机械毕业设计1220汽车驾驶座椅滑槽的计算机建模及分析.docx
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机械毕业设计1220汽车驾驶座椅滑槽的计算机建模及分析
1绪论
毕业设计是学生在校期间经历的最后一个环节，其目的是使学生综合运用所学的课程知识进行一次工程设计实践训练，以提高学生在今后的工程实践中分析问题，解决问题的能力；也是各门课程教学质量的一次综合检查；是进一步提高学生独立工作的重要途径。
本课题是汽车驾驶座椅滑槽的计算机建模及分析。
汽车产业是国民经济重要的支柱产业，产业链长，关联度高，就业面广，消费拉动大，在国民经济和社会发展中发挥着重要的作用。
汽车工业代表着一个国家制造业发展的水平。
世界经济大国的经济发展无一不与汽车工业有着极为密切的关系。
汽车工业是综合性工业，反映了一个国家的综合工业水平。
从历史上看，从工业化中期到最后完成工业化和现代化，没有一个大国不是靠汽车工业的高速发展来完成这一过程的。
汽车工业在国家经济成长和社会进步中的重要作用，可以从创造巨大国民生产总值、带动交通运输等相关产业发展、促进新技术发展、创造出口和外汇储备、增加就业和财政收入等多方面体现。
然而，从发展汽车工业的目的来看，汽车工业发展并不在于汽车工业本身，而是不断改善人类的生活水平和推动社会进步。
然而现代汽车已经不是一个单纯的运载工具，它已经是“人、汽车与环境”的组合体。
座椅作为汽车使用者的直接支承装置，在车厢部件中具有非同小可的重要性。
汽车中的座椅是影响驾驶与乘坐舒适程度的重要设施，而驾驶员的座椅就更为重要。
舒适而操作方便的驾驶座椅，可以减少驾驶员疲劳程度，降低故障的发生率。
座椅设计时应同时满足下面的基本要求：
一、座椅要有合理的布局；
二、座椅外形要符合人体生理特性；
三、座椅应具有调节机构；
四、座椅要符合人体对车内振动，微气候的反映；
五、驾驶座椅安全性设计；
驾驶座椅尺寸结构设计的研究把注意力集中在人体生理结构特点对驾驶舒适程度的影响上，寻求最佳的座椅结构形式，尺寸，轮廓形状及材料选择。
它的基本要求是布
置合理，操纵方便，即乘坐时驾驶者对方向盘、操纵杆和踏板的良好可及性。
CAD技术的应用水平是衡量一个国家汽车工业水平的重要指标之一。
汽车工业作为国家支柱产业,一直是CAD技术应用的先锋和大户。
CAD技术的不断发展和广泛应用,不仅仅在于它能提高产品的质量和缩短产品的周期,更主要的是:
CAD技术是当代最杰出的工程技术成就之一。
它从根本上改变了过去用手工绘图、依靠图纸组织整个生产过程的技术管理模式。
因此,它对传统产业的改造、新兴技术和产业的兴起和发展、我国汽车工业国际竞争力的增强等方面,均能产生巨大的推动作用。
进入90年代后,国际市场的竞争更加激烈,汽车公司对CAD技术的需要更加迫切。
为此,世界上很多国家和汽车公司都把发展CAD技术集成化作为它们的战略目标。
CAD技术几乎被所有汽车公司所采用，可以说CAD技术（包括计算机辅助制造、计算机辅助工程分析）的应用水平。
在中国，汽车企业一直都作为国家和地方的利税大户，同时也是CAD技术应用的先锋。
CAD技术在企业中的成功应用，不仅带来了企业技术上的创新，同时带动了企业经营、管理旧模式的变革。
因此，它对中国传统产业的改造、新技术的兴起，以及汽车工业提高国际竞争力等方面，起到了巨大的推动作用。
本论文主要介绍CAD软件对汽车驾驶座椅滑槽的计算机造型及分析的过程。
通过具体实体的建模过程了解CAD的特点。
做到只要心里想的就能展示在大家面前，既好又好用。
由于我刚开始熟悉和了解这个软件，所以毕业设计论文中会有不足的地方和错误的地方，恳请评阅老师多多指正。
2CAD软件概况
2.1CAD系统简介
