自行車(chē)設(shè)計(jì)與仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告</p><p>　　2011年 2 月 25 日</p><p>　題 目基于CATIA的自行車(chē)設(shè)計(jì)與仿真</p><p>　專(zhuān) 業(yè)</p><p>　班 級(jí)</p><p>　姓 名</p><p>　學(xué) 號(hào)</p>

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

3、歷了近200年的歷史。今天盡管自行車(chē)整體行業(yè)處于一個(gè)供大于求的市場(chǎng)矛盾中，但就其存在的社會(huì)效益上看，它依然是一種清潔廉價(jià)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(dá)的今天, 有很多交通工具比起自行車(chē)更舒適、快捷、方便, 但是像自行車(chē)這種以人為本的交通工具卻越來(lái)越受到青睞,而且成為城市交通的重要組成部分。自行車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展日新月異,技術(shù)和設(shè)計(jì)與20世紀(jì)80年代之前相比有了很大提高, 如今自行車(chē)企業(yè)越來(lái)越重視產(chǎn)品的個(gè)

4、性化。自行車(chē)的造型有其特殊性, 它的形式是在滿足功能需求前提下進(jìn)行的,同時(shí)造型的個(gè)性化塑造仍然對(duì)市場(chǎng)需求有著針對(duì)性和指向性,可以憑借一定的科學(xué)方法對(duì)其個(gè)性特征限定尺度。隨著社會(huì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步、產(chǎn)品的更新、生活節(jié)奏的加快, 人們?cè)谙硎芪镔|(zhì)生活的同時(shí), 更加注重產(chǎn)品的方便、舒適、可靠、價(jià)值、安全、效率等人機(jī)性能, 同時(shí)社會(huì)發(fā)展進(jìn)入信息時(shí)代, 電子、信息化產(chǎn)品越來(lái)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(gè)角度思考,這就要求設(shè)

5、計(jì)出來(lái)的自行車(chē)要以人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ),．更加人性化,更具</p><p>　　創(chuàng)新設(shè)計(jì)即充分發(fā)揮人的創(chuàng)造才能,利用技術(shù)原理進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思的設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，其目的是為人類(lèi)社會(huì)提供富有新穎性和先進(jìn)性的產(chǎn)品.因此，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本特征是新穎性和先進(jìn)性?！靶路f性”就是設(shè)計(jì)者不拘于前人或別人已有的成就,敢于根據(jù)從未嘗試過(guò)的想法去進(jìn)行新的探索,設(shè)計(jì)出別具一格的產(chǎn)品?！跋冗M(jìn)性”就是設(shè)計(jì)的產(chǎn)品不僅應(yīng)標(biāo)新立異，而且在技術(shù)水平上比現(xiàn)有的類(lèi)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(diǎn)和實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)即充分發(fā)揮人的創(chuàng)造才能，任何一種設(shè)計(jì)都離不開(kāi)創(chuàng)新，工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中,無(wú)論是對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品的改進(jìn)性設(shè)計(jì),還是對(duì)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)都需要?jiǎng)?chuàng)新。</p><p>　　因此,對(duì)自行車(chē)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)具有重要意義</p><p>　　3.課題的目的及意義</p><p>　　通過(guò)該課題的學(xué)習(xí)，系統(tǒng)

7、的掌握自行車(chē)的性能、用途以及其設(shè)計(jì)原則，基于虛擬設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)自行車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真，了解自行車(chē)的相關(guān)知識(shí)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(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和更深入的了解，掌握畢業(yè)論文的寫(xiě)作格式和流程，提高學(xué)生獨(dú)立培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代的設(shè)計(jì)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(jìn)一步提高文獻(xiàn)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(jì)技術(shù)是由多學(xué)科先進(jìn)知識(shí)形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)，其本質(zhì)是以計(jì)算機(jī)支持的仿真技術(shù)為前提，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，實(shí)時(shí)地并行地模擬出產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全過(guò)程及其對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響，預(yù)測(cè)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(hù)性和可拆卸性等，從而提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一次成功率。它也有利于更有效更經(jīng)濟(jì)靈活地組織制造生產(chǎn)，使工廠和車(chē)間的設(shè)計(jì)與布局

9、更合理更有效，以達(dá)到產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期成本的最小化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最高化。</p><p>　　虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)是由各個(gè)“虛擬”的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)來(lái)組成，由“虛擬”的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)組織來(lái)實(shí)施，由“虛擬”的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)資源來(lái)保證，通過(guò)分析“虛擬”的產(chǎn)品信息和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程信息求得對(duì)開(kāi)發(fā)“虛擬產(chǎn)品”的時(shí)間、成本、質(zhì)量和開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，從而作出開(kāi)發(fā)“虛擬產(chǎn)品”系統(tǒng)和綜合的建議。虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的最終目的是縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，以及縮短

