基于solidworks的旋塞閥模擬仿真摘要本文較為全面的探究了模擬仿真的概念，關鍵技術和其應用領域，同時也探究了旋塞閥的模擬仿真過程。詳細的分析了旋塞閥的工作原理和各個零件，完成了旋塞閥中閥體，錐形塞，壓蓋的三維實體建模和實體零件裝配以及利用Animator插件對旋塞閥的爆炸演示和模擬仿真。關鍵詞：模擬仿真,旋塞閥,SolidWorks軟件TheanalogsimulationoftheStopcockbasedontheSolidworkssoftwareAbstractThisarticledoesnotexploresamorecomprehensiveconceptofsimulation,thekeytechnologyanditsapplications,butalsoexploresthesimulationoftheprocessofplugvalves.Italsodtailsanalysisofthestopcockoftheworkingprincipleandthevariouspartsofthecompletionofastopcockvalve,cone-shapedplug,capthethree-dimensionalsolidmodelingandassemblyaswellasphysicalpartsofthestopcockplug-Animatorexplosiondemonstrationandsimulation.Keywords:Simulation,Stopcock,SolidworksPAGEPAGE23目錄1緒論 22模擬仿真技術的概述 22.1模擬仿真技術的概念 22.2模擬仿真技術的關鍵技術 32.3模擬仿真技術的應用領域 33SolidWorks的概述 44基于SolidWorks的旋塞閥的模擬設計實例 44.1旋塞閥的三維實體建模的過程 44.1.1壓蓋的三維實體建模過程 44.1.2錐形塞的三維實體建模過程 74.1.3閥體的三維實體建模過程 74.2旋塞閥裝配體的裝配 7裝配方法如下： 74.3旋塞閥的動畫演示的生成 74.3.1旋塞閥爆炸圖和解除爆炸圖的生成過程 74.3.2旋塞閥的模擬圖生成過程 7旋塞閥模擬圖生成過程如下： 75.結論 7致謝 7參考文獻 71緒論 仿真模擬技術【1】是在實際應用需求的驅動下發(fā)展起來的,軍事應用是仿真模擬技術發(fā)展的主要推動力之一。同時,在大規(guī)?？茖W計算所獲得海量數(shù)據(jù)的可視化處理、在各種高難度和危險環(huán)境下的操作訓練(如載人航天、核設施維護等)、在大型復雜產(chǎn)品的虛擬原型機的研制和驗證、模擬氣候和災害過程、遠程醫(yī)療和模擬手術訓練等方面,正得到越來越廣泛和深入的應用?，F(xiàn)如今,仿真模擬技術與其他學科的聯(lián)系越來越密切，針對大量的應用背景，仿真模擬技術的研究內(nèi)容也越來越豐富和龐雜,基礎理論也日益豐富,覆蓋面寬,新的研究領域和技術形態(tài)也不斷出現(xiàn),例如,目前出現(xiàn)的定性仿真是以非數(shù)字手段處理信息輸入、建模、行為分析和結果輸出等仿真環(huán)節(jié),通過定性模型推導系統(tǒng)的定性行為描述.是系統(tǒng)仿真與人工智能理論交叉產(chǎn)生的新領域.相對于傳統(tǒng)的數(shù)字仿真,定性仿真有其獨到之處,它處理多種形式的信息,有推理能力和學習能力,能初步模仿人類思維方式,人機界面更符合人的思維習慣,所得結果更容易理解可以預料,仿真模擬技術能夠為我們的生活和工作帶來越來越多的便利.而Solidworks是美國SOLIDWORKS公司開發(fā)的三維參數(shù)化機械設計軟件,它是基于Win-dows下的一種具有強大三維建模功能與工程圖繪制、實物渲染功能的計算機軟件,它綜合了UG與PRO-E三維造型軟件的特點,使用更簡單方便【5】。它是基于零件特征的三維實體建模技術,可以進行實體裝配,運動分析、動畫設計等,三維實體可以直接自動生成二維工程圖樣。也可以單獨進行二維圖形設計,如液壓系統(tǒng)原理圖的繪制,系統(tǒng)提供有一個類似AUTOCAD的二維繪圖模塊，可以直接繪制工程圖樣。因此基于SolidWorks的模擬仿真在液壓系統(tǒng)的運用中能取得巨大的推廣。2模擬仿真技術的概述2.1模擬仿真技術的概念仿真模擬技術是以數(shù)學理論、相似原理、信息技術、系統(tǒng)技術及其應用領域有關的專業(yè)技術為基礎,以計算機和各種物理效應設備為工具,利用系統(tǒng)模型對實際或者設想的系統(tǒng)進行試驗研究的一門綜合性技術，它綜合了計算機、信息處理、自動控制等等多個高新領域的技術,已經(jīng)成為科學研究中除理論研究和科學實驗以外的第三種方法【2】。2.2模擬仿真技術的關鍵技術仿真模擬技術的關鍵是模型和環(huán)境的構建以及實時交互和反饋技術.它涉及到數(shù)據(jù)表示、運動計算和實時視景生成等基本環(huán)節(jié)【11】.數(shù)據(jù)表示與管理不僅與物理模型或者數(shù)學模型的構建和環(huán)境生成等圖形圖像數(shù)據(jù)有關,也與其他數(shù)據(jù)格式和具體應用背景所需要的數(shù)據(jù)有關.它包括五個方面：1.動態(tài)環(huán)境建模技術，虛擬環(huán)境的建立是體驗型虛擬仿真模擬技術核心內(nèi)容.動態(tài)環(huán)境建模技術的目的是根據(jù)應用的需要獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù),建立相應的虛擬的環(huán)境模型和仿真對象.三維數(shù)據(jù)和三維對象的獲取可以采用場景建模,圖像等多種形式,有效提高數(shù)據(jù)獲取的效率.2.交互設備和工具，人與虛擬環(huán)境交互的硬件接口裝置,涉及圖形圖像硬件設備,用于產(chǎn)生沉浸感,以及跟蹤裝置,用于跟蹤用戶頭部的位置和方向及從手的位置跟蹤到全身各肢體的位置,跟蹤裝置把這些信息送入應用軟件,以確定眼睛的位置及視線方向.3.仿真場景管理技術，仿真場景的管理技術為系統(tǒng)的正常運行提供技術保障.尤其對于當前的分布式模擬仿真技術,仿真場景的數(shù)據(jù)組織和管理更為復雜也更為重要.4.