AutoCAD是由美国Autodesk公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完美，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。
AutoCAD可以绘制任意二维和三维图形，并且同传统的手工绘图相比，用AutoCAD绘图速度更快、精度更高、而且便于个性，它已经在航空航天、造船、建筑、机械、电子、化工、美工、轻纺等很多领域得到了广泛应用，并取得了丰硕的成果和巨大的经济效益。
AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。
它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。
在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。
AutoCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行，并支持分辨率由320×200到2048×1024的各种图形显示设备40多种，以及数字仪和鼠标器30多种，绘图仪和打印机数十种，这就为AutoCAD的普及创造了条件。
AutoCAD的发展过程可分为初级阶段、发展阶段、高级发展阶段、完善阶段和进一步完善阶段几个阶段。
在初级阶段里AutoCAD更新了五个版本。
1982年11月，首次推出了AutoCAD1.0版本；
1983年4月，推出了AutoCAD1.2版本；
1983年8月，推出了AutoCAD1.3版本；
1983年10月，推出了AutoCAD1.4版本；
1984年10月，推出了AutoCAD2.0版本。
在发展阶段里，AutoCAD更新了以下版本。
1985年5月，推出了AutoCAD2.17版本和2.18版本；
1986年6月，推出了AutoCAD2.5版本。
1987年9月后，陆续推出了AutoCAD9.0版本和9.03版本。
在高级发展阶段里，AutoCAD经历了三个版本，使AutoCAD的高级协助设计功能逐步完善。
它们是1988年8月推出的AutoCAD10.0版本、1990年推出的11.0版本和1992年推出的12.0版本。
在完善阶段中，AutoCAD经历了三个版本，逐步由DOS平台转向Windows平台。
1996年6月，AutoCADR13版本问世；
1998年1月，推出了划时代的AutoCADR14版本；
1999年1月，AutoCAD公司推出了AutoCAD2000版本。
在进一步完善阶段中，AutoCAD经历了两个版本，功能逐渐加强。
2001年9月Autodesk公司向用户发布了AutoCAD2002版本。
2003年5月，Autodesk公司推出AutoCAD2004。
2004年，Autodesk公司推出了AutoCAD2005。
2006年和2007年，Autodesk公司分别推出了AutoCAD2007和AutoCAD2008。
目前最新版本是AutoCAD2010。
2.2CAD三维软件的使用方式
2.2.1工作空间简述
用户在创建三维模型时需要一个适合三维建模的绘图环境即工作空间，以便显示适合三维建模的工具栏，菜单和选项板等。
AutoCAD2008定义了三个适用于不同任务的工作空间：
二维草图与注释，三维建模，AutoCAD经典。
在创建三维建模时，可以使用三维建模工作空间。
工作空间之间的转换可以采用下列两种方法的任意一种。
方法一：
在下列菜单执行工具—工作空间—二维草图与注释，三维建模或者AutopiaCAD经典菜单命令。
方法二：
在如图所示工作空间工具栏的下列的下拉列表中选择要切换的工作空间。
图2.1CAD图三维工作工作栏
2.2.2三维建模工作空间界面介绍
如图三维建模工作空间定义的界面显示了与三维模型有关的面板和相关的工作选项板。
图2.2三维工作面板
