1、哈爾濱理工大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目申 請(qǐng) 書 項(xiàng)目名稱 基于ProE的虛擬拆裝實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā) 學(xué)生所在單位 申報(bào)單位 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 起止年限 教務(wù)處 二一三年制填 表 說 明一、本表請(qǐng)如實(shí)填寫，表達(dá)明確嚴(yán)謹(jǐn)。所需簽字之處，由相應(yīng)人員親筆簽名。如有弄虛作假現(xiàn)象，一經(jīng)核實(shí)，將按照撤項(xiàng)處理。二、所列各項(xiàng)內(nèi)容不能簡(jiǎn)單標(biāo)注“見附件”，否則視為不合格；創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目必須有校外導(dǎo)師，需填寫校外導(dǎo)師相關(guān)信息并由校外導(dǎo)師在相應(yīng)欄目簽字。三、電子版填表字體用小四號(hào)宋體，1.5倍行距，申請(qǐng)書報(bào)送一式3份。要求統(tǒng)一用A4紙雙面印制、裝訂，所附材料用小四號(hào)宋體打印，附于申請(qǐng)書后。四、各學(xué)院要統(tǒng)一組織申報(bào)，對(duì)申報(bào)的項(xiàng)目集

2、中進(jìn)行初評(píng)，確定最終申報(bào)名單，并以學(xué)院為單位上報(bào)到教務(wù)處，相關(guān)學(xué)院相關(guān)負(fù)責(zé)人均需在申請(qǐng)表上簽字。項(xiàng)目名稱基于ProE的虛擬拆裝實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)項(xiàng)目類型創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)5000元起止時(shí)間2013 年 12 月 至 2014 年 12 月 申 請(qǐng) 團(tuán) 隊(duì)姓名學(xué)號(hào)年級(jí)所屬學(xué)院及專業(yè)聯(lián)系電話E-mail 指 導(dǎo) 教 師姓名職務(wù)/職稱電話E-mail工作 單位工程訓(xùn)練中心企 業(yè) 指 導(dǎo) 教 師姓名職務(wù)/職稱電話E-mail工作單位一、立項(xiàng)依據(jù)（研究目的、意義,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)）1.項(xiàng)目簡(jiǎn)介 工程實(shí)際中經(jīng)常會(huì)應(yīng)用實(shí)物反求技術(shù)，對(duì)已有先進(jìn)產(chǎn)品進(jìn)行拆裝測(cè)繪，整理出一套完整圖樣，為測(cè)繪仿制或自行設(shè)計(jì)提供

3、寶貴的資料和經(jīng)驗(yàn)$因此測(cè)繪技術(shù)對(duì)工程技術(shù)人員而言是一項(xiàng)重要的基本技能。拆裝測(cè)繪是依據(jù)機(jī)械專業(yè)大學(xué)生將來的工程設(shè)計(jì)需要而設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，目前有的高校放在工程圖學(xué)課程結(jié)束后進(jìn)行集中測(cè)繪，也有的高校放在機(jī)械設(shè)計(jì)課程結(jié)束后開設(shè)機(jī)構(gòu)認(rèn)知與拆裝測(cè)繪綜合實(shí)驗(yàn)課程$該實(shí)踐環(huán)節(jié)要求學(xué)生在充分研究測(cè)繪對(duì)象的結(jié)構(gòu)%原理和功能后，對(duì)部件進(jìn)行系統(tǒng)的拆卸%測(cè)量%繪圖和組裝，既有徒手作圖，也有尺規(guī)制圖和計(jì)算機(jī)繪圖的訓(xùn)練，充分鍛煉了學(xué)生的綜合制圖能力，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的具體體現(xiàn)。為了進(jìn)一步提高拆裝測(cè)繪實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)效果，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)測(cè)繪對(duì)象的認(rèn)知及有序地拆裝測(cè)繪，研究建立了基于 Pro/E的動(dòng)態(tài)拆裝虛擬模型庫,通過虛擬模型庫

