自行車設(shè)計與仿真畢業(yè)設(shè)計開題報告

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告</p><p>　　2011年 2 月 25 日</p><p>　題 目基于CATIA的自行車設(shè)計與仿真</p><p>　專 業(yè)</p><p>　班 級</p><p>　姓 名</p><p>　學(xué) 號</p>

2、;<p>　指導(dǎo)教師職 稱</p><p><b>　　一、前言</b></p><p>　　1.課題名稱：基于CATIA的自行車設(shè)計與仿真</p><p><b>　　2.課題提出：</b></p><p>　　從早期的自行車雛型出現(xiàn)，到今天種類繁多、形式多樣的自行車產(chǎn)品，已經(jīng)

3、歷了近200年的歷史。今天盡管自行車整體行業(yè)處于一個供大于求的市場矛盾中，但就其存在的社會效益上看，它依然是一種清潔廉價和具有健身功能的短途代步工具，依然有著廣闊的發(fā)展前景。雖然在科技高度發(fā)達的今天, 有很多交通工具比起自行車更舒適、快捷、方便, 但是像自行車這種以人為本的交通工具卻越來越受到青睞,而且成為城市交通的重要組成部分。自行車產(chǎn)業(yè)發(fā)展日新月異,技術(shù)和設(shè)計與20世紀80年代之前相比有了很大提高, 如今自行車企業(yè)越來越重視產(chǎn)品的個

4、性化。自行車的造型有其特殊性, 它的形式是在滿足功能需求前提下進行的,同時造型的個性化塑造仍然對市場需求有著針對性和指向性,可以憑借一定的科學(xué)方法對其個性特征限定尺度。隨著社會的發(fā)展、技術(shù)的進步、產(chǎn)品的更新、生活節(jié)奏的加快, 人們在享受物質(zhì)生活的同時, 更加注重產(chǎn)品的方便、舒適、可靠、價值、安全、效率等人機性能, 同時社會發(fā)展進入信息時代, 電子、信息化產(chǎn)品越來越成為主流, 人性化的高科技智能產(chǎn)品將取代舊的產(chǎn)品。換個角度思考,這就要求設(shè)

5、計出來的自行車要以人機工程學(xué)為基礎(chǔ),．更加人性化,更具</p><p>　　創(chuàng)新設(shè)計即充分發(fā)揮人的創(chuàng)造才能,利用技術(shù)原理進行創(chuàng)新構(gòu)思的設(shè)計實踐活動，其目的是為人類社會提供富有新穎性和先進性的產(chǎn)品.因此，創(chuàng)新設(shè)計的基本特征是新穎性和先進性?！靶路f性”就是設(shè)計者不拘于前人或別人已有的成就,敢于根據(jù)從未嘗試過的想法去進行新的探索,設(shè)計出別具一格的產(chǎn)品?！跋冗M性”就是設(shè)計的產(chǎn)品不僅應(yīng)標新立異，而且在技術(shù)水平上比現(xiàn)有的類似

6、產(chǎn)品要超前一步，即在功能、性能、結(jié)構(gòu)等方面顯示出新的特點和實質(zhì)性的改進，創(chuàng)新設(shè)計即充分發(fā)揮人的創(chuàng)造才能，任何一種設(shè)計都離不開創(chuàng)新，工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中,無論是對傳統(tǒng)產(chǎn)品的改進性設(shè)計,還是對新產(chǎn)品的開發(fā)性設(shè)計都需要創(chuàng)新。</p><p>　　因此,對自行車進行創(chuàng)新設(shè)計和概念設(shè)計具有重要意義</p><p>　　3.課題的目的及意義</p><p>　　通過該課題的學(xué)習(xí)，系統(tǒng)

7、的掌握自行車的性能、用途以及其設(shè)計原則，基于虛擬設(shè)計方法設(shè)計自行車的結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動仿真，了解自行車的相關(guān)知識和基本方法、掌握相關(guān)技能、培養(yǎng)創(chuàng)新能力，全面而廣泛地了解當(dāng)前國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的最新發(fā)展動態(tài)，對所學(xué)知識進一步的認識和更深入的了解，掌握畢業(yè)論文的寫作格式和流程，提高學(xué)生獨立培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代的設(shè)計理念，能提高學(xué)生的形象思維和創(chuàng)造性思維能力，有利于培養(yǎng)良好的工程素質(zhì)及自學(xué)能力，進一步提高文獻檢索和信息處理能力。</p>&l

