毕业设计91基于proe的减速器可视化设计系统1.3

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的基本软件系统提供给用户，研究人员可望获得一种硬件和软件、计算与人工智能和可视化技术高度结合的理想的工作环境，从而大大减轻分析人员的劳动强度，缩短产品的设计周期。

1.2.3 可视化设计的三个层次

按照模拟执行与结果图像的相结合程度将可视化研究分为三个层次：后置处理、跟踪、控制。

在后置处理中，图形显示是在数据后产生的，与数据源之间没有交互。其优点是如果用户第一次未看清楚，可以很方便的再重复显示。在这一层次上很多研究人员已经做了大量的工作，如流体力学、有限元计算结果的后置处理等等。

跟踪是图形显示与计算过程同时进行。其特点是：第一，计算的中间结果及最后结果都能及时显示，因而对计算中的错误可以及早发现，如果有必要，可以停止执行。由于计算需要大量的时间，图像结果可以收集在工作窗口中，用户可以在执行其它任务时检查其结果；第二个特点是关于数据文件的存储。当采用跟踪技术时，图像直接从数据中产生，某些情况下数据无需写入存储器之中。跟踪技术的优点还有，用户使用效率高；等待计算结果所需的时间少。缺点是数据有可能仅在计算时才能得到。为改善此问题，可要求系统提供存取数据的能力，以便用户随时去用检查结果。在跟踪差错及实时监视中，交互技术十分必要。

控制(又称驾驭)则应该在计算过程中对参数进行修改，对数值模拟进行直接的控制和引导。现在已能实现的“控制”实例是驾驶模拟。已建立的数学模型可准确地计算出车辆对一系列内部作用力和外部作用力的反应，根据实时反应的最新信息确定车辆在三维世界中的位置，然后用一系列视觉手段来保证计算达到要求。为了实现适用范围较广的控制结构，必须使用工具箱。图形工具箱包括扩展的交互技术灵活的图像绘制及支持大型数据集的交互；提供联结用户与计算模型的结构；提供三维数据输入、大量数据的输入及公共单元的输出手段及动画功能等。在此阶段用户可以根据需要进行下述处理：重画图像或采用动画功能；比较多幅图像和多动画系列；进行较快和光滑的动画播放；停止模拟等

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等。

1.2.4 可视化发展的趋势

科学计算与图象、图形有着紧密的联系。人们不仅仅满足于单纯的

有了数据后进行图形显示，还希望从计算模型的建立和原始数据的准备开始就通过图象和图形来实现。计算过程能由人来驾叹，计算结果不仅图形化，而且能通过分析处理获取更多有用的信息。这一切的关键所在是图形显示与数据处理的紧密结合，即所谓视算一体化(Visual-ComputingIntegration)。这一技术可以概括如下[6]：任何一项计算从开始获取数据就依靠图象或图形来实现。如通过作图建模的方法，对摄录或扫描图象处理的方法，或其它物理手段(如射线、超声、磁共振等)。计算模型不仅在几何上用图形表示，物理量也可用灰度及颜色表示。计算过程及中间结果还应形象地用图形模拟，以图线、图形及动画等形式表现出来。这一过程还应是一个紧密的人机交互过程：计算机不断进行数据加工，用图形或图象显示其过程，而且通过分析判断，智能地反应出信息。而人们则一方面可对计算过程和结果有一个全面形象的了解，追踪计算过程，洞察发生的问题，加深对计算过程和结果的理解。并由此获得启发，建立新概念，悟出解决问题的思路和方法。另一方面可以根据计算机分析判断所反馈的信息，通过对图形的修改，改变参数，实时地干予和引导计算过程，朝着预期的方向发展。最后结果除了用图形、图象、颜色和动态模拟来描述外，还应提供多种手段，通过对图形的处理，获取更多更直接有用的信息。

这一技术是从表示大量科学计算数据使其可视而发展起来的，但实际上其意义已超过了“可视”这一范筹。因为这一技术的关键在于图形与计算的有机结合，故使用“视算一体化”的术语较为贴切。[6]

