基于縮放變形機構(gòu)的桌面裝飾機械設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計(論文) 基于縮放變形機構(gòu)的桌面裝飾機械的設(shè)計與研究學 號：姓 名：專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化系 別： 機械工程系指導教師：XXX講師XXX副教授二一五年四月摘 要 本課題來源于當今社會機械工業(yè)桌面裝飾機械的創(chuàng)新和更新?lián)Q代基礎(chǔ)之上，通過設(shè)計出桌面裝飾機械，從而來滿足當今社會桌面裝飾機械不足的缺陷。 國內(nèi)桌面裝飾機械的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經(jīng)濟、縮放形態(tài)好等主題保持一致。近期對機械行業(yè)中桌面裝飾機械的使用情況進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在機械行業(yè)中，飾品的使用非常普遍。自然而然在機械設(shè)備中它們的裝飾也非常重要，因為一個好的桌面裝飾機械，更能陪襯出飾品的獨特的美。 本文運用大學所學的知識，提出了桌面裝飾機械的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計中所必須的理論計算和相關(guān)強度校驗，構(gòu)建了桌面裝飾機械總的指導思想，從而得出了該桌面裝飾機械的優(yōu)點是美觀，大氣，牢固的結(jié)論。關(guān)鍵詞：桌面裝飾機械；結(jié)構(gòu)；縮放；結(jié)論ABSTRACTIn nature and human society, humans can not reach the place and special occasions may endanger human life, such as websites, many areas such as disaster relief.continuous exploration on these complex environment often requires the intervention of robot. Micro walking robot is an important branch of robot,walking robots and more than six feet, compared to the Eight Legged Robot, because of strong bearing capacity, good stability, has the advantages of simple. This paper mainly to the four bar mechanism as the main execution elements to design of micro walking the whole scheme of the four bar mechanism. The mechanism uses diagonal consistent principle, through the crank rocker mechanism to drive the motion of the legs, left front leg and the right foreleg consistent action,.it is the concrete embodiment of linkage curve feature, when the curve trajectory diagonal straight line segment, the robot on the ground is fixed, the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking motion, robot. The miniature walking robot is mainly driven by DC servo motor, so as to drive the leg action driven synchronous belt wheel by a crank and rocker mechanism.Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedomiii目 錄 摘 要i ABSTRACTii 目 錄iii 1緒論1 2 課題的來源與研究的目的和意義2 3 本課題研究的內(nèi)容9 4 Solidworks設(shè)計基礎(chǔ)4 4.1.1 草圖繪制5 4.1.2 基準特征，參考幾何體的創(chuàng)建6 4.1.3 拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建7 4.1.4 工程圖的設(shè)計10 4.1.5 裝配設(shè)計11 5 基于縮放變形機構(gòu)的桌面裝飾機械總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計12 5.1 桌面裝飾機械的總體方案圖12 5.2 桌面裝飾機械的工作原理15 5.3 機械傳動部分的設(shè)計計算17 5 .3.1伺服電機的選型計算18 5.3.2轉(zhuǎn)動軸的設(shè)計計算19 5.3.3軸承的設(shè)計計算21 5.3.4 齒輪傳動的設(shè)計計算25 6 各主要零部件強度的校核25 6.1 軸的校核計算26 6.2 傘齒輪的校核計算26結(jié)論27致 謝25參考文獻29附錄 一41附錄 二43北京交通大學XX學院畢業(yè)設(shè)計（論文）1 緒論 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術(shù)進步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學技術(shù)水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。機械工程的服務(wù)領(lǐng)域廣闊而多面，凡是使用機械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機械工程的服務(wù)。概括說來，現(xiàn)代機械工程有五大服務(wù)領(lǐng)域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機械、研制和提供從事各種服務(wù)的機械、研制和提供家庭和個人生活中應(yīng)用的機械、研制和提供各種機械武器。 不論服務(wù)于哪一領(lǐng)域，機械工程的工作內(nèi)容基本相同，主要有：建立和發(fā)展機械工程的工程理論基礎(chǔ)。