8、t;p><b>　　4.課題背景</b></p><p>　　虛擬設(shè)計技術(shù)是由多學(xué)科先進知識形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)，其本質(zhì)是以計算機支持的仿真技術(shù)為前提，在產(chǎn)品設(shè)計階段，實時地并行地模擬出產(chǎn)品開發(fā)全過程及其對產(chǎn)品設(shè)計的影響，預(yù)測產(chǎn)品性能、產(chǎn)品制造成本、產(chǎn)品的可制造性、產(chǎn)品的可維護性和可拆卸性等，從而提高產(chǎn)品設(shè)計的一次成功率。它也有利于更有效更經(jīng)濟靈活地組織制造生產(chǎn)，使工廠和車間的設(shè)計與布局

9、更合理更有效，以達到產(chǎn)品的開發(fā)周期成本的最小化、產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最高化。</p><p>　　虛擬設(shè)計技術(shù)是由各個“虛擬”的產(chǎn)品開發(fā)活動來組成，由“虛擬”的產(chǎn)品開發(fā)組織來實施，由“虛擬”的產(chǎn)品開發(fā)資源來保證，通過分析“虛擬”的產(chǎn)品信息和產(chǎn)品開發(fā)過程信息求得對開發(fā)“虛擬產(chǎn)品”的時間、成本、質(zhì)量和開發(fā)風(fēng)險的評估，從而作出開發(fā)“虛擬產(chǎn)品”系統(tǒng)和綜合的建議。虛擬設(shè)計技術(shù)的最終目的是縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，以及縮短

10、產(chǎn)品開發(fā)與用戶之間的距離。　　</p><p>　　現(xiàn)代國家之間的競爭包括企業(yè)之間的競爭主要是高科技的競爭，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，科學(xué)技術(shù)使企業(yè)的生產(chǎn)率帶來了巨大的提高。由于計算機的普及，CAD/CAM軟件的廣泛應(yīng)用，為現(xiàn)代企業(yè)對新產(chǎn)品的設(shè)計和制造帶來很大的方便。</p><p>　　CATIA是法國達索公司開發(fā)的專業(yè)大型高端CAD/CAE/CAM一體化應(yīng)用軟件，在世界CAD/CAE/CA

11、M領(lǐng)域中處于領(lǐng)軍者地位，其內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品從概念設(shè)計、工業(yè)造型設(shè)計、三維模型設(shè)計、分析計算、動態(tài)模擬與仿真、工程圖輸出，到生產(chǎn)加工成產(chǎn)品的全過程，其應(yīng)用范圍涉及機械、航空航天、汽車、造船、通用機械、醫(yī)療機械和電子等諸多領(lǐng)域。作為PLM協(xié)同解決方案的一個重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計他們未來的產(chǎn)品，并支持從項目前階段、具體的設(shè)計、分析、模擬、組裝到維護在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計流程。模塊化的CATIA系列產(chǎn)品旨在滿足客戶在產(chǎn)品開發(fā)活動中的需要

12、，包括風(fēng)格和外型設(shè)計、機械設(shè)計、設(shè)備與系統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機、機械加工、分析和模擬。CATIA產(chǎn)品基于開放式可擴展的V5架構(gòu)。通過使企業(yè)能夠重用產(chǎn)品設(shè)計知識，縮短開發(fā)周期，CATIA解決方案加快企業(yè)對市場的需求的反應(yīng)。自1999年以來，市場上廣泛采用它的數(shù)字樣機流程，從而使之成為世界上最常用的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。 CATIA系列產(chǎn)品已經(jīng)在七大領(lǐng)域里成為首要的3D設(shè)計和模擬解決方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計、電力與電子、消費品和通用機

13、械制造。</p><p><b>　　二、項目概述</b></p><p><b>　　1、課題基本要求：</b></p><p>　　分析自行車的結(jié)構(gòu)及工作原理，學(xué)習(xí)CATIA三維造型軟件的基礎(chǔ)操作，特征造型方法及運動仿真等，正確畫出自行車各組成零件的三維模型并對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，要求零件結(jié)構(gòu)合理,尺寸正確，完成自行車

14、的三維裝配圖并進行運動仿真，要求裝配關(guān)系正確，并要求完成主要零件的工程圖。</p><p><b>　　2、課題基本結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　?。?）自行車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　?。?）自行車的主要零件的三維造型設(shè)計。</p><p>　?。?）自行車結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計。</p><

15、;p>　?。?）自行車的三維裝配。</p><p>　?。?）自行車的運動仿真。</p><p><b>　　3、課題關(guān)鍵問題：</b></p><p>　　本課題以自行車作為研究對象，利用CATIA軟件來完成自行車的各個零部件的建模，并且通過利用CATIA的裝配模塊對各個零部件進行裝配和利用他的仿真模塊對裝配好的機構(gòu)進行仿真分析。本設(shè)計