網(wǎng)絡環(huán)境技術，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)和交互命令的快速傳輸,要求分布式系統(tǒng)能夠及時響應,同時系統(tǒng)的規(guī)模還要求可擴展、功能可擴充、甚至要求是異構型的軟件結構.5.應用環(huán)境系統(tǒng)，應用系統(tǒng)是面向具體問題的軟件部分,描述仿真的具體內(nèi)容,包括仿真的動態(tài)邏輯、結構以及仿真對象與用戶之間的交互關系,與具體的應用有關【4】。2.3模擬仿真技術的應用領域隨著仿真技術的發(fā)展,仿真技術應用目的趨于多樣化、全面化。最初仿真技術是作為對實際系統(tǒng)進行試驗的輔助工具而應用的,而后又用于訓練目的,現(xiàn)在仿真系統(tǒng)的應用包括:系統(tǒng)概念研究、系統(tǒng)的可行性研究、系統(tǒng)的分析與設計、系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)測試與評估、系統(tǒng)操作人員的培訓、系統(tǒng)預測、系統(tǒng)的使用與維護等各個方面【4】。它的應用領域已經(jīng)發(fā)展到軍用以及與國民經(jīng)濟相關的各個重要領域。由于我這次是運用模擬仿真技術對液壓元件進行三維建模，所以重點研究模擬仿真技術在液壓系統(tǒng)的應用中所發(fā)揮的作用：1.通過理論推導建立已有液壓元件或系統(tǒng)的數(shù)學模型，用實驗結果與仿真結果進行比較,驗證數(shù)學模型的準確度,并把這個數(shù)學模型作為今后改進和設計類似元件或系統(tǒng)的仿真依據(jù)。

2.通過建立數(shù)學模型和仿真實驗，確定已有系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整范圍，從而縮短系統(tǒng)的調(diào)試時間，提高效率。

3.通過仿真實驗研究測試新設計的元件各結構參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響，確定參數(shù)的最佳匹配，提供實際設計所需的數(shù)據(jù)。4.通過仿真實驗驗證新設計方案的可行性及結構參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，從而確定最佳控制方案和最佳結構。3SolidWorks的概述而Solidworks是美國SOLIDWORKS公司開發(fā)的三維參數(shù)化機械設計軟件,它是基于Win-dows下的一種具有強大三維建模功能與工程圖繪制、實物渲染功能的計算機軟件,它綜合了UG與PRO-E三維造型軟件的特點,使用更簡單方便。它是基于零件特征的三維實體建模技術,可以進行實體裝配,運動分析、動畫設計等,三維實體可以直接自動生成二維工程圖樣。也可以單獨進行二維圖形設計,如液壓系統(tǒng)原理圖的繪制,系統(tǒng)提供有一個類似AUTOCAD的二維繪圖模塊，可以直接繪制工程圖樣。Solidworks主要用于完成零件設計、裝配體設計和自動生成工程圖。基于三維特征元素的建模和面向特征元素的數(shù)據(jù)修改是通過Solidworks來完成的，并且二維、三維數(shù)據(jù)全相關，修改任何一個零件的二維尺寸，都會引起其三維零件圖和裝配圖的自動修改，甚至與其有緊密聯(lián)系的相關零件的尺寸也會變化;反之修改三維尺寸也會有同樣結果。這樣就可以實現(xiàn)完全的動態(tài)參數(shù)化設計。另外，Solidworks中有一個特征管理員，通過它可以隨時隨地修改某一特征元素的幾何尺寸，而不必考慮各幾何特征的相互關系和先后次序，極大地方便了設計人員，提高了設計效率。4基于SolidWorks的旋塞閥的模擬設計實例4.1旋塞閥的三維實體建模的過程4.1.1壓蓋的三維實體建模過程首先進入SolidWorks的零件操作界面，單擊標準工具欄中的“新建”工具，新建一個零件文件。在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面”，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖1的繪制。再單擊來畫出壓蓋的幾何形狀。，再通過來描述形狀尺寸來得到精確的形狀，從而完成草圖1的繪制，如圖1所示。圖1繪制壓蓋形狀圖2繪制拉伸1的特征單擊特征工具欄中的（拉伸凸臺/基體）工具，設置拉深深度為20mm，單擊確定按鈕，完成拉伸1特征的繪制，如圖2所示。在圖形區(qū)域中選擇拉伸1實體的上表面，單擊標準視圖工具欄中的（前視）工具，單擊草圖繪制工具，進行草圖2的繪制。單擊在前視圖上按照所要求的數(shù)據(jù)畫出。圖3繪制草圖圖4切除—拉伸1單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為20mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸1特征的繪制，如圖4所示。在圖形區(qū)域中選擇拉伸1實體的上表面，單擊標準視圖工具欄中的（前視）工具，單擊草圖繪制工具，進行草圖3的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為2mm單擊確定按鈕，完成切除-拉伸2特征的繪制。在圖形區(qū)域中選擇拉伸1實體的上表面，單擊標準視圖工具欄中的（前視）工具，單擊草圖繪制工具，進行草圖4的繪制。單擊在前視圖上按照所要求的數(shù)據(jù)畫出。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為12mm，單擊“反側切除”，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸3特征的繪制，如圖5所示，從而完成壓蓋的三維建模過程，如圖6所示。圖5繪制拉伸-拉伸3圖6壓蓋4.1.2錐形塞的三維實體建模過程 單擊標準工具欄上的新建，單擊確定，新建一個SolidWorks零件。在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面”，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖1的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為40.29的圓。