M200B氣瓶的三維造型設(shè)計【說明書+SOLIDWORKS】
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南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
學(xué) 生 姓 名：
石芳
學(xué) 號：
05010204
專 業(yè)：
機械工程及自動化
設(shè)計(論文)題目：
M200B氣瓶的三維造型設(shè)計
指 導(dǎo) 教 師:
黃新燕 張樂瑩
2009年 3月 22日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻綜述” ）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；
3．“文獻綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻綜述的參考文獻應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫
2000字左右的文獻綜述：
文 獻 綜 述
摘要 本文簡述了氣瓶的分類、發(fā)展、優(yōu)化設(shè)計及儲存與管理，優(yōu)化后的氣瓶性能有較大提高，并且簡單介紹了國內(nèi)外氣瓶的現(xiàn)狀與發(fā)展，以及我們存在的一些問題。它山之石，可以攻玉，希望對我國氣瓶的發(fā)展有所幫助。同時還介紹了幾種主要三維設(shè)計軟件的特點及區(qū)別，突出Solid Works的優(yōu)點及實用性。
關(guān)鍵詞 分類 發(fā)展 三維設(shè)計 Solid Works
1 氣瓶的分類
氣瓶是指在正常環(huán)境下(－40℃～60℃)可重復(fù)充氣使用的，公稱工作壓力為0 MPa～30MPa(表壓)，公稱容積為0．4L～1000L的盛裝永久氣體、液化氣體或溶解氣體等的移動式壓力容器[1]。
1．1 按公稱壓力和公稱容積分類
（1）2000年版的《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》中，對于盛裝永久氣體的氣瓶 ，公稱工作壓力是指在基準溫度時（一般為20℃）所盛裝氣體的限定充裝壓力；對于盛裝液化氣體的氣瓶，是指溫度為60℃時，瓶內(nèi)氣體壓力的上限制。公稱工作壓力8MPa～30MPa為高壓氣瓶，公稱工作壓力1.0MPa～5MPa為低壓氣瓶。
（2）氣瓶的公稱工作壓力、最高充裝壓力、水壓試驗壓力等之間的關(guān)系：以公稱工作壓力為15MPa的氣瓶為例，水壓試驗壓力是公稱工作壓力的1.5倍，為22.5MPa，而最高充裝壓力，是指在基準溫度時(一般為20℃)公稱工作壓力為15MPa所盛裝氣體的限定充裝壓力，也是公稱工作壓力加上溫升（最高為60℃）壓力之和，最高充裝壓力應(yīng)是水壓試驗壓力的0.8倍，為18MPa。
（3）《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定:氣瓶的公稱容積為0.4L～3000L。其中等于、小于12L為小容積；12 L～100L為中容積；大于100L為大容積[1]。
直觀表示方法如圖1所示。
水壓試驗壓力（22.5MPa）
最高充裝壓力（18MPa） 1.5倍公稱工作壓力
溫升壓力 0.8倍水壓
試驗壓力
公稱工作壓力（15MPa）
圖1
1.2 按充裝介質(zhì)分類
有永久氣體氣瓶、液化氣體氣瓶、溶解乙炔氣瓶。
1.3 按氣瓶材質(zhì)和使用分類
分為鋼制無縫氣瓶、鋼制焊接氣瓶、液化石油氣鋼瓶、溶解乙炔氣瓶、纖維纏繞氣瓶[2]。
2 國內(nèi)外氣瓶的發(fā)展
目前國內(nèi)有許多廠家的鋼瓶、塑料內(nèi)膽或鋁內(nèi)膽纏繞氣瓶的性能稱定, 工藝成熟, 市場較好純鋼質(zhì)氣瓶是由無縫鋼管經(jīng)熱壓拉拔后成型, 滿足其使用性能和制造工藝要求, 氣瓶重量難以降低, 壁厚誤差較大, 其重量與容積比一般大于1.25Kg/L。而鋁內(nèi)膽或塑料內(nèi)膽加玻璃纖維“ 繭式” 纏繞的復(fù)合材料氣瓶, 該類氣瓶價格高,工藝復(fù)雜, 所使用的設(shè)備昂貴, 而且用于密封的聚合物材料易于老化并逐漸失去彈性及密封性，從而降低氣瓶的使用性能, 其重與容積比一般為0.3 Kg/L～0.7Kg/L[3]。
