(solidwork) - 图文

科院上海有机化学研究所的虚拟化学实验室ChemLab ，涉及化学的广泛领域，可用于结构检索、自动命名、波谱模拟、结构解析物性计算，还可以进行分析设计，它的模块化结构是的用户司以根据自己需要自由选择，组台成最适合自己的虚拟现实手化学实验室。温州大学多媒体与虚拟现实实验室，以虚拟现实在网络和多媒体方面的应用为主要的研究方向，致力于改变国内虚拟现实技术远远落后于国外的现状，紧随时代步伐，达到与最新技术并驾齐驱。 1.2.2发展趋势.

陕西师范大学虚拟试验(测试)中心，台湾国际高速网路计算中心的科学视算虚拟实验室，它的任务与服务内容是(1)建置并维护完备之科学视算虚拟实境与数字多媒体的开发、研究、测试环境。(提供科学视算虚拟实境的咨询服务。(, 3)提供科学视算数位多媒体与录像带制作输出服务、咨询。(4)提供相关教育训练课程。(5)参与合作计划并协助开发科学视算虚拟实境之新应用。中国农业大学虚拟土壤--作物系统实验室，应用最新的信息技术，建立数字化的土壤--作物系统，以实现对农田系统的精确定量化研究的目的。通过应用GPS, GIS,作物3D数字化技术和其他信息采集技术，实现对农田土壤水分、养分、盐分等与作物生长的相互作用关系的定量化研究，建立虚拟土壤一作物系统。通过计算机上的虚拟试1绪论验，部分地替代在现实世界中难以进行的或昂贵的试验，为农田精确灌溉、精确施肥方案的确立、作物理想株型的设计、遥感作物估产、农药施用最佳方案的确定，为精确农业实践提供依据，并建立为教学和科普服务的虚拟农场等。浙江工业大学成教院虚拟现实实验室，实验室的主要方向为基于WEB的虚拟现实的实现。应用VRML(虚拟现实建模语言)，CULT3D技术，来实现基于WEB的虚拟现实。重庆大学研究生创新实践基地建立的虚拟仪器开放实验室，主要用于面向研究生的虚拟仪器技术教学、实验和研究。

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第2章 基于SolidWorks的通用减速器部件设计研究的理论基

础

基于SolidWorks的减速器设计及虚拟装配随着计算机软硬件技术的发展，机械零件的计算机辅助设计和加工技术也发生了很大的变化。然而，在装配环节上，人工操作历来都作为一个生产要素出现，依赖于人的技巧和判断能力来进行复杂的操作，具有很强的智能性和复杂性，因而在设计技术、加工技术快速发展的今天，装配工艺成为薄弱环节，成为先进制造技术发展的瓶颈；同时以往的装配过程被局限在\设计——制造(装配)——评价\和\实物验证\的封闭时空模式中，装配关系的滞后检验，带来成本的巨大浪费，同时也不符合快速反映市场的需要。

虚拟装配是新兴的虚拟产品开发研究的重要内容。采用虚拟装配技术可在设计阶段验证零件之间的配合和可装配性，保证设计的正确性旧。随着社会的发展，虚拟制造成为制造业发展的重要方向之一，而虚拟装配技术作为虚拟制造的核心技术之一也越来越引人注目虚拟装配的实现有助于对产品零部件进行虚拟分析和虚拟设计，有助于解决零部件从设计到生产出现的技术问题，以达到缩短产品开发周期、降低生产成本及优化产品性能等目的问。

在许多世界级大企业中被广泛应用的计算机辅助三维设计(CAD)的高端主流软件SolidWorks 的装配模块就采用了虚拟装配技术，即便是在产品设计的初期阶段，所产生的最初模型也可放入虚拟环境进行实验，可在虚拟环境中创建产品模型，使产品的外表、形状和功能得到模拟，而且有关产品的人机交互性能也能得到测试和校验，产品的缺陷和问题在设计阶段就能被及时发现并加以解决。本文是对直齿轮传动减速器应用SolidWorks 三维设计软件进行参数化设计和虚拟装配设计工作的介绍。

2. 1 CAD技术概论

2.1.1CAD技术

CAD（计算机辅助设计，Computer Aided Design）是指工程技术人员以计算机为工具，用自身的专业知识，对产品进行总体设计、绘图、分析、和编写技术文档等设计活动的总称，是一项综合性技术。

