目錄1緒論.12模擬仿真概述.12.1模擬仿真的概念.12.2模擬仿真的產(chǎn)生與發(fā)展.22.3國內(nèi)的模擬仿真技術(shù).33千斤頂.43.1千斤頂?shù)亩x及分類.43.2千斤頂?shù)陌l(fā)展現(xiàn)狀.54SOLIDWORKS概述.65基于SOLIDWORKS的模擬仿真實例.65.1基于SOLIDWORKS的千斤頂三維實體建模的基本過程.75.2零件三維實體建模過程的基本步驟.75.3螺旋千斤頂?shù)娜S實體建模的過程.85.3.1底座的畫法極其過程.85.3.2起重螺桿的畫法及其過程.105.3.3頂蓋的畫法和過程.115.3.4旋轉(zhuǎn)桿的畫法及其過程.135.4千斤頂裝配體的裝配方法.155.5千斤頂爆炸視圖的制作過程.165.6千斤頂三維動畫的制作過程.186結(jié)論.19致謝.20參考文獻.2111緒論計算機仿真技術(shù)是世界各國十分重視的一項高新技術(shù)。仿真是以計算機系統(tǒng)為基礎(chǔ)，根據(jù)用戶的要求，建立實際系統(tǒng)的數(shù)學模型，并使之轉(zhuǎn)換為仿真模型，在不同的工況下，在計算機系統(tǒng)中運行演示，從而真實地展現(xiàn)實際系統(tǒng)運行狀態(tài)的過程。它是涉及計算數(shù)學、工程控制、各種實際系統(tǒng)的專業(yè)知識、計算機軟硬件技術(shù)等多學科領(lǐng)域的一項綜合性高科技技術(shù)。是科學工作者、工程技術(shù)人員、運行操作人員進行系統(tǒng)分析、優(yōu)化設計、性能評估、運行試驗、教育培訓、操作訓練的有力工具。它在國防、能源、交通、航空航天等重要的軍事與非軍事領(lǐng)域，得到了越來越廣泛的應用。美國1992年提出的22項國家重點發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)報告中，計算機仿真技術(shù)被列為第16項。同年提出的21項國防及軍事重點發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)報告中，被列為第6項。足見其在現(xiàn)代科學技術(shù)領(lǐng)域中的重要地位1。傳統(tǒng)的設計方法是首先在設計者頭腦中建立起產(chǎn)品的三維實體形狀后借助于正投影方法，把頭腦中的三維實體投影為多二維視圖。在讀圖時又需要將各個視圖的信息通過想象加以綜合，在頭腦中恢復回原來的三維實體形狀，再進行工藝設計、加工等工作。這樣一個復雜的過程，大大降低工作效率，且容易出錯。運用Solidworks系統(tǒng)進行三維實體設計技術(shù)，采用新的三維-二維-三維的新模式，通過計算設計訓練，培養(yǎng)了空間想象能力和設計思想表達能力2。SolidWorks以其優(yōu)異的三維設計功能,操作簡單等一系列的優(yōu)點,極大地提高了設計效率。利用SolidWorks不僅可以生成二維工程圖，而且可以生成三維零件，實現(xiàn)零件的三維實體建模。用戶還可以利用其運動仿真功能，通過動畫來展現(xiàn)零件的三維造型和運動仿真。2模擬仿真概述2.1模擬仿真的概念模擬仿真的意思就是用模型（物理模型或數(shù)學模型）來模仿實際系統(tǒng)，代替實際系統(tǒng)來進行實驗和研究。事實上，習慣定義的模擬仿真，即用模型來模仿實際系統(tǒng)進行實驗和研究，從來就是產(chǎn)品開發(fā)中的常用技術(shù)手段3。計算機運動仿真作為計算機仿真技術(shù)的一個重要分支，可以歸入虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR(VirtualReality)的范疇，它匯集了計算機圖形學、多媒體技術(shù)、實時計算技術(shù)、人機接口技術(shù)等多項關(guān)鍵技術(shù)。作為一門新興的高技術(shù)，己經(jīng)成為工程技術(shù)領(lǐng)域計算機應用的重要方向。22.2模擬仿真的產(chǎn)生與發(fā)展近些年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機圖形處理能力日益增強，以計算機為主要工具的仿真技術(shù)也迅速發(fā)展起來，并很快應用于工程領(lǐng)域。在計算機輔助下進行機械零件的設計、校核，并進行系統(tǒng)運動仿真己經(jīng)逐漸成為機械設計的發(fā)展方向。