cult3d的齿轮减速箱虚拟拆装
通过对减速器的结构分析，采用Pro/E 软件作为建模工具。使用Cult3D实现了在虚拟环境下减速箱零部件之间的安装和拆卸。同时探讨了如何实现从Pro/E软件到Cult3D 软件的格式转化和Cult3D在Internet上的发布问题。研究表明, 使用网络互动软件Cult3D 实现虚拟现实技术是完全可能的, 而且其先进的压缩技术提高了仿真结果的真实性，并更适于网络传输。关键词：虚拟装配；Cult3D；齿轮减速箱目录
第一章 绪论 1
1.1虚拟装配 1
1.2研究现状 1
1.3目前研究存在的主要问题 2
第二章 开发工具 3
2.1 Cult3D简介 3
2.2 Cult3D的开发过程 3
2.3 Cult3D界面介绍 4
2.3.1场景图表窗口 4
2.3.2动作窗口 6
2.3.3事件规划图窗口 8
2.3.4演示窗口 9
2.3.5事件窗口 10
2.3.6对象属性窗口 10
第三章 齿轮减速箱的建模 11
3.1齿轮减速箱介绍 11
3.2 建模过程 11
3.2.1轴承的主要制作过程 11
3.2.2轴承端盖的制作过程 12
3.2.3减速箱底座制作过程 12
3.2.4上箱体零件主要造型过程 13
3.2.5内部轴的主要造型过程 14
3.2.6齿轮的主要造型过程 16
3.3减速器的装配 18
第四章 Cult3D中的制作 20
4.1格式转换 21
4.1.1将Pro/E模型导出为STL格式 21
4.1.2将STL格式文件导入3DSMAX 21
4.1.3导出场景 22
4.2在Cult3D中制作装配效果 24
4.2.1制作自动拆卸效果 24
4.2.2制作手动装配效果 28
4.2.3添加工具提示行为 31
4.3 网上发布 33
总结 35
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STL格式 21
4.1.2将STL格式文件导入3DSMAX 21
4.1.3导出场景 22
4.2在Cult3D中制作装配效果 24
4.2.1制作自动拆卸效果 24
4.2.2制作手动装配效果 28
4.2.3添加工具提示行为 31
4.3 网上发布 33
总结 35
致谢 36
参考文献 38
第一章 绪论
1.1虚拟装配
虚拟装配技术是将DFA技术与VR技术相结合，建立一个与实际装配生产环境相一致的虚拟装配环境，在产品的设计研发过程中，用计算机对相应零件拆装过程进行模拟仿真。而传统的产品开发模式是：CAD建模样机制造样机测试反馈设计正式生产。在这种模式下，需要耗费大量的时间在样机制造及样机测试上，如果中间某个环节出现了问题，则需要重新设计方案并重制样机继续测试，这样不仅开发周期长，而且成本也高，而虚拟装配技术能很好地解决这个问题。产品虚拟拆装技术在新产品开发、产品的维护以及操作培训方面具有独特的作用，在虚拟装配环境中，用户可以使用各种交互设备（数据手套/位置跟踪器、鼠标/键盘、力反馈操作设备等）像在真实环境中一样对产品的零部件进行各类装配操作，在操作过程中系统提供实时的碰撞检测、装配约束处理、装配路径与序列处理等功能，从而使得用户能够对产品的可装配性进行分析、对产品零部件装配序列进行验证和规划等。如果把虚拟装配应用到机械维修人员的培训中，就可以使他们快速的了解机器的内部结构、正确的拆装顺序以及拆装时需要注意的事项等，这样不仅可以缩短培训周期，提高效率，还能减少成本。
1.2研究现状
