【正文】 能看到扇葉的轉(zhuǎn)動(dòng)。 無(wú)錫太湖學(xué) 院學(xué)士學(xué)位論文 26 圖 連桿對(duì)話框 圖 運(yùn)動(dòng)副對(duì)話框 旋轉(zhuǎn)副是連接兩個(gè)連桿的經(jīng)典運(yùn)動(dòng)副，有一個(gè)繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)的自由度，不允許兩個(gè)連桿之間有任何的移動(dòng)。 點(diǎn)擊起始菜單下的運(yùn)動(dòng)仿真命令，鼠標(biāo)右擊 運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器，在 “裝配導(dǎo)航器 ”中選擇“仿真 ” — “新建仿真” 。通過(guò)對(duì) 這個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)分析就以驗(yàn)證該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，并且可以利用圖形輸出各個(gè)部件的位移、坐標(biāo)、加速度、速度和力的變化情況，對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。 運(yùn)動(dòng)分析忽略模型中的所有的動(dòng)態(tài)圖元，如彈簧、阻尼器、重力、力 /力矩以及執(zhí)行電動(dòng)機(jī)等，所有動(dòng)態(tài)圖元都不影響運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。 電風(fēng)扇的機(jī)構(gòu)仿真主要是模擬電風(fēng)扇扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，因此應(yīng)該采用有連接口的約束。 仿真技術(shù)的特點(diǎn)就是能如實(shí)的模仿客觀現(xiàn)實(shí)，對(duì)一些不規(guī)則零件尤其顯示出其特點(diǎn)。仿真技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)時(shí)期，根據(jù)仿真模型及實(shí)現(xiàn)方式的不同，如圖 、模型仿真、混合仿真、數(shù)字仿真和基于圖形工作站的三維可視交互仿真等從實(shí)物到計(jì)算機(jī)仿真的這樣五個(gè)階段 [12]。在計(jì)算機(jī)問(wèn)世之前，一般稱基于物理模型的試驗(yàn)為 “模擬” ，它一般附屬于其他相關(guān)學(xué)科，自從計(jì)算機(jī)特別是數(shù)字計(jì)算機(jī)現(xiàn)以后，其高速計(jì)算能力和巨大的存儲(chǔ)能力使得復(fù)雜的數(shù)字計(jì)算機(jī)稱為可能，數(shù)字仿真技術(shù)得到蓬勃發(fā)展，從而使仿真形成一門專門學(xué)科 —系統(tǒng)仿真學(xué)。間隙分析不考慮機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，只能進(jìn)行靜態(tài)的干涉檢查，而且間隙分析的結(jié)果 將保存在當(dāng)前的工作零件中如圖 所示。 前面的的簡(jiǎn)單干涉可以對(duì)組件進(jìn)行一對(duì)一的干涉檢查，并能創(chuàng)建干涉實(shí)體，但是對(duì)于整機(jī)部件來(lái)說(shuō)，一對(duì)一的檢查太耗費(fèi)時(shí)間，而且容易錯(cuò)漏，這時(shí)候就要用間隙分析這個(gè)功能進(jìn)行解決。 在編輯爆炸視圖對(duì)話框中，點(diǎn) “選擇對(duì)象” ，選中需要移動(dòng)的零部件，然后單擊 “移動(dòng)對(duì)象”等選項(xiàng)組來(lái)調(diào)整爆炸 圖中元件的位置，得到滿意位置后，點(diǎn)擊 “確定” 按鈕。 圖 裝配完成的電風(fēng)扇 注：關(guān)閉總裝配圖，如果所加載的部件不是放在同一個(gè)文件夾下，則下次加載時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)無(wú)法加載的問(wèn)題。只要注意細(xì)節(jié)把握主體結(jié)構(gòu)即可。變換對(duì)話框中 ZX 修改為 30mm，確定即可。操作面板部分包括 “ 13” 面板、 “ 14” 旋鈕、 “ 15” 墊板、“ 16” 琴鍵開關(guān)、 “ 17” 桿。注意銷 “ 11” 裝配時(shí)應(yīng)選中上部分外表面與支架 “ 10” 的配對(duì)類型為中心。點(diǎn)擊選擇部件文件端面支架 “ 8”選項(xiàng)，出現(xiàn)部件名對(duì)話框，選擇部件出現(xiàn)添加現(xiàn)有部件命令 “ 9” 點(diǎn)擊確定，出現(xiàn)配對(duì)條件對(duì)話框，設(shè)置配對(duì)條件 “平面 — 平面” ，點(diǎn)擊銷 “ 9” 上的平面與支架端面如圖 所示。 “ fan_shanye” 的裝配完成，如圖 是裝配完成的風(fēng)扇部分，將這一部分作為一個(gè)整體保存，為整機(jī)電風(fēng)扇的裝配提供方便。