【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，泵軸，泵軸承，擋圈，隔離套，密封墊，密封7 / 31蓋板，內(nèi)轉(zhuǎn)子，偏心套，外轉(zhuǎn)子，油泵體，左泵蓋。標(biāo)準(zhǔn)件有：墊圈，螺釘，銷(xiāo)，半圓鍵，鉚釘，螺堵，油封，鍵。 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容本次設(shè)計(jì)主要由制作液壓油泵的虛擬裝配動(dòng)畫(huà)和對(duì)液壓油泵的軸的有限元分析兩方面內(nèi)容組成，具體任務(wù)內(nèi)容如下：1. 學(xué)習(xí)掌握虛擬裝配的理論及基本方法。2. 熟悉 3ds max 等軟件應(yīng)用。3. 使用 3ds max 軟件完成液壓油泵虛擬裝配動(dòng)畫(huà)圖片的渲染。4. 使用 Photoshop 及 Premiere 軟件將渲染的圖片制作成完整的動(dòng)畫(huà)并添加字幕。5. 熟悉 Hypermesh 及 Ansys 軟件的應(yīng)用。6. 使用 Hypermesh 及 Ansys 軟件完成對(duì)液壓油泵的軸的有限元網(wǎng)格劃分及施加載荷約束并進(jìn)行有限元分析。8 / 31第二章 相關(guān)軟件介紹本次畢業(yè)設(shè)計(jì)需要使用到3ds max，HyperMesh 及Ansys等軟件，本章內(nèi)容是對(duì)相關(guān)軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。 3ds max 軟件介紹3ds max 是美國(guó) Autodesk 公司的電腦三維模型制作和渲染軟件，是目前最流行的三維動(dòng)畫(huà)制作軟件，在電影、游戲、室內(nèi)設(shè)計(jì)等眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。3DS 系列軟件在三維動(dòng)畫(huà)領(lǐng)域擁有悠久的歷史，在 1990 年以前，只有少數(shù)幾種可以在 PC 上可用的渲染和動(dòng)畫(huà)軟件，這些軟件或者功能極為有限，或者價(jià)格非常昂貴,或者二者兼而有之。作為一種突破性新產(chǎn)品，3d studio 的出現(xiàn)，打破了這一僵局。3d studio 為在 PC 機(jī)上進(jìn)行渲染制作動(dòng)畫(huà)提供了價(jià)格合理、專(zhuān)業(yè)化、產(chǎn)品化的工作平臺(tái)，并且使制作計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)成為一種前人所不能的職業(yè)。后來(lái)隨著 Windows 平臺(tái)的普及以及其他三維軟件開(kāi)始向 Windows 平臺(tái)發(fā)展，三維軟件技術(shù)面臨著重大的技術(shù)改革。從 1993 年開(kāi)始，3d studio 軟件所屬公司果斷地放棄了在 DOS 操作系統(tǒng)下創(chuàng)建的 3d studio 源代碼，而開(kāi)始使用全新的操作系統(tǒng)（Windows NT） 、全新的編程語(yǔ)言（Visual C++） 、全新的結(jié)構(gòu)（面向?qū)ο螅┚帉?xiě)了 3d studio max。在 3d studio 版本問(wèn)世后僅 1 年，該公司又重寫(xiě)代碼，推出了 3d studio 。這次升級(jí)是一個(gè)質(zhì)的飛躍，增加了上千處的改進(jìn)，尤其是增加了 NURBS 建模、光線(xiàn)跟蹤材質(zhì)發(fā)及鏡頭光斑等強(qiáng)大功能，使得該項(xiàng)版本成為了一個(gè)非常穩(wěn)定的三維動(dòng)畫(huà)制作軟件，從而占據(jù)了三維動(dòng)畫(huà)軟件市場(chǎng)的主流地位。隨后的幾年里，3d studio max 先后升級(jí)到 、 一直到 版本，每一個(gè)版本的升級(jí)都包含了許多革命性的技術(shù)更新。從 版本開(kāi)始，所屬公司發(fā)生變化，由原來(lái)的 Kiix 變?yōu)橐粯拥?Discreet，3d studio max 的名稱(chēng)也精簡(jiǎn)為“3ds max”。 HyperMesh 軟件介紹HyperMesh 是一個(gè)高性能有限單元前后處理器，讓工程師在高度交互及可視化的環(huán)境下驗(yàn)證各種設(shè)計(jì)條件。HyperMesh 的圖形用戶(hù)界面易于學(xué)習(xí)，并且支持直接輸入 CAD幾何模型和已有的有限元模型，減少重復(fù)性的工作。先進(jìn)的后處理工具保證形象地表現(xiàn)復(fù)雜的仿真結(jié)果。HyperMesh 具有無(wú)比的速度，適應(yīng)性和可定制性，并且模型規(guī)模沒(méi)有軟件限制。 　　