單擊特征工具欄中的（拉伸凸臺/基體）工具，設置拉深深度為118mm，單擊確定按鈕，完成拉伸1特征的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“上視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖2的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為15的圓，完成草圖2的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為64mm，單擊“反側切除”，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸1特征的繪制，如圖7所示。圖7切除-拉伸1單擊標準工具欄的“標準視圖”的“上視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖2的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個長為12的正方形。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為14mm，單擊“反側切除”，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸2特征的繪制。單擊特征工具欄中的（拔模）工具，設置中性面和拔模面，設置拔模角度，單擊確定按鈕，完成拔模特征的繪制，如圖8所示。圖8拔模單擊標準工具欄的“標準視圖”的“上視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖３的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為15的圓，并標注尺寸，完成草圖３的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置為“完全貫穿＂，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸３特征的繪制，從而完成錐形塞的三維建模，如圖９所示。圖９錐形塞4.1.3閥體的三維實體建模過程單擊標準工具欄上的新建，單擊確定，新建一個SolidWorks零件。在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面”，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖1的繪制,單擊草圖工具欄上的,繪制一個長為102，寬為45的長方形。單擊特征工具欄中的（拉伸凸臺/基體）工具，設置拉深深度為85mm，單擊確定按鈕，完成拉伸1特征的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“前視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖2的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為35的圓，并標注尺寸，完成草圖2的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為27mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸1特征的繪制，如圖10所示。圖10切除-拉伸1單擊標準工具欄的“標準視圖”的“前視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖3的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為32的圓，并標注尺寸，完成草圖3的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為43mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸2特征的繪制。單擊特征工具欄中的（拔模）工具，設置中性面和拔模面，設置拔模角度，單擊確定按鈕，完成拔模特征的繪制，如圖11所示。圖11拔模單擊標準工具欄的“標準視圖”的“前視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖4的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為27的圓，并標注尺寸，完成草圖4的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置等距和拉深深度為5mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸3特征的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“后視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖5的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為42的圓，并標注尺寸，完成草圖5的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為17mm，單擊“反側切除”，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸4特征的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“左視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖5的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為15的圓，并標注尺寸，完成草圖5的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置等距和拉深深度為31mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸5特征的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“右視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖6的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為15的圓，并標注尺寸，完成草圖6的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置等距和拉深深度為31mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸6特征的繪制。