Особенности пространственного моделирования сборочного узла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Сарапульский политехнический институт (филиал)

Ижевского Государственного Технического университета

Кафедра «ТММСиИ»

Курсовая работа

По дисциплине: Компьютерная графика

Особенности пространственного моделирования сборочного узла

Чикуров В.А.

г. Сарапул 2010 г.

Содержание

трехмерная модель зубчатое колесо сборка

1. Цель курсовой работы

2. Введение

3. Выполнение работы

Литература

1.Цель курсовой работы

Отталкиваясь от поставленной передо мной задачи: «Выполнить построение трехмерной модели сборки, состоящей из вала, зубчатого колеса, соединенных шпонкой, и двух подшипников, сборка не должна состоять из объединенных деталей, чтобы было возможно разделение их при проверке», мной была выполнена работа по 3D-моделированию цилиндрического колеса для наглядного представления параметров зубчатой передачи, а также расположения его в пространстве.

Работа выполнялась для облегчения определения линейных и объемных размеров деталей передачи, наглядного представления сборки, с целью облегчения технологического и производственного процесса.

2. Введение

Трёхмерная графика (3D, 3 Dimensions, русск. 3 измерения) -- раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов. Больше всего применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в архитектурной визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке и промышленности.

Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Для получения трёхмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги:

-моделирование -- создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней .

-рендеринг (визуализация) -- построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью.

-вывод полученного изображения на устройство вывода - дисплей или принтер.

Моделирование

-Сцена (виртуальное пространство моделирования) включает в себя несколько категорий объектов:

-Геометрия (построенная с помощью различных техник модель, например здание)

-Материалы (информация о визуальных свойствах модели, например цвет стен и отражающая/преломляющая способность окон)

-Источники света (настройки направления, мощности, спектра освещения)

-Виртуальные камеры (выбор точки и угла построения проекции)

-Силы и воздействия (настройки динамических искажений объектов, применяется в основном в анимации)

-Дополнительные эффекты (объекты, имитирующие атмосферные явления: свет в тумане, облака, пламя и пр.)

-Задача трёхмерного моделирования -- описать эти объекты и разместить их в сцене с помощью геометрических преобразований в соответствии с требованиями к будущему изображению

CAD

Система автоматизации проектных работ, или система автоматизированного проектирования, САПР (англ. CAD, Computer-Aided Design) -- программный пакет, предназначенный для проектирования (разработки) объектов производства (или строительства), а также оформления конструкторской и/или технологической документации.

Современные САПР используются совместно с системами автоматизации инженерных расчётов и анализа CAE (Computer-aided engineering). Некоторые САПР содержат интегрированные средства автоматизации инженерных расчётов и анализа.

Данные из CAD-систем передаются в CAM (англ. Computer-aided manufacturing -- система автоматизированной разработки программ обработки деталей для станков с ЧПУ или ГАПС (Гибких автоматизированных производственных систем)).

Работа с САПР обычно подразумевает создание геометрической модели изделия (двумерной или трёхмерной, твердотельной), генерацию на основе этой модели конструкторской документации (чертежей изделия, спецификаций и проч.) и последующее его сопровождение.

Следует отметить, что русский термин «САПР» по отношению к промышленным системам имеет более широкое толкование, чем CAD -- он включает в себя CAD, CAM и CAE.

Компоненты САПР

Выделяют следующие виды обеспечения:

-математическое обеспечение САПР -- математические модели, методики и способы их получения;

-лингвистическое обеспечение САПР;

-техническое обеспечение САПР -- устройства ввода, обработки и вывода данных, средства поддержки архива проектных решений, устройства передачи данных;

-информационное обеспечение САПР -- информационная база САПР, автоматизированные банки данных, системы управления базами данных (СУБД);

-программное обеспечение САПР;

-программные компоненты САПР (примером может служить Геометрический решатель САПР);

-методическое обеспечение;

-организационное обеспечение.