HyperMesh 主要特點(diǎn)如下： 9 / 31　　。 　　。 　　 CAD 幾何模型及有限元模型，減少用于建模的重復(fù)工作和費(fèi)用。 　　、高質(zhì)量的自動(dòng)網(wǎng)格劃分極大地簡(jiǎn)化復(fù)雜幾何的有限元建模過(guò)程。 　　，確保在任何特定的情形下都能使用適用的求解器。 　　。 　　。 　　。 　　 HyperMesh 數(shù)據(jù)輸出為其他求解器和程序可讀的格式?！　。梢詳U(kuò)展 HyperMesh 對(duì)其他分析軟件數(shù)據(jù)的支持 　　，將特殊的分析結(jié)果轉(zhuǎn)化成 HyperMesh結(jié)果格式。 　　 具有工業(yè)界主要的 CAD 數(shù)據(jù)格式接口。它包含一系列工具，用于整理和改進(jìn)輸入的幾何模型。輸入的幾何模型可能會(huì)有間隙、重疊和缺損，這些會(huì)妨礙高質(zhì)量網(wǎng)格的自動(dòng)劃分。通過(guò)消除缺損和孔，以及壓縮相鄰曲面的邊界等，可以在模型內(nèi)更大、更合理的區(qū)域劃分網(wǎng)格，從而提高網(wǎng)格劃分的總體速度和質(zhì)量。同時(shí)具有云圖顯示網(wǎng)格質(zhì)量、單元質(zhì)量跟蹤檢查等方便的工具，及時(shí)檢查并改進(jìn)網(wǎng)格質(zhì)量。 Ansys 軟件簡(jiǎn)介Ansys 有限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來(lái)求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域：航空航天、汽車(chē)工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等。軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶(hù)可以方便地構(gòu)造有限元模型；分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線(xiàn)性分析、非線(xiàn)性分析和高度非線(xiàn)性分析） 、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線(xiàn)顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來(lái)，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線(xiàn)形式顯示或輸出。軟件提供了 100 種以上的單元類(lèi)型，用來(lái)模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如10 / 31PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY 等。第三章 液壓油泵虛擬裝配 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與虛擬裝配簡(jiǎn)介 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)現(xiàn)實(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬和聲像演示。在虛擬機(jī)過(guò)程中，操縱者可以身臨其境地感覺(jué)到這個(gè)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)情況，可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行操縱，可以查看生產(chǎn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、施工圖過(guò)程、供應(yīng)過(guò)程、物流過(guò)程等活動(dòng)的各種技術(shù)參數(shù)的動(dòng)態(tài)值，從而確認(rèn)現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)是否有能力完成預(yù)定的任務(wù)和如何去完成，也可從中發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的缺陷和問(wèn)題，予以改進(jìn)。典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有以下幾部分組成：。效果發(fā)生器是完成人與虛擬環(huán)境交互的硬件接口裝置，包括人們產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)沉浸感受到的各類(lèi)輸出裝置，例如頭盔顯示器、立體聲耳機(jī)；還包括能測(cè)定視線(xiàn)方向和手指動(dòng)作的輸入裝置，例如頭部方位探測(cè)器和數(shù)據(jù)手套等。