍座一一鞍座面下应采用较硬的海绵形状以狭长为宜鞍座的长度宽度的鞍梁的结构是以车型和乘者的性别习惯来确定鞍座的结构设计应充分考虑乘者舒适 鞍座依靠鞍管与车架做钢性连接用来承受人体的重量具体来说鞍座面是人体体重的支撑面具有良好的强度和弹性它由鞍座面皮和垫皮组成 鞍座架又称鞍梁是鞍座的主体其结构比较复杂一般由前后撑板左右鞍撑上下梁组成并连接和支撑鞍面 鞍座簧实质上是鞍座架的一部分它支撑着鞍座架和鞍座面起着缓冲和减震的作用鞍座簧的形式有立簧卧簧和拉簧等几种 鞍座夹又称鞍座卡是由夹紧螺钉座夹和夹板等组成用来将鞍座固定 在鞍簧上自行车的座垫下安装弹簧可以利用它的缓冲作用以减小震动自行车的车轮属于导向系统前轮也属于驱动系统后轮其种类型主要分为传统型辐条型和实体型 传统的自行车车轮由轮胎内胎外胎辐条花毂等组成其结构造型其中车轮的外胎又分软边胎和硬边胎两种软边胎断面宽能全部裹住内胎着地面积比较大能适宜多种道路行驶硬边胎自重轻着地面积小适宜在平坦的道路上行驶具有阻力小行驶轻快等优点外胎上的花纹是为了增加与地面的摩擦力山地自行车的外胎 宽度特别宽花纹较深也是适应越野山地用车轮的辐条一般是等径的为了减轻重力也有制成两端大中间小的变径辐条还有为了减少空气阻力将辐条制成扁流线型但近几年市场上出现了脱离传统的车轮实体车轮整个车轮都是一体的这些造型奇特的车轮一般都用在运动型自行车上两种类型的车轮相较辐条车轮较轻但实体车轮更符合空气动力学原理 踏板是自行车驱动系统的主要部件是自行车驱动力蹬力的传点在这组组合件中包含中轴曲柄等多种零件具体组装三维模型 脚蹬部件 脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上是一个将平动力转化为转动力的装置自行车骑行时脚踏力首先传递给脚蹬部件然后由脚蹬轴转动曲柄中轴链条飞轮使后轮转动从而使自行车前进因此脚蹬部件的结构和规格是否合适将直接影响骑车人的放脚位置是否合适自行车的驱动能否顺利进行 脚踏板 脚踏板可分为整体式脚踏板和组合式脚踏板无论什么款式的脚踏板都必须有脚踏面必须安全可靠并且具有一定的防滑性能制造材料可以选用橡胶塑料或金属 脚踏板必须转动灵活脚踏板是整个车子旋转部位的动力源过去的踏板其鞋底板自出力点中央至曲柄的距离都超过,,哪近年来国外有新品踏板轴的长度缩短为,,,,,是可增加力矩的 曲柄 曲柄的长度使用上原则以下肢长来调配此外还得考虑项目的应用一般曲柄大众化的尺寸都是从起每隔为一标准到 等五种但实际应用时对其尺寸的要求更 为精密化 链条 链条又称车链滚子链安装在链轮和飞轮上其作用是将脚踏力由曲柄链轮传递到飞轮和后轮上带动自行车前进 5链轮 链轮需用高强度钢材制成保证其达到需要的拉力强度 飞轮 飞轮以内螺纹旋拧固定在后轴的右端与链轮保持同一平面并通过链条与链轮相连接构成自行车的驱动系统 飞轮从结构上可分为单级飞轮和多级飞轮两大类 单级飞轮又称为单链轮片飞轮主要由外套平挡和芯子千斤千斤簧垫圈等零件组成单级飞轮的工作原理当向前踏动脚踏是链条带动飞轮向前转动这时飞轮内齿和千斤相含飞轮的转动力通过千斤传到芯子芯子带动后轴和后轮转动自行车就前进了当停止踏动脚踏板时链条和外套都不旋转但后轮在惯性作用下仍然带动芯子和千斤向前转动这时飞轮内齿产生相对滑动由此将芯子压缩到芯子的槽口内千斤又压缩了千斤簧当千斤齿顶滑到飞轮内齿顶端时千斤簧被压缩得最多再稍微向前滑一点千斤被千斤簧弹到齿根上发出嗒嗒的声响芯子转动加快千斤也很快在各个飞轮内齿上滑动发出嗒嗒的声音当反向踏动脚踏时外套反向转动会加速千斤的滑动使嗒多级飞轮是自行车变速装置中的一个重要部件多级飞轮是在单级飞轮的基础上增加几片飞轮片与中轴上的链轮结合组成各种不同的传递比从而改变了自行车的速度 自行车的部件除了上述的几种主要部件还包括挡泥板撑脚车闸等附件具体 功用造型如下所述 ,挡泥板 挡泥板属可选择性部件休闲自行车一般都会安装但运动车一般以不装挡泥板为宜有时也可采用窄形挡泥板 后座 后座又称货架其功用主要用来承载一般自行车都有安装运动车则很少安装后座的造型非常多图及是比较常见的造型 