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1、摘 要在制图软件中，Solidworks软件自上而下方法的研究已成为研究和开发的热点，逐渐成为一种趋势。在 Solidworks环境中 ,通过产品 、部件和零件三者之间参数关联 ,采用一种基于装配约束的参数化设计方法实现部件的参数化建模 ,阐述了这种参数化设计方法中的关键技术 ,包括产品结构的划分 、尺寸分析 、关联设计 、基于布局草图的设计和方程式的添加 ;运用部件参数化设计方法构建了一个 Solidworks 部件库 。采用这种方法 ,有利于产品的修改和系列化 ,提高设计效率。本文在参阅了国内外大量对参数化设计的文献基础之上，以自行车自上而下设计为例，进一步探讨了自上而下的发展和过程。并根
2、据参数化过程中出现的API函数进行阐述，让设计人员从繁琐的绘图工作中解脱出来，集中精力选择和优化设计参数，提高产品质量，缩短产品设计周期。关键词：Solidworks；装配约束；自上而下；部件库；自行车ABSTRACTIn drawing software, the method of top-down design research has become the focus of research and development, Top-down, and gradually become a trend. The thesis discusses the parametric model
3、ing method of component s completed by adopting the parametric method based o n assembly constraint through t heir parametric links of product component s and part s under the SolidWorks. Meanwhile , it introduces the key technique of this method , including the partition of product structure , dime
4、nsion analysis , relating design , assembly design based on layout sketch and t he accession of equation. The thesis creates a component s library in t he SolidWorks by using t he method of parametric design for component s. Adopting t his method will be in favor of t he modification and serial desi
5、gn of a product , and raise t he design efficiency. Based on a large number of domestic parametric design based on the literature, bicycle of parametric design, for example, further discusses the development and the process parameters. And according to the parametric process, API design personnel fr
6、om drawing work freed, concentrate on selection and optimal design parameters, improve product quality, shorten the product design cycle.KEYWORDS：SolidWorks；assembly constraint ；Top-down；component s library；bicycle 第一章 绪论1.1自行车的行业自行车历史渊源久长。据史料文字记载，大约公元前2300年，中国、埃及、印度都出现过人类原始的自行车雏形。意大利庞贝城中的壁画是最早的图形记载
7、。世界上第一辆真正的自行车是由法国人米狄德，西福拉克于1790年发明的两轮脚蹬自行车。链条式驱动装置的发明者是英国人丁斯塔利和劳森。1888年英国人邓洛普将实心轮胎改为充气轮胎，使行驶较为轻便。自行车的发展，从车型看，20世纪60年代初期以普遍车轻便车为主，到70年代开始流行小轮车，80年代则是山地车的天下。而近10年来的世界自行车市场结合城市轻便车和山地车两者优点而设计的混合型自行车。随着全球环保绿色浪潮的兴起以及人们由于生活节奏加快而对交通工具速度上的要求进一步提升。自行车市场向高档化方向的发展，已成为全球自行车行业发展的必然趋势。目前，我国共有自行车整车厂和零件厂1081家。自行车整车厂
8、数量占行业企业总数的1/3，整个自行车行业。国有、三资和组装型企业三足鼎立，年生产能力为6000多万辆。经过80多年的发展，我国自行车行业取得了骄人的进步，自行车的款式和种类不断得到丰富。目前行业产品范围主要包括各种类型、档次、功能的自行车、助力自行车、童车与各类自行车零件。今年来，一些自行车生产厂挖掘生产潜力，开发了各类健身车、健身器材等。同时，产品品种摆脱了单一的普通车生产，发展为载重车、轻便车、运动车、赛车、山地车、城市车等6大系列上万个规格样式。采用的材料从单一的钢材逐步发展铝合金、工程塑料与碳纤维复合材料等。同时自行车零件品种显著增加，档次提高较快。1.2选题依据与研究意义自行车从发