例如，研究力和運動的工程力學和流體力學；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應(yīng)用的工程材料學；研究熱能的產(chǎn)生、傳導和轉(zhuǎn)換的熱力學；研究各類有獨立功能的機械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計和計算的機械原理和機械零件學；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學和非金屬工藝學等等。 研究、設(shè)計和發(fā)展新的機械產(chǎn)品，不斷改進現(xiàn)有機械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機械產(chǎn)品，以適應(yīng)當前和將來的需要。機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實現(xiàn)；生產(chǎn)計劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計和制造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運；對產(chǎn)品質(zhì)量進行有效的控制。機械制造企業(yè)的經(jīng)營和管理。機械一般是由許多各有獨特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個人、家庭。而且銷售量在社會經(jīng)濟狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動。因此，機械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營特別復雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營等的研究也多是肇始于機械工業(yè)。 機械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。機械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。研究機械產(chǎn)品在制造過程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機械工程的一項特別重要的任務(wù)，而且其重要性與日俱增。機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。另外，機械在其研究、開發(fā)、設(shè)計、制造、運用等過程中都要經(jīng)過幾個工作性質(zhì)不同的階段。按這些不同階段，機械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統(tǒng)，如機械科研、機械設(shè)計、機械制造、機械運用和維修等。 這些按不同方面分成的多種分支學科系統(tǒng)互相交叉，互相重疊，從而使機械工程可能分化成上百個分支學科。例如，按功能分的動力機械，它與按工作原理分的熱力機械、流體機械、透平機械、往復機械、蒸汽動力機械、核動力裝置、內(nèi)燃機、燃氣輪機，以及與按行業(yè)分的中心電站設(shè)備、工業(yè)動力裝置、鐵路機車、船舶輪機工程、汽車工程等都有復雜的交叉和重疊關(guān)系。船用汽輪機是動力機械，也是熱力機械、流體機械和透平機械，它屬于船舶動力裝置、蒸汽動力裝置，可能也屬于核動力裝置等等。19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術(shù)的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達到了最高峰。由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)整體的進步，對外界條件變化的適應(yīng)能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)領(lǐng)域，合并分化過細的專業(yè)。械工程以增加生產(chǎn)、提高勞動生產(chǎn)率、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟性為目標來研制和發(fā)展新的機械產(chǎn)品。在未來的時代，新產(chǎn)品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉?，治理、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經(jīng)濟的目標任務(wù)。 機械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好?，F(xiàn)代機械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復雜的機械和機械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實。人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠窺百億光年，近察細胞和分子。新興的電子計算機硬、軟件科學使人類開始有了加強，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。人類智慧的增長并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復雜的工作，從而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個進化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進和平行進化的。 人工智能與機械工程之間的關(guān)系近似于腦與手之間的關(guān)系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機械制造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應(yīng)速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會消除了這個限制。計算機科學與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術(shù)的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達到了最高峰。 由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)整體的進步，對外界條件變化的適應(yīng)能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)領(lǐng)域，合并分化過細的專業(yè)。