车闸 车闸是保证骑乘者安全的结构其优点是刹车的制动点不在轮缘上不会损坏车圈的电镀层车间按制动点的位置来分可以分为轮缘闸和轴闸两大类我们重点介绍最常见的轮缘闸 轮缘闸是一种通过机械杠杆推杆拉杆或钢丝绳等直接将高摩擦因素的闸皮压向车圈边缘后轮胎将转动中的车轮刹停的装置轮缘闸结构简单维修保养方便因此被广泛使用但是如果接触车圈轮缘不正或雨水淋湿的影响会降低摩擦从而影响制动的效果常见的有 普通闸优点为接触面合理制动力矩大制动灵敏刹车性能可靠结构简单和安装修理方便 钳形闸当刹车时其左右闸叉和闸皮就像钳子一样紧紧地钳住车圈的两个端边达到使车减速或停的目的优点是刹车时力臂大制动效果好传动零件少调节和维修方便重力轻外形美观悬臂闸优点为悬臂闸刹车时的力矩比钳形闸更大制动性能好结构简单重力轻调节和维修方便前触闸前触闸是靠杠杆原理制动的当手握紧闸把时闸把的另一头梅接头拉杆拉管向下压使闸皮向下压至与轮胎接触产 生摩擦制动力其缺点是刹车教果与轮胎充气程度有关充气不足时会使摩擦力减小影响刹车效果脚闸优点为由于刹车是用脚力的所以在脚闸上产生的正压力越大刹车效果越好自行车设计在某种程度上是一种积累的过程企业已有自行车产品以及国内外自行车样车的车型数据蕴涵着设计者的经验和知识对于设计新产品具有很重要的借鉴作用本文的自行车参数化设计系统就是要将自行车车型尺寸及结构型式数据信息和产品开发过程集成起来创造出一种透明度很高的虚拟环境能适应复杂多变的变形设计的需求保证在整个产品生命周期中使产品数据具有一致性定义的条件下进行产品设计的数据管理和过程控制整车模型及其构成的整车模型库是在零件模型库的基础上建立的整车模型通过车架车把前叉等模型的自由组装可以形成多种多群的类型这些类型之间又存在着相似的关系因此将相似的模型归为一组找出最具代表性的将之存放到模型库中构成整车模型库利用车架模型的不同完全可以归结为两种造型而其他被替换掉的整车模型类型可以通过系统完成后的整车修改模块来重新生成即通过相近造型的零件模型的替换再生得到 第5章 Solidworks simulation对自行车的结构分析 51 Solidworks Simulation Solidworks Simulation作为SolidworksCOSMOSWork的新名词是与Solidworks完全集成的设计分析系统它提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析频率分析扭曲分析热分析和优化分析凭借着快速解算器的强有力支持使用户能够使用个人计算机快速解决大型问题Solidworks Simulation提供了多种捆绑包可满足各项分析需要 52线性静态分析 线性分析是指当载荷作用于物体表面上时物体发生变化载荷的作用将传到整个物体外部载荷会引起内力和反作用力使物体进入平衡状态 线性静态分析有两个假设 1静态假设所有载荷被缓慢且逐渐应用直到它们达到其完全量值在达到完全量值后载荷保持不变 2线性假设载荷和所引起的反应力之间的关系是线性 53结构分析 首先什么是结构设计结构要处理比较静态的物体因为一个产品有了外型造型设计以后就要做机构设计来处理其运动特性然后这样的的产品在结构上是否坚固就成了结构设计的主要课题了 在结构分析中主要有三个方面 结构强度与寿命评估 由于结构的速度成本耐久性可靠性的要求不断提高导致结构设计师在设计结构时以减轻产品重量为最高原则这样结构强度与寿命的评估就变得越来越复 杂越来越重要来了 结构优化 将设计问题的力学特性与数值方法中的各种相似的手段相结合然后将高度非线性问题转化为一系列近似的带状显示约束问题最后通过数学规划法来解答 3有限元法 以有限元分析为基础可以分析产品零件或组装系统以确保整个产品是符合设计要求的有限元模型和产品的几何模型是相关的通过建模和分析后计算出结构反应变形应力温度等 5(4对自行车的力学分析 