目錄1緒論.12模擬仿真概述.12.1模擬仿真概念.12.2模擬仿真在中國產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與機遇.12.3模擬仿真在機械系統(tǒng)中的實現(xiàn)方法.23SOLIDWORKS概述.24基于SOLIDWORKS的軸承架模擬仿真設計實例.34.1軸承架的零件圖的實體建模過程及步驟.34.1.1帶輪的三維實體建模.44.1.2軸架的三維實體建模.64.1.3軸的三維實體建模.84.1.4軸襯的三維實體建模.94.1.5墊圈的三維實體建模.114.1.6標準件.114.2軸承架的裝配圖的裝配過程及步驟.114.3軸承架動畫制作過程及步驟.134.2.1爆炸圖制作過程及步驟.134.2.2動畫制作過程及步驟.175結(jié)論.18致謝.19參考文獻.2011緒論模擬仿真4技術得以發(fā)展的主要原因是它帶來了重大的社會和經(jīng)濟效益。模擬仿真的應用大致可分為：對已有系統(tǒng)進行分析時采用仿真技術；對尚未有的系統(tǒng)進行設計時采用仿真技術；在系統(tǒng)運行時，利用仿真模型作為觀測器，給用戶提供有關系統(tǒng)過去的、現(xiàn)在的、甚至是未來的信息，以便用戶實時作出正確的決策；在系統(tǒng)運行前，利用仿真模型作為預測器，向用戶提供系統(tǒng)運行起來后，可能產(chǎn)生什么現(xiàn)象，以便用戶修訂計劃或決策；利用仿真模型作為訓練器，訓練系統(tǒng)操縱人員或管理人員。此外，在工程領域仿真技術還可以降低系統(tǒng)的研制成本，可以提高系統(tǒng)實驗、調(diào)試和訓練過程的安全。目前，隨著仿真技術的發(fā)展，中國仿真市場增長異常迅猛，在某些方面達到了國際先進水平。但總體技術水平，特別是應用水平與發(fā)達國家相比還有差距。SolidWorks1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。用戶還可以利用其配置功能，通過改變原零件模型的尺寸，生成一系列新的零件。據(jù)于此，本文重點介紹基于Solidworks的軸承架的模擬仿真。運用Solidworks的三維模擬仿真功能，建立軸承架的零件三維實體圖，然后經(jīng)過裝配形成軸承架裝配體，從而可對該系統(tǒng)進行運動分析，繪制出爆炸圖和動畫圖。2模擬仿真概述2.1模擬仿真概念模擬仿真5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)中的常用技術手段。2.2模擬仿真在中國產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與機遇仿真作為信息時代除理論推導和科學試驗之外的第三門新型科研方法，其技術及相關產(chǎn)品廣泛應用于工業(yè)產(chǎn)品的研究、設計、開發(fā)、測試、生產(chǎn)、培訓、使用、維護等各個環(huán)節(jié)。隨著仿真技術的發(fā)展，仿真產(chǎn)業(yè)儼然已經(jīng)成為具有相當規(guī)模的新型產(chǎn)業(yè)，并廣泛應用于國防、能源、電力、交通、物流、教育、航天航空、工業(yè)制造、生物醫(yī)學、醫(yī)療、石油化工、船舶、汽車、電子產(chǎn)品、虛擬儀器、農(nóng)業(yè)、體育、娛樂、社會經(jīng)濟運行、環(huán)境及安全科學等等領域。國仿真產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況如何？