綜合-專業(yè)分化-再綜合的反復循環(huán)，是知識發(fā)展的合理的和必經(jīng)的過程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識，又具有足夠的綜合知識來認識、理解其他學科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。綜合與專業(yè)是多層次的。在機械工程內(nèi)部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術(shù)中也同樣有綜合和專業(yè)問題。在人類的全部知識中，包括社會科學、自然科學和工程技術(shù)，也有處于更高一層、更宏觀的綜合與專業(yè)問題。2 課題的來源與研究的目的和意義 考慮到當前市場上可以變換大小的桌面裝飾機械大多數(shù)采用的折疊的方法，由正方形展開變?yōu)閳A形，不僅不是很方便，而且也不夠美觀，變換的前后改變了桌子的形狀，有時候不足以實現(xiàn)我們的要求。所以我們選擇了旋轉(zhuǎn)開合式桌子，僅僅通過旋轉(zhuǎn)桌子就可以實現(xiàn)桌子大小的變化，操作簡單實用，而且變化的比例也可以在制作時在較大范圍內(nèi)變化，解除了從前的正方形變圓形對尺寸變化比例的限制。 因此，將桌面裝飾機械作為研究成果，融入到新型的桌面裝飾機械的結(jié)構(gòu)設(shè)計與控制中，開發(fā)具有卓越縮放能力的桌面裝飾機械，對于其技術(shù)的研究與應(yīng)用都具有重要的理論和現(xiàn)實意義。3 本課題研究的內(nèi)容 本論文主要研究運用SolidWorks對基于縮放變形機構(gòu)的桌面裝飾機械進行設(shè)計,在設(shè)計過程中，了解桌面變形機械的結(jié)構(gòu)特征和三維軟件的使用要領(lǐng)。本文的設(shè)計目標是設(shè)計一種桌面裝飾機器。該桌面裝飾機械能夠變形，縮放，上面可以放置不同的飾品，便于飾品的多樣化觀看，其研究內(nèi)容包括：（1）功能分析與方案設(shè)計；（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計與三維造型；（3）編寫設(shè)計說明書；4 Solidwroks設(shè)計基礎(chǔ) 本論文主要研究運用SolidWorks對基于縮放變形機構(gòu)的桌面裝飾機械進行設(shè)計。在設(shè)計過程中，了解SolidWorks的各種功能。 SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內(nèi)。當初的目標是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實體模型設(shè)計系統(tǒng)。從1995年推出第一套SolidWorks三維機械設(shè)計軟件至今已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)銷商在全球140個國家進行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997年，Solidworks被法國達索（Dassault Systemes）公司收購，作為達索中端主流市場的主打品牌。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)。由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第一名。從1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎。其中僅從1999年起，美國權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設(shè)計師大大縮短了設(shè)計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。 由于SolidWorks出色的技術(shù)和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術(shù)隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司。SolidWorks三維機械設(shè)計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的CAD產(chǎn)品。 由于使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計技術(shù)、先進的parasolid內(nèi)核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)。SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構(gòu)的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。 據(jù)世界上著名的人才招聘網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD軟件相比，SolidWorks相關(guān)的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，這一事實說明了越來越多的工程師和設(shè)計者使用SolidWorks三維軟件，越來越多的企業(yè)需要SolidWorks人才。Solidworks軟件功能強大，易于操作，界面人性化，技術(shù)創(chuàng)新，組件繁多是SolidWorks的五大特點。使得SolidWorks三維軟件成為目前全球領(lǐng)先的三維CAD解決方案。SolidWorks在設(shè)計時能夠為用戶提供不同的設(shè)計方案，通過方案的篩選，工程師能從中選擇合適的方案，從而在設(shè)計過程中降低設(shè)計的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設(shè)計過程比較簡便又通俗易懂的軟件之一。它不僅提供如此人性化的系統(tǒng)，同時對每個工程師和設(shè)計者，乃至整個機械行業(yè)提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第一名；從1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999年起，美國權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設(shè)計師大大縮短了設(shè)計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。