在现代机械行业中理论力学材料力学及工程力学在实际生产过程中越来越发挥出其强大的作用面对日益创新与进步的社会在社会生活中人们越来越重视自身所得的生活环境与生活质量这就要求像自行车汽车家用电器等这些与日常生活密不可分的产品的质量性和安全性而设计前的产品分析就是希望借助先进的生产科技最大化的节省企业的资源对产品的质量再设计前给予基本的保障使其在以后的使用过程中能够做到使顾客用的放心安心 在机械行业中机械产品的设计生产及使用都涉及到机械材料加工制造日常使用等无时无刻不在影响着机械产品本身性能当产品的在使用过程中因为产品本身的问题给顾客的家庭或者企业本身带来的伤害都是巨大的所以在机械行业中对所设计的产品在生产加工之前做好预防工作是很有必要的 结构力学分析本身依靠所用材料本身的性能对材料本身给予评定对加工过程中所产生的力的变形是得材料在由材料半成品成品的过程中所产生的不利于使用者或者工作人员的事情发生由此可见在设计过程中对产品进行必要的产品 力学分析使设计人员在设计过程中即可清楚明白在生产实际的过程中材料会有哪些不利的因素产生对生产者或者是使用者会造成什么样的影响并且在设计过程中尽量的去解决可以解决的问题使其在以后的生产中和使用中减少或者避免事故的产生 结构分析的主要内容是对产品在某一材料下对该材料在加工过程中由于受到一定的力的情况下有可能产生的力学变形及这些变形可能会造成的事故或者是影响根据结构分析结合具体的情况对可能或者将要出现的情况进行一定的合理评估设计并解决由于结构问题所出现的不良现象 com的分析过程 前叉所受的分力以及轮子对其的作用力由此对前叉的材料及受力情况进行分析 1(首先确定前叉的材料类型 对于自行车的材料主要有钢铝合金钛合金镁合金钪合金碳纤维等等 属性 数值 单位 弹性模量 21e011 牛顿m2 抗剪模量 79e010 密度 7700 牛顿m3 张力强度 723825600 牛顿m2 X压缩强度 牛顿m2 热膨胀系数 620422000 牛顿m2 热导率 50 W mk 比热 460 JkgkSolidWorks的二次开发工具和参数化思想在设计过程中重点了解液压缸的结构这样才能在参数化建模过程中知道要将那些参数设为变量本此设计的的重点是基于VBA的SolidWorks的二次开发VBA语言的应用是整个参数化的主体在此过程中用的工具就是SolidWorks自带的宏通过宏的录制编辑运行掌握了API中一些函数的功能从而实现液压缸的各部件参数化最终完成装配体 在SolidWorks软件开发中参数化设计方法的研究已成为研究和开发的热点但目前的所有软件还没有一种完美地解决现今存在的一些问题随着各种参数化技术的相互融合各种新技术的不断发展相信最终会出现能较完美实现参数化功能的技术 参考文献 [1]王建华杨文通胡凤来运动自行车车架结构的参数化设计 北京工业大学 185,230 [2]谢庆森林俊聪黄艳群基于ProEngineer二次开发的自行车参数化设计天津大学 [3]张祥林邓磊徐雁冰面向装配的自行车CAD系统研究华中科技大学 材料学院 [4]陈东祥胡冬梅基于ProEngineer的自行车参数化快 速com学院 [5] 林霜自行车设计中的人机因素分com [6] 邓磊基于参数化模板的自行车快速设计方法研究华中科技大学 2007 [7] 王璞儿童自行车个性化定制儿童参与com [8]comcom [9] 林俊聪自行车模块化概念设计系统的研com [10]邓国光自行车运动员蹬踏方式的研究山西体育科技报 1993 [11] 刘军耿国强 Solidworks自上而下设计方法初探 [12] 林修成张朝阳自行车行驶稳定性及后进动性的力学分析 [13] 李立顺孟祥德基于Solidworks的整车自装卸车虚拟设计与运动仿真 天津大学机械工程学院 [14]付永忠基于Solidworks的自顶而下装配体设计及运动仿真江苏大学机械工程学院 [15] 郑向华基于Solidworks的机械手运动仿真设计成都工业学院机电工程系 [16] 杨艳红周红生鈡相强液压传动自行车车自顶向下设计及传动分析安徽工程大学机械与汽车工程学院 [17]com and comefa Forces 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