САПР используется в работе конструкторов и технологов, связанных с разработкой чертежей, схем, диаграмм, то есть с обработкой графических изображений. Реализуют функции:

-коллективная работа в сети;

-экспорт -- импорт файлов различных форматов;

-масштабирование объектов;

-группировка объектов, передвижение, растяжка, поворот, разрезание, изменение размеров, работа со слоями;

-перерисовка;

-управление файлами;

-использование чертёжных инструментов, позволяющих рисовать кривые, эллипсы, линии произвольной формы, многоугольники и т. п.;

-работа с цветом;

-автоматизация отдельных процедур с использованием встроенного макроязыка.

Выбор САПР

-Правильный выбор САПР -- надёжное условие эффективного проектирования. Критерии выбора:

-распространённость САПР;

-цена САПР, её сопровождения и модификации;

-широта охвата задач проектирования;

-удобство работы САПР и её «дружественность»;

-наличие широкой библиотечной поддержки стандартных решений;

-возможность и простота стыковки с другими САПР;

-возможность коллективной работы.

ADEM (англ. Automated Design Engineering Manufacturing) -- российская интегрированная CAD/CAM/CAPP система, предназначенная для автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП).

Разработка системы была начата в девяностых годах двумя основными группами разработчиков из Москвы (конструкторский САПР «CherryCAD» -- лауреат премии Совета Министров СССР 1990 года) и Ижевска (технологический САПР «Катран»).

ADEM был создан, как единый продукт, включающий в себя инструментарий для проектантов и конструкторов (CAD), технологов (CAPP) и программистов ЧПУ (CAM). Поэтому он содержит нескольких различных предметно-ориентированных САПР под единой логикой управления и на единой информационной базе.

ADEM позволяет автоматизировать следующие виды работ:

-объёмное и плоское моделирование и проектирование

-оформление проектно-конструкторской и технологической документации

-проектирование технологических процессов

-анализ технологичности и нормирование проекта

-программирование оборудования с ЧПУ (фрезерное, токарное, электроэрозионное, лазерное и др.)

-ведение архивов документов

-реновацию знаний (работа со сканированными чертежами и старыми программами ЧПУ)

ADEM применяется в различных отраслях: авиационной, атомной, аэрокосмической, машиностроительной, металлургической, станкостроительной и других.

SolidWorks -- система автоматизации проектных работ (САПР) в трёх измерениях, работает под управлением Microsoft Windows. Разработана компанией SolidWorks Corporation в качестве альтернативы двухмерным САПР.

Приобрела популярность благодаря простому интерфейсу пользователя. Система работает на основе геометрического ядра Parasolid[1].

Программа появилась в 1993 году и составила конкуренцию таким продуктам как AutoCAD и Autodesk Mechanical Desktop, SDRC I-DEAS и Pro/ENGINEER, Solid Edge.

Главная задача программы -- предоставить пользователю мощность трёхмерной САПР системы по цене системы двухмерного САПР

Варианты

SolidWorks распространяется в трех коммерческих и трех образовательных вариантах:

Коммерческие

SolidWorks Mechanical

SolidWorks Office Professional

SolidWorks Office Premium

SolidWorks

Основной продукт SolidWorks включает инструменты для трехмерного моделирования, создания сборок, чертежей, работы с листовым металлом, сварными конструкциям и поверхностями произвольной формы. Присутствует возможность импортирования большого числа файлов 2D и 3D CAD программ. Имеется API для программирования в среде Visual Basic и C. Также включена программа для анализа методом конечных элементов начального уровня CosmosXpress.