實(shí)景仿真器是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心部分，它實(shí)際上是計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)，包括的軟件開(kāi)發(fā)工具及配套硬件組成，其任務(wù)是接受和發(fā)送效果發(fā)生器產(chǎn)生或接收的信號(hào)。應(yīng)用系統(tǒng)是面向不同虛擬過(guò)程的軟件部分，它描述虛擬的具體內(nèi)容，包括仿真動(dòng)態(tài)邏輯、結(jié)構(gòu)，以及仿真對(duì)象及之間和仿真對(duì)象與用戶(hù)之間交互關(guān)系。它提供描述仿真對(duì)象物理屬性，例如形狀、外觀、顏色、位置等信息，應(yīng)用系統(tǒng)在生成虛擬世界時(shí)，需要這些信息。 虛擬裝配虛擬裝配是虛擬制造的重要組成部分，利用虛擬裝配，可以驗(yàn)證裝配設(shè)計(jì)和操作的正確與否，以便及早的發(fā)現(xiàn)狀配中的問(wèn)題，對(duì)模型進(jìn)行修改，并通過(guò)可視化顯示裝配過(guò)程。虛擬裝配系統(tǒng)允許設(shè)計(jì)人員考慮可行的裝配序列，自動(dòng)生成裝配規(guī)劃，它包括數(shù)值計(jì)算、裝配工藝規(guī)劃、工作面布局、裝配操作所模擬等。現(xiàn)在產(chǎn)品的制造正在向著自動(dòng)化、數(shù)字化的反向發(fā)展，虛擬裝配是產(chǎn)品數(shù)字化定義中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。近幾年虛擬裝備(VA)技術(shù)在虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)（VPD）技術(shù)和面向裝配的設(shè)計(jì)（DFA）技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展了起來(lái)。VPD 是虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)在制造業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面的具體應(yīng)用。VPD 的實(shí)質(zhì)，就是在設(shè)計(jì)階段對(duì)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面的具體應(yīng)用。11 / 31VPD 的實(shí)質(zhì)，就是在設(shè)計(jì)階段對(duì)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的全過(guò)程同意建模，并通過(guò)仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)上對(duì)虛擬產(chǎn)品進(jìn)行快速反復(fù)迭代，使生命周期內(nèi)的各個(gè)方面如產(chǎn)品性能，可加工性，可裝配性，可維護(hù)性等達(dá)到均衡優(yōu)化。1980 年，美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)的 和 正式提出了面向裝配的設(shè)計(jì)（DFA）這一概念，裝配自動(dòng)化的迫切雪球式這一技術(shù)產(chǎn)生與發(fā)展的動(dòng)力。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件，硬件性能日益提高，為 DFA 的研究提供了更好的工具和環(huán)境，CIMS 的深入，并行工程和虛擬制造（VM）的興起也為 DFA 的作用對(duì)象得以拓展為涵蓋產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中與裝配相關(guān)的所有活動(dòng)，集成化，并行化和擬實(shí)化石 DFA研究發(fā)展的主要表現(xiàn)。 虛擬裝配的方案和步驟 液壓油泵泵軸裝置裝配順序按照廠家提供的資料中工藝規(guī)程的要求，液壓油泵的安裝順序?yàn)椋罕幂S→擋圈→泵軸承→半圓鍵→內(nèi)轉(zhuǎn)子→外轉(zhuǎn)子→偏心套→隔離套→泵隔板→半圓鍵→內(nèi)轉(zhuǎn)子→外轉(zhuǎn)子→偏心套→銷(xiāo)→泵軸承→油泵體→左泵蓋→墊圈→螺栓→密封蓋板→墊圈→螺栓→鍵→液壓油泵泵軸裝配完成。 裝配動(dòng)畫(huà)的具體步驟1. 