毕业设计 自行车设计 开题报告_自行车的设计毕业设计
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一、前言
1.课题名称：基于CATIA的自行车设计与仿真 2.课题提出：
从早期的自行车雏型出现，到今天种类繁多、形式多样的自行车产品，已经历了近200年的历史。今天尽管自行车整体行业处于一个供大于求的市场矛盾中，但就其存在的社会效益上看，它依然是一种清洁廉价和具有健身功能的短途代步工具，依然有着广阔的发展前景。虽然在科技高度发达的今天, 有很多交通工具比起自行车更舒适、快捷、方便, 但是像自行车这种以人为本的交通工具却越来越受到青睐,而且成为城市交通的重要组成部分。自行车产业发展日新月异,技术和设计与20世纪80年代之前相比有了很大提高, 如今自行车企业越来越重视产品的个性化。自行车的造型有其特殊性, 它的形式是在满足功能需求前提下进行的,同时造型的个性化塑造仍然对市场需求有着针对性和指向性,可以凭借一定的科学方法对其个性特征限定尺度。随着社会的发展、技术的进步、产品的更新、生活节奏的加快, 人们在享受物质生活的同时, 更加注重产品的方便、舒适、可靠、价值、安全、效率等人机性能, 同时社会发展进入信息时代, 电子、信息化产品越来越成为主流, 人性化的高科技智能产品将取代旧的产品。换个角度思考,这就要求设计出来的自行车要以人机工程学为基础,．更加人性化,更具有创新性,既能注重自行车的功用性, 又能集易用性、娱乐性于一体, 满足各层次消费者所需,给人们带来充满活力的生活个性。
创新设计即充分发挥人的创造才能,利用技术原理进行创新构思的设计实践活动，其目的是为人类社会提供富有新颖性和先进性的产品.因此，创新设计的基本特征是新颖性和先进性。“新颖性”就是设计者不拘于前人或别人已有的成就,敢于根据从未尝试过的想法去进行新的探索,设计出别具一格的产品。“先进性”就是设计的产品不仅应标新立异，而且在技术水平上比现有的类似产品要超前一步，即在功能、性能、结构等方面显示出新的特点和实质性的改进，创新设计即充分发挥人的创造才能，任何一种设计都离不开创新，工业设计领域中,无论是对传统产品的改进性设计,还是对新产品的开发性设计都需要创新。
因此,对自行车进行创新设计和概念设计具有重要意义 3.课题的目的及意义
通过该课题的学习，系统的掌握自行车的性能、用途以及其设计原则，基于虚拟设计方法设计自行车的结构设计及运动仿真，了解自行车的相关知识和基本方法、掌
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握相关技能、培养创新能力，全面而广泛地了解当前国内外相关领域的最新发展动态，对所学知识进一步的认识和更深入的了解，掌握毕业论文的写作格式和流程，提高学生独立培养学生的现代的设计理念，能提高学生的形象思维和创造性思维能力，有利于培养良好的工程素质及自学能力，进一步提高文献检索和信息处理能力。4.课题背景
虚拟设计技术是由多学科先进知识形成的综合系统技术，其本质是以计算机支持的仿真技术为前提，在产品设计阶段，实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率。它也有利于更有效更经济灵活地组织制造生产，使工厂和车间的设计与布局更合理更有效，以达到产品的开发周期成本的最小化、产品设计质量最优化、生产效率的最高化。
虚拟设计技术是由各个“虚拟”的产品开发活动来组成，由“虚拟”的产品开发组织来实施，由“虚拟”的产品开发资源来保证，通过分析“虚拟”的产品信息和产品开发过程信息求得对开发“虚拟产品”的时间、成本、质量和开发风险的评估，从而作出开发“虚拟产品”系统和综合的建议。虚拟设计技术的最终目的是缩短产品开发周期，以及缩短产品开发与用户之间的距离。
现代国家之间的竞争包括企业之间的竞争主要是高科技的竞争，科学技术是第一生产力，科学技术使企业的生产率带来了巨大的提高。由于计算机的普及，CAD/CAM软件的广泛应用，为现代企业对新产品的设计和制造带来很大的方便。