面板由控制台构成，当光标停在面板上右击，弹出快捷菜单。
在快捷菜单控制台的下级菜单中包含了面板上可以显示的控制台名称。
2.2.3三维模型的分列
AutoCAD支持三种类型的三维模型：
线框模型，表面模型和实体模型。
2.2.4旋转角定义的视点
通过输入两个旋转角度定义三维模型的观察方向，这种视点的预设方式可以通过DDVPOINT命令来实现的。
3汽车座椅滑槽三维设计及其分析
3.1CAD实体建模的具体方法
3.1.1零件的创造方法
（1）拉伸法
（2）布尔运算
（3）剖切法
（4）旋转法
（5）标高法
（6）镜像建模法
（7）阵列法建模
3.1.2零件的定位
（1）直接距离输入法
直接距离输入法通过移动光标指示方向然后输入距离来指定点。
直接距离输入法与极轴导航结合使用可以绘制指定长度和角度的直线。
（2）TK方法
追踪命令TK可指定一系列临时点每个点均自上一点偏移。
（3）FROM方法
使用命令定位点自参照点的偏移。
用对象捕捉菜单中的“From”创建参照点再输入相对坐标进行定位。
（4）移到当前点到参考点后输入相对坐标进行定位。
（5）用偏移命令添加辅助线的方法定位。
3.2造型方案论证
通过CAD三维设计汽车座椅滑槽的计算机建模及设计的论证与UG三维设计及建模的比较我通过具体实例的检验下面我们通过对香烟盒的具体实力的建模及比较如图
图3.1香烟盒
这个模型是一个长方体然后在上面打孔和圆孔进行论证这个模型是一个长方体，形状不不复杂分析模型，进过一步拉伸可以得到零件的特征，首先把工作面定在Y-Z平面上，绘出长方形然后直接拉伸就可以得到模型。
图3.2倒角图
倒角的绘制调用倒角命令执行修改圆角命令。
工具栏单击修改工具栏的倒角图标。
键盘命令：
FILLEF或F。
操作步骤如下：
第一步：
调用圆角命令。
第二步：
命令提示为“选择第一个对象或[放弃（U）/多线段（P）/半径（R）/修剪（T）/多个（M）]：
”时，选择其他要圆角的棱边。
：
：
第N步，命令提示为“选择边或[链（C）/半径（R）]：
”时，回车，结束棱边的选择。
图3.3钻孔图
打孔的制作过程在外面画一个自己需要多大的空的圆然后移动到模型上通过三维软件上的差集命令直接画出来的。
图3.4螺旋圈
菜单：
执行绘图螺旋在命令提示下输入Helix。
命令
单击建模工具栏中的螺旋图标按钮。
单击三维制作控制控制台中的螺旋图标按钮。
键盘命令：
HELIX。
第一步调用螺旋命令。
第二部命令提示为指定地面的中心点时，指定螺旋地面的中心点。
第三部命令提示为指定顶面半径或者[直径D]指定地面半径。
第四部命令提示为指定顶面半径或者[直径D]时，指定顶面半径或者回车以指定与地面半径相同的值。
第五部命令提示指定螺旋高度或[轴端点（A）/圈数（T）/圈高（H）/扭曲（W）]
<1.000>时，指定螺旋高度。
通过上面CAD三维图的绘制和UG三维方式的比较两者之间存在这很大意义上的相同点和绘图的手法。
3.3汽车驾驶座椅滑槽的建模过程
建模一：
图3.5KNOB-LEVER
本零件是座椅摇杆端部的一个手柄，形状比较简单，分析零件，经过一步旋转就可以得出零件的特征，首先把工作面定在Y-Z平面上，绘出零件KNOB-LEVER在Y-Z平面上的1/2的剖视图，然后通过选Y轴为旋转轴，旋转360度即可得到零件。
建模该零件的时候要注意把零件的上下端部的倒角中直接画出来，旋转后得到的零件就不再需要倒圆角一步特征操作了。
建模二：
图3.6LOCATEPIN
该零件与零件KNOB-LEVER基本上是同一类型的零件，建模方法也是一致的，首先在Y-Z平面上绘制出该零件1/2的剖视草图框，，然后选择Y轴为旋转轴，旋转360度即可。
建模三：
图3.7ROLLER
该零件与零件KNOB-LEVER也是同一类型的零件，建模方法也是一致的，首先在Y-Z平面上绘制出该零件1/2的剖视草图框，，然后选择Y轴为旋转轴，旋转360度即可。