導(dǎo)入文件由于 Pro/E 中的整體裝配圖不能直接導(dǎo)入 3ds MAX 軟件中，因此需要安裝PolyTrans 軟件極其插件，利用該軟件把 Pro/E 文件導(dǎo)入 3ds MAX 軟件中，然后才可以制作動(dòng)畫(huà)。2. 建立動(dòng)畫(huà)模型導(dǎo)入后對(duì)模型的各零件建立選擇集并根據(jù)實(shí)際零件數(shù)及每個(gè)零件裝配所用時(shí)間進(jìn)行估算，確定 Length（動(dòng)畫(huà)長(zhǎng)度） 、Frames Per（每秒幀數(shù)）參數(shù)。本次設(shè)計(jì)Frames Per 參數(shù)為 25f/s，Length 長(zhǎng)度為 1900 幀。但當(dāng)動(dòng)畫(huà)長(zhǎng)度不夠時(shí)可隨時(shí)通過(guò)時(shí)間設(shè)置選項(xiàng)進(jìn)行修改。3. 攝像機(jī)的建立一部影片必然要由一臺(tái)甚至多臺(tái)攝像機(jī)的拍攝而成，因此在動(dòng)畫(huà)制作過(guò)程中攝像機(jī)也是場(chǎng)景中必不可少的組成部分，它完全可以模擬顯示生活中的攝像機(jī)。在 3ds max中，攝像機(jī)有目標(biāo)攝像機(jī)和自由攝像機(jī)兩種，本課題虛擬裝配的動(dòng)畫(huà)制作應(yīng)用的是目標(biāo)攝像機(jī)。目標(biāo)攝像機(jī)由攝像機(jī)圖標(biāo)，目標(biāo)點(diǎn)和觀察區(qū)三部分組成，用戶(hù)可以分別調(diào)整攝影機(jī)目標(biāo)和目標(biāo)點(diǎn)的位置。12 / 31目標(biāo)攝像機(jī)的建立： 首先要點(diǎn)擊右側(cè)工具面板中的創(chuàng)建面板 ，然后選擇攝像機(jī)圖標(biāo) ，然后選擇目標(biāo)攝像機(jī)，左鍵單擊并拖動(dòng)鼠標(biāo)，在適當(dāng)位置后釋放鼠標(biāo)左鍵，確定攝影機(jī)圖標(biāo)和目標(biāo)點(diǎn)位置，即可創(chuàng)建一個(gè)目標(biāo)攝影機(jī)。通過(guò)切換視窗操作，在攝像機(jī)窗口中可以通過(guò)導(dǎo)航器上的一些按鈕來(lái)對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行操作以達(dá)到最佳的觀察效果。還可以在其他視窗通過(guò)調(diào)整攝影機(jī)圖標(biāo)和目標(biāo)點(diǎn)位置來(lái)調(diào)整觀察方向。在攝像機(jī)視圖導(dǎo)航器中常用按鈕的操作和含義如下：“推拉攝像機(jī)”該按鈕通過(guò)鼠標(biāo)的上下移動(dòng)來(lái)沿視線(xiàn)的前后移動(dòng)攝像機(jī)點(diǎn)?！巴敢暋痹摪粹o通過(guò)鼠標(biāo)的上下、左右移動(dòng)來(lái)沿視線(xiàn)的前后移動(dòng)攝像機(jī)點(diǎn)，并同時(shí)改變攝像機(jī)的視野。“視野”該按鈕通過(guò)鼠標(biāo)的上下移動(dòng)來(lái)改變攝像機(jī)的視野。“平移攝像機(jī)”該按鈕通過(guò)鼠標(biāo)的上下、左右移動(dòng)來(lái)沿垂直于視線(xiàn)的方向來(lái)移動(dòng)攝像機(jī)點(diǎn)。“環(huán)游攝像機(jī)”該按鈕通過(guò)鼠標(biāo)的上下、左右移動(dòng)來(lái)沿?cái)z像機(jī)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)攝像機(jī)目標(biāo)點(diǎn)。以液壓油泵泵軸裝置的泵軸承組成為例來(lái)說(shuō)明該部件的裝配：1) 打開(kāi) 3dsmax 文件，建立攝像機(jī)，預(yù)先調(diào)整好攝像機(jī)角度，使油泵裝置能夠在畫(huà)面中完整顯示。先在選擇集中選定泵軸，把最后裝配位置的關(guān)鍵點(diǎn)挪動(dòng)至 75 幀，記錄該時(shí)的位置，右鍵時(shí)間滑塊設(shè)置關(guān)鍵幀。修改零件在空間中的位置，泵軸至可視范圍外，挪動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)滑塊至 0 幀，記錄該關(guān)鍵點(diǎn)。2) 在選擇集中選定擋圈，把最后裝配位置的關(guān)鍵點(diǎn)挪動(dòng)至 125 幀，記錄該時(shí)的位置。修改零件在空間中的位置，拖動(dòng)擋圈至可視范圍外，挪動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)滑塊至 75 幀，記錄該關(guān)鍵點(diǎn)。3) 在選擇集中選定泵軸承，把最后裝配位置的關(guān)鍵點(diǎn)挪動(dòng)至 175