2007中國（上海）國際仿真工業(yè)展覽會組委會曾歷時兩年做過一次“中國仿真產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀”的市場調(diào)查，調(diào)查顯示中國仿真市場存在如下特點：1、科技含量高、市場潛力大、學術性強是目前中國仿真市場的主要特點；22、仿真屬于高科技領域，企業(yè)主要集中在國內(nèi)大中型城市；3、中國仿真市場目前主要銷售市場仍然集中在國內(nèi)；4、中國仿真企業(yè)普遍年輕，其中尤以19902000年及2004年后為主；5、從事仿真技術的企業(yè)普遍抱著樂觀態(tài)度，對仿真行業(yè)市場容量擴大抱有信心，目前需求主要是市場潛力開發(fā)及新技術知識產(chǎn)權(quán)的保護，行業(yè)競爭一般。近年來，隨著仿真技術的發(fā)展，中國仿真市場增長異常迅猛，在某些方面達到了國際先進水平。但總體技術水平，特別是應用水平與發(fā)達國家相比還有差距。以美國為代表的發(fā)達國家高度重視仿真技術的發(fā)展和應用。針對“貴公司產(chǎn)品目前遇到的困難是什么”這個問題，據(jù)2007中國（上海）國際仿真工業(yè)展覽會組委會參與調(diào)查的上海巨光展覽有限公司項目經(jīng)理梁峰介紹，在參與調(diào)查的2200家企業(yè)中，86以上企業(yè)認為市場潛力開發(fā)、新產(chǎn)品知識產(chǎn)權(quán)保護和缺少國外相關技術是目前我國仿真市場遇到的三大問題，也正反映了我國仿真市場的機遇之所在。2.3模擬仿真在機械系統(tǒng)中的實現(xiàn)方法機械工程中的機械系統(tǒng)動態(tài)仿真10又成為虛擬樣機技術，是國際上20世紀80年代隨著計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項計算機輔助工程(CAE)技術。工程師在計算機上建立樣機模型，對模型各種動態(tài)性能進行分析和評價，然后改進樣機設計方案，用數(shù)字化形式替代傳統(tǒng)的實物樣機試驗。機械系統(tǒng)仿真研究的主要范圍是機械系統(tǒng)運動學和動力學分析，其核心是利用計算機輔助分析技術進行機械系統(tǒng)的運動學和動力學分析，以確定系統(tǒng)及其各個構(gòu)件在任意時刻的位置、速度和加速度，同時，通過求解代數(shù)方程組確定引起系統(tǒng)及其各構(gòu)件運動所需要的作用力和反作用力。應用SolidWorks只要輸入材質(zhì)屬性(密度)，即可直接輸出零部件的質(zhì)量特性，如:質(zhì)量、體積、表面積、重心、慣性主軸和慣性矩、慣性張量等，可減少復雜的計算，提高設計效率和正確性。根據(jù)SolidWorks軟件的技術特點13，在初步確定設計方案后，就可以利用SolidWorks軟件設計產(chǎn)品的機械零件，這一過程可以允分利用軟件的高效率建模技術實現(xiàn)。然后利用SolidWorks軟件的智能裝配技術把各個設計的零件裝配為一個機械系統(tǒng)?？梢栽赟olidWorks軟件的插件工具中對各個運動副進行定義，井施加引起運動的載荷，進行仿真實驗，輸出必要的測試曲線，并進行分析和評價，如果設計目標已經(jīng)達到，則完成產(chǎn)品設計，并可以生成用以加工的工程圖或數(shù)控代碼。3SOLIDWORKS概述SolidWorks2是世界上第一款完全基于Windows的3DCAD軟件,自1995年3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系，改變尺寸會改變零件的尺寸與形狀，并保留設計意圖。其功能特點主要如下：SolidWorks3D設計直接從三維模型人手，省去設計過程中三維與二維之間的轉(zhuǎn)化。設計者可以方便地運用鼠標通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等拖放式操作不斷改變其結(jié)構(gòu)，最終完成整個產(chǎn)品(或零件)的設計，直觀易學，操作方便。