建模四：
图3.8RODLEVER-INR
该零件为一简单的管件，是调节座椅的一个摇杆，建模比较简单，首先在X-Y平面上画出该管件的路径，如图3.8所示，接着在端面画一圆形，再通过扫描的方法就能得到该管件的基本形状，还有图示A部位有一凹槽用拉伸切除的方法就可以得到，最后要注意切除出来的部位A要有倒圆角。
该部位使用来卡住弹簧（后面的一扭簧）的，它有一定的角度。
图3.9角度图
建模五：
图3.10ENDCAP
本零件是一个对称形状的零件，首先把工作面定再X-Y平面，开始建模，考虑建模时绘制出零件的一半形状，然后采用镜向得到零件。
分析该零件可能用到的建模特征，该零件没有复杂曲面，所以采用一般的实体建模方法，为了在使用中的碰伤手之类的，建模该零件的最后要注意把边缘部分都到圆角。
建模六：
图3.11LATCH-INR
该零件为焊接在摇杆上的一个爪子，用于调节座椅前后，上下角度时用来卡在LOWERRAIL上，这样达到调节座椅位置的目的。
分析该零件，可以归入钣金件中，主方向是画出零件的基本的一个面，然后用命令得到所要构建的模型，首先在选X-Z为工作面，在该平面上以坐标圆心为圆心，画出一个直径为7和一个直径为12.8的两个同心圆，沿Z轴负方向画一条直线，终点距离X轴为18.5，再在以终点为起点沿X负方向画一直线段长9，得到一端点，再以该端点沿-X，+Z方向画一直线段，使其终点距离Z轴为13.4，距离X轴为16.4；再在该线段终点在该线段的垂直方向向下作一斜线段，在Z轴的负方向作一水平线一端与Z轴的水平距离为9，再以该端点作一斜线段，平行与端点分别为（-9，18.5），（-13.4，16.4）的一段斜线段。
再作一斜线段与直径为12.8的圆相切，与Z轴正方向成27度的斜线段，倒圆角直径为12.8的圆与沿Z轴负方向，终点距离X轴为18.5的直线段，倒角半径为3；倒角端点分别为（-9，18.5），（-13.4，16.4）的一段斜线段与9mm线段，倒角半径为10，封闭该线框，拉伸该线框，得到雏形。
分析该零件有三爪，可当作对称形状零件建模，所以把雏形零件CUT掉一半，选距离X-Y平面为18.5的平面为工作面绘制出两个爪之间的空间，后续操作是，在爪的空间部位切出一定的斜面，切出圆角B，前面这些操作都是在实体上作的，之后删除该删除的面，作镜象，抽壳，切除爪上一空缺部位A，最后倒圆角，即可完成该零件的建模。
建模七：
图3.12RODHOLDER
该零件为焊接在UPPERRAILB（滑槽里的一主要板件）左端部（见装配图）的一零件，用来套住摇杆，也起到定位作用。
建模前首先对该零件进行分析，该零件为一典型的对称且可归入板件，所以首先考虑的主要建模方向是在实体上建出主要特征，在通过删面得到最后所需要的一个面，该面用来抽壳，对于一般的板件我们都可以考虑用这种方法，抽完壳后再作镜象即可得到该零件。
在建模该零件的下部（既图示A部）时要用到一技巧，由于该部位是为一螺旋面，所以在作这一特征的时候用到了旋转除料，在该圆柱的轴心平面（X-Y面）上作一高为5，宽为壁厚的长方行，再以轴心Y轴为旋转轴，螺旋行旋转-180度，Translationalongaxis的长度为4。
该零件中心类似半圆柱部位（图示B部）与平面相交接部位要做到光滑过度。
图示C部位是用来焊接的两个点，焊接在UPPERRAILB上。
建模八：
图3.13SPRINGLATCH
该零件为一扭簧，套在RODLEVER-INR的左端部，A处卡在RODLEVER-INR的A部位，有一定角度，在调节座椅的时候也起到锁紧作用。
建模该零件的时候首先在选Y-Z平面为工作平面，在该工作平面上画一1x1的矩形，然后旋转出中间正常弹簧的螺旋型矩形，再在图示左端拉伸出A，倒圆角，把棱线做成参考线，最后画一直径为2.2的圆，以参考线为扫描路径，扫描出该弹簧。
建模九：
图3.14LOWERRAIL