單擊特征工具欄中的（倒角）工具，設置距離為2mm和角度為45度，單擊確定按鈕，完成倒角的繪制，如圖12所示。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“左視”圖，單擊特征工具欄中的（倒角）工具，設置距離為2mm和角度為45度，單擊確定按鈕，完成倒角的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“左視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖7的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置為完全貫穿，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸6特征的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“前視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖8的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為18mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸7特征的繪制單擊特征工具欄中的（倒角）工具，設置距離為2mm和角度為45度，單擊確定按鈕，完成倒角的繪制。重復步驟23，從而完成閥體的三維建模過程。如圖13所示。圖12倒角圖13閥體4.2旋塞閥裝配體的裝配裝配方法如下：單擊標準工具欄中的“新建”工具，單擊（裝配體），新建一個裝配體文件。單擊（插入零部件），瀏覽要打開的文件，點擊（確定）。插入旋塞閥的主干零件——閥體，然后插入墊圈，用移動零件，單擊（配合），選擇要閥體和墊圈的所要求配合的線，選擇“配合列表”中的“同軸心”，如圖14所示，再單擊（確定）即可。圖14配合列表1插入錐形塞，用移動零件，單擊（配合），選擇要閥體和錐形塞的所要求配合的線，選擇“配合列表”中的“同軸心”，單擊再單擊（確定）即可得到如圖15所示的裝配體1。圖15裝配配合1插入壓蓋，用移動零件，單擊（配合），選擇要閥體和壓蓋的所要求配合的線，選擇“配合列表”中的“同軸心”，同時保持壓蓋的螺紋孔與閥體的螺紋孔對齊，單擊再單擊（確定）即可得到如圖15所示的裝配體。圖16裝配配合2需要插入標準件—螺栓，先單擊菜單欄中的“工具”，選擇“插件”，在彈出的對話框中選擇“toolbox”，如圖17所示，以激活SolidWorks的設計庫。圖17toolbox打開toolbox，選擇國標，選擇“螺栓與螺釘”中的“六角頭螺栓”，單擊鼠標右鍵，再彈出的對話框中選擇生成零件，在“屬性”中選擇“大小”為M10，在“長度”中選擇25，完成標準件的生成，如圖18所示。圖18螺栓插入螺栓，用移動零件，單擊（配合），選擇要閥體和螺栓的所要求配合的線，選擇“配合列表”中的“同軸心”，單擊再單擊（確定）即可完成對左孔的配合。插入螺栓，用移動零件，單擊（配合），選擇要閥體和錐形塞的所要求配合的線，選擇“配合列表”中的“同軸心”，單擊再單擊（確定），從而完成整個裝配過程，如圖19所示。圖19旋塞閥的裝配體4.3旋塞閥的動畫演示的生成4.3.1旋塞閥爆炸圖和解除爆炸圖的生成過程旋塞閥爆炸圖和解除爆炸圖的生成過程如下：先啟動Animator 插件,單擊菜單“工具”→“插件”,單擊Animator前的選項欄。在Animator中出現(xiàn)的閥體，是整個是整個裝配的關鍵零件。單擊（打開）打開裝配圖（旋塞閥），點擊圖下方的（動畫），在動畫一欄（如圖20）右側選項中右鍵點擊第一個，在視圖定向中選擇等軸測，再次右鍵點擊選擇所有，將時間軸拉至15秒處。單擊（爆炸視圖），先后將千斤頂?shù)膲荷w、錐形塞、閥體分別拉至相應的位置，在左側爆炸會相應出現(xiàn)圖標，然后單擊（確定）。圖20動畫生成選項在動畫一欄左側選項中單擊（動畫向導），在動畫向導菜單中點擊“爆炸”，點擊”下一步”,將“時間長度”設置為15秒，將“開始時間”設置為2秒，點擊“完成”。再次單擊（動畫向導），在動畫向導菜單中點擊“解除爆炸”，點擊”下一步”,將“時間長度”設置為15秒，將“開始時間”設置為18秒，點擊“完成”。單擊（播放）觀看生成后的爆炸視圖，最后點擊（保存）,再出現(xiàn)對話框中選擇“MicrosoftVideo1”,再單擊確定即可，將將生成的爆炸視圖儲存為AVI格式進行儲存。形成爆炸視圖（過程如圖21-23所示）圖21爆炸圖動畫演示1圖22爆炸圖動畫演示2圖23爆炸圖動畫演示34.3.2旋塞閥的模擬圖生成過程旋塞閥模擬圖生成過程如下：打開Solidworks軟件，單擊（打開）打開裝配圖（千斤頂），點擊圖下方的（動畫），在動畫一欄右側選項中右鍵點擊第一個，在視圖定向中選擇等軸測，再次右鍵點擊選擇所有，將時間軸拉至15秒處。單擊（模擬），選擇“線性馬達”一項，在圖上點擊錐形塞，將錐形塞拉出，點擊（確定），再次單擊（模擬），選擇“旋轉馬達”一項，在圖上點擊錐形塞，再確定方向，點擊（確定）。單擊（播放）觀看生成后的爆炸視圖，最后點擊（保存）將生成的爆炸視圖儲存為AVI格式進行儲存。形成模擬視圖(如圖24-25所示)圖24模擬動畫演示1圖25模擬動畫演示25.結論在整個畢業(yè)設計過程中，通過對Solidworks軟件的長期學習的過程中，我從理論上了解到了模擬仿真的方法、關鍵技術、應用領域，并且能夠運用SolidWorks軟件對各種零件進行三維實體建模，掌握了利用爆炸視圖和動畫演示來模擬零件的運動。在本文中我利用SolidWorks軟件對旋塞閥進行了三維造型，并利用爆炸視圖和動畫演示對旋塞閥進行了運動模擬。