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1、河南科技大学 硕士学位论文 虚拟样机技术在拖拉机造型中的应用研究 姓名：杨超峰 申请学位级别：硕士 专业：车辆工程 指导教师：赵剡水;周志立 20100401 摘 要 I 论文题目： 虚拟样机技术在拖拉机造型中的应用研究 论文题目： 虚拟样机技术在拖拉机造型中的应用研究 专 业： 车辆工程 专 业： 车辆工程 研 究 生： 杨超峰 研 究 生： 杨超峰 指导教师： 赵剡水 周志立 指导教师： 赵剡水 周志立 摘 要 摘 要 拖拉机造型设计是整车产品开发的关键技术之一，针对国产拖拉机造型设计 的特点，采用新技术进行拖拉机造型设计是提高产品质量的有效途径。利用虚拟 样机技术，在拖拉机造型设计阶段对
2、其美学质量、动力学、运动学、刚度、强 度、振动特性等进行分析，实现产品的总体性能匹配和整体优化，对于提高设计 效率，降低成本，改善设计质量，提高企业产品的市场竞争力有重要的理论意义 与实用价值。 在对拖拉机造型设计的原则、美学法则、要素、色彩的设计等基础理论进行 概述的基础上，通过对不同时期的拖拉机造型进行分析，归纳出拖拉机造型的演 变规律及设计特点，为设计提供了科学的依据。 通过与传统拖拉机造型设计的对比，提出了基于虚拟样机技术的拖拉机造型 设计，给出了设计流程，建立了设计的体系结构，并对所涉及到的关键技术进行 了研究。通过分析各子系统的流程，对相关开发技术进行了分析，为虚拟样机技 术在拖拉
3、机造型上的应用奠定了基础。 基于逆向工程技术, 运用 CATIA 软件建立了 T70 轮式拖拉机造型虚拟样机 的几何模型，为下一步对拖拉机造型虚拟样机进行分析奠定了基础。开发了拖拉 机造型虚拟样机设计系统的可视化设计界面，初步建立了基于虚拟样机技术的拖 拉机造型可视化设计平台，为拖拉机造型设计提供了一个有效的方法。 关 键 词：关 键 词：拖拉机造型，虚拟样机技术，虚拟样机，逆向工程 论文类型：论文类型：应用研究 摘要 II Subject: The Application and Study of Virtual Prototyping Technology in Tractor Model
4、ing Design Specialty: Vehicle Engineering Name: Yang Chaofeng Supervisor: Zhao Yanshui Zhou Zhili ABSTRACT Tractor modeling design is one of the key technologies in the whole tractor design. According to the characteristics of domestic tractor modeling design, the introduction of new technology in t
5、ractor modeling design is an effective way to improve the quality of productsWith the help of virtual prototyping technology, during the phase of product design of tractor modeling, those performance which are aesthetic quality, dynamics, kinematics, stiffness, strength, vibration characteristics, c
6、an be processed to simulate. Therefore the over performances are matched and the products are optimized integrally. Consequently it is great important to study that new technology to improve the quality of design, shorten the development circle of product, low production costs and increase the tract
7、or enterprises ability of market competition. At first, this paper introduces this basic theories such as the principle of tractor modeling design, aesthetics rule, elements, color design and so on. The evolution rule and characteristics of tractor modeling are concluded on the basis of analysis the
8、 tractor modeling of different periods, which provides a scientific basis for the tractor modeling design. Based on comparison with traditional tractor modeling design, the application of virtual prototyping technology in tractor modeling design is proposed, the design process and system structure a