4、的中的模型,運(yùn)動(dòng)仿真和拆裝演示，了解閥、泵、減速器等部件的用途、工作原理和裝配關(guān)系，了解各組成部分零件在部件中的作用及形狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械零件的感性認(rèn)知。Pro/E是美國參數(shù)技術(shù)公司PTC推出的 3D CAD 軟件，具有基于特征、全參數(shù)、全相關(guān)和單一數(shù)據(jù)庫等特點(diǎn)，自推出以來，由于其強(qiáng)大的功能，很快得到工程設(shè)計(jì)人員的歡迎，并迅速成為當(dāng)今世界最為流行的 CAD 軟件之一。2.項(xiàng)目研究目的及意義研究利用三維設(shè)計(jì)軟件Proe/E創(chuàng)建動(dòng)態(tài)拆裝虛擬模型庫，首先裝配體三維模型，然后生成爆炸分解圖，并制作運(yùn)動(dòng)仿真和動(dòng)態(tài)拆裝動(dòng)畫。該模型庫的建立能輔助拆裝測(cè)繪實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，可增強(qiáng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的認(rèn)知，提

5、升現(xiàn)代化教學(xué)層次和效率。3.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展?fàn)顟B(tài)CAD技術(shù)起步于50 年代后期，在CAD軟件發(fā)展初期，CAD的含義僅僅是圖板的替代品，人們希望借助此項(xiàng)技術(shù)來擺脫繁瑣、費(fèi)時(shí)、繪制精度低的傳統(tǒng)手工繪圖。此時(shí)CAD 技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是用傳統(tǒng)的三視圖方法來表達(dá)零件，以圖紙為媒介進(jìn)行技術(shù)交流，這就是二維CAD 技術(shù)占據(jù)繪圖市場(chǎng)主導(dǎo)地位的是Autodesk公司的AutoCAD軟件。進(jìn)入70年代，CAD技術(shù)從單純的二維制圖延伸到了三維建模，實(shí)現(xiàn)了以計(jì)算機(jī)完整描述產(chǎn)品零件的主要信息的過程，同時(shí)也使得CAM和CAE等技術(shù)的開發(fā)有了現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，CAD 技術(shù)也取得了日新月異的進(jìn)步，許多功能

6、更加強(qiáng)大、用途更加廣泛的軟件不斷涌現(xiàn)。Pro/E軟件系統(tǒng)是美國參數(shù)化技術(shù)公司PTC的優(yōu)秀產(chǎn)品，于1986年開發(fā)創(chuàng)建，不僅最先將“參數(shù)化”技術(shù)融入CAD系統(tǒng)，并且借助PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))的快速崛起，率先將高端CAD系統(tǒng)從航空、航天、國防等尖端領(lǐng)域推介到民用制造行業(yè)，為現(xiàn)代CAD的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用普及做出了貢獻(xiàn)。經(jīng)過近20年的快速發(fā)展，目前Pro/E系統(tǒng)的功能得到很大提升和完善，已成為一個(gè)集CAD/CAM/CAE于一體的中高端系統(tǒng)。它提供了集成產(chǎn)品的三維模型設(shè)計(jì)、加工、分析及繪圖等功能的完整的CAD/CAE/CAM 解決方案。Pro/E 軟件在我國的機(jī)械、電子、家電、塑料模具等行業(yè)取得了廣泛的應(yīng)用，并

7、且在這些行業(yè)里應(yīng)用的時(shí)間也較長(zhǎng)。由于Pro/E在CAD/CAM領(lǐng)域的優(yōu)秀表現(xiàn)，它在各大中型企業(yè)中的使用率越來越高。但這同時(shí)也帶來了另外一個(gè)問題，那就是怎樣對(duì)通用軟件進(jìn)行本地化。因?yàn)橥ㄓ玫能浖谠O(shè)計(jì)的時(shí)候不可能考慮到每個(gè)企業(yè)的特殊情況，要想充分發(fā)揮軟件的功能，為企業(yè)創(chuàng)造更大的效益，企業(yè)必須跟據(jù)自身的特點(diǎn)，對(duì)軟件進(jìn)行本地化的工作，即二次開發(fā)。Pro/E為用戶提供的二次開發(fā)工具有Pro/Program,族表（Family Table），用戶自定義（UDF），J-link和Pro/Toolkit4,其中Pro/Toolkit是功能最強(qiáng)大的二次開發(fā)工具。目前，國內(nèi)外有不少科研單位已經(jīng)或正在進(jìn)行Pro/E