由此向大家展示了旋塞閥的三維造型和變型設計的方法。但是對于SolidWorks軟件進一步的研究不太深入，需要更加努力地學習。致謝我的這篇論文是在我的指導老師的悉心指導下完成的。衷心感謝我的指導老師，在整個畢業(yè)設計階段，對我的精心指導，在思想上、生活上也受到的真摯的關心和熱心的幫助。她嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的學識、精湛的學術造詣、誨人不倦的精神以及虛懷若谷的氣度給我留下了深刻的印象，使我受益匪淺，將永遠激勵我在將來的學習和工作中不懈努力，不斷進步！在此我也非常感謝同學們在這段時間對我學習軟件的幫助！在論文完成之際，謹向我的導師和同學表示誠摯的謝意！參考文獻[1]黃本倫，李漢聲，趙安國，畫法幾何及機械制圖習題集，重慶大學出版社，2005：51-52[2]江國平，仿真技術模擬及應用，物理學與信息科學專題，2004.3（6）：[3]馮長建，Solidworks軟件在機械工程教學改革中的應用，黑龍江科技信息，2008（24）[4]王子才，仿真技術發(fā)展及應用，中國工程科學，2003.2[5]王秋敏，仿真技術及其在液壓控制系統(tǒng)的應用，山東聊城應用技術，2005，3[6]段文潔，基于SolidWorks的虛擬數(shù)控機床建模技術及其應用，機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2008，9[7]邢啟恩，SolidWorks2007裝配體設計與案例精粹，機械工業(yè)出版社，2007，1：80-93[8]陳立德,械設計基礎教程,高等教育出版社，2004，5：20-39[9]陳立新，黨玉功，用VBA在Solidworks中實現(xiàn)高級動畫，水利電力機械，2006.10（10）：63-65[10]司忠民，王寧，牛井君，SolidWorks軟件應用在軋機配管中的優(yōu)勢，一重技術，2008，1[11]顧銀芳，宛士華，李瑋，安永江，仿真技術的發(fā)展與展望，河北工業(yè)科技，2000[12]蔡慧林，戴建強，席晨飛，基于Solidworks的應力分析和運動仿真的研究，機械設計與制造，2008.1（1）：92-94[13]黃重，近年來計算機仿真技術的新發(fā)展，華北電力技術，2003[14]莫曉明，李敏，宋文廣，模擬仿真器在工業(yè)控制中的應用，儀器儀表用戶應用實例，2008，2[15]白海清，李志峰，基于SolidWorks的機床夾具定位設計，機械與電子，2008，3[16]紀煦，雷秀，余建國，溢流閥的模擬仿真，機電工程，2006，3摘要本文較為全面的探究了模擬仿真的概念，關鍵技術和其應用領域，同時也探究了旋塞閥的模擬仿真過程。詳細的分析了旋塞閥的工作原理和各個零件，完成了旋塞閥中閥體，錐形塞，壓蓋的三維實體建模和實體零件裝配以及利用Animator插件對旋塞閥的爆炸演示和模擬仿真。關鍵詞：模擬仿真,旋塞閥,SolidWorks軟件TheanalogsimulationoftheStopcockbasedontheSolidworkssoftwareAbstractThisarticledoesnotexploresamorecomprehensiveconceptofsimulation,thekeytechnologyanditsapplications,butalsoexploresthesimulationoftheprocessofplugvalves.Italsodtailsanalysisofthestopcockoftheworkingprincipleandthevariouspartsofthecompletionofastopcockvalve,cone-shapedplug,capthethree-dimensionalsolidmodelingandassemblyaswellasphysicalpartsofthestopcockplug-Animatorexplosiondemonstrationandsimulation.Keywords:Simulation,Stopcock,SolidworksPAGEPAGE22目錄1緒論 22模擬仿真技術的概述 22.1模擬仿真技術的概念 22.2模擬仿真技術的關鍵技術 32.3模擬仿真技術的應用領域 33SolidWorks的概述 44基于SolidWorks的旋塞閥的模擬設計實例 44.1旋塞閥的三維實體建模的過程 44.1.1壓蓋的三維實體建模過程 44.1.2錐形塞的三維實體建模過程 74.1.3閥體的三維實體建模過程 74.2旋塞閥裝配體的裝配 7裝配方法如下： 74.3旋塞閥的動畫演示的生成 74.3.1旋塞閥爆炸圖和解除爆炸圖的生成過程 74.3.2旋塞閥的模擬圖生成過程 7旋塞閥模擬圖生成過程如下： 75.結論 7致謝 7參考文獻 71緒論 仿真模擬技術【1】是在實際應用需求的驅動下發(fā)展起來的,軍事應用是仿真模擬技術發(fā)展的主要推動力之一。同時,在大規(guī)?？茖W計算所獲得海量數(shù)據(jù)的可視化處理、在各種高難度和危險環(huán)境下的操作訓練(如載人航天、核設施維護等)、在大型復雜產(chǎn)品的虛擬原型機的研制和驗證、模擬氣候和災害過程、遠程醫(yī)療和模擬手術訓練等方面,正得到越來越廣泛和深入的應用。現(xiàn)如今,仿真模擬技術與其他學科的聯(lián)系越來越密切，針對大量的應用背景，仿真模擬技術的研究內(nèi)容也越來越豐富和龐雜,基礎理論也日益豐富,覆蓋面寬,新的研究領域和技術形態(tài)也不斷出現(xiàn),例如,目前出現(xiàn)的定性仿真是以非數(shù)字手段處理信息輸入、建模、行為分析和結果輸出等仿真環(huán)節(jié),通過定性模型推導系統(tǒng)的定性行為描述.是系統(tǒng)仿真與人工智能理論交叉產(chǎn)生的新領域.相對于傳統(tǒng)的數(shù)字仿真,定性仿真有其獨到之處,它處理多種形式的信息,有推理能力和學習能力,能初步模仿人類思維方式,人機界面更符合人的思維習慣,所得結果更容易理解可以預料,仿真模擬技術能夠為我們的生活和工作帶來越來越多的便利.而Solidworks是美國SOLIDWORKS公司開發(fā)的三維參數(shù)化機械設計軟件,它是基于Win-dows下的一種具有強大三維建模功能與工程圖繪制、實物渲染功能的計算機軟件,它綜合了UG與PRO-E三維造型軟件的特點,使用更簡單方便【5】。