CATIA是法国达索公司开发的专业大型高端CAD/CAE/CAM一体化应用软件，在世界CAD/CAE/CAM领域中处于领军者地位，其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出，到生产加工成产品的全过程，其应用范围涉及机械、航空航天、汽车、造船、通用机械、医疗机械和电子等诸多领域。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。模块化的CATIA系列产品旨在满足客户在产品开发活动中的需要，包括风格和外型设计、机械设计、设备与系统工程、管理数字样机、机械加工、分析和模拟。CATIA产品基于开放式可扩展的V5架构。通过使企业能够重用产品设计知识，缩短开发周期，CATIA解决方案加快企业对市场的需求的反应。自1999年以来，市场上广泛采用它的数字样机流程，从而使之成为世界上最
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常用的产品开发系统。CATIA系列产品已经在七大领域里成为首要的3D设计和模拟解决方案：汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计、电力与电子、消费品和通用机械制造。
二、项目概述
1、课题基本要求：
分析自行车的结构及工作原理，学习CATIA三维造型软件的基础操作，特征造型方法及运动仿真等，正确画出自行车各组成零件的三维模型并对其结构进行优化设计，要求零件结构合理,尺寸正确，完成自行车的三维装配图并进行运动仿真，要求装配关系正确，并要求完成主要零件的工程图。
2、课题基本结构：（1）自行车总体结构设计。
（2）自行车的主要零件的三维造型设计。（3）自行车结构方案的优化设计。（4）自行车的三维装配。（5）自行车的运动仿真。
3、课题关键问题：
本课题以自行车作为研究对象，利用CATIA软件来完成自行车的各个零部件的建模，并且通过利用CATIA的装配模块对各个零部件进行装配和利用他的仿真模块对装配好的机构进行仿真分析。本设计的关键问题就是自行车的总体结构设计，应该在熟练掌握CATIA装配模块的前提下，能够正确分析出来自行车各个零件之间装配的条件和装配约束的个数和正确的装配过程。同时另一个关键问题就是完成装配任务以后正确的定位出来一些零件之间的连接类型。总之，自行车装配和仿真设计能否顺利进行关键问题还是在于设计步骤的合理性。
三、设计方案的拟定
1.CATIA设计方法概述
使用CATIA软件进行虚拟产品设计总的来说有两种设计方法，它们分别是由底向上的产品设计和自顶向下的产品设计。
由底向上的产品设计就是先设计好产品的各个零部件，然后再把各个零部件逐一装配成完整产品的设计方法。由底向上的产品设计方法是一种比较简单、低级的方法，其设计思路比较清晰，设计原理也比较容易被广大用户接受。但是其设计理念还不够
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先进，设计方法还不够灵活，还不能完全适应现代设计的基本要求。这种方法主要使用于一些已经比较成熟的产品设计过程，可以获得比较高的设计效率。
由顶向下的装配设计与由底向上的设计方法正好相反。设计时，首先从整体上勾画出产品的整体结构关系或创建装配体的二维零件布局关系图，然后再根据这些关系或布局逐一设计出产品的零件模型。在现代的虚拟产品设计中，往往都是先设计出整个产品的外在概念和功能概念后，逐步对产品进行设计上的细化直至单个零件。
2.CATIA的设计工作流程如下:（1）机构总体分析.首先根据机构功能参数进行产品的总体设计,这是在人机交互下完成的.设计者必须富有创造性地确定产品的性能结构和外形.计算机可从已有的设计中搜索各种信息,提供设计者参考,并迅速形成产品的造型及外观图形;（2）产品各零部件三维建模.从产品结构总图中分离出各零部件的三视图,并分别对各零件进行造型、结构尺寸、色彩渲染等设计;（3）产品的装配设计.设计装配过程中的装配工序、组件修复、检查以及产品维修等。
（4）产品的变更设计.（5）产品仿真设计.进行运动分析,动力分析.例如有限元分析、运动仿真、功能仿真、优化设计等.以及分析零件的运动形态、阻尼系数、受力和变形等情况。
四、进度安排
开始时间：2011年3月1日 论文提交时间：2011年5月27日
1.第1～2周：熟悉自行车的结构及工作原理，学习三维造型软件的基本知识和三维造型方法，收集有关资料； 2.第3～4周：外出调研、实习；
3.第5～9周：对自行车的结构进行总体设计，绘制各零件的二维工程图和三维模型； 4.第10～13周：对自行车进行虚拟装配和仿真，检验设计的合理性； 5.第14周：编写毕业论文； 6.第15周：修改论文； 7.第16周：毕业答辩。
五、参考文献
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