文件 名為 “ 5” 的前罩， “配對(duì) — 平面對(duì)平面” ，選中前罩與后罩需要對(duì)接的面即可。接下來(lái)是扇葉部分的裝配工作，由于扇葉與后座之間用 孔和軸之間可能定位不完全，在選中孔內(nèi)表面與軸外表面配對(duì)以后還有點(diǎn)擊 “距離” ，距離表達(dá)式為 20mm。點(diǎn)擊選擇部件 “ 1” 文件選項(xiàng)，出現(xiàn)部件名對(duì)話框，選擇部件出現(xiàn)添加現(xiàn)有部件 “ 2” 命令點(diǎn)擊確定，打開的部件如圖 所示。 裝配 風(fēng)扇 本體 電風(fēng)扇的主體裝配將分為扇葉部分、支架部分、操作面板部分、底座部分的裝配工作，在這些工作完成以后，將其分別作為一個(gè)整體繼續(xù)整機(jī)裝配，這樣的操作比較有序，也不會(huì)感覺太復(fù)雜。屏幕上能看到的所有部件都是顯示部件，而工作部件只有一個(gè)，只有工作部件可以進(jìn)行編輯修改工作。 UG 在裝配件中直接引用已經(jīng)繪制完成的零件圖，即在一個(gè)零件加入到裝配件的操作，伴隨而來(lái)的是部件之間的約束關(guān) 系，即部件的定位操作 [9]。機(jī)械的裝配 過(guò)程就是由零件組裝成組件、由組件組裝成部件、由部件組裝成總成以及最后組裝成機(jī)械的過(guò)程 [8]。由于時(shí)間和篇幅的關(guān)系，在此不再贅述。 然后由于設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮實(shí)際運(yùn)作中面板中間要排布電線電路板之類的，所以在這里將操作面板進(jìn)行抽殼命令，厚度為 。點(diǎn)擊 拔模角命令， 選擇從固定平面拔模在圖 拔模角對(duì)話框中角度設(shè)置為 3176。 電風(fēng)扇 操作面板 的 繪制 新建文件名 “ 13” 。在平面孔為圓心繪制半徑 50mm 圓形成閉合面，拉伸長(zhǎng)度 25mm 如圖 所示，然后布爾求差進(jìn)行修剪體得到圖 。 圖 繪制好的后座 無(wú)錫太湖學(xué) 院學(xué)士學(xué)位論文 14 電風(fēng)扇 支架部分 的 繪制 新建文件名 “ 8” 。創(chuàng)建直紋面，選中半徑 60mm 圓弧與直徑 160mm 圓弧象限連接點(diǎn)，點(diǎn)擊確定，選擇片體加厚命令，第一偏置 第二偏置 ，點(diǎn)擊確定。 草圖繪制模塊畫出后座主視圖，圓弧直徑 160mm，圓弧與圓弧之間圓角半徑 20mm，如圖 所示，完成草圖單擊 命令，拉伸長(zhǎng)度設(shè)置為 100mm。多個(gè)副本可用，如圖 ，份數(shù)為 2?！熬W(wǎng)絡(luò)曲面 — 直紋面”將 投影得到的曲線生成直紋面，如圖 所示。 圖 圓柱對(duì)話框 圖 基本曲線對(duì)話框 在 “插入” 下拉菜單找到 “曲線 — 基本曲線” 點(diǎn)擊確定，點(diǎn)擊 ，在圖 基本曲線對(duì)話框中選擇 “直線” ，點(diǎn)方式選擇 “象限點(diǎn)” ，單擊圓柱體上邊緣線然后單擊圓柱體下邊緣線生成直線。如圖 是完成以后的風(fēng)扇前罩（前、后罩的繪制方法一致）。 裝配體 部件裝配體 部件裝配體 零件 零件 零件 零件 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 9 圖 新建對(duì)話框 電風(fēng)扇前罩的繪制主要運(yùn)用了拉伸，掃描（管道），陣列等建模思想進(jìn)行繪制。本章節(jié)的建模設(shè)計(jì)并非實(shí)際設(shè)計(jì)先后順序。從產(chǎn)品構(gòu)成的最頂層就開始把組成整機(jī)的部件作為產(chǎn)品系統(tǒng)的零件來(lái)思考，電風(fēng)扇操作面板就是設(shè)計(jì)初期進(jìn)行全局考慮，預(yù)留好旋鈕及按鈕的位置，在操作面板部分繪制完成以后根據(jù)預(yù)留孔的大小設(shè)計(jì)旋鈕最后進(jìn)行裝配。通過(guò)該過(guò)程，確保設(shè)計(jì)由原始的概念開始，逐漸地發(fā)展成為具有完整零部件造型的最終產(chǎn)品。 圖 由 底向上的裝配 設(shè)計(jì) 按照一般人的思維方式 ,通常的設(shè)計(jì)過(guò)程是：先需求分析、概念設(shè)計(jì)，再進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)，最后試制修改。產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的過(guò)程中是一個(gè)復(fù)雜的創(chuàng)造性活動(dòng)，產(chǎn)品的內(nèi)的質(zhì)量和生產(chǎn)總成本從根本上來(lái)講由產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 決定。無(wú)連接接口的主要用于一般的裝配中，使用這種裝配的零件不具有自由度，零件之間不 能做任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)；有連接的約束主要用于解決機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。