它是基于零件特征的三維實體建模技術,可以進行實體裝配,運動分析、動畫設計等,三維實體可以直接自動生成二維工程圖樣。也可以單獨進行二維圖形設計,如液壓系統(tǒng)原理圖的繪制,系統(tǒng)提供有一個類似AUTOCAD的二維繪圖模塊，可以直接繪制工程圖樣。因此基于SolidWorks的模擬仿真在液壓系統(tǒng)的運用中能取得巨大的推廣。2模擬仿真技術的概述2.1模擬仿真技術的概念仿真模擬技術是以數(shù)學理論、相似原理、信息技術、系統(tǒng)技術及其應用領域有關的專業(yè)技術為基礎,以計算機和各種物理效應設備為工具,利用系統(tǒng)模型對實際或者設想的系統(tǒng)進行試驗研究的一門綜合性技術，它綜合了計算機、信息處理、自動控制等等多個高新領域的技術,已經(jīng)成為科學研究中除理論研究和科學實驗以外的第三種方法【2】。2.2模擬仿真技術的關鍵技術仿真模擬技術的關鍵是模型和環(huán)境的構建以及實時交互和反饋技術.它涉及到數(shù)據(jù)表示、運動計算和實時視景生成等基本環(huán)節(jié)【11】.數(shù)據(jù)表示與管理不僅與物理模型或者數(shù)學模型的構建和環(huán)境生成等圖形圖像數(shù)據(jù)有關,也與其他數(shù)據(jù)格式和具體應用背景所需要的數(shù)據(jù)有關.它包括五個方面：1.動態(tài)環(huán)境建模技術，虛擬環(huán)境的建立是體驗型虛擬仿真模擬技術核心內(nèi)容.動態(tài)環(huán)境建模技術的目的是根據(jù)應用的需要獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù),建立相應的虛擬的環(huán)境模型和仿真對象.三維數(shù)據(jù)和三維對象的獲取可以采用場景建模,圖像等多種形式,有效提高數(shù)據(jù)獲取的效率.2.交互設備和工具，人與虛擬環(huán)境交互的硬件接口裝置,涉及圖形圖像硬件設備,用于產(chǎn)生沉浸感,以及跟蹤裝置,用于跟蹤用戶頭部的位置和方向及從手的位置跟蹤到全身各肢體的位置,跟蹤裝置把這些信息送入應用軟件,以確定眼睛的位置及視線方向.3.仿真場景管理技術，仿真場景的管理技術為系統(tǒng)的正常運行提供技術保障.尤其對于當前的分布式模擬仿真技術,仿真場景的數(shù)據(jù)組織和管理更為復雜也更為重要.4.網(wǎng)絡環(huán)境技術，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)和交互命令的快速傳輸,要求分布式系統(tǒng)能夠及時響應,同時系統(tǒng)的規(guī)模還要求可擴展、功能可擴充、甚至要求是異構型的軟件結構.5.應用環(huán)境系統(tǒng)，應用系統(tǒng)是面向具體問題的軟件部分,描述仿真的具體內(nèi)容,包括仿真的動態(tài)邏輯、結構以及仿真對象與用戶之間的交互關系,與具體的應用有關【4】。2.3模擬仿真技術的應用領域隨著仿真技術的發(fā)展,仿真技術應用目的趨于多樣化、全面化。最初仿真技術是作為對實際系統(tǒng)進行試驗的輔助工具而應用的,而后又用于訓練目的,現(xiàn)在仿真系統(tǒng)的應用包括:系統(tǒng)概念研究、系統(tǒng)的可行性研究、系統(tǒng)的分析與設計、系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)測試與評估、系統(tǒng)操作人員的培訓、系統(tǒng)預測、系統(tǒng)的使用與維護等各個方面【4】。它的應用領域已經(jīng)發(fā)展到軍用以及與國民經(jīng)濟相關的各個重要領域。由于我這次是運用模擬仿真技術對液壓元件進行三維建模，所以重點研究模擬仿真技術在液壓系統(tǒng)的應用中所發(fā)揮的作用：1.通過理論推導建立已有液壓元件或系統(tǒng)的數(shù)學模型，用實驗結果與仿真結果進行比較,驗證數(shù)學模型的準確度,并把這個數(shù)學模型作為今后改進和設計類似元件或系統(tǒng)的仿真依據(jù)。

2.通過建立數(shù)學模型和仿真實驗，確定已有系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整范圍，從而縮短系統(tǒng)的調(diào)試時間，提高效率。

3.通過仿真實驗研究測試新設計的元件各結構參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響，確定參數(shù)的最佳匹配，提供實際設計所需的數(shù)據(jù)。4.通過仿真實驗驗證新設計方案的可行性及結構參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，從而確定最佳控制方案和最佳結構。3SolidWorks的概述而Solidworks是美國SOLIDWORKS公司開發(fā)的三維參數(shù)化機械設計軟件,它是基于Win-dows下的一種具有強大三維建模功能與工程圖繪制、實物渲染功能的計算機軟件,它綜合了UG與PRO-E三維造型軟件的特點,使用更簡單方便。它是基于零件特征的三維實體建模技術,可以進行實體裝配,運動分析、動畫設計等,三維實體可以直接自動生成二維工程圖樣。也可以單獨進行二維圖形設計,如液壓系統(tǒng)原理圖的繪制,系統(tǒng)提供有一個類似AUTOCAD的二維繪圖模塊，可以直接繪制工程圖樣。Solidworks主要用于完成零件設計、裝配體設計和自動生成工程圖?；谌S特征元素的建模和面向特征元素的數(shù)據(jù)修改是通過Solidworks來完成的，并且二維、三維數(shù)據(jù)全相關，修改任何一個零件的二維尺寸，都會引起其三維零件圖和裝配圖的自動修改，甚至與其有緊密聯(lián)系的相關零件的尺寸也會變化;反之修改三維尺寸也會有同樣結果。這樣就可以實現(xiàn)完全的動態(tài)參數(shù)化設計。另外，Solidworks中有一個特征管理員，通過它可以隨時隨地修改某一特征元素的幾何尺寸，而不必考慮各幾何特征的相互關系和先后次序，極大地方便了設計人員，提高了設計效率。4基于SolidWorks的旋塞閥的模擬設計實例4.1旋塞閥的三維實體建模的過程4.1.1壓蓋的三維實體建模過程首先進入SolidWorks的零件操作界面，單擊標準工具欄中的“新建”工具，新建一個零件文件。