该零件为是座椅滑槽，是一主要零件，调节座椅位置即是在该零件的槽内滑动的，这是一典型的钣金件，且是一对称图形，考虑大方向建模为抽壳和镜象，两侧面的用于LATCH-INR爪在里面的缺口可以用阵列来实现创建特征。
A处的凸出圆顶可以旋转出来，该处有四个这样的特征，是在滑动中用来限位用的。
首先在X-Z平面上做出零件半个端面的形状，拉伸零件长度，再做出零件A部特征，删面，抽壳，再做出零件侧面特征，镜象，就可以完成该零件的建模。
建模十：
图3.15WIREBRKT-INR
该零件是焊接在RODLEVER-INR上的，在座的两侧均有一滑槽，但是只有一个把手可以控制摇杆用来调节座椅位置，该零件在两侧的均有一个，主要是通过它来控制左右联动的，当转动把手，松开一边的爪的，这时就通过它来联动另一边的爪也松开，这样就可以调节座椅了，具体位置可见装配图，它的建模很简单，以Y-Z平面为工作面，在该平面上做出零件的轮廓，通过一步拉伸就可实现建模。
建模十一：
图3.16UPPER-BRKT
该零件是用来连接RODLEVER-INR和保证LATCH-INR的位置的，在拉动RODLEVER-INR，且前后移动的时候就可以通过它来带动座椅下的UPPERRAILB和UPPERRAILC随其一起前后移动，同时也有对RODLEVER-INR定位的作用。
该零件是一对称图形，而且是一板件，建模时考虑用镜象和抽壳，确定Y-Z工作面为主视图面，该零件的建模基本上是通过基本的增加，切除等基本实体建模方法完成的，A，B两处的建模是要注意的地方：
A处是先拉伸出来，再通过旋转去处两侧面，得到一螺旋面出来，具体方法类似建模六——RODHOLDER的A部。
B处要注意的是由于这部位是多个倒角交汇点，要证曲面光滑，先要对这一部分的曲面作修整，用surfacebyboundary命令，做完后再抽壳得到的有厚度实体的效果较理想。
建模十二：
图3.17RETAINER
该零件安装在滑槽LOWERRAIL里，用来放置ROLLER后在槽内带动UPPERRAILB和UPPERRAILC滑动。
以Y-Z为主视图平面，则该零件为一个对于Y-Z和X-Z都对称的图形，建模时只需建模四分之一形状后作两次镜象即可，首先在Y-Z平面上画出零件四分之一的大致外轮廓，拉伸为零件宽度的实体，然后切除出A部位，旋转出B部位，由于B部位不是一整圆台，也要切除相应部分，然后删面，如图3.18所示。
抽壳零件板厚就能完成零件四分之一的建模，最后作两次镜象就可以完成零件建模。
图3.18
建模十三：
图3.19UPPER-RAILC
该零件与UPPERRAILB焊接在一起，是滑槽内的主要滑动部分。
建模该零件时首先选Y-Z为主要工作平面，在该平面上画出零件的最外轮廓，再拉伸零件X方向上的厚度13.7，然后再在X方向平行距离Y-Z平面13.7的面上画出一Y，Z方向大于零件外轮廓，距离零件最底部为有应形状和距离的轮廓，沿X负方向切除厚度7.4，如图3.19所示，再进行删除不需要的面，进行抽壳就能得到零件的基本形状，最后通过拉伸切除相应的孔和要切除部位，基本上就完成了零件的建模。
此零件的建模技巧很重要，首先当外轮廓画完后并拉成实体后，不要急于去删面做抽壳工作，而是因在实体的基础上去倒园。
这是因为在平面上倒圆很有可能将面到碎，而实体上倒圆则会安全很多。
此零件的尺寸繁多，在建模过程中要细心谨慎。
图3.20
建模十四：
图3.21UPPERRAILB
该零件是与UPPERRAILC焊接在一起的，同样是滑槽内的主要滑动部分，由它带动上面的座椅和它一起前后移动，图上许多孔是用来联结别的部件的，如座椅靠背部件等，底下的有的孔是用来连接座椅底座的。
该零件也是一典型的钣金件，通过抽壳得到板厚，和UPPERRAILC的建模思路基本一致，先拉伸出零件的大致外轮廓，由于该零件有很多的斜面，所以该零件的建模要有很多次的拉伸切除等步骤以得到零件的特征，在就是删面，抽壳，倒角等步骤。