16、的關(guān)鍵問題就是自行車的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)該在熟練掌握CATIA裝配模塊的前提下，能夠正確分析出來自行車各個零件之間裝配的條件和裝配約束的個數(shù)和正確的裝配過程。同時另一個關(guān)鍵問題就是完成裝配任務(wù)以后正確的定位出來一些零件之間的連接類型。總之，自行車裝配和仿真設(shè)計能否順利進行關(guān)鍵問題還是在于設(shè)計步驟的合理性。</p><p><b>　　三、設(shè)計方案的擬定</b></p><p

17、>　　1. CATIA設(shè)計方法概述</p><p>　　使用CATIA軟件進行虛擬產(chǎn)品設(shè)計總的來說有兩種設(shè)計方法，它們分別是由底向上的產(chǎn)品設(shè)計和自頂向下的產(chǎn)品設(shè)計。</p><p>　　由底向上的產(chǎn)品設(shè)計就是先設(shè)計好產(chǎn)品的各個零部件，然后再把各個零部件逐一裝配成完整產(chǎn)品的設(shè)計方法。由底向上的產(chǎn)品設(shè)計方法是一種比較簡單、低級的方法，其設(shè)計思路比較清晰，設(shè)計原理也比較容易被廣大用戶接受。

18、但是其設(shè)計理念還不夠先進，設(shè)計方法還不夠靈活，還不能完全適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計的基本要求。這種方法主要使用于一些已經(jīng)比較成熟的產(chǎn)品設(shè)計過程，可以獲得比較高的設(shè)計效率。</p><p>　　由頂向下的裝配設(shè)計與由底向上的設(shè)計方法正好相反。設(shè)計時，首先從整體上勾畫出產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)關(guān)系或創(chuàng)建裝配體的二維零件布局關(guān)系圖，然后再根據(jù)這些關(guān)系或布局逐一設(shè)計出產(chǎn)品的零件模型。在現(xiàn)代的虛擬產(chǎn)品設(shè)計中，往往都是先設(shè)計出整個產(chǎn)品的外在概念和功

19、能概念后，逐步對產(chǎn)品進行設(shè)計上的細化直至單個零件。</p><p>　　2. CATIA的設(shè)計工作流程如下:</p><p>　?。?）機構(gòu)總體分析.首先根據(jù)機構(gòu)功能參數(shù)進行產(chǎn)品的總體設(shè)計,這是在人機交互下完成的.設(shè)計者必須富有創(chuàng)造性地確定產(chǎn)品的性能結(jié)構(gòu)和外形.計算機可從已有的設(shè)計中搜索各種信息,提供設(shè)計者參考,并迅速形成產(chǎn)品的造型及外觀圖形;</p><p>　　

20、（2）產(chǎn)品各零部件三維建模.從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總圖中分離出各零部件的三視圖,并分別對各零件進行造型、結(jié)構(gòu)尺寸、色彩渲染等設(shè)計;</p><p>　?。?）產(chǎn)品的裝配設(shè)計.設(shè)計裝配過程中的裝配工序、組件修復(fù)、檢查以及產(chǎn)品維修等。</p><p>　　（4）產(chǎn)品的變更設(shè)計.</p><p>　?。?）產(chǎn)品仿真設(shè)計. 進行運動分析,動力分析.例如有限元分析、運動仿真、功能仿真、優(yōu)

21、化設(shè)計等.以及分析零件的運動形態(tài)、阻尼系數(shù)、受力和變形等情況。</p><p><b>　　四、進度安排</b></p><p>　　開始時間：2011年3月1日</p><p>　　論文提交時間：2011年5月27日</p><p>　　1.第1～2周：熟悉自行車的結(jié)構(gòu)及工作原理，學(xué)習(xí)三維造型軟件的基本知識和三維造型方

22、法，收集有關(guān)資料；</p><p>　　2.第3～4周：外出調(diào)研、實習(xí)；</p><p>　　3.第5～9周：對自行車的結(jié)構(gòu)進行總體設(shè)計，繪制各零件的二維工程圖和三維模型；</p><p>　　4.第10～13周：對自行車進行虛擬裝配和仿真，檢驗設(shè)計的合理性；</p><p>　　5.第14周：編寫畢業(yè)論文；</p><p

23、>　　6.第15周：修改論文；</p><p>　　7.第16周：畢業(yè)答辯。</p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　[1] 孫桓，陳作模.機械原理[M]. 北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[2] 方建軍，劉仕良.機械動態(tài)仿真與工程分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，

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