SolidWorks Office Professional

Пакет SolidWorks Office Professional включает в себя основной продукт и несколько расширений:

Animator (создание AVI анимации модели в движении)

Design Checker (Checks notes, dimensions and other settings in drawings to make sure they adhere to company standards)

eDrawings Professional (добавляет возможность рецензирования к бесплатному eDrawings)

FeatureWorks (добавляет возможность редактирования к импортированым элементам)

PDMWorks Workgroup (PDM система)

PhotoWorks (создание фотореалистичных изображений построенных объектов)

Task Scheduler (Планировщик для объёмной печати, импорта/экспорта файлов, и создания eDrawings)

Toolbox (коллекция крепежа и соединений)

Utilities (поэлементное сравнение деталей)

3D Instant Website (Публикация файлов SolidWorks как HTML документ, используя eDrawings для просмотра)

SolidWorks Office Premium

Пакет SolidWorks Office Premium Представляет собой SolidWorks Office Professional с дополнительными инструментами:

CosmosWorks Designer (Анализ методом конечных элементов)

CosmosMotion (Анализ движения)

Маршрут (англ. Routing) (для создания пути маршрута трубопровода, труб или электрических кабелей между компонентами)

ScanTo3D (утилита для конвертирования данных, полученных с 3D-сканера, в модель)

TolAnalyst (GD&T Tolerance analyse tool)

CircuitWorks (проектирование печатных плат)

Образовательные

SolidWorks Student Design Kit

SolidWorks Education Edition

SolidWorks Student Edition

SolidWorks Student Design Kit

SolidWorks Student Design Kit это ограниченная по времени использования версия SolidWorks Education Edition. Не включает всех функций.

SolidWorks Education Edition

SolidWorks Education Edition это лицензированная версия SolidWorks. Разработана для обучения в начальных, средних, высших школах, профессионально-технических школах, колледжах и университетах. Включает в себя CosmosXpress. Образовательный выпуск всегда на версию младше профессионального, что делает неплохим началом для обучения SolidWorks.

SolidWorks Student Edition

Solid Works Student Edition разработан для индивидуального использования за пределами классных комнат. Включает все функции Solid Works Education Edition

Pro/ENGINEER

Полнофункциональная САПР для разработки изделий любой сложности

Благодаря мощным возможностям автоматизации всех машиностроительных дисциплин, Pro/ENGINEER является общепризнанным 3D решением для моделирования и разработки конкурентоспособных коммерческих изделий

Как бы не изменялись требования ваших заказчиков и не ужесточались сроки выполнения работ, ваши конструкторские требования остаются одними и теми же - независимо от сложности ваших проектов, вы нуждаетесь в мощном, легком в использовании, недорогом инструменте.

Pro/ENGINEER является стандартом автоматизированного проектировании изделий, воплощая в себе лидирующие инструменты 3D разработки, которые основаны на лучших достижениях многих прикладных наук и технологий, и гарантируют соответствие стандартам вашего предприятия и вашей отрасли промышленности.

Интегрированные CAD/CAM/CAE решения Pro/ENGINEER позволяют вам проектировать быстрее, чем когда-либо, максимально способствуя появлению новых идей и повышению качества, что в конечном итоге приводит к созданию выдающихся изделий.

Полный набор решений CAD на единой интегрированной платформе

От проектно-конструкторских служб и производственных компаний постоянно требуется разрабатывать все больше изделий за меньшее время, не жертвуя при этом ни новизной, ни качеством. Интегрированные решения CAD/CAM/CAE Pro/ENGINEER являются общепризнанным стандартом и дают пользователю все необходимое для сокращения времени и повышения качества проектирования. Неограниченная масштабируемость Pro/ENGINEER позволяет по мере роста потребностей увеличивать число пользователей и благодаря подключению новых модулей расширять функциональные возможности системы. Поскольку пакет Pro/ENGINEER является неотъемлемой частью Системы разработки изделий PTC, пользовательские средства автоматизированного 3D-проектирования могут быть успешно интегрированы с лучшими в отрасли решениями PTC. К ним относятся Windchill® для управления информацией и процессами, ProductView™ для создания сложных моделей и интерактивной визуализации, Mathcad® для инженерных расчетов и Arbortext® для динамической публикации документов.