在傳統(tǒng)的設計與制造過程中，首先是方案設計及論證，然后進行產(chǎn)品設計。在設計完成后，為了驗證設計，通常要制造樣機進行試驗，有時這些試驗甚至是破壞性的。當通過試驗發(fā)現(xiàn)缺陷時，又要回頭修改設計并再用樣機驗證。只有通過周而復始的設計一試驗一設計過程，產(chǎn)品才能達到要求的性能。這一過程是冗長的，尤其對于結(jié)構(gòu)復雜的系統(tǒng)，設計周期無法縮短，更不用談對市場的靈活反應了。在大多數(shù)情況下，工程師往往為了保證產(chǎn)品按時投放市場而中斷這一過程，使產(chǎn)品在上市時便有先天不足的毛病。在市場競爭的背景下，基于實際樣機上的設計驗證過程嚴重地制約了產(chǎn)品的質(zhì)量的提高、成本的降低和對市場的占有。隨著經(jīng)濟貿(mào)易的全球化，要想在競爭日趨激烈的市場上取勝，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本以及對市場的靈活反應都已成為競爭者們所追求的運營方式，誰早推出產(chǎn)品，誰就占有市場。然而，傳統(tǒng)的設計與制造方式卻無法滿足這些要求5。虛擬模型技術(shù)應當屬于計算機輔助工程(CAE)的一個分支，它的核心部分是多體系統(tǒng)運動學與動力學建模理論及其技術(shù)實現(xiàn)。作為應用數(shù)學一個分支的數(shù)值算法及時地提供了求解這種問題的有效的快速算法。近年來的計算機可視化技術(shù)以及動畫技術(shù)的發(fā)展為這項技術(shù)提供了友好的用戶界面，CAD/FEA等技術(shù)的發(fā)展為虛擬模型技術(shù)的應用提供了技術(shù)環(huán)境。借助于虛擬模型技術(shù)，設計過程先從整機開始，按照“由上至下”的順序進行，這樣可以避免由于系統(tǒng)設計方面的失誤而付出的昂貴代價。目前,計算機仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛地應用在各個領(lǐng)域里:汽車制造業(yè)、工程機械、航天航空業(yè)、國防工業(yè)及通用機械制造業(yè)；所涉及到的產(chǎn)品從龐大的卡車到照相機的快門，天上的火箭到輪船的錨機。在各個領(lǐng)域里，針對各種不同的產(chǎn)品，虛擬模型技術(shù)都為用戶節(jié)省了開支和時間，并提供了滿意的設計方案7。在我國，對計算機仿真技術(shù)的研究起步較早，發(fā)展很快。1995年6月國防科技大學研制成功的銀河仿真l型計算機，標志著我國計算機仿真技術(shù)取得了突破性進展，跨入了國際的先進行列。在研制新一代的運載火箭、飛航導彈等重要科研項目中，多次用計算機仿真進行預測性試驗，確保了實際發(fā)射的成功率。據(jù)不完全統(tǒng)計，近幾年有關(guān)科研院所，運用銀河仿真機進行科學研究，節(jié)省科研經(jīng)費近10億元，取得了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。3近年來由于計算機軟硬件技術(shù)的突飛猛進帶動了很多相關(guān)學科的飛速進步，仿真技術(shù)就是有代表性的一個。計算機所提供的資源環(huán)境、條件，使仿真技術(shù)的開發(fā)環(huán)境大為改善，有了更多可供選擇和馳聘的平臺。使仿真裝置的逼真度和實時性大為提高，性能價格比更加優(yōu)越。就仿真技術(shù)而言，仿真建模方法學、仿真計算機系統(tǒng)、仿真支持軟件等方面始終是仿真技術(shù)發(fā)展的重要課題。近幾年來，涉及上述領(lǐng)域的多項新技術(shù)、新成果已經(jīng)展示了良好的發(fā)展前景。面向?qū)ο蟮姆抡娼＃抡婵萍冀缛耸恳恢痹谥铝τ谘芯棵嫦驅(qū)ο蟮母鞣N建模技術(shù)，主要方向是面向工程圖、面向方框圖、面向方程式、面向工藝過程的建模方法，這些方法雖然本質(zhì)上仍屬于將人們對實際系統(tǒng)的認識轉(zhuǎn)變?yōu)檫m宜于計算機符號處理的模式，但較之傳統(tǒng)的采用Fortran語言的人工建模前進了一大步。它充分調(diào)動了計算機本身的符號處理能力，加速了人們對仿真對象的認識和轉(zhuǎn)換過程。這種方法將進一步改善系統(tǒng)的建模能力、縮短球棋時間.