虚拟拆装的研究最早开始于1995 年，美国的华盛顿州立大学和NIST 联合最早进行了虚拟拆装研究，开发了虚拟拆装设计环境（Virtual AssemblyDesign Environment，V A D E）。VADE 的工作原理是创建一个用来评估并设计拆装细节的虚拟环境，然后通过它来研究产品拆装流程中使用虚拟拆装技术是否可行，策划人员在刚开始进行产品规划时就能同时研究产品装/ 拆相关环节，防止相关的设计瑕疵。V A D E可以和参数化CAD系统（如Pro/Engineer）的分享数据，并可以从CAD中自动生成产品结构树、零件实体模型，通过提取CAD 环境下的装配约束信息完成零部件拆装步骤和拆装路线的设计，同时对零部件的设计革新作出反应。VADE原型系统的开发标志着虚拟现实技术在装配领域的成功应用，具有里程碑意义。紧随其后，德国、英国、加拿大、希腊、意大利等多所国外高校和研究机构都开展了虚拟装配的研究。
德国弗劳恩霍夫工业工程研究所也在早期就进行了基于虚拟现实的装配规划系统的研究与开发，他们建立的虚拟装配规划初始系统能使用虚拟人体模型在虚构的环境中对模型实现交互的拆装操作，在操作者进行交互操作后会生成装配趋势图,通过它可以了解装配的时间及成本。在高度还原的虚拟拆装环境下，开发人员在策划产品拆装的同时可以对拆装环境和要求进行综合考虑。
德国比勒费尔德大学实现了虚拟现实交互技术与人工智能技术的结合,在构造工具箱的观点的基础上开发了虚拟装配系统CODY。他们开发了表达语言COAR和基于COAR的知识推理方法。COAR是一个会根据情况变化的模型，它的作用是生成并保护虚拟场景，它着重要处理的对象是规范的零件，使它们结合成复杂的装配体。
我国研究虚拟拆装技术开始于上世纪九十年代末期,发展势头计较迅猛,获得很多研究成果,并提出了许多有价值的新理论和新方法。
北京航空航天大学的吴威、隋爱娜等人选取了力与位置混合控制的方法,分别将控制方位和力的模型转换为自由移动模型和限制模型,同时使用能反馈力的装置,让使用者在虚拟装配的时能体验到力反馈,从而使装配过程中的感觉更加真实。
1.3目前研究存在的主要问题
虽然虚拟装配技术具有广阔的应用前景，国内外研究也取得了很大的进展，但是虚拟装配技术的各种理论和方法还不成熟，大多数研究及其成果处于预研或试用阶段，距实际工程应用还有较大距离，在技术方面主要存在以下问题：
(1) 标准化的共享开发平台的欠缺。虽然国内外都在争相研究虚拟装配技术，但令人满意的成果并不多。由于缺乏标准化的共享开发平台，各家在研究开发应用系统时做了许多重复性的工
第一章 绪论 1
1.1虚拟装配 1
1.2研究现状 1
1.3目前研究存在的主要问题 2
第二章 开发工具 3
2.1 Cult3D简介 3
2.2 Cult3D的开发过程 3
2.3 Cult3D界面介绍 4
2.3.1场景图表窗口 4
2.3.2动作窗口 6
2.3.3事件规划图窗口 8
2.3.4演示窗口 9
2.3.5事件窗口 10
2.3.6对象属性窗口 10
第三章 齿轮减速箱的建模 11
3.1齿轮减速箱介绍 11
3.2 建模过程 11
3.2.1轴承的主要制作过程 11
3.2.2轴承端盖的制作过程 12
3.2.3减速箱底座制作过程 12
3.2.4上箱体零件主要造型过程 13
3.2.5内部轴的主要造型过程 14
3.2.6齿轮的主要造型过程 16
3.3减速器的装配 18
第四章 Cult3D中的制作 20
4.1格式转换 21
4.1.1将Pro/E模型导出为STL格式 21
4.1.2将STL格式文件导入3DSMAX 21
4.1.3导出场景 22
4.2在Cult3D中制作装配效果 24
4.2.1制作自动拆卸效果 24
4.2.2制作手动装配效果 28
4.2.3添加工具提示行为 31
4.3 网上发布 33
总结 35
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STL格式 21
4.1.2将STL格式文件导入3DSMAX 21
4.1.3导出场景 22
4.2在Cult3D中制作装配效果 24
4.2.1制作自动拆卸效果 24
4.2.2制作手动装配效果 28
4.2.3添加工具提示行为 31
4.3 网上发布 33
总结 35
致谢 36
参考文献 38
