ugnx8.5自行车设计与动画装配(附件)
摘 要这篇论文是有关用ug8.5设计自行车，3维建模，并动画装配自行车的过程。其中的主要基本过程如下首先，利用好身边的自行车，分析结构，观察各个部件之间的空间及其尺寸配合关系，再通过实体测量，得到一些部件的基本数据，接着利用ug8.5进行各个主要部件的3维建模,并对主要受力部件进行强度的校核，最后，根据建好的3维图完成动画图的装配。随着科学发展的不断发展，自行车已被人类广泛使用，世界上许多地方都可以看见自行车的影子，一种交通的自行车的发明，环境保护带来了很大的帮助，但是如何设计出一辆自行车却是一件很容易的事情，设计一辆自行车是这个毕业设计的目的。本次设计主要是设计关于自行车的计算和总结。本论文由以下部分组成第一部分完成自行车的设计。第二部分分析并计算数据。第三部分三维建模采用UG软件。
目 录
第一章 绪论 2
1.1自行车发展历史 2
1.2自行车合金零件生产的特点 3
1.3自行车材料技术的发展趋势 3
1.4自行车车架部件制造过程? 3
第二章 UG NX 简介 5
2.1UG产品介绍 5
2.2UG产品特点： 5
第三章 自行车的简单设计 7
3.1新材料自行车的发展 7
3.2设计自行车的一般原则 8
第四章 自行车零件作用及其三维建模 9
4.1自行车车架 9
4.2 车手把的作用和零件 29
4.3坐垫的绘制 37
4.4 车轮的绘制 46
4.5.车前叉的绘制 53
4.6脚踏板的绘制 57
4.7牙盘的绘制 62
4.8飞轮的绘制 63
4.9链条的绘制 65
4.9.1链条体绘制 65
4.9.2链条片体的绘制 70
4.9.3链条固定销绘制 72
4.9.4链条的装配 76
4.10自行车整体 78
第五章 自行车动画装配 79
5.1创建装配序列 79
5.2插入运动 79
5.3拆卸其他组件 81
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
5.4.播放动画 82
5.5导出至电影 82
5.6完成序列 83
致 谢 85
参考文献 86
第一章 绪论
1.1自行车发展历史
在第十八世纪末，法国人最早发明自行车。这辆最早的自行车是木头制的，它结构简单，没有转向装置与驱动装置，是用脚前蹬自行车，如果想改变改变方向的话，只能下车移动。可即便如此，当西福拉克驾着这自行车，去广场展现他的新作，人们很惊讶和印象深刻。
第一个世界上真正实用的自行车出现在第十九世纪。这类自行车虽然还用踏板向前移动，但可以改变方向，这引起了人们的极大兴趣。法国人模仿这个很多，一时间，巴黎的街道上已经出现了成千上万的自行车。1830年，法国政府为邮递员用自行车作为交通工具。随后，自行车技术性能一直得到了改善。1839年， 英国的麦克弥兰发明了电动自行车踏板，骑车的时候不需要脚蹬地，运行速度提高。
1869年自行车的钢框架产生了，车轮也改变了结构，使用钢圈与辐条，并采取了实心轮胎。1886年英国工程师斯塔利吸收前人经验，并创造了新的自行车样式，采用了前叉和车闸，前后轮的直径相同以保持平衡，与之前用菱形框管一样，也是首次使用橡胶轮。斯塔利不仅改进了自行车的结构，还调整了许多机床，来用于生产自行车部件，使大批量制造自行车成为可能，因此他被后人称为“自行车的父亲”。斯塔利创造的自行车模型和今天的自行车基本上是相同的方式。在1887年，英国劳森设计了的链驱动的自行车。在同一年，邓浦开发的充气轮胎。自那时以来，自行车技术也已完成了改造，实现了大规模生产，并投入市场的商业化。
1.2自行车合金零件生产的特点
合金制件生产是根据需要，通过了解发挥合金的特性，从而选用特定性能的合金，应用可利用的加工成型的技术，把合金原料加工为所需要的形状，并合理使用各种热加工工艺处理，从而得到更强的材料性能。
1.3自行车材料技术的发展趋势
最初的自行车是以木头为主要材料，非常容易损耗。后来采取以碳素钢为材料，车架以焊接的方法组合而成。再后来发展为铬钼钢，在接下来的十年中，轻铝框架成为了流行的选择。然而，钢和钛的寿命预期跨越几十年，而铝可能疲劳在三至五年。上世纪90年代的技术进步导致了碳纤维复合材料的使用更轻、更强大的框架结构。与金属不同的是，复合材料是各向异性的，也就是说，它们沿着 纤维的轴线最强。因此，复合材料可以被塑造成一个单一的框架，提供需要的强度。
部件，如车轮，变速器，刹车，链条，通常用不锈钢。
1.4自行车车架部件制造过程?