犬其可貴的是它使具有實際系統(tǒng)工程技術(shù)知識的用戶技術(shù)人員，更容易掌握和使用仿真技術(shù)，使仿真技術(shù)這一先進的手段更好地為實際系統(tǒng)服務。2.3國內(nèi)的模擬仿真技術(shù)虛擬模型和計算機仿真技術(shù)是一項涉及多個學科領(lǐng)域的前沿技術(shù)，發(fā)達國家于20世紀80年代提出了相關(guān)概念，這項技術(shù)在過去的10年里獲得了迅速發(fā)展并達到實用階段。和一些先進國家相比，我國在這個領(lǐng)域還有一定差距，但已經(jīng)引起了國家有關(guān)部門和科學家們的重視，九五規(guī)劃、國家自然科學基金、國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃都把虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR列入了研究項目。國內(nèi)一些高校和研究部門在緊跟國際先進技術(shù)的同時，積極投入到了這一領(lǐng)域當中，并且取得了一定的研究成果。清華大學計算機科學與技術(shù)系對虛擬現(xiàn)實和臨場感方面進行了研究，在克服立體圖閃爍的措施和深度感試驗方面采用了一些獨特的方法。他們針對室內(nèi)環(huán)境的特點，提出借助圖像變換，使立體視覺圖像中對應水平特征呈現(xiàn)形狀一致性，以利于實現(xiàn)特征匹配，并獲取物體三維結(jié)構(gòu)的新穎算法。哈爾濱工業(yè)大學機械系在機構(gòu)的三維運動仿真方面進行了不少研究，他們使用OpenGL開發(fā)的機構(gòu)三維仿真軟件成功地模擬出了一些常用機構(gòu)的運動狀態(tài)，并在此基礎(chǔ)上加入了一些計算機輔助設計和分析的功能。該校計算機系成功地摹擬出了人的臉部動作，如表情的合成和唇動的合成。浙江大學CAD&CG國家重點實驗室開發(fā)出了一套桌面虛擬建筑環(huán)境實時漫游系統(tǒng)，實現(xiàn)了立體視覺，同時提供的交互工具使系統(tǒng)的真實感達到了較高的水平。北京航空航天大學計算機系著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示和4處理，在虛擬現(xiàn)實的視覺接口方面開發(fā)出了部分軟硬件，提供了用于飛行員訓練的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。西安交通大學信息工程研究所對立體顯示技術(shù)進行了研究，提出了一種基于JPEG標準壓縮編碼新方案，獲得了較高的壓縮比。西北工業(yè)大學在基于UG的二次開發(fā)方面進行了不少研究。西安理工大學機械與精密儀器學院在基于SolidWorks的二次開發(fā)方面也做了不少工作，開發(fā)了連桿機構(gòu)和弧面分度凸輪的運動仿真軟件。上海交通大學圖像處理及模式識別研究所，國防科技大學計算機研究所，北京工業(yè)大學CAD研究中心等單位也都在這一領(lǐng)域做了一定的工作，并取得了一定的研究成果。3千斤頂3.1千斤頂?shù)亩x及分類千斤頂是一種用鋼性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在行程內(nèi)頂升重物的輕小起重設備！按結(jié)構(gòu)特征可分為齒條千斤頂、螺旋千斤頂和液壓（油壓）千斤頂3種。齒條千斤頂:由人力通過杠桿和齒輪帶動齒條頂舉重物。起重量一般不超過20噸，可長期支持重物，主要用在作業(yè)條件不方便的地方或需要利用下部的托爪提升重物的場合，如鐵路起軌作業(yè)。螺旋千斤頂:由人力通過螺旋副傳動，螺桿或螺母套筒作為頂舉件。普通螺旋千斤頂靠螺紋自鎖作用支持重物，構(gòu)造簡單，但傳動效率低，返程慢。自降螺旋千斤頂?shù)穆菁y無自鎖作用，裝有制動器。放松制動器，重物即可自行快速下降，縮短返程時間，但這種千斤頂構(gòu)造較復雜。螺旋千斤頂能長期支持重物，最大起重量已達100噸，應用較廣。下部裝上水平螺桿后，還能使重物作小距離橫移。液壓千斤頂:由人力或電力驅(qū)動液壓泵，通過液壓系統(tǒng)傳動，用缸體或活塞作為頂舉件。液壓千斤頂可分為整體式和分離式。整體式的泵與液壓缸聯(lián)成一體；分離式的泵與液壓缸分離，中間用高壓軟管相聯(lián)。液壓千斤頂結(jié)構(gòu)緊湊，能平穩(wěn)頂升重物，起重量最大已達1000噸，行程1米，傳動效率較高，故應用較廣；但易漏油，不宜長期支持重物。