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1、中南大学交通运输工程学院数字化设计技术课程论文题 目 基于SolidWorks的山地自行车的三维建模与有限元分析姓 名 所在学院 交通运输工程学院 专业班级 学 号 授课教师 杨 岳 日 期 2014 年 7 月 15 日 基于SolidWorks的山地自行车的三维建模与有限元分析摘要在现代机械产品设计中，应用计算机软件结合三维CAD技术开发的的产品精度高、质感好、形象逼真、色彩丰富。SolidWorks自1993年问世以来，以其优异的性能，强大的功能，灵活的可靠作性和创新性，广泛应用于机械、建筑、电子、航天、化工等工程设计领域，在与同类软件的激烈竞争中确立了其三维CAD主流设计软件的地位。该
2、软件简单实用，操作方便，是许多工程技术人员的首选，也是目前最为流行的三维CAD软件之一。本设计以SolidWorks为平台，对山地自行车进行了产品结构设计及建模，主要进行了山地自行车的外型设计、元件的尺寸选择及计算、主要结构件的受力分析等。本设计根据山地自行车的原理完成了自行车的结构设计及产品造型，而且在Solidworks中进行了模拟仿真运动及受力试验分析，不仅提高了设计效率，也大大缩短了设计周期。在本次山地车的三维建模中，我分别用到了拉伸、切除、扫描、放样、镜像、阵列等方法绘出了车架、把手、车轮、车链等重要部件。其中有许多部件由装配完成。比如在做链条式，需先画出内板、外板、轴等，再组装出一
3、个单位，最后将各个单位组装成链条。画出山地车三维图后，再做有限元分析。基于SolidWorks的有限元分析相当简易，为作图者带来了极大的方便。有限元分析时，用里面的simulation插件，将各个主要受力零件逐个分析，需每个零件都达到要求，自行车整体才算合格。关键字：三维建模 山地自行车 SolidWorks 有限元分析Simulation 本次山地车建模参照如图1所示的山地车。尺寸完全按照实物量取。图1 自行车实物图目录摘要.1目录.31数字化设计.31.1.计算机辅助设计.31.2 SolidWorks软件简介.41.2.1 SolidWorks功能描述.51.2.5 COSMOwoks简
4、介.62自行车简介.73山地自行车三维建模.73.1车架建模.83.2前叉建模.9 3.3链条建模.93.4车轮建模.93.5车轴建模.93.6轴 脚蹬 曲柄建模.103.7山地自行车装配图.124山地自行车仿真分析.134.1车架分析.164.2车把分析.19 4.3前叉分析.214.4车座分析.22结论.23参考文献.23致谢.231. 数字化设计1.1 计算机辅助设计 计算机辅助设计(CAD)是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。 在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或
5、外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。 CAD技术就是利用计算机的软硬件服务设计者对产品进行规划、分析计算、综合、模拟、评价、绘图和编写技术文件的设计活动，其特点是将设计人员的思维、综合分析和创造能力与计算机的高速运算、巨大数据存储和快速图形生成等能力很好的结合起来。这样在工程设计和机械产品设计中，许多繁重的工作，例如非常复杂的数学和力学计算，多种设计方案的提出，综合分析比较
6、与可对计算、处理的中间结果做出判断、修改，以便更有效的完成设计工作。因而CAD技术能极大的提高工程机械和机械产品的设计质量，减轻设计人员的劳动，缩短设计周期，降低产品成本，为开发新产品和新工艺创造有利的条件。 现代CAD设计软件已经不再是替代于手工绘图的一种工具，而是传统设计手段的变革。随着计算机软硬件的技术日益完善，CAD技术得到迅猛的发展。CAD技术由传统的简单二维绘图发展到今天基于特征的三维参数化造型和变量化造型设计技术，它深刻影响社会各个领域的设计技术。 一个完整的CAD系统由计算机硬件和软件两大部分所组成的。CAD系统功能的实现，是由硬件和软件协调作用的结果，硬件是实现CAD系统功能
7、的物质基础，然而如果没有软件的支持，硬件也无法发挥作用的，二者缺一不可。 CAD技术作为20世纪杰出的工程技术成就之一，现已受到世界各个工业发达国家的普遍高度重视，已被广泛应用于航空、航天、汽车、航海、机械、电子、建筑、纺织以及艺术等各个工程和产品设计领域，并产生了巨大的社会效益和经济效益。目前，CAD技术的应用水平已经成为衡量一个国家工业生产技术的现代化水平的重要标志，也是衡量一个企业的技术水平的重要标志。1.2 SolidWorks软件简介SolidWorks软件是在总结和继承了大型机械 CAD 软件的基础上, 在 Windows 环境下实现的全参数化三维实体造型软件， 它具有强大的零件设计、 钣金设计、 管理设计、 绘制二维工程图、 支持异地协同工作等功能， 能使零件设计、 装配设计和工程图保持时刻的全相关和同步。同时SolidWorks具有良好的开放性和兼容性。它不仅可以向下兼容二维AUTOCAD，使得以前采用AUTOCAD软件进行的设计得以继续使用和转化，同时还可以与许多其它专业软件（如有限元分析软件Ansys、数据加工软件Camworks、数据管理系统SmarTeams、三维实体设计软件UG、PRO/E等）无缝集成为功能十分强大的CAD/CAE/PDM系统，完全能胜任大型工程与产品的设计、分
