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基于AutoCAD的直齿锥齿轮三维建模及其传动动态仿真研究
2008-06-15 21:34:27  作者：佚名  来源：互联网  浏览次数：146  文字大小：【大】【中】【小】
  • 　　 采用CAD/CAM 技术进行设计与制造是离不开仿真技术的。将计算机辅助设计CAD及动态仿真用于直齿锥齿轮的设计，建立直齿锥齿轮三维模型并进行动态仿真。不仅可以提高设计速度、设计质量，而且有益于促进机械设 ...
     采用CAD/CAM 技术进行设计与制造是离不开仿真技术的。将计算机辅助设计CAD及动态仿真用于直齿锥齿轮的设计，建立直齿锥齿轮三维模型并进行动态仿真。不仅可以提高设计速度、设计质量，而且有益于促进机械设计学方面的研究。AutoCAD是AutoDesk公司开发的一个著名的CAD(计算机辅助设计)软件包，建模精度高，具有良好的工作界面以及强大的绘图与图形编辑功能，具有开放的体系结构，易于二次开发。可通过标准或专用的数据格式与其他CAD系统或CAM 系统进行数据交换。3DMAX是AutoDesk公司开发的另一个著名的三维动画软件，具有建立三维物体的模型、编辑材料、高分辨率着色投影、动画处理及后期剪辑制作功能，缺点是建模精度较低。本文综合了AutoCAD和3DMAX的优点，给出了直齿锥齿轮系三维建模和传动仿真的方法。
   
    一、三维建模的实现
   
    1.1轮廓线的形成
   
    如图一所示，以(0，0)为起始点，根据直齿锥齿轮的基本尺寸用多段线(PLINE)和矩形(RECTANG)命令绘制出直齿锥齿轮的基本的剖面轮廓线。在此过程中，将要通过变换用户坐标(UCS)和旋转图形或则旋转坐标来获得简易的绘图方法。
   


    1.2建立三维模型
   
    以Y轴为旋转轴对多段线进行"旋转"(REVOLVE)。拉伸(EXTRUDE)矩形生成实体后对其执行"三维阵列"(3DARRAY)命令。以(0，0，0)为中心，绘制圆柱体(CYLINDER)，最后运用差集(SUBTRACT)(或并集(UNION))命令得到直齿锥齿轮的实体形状，如图二所示。对上述两个实体进行移动(MOVE)和"三维旋转"命令并调整到合适位置。最后选择合适的材质对实体加以渲染。
   


    二、直齿锥齿轮系的传动动态仿真
   
    2.1 三维动画仿真技术与3DMAX
   
    三维空间设计动画软件是利用计算机来实现物体的几何造型及模拟物体的运动，它是计算机图形图像学的一个重要内容。由于采用了复杂光照模型技术，使得计算机通过三维软件产生的图形真实感已达到了真假难辨的效果。3DMAX是AutoDesk公司推出的三维动画、图形及图像设计的优秀软件，广泛应用在影视广告、学习娱乐、建筑装璜、机械制造、抽象艺术等各行各业。在3DMAX动画工作室中，除了长度、宽度、高度这三维空间外，又增加了第四维空间即时间。在时间维上对物体动作键进行设定，即可实现对物体运动的模拟。
   
    2.2 直齿锥齿轮系传动仿真的生成
   
    将在AutoCAD中形成的直齿锥齿轮系的实体模型以一定的数据格式传到3DMAX中，设定实体的材料(这里选用金属材料)、色彩。选择光源的方式、照明点的位置、强度、色彩(本例主要使用泛光灯和环境光两种照明方式)。设定各关键帧中的动作键。设定着色参数，对各帧渲染着色，在3DMAX的Video Post中生成最终动画录像文件，即仿真播放文件。图三即为软件生成的运动仿真结果的一帧。
   


    三、结束语
   
    三维动态仿真技术，是现代制造业不可缺少的技术之一。本文基于AutoCAD，利用基本绘图命令获得直齿锥齿轮的外部轮廓，在此基础上利用"旋转"、"拉伸"、"并集"、"交集"、"三维镜像"、"三维阵列"等命令实现直齿锥齿轮的三维建模。最后利用3DMAX实现直齿锥齿轮的传动仿真。这对设计结果模拟运行等，是有效的途径之一。同样在设计其它更为复杂机械零件时，采用仿真加工方法可以实现对机械产品的三维建模，能提高设计的效率，这些对于从事CAD/CAM 技术人员都有一定的参考意义。

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