8、二次開發(fā)的研究工作。北京科技大學(xué)的謝敏理等人研究了一種利用Pro/Toolkit進(jìn)行Pro/E二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)裝配的方法；江南大學(xué)的宋峨、李世國等人研究了Pro/E二次開發(fā)中的界面設(shè)計(jì)技術(shù)，即分析了在VC 環(huán)境下開發(fā)Pro/Toolkit應(yīng)用程序的關(guān)健技術(shù)，介紹了菜單和UI對(duì)話框界面設(shè)計(jì)以及使用MFC的可視化對(duì)話框設(shè)計(jì)技術(shù)；肇慶科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院的鐘培榮等人研究了Pro/E二次開發(fā)技術(shù)在裝配干涉檢查中的應(yīng)用，即以衛(wèi)星裝配過程中的干涉檢查為研究對(duì)象，采用Pro/E自帶的二次開發(fā)程序Pro/Toolkit，并結(jié)合VC+6.0對(duì)Pro/E進(jìn)行裝配干涉檢查的二次開發(fā)，對(duì)虛擬裝配技術(shù)做一定的探索研究

9、，為衛(wèi)星設(shè)計(jì)人員對(duì)衛(wèi)星的裝配提供一個(gè)新的干涉檢查模塊；江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院的孫鐵波等人研究了基于Pro/Toolkit的減速器參數(shù)化自動(dòng)裝配技術(shù)，即在Pro/E環(huán)境下,以VC+為編程語言, Pro/Toolkit為開發(fā)工具,對(duì)YDN系列減速器零件模型自動(dòng)裝配模塊進(jìn)行了二次開發(fā)；華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院的周暉、胡于進(jìn)等人研究了基于Pro/E的標(biāo)準(zhǔn)件庫及其裝配工具集的開發(fā)，即研究了以Pro/E參數(shù)化造型原理為背景, Pro/Toolkit為主要二次開發(fā)工具的標(biāo)準(zhǔn)件庫系統(tǒng), 并討論了其功能目標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)件信息、快速裝配及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，成功開發(fā)出了基于Pro/E三維造型平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)件庫系統(tǒng)及

10、其裝配工具集；上海交通大學(xué)磨具CAD國家工程研究中心的汪碩、梅瓊風(fēng)等人研究了基于Pro/E的智能化標(biāo)準(zhǔn)件庫開發(fā)，即設(shè)計(jì)了一個(gè)多CAD平臺(tái)插件式零件庫系統(tǒng),采用Kernel/Shell技術(shù)、COM技術(shù)結(jié)合VC+與VB.net混合編程技術(shù),使內(nèi)核功能脫離具體CAD軟件系統(tǒng),并基于Pro/E平臺(tái)實(shí)現(xiàn),驗(yàn)證了該標(biāo)準(zhǔn)件庫的實(shí)用性。在國外，新加坡國立大學(xué)的Wynne Hsu等人，以Pro/E軟件為平臺(tái)，通過C語言編程開發(fā)出了一種裝配設(shè)計(jì)分析與產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)相結(jié)合的系統(tǒng)，系統(tǒng)通過五大模塊:設(shè)計(jì)特征庫、分析模塊、交互模塊、搜索模塊和裝配模塊，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的自動(dòng)裝配。國外研究開發(fā)三維設(shè)計(jì)軟件的時(shí)間較長(zhǎng)，而且早己應(yīng)