虛擬裝配技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)以可裝配性的全面改善為目的，以實(shí)現(xiàn)操作仿真的高度逼真為要點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)裝配信息模 型的集成化為核心，以全周期裝配環(huán)節(jié)為對(duì)象，以裝配多樣化為特色 [5]。零件的繪制尺寸一定要得當(dāng)才能完成虛擬裝配工作。本論文的曲面主要是通過(guò)網(wǎng)格曲面創(chuàng)建，或者用藝術(shù)線條創(chuàng)建直紋面，然后片體加厚形成。在 UG 中，根據(jù)建模方式和原理的差異，把實(shí)體特征進(jìn)一步分為基礎(chǔ)特征和工程特征。由于組成的模型特征既相互獨(dú)立又具有一定的關(guān)聯(lián)性，修改時(shí)只需對(duì)不滿意的細(xì)節(jié)所在特征進(jìn)行修改，在不違背特定特征之間基本關(guān)系的下，再生模型可獲得理想的設(shè)計(jì)結(jié)果。同時(shí)為了安全起見，底座、面板部分要注意進(jìn)行邊倒角。扇葉部分用注塑成型，厚度 ~2mm。這一部分尺寸基本確定，但是由于其他部分所需要可進(jìn)行臨時(shí)改變來(lái)滿足預(yù)留要求。電風(fēng)扇扇葉在設(shè)計(jì)中是必不可少的，而且確定尺寸以后在系統(tǒng)中基本不變，確定扇葉尺寸以后便可考慮與其連接的前后罩的尺寸。 在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)客戶提供的相關(guān)參數(shù)及性能要求合理選擇材料及產(chǎn)品尺寸。 分清哪些是基本特征（如配合面，保證產(chǎn)品外形輪廓的特征），哪些是構(gòu)造特征（如面和面之間的過(guò)渡、凹槽、倒圓、倒角等）。 UG在產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)思路 在產(chǎn)品開發(fā)及制造過(guò)程中，幾何造型技術(shù)已經(jīng)使用相當(dāng)廣泛。正是基于這樣的出發(fā)點(diǎn)，用發(fā)展的眼光，把現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)風(fēng)扇產(chǎn)品的設(shè)計(jì)相結(jié)合 ， 進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真在電風(fēng)扇產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用。 從功能上來(lái)看，現(xiàn)在大多數(shù)電風(fēng)扇的功能都比較單一，不能實(shí)現(xiàn) “一專多能” ，這樣往往會(huì)導(dǎo)致某些材料和空間的浪費(fèi)。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 5 2 基于 UG的風(fēng)扇設(shè)計(jì) 電風(fēng)扇的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)電風(fēng)扇行業(yè)發(fā)展很快，但是由于各地設(shè)備情況、管理水平不同，產(chǎn)品質(zhì)量也有很大的差別 。近年來(lái)，虛 擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用大大改變了人與計(jì)算機(jī)之間的交互方式。我國(guó)電風(fēng)扇產(chǎn)品的開發(fā)大多屬于串行方式，先設(shè)計(jì)出原型樣機(jī)，然后測(cè)試驗(yàn)證分析，這樣往往造成產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，不能達(dá)到快速制造的要求。其主要內(nèi)容包括： （ 1） 對(duì)電風(fēng)扇的基礎(chǔ)零件三維繪制； （ 2） 三維建模、裝配約束、干涉檢測(cè)及系統(tǒng)優(yōu)化等； （ 3） 對(duì)電風(fēng)扇進(jìn)行虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真； （ 4） 對(duì)虛擬裝配理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究； （ 5） 完成電風(fēng)扇扇葉的注塑模設(shè)計(jì)。同時(shí)又提供了制造資源管理系統(tǒng)、切削仿真、圖形刀軌編輯器、機(jī)床仿真等加工或輔助加工。 UG 裝配建模是用于產(chǎn)品的模擬裝配，支持 “ 由底向上 ” 和 “ 由頂向下 ” 的裝配方法。 UG 自由形狀建模擁有設(shè)計(jì)高級(jí)的自由形狀外形、支持復(fù)雜曲面和實(shí)體模型的創(chuàng)建。 （ 1） CAD 模塊 實(shí)體建模是集成了基于約束的特征建模和顯性幾何建模兩種方法，提供符合建模的方案，使用戶能夠方便地建立二維和三維線框模型、 掃描和旋轉(zhuǎn)實(shí)體、布爾運(yùn)算及其表達(dá)式。 