最后要检查一下倒圆角的曲面是否光滑，不光滑的面要修整一下。
对于补面不能部三角面，这样会降低面的质量。
如图3.21所示，被补的面还需要与周围的A、B、C面相切，以提高面的质量。
图3.22
3.4实体建模小结
到此为止，所有的零件已完成建模，在整个建模过程中，我基本上是按照由简到难的方向一个个的建模，在建模过程中也遇到了许多的困难，比如有些倒角倒不出来，由于没有实体参考，有些特征虽然建模出来了，但不知道是否理想等等一系列问题，有的通过自己看参考资料和帮助文件，得到技术上的指导，解决刚建模时所不能解决的问题。
比如建模时先要定一个大方向，做到心里有数，建模时就朝者心中的构思去，遇到与图纸不符合的在调整，本次设计的零件大多数是钣金件，对于钣金件的建模就有一个思想，尽可能的先在实体上做，等大致形状特征出来了，再通过删面，抽壳来实现建模。
当然在有些情况下要在抽壳中删面，这样抽出来的效果要好一点。
还有要注意的是倒角，倒角也是很讲究的，在倒角中有很多选项，比如turnautostopon/off,turnrolloveron/off,continueformon/off等选项，这些选项的on与off对倒角的效果有很大的影响。
还有就是我是通过实体图的CAD三维建模的方式来论证CAD的建模和UG建模的相同和不同的地方用UG的建模来论证CAD三维建模的其中有不合适的地方可能自己还没有发现这是论文的不足之处。
4装配设计
4.1装配设计中的概念
4.1.1引用件
多次引用，但重不存贮，节省磁盘空间，而且零件改变后，装配件中相应的引用也随之改变。
4.1.2装配和子装配件
由零件组成一个部件，再由部件和若干个零件组成一个装配件，那么部件就被称为一个装配件。
4.1.3装配层次关系
装配关系可表示成一个层次树，这种方法为子底向上的设计装配方法。
4.1.4刚体——实体内部各点位置的确定
如果一个装配件被选为一个刚体，则子装配中的各个零件都以一个整体移动。
CAD内部解算器需要一个刚体接地。
4.2装配设计步骤
4.2.1设计步骤：
（1）建立装配所需的所有零件并保存好；
（2）拾取装配任务项；
（3）首先建立装配关系；
（4）然后进行装配
4.2.2装配过程需注意的几个问题：
（1）增加约束时，首先应建立那些不改变零件形状的约束，如接地，尺寸等；
（2）不要过多的接地，这使零件变得缺乏柔韧性而难于修改；
（3）未注约束时，避免过大尺寸的修改；
（4）避免点到点的尺寸约束，因为它不能保证尺寸线的方向；
（5）一个零件被多次使用时，应尽量用多次应用，而不要用多个零件的拷贝作为一次应用件；
（6）装配约束与铰接是不同的概念。
4.2.3装配结果如图4-1所示。
图4.1装配图
结论
历时八周的毕业设计即将结束了。
毕业设计是把我大学四年所学的所有知识综合应用的一次设计，是检查我四年知识的结晶的一次设计，也是把理论知识和实践生产相结合的一次设计。
在这八周的毕业设计中，不但使我的专业知识和基础知识进一步的相融会贯通，而且还使我的工作能力和实际的操作能力也有了大步的提高。
随着设计过程的不断深入，问题的不断出现，而在解决不断出现的问题的过程中，我进一步理解了所学的知识和自己的专业，并能将知识与实践结合在一起，这一点是最为重要的。
这次毕业设计所使用的CAD软件。
该软件是我大学时候接触的最多的一个软件借着毕业设计这个机会让我更好的学习了这个软件的应用可以让我更好的掌握这些CAD方面的知识，让我学到好多以前不知道的东西。
不久我将要踏上自己的工作岗位，课程设计是在学校里的最后一次作业，也是最重要的一次设计，为了能很好的完成，我认真仔细的阅读了参考书籍，认真做好每次老师布置的任务。
总之，通过毕业设计，我学到了很多很多。
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