如图1-1所示，CAD是一个设计过程，它是“在计算机环境下完成产品的创造、分析、和修改，以达到预期设计目标”的过程。就目前CAD技术可实现的功能而言，它是由在设计人员进行产品概念设计的基础上从事产品的几何造型分析，完成产品几何模型的建立，然后抽取模型中的有关数据进行工程分析和计算，例如有限元分析、仿真模拟等，根据计算结果决定是否对设计结果进行修改，修改满意后编辑全部设计文档，输出工程图。从CAD作业过程可以看出，CAD

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技术也是一项产品建模技术，它是将产品的物理模型转化为产品的数据模型，并把建立的数据模型存储在计算机内供后续的计算机辅助技术所共享，驱动产品生命周期的全过程。

输入设计要求设计模型定义图形交图形库程序库工程分析计算互设备数据库 N满意?Y文档编辑、图形输出 图1-1机械CAD的工作过程

一般认为，CAD的功能可归纳为：几何建模、工程分析、模拟仿真、自动绘图四大类。而实现这些功能的一个完备的CAD系统应由科学计算图形系统和工程数据库等组成。科学计算包括有限元分析、可靠性分析、动态分析、优化设计以及产品的常规计算分析等内容；图形系统的任务是用于包括几何造型、自动绘图（二维工程图、三维实体图）、动态仿真等设计过程；工程数据库是对设计过程中所需使用或产生的数据、图形、文档等信息进行存储和管理。

在CAD系统中如若加入人工智能和专家系统技术，让计算机模拟人类专家解决问题的思路和方法进行推理和决策，可以大大提高设计自动化水平，可对产品进行功能设计、总体方案设计等产品的概念设计过程，以实现对产品设计全过程提供支持。

2.1.2 CAM技术

CAM（计算机辅助制造，Computer Aided Manufacturing）到目前为止尚无统一的定义。一般而言，CAM是指计算机在制造领域有关应用的统称，它有广义CAM和狭义CAM之分。

所谓广义CAM,一般是指利用计算机辅助完成从毛坯到产品制造过程中的直

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接和间接的各种活动，包括工艺准备、生产作业计划、物流过程的运行控制、生产控制、质量控制等主要方面。其中工艺准备包括计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助工装设计与制造、NC编程、计算机辅助工时定额的编制等内容；物流过程的运行控制包括物料的加工、装配、检验、输送、储存等生产活动。

而狭义CAM通常指数控程序的编制、包括刀具路线的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及后置处理和NC代码生成等。

2.1.3 CAD/CAM的组成

CAD/CAM一般由硬件系统和软件系统两部分组成。 硬件系统由以下几部分组成。

（1） 计算机主机。

（2） 输入装置，如键盘、数字化仪、图形输入板、图形扫描仪等三维坐标

测量仪。

（3） 输出装置，如打印机、绘图仪等。

（4） 存储装置，如磁带、软盘、硬盘、光盘等。

（5） 生产装备，如数控机床、机器人、物料装置、检测装置等。

（6） 网络，用以将上述各个硬件连接起来，实现一定程度硬、软件共享和

与其他计算机系统的通信。

软件系统包括以下几个部分。

1）系统软件

系统软件主要用于计算机的管理、维护和控制以及计算机程序的翻译、装 入和运行。系统软件主要含有操作系统和语言编译系统。操作系统是计算机最低层软件，负责对计算机系统所有软件和硬件资源进行调控和调度，使之协调一致高效率地运行。操作系统的任务包括CPU作业管理、内存分配管理、输入/输出装置管理、磁盘文件管理等内容。操作系统的种类很多，主要有DOS、Windows、OS/2、UNIX、XENIX等。

语言编译系统是将高级语言编写的程序翻译成计算机能够直接执行的机器指令的软件工具。有了编译系统用户就可以应用接近人类于人类自然语言和数学语言的方式来编写程序，而编译成机器指令的工作由编译系统去完成。这样就有可能使非计算机专业的各类工程技术人员很容易借助于计算机的帮助完成自己的任务。目前，常用的高级语言有FORTRAN、ALGOL、BASIC、PASCAL、COBOL、C、LISP等，它们均有自己的编译系统。

2）支撑软件

支撑软件是CAD/CAM软件系统的核心，是满足CAD/CAM用户共同需要而开发的通用软件。支撑软件主要有工程分析软件、图像处理软件、数据库管理软件和计算机网络软件。

（1）工程分析软件主要用来解决工程设计中各种数值计算问题，包括常用的数学方法程序库、有限元法结构分析软件、优化设计软件、机构动态分析软件、仿真模拟软件等。

（2）图形处理软件可分为图形处理语言和交互式图形设计软件两种类型。图形处理语言通常是以子程序或指令形式提供的一套绘图语句，供用户在高级程序语言程序时调用。交护式图形设计软件可用人机交互形式进行产品造

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