自行车主要有这么几个部件组成：
传动部分：包括飞轮、中轴、脚蹬、链轮、曲柄、链条等，由人力踩动踏板，通过旋转轮驱动上述传动件、驱车前行。
行动部分：包含后轮轴和前轮部分，轮缘（RIM）、轮辐、轮胎等。
安全装置：包括刹车、车铃、反光装置，等。根据需要，还可增加一些附件，如支撑架、吊架、叉、挡泥板等设备。
当代自行车主要由无缝管制造，无缝管是由钢结构的实心块和“拉”到管经过几个阶段构成。这些通常是优于有缝管，首先进行素材研磨 裁剪过后的管件会根据生产需要研磨表面，再进行皂化，目的是让管件表面光滑，防止后续抽管或硬膜时管件拉伤、断裂（未经研磨的管件直接皂化会影响皂化效果） 未皂化的管件无法抽管或硬膜。
接着无缝管可以进一步操纵以增加其强度和对接减少自己的体重，或改变管壁厚度比如抽管，目的是让管件具有细化的晶体组织，提高强度并且减轻重量。目前，抽管的极限次数是三次，极限壁厚是0.9mm。随着抽管次数增加强度增加，普通的山地车只抽上下管（上管的抽管次数低于下管），旅行车抽管所有的管件。无论哪种材料都是有极限的，所以不是越轻越好，过于轻强度就不能保证了。三次抽管的管件一般是两端厚中间薄，并且最厚的一端为车首端，因为大多数冲击由车首端吸收。抽管会导致后续硬膜开裂、成型压弯等等工艺不顺滑，所以抽管后的管件必须退火。管件材料与后续流程来确定退火的时间与温度。
接着的工艺叫硬膜，硬模是为了取得管件事先设计的形状，是金属锻造技术，一般它的管件成型的饱满程度低、轮廓线的清晰程度低，但优点是效率高。另一种是方法是热塑成型，原理是将管体放在型腔内，向里面吹气，管件受热气膨胀后最终成型。该方法成型饱满度圆润，轮廓清晰，但短板是效率低下、并且有较高成本。管件经过硬膜过后，在轮廓、凸点处应力比较集中，往往成为车架 强度测试时断裂的罪魁祸首，且补救改善也比较困难。自行车生产技术含量较高的工艺就是硬膜，这个阶段问题丛生，便要求技术人员具有一些的工艺、修模能力。接着就是弯管。弯管目的是让管件具有一定的弧度。通常来看，弧度较大时才会弯管，压床或者冲床即可对付小的弧度弯管。对接会增加关节处的壁厚，或两端的管，在最大应力传递，薄壁管的中心，那里是相对较小的压力。管道对接也提高了车架的弹性。对接管可以单对接，一端较粗；双对接，两端较中心；三对接，不同厚度的两端；和四对接，类似于一个三，但与中心变薄向中间。固定的厚度管，但是，也适用于某些自行车。
接下来便是焊接，通过手工焊接或焊接的机器，前者是一个更劳动密集的过程，因此更昂贵。复合材料可以用强力胶或塑料粘合剂加入。组件一般是由机器制造的，可以用手或机器连接到车架上。最后是T4退火消除内应力，整形，T6加工 增加强度，镗孔喷漆等等。
目 录
第一章 绪论 2
1.1自行车发展历史 2
1.2自行车合金零件生产的特点 3
1.3自行车材料技术的发展趋势 3
1.4自行车车架部件制造过程? 3
第二章 UG NX 简介 5
2.1UG产品介绍 5
2.2UG产品特点： 5
第三章 自行车的简单设计 7
3.1新材料自行车的发展 7
3.2设计自行车的一般原则 8
第四章 自行车零件作用及其三维建模 9
4.1自行车车架 9
4.2 车手把的作用和零件 29
4.3坐垫的绘制 37
4.4 车轮的绘制 46
4.5.车前叉的绘制 53
4.6脚踏板的绘制 57
4.7牙盘的绘制 62
4.8飞轮的绘制 63
4.9链条的绘制 65
4.9.1链条体绘制 65
4.9.2链条片体的绘制 70
4.9.3链条固定销绘制 72
4.9.4链条的装配 76
4.10自行车整体 78
第五章 自行车动画装配 79
5.1创建装配序列 79
5.2插入运动 79
5.3拆卸其他组件 81
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
5.4.播放动画 82
5.5导出至电影 82
5.6完成序列 83
致 谢 85
参考文献 86
第一章 绪论
1.1自行车发展历史
在第十八世纪末，法国人最早发明自行车。这辆最早的自行车是木头制的，它结构简单，没有转向装置与驱动装置，是用脚前蹬自行车，如果想改变改变方向的话，只能下车移动。可即便如此，当西福拉克驾着这自行车，去广场展现他的新作，人们很惊讶和印象深刻。
第一个世界上真正实用的自行车出现在第十九世纪。这类自行车虽然还用踏板向前移动，但可以改变方向，这引起了人们的极大兴趣。法国人模仿这个很多，一时间，巴黎的街道上已经出现了成千上万的自行车。1830年，法国政府为邮递员用自行车作为交通工具。随后，自行车技术性能一直得到了改善。1839年， 英国的麦克弥兰发明了电动自行车踏板，骑车的时候不需要脚蹬地，运行速度提高。