10、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與用戶之間的距離。　　</p><p>　　現(xiàn)代國(guó)家之間的競(jìng)爭(zhēng)包括企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)主要是高科技的競(jìng)爭(zhēng)，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(lái)了巨大的提高。由于計(jì)算機(jī)的普及，CAD/CAM軟件的廣泛應(yīng)用，為現(xiàn)代企業(yè)對(duì)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造帶來(lái)很大的方便。</p><p>　　CATIA是法國(guó)達(dá)索公司開(kāi)發(fā)的專(zhuān)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(jì)、工業(yè)造型設(shè)計(jì)、三維模型設(shè)計(jì)、分析計(jì)算、動(dòng)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(guò)程，其應(yīng)用范圍涉及機(jī)械、航空航天、汽車(chē)、造船、通用機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械和電子等諸多領(lǐng)域。作為PLM協(xié)同解決方案的一個(gè)重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計(jì)他們未來(lái)的產(chǎn)品，并支持從項(xiàng)目前階段、具體的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。模塊化的CATIA系列產(chǎn)品旨在滿足客戶在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)中的需要

12、，包括風(fēng)格和外型設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)備與系統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機(jī)、機(jī)械加工、分析和模擬。CATIA產(chǎn)品基于開(kāi)放式可擴(kuò)展的V5架構(gòu)。通過(guò)使企業(yè)能夠重用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)，縮短開(kāi)發(fā)周期，CATIA解決方案加快企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的需求的反應(yīng)。自1999年以來(lái)，市場(chǎng)上廣泛采用它的數(shù)字樣機(jī)流程，從而使之成為世界上最常用的產(chǎn)品開(kāi)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(jì)和模擬解決方案：汽車(chē)、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計(jì)、電力與電子、消費(fèi)品和通用機(jī)

13、械制造。</p><p><b>　　二、項(xiàng)目概述</b></p><p><b>　　1、課題基本要求：</b></p><p>　　分析自行車(chē)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(yùn)動(dòng)仿真等，正確畫(huà)出自行車(chē)各組成零件的三維模型并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，要求零件結(jié)構(gòu)合理,尺寸正確，完成自行車(chē)

14、的三維裝配圖并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(chē)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）自行車(chē)的主要零件的三維造型設(shè)計(jì)。</p><p>　　（3）自行車(chē)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。</p><

15、;p>　?。?）自行車(chē)的三維裝配。</p><p>　?。?）自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)仿真。</p><p><b>　　3、課題關(guān)鍵問(wèn)題：</b></p><p>　　本課題以自行車(chē)作為研究對(duì)象，利用CATIA軟件來(lái)完成自行車(chē)的各個(gè)零部件的建模，并且通過(guò)利用CATIA的裝配模塊對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行裝配和利用他的仿真模塊對(duì)裝配好的機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真分析。本設(shè)計(jì)

16、的關(guān)鍵問(wèn)題就是自行車(chē)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(lái)自行車(chē)各個(gè)零件之間裝配的條件和裝配約束的個(gè)數(shù)和正確的裝配過(guò)程。同時(shí)另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是完成裝配任務(wù)以后正確的定位出來(lái)一些零件之間的連接類(lèi)型?？傊孕熊?chē)裝配和仿真設(shè)計(jì)能否順利進(jìn)行關(guān)鍵問(wèn)題還是在于設(shè)計(jì)步驟的合理性。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)方案的擬定</b></p><p

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

18、但是其設(shè)計(jì)理念還不夠先進(jìn)，設(shè)計(jì)方法還不夠靈活，還不能完全適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)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(jì)過(guò)程，可以獲得比較高的設(shè)計(jì)效率。</p><p>　　由頂向下的裝配設(shè)計(jì)與由底向上的設(shè)計(jì)方法正好相反。設(shè)計(jì)時(shí)，首先從整體上勾畫(huà)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(jì)出產(chǎn)品的零件模型。在現(xiàn)代的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，往往都是先設(shè)計(jì)出整個(gè)產(chǎn)品的外在概念和功

19、能概念后，逐步對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)上的細(xì)化直至單個(gè)零件。</p><p>　　2. CATIA的設(shè)計(jì)工作流程如下:</p><p>　　（1）機(jī)構(gòu)總體分析.首先根據(jù)機(jī)構(gòu)功能參數(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì),這是在人機(jī)交互下完成的.設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)可從已有的設(shè)計(jì)中搜索各種信息,提供設(shè)計(jì)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(duì)各零件進(jìn)行造型、結(jié)構(gòu)尺寸、色彩渲染等設(shè)計(jì);</p><p>　?。?）產(chǎn)品的裝配設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)裝配過(guò)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(jì).</p><p>　?。?）產(chǎn)品仿真設(shè)計(jì). 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,動(dòng)力分析.例如有限元分析、運(yùn)動(dòng)仿真、功能仿真、優(yōu)

21、化設(shè)計(jì)等.以及分析零件的運(yùn)動(dòng)形態(tài)、阻尼系數(shù)、受力和變形等情況。</p><p><b>　　四、進(jìn)度安排</b></p><p>　　開(kāi)始時(shí)間：2011年3月1日</p><p>　　論文提交時(shí)間：2011年5月27日</p><p>　　1.第1～2周：熟悉自行車(chē)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(shí)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(shí)習(xí)；</p><p>　　3.第5～9周：對(duì)自行車(chē)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，繪制各零件的二維工程圖和三維模型；</p><p>　　4.第10～13周：對(duì)自行車(chē)進(jìn)行虛擬裝配和仿真，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性；</p><p>　　5.第14周：編寫(xiě)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(xiàn)</b></p><p>　　[1] 孫桓，陳作模.機(jī)械原理[M]. 北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[2] 方建軍，劉仕良.機(jī)械動(dòng)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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