第一章 绪论
1.1虚拟装配
虚拟装配技术是将DFA技术与VR技术相结合，建立一个与实际装配生产环境相一致的虚拟装配环境，在产品的设计研发过程中，用计算机对相应零件拆装过程进行模拟仿真。而传统的产品开发模式是：CAD建模样机制造样机测试反馈设计正式生产。在这种模式下，需要耗费大量的时间在样机制造及样机测试上，如果中间某个环节出现了问题，则需要重新设计方案并重制样机继续测试，这样不仅开发周期长，而且成本也高，而虚拟装配技术能很好地解决这个问题。产品虚拟拆装技术在新产品开发、产品的维护以及操作培训方面具有独特的作用，在虚拟装配环境中，用户可以使用各种交互设备（数据手套/位置跟踪器、鼠标/键盘、力反馈操作设备等）像在真实环境中一样对产品的零部件进行各类装配操作，在操作过程中系统提供实时的碰撞检测、装配约束处理、装配路径与序列处理等功能，从而使得用户能够对产品的可装配性进行分析、对产品零部件装配序列进行验证和规划等。如果把虚拟装配应用到机械维修人员的培训中，就可以使他们快速的了解机器的内部结构、正确的拆装顺序以及拆装时需要注意的事项等，这样不仅可以缩短培训周期，提高效率，还能减少成本。
1.2研究现状
虚拟拆装的研究最早开始于1995 年，美国的华盛顿州立大学和NIST 联合最早进行了虚拟拆装研究，开发了虚拟拆装设计环境（Virtual AssemblyDesign Environment，V A D E）。VADE 的工作原理是创建一个用来评估并设计拆装细节的虚拟环境，然后通过它来研究产品拆装流程中使用虚拟拆装技术是否可行，策划人员在刚开始进行产品规划时就能同时研究产品装/ 拆相关环节，防止相关的设计瑕疵。V A D E可以和参数化CAD系统（如Pro/Engineer）的分享数据，并可以从CAD中自动生成产品结构树、零件实体模型，通过提取CAD 环境下的装配约束信息完成零部件拆装步骤和拆装路线的设计，同时对零部件的设计革新作出反应。VADE原型系统的开发标志着虚拟现实技术在装配领域的成功应用，具有里程碑意义。紧随其后，德国、英国、加拿大、希腊、意大利等多所国外高校和研究机构都开展了虚拟装配的研究。
德国弗劳恩霍夫工业工程研究所也在早期就进行了基于虚拟现实的装配规划系统的研究与开发，他们建立的虚拟装配规划初始系统能使用虚拟人体模型在虚构的环境中对模型实现交互的拆装操作，在操作者进行交互操作后会生成装配趋势图,通过它可以了解装配的时间及成本。在高度还原的虚拟拆装环境下，开发人员在策划产品拆装的同时可以对拆装环境和要求进行综合考虑。
德国比勒费尔德大学实现了虚拟现实交互技术与人工智能技术的结合,在构造工具箱的观点的基础上开发了虚拟装配系统CODY。他们开发了表达语言COAR和基于COAR的知识推理方法。COAR是一个会根据情况变化的模型，它的作用是生成并保护虚拟场景，它着重要处理的对象是规范的零件，使它们结合成复杂的装配体。
我国研究虚拟拆装技术开始于上世纪九十年代末期,发展势头计较迅猛,获得很多研究成果,并提出了许多有价值的新理论和新方法。
北京航空航天大学的吴威、隋爱娜等人选取了力与位置混合控制的方法,分别将控制方位和力的模型转换为自由移动模型和限制模型,同时使用能反馈力的装置,让使用者在虚拟装配的时能体验到力反馈,从而使装配过程中的感觉更加真实。
1.3目前研究存在的主要问题
虽然虚拟装配技术具有广阔的应用前景，国内外研究也取得了很大的进展，但是虚拟装配技术的各种理论和方法还不成熟，大多数研究及其成果处于预研或试用阶段，距实际工程应用还有较大距离，在技术方面主要存在以下问题：
(1) 标准化的共享开发平台的欠缺。虽然国内外都在争相研究虚拟装配技术，但令人满意的成果并不多。由于缺乏标准化的共享开发平台，各家在研究开发应用系统时做了许多重复性的工
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