大型全纤维曲轴虚拟制造的参数化平台设计

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1、学校代码：10270分类号：TH133学号：122201123硕士学位论文大型全纤维曲轴虚拟制造的参数化平台设计学院：信息与机电工程专业：计算机系统结构研究方向：机电一体化研究生姓名：刘培培指导教师：张春丽副教授完成日期2015年3月上海师范大学硕士学位论文摘要摘要大型全纤维曲轴是船用发动机等重型机械的主要组成部分，也是其中尺寸最大的部件，它的形状结构和尺寸也在很大程度上影响并决定着发动机乃至整个船舶的整体尺寸。曲轴在船用发动机中主要起着传输动力的作用，在整个工作过程中要受到扭矩和弯矩，极易发生振动和疲劳断裂，对整个船舶的寿命起着决定性的作用。故而，大型船用曲轴不仅需要有好

2、的强度、刚度,也需要有良好的综合性能。大型曲轴又由于尺寸庞大，加工过程复杂，所以有必要在曲轴实际加工生产前进行参数化设计和虚拟制造来验证其尺寸和性能是否符合实际生产的需要。本文以大型全纤维曲轴的参数化设计为研究对象，选取Solidworks为开发平台，运用VC++编程语言，对Solidworks进行二次开发，建立了大型全纤维船用曲轴的子特征插件，经过组合装配，完成了整个曲轴和虚拟制造过程中模具的参数化设计。最后在金属塑性成形软件DEFORM-3D平台上对参数化设计中生成的毛坯和模具进行了塑性成形仿真，从而验证了参数化平台设计的合理性。具体研究内容包括：（1）将大型全纤维船用

3、曲轴进行子特征分析，分别建立各个子特征的实体模型零件库，再通过组合装配形成整个曲轴。（2）在Solidworks平台上运用VC++进行二次开发，对曲轴的子特征采用尺寸驱动方式进行参数化设计；分别建立其参数化建模插件，再装配完成整体曲轴的参数化建模设计。（3）以曲轴单拐的虚拟制造为研究对象，在Solidworks平台上用VC++建立虚拟制造过程中的毛坯和模具的参数化设计插件，并进行相关位置的设定。（4）分别就阶梯轴毛坯和光轴毛坯在DEFORM-3D平台上进行虚拟制造，来验证曲轴参数化平台设计的合理性和单拐锻件的各项性能，为之后实际生产提供重要依据。关键词：曲轴；Solidwo

4、rks；参数化；插件；虚拟制造IAbstractShanghaiNormalUniversityMasterofScienceAbstractTheheavyallfibercrankshaftisthemainpartofmarineengineandotherheavymachinery，alsoisthebiggestsizepart,itsshapestructureandsizealsoinfluencesanddeterminetheoverallsizeoftheengineandthewholeshiptoagreatextent.Crankshaftpla

5、ystheimportantfunctionoftransmissionpowerintheMarineengine,duringthewholeprocessitwillsufferstorqueandbendingmomentwhicheasilyleadtovibrationandfatiguefracture,thus,crankshaftplaysaroleinthewholelifeoftheship.So,heavyMarinecrankshaftnotonlyneedsgoodstrengthandrigiditybutalsocomprehensivepe

6、rformance.Duetolargesize,andcomplexmachiningprocess,itisnecessarytoconductcrankshaftparametricdesignandvirtualmanufacturingbeforetheactualprocessing,toverifyitssizeandperformanceisinlinewiththeactualproductionneeds.Basedontheresearchoftheheavyallfibercrankshaftparametricdesign,choosingSoli

7、dworksasthedevelopmentplatform,usingprogramminglanguagevc++toproceedsecondarydevelopmentofSolidworks.Establishedsubfeatureplug-inoftheheavyallfibermarinecrankshaftrespectively,thenfinishedparametricdesignofthewholecrankshaftanddieinthevirtualmanufacturingproce