自上世紀后半葉以來,復(fù)合材料氣瓶在西方國家得到飛快的發(fā)展。以CNG氣瓶的研制和開發(fā)方面為例,美國的Lincol 公司、SCI公司、和Hydospin公司都走在世界前列。改革開放后的中國自然也應(yīng)當有所作為,國內(nèi)許多公司企業(yè)、科研院所以及高等院校也紛紛加入到這個行列中來,經(jīng)過數(shù)年努力,他們都拿出了自己的產(chǎn)品或研究成果[4]。國際和國外先進氣瓶附件標準包含了其先進的技術(shù)和管理水平, 也反映了工業(yè)發(fā)達國家的整體生產(chǎn)力水平。特別是大部分國際和國外先進標準(如ANSI 、UL 、EN、ISO) 是在近期制定和修改的,反映了國際上先進的學(xué)技術(shù)、管理和整體生產(chǎn)力水平。通過整理、分析和消化, 結(jié)合我國的實際情況, 有效地采用國際和國外先進標準, 可以為提高標準的實用性和科學(xué)性提供依據(jù), 從而使我國的氣瓶附件生產(chǎn)水平大大地邁進一步[5]。
3 三維設(shè)計
隨著計算機輔助設(shè)計技術(shù)的飛速發(fā)展與功能的不斷完善，為工程技術(shù)人員提供的高效方法和手段越來越豐富。尤其是三維CAD/CAM軟件的廣泛應(yīng)用與普及，使得現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計逐步進入三維設(shè)計時代[6]。三維設(shè)計具有形象、直觀、精確、快速的特點，在產(chǎn)品開發(fā)、結(jié)構(gòu)分析、產(chǎn)品性能的評估、確定和優(yōu)化物理樣機參數(shù)過程中起到?jīng)Q定性作用，為新產(chǎn)品研發(fā)一次成功，提供了強有力的技術(shù)支持[7]。常用的三維建模軟件主要有Solid Works，Pro／E，UG和CATIA等。
3.1 solid works
Solid Works 是基于Windows環(huán)境的軟件。為廣大工程技術(shù)人員提供的用戶界面更友好，運行環(huán)境更大眾化，各種專業(yè)功能更加齊全 。在單一的Windows界面上有無縫集成實體造型、有限元分析和優(yōu)化設(shè)計、裝配、三維機構(gòu)運動仿真、運動干涉檢查、工藝規(guī)程生成、數(shù)控加工、三維實體圖轉(zhuǎn)化二維工程圖、產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享與集成功能等[8]。 Solid Works作為三維設(shè)計軟件中重要一員，以上手快、容易掌握，建模方便、快捷高效等特點，受到眾多設(shè)計工程師的青睞．雖然在曲面設(shè)計和動態(tài)模擬功能方面有一定的局限，但在SolidWorks2007中，此功能已經(jīng)有了重大改進，通過一定的專門的技能培訓(xùn)，Solid Works更能發(fā)揮其在設(shè)計中的優(yōu)勢[9]。由于Solid works，已廣泛運用于企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)工程制圖的同時還可了解工具軟件，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)[10]。
3.2 Pro/Engineer
Pro/E是全方位的面向3D產(chǎn)品開發(fā)的集成化軟件，自1988年問世以來，憑借著其強大的3D功能，已成為當今最普及的CAD/CAM軟件之一。Pro/E軟件集零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具設(shè)計、NC加工、鈑金件設(shè)計、鑄造件設(shè)計、自動測量、機構(gòu)仿真、應(yīng)力分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理等功能于一體，在機械、電子、汽車、航天、模具、工業(yè)沒計等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用[11]。
3.3其他三維建模軟件
UG、CATIA端的軟件，UG、CATIA航天類用的多（不過國內(nèi)航空五所也用Solid Works),汽車類用做設(shè)計的也比較多（奇瑞CATIA 通用UG),另外UG的加工不錯，在歐洲用的最多的是POWMILL公司采用的也是UG加工[12]。隨著AutoCAD產(chǎn)品的不斷升級更新，其三維建模功能會越來越強大。要想熟練地運用AutoCAD建立三維模型，提高建模效率，除了綜合運用本文介紹的方法和技巧外，還必須努力挖掘AutoCAD新的三維建模功能[13]。