如長期支撐需選用自鎖頂，螺旋千斤頂和液壓千斤頂為進一步降低外形高度或增大頂舉距離，可做成多級伸縮式的。53.2千斤頂?shù)陌l(fā)展現(xiàn)狀近年來，我國的千斤頂產(chǎn)業(yè)得到快速持續(xù)發(fā)展，成為全球千斤頂生產(chǎn)增長最快和千斤頂消耗量最大的國家之一，因而引起業(yè)界的廣泛關(guān)注。千斤頂起源于20世紀初的英、美、德等國家，在逐步發(fā)展中工藝逐漸成熟，因其具有抗腐蝕、耐高溫，強度高、表面精美、百分之百可回收等無與倫比的良好性能，被廣泛應用于建筑、交通、能源、石化、環(huán)保、城市景觀、醫(yī)療、餐飲等各個領(lǐng)域，逐漸被人們所接受，也越來越多地走進尋常百姓的日常生活。一、中國千斤頂產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展我國千斤頂產(chǎn)業(yè)發(fā)展進步較晚，建國以來到改革開放前，我國千斤頂?shù)男枨笾饕且怨I(yè)和國防尖端使用為主。改革開放后，國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的顯著提高，拉動了千斤頂?shù)男枨?。進入上世紀九十年代后，我國千斤頂產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展期，千斤頂需求的增速遠高于全球水平。1990年以來，全球千斤頂表觀消費量以年均6%的速度增長，而九十年代的十年間，我國千斤頂表觀消費量年均增長率達到17.73%，是世界年均增長率的2.9倍。進入二十一世紀，我國千斤頂產(chǎn)業(yè)高速增長。2000年2004年，我國千斤頂消費量從188萬噸增長到447萬噸，增加了2.3倍，年平均增長率在27%以上。其中，2001年，我國千斤頂表觀消費量達到225萬噸，超過美國成為世界第一千斤頂消費大國。同時，千斤頂進口也大幅度增加。1998年，我國千斤頂進口100萬噸，由此成為世界上最大的千斤頂進口國。2004年與1998年比，千斤頂進口增長幅度年均達到27.14%。預計2005年，中國千斤頂表觀消費量將達到500萬噸，進口仍將保持在300萬噸左右。伴隨著千斤頂市場的快速發(fā)展，我國千斤頂產(chǎn)量也結(jié)束了長期徘徊的局面，實現(xiàn)了高速增長。我國千斤頂產(chǎn)量從2000年的46萬噸增長到2004年的236萬噸，年平均增長率在82.6%，占國內(nèi)市場需求的比重也由2000年的24.47%提高到2004年的52.80%。而同期，世界千斤頂產(chǎn)量則僅以6%左右的速度增長。從九十年代后期起，我國太鋼、寶鋼以及寶新、張浦等國有和合資企業(yè)通過引進和技術(shù)改造，先后建成了一系列千斤頂生產(chǎn)線，千斤頂工藝技術(shù)裝備達到國際先進水平，千斤頂生產(chǎn)初具規(guī)模。千斤頂品種結(jié)構(gòu)也發(fā)生了積極的變化，千斤頂產(chǎn)品質(zhì)量迅速提高。特別是國內(nèi)千斤頂冷軋板增長迅速，2003年，國內(nèi)冷軋板產(chǎn)量達到170萬噸，首次超過進口量,自給率達到66%；2004年，國內(nèi)冷軋板產(chǎn)量達到200萬噸，自給率達到70%以上。從2004年底到2005年底，國內(nèi)冷軋千斤頂產(chǎn)能將增加約150萬噸，基本滿足國內(nèi)市場需求。到2007年，我國將成為千斤頂?shù)膬舫隹趪?從總體上看，我國千斤頂正在經(jīng)歷由規(guī)模小、水平低、品種單一、嚴重不能滿足需求到具有相當規(guī)模和水平、品種質(zhì)量顯著提高和初步滿足國民經(jīng)濟發(fā)展要求的深刻轉(zhuǎn)變，千斤頂需求將逐步實現(xiàn)自給。4SOLIDWORKS概述SolidWorks是世界上第一款完全基于Windows的3DCAD軟件,自1995年問世以來,以其優(yōu)異的三維設計功能,操作簡單等一系列的優(yōu)點,極大地提高了設計效率,在與同類軟件的激烈競爭中已經(jīng)確立了它的市場地位,已經(jīng)成為三維機械設計軟件的標準。利用SolidWorks不僅可以生成二維工程圖，而且可以生成三維零件，用戶可以利用這些三維零件來建立二維工程圖及三維裝配體。SolidWorks采用雙向關(guān)聯(lián)尺寸驅(qū)動機制，設計者可以指定尺寸和各實體間的幾何關(guān)系，改變尺寸會改變零件的尺寸與形狀，并保