但是这项技术的引入是一件有相当难度的工作。其复杂性在于它涉及到计算机科学的多个方面，如软、硬件技术，图形显示。计算机图形学，数据结构特别是图形数据结构，以及专业问题。因此它是一门边缘科学。开发此类软件必须由专业人员与计算机人员协同工作，并以专业人员为主导，这是由于视算一体化软件必须紧密结合专业需要的原则决

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定的。专业人员必须掌握计算机软、硬件知识到一定深度，成为复合型人才，亲自动手。而计算机人员则在较为深入的计算机技术工作上发挥作用。

1.3 论文内容概述

1.3.1 选题的目的及意义

随着三维图形技术和计算机技术的发展，在计算机内部建立相应的三维实体模型能够更直观、更全面地反映设计意图。传统的设计交互造型不仅效率低而其容易出错，为提高效率，提出了建立参数化模板库的方法，通过引入基于特征的参数化造型的思想，建立常用的典型零部件模板库，在设计计算完成后，通过参数化驱动从而得到所需的模型并且将材料信息等物料信息自动加入到模型中。并且，在三维模型的基础上可以进行零件装配、干涉检查、有限元分析、运动分析等高级的计算机辅助设计工作。建立三维实体模型以后，还可以根据需要由该模型方便地生成传统加工过程所用的工程图。

机械产品的设计从产品构思、概念表达、结构设计、性能分析到最终的产品加工是一个非常复杂的过程，这种设计过程的复杂性、多样性和灵活性就要求设计自动化必须走参数化可视化的道路，从而提高机械设计的效率，这也是机械设计师梦想的事情。本文研究的可视化系统主要针对张家口煤机厂项目，该厂以往减速器的设计，都是重复的建立三维模型，工作量很多，而且重复性劳动很多，因此，采用特征造型和参数化技术进行齿轮减速器可视化设计，能够更好地缩短设计周期，提高齿轮减速器的设计、制造质量。

目前，三维CAD技术在减速器设计方面的应用主要集中在以下几个方面：减速器产品的三维实体造型、产品的可靠性分析等方面，而对整体的比较全面的三维参数的可视化设计目前尚处于探索阶段。本文开发的减速器（不包括箱体）三维参数的可视化设计系统利用Pro/ENGINEER平台的强大二次开发接口技术，成功地实现了设计的修改、参数的获取以及部件的装配。不仅提高设计效率，缩短产品的开发周期，解放设计人员，提高设计质量，对机械产品的三维参数化可视化

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设计有一定的参考价值。需要说明的是行星减速器的设计不同于普通的定轴减速器，它的传动参数的选择受到诸多条件的限制（装配、同心、邻接、强度、结构和工艺），所以在进行参数化设计时，也相对复杂，在实现它的可视化时，也主要是以零部件为单位，先实现部件轴系的可视化，然后利用装配关系生成新的结构相同的减速器，来应对不同功率和传动比的需要。

1.3.2 论文的主要过程

本论文的主要工作有： 1. 确定系统设计方案

根据该行星减速器的特点和可视化设计的要求，确定系统的开发方法，选择系统开发的软硬件环境。

2. 确定系统的总体结构

对系统进行任务分解，确定系统总体结构，进行合理的模块划分。 3. 利用Pro/ENGINEER建立参数化的零部件模型库，实现参数化装配。

4. 以VC++6.0和Access为开发工具，建立系统数据库。

5. 通过ODBC将数据库与VC相连，实现数据与Pro/ENGINEER的交互。

6. 用Pro/ENGINEER的二次开发工具Pro/TOOLKIT和VC设计一个友好的用户交互界面。

1.4 本章小节

本章着重讨论了减速器的设计发展在国内外发展的状况，根据现状提出可视化设计的意义；在对可视化的概念、发展及其在机械设计上的应用等相关说明中，说明了减速器可视化设计作为一种设计方向的重要性，最后叙述了本论文选题的目的、意义，希望通过Pro/ENGINEER二次开发等技术实现减速器的可视化设计及需要完成的主要工作。