计算机三维造型创意设计实习报告

作品名称：多功能划船健身器。

一、前期策划。

经过小组成员的实际调研，观看各种健身器材之后觉得，划船器是一种设计经典，结构看似简单但又包含连杆机构的机械，难度适合，所以决定做划船器，并在此基础上有所改进。

二、作品功能

可以实现坐拉，仰卧起坐，俯卧撑等多项功能于一身，而且节约空间。

三、作品图片

四、

机构运动简图

五、总体设计思路及其过程    

1、机座与地面的链接

地面与地面的链接采取的是膨胀螺栓，应为安装机架的底座与生产机械的厂家没什么关系，所以不可能在铺设地面时不可能事先固定好一般的螺栓，等待有机会去装这个器材。而用膨胀螺栓十分的方便，只需在安装位置打合适的孔，即可安装。

2、机构各构件之间的交链接：因为各个连杆以及从动件只是在平面内的转动，所以采用铰接。只有6、7号杆件之间是平动所以用移动副约束。铰接部位是机构活动的主要部位，所以如何铰接十分重要。使用滚动轴承当然是十分理想的，但是成本太高。滚动轴承只用于哪些活动量十分大而频繁的地方，这里随时机构运动的主要部位但是用美次使用者都体力有限，只是转动几十个来回，用公东轴承是在是大材小用。

  那能不能直接用一个圆柱销来链接呢？这样显然摩擦太大，不实用。我们用如下图的结构来进行铰接。下图是铰接出的断面图总过切断了五个零件。 

其转动作用的主要是里面的耐磨橡胶圈，因为连杆式铸造的，所以内壁粗糙，不能直接与橡皮圈配合。双头螺柱也不行，套粗糙，很容易将橡胶圈磨损，自身也会磨损。所以在橡胶圈两侧有精度等级较高为6级的钢圈。钢圈与内壁，螺栓都是过盈配合为,固定在其上。橡胶圈与外钢圈也是过盈配合，与内钢圈是过渡配合。在转动过程中式橡皮圈在转动，期内表面与内钢圈外表面发生摩擦，应加些润滑油。

3、结构尺寸的确定。

   由于该机构是一个运动链，所以结构尺寸不合时刻能打不到理想的运动，所以将机构置于极限位置，从而根据目测，经验和实地调研来确定尺寸，从而实现想要的运动。

4、平稳运动的确保。

在第一个极限位置也就是起始位置，作为架是落在手柄架上的，这样对两个零件的磨损都比较大，而且在机构回落的过程中会产生运动的突变，震动很大，有较大的加速度，锻炼人员会受到大的反冲力，很不舒服。我们在作为架合适位置装了一个橡胶垫，这个问题就解决了。

 图一

由于交接处的回转副都是周转副，所以如果用力过猛，就可能在通过最高点，再带地上，所以需要在机架的适位置制作一个档杆，在运动到达最高点前，挡住手柄架，是运动达到另一个极限位置。

5、空间的节约

  为了节约空间，在制作俯卧撑架时做了三个圆孔，这样在不需要做俯卧撑是可以讲架子退回作为架里。需要时抽出，而且多个圆孔用销定位以后，可以有不同的长度，以满足不同身高的使用者的要求。

6、零件的确定

  主体构件都是铸造而成，为空心管。其上有些细小的结构，都是焊接到主体上。在建模过程中我们把这些细小结构与主体作为一个零件，这虽然与实际不符，但是建模的过程变得简单，也有利于装配。

通过以上的分析我们的到了一张所有零件的列表，如上图一示

六、建模与生成工程图过程

  通过零件的确定来分配任务

温广旭承担部分

1.基架的设计：

1多功能划船健身器是安装在地面上的户外健身机械，基架正是健身器与地面相连接的机构，在整个机构中起到固定与支撑的作用。综合考量健身器的使用环境和基架的受力特征，基架的材料选用铸铁，基架的主体由三根空心的方型铸铁焊接而成，主体形状呈工字型。 

2基架与地面以膨胀螺栓连接，因此在基架下方焊接四块耳板，在上面做四个螺孔，以方便膨胀螺栓与地面的连接。为加强耳板，在耳板两侧各焊接两块筋板，因此共有八块筋板。基架与健身器的主体通过三根连杆连接在一起，故而在基架两侧焊接六块耳板，每侧三块，耳板与基架之间也以焊接的方式连接。

基架的各部件均以铸造的工艺生产，之后加以适当的热处理工艺以达到理想的力学性能。由于健身器将安装在户外，因此为防止基架生锈影响使用寿命，基架的表面可涂上油漆。

2.基架的建模：

    基架以方形结构为主，且对称，因此建模过程并不复杂。本次设计使用Pro/E 4.0野火版。在建模过程中主要使用到了拉伸，镜像等基本操作和筋特征，孔特征等工程特征。建模过程并不复杂，但是在建模过程中主要是将各特征准确定位，以便能顺利装配。