11、用于相關(guān)行業(yè)，因此在其應(yīng)用領(lǐng)域里的自主開發(fā)技術(shù)已經(jīng)十分成熟和完善。二、項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容、研究目標(biāo),以及擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題1. 項(xiàng)目研究的內(nèi)容：動(dòng)態(tài)拆裝虛擬模型庫的建立1 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)拆裝虛擬模型庫中的模型既有經(jīng)典的拆裝測(cè)繪部件，如齒輪油泵、手壓閥、減速器、球閥、安全閥虎鉗、千斤頂?shù)龋灿胁糠謱I(yè)課程中涉及到的部件，如雙聯(lián)葉片泵%農(nóng)機(jī)傳動(dòng)裝置等，每個(gè)模型下均可以查看該部件的三維模型，分解圖%運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫及動(dòng)態(tài)拆裝動(dòng)畫。2 動(dòng)態(tài)拆裝模型的制作 動(dòng)態(tài)拆裝虛擬模型庫中每個(gè)模型均采用自底向上的裝配設(shè)計(jì)方法，即首先對(duì)拆裝對(duì)象進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)不同采用不同的建模方法，完成最底層的零件的建模

12、，然后利用"組件模塊根據(jù)部件或設(shè)備的裝配關(guān)系將多個(gè)零件進(jìn)行組裝，并創(chuàng)建爆炸分解圖，然后利用"機(jī)構(gòu)模塊對(duì)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真$最后利用"動(dòng)畫模塊創(chuàng)建有序地動(dòng)態(tài)拆裝過程的動(dòng)畫，模擬實(shí)際的拆裝過程。3 動(dòng)態(tài)拆裝模型庫用戶界面的開發(fā)為了達(dá)到良好的教學(xué)效果，利用 VisualBasic（VB） 來開發(fā)動(dòng)態(tài)拆裝虛擬模型庫用戶界面，使用 VB 中的 .image 控件來展示裝配模型的三維模型及爆炸分解圖，使用 windows media player控件來展示運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫和動(dòng)態(tài)拆裝動(dòng)畫$用戶根據(jù)需要選定要拆裝的部件，然后可選擇查看該部件的三維模型圖片或者爆炸分解圖，也可選擇查看

13、該部件的運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫，或者動(dòng)態(tài)拆裝動(dòng)畫，整個(gè)操作過程簡(jiǎn)便直觀，動(dòng)畫播放速度適中，利于輔助教學(xué)和學(xué)生自學(xué)。2.項(xiàng)目的目標(biāo)：拆裝測(cè)繪實(shí)踐環(huán)節(jié)可增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械零部件的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)綜合訓(xùn)練學(xué)生的制圖能力，該模型庫的建立不僅對(duì)于拆裝測(cè)繪實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效指導(dǎo)，提升教學(xué)效果，也為后續(xù)機(jī)械設(shè)計(jì)和專業(yè)課程學(xué)習(xí)提供了良好的素材庫，從不同角度和層面認(rèn)知設(shè)備，啟迪學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新思維同時(shí)，使學(xué)生了解現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和理念，增強(qiáng)應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)的興趣和意義。3.擬解決的關(guān)鍵技術(shù)：1 零件建模Pro/E 建模需首先繪制二維截面草圖，經(jīng)過拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描或混合等方法創(chuàng)建基本特征，然后利用陣列特征等工具對(duì)零件進(jìn)行編輯得到零件的三維實(shí)體

14、模型$雙聯(lián)葉片泵主要組成零件的三維模型如圖所示2 組件裝配完成零件建模后，將各個(gè)零件按設(shè)計(jì)要求裝配在一起才能形成一個(gè)完整的產(chǎn)品或機(jī)構(gòu)裝置Pro/E 提供的"組件#模塊是通過設(shè)置零件間的約束，來限制零件間的自由度，以模擬現(xiàn)實(shí)生活中機(jī)構(gòu)零件的裝配效果，為了便于觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以將外殼零件作透明化處理或生成剖視圖，雙聯(lián)葉片泵裝配模型如圖 所示，利用視圖"分解"分解視圖來生成爆炸分解圖，分解圖對(duì)于表達(dá)裝配體的結(jié)構(gòu)組成和各個(gè)零件的相對(duì)位置十分有利。模型裝配圖模型分解視圖3 運(yùn)動(dòng)仿真Pro/E 提供的機(jī)構(gòu)模塊可模擬模型的工作狀況$在裝配環(huán)境下創(chuàng)建連接類型，設(shè)置伺服電機(jī)，創(chuàng)建運(yùn)