SolidWorks軟件采用參數(shù)驅(qū)動的設計模式，可以通過修改相關的參數(shù)來完善設計方案，支持設計方案的動態(tài)修改。軟件包含豐富的標準件圖庫，用戶也可任意擴充自定義的圖庫，因而減少了不必要的重復性設計工作，有效地縮短了設計周期，提高了設計效率。SolidWorks可以通過任意旋轉(zhuǎn)和剖切對運動的零部件進行動態(tài)的干涉檢查和間隙檢測，發(fā)現(xiàn)問題立即修正，把試制過程放在設計階段，可以避免做成實物后才發(fā)現(xiàn)問題，提高了新產(chǎn)品的設計效率。SolidWorks軟件擁有數(shù)十個黃金合作伙伴，比如美國著名的結(jié)構(gòu)研究公司的Cosmos軟件能夠和SolidWorks軟件無縫集成，實現(xiàn)機械產(chǎn)品的運動學和動力學仿真，此外還可以對機械零件進行有限元分析，從而進一步進行強度校核或優(yōu)化設計。4基于SOLIDWORKS的軸承架模擬仿真設計實例4.1軸承架的零件圖的實體建模過程及步驟一個零件的建模過程，實際上就是許多個簡單特征相互之間疊加、切割或相交的操作過程。按照特征的創(chuàng)建順序，構(gòu)成零件的特征可分為基本特征和構(gòu)造特征，因此一個零件的實體建模的基本過程可以由如下幾個步驟組成：（1）進入零件設計模式。（2）分析零件特征，并確定特征創(chuàng)建順序。（3）創(chuàng)建與修改基本特征。（4）創(chuàng)建與修改其他構(gòu)造特征。（5）所有特征完成之后，存儲零件模型。具體點就是由于構(gòu)件是由若干零件組成的，因此，在運動機構(gòu)動態(tài)仿真前，要先做有關零件的實體建模。Solidworks用戶界面非常人性化，便于操作。在Solidworks的標準菜單中，包含了各種用于創(chuàng)建零件特征和基準特征的命令。其中基礎實體特征主要有拉伸凸臺l基體、旋轉(zhuǎn)凸臺/基體等。在基礎實體特征4上可添加圓角、倒角、筋、抽殼、拔模及異型孔、線性陣列、圓周陣列、鏡像等放置特征，這些特征的創(chuàng)建對于實體造型的完整性非常重要。在處理復雜的幾何形狀時還需要其它高級特征選項，包括掃描、放樣凸臺/基體及參考幾何體中基準軸、基準面這些定位特征等。通過以上特征造型技術在Solidworks能設計出需要的實體特征。此外，零件環(huán)境中還具有鈑金、模具等工程功能。4.1.1帶輪的三維實體建模（1）單擊標準工具欄中的“新建”工具，新建一個零件文件（2）在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面”（如圖1），則該面旋轉(zhuǎn)正對用戶，單擊草圖繪制工具，進入草圖繪制環(huán)境。通過草圖實體繪制工具繪制出草圖的基本幾何形狀（如圖2）。圖1選擇基準面示意圖圖2輪草圖幾何尺寸輪廓5（3）然后單擊確定按鈕，從特征按鈕的下拉菜單中選擇旋轉(zhuǎn)凸臺/基體按鈕,則操作界面顯示旋轉(zhuǎn)預覽圖（如圖5），單擊確定后生成帶輪零件圖（如圖6）。在繪制輪轂處鍵槽時應選擇基準面2（如圖4），其與上視基準面平行且相距10cm，正好與對應處軸相切。其具體操作為：（4）在工具欄“插入”的下拉菜單中選“參考幾何體”中的“基準面”彈出基準面對話框（如圖3），選擇上視基準面為參考實體，在與參考實體的距離框中輸入10.00。單擊確定后選擇基準面2，其實其正視于用戶，繪制出鍵槽的草圖幾何尺寸，再進行拉伸切除特征命令，生成鍵槽。（5）單擊倒角畫出帶輪桿上圖紙所要求的倒角。（6）單擊保存。圖3基準面圖4插入基準面26圖5帶輪旋轉(zhuǎn)特征圖6帶輪4.1.2軸架的三維實體建模（1）單擊標準工具欄中的“新建”工具，新建一個零件文件（2）在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面”，單擊草圖繪制工具，進行草圖的