1869年自行车的钢框架产生了，车轮也改变了结构，使用钢圈与辐条，并采取了实心轮胎。1886年英国工程师斯塔利吸收前人经验，并创造了新的自行车样式，采用了前叉和车闸，前后轮的直径相同以保持平衡，与之前用菱形框管一样，也是首次使用橡胶轮。斯塔利不仅改进了自行车的结构，还调整了许多机床，来用于生产自行车部件，使大批量制造自行车成为可能，因此他被后人称为“自行车的父亲”。斯塔利创造的自行车模型和今天的自行车基本上是相同的方式。在1887年，英国劳森设计了的链驱动的自行车。在同一年，邓浦开发的充气轮胎。自那时以来，自行车技术也已完成了改造，实现了大规模生产，并投入市场的商业化。
1.2自行车合金零件生产的特点
合金制件生产是根据需要，通过了解发挥合金的特性，从而选用特定性能的合金，应用可利用的加工成型的技术，把合金原料加工为所需要的形状，并合理使用各种热加工工艺处理，从而得到更强的材料性能。
1.3自行车材料技术的发展趋势
最初的自行车是以木头为主要材料，非常容易损耗。后来采取以碳素钢为材料，车架以焊接的方法组合而成。再后来发展为铬钼钢，在接下来的十年中，轻铝框架成为了流行的选择。然而，钢和钛的寿命预期跨越几十年，而铝可能疲劳在三至五年。上世纪90年代的技术进步导致了碳纤维复合材料的使用更轻、更强大的框架结构。与金属不同的是，复合材料是各向异性的，也就是说，它们沿着 纤维的轴线最强。因此，复合材料可以被塑造成一个单一的框架，提供需要的强度。
部件，如车轮，变速器，刹车，链条，通常用不锈钢。
1.4自行车车架部件制造过程?
自行车主要有这么几个部件组成：
传动部分：包括飞轮、中轴、脚蹬、链轮、曲柄、链条等，由人力踩动踏板，通过旋转轮驱动上述传动件、驱车前行。
行动部分：包含后轮轴和前轮部分，轮缘（RIM）、轮辐、轮胎等。
安全装置：包括刹车、车铃、反光装置，等。根据需要，还可增加一些附件，如支撑架、吊架、叉、挡泥板等设备。
当代自行车主要由无缝管制造，无缝管是由钢结构的实心块和“拉”到管经过几个阶段构成。这些通常是优于有缝管，首先进行素材研磨 裁剪过后的管件会根据生产需要研磨表面，再进行皂化，目的是让管件表面光滑，防止后续抽管或硬膜时管件拉伤、断裂（未经研磨的管件直接皂化会影响皂化效果） 未皂化的管件无法抽管或硬膜。
接着无缝管可以进一步操纵以增加其强度和对接减少自己的体重，或改变管壁厚度比如抽管，目的是让管件具有细化的晶体组织，提高强度并且减轻重量。目前，抽管的极限次数是三次，极限壁厚是0.9mm。随着抽管次数增加强度增加，普通的山地车只抽上下管（上管的抽管次数低于下管），旅行车抽管所有的管件。无论哪种材料都是有极限的，所以不是越轻越好，过于轻强度就不能保证了。三次抽管的管件一般是两端厚中间薄，并且最厚的一端为车首端，因为大多数冲击由车首端吸收。抽管会导致后续硬膜开裂、成型压弯等等工艺不顺滑，所以抽管后的管件必须退火。管件材料与后续流程来确定退火的时间与温度。
接着的工艺叫硬膜，硬模是为了取得管件事先设计的形状，是金属锻造技术，一般它的管件成型的饱满程度低、轮廓线的清晰程度低，但优点是效率高。另一种是方法是热塑成型，原理是将管体放在型腔内，向里面吹气，管件受热气膨胀后最终成型。该方法成型饱满度圆润，轮廓清晰，但短板是效率低下、并且有较高成本。管件经过硬膜过后，在轮廓、凸点处应力比较集中，往往成为车架 强度测试时断裂的罪魁祸首，且补救改善也比较困难。自行车生产技术含量较高的工艺就是硬膜，这个阶段问题丛生，便要求技术人员具有一些的工艺、修模能力。接着就是弯管。弯管目的是让管件具有一定的弧度。通常来看，弧度较大时才会弯管，压床或者冲床即可对付小的弧度弯管。对接会增加关节处的壁厚，或两端的管，在最大应力传递，薄壁管的中心，那里是相对较小的压力。管道对接也提高了车架的弹性。对接管可以单对接，一端较粗；双对接，两端较中心；三对接，不同厚度的两端；和四对接，类似于一个三，但与中心变薄向中间。固定的厚度管，但是，也适用于某些自行车。
接下来便是焊接，通过手工焊接或焊接的机器，前者是一个更劳动密集的过程，因此更昂贵。复合材料可以用强力胶或塑料粘合剂加入。组件一般是由机器制造的，可以用手或机器连接到车架上。最后是T4退火消除内应力，整形，T6加工 增加强度，镗孔喷漆等等。
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