基于 UG 的家電造型設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真 3 UG 的開發(fā)始于 1969 年，它是基于 C 語(yǔ)言開發(fā)實(shí)現(xiàn)的。 SolidWorks不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。 SolidWorks軟件是世界上第一個(gè)基于 Windows開發(fā)的三維 CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合 CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢(shì)，并使用了 Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的parasolid內(nèi)核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)， SolidWorks成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件 。 Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。 1988 年， 的 Pro/ENGINEER 誕生了。尤其是三維造型，以其直觀、能直接轉(zhuǎn)化二維工程圖和虛擬裝配等優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)方面有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。參數(shù)化 使 設(shè)計(jì)極大地改善了圖形的修改手段，提高了設(shè)計(jì)的柔性 ， 在概念設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、實(shí)體造型、裝配、公差分析與綜合、機(jī)構(gòu)仿真、優(yōu)化設(shè)計(jì)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，體現(xiàn)了很高的應(yīng)用價(jià)值。 70年代初出現(xiàn)了簡(jiǎn)單的具有一定實(shí)用性的基于實(shí)體造 CAD/CAM系統(tǒng)，實(shí)體造型在理論研究方面也相應(yīng)取得了發(fā)展。經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)展， CAD/CAM技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，而三維CAD技術(shù)到目前為止共經(jīng)歷了 4次大的技術(shù)革新。 三維造型設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 市場(chǎng)需求是技術(shù)創(chuàng)新的原動(dòng)力，二十一世紀(jì)的一個(gè)重大變革是全球市場(chǎng)的統(tǒng)一，它使市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，產(chǎn)品更新周期加快。 關(guān)鍵詞： 三維 造型 設(shè)計(jì)；虛擬裝配；運(yùn)動(dòng)仿真 IV Abstract Facing with the petitive market, manufacturers need to accelerate product development process, shorten the product design and development cycle. The continuous development of puter technology and puter graphics provides powerful tools for people, threedimensional CAD/CAM/CAE integration software is widely used in manufacturing. Compared with the traditional assembly design, virtual assembly technology to meet the requirements of concurrent engineering, the design of their products can be equipped with timely detection of problems in product design, improve the assembly quality and assembly efficiency. This thesis based on UG product design platform for the fan pleted the threedimensional design. The shape structure of vertical electric fan is very plex, if using the traditional CAD drawing software to desig