在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面”，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖1的繪制。再單擊來畫出壓蓋的幾何形狀。，再通過來描述形狀尺寸來得到精確的形狀，從而完成草圖1的繪制，如圖1所示。圖1繪制壓蓋形狀圖2繪制拉伸1的特征單擊特征工具欄中的（拉伸凸臺/基體）工具，設置拉深深度為20mm，單擊確定按鈕，完成拉伸1特征的繪制，如圖2所示。在圖形區(qū)域中選擇拉伸1實體的上表面，單擊標準視圖工具欄中的（前視）工具，單擊草圖繪制工具，進行草圖2的繪制。單擊在前視圖上按照所要求的數(shù)據(jù)畫出。圖3繪制草圖圖4切除—拉伸1單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為20mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸1特征的繪制，如圖4所示。在圖形區(qū)域中選擇拉伸1實體的上表面，單擊標準視圖工具欄中的（前視）工具，單擊草圖繪制工具，進行草圖3的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為2mm單擊確定按鈕，完成切除-拉伸2特征的繪制。在圖形區(qū)域中選擇拉伸1實體的上表面，單擊標準視圖工具欄中的（前視）工具，單擊草圖繪制工具，進行草圖4的繪制。單擊在前視圖上按照所要求的數(shù)據(jù)畫出。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為12mm，單擊“反側切除”，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸3特征的繪制，如圖5所示，從而完成壓蓋的三維建模過程，如圖6所示。圖5繪制拉伸-拉伸3圖6壓蓋4.1.2錐形塞的三維實體建模過程 單擊標準工具欄上的新建，單擊確定，新建一個SolidWorks零件。在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面”，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖1的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為40.29的圓。單擊特征工具欄中的（拉伸凸臺/基體）工具，設置拉深深度為118mm，單擊確定按鈕，完成拉伸1特征的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“上視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖2的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為15的圓，完成草圖2的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為64mm，單擊“反側切除”，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸1特征的繪制，如圖7所示。圖7切除-拉伸1單擊標準工具欄的“標準視圖”的“上視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖2的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個長為12的正方形。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為14mm，單擊“反側切除”，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸2特征的繪制。單擊特征工具欄中的（拔模）工具，設置中性面和拔模面，設置拔模角度，單擊確定按鈕，完成拔模特征的繪制，如圖8所示。圖8拔模單擊標準工具欄的“標準視圖”的“上視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖３的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為15的圓，并標注尺寸，完成草圖３的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置為“完全貫穿＂，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸３特征的繪制，從而完成錐形塞的三維建模，如圖９所示。圖９錐形塞4.1.3閥體的三維實體建模過程單擊標準工具欄上的新建，單擊確定，新建一個SolidWorks零件。在特征管理器設計樹中選擇“前視基準面”，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖1的繪制,單擊草圖工具欄上的,繪制一個長為102，寬為45的長方形。單擊特征工具欄中的（拉伸凸臺/基體）工具，設置拉深深度為85mm，單擊確定按鈕，完成拉伸1特征的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“前視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖2的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為35的圓，并標注尺寸，完成草圖2的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為27mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸1特征的繪制，如圖10所示。圖10切除-拉伸1單擊標準工具欄的“標準視圖”的“前視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖3的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為32的圓，并標注尺寸，完成草圖3的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為43mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸2特征的繪制。