Пакеты Pro/ENGINEER

Pro/ENGINEER Foundation XE (Extended Edition)

Основной пакет 3D CAD многофункционален, удобен и полностью масштабируем. В нем предусмотрен наиболее широкий диапазон базовых возможностей моделирования и проектирования, что позволяет выполнять работу с высоким качеством и за меньшее время. К возможностям пакета относятся:

полное твердотельное 3D-моделирование;

подробная документация для 2D- и 3D-чертежей;

функция Technical Surfacing;

моделирование сборок;

моделирование сварных швов и подготовка соответствующей документации;

проектирование механизмов и анимация проектов;

средство проверки проектов ModelCHECK обмен данными и восстановление импортированных данных;

встроенные возможности работы в Интернете;

полная библиотека деталей, функций, инструментов и т. д.

Средства проверки Pro/ENGINEER, предусмотренные в ModelCHECK, позволяют удовлетворить требования к качеству продукции благодаря внедрению, применению и мониторингу стандартов и оптимальных методов

В пакете собраны лучшие инструменты 3D CAD-проектирования в сочетании с удобным для развертывания хост-решением для управления данными. Pro/ENGINEER Advanced SE предназначен специально для компаний, которым необходимо ускорить цикл разработки продукции. Пакет позволяет быстрее реагировать на изменение требований, распространять информацию об изделиях и сокращать затраты на их выпуск. В пакет входят:

Pro/ENGINEER Foundation XE, предоставляющий мощные 3D CAD-средства для разработки качественных проектов;

Windchill ® PDMLink™, обеспечивающий надежное комплексное управление данными. Включен хостинг IBM On Demand;

веб-тренинг PTC University, предоставляющий непосредственный доступ через Интернет к учебным материалам по управлению данными Pro/ENGINEER в Windchill.

Доступ к возможностям управления данными Windchill PDMLink осуществляется непосредственно из интерфейса пользователя Pro/ENGINEER.

Pro/ENGINEER Advanced XE

Пакет предназначен для инженеров, которым необходимы расширенные возможности и более эффективные процессы проектирования. В пакет входят:

Pro/ENGINEER Foundation XE с возможностями 3D CAD;

один модуль для управления данными на выбор: Pro - /INTRALINK® для управления данными Pro/ENGINEER или Windchill PDMLink для более широкого круга задач управления инженерной информацией и процессами;

один высокопроизводительный модуль проектирования на выбор:

Pro/ENGINEER Advanced Assembly; -

Pro/ENGINEER Behavioral Modeling;

Pro/ENGINEER Interactive Surface Design;

Pro/ENGINEER Mechanism Dynamics;

Pro/ENGINEER Piping and Cabling. Модуль Pro/ENGINEER Advanced Assembly Extension предлагает такие возможности, как каркасные модели, для поддержки проектирования сверху вниз.

Pro/ENGINEER Enterprise SE

Это комплексная система разработки продукции, оптимизированная для решения сложных задач, стоящих сегодня перед территориально распределенными группами разработчиков. Pro/ENGINEER Enterprise SE позволяет группам работать параллельно, эффективно обмениваться информацией, повторно использовать проекты и применять автоматический процесс модификации, благодаря чему обеспечивается прослеживаемость изменений и целостность проектов. В пакет входят:

все решения, включенные в Pro/ENGINEER Advanced XE;

все пять дополнительных модулей, которые предлагаются на выбор с пакетом Pro/ENGINEER Advanced XE:

Pro/ENGINEER Advanced Assembly;

Pro/ENGINEER Behavioral Modeling;

Pro/ENGINEER Interactive Surface Design;

Pro/ENGINEER Mechanism Dynamics;

Pro/ENGINEER Piping and Cabling;

Windchill ProjectLink ™ -- средства для совместной работы и управления проектами через Интернет.