3.基架的主要尺寸

     基架的主要尺寸及各特征的定位尺寸将会在以下所附图片中显示，在零件草图中也有主要尺寸的标注。

4基架模型示意

许洪韬承担部分

1划桨建模

 划桨结构稍微有些复杂，建模当中首先用扫描工具做出划桨的柄，其次要建立一个斜的基准平面1，和与其相垂直的基准平面2，在基准面上用拉伸工具做出外形，其他的结构也重要用到拉伸，镜像等工具。

2划桨模型及其工程图

徐胜承担部分

1、俯卧撑架设计：

        外形：俯卧撑架为方形钢管，其上开有六个直径为十毫米的圆孔，均布于钢管两平行侧面，且焊接了两根直径为20毫米长为12厘米的实心铁棒扶手。

        材料：综合考量健身器的使用环境和俯卧撑架的受力特征，俯卧撑架的材料选用铸铁。

        制作方法：使用proe4.0中的拉伸工具及孔工具。

        功能：为多功能划船器新添做俯卧撑的功能，俯卧撑架插在主支架内，使用双头螺柱穿过俯卧撑架上的圆孔然后用两个螺母将其固定。俯卧撑架长度可调，通过拆卸和重置双头螺柱使其通过俯卧撑架上不同位置的圆孔来调节其长度意识和不同身高人群健身（大致身高范围160cm——190cm）。

2防滑保护套设计：

        外形：空心圆筒，其外表面均布有很多小圆柱体且一端为封闭的半球体。

        材料：软质塑料。

        制作方法：拉伸、旋转、阵列。

        功能：套在俯卧撑架上扶手上，起防滑护手之用。

3支架设计：

外形：

       材料：综合考量健身器的使用环境和支架的受力特征，支架的材料选用铸铁。

       制作方法：拉伸。

       功能:连接作用

武晓攀承担部分

1，建模：建模主要是座位架和座位垫脚位复杂，橡胶圈很简单，螺钉和垫片是标准件，之需建立处大概模型以备装备是用。座位架的建模要用到扫描特征，扫描时因为绘图截面和扫描轨迹不是垂直的，所以在属性选择时要勾选合并端点，否则初始截面会与轨迹线垂直，而无法与绘图面切合。座位架模和座位垫装配型如下

2，生成工程图。在生成工程图的时候也只是用作为架这个比较复杂的零件来生成。

（1）采用主视图来表达整体外形

（2）采用俯视图表达纵向尺寸

（3）用局部仰视图表达螺钉孔位置及其尺寸

（4）用向视图表达脚踏板不分，因为该结构不与基准面平行或者垂直，是一个任意平面。

（5）用一处断面图来表达管子的剖面形状

闫玮骥承担部分

连杆及连接部分设计

1.连杆设计:

采用耐磨材料，保证整个机构运动过程中不易损坏

2.内外钢圈及橡皮圈设计

此设计既保证了机构的耐磨性也保证了其廉价性

内钢圈

外钢圈

橡皮圈（使用橡胶材料，减轻内外钢圈的碰撞及摩擦）

3.其他小零件设计

其中包括塑料头，使用塑料制成，起到防锈和保护使用者的作用

      其中螺母

      其中双头螺栓

七、模型的总装配

装配的技巧1：该模型是一个平面转动的机构，位置具有不确定性，与减速器不同，减速器虽然有转动，但是位置是确定的。所以在装陪过程中不能每次装配都是完全约束。必须是先确定机架位置，三根连杆都用轴对齐命令做部分约束并调至合适位置，再装配座位架和手柄架也是同样操作。最后再用匹配命令做完全约束。

装配技巧2：由于零件较多，总共装配了104个零件。为了防止总装配是出现混乱，可以先将可以的七大构建装配，再将各个构建装配起来实现总装配。

总装配图第一页已经展示，这里不再列举

八、总装配的工程图的生成

此机构是连杆机构所以不宜采用太多的视图只要要用主视图来表达外形，俯视图表达纵向尺寸，再配合一些局部剖视图来表达了解方式就行了。

（1）主视图表达外形

（2）俯视图表达纵向尺寸

（3）局部剖视图表达连接

九，总结

通过此次创意设计收获许多，实际调研到从方案设计，到任务分配，到零件草绘，到零件建模和工程图生成，到装配以及装配工程图的生成，一路上过程中，不仅学习了Proe软件，经历了一个机械产品的设计过程，而且学会了团结合作与分工协助。下载本文