3.4主要軟件對比
UG主要應(yīng)用在航空航天、汽車、通用機械、模具、家電等領(lǐng)域。采用基于約束的特征建模和傳統(tǒng)的幾何建模為一體的復(fù)合建模技術(shù)。在曲面造型、數(shù)控加工方面是強項，但在分析方面較為薄弱。但 UG 提供了分析軟件 NASTRAN、ANSYS、PATRAN 接口；機構(gòu)動力學(xué)軟件 IDAMS 接口；注塑模分析軟件 MOLDFLOW 接口等。UniGraphics提供給公司一個從設(shè)計、分析到制造的完全的數(shù)字的產(chǎn)品模型[14]。
Pro/DESIGNIER 是工業(yè)設(shè)計模塊的一個概念設(shè)計工具，能夠使產(chǎn)品開發(fā)人員快速、容易的創(chuàng)建、評價和修改產(chǎn)品的多種設(shè)計概念。可以生成高精度的曲面幾何模型，并能夠直接傳送到機械設(shè)計和/或原型制 造中。Pro/NETWORK ANIMTOR 通過把動畫中的幀頁分散給網(wǎng)絡(luò)中的多個處理器來進行渲染，大大的加快了動畫的產(chǎn)生過程。從軟件的三維造型特點來看，UG 軟件屬于復(fù)合建模，適于復(fù)雜的曲面設(shè)計；Pro/Engineer 軟件采用全參數(shù)化造型技術(shù)，比較適于零件相對簡單，部件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計[15]。
Solid Works 軟件是世界上第一個基于 Windows 開發(fā)的三維 CAD 系統(tǒng)。功能強大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是 Solid Works 的三大特點，使得 Solid Works 成為領(lǐng)先的、主流的三維 CAD 解決方案。Solid Works 能夠提供不同的設(shè)計方案、減少設(shè)計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。與其他三維軟件相比，Solid Works 不僅提供如此強大的功能，同時對每個工程師和設(shè)計者來說，操作更加簡單方便易用。
參 考 文 獻
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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
一、課題研究內(nèi)容
鉬是一種銀白色金屬，其粉體遇高熱、明火能燃燒甚至爆炸。與氧化劑能發(fā)生強烈反應(yīng)。因此對盛裝此類物質(zhì)的氣瓶應(yīng)有較高的密封要求。氣瓶是一種盛裝各類氣體的移動式壓力容器，在各行各業(yè)的需要日益增長，而且要求也越來越高。三維造型設(shè)計是從產(chǎn)品到仿真分析直至制造的一體化設(shè)計理念。本課題為M200B氣瓶的三維造型設(shè)計。
二、研究途徑
利用Solid Works 設(shè)計軟件，完成CAD三維造型設(shè)計 ：
1、 根據(jù)要求，完成產(chǎn)品中各個零件的造型
2、 運用軟件完成產(chǎn)品的裝配
3、 生成產(chǎn)品及包括的零件的工程圖
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
根據(jù)課題任務(wù)和要求，進行了相關(guān)文獻資料的查閱，對有關(guān)本課題的內(nèi)容進行了適當?shù)恼撌?，了解了課題的研究目的和意義，并對課題的研究現(xiàn)狀有了一定得認識。體現(xiàn)了較好的查閱文獻的能力，達到了文獻綜述的要求。
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：
本課題是氣瓶的三維造型設(shè)計，課題具有一定得深度和廣度，工作量適中，按照任務(wù)書精度要求，認真完成三維造型、裝配各個部分的內(nèi)容，應(yīng)能達到畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書要求。
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負責人：
年 月 日
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