9、re presented. those key technologies are studied, and the related development technology through the analysis of process of each subsystem is elaborated. The foundation has been established for the application of virtual prototyping technology in tractor modeling design. Based on the reverse enginee
10、ring, the geometric model of T70 wheeled tractor modeling virtual prototype has been established by using the software of CATIA, so that the foundation has been lied for future tractor modeling virtual prototype analysis. Through the analysis of systems technology above, the tractor modeling design
11、virtual prototype design platform is established, which will provides an effective method for 摘要 III tractor modeling design. KEY WORDS: Tractor Modeling，Virtual Prototyping Technology，Virtual Prototype，Reverse Engineering Dissertation Type: Application and Study 第 1 章 绪论 1 第第1章章 绪论 绪论 1.1 选题的背景及意义
12、选题的背景及意义 拖拉机造型设计是根据美学、力学及人机工程学等理论，在满足其功能的基 础上，对拖拉机外观及内饰的色彩、线条、装饰等各个构成部分的尺寸、位置进 行规划与整合，从而达到人机环境协调统一的方法，拖拉机造型设计是整车 产品开发的关键。50 多年来，我国拖拉机工业经历了从无到有、从仿造到独立 设计的发展过程，虽然拖拉机整体设计的技术水平有了很大的提高，但与工业先 进国家相比较，在拖拉机造型设计方面还比较落后1。 随着时代的进步与科技的发展，用户对拖拉机造型设计的要求越来越高。据 调查2，国内外用户对我国拖拉机产品的整体质量及价格比较满意，但对造型设 计的质量不太满意，在国内农机市场上，约
13、 60%以上的购机用户把造型作为购 机的首要要素。1985 年，在我国的拖拉机质量检测中1-2，第一次在拖拉机产品 质量分等标准中，将拖拉机外观造型质量作为评定指标之一，标志着拖拉机的外 观造型设计越来越受到重视。虽然近年来一些国产拖拉机造型有所改变，但与国 外同类产品相比还有很大的差距。我国传统的拖拉机造型设计大多是根据效果图 建立不同比例的实物模型(简称主模型)，然后依据主模型进行造型曲线及曲面的 标定、曲面的配合及模具的制作等。但在主模型上想得到如曲线的连续性、曲面 投影的光顺性、提取曲面数据等细节设计资料比较困难，导致了造型存在外形简 陋、线型缺乏美感、几何尺寸比例不当及总体与局部不协
14、调等缺点，降低了企业 产品的市场竞争力。另外，由于设计信息不能连续传递，加上对可工装性、可制 造性等因素考虑的不足，在制造阶段才发现问题，造成不必要的返工，降低了设 计的效率。 针对我国拖拉机造型设计的特点，更新观念，采用现代设计方法进行拖拉机 造型设计是我国拖拉机企业进行产品开发的必然趋势。 虚拟样机技术3(Virtual Prototyping Technology，VPT)是 20 世纪 90 年代中 后期兴起的，由计算机辅助设计、面向对象设计、建模与仿真等技术相互结合的 一种现代设计方法，可利用虚拟样机(Virtual Prototype，VP)3-4对产品的性能及 行为等进行仿真模拟
15、。利用虚拟样机技术，在拖拉机造型设计阶段对其美学质 量、动力学、运动学、强刚度、振动特性等进行分析，实现产品的总体性能匹配 及整体优化，对提高产品设计效率，降低成本，改进设计质量，提高市场竞争力 河南科技大学硕士学位论文 2 有重要的理论意义及实用价值。 1.2 虚拟样机技术在拖拉机造型设计中的研究现状 虚拟样机技术在拖拉机造型设计中的研究现状 1.2.1 虚拟样机技术概述虚拟样机技术概述 1虚拟样机技术产生的背景 虚拟样机技术的产生与科学技术和经济的发展密不可分，经济的全球化、产 品消费的多元化、个性化、产品及其制造环境的复杂化，使企业在开发新产品时 更加注重有效的组织和管理，避免设计和生产的失误。 (1)市场竞争的需求 自 20 世纪 70 年代以来，市场由局部竞争演变成国际 范围内的竞争，同行业、跨行业之间的相互渗透及竞争日趋激烈。为了迅速适应 不断变化的市场需求，提高企业市场的竞争能力，企业就必须以最短的产品开发 时间(T-Time)、最优的产品质量(Q-Quality)、最低廉的制造成本和销售价格(C- Cost) 、 最 好 的 技 术 支 持 和 全 过 程 服 务 (S-Service) 、 最 佳 的 环 保 效 果 (E- Environment)以及最快速的市场适应性(F-Flexibility)来生产适合市场的产品(P- Prod