15、動(dòng)副，設(shè)置運(yùn)動(dòng)環(huán)境，然后運(yùn)行機(jī)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)人員可以觀察機(jī)構(gòu)的整體運(yùn)動(dòng)軌跡和各零件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將分析結(jié)果輸出 MPG 格式文件保存。4 動(dòng)畫制作Pro/E 提供的"動(dòng)畫#模塊可以實(shí)現(xiàn)部件或設(shè)備的動(dòng)態(tài)拆裝過程，能夠?qū)⒅庇^細(xì)致的三維實(shí)體及之間的裝配關(guān)系清晰地表達(dá)出來，制作時(shí)使用鼠標(biāo)直接拖動(dòng)組件，仿照動(dòng)畫影片制作過程，一步步產(chǎn)生關(guān)鍵幀，最后連續(xù)播映這些關(guān)鍵制造影像$使用該功能相當(dāng)自由，無需在運(yùn)動(dòng)組件上設(shè)定任何連接和伺服電動(dòng)機(jī)。三.研究方案、技術(shù)路線研究方案下面以雙聯(lián)葉片泵為例，簡(jiǎn)要說明動(dòng)態(tài)拆裝虛擬模型的制作步驟$雙聯(lián)葉片泵由兩個(gè)單級(jí)葉片泵在一個(gè)泵體內(nèi)并聯(lián)組成，常用于有快速進(jìn)給和工作進(jìn)給要

16、求的機(jī)械加工的專用機(jī)床中，兩個(gè)葉片泵的轉(zhuǎn)子由同一傳動(dòng)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，有各自獨(dú)立的出油口，兩個(gè)泵可以是相等流量的，也可以是不等流量的，其結(jié)構(gòu)由泵體、泵軸、轉(zhuǎn)子、定子、配油盤及端蓋組成。1.動(dòng)態(tài)拆裝虛擬模型庫的總體設(shè)計(jì)2.創(chuàng)建動(dòng)態(tài)拆裝模型的基本流程拆裝對(duì)象結(jié)構(gòu)分析各組成零件的建模 組件裝配與分解運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)態(tài)拆裝動(dòng)畫制作 技術(shù)路線用戶用戶界面界面層人機(jī)交互功能層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理工具層動(dòng)態(tài)分析數(shù)據(jù)層實(shí)例操作模型庫組裝元件數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖形庫管理數(shù)據(jù)分析動(dòng)畫制作參數(shù)化設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)仿真組件裝配基礎(chǔ)建模基礎(chǔ)層四、項(xiàng)目特色與創(chuàng)新之處1、 客觀上能夠?yàn)閷W(xué)生的崗位技能的訓(xùn)練提供實(shí)際的企業(yè)平臺(tái)。2、 能夠彌補(bǔ)先前學(xué)制式預(yù)備技師培養(yǎng)缺乏企業(yè)真實(shí)實(shí)踐的缺陷。3、 整個(gè)操作過程簡(jiǎn)便%直觀，動(dòng)畫播放速度適中，利于輔助教學(xué)和學(xué)生自學(xué)。5、 年度計(jì)劃1. 2013.102014.01 收集資料，學(xué)習(xí)模塊的設(shè)計(jì)和使用。2. 2014.012014.03 學(xué)習(xí)基礎(chǔ)建模，裝配及仿真。3. 2014.032014.04 進(jìn)行仿真動(dòng)畫制作。4. 2014.04