單擊特征工具欄中的（拔模）工具，設置中性面和拔模面，設置拔模角度，單擊確定按鈕，完成拔模特征的繪制，如圖11所示。圖11拔模單擊標準工具欄的“標準視圖”的“前視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖4的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為27的圓，并標注尺寸，完成草圖4的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置等距和拉深深度為5mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸3特征的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“后視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖5的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為42的圓，并標注尺寸，完成草圖5的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為17mm，單擊“反側切除”，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸4特征的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“左視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖5的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為15的圓，并標注尺寸，完成草圖5的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置等距和拉深深度為31mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸5特征的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“右視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖6的繪制。單擊草圖工具欄上的，畫出一個直徑為15的圓，并標注尺寸，完成草圖6的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置等距和拉深深度為31mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸6特征的繪制。單擊特征工具欄中的（倒角）工具，設置距離為2mm和角度為45度，單擊確定按鈕，完成倒角的繪制，如圖12所示。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“左視”圖，單擊特征工具欄中的（倒角）工具，設置距離為2mm和角度為45度，單擊確定按鈕，完成倒角的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“左視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖7的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置為完全貫穿，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸6特征的繪制。單擊標準工具欄的“標準視圖”的“前視”圖，單擊（草圖繪制）工具，進行草圖8的繪制。單擊特征工具欄中的（拉伸切除）工具，設置拉深深度為18mm，單擊確定按鈕，完成切除-拉伸7特征的繪制單擊特征工具欄中的（倒角）工具，設置距離為2mm和角度為45度，單擊確定按鈕，完成倒角的繪制。重復步驟23，從而完成閥體的三維建模過程。如圖13所示。圖12倒角圖13閥體4.2旋塞閥裝配體的裝配裝配方法如下：單擊標準工具欄中的“新建”工具，單擊（裝配體），新建一個裝配體文件。單擊（插入零部件），瀏覽要打開的文件，點擊（確定）。插入旋塞閥的主干零件——閥體，然后插入墊圈，用移動零件，單擊（配合），選擇要閥體和墊圈的所要求配合的線，選擇“配合列表”中的“同軸心”，如圖14所示，再單擊（確定）即可。圖14配合列表1插入錐形塞，用移動零件，單擊（配合），選擇要閥體和錐形塞的所要求配合的線，選擇“配合列表”中的“同軸心”，單擊再單擊（確定）即可得到如圖15所示的裝配體1。圖15裝配配合1插入壓蓋，用移動零件，單擊（配合），選擇要閥體和壓蓋的所要求配合的線，選擇“配合列表”中的“同軸心”，同時保持壓蓋的螺紋孔與閥體的螺紋孔對齊，單擊再單擊（確定）即可得到如圖15所示的裝配體。圖16裝配配合2需要插入標準件—螺栓，先單擊菜單欄中的“工具”，選擇“插件”，在彈出的對話框中選擇“toolbox”，如圖17所示，以激活SolidWorks的設計庫。圖17toolbox打開toolbox，選擇國標，選擇“螺栓與螺釘”中的“六角頭螺栓”，單擊鼠標右鍵，再彈出的對話框中選擇生成零件，在“屬性”中選擇“大小”為M10，在“長度”中選擇25，完成標準件的生成，如圖18所示。圖18螺栓插入螺栓，用移動零件，單擊（配合），選擇要閥體和螺栓的所要求配合的線，選擇“配合列表”中的“同軸心”，單擊再單擊（確定）即可完成對左孔的配合。插入螺栓，用移動零件，單擊（配合），選擇要閥體和錐形塞的所要求配合的線，選擇“配合列表”中的“同軸心”，單擊再單擊（確定），從而完成整個裝配過程，如圖19所示。圖19旋塞閥的裝配體4.3旋塞閥的動畫演示的生成4.3.1旋塞閥爆炸圖和解除爆炸圖的生成過程旋塞閥爆炸圖和解除爆炸圖的生成過程如下：先啟動Animator 插件,單擊菜單“工具”→“插件”,單擊Animator前的選項欄。在Animator中出現(xiàn)的閥體，是整個是整個裝配的關鍵零件。單擊（打開）打開裝配圖（旋塞閥），點擊圖下方的（動畫），在動畫一欄（如圖20）右側