9、明伊始就是一种最普及的大众化的轻便交通工具，其造价低廉、维修简单、使用方便，无污染，深受人们喜爱。至今它仍然是一些国家的城市和农村的重要交通工具。而自行车的用途已由单一的代步载货工具向娱乐、健身、旅游等方向发展。如何设计出结构合理、骑车轻快、美观舒适的自行车成为当前各自行车生产厂家热切关心的问题，自下而上设计法是比较传统的方法，先设计并造型零件，然后将之插入装配体，接着使用配合来定位自行车参数零件。若想更改零件，必须单独编辑零件，这些更改可以在装配体中看见。自上而下法在Solidworks也成“关联设计”，是指在装配体的布局草图上布置设计信息，然后把信息传递到下级的产品结构，从开始就把零部件作
10、为系统的一部分并考虑零部件之间的相互作用，随着设计的进行，更为的细节信息成为可能并被包含到设计当中。通过在一个布局草图中表达整体设计意图，就很容易做出正确的设计修改。运用机械设计等知识完成自行车骨架结构的设计同时，利用Solidworks的建模功能，建立三维模型。最后应用Solidworks的运动仿真功能，使得自行车设计直观、快捷、高效。该技术在机械工程、化工设备。汽车制造等很多领域有很强的实用性和推广价值。Solidworks是美国Solidworks公司的一款高性能三维机械设计提供了一个方便的可视化平台，设计创建自行车的三维模型，把整个自行车系统拆分成相互独立且整体统一的模块，模块内部的零
11、件又可以实现互换的柔性化装配。1.3 课题的研究及研究现状近年来，关于自行车设计和以及在对Solidworks的力学分析，国内外在这些方面的不断的研究,对于自行车方面的研究国内主要有：王建华1等人对运动自行车整个车架结构参数化设计，让运动自行车适应人体的特征，从而发挥骑车者体能技术发挥。谢庆森、林俊聪2等人在基于Pro/E的自行车参数化设计主要是缩短自行车设计的周期，提高自行车设计的水平，提出了自行车参数化设计理论，阐述了系统的构建原理和系统框架。张祥林、邓磊3等人研究面向装配的自行车CAD系统研究，其为了提高自行车设计效率和设计质量,而基于UG 建立了自行车CAD 系统, 引入了参数化模板和
12、装配接口模型，还阐述了参数化建模、自动装配、干涉检查等关键技术在该系统中的实现。陈东祥、胡冬梅4的硕士论文基于Pro/Engineer的自行车参数化计系统中是对当前我国CAD技术应用日益普及和推广，而自行车CAD二次开发相对落后的现状，利用ProEngineer提供的二次开发工具ProToolkit和VisualC+60的集成开发环境，对ProEngineer进行二次开发，建立了一个快速的自行车设计系统。采用三维造型技术与参数化设计相结合的方法，通过ProToolkit应用程序设计模块，进入自行车零件模型库，对零件模型进行调用、修改、再生等操作，从而实现自行车产品的快速设计。林霜5的论文主要研
13、究与分析自行车设计中的人机因素，从人机工程学的角度出发,对自行车设计的发展、自行车设计中人的因素和自行车设计人机关系进行分析和研究。利用三维造型软件设计出自行车,借助人机分析软件结合自行车结构和人的因素进行分析自行车设计的合理性和舒适性。邓磊6研究参数化模板的自行车快速设计方法，是针对自行车的设计建立了基于UG的专用CAD系统。通过对自行车零部件进行ABC分析和几何形状分析,建立了描述产品结构的参数化模板,创建了完善的零部件数据库,开发了不同款式自行车车架的快速设计模块和零部件自动装配模块,实现了对产品配置、模具明细表以及其它产品相关信息的管理,快速生成工程图,有效地指导分析和生产,并为知识的
14、再利用提供基础。王璞7主要研究儿童自行车，是以儿童为中心的前提下提出了儿童参与设计的方式、分析了儿童参与自行车设计的组织过程,并构建了儿童自行车用户参与设计的任务模型和思维模型。对儿童参与设计中界面的设计依儿童年龄层次不同,提出了不同的设计指导意见。 实践部分对儿童自行车进行了模块化的划分,归纳出适于儿童参与设计的基本模块部分。建立了儿童自行车个性化设计的基本模块库与个性化模块库。宋贤敦8自针对自行车设计，从自行车的使用要求，及设计要求进行展开阐述。林俊聪9研究与开发自行车模块化概念设计系统，而此文是在研究模块化设计和概念化设计的基础之上,针对自行车设计的特点,探讨了自行车的模块化概念设计的理
15、论和实现。分析了自行车模块化概念设计系统的结构,并把该系统拆分成3个相对独立的子系统:基础数据库、自行车模块化数据库、用户交互接口。邓国光10从力学角度较为详细地研究了自行车运动员的蹬踏方式，并用微机控制系统自行车运动训练测试台得出的数据，研究出曲柄旋转角与蹬踏角的关系。刘军、耿国强 11的主要研究了Solidworks自上而下设计方法。林修成、张朝阳12的论文是对自行车行驶稳定性及后进动性的力学分析，文章首先根据拉格朗H方程，得到广义坐标下的车轮运动的拉格朗H方程，然后根据广义坐标下的拉格朗H微分方程研究车轮的运动状态，车轮初始的不稳定性，在直线行驶中的稳定性，抗冲击性以及自行车转弯时的后进
16、动问题倾翻的问题，从而回答了自行车在弯道行驶车身处于颠倒状态，在重力作用下而不致。李立顺、孟祥德等人13的论文基于Solidworks的整车自装卸车虚拟设计与运动仿真，主要介绍了基于Solidworks软件进行机械系统虚拟设计和运动仿真的基本方法，综合利用Solidworks的参数化、变量化建模技术以及自下而上和自上而下相结合的设计方法，完成了整体自装卸车的虚拟设计，证明了这种方法可有效提高设计效率，具有良好的应用前景。付永忠14基于Solidworks的自顶而下装配体设计及运动仿真，改论文指出了传统的自下而上装配体设计的缺点，并提出自顶而下装配体与运动仿真相结合的产品设计方法。郑向华15基于Solidworks的机械手运动仿真设计，本文在上料机械手设计与研究的基础上，具体进行了机械手仿真动画设计。杨艳红、周红生等人 16的硕士论文液压传动自行车车自顶向下设计及传动分析，液压传动自行车是一种新型的交通工