Доступ к возможностям Windchill ProjectLink по совместной работе и управлению проектами осуществляется непосредственно из интерфейса пользователя Pro/ENGINEER.

Pro/ENGINEER Enterprise XE

Это самый полный в своей отрасли пакет для разработки изделий, предназначенный для расширенной и направленной оптимизации процессов проектирования снизу вверх и сверху вниз. С его помощью можно улучшить подготовку технической документации, а также процессы разработки, в том числе создание концепции, проектирование системы, подготовку рабочего проекта, проработку вариантов, проверку и аутсорсинг проектов. В пакет входят:

все решения, включенные в Pro/ENGINEER Enterprise SE;

Mathcad® -- приложение для выполнения и документирования инженерных вычислений;

Pro/ENGINEER Mechanica® -- модуль для решения основных задач анализа и моделирования;

ProductView Standard -- модуль расширенного моделирования и визуализации;

Arbortext Editor™, предлагающий основанный на применении компонентов подход к созданию/редактированию технических публикаций и эффективному использованию содержательных моделей Pro/ENGINEER;

веб-тренинг PTC University

более 75 часов обучения по Mathcad,Pro/ENGINEER Mechanica, ProductViewи Arbortext Editor.

Двусторонняя интеграция Mathcad и Pro/ENGINEER применяется для реализации прогнозного инжиниринга и исключения избыточных этапов проектирования.

Pro/ENGINEER Mechanica позволяет выполнять проверку проектов, например данной модели тормоза, и снижает количество необходимых физических прототипов.

Pro/ENGINEER Advanced Mechanica предназначается для углубленного анализа и моделирования (например, при использовании передовых материалов и изучении нелинейного поведения).

Pro/ENGINEER Expert Framework для быстрой и удобной разработки структурных конструкций.

Pro/ENGINEER Routed Systems Designer для создания двумерных схем прокладки кабелей и трубопроводов.

Arbortext IsoDraw для прямого преобразования данных 3D CAD-моделей в высококачественные технические иллюстрации и мультипликационные изображения.

Cредства совместного проектирования InterComm™ для визуализации, сравнения, совместной обработки и проверки данных конструирования ECAD.

3. Выполнение работы

Для червячных колес выполнение зубьев на трехмерной модели необязательно. Подшипники во всех вариантах выполняются произвольно, без соблюдения стандартизованных размеров и требований.

В процессе построений могут выявиться несогласованные размеры, коррекция которых является частью задания. При корректировке размеров неизменными являются диаметры делительных окружностей O₄ (для рис.2) и размеры O₈, R₁, R₂ (для рис.3).

Количество спиц в ободе колеса переменное, оно определяется значениями углов У₂ (рис.2) и У₃ (рис.3). Обод цилиндрического колеса имеет количество спиц, пропорциональное 360°/(У) с учетом ширины спицы, которая составляет не менее 2R₉.»

Моделирование вала

Графическое изображения вала на чертеже

Ход моделирования вала

-построения отдельных участков вала

-объединяем все участки -получаем 3Dмодель вала

-проставить проточки ,фаски ,округления

Моделирование цилиндрического колеса

Графическое изображения цилиндрического колеса на чертеже

Ход моделирования цилиндрического колеса

-построения контуров обедов

-построения спицы

-копировать спицу угловой копией и обледенить с обедами

-построить профиль зуба, копировать угловой копией ,объединить в единую деталь

- проставить фаски и скругления

Моделирование подшипников

Графическое изображения роликового подшипника на чертеже

- построение контура внутреннего и наружного кольца, операция вращения.

- построение тел качения

- построение сепараторов

Литература

трехмерная модель зубчатое колесо сборка

1. http://ru.wikipedia.org

2. Василий Моисеев

3. ArchiCAD 6.5. Современные технологии САПР (+ CD-ROM) SolidWorks 2007 (+ CD-ROM)

4. А.И. Кондаков САПР технологических процессов Твердый переплет (2007)

Размещено на Allbest