由于SolidWorks出色的技術(shù)和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術(shù)隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司，SolidWorks三維機械設(shè)計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的CAD產(chǎn)品。 由于使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計技術(shù)、先進的parasolid內(nèi)（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)，SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構(gòu)的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。 據(jù)世界上著名的人才網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD系統(tǒng)相比，與SolidWorks相關(guān)的招聘廣告比其它軟件的總和還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用SolidWorks，越來越多的企業(yè)雇傭SolidWorks人才。據(jù)統(tǒng)計，全世界用戶每年使用SolidWorks的時間已達5500萬小時。在美國，包括麻省理工學院（MIT）、斯坦福大學等在內(nèi)的著名大學已經(jīng)把SolidWorks列為制造專業(yè)的必修課，國內(nèi)的一些大學（教育機構(gòu)）如哈爾濱工業(yè)大學、清華大學、浙江工業(yè)大學、浙江大學、華中科技大學、北京航空航天大學、大連理工大學、北京理工大學、武漢理工大學等也在應(yīng)用SolidWorks進行教學。Solidworks軟件功能強大，組件繁多。 Solidworks有功能強大、易學易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點，這使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 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。SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，而且對每個工程師和設(shè)計者來說，操作簡單方便、易學易用。 SolidWorks在現(xiàn)今社會階段逐漸廣泛應(yīng)用，并且SolidWorks公司對中國市場重點開發(fā)，日后SolidWorks應(yīng)用將會更加完善，更加普遍。通過前文對SolidWorks的深入了解后，往后會對SolidWorks進行個別應(yīng)用的分析，如建模，裝配，工程圖，力學分析等。4.1草圖繪制掌握點、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應(yīng)用幾何約束；熟練應(yīng)用陣列、實體轉(zhuǎn)換等草圖繪制工具；能綜合應(yīng)用各種草圖繪制實體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。4.2 基準特征-參考幾何體的創(chuàng)建清楚明白基于特征的建模方式、參數(shù)化思想等概念；靈活運用各種建立基準點的方法；靈活運用各種建立基準軸方法；靈活運用各種建立基準面的方法；靈活運用坐標系的建立方法；能根據(jù)建模需要綜合應(yīng)用各種參考幾何體。4.3拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建模靈活運用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運用旋轉(zhuǎn)特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運用放樣特征的概念與建立方法；通過實踐能夠準確分析零件的特征，靈活運用拉伸和旋轉(zhuǎn)也正建立三維模型。綜合應(yīng)用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實體。4.4工程圖設(shè)計靈活運用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運用建立標準三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運用各種注釋的方法。4.5裝配設(shè)計靈活運用自底向上的裝配方法；靈活運用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運用SolidWorks智能裝配技術(shù)；靈活運用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中設(shè)計子裝配體；靈活運用干涉檢查；靈活運用自上向下的裝配方法；靈活運用在裝配模型工程圖中添加零件序號；靈活運用生成裝配體材料明細表的方法。5 基于縮放變形機構(gòu)的桌面裝飾機械總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計5.1 桌面裝飾機械的總體方案圖本次設(shè)計的基于縮放變形機構(gòu)的桌面裝飾機械總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計采取的方案是：電機通過圓錐傘齒輪傳動帶動上層的行星齒輪傳動，從而帶動了螺桿的轉(zhuǎn)動，而螺桿是與系桿通過螺紋連接的，這樣就帶動了系桿的移動，花鍵軸、套的配合保證了桌面能順利地上下滑動。當同時旋轉(zhuǎn)到高點時，桌面升起；高點錯開后桌面下降。中間的軸保持桌面軸與支柱同心，使機構(gòu)更穩(wěn)定。雖然花鍵結(jié)構(gòu)有些復雜，但該機構(gòu)能很好的保證三層桌面轉(zhuǎn)動的同時性，故最后選用了該方案。其具體方案布局圖如下：5.2 桌面裝飾機械的工作原理本次設(shè)計的桌面裝飾機械的工作原理是：電機通過圓錐傘齒輪傳動帶動上層的行星齒輪傳動，從而帶動了螺桿的轉(zhuǎn)動，而螺桿是與系桿通過螺紋連接的，這樣就帶動了系桿的移動，花鍵軸、套的配合保證了桌面能順利地上下滑動。當同時旋轉(zhuǎn)到高點時，桌面升起；高點錯開后桌面下降。中間的軸保持桌面軸與支柱同心，使機構(gòu)更穩(wěn)定。5.3 機械傳動部分的設(shè)計計算5.3.1伺服電機的選型計算 已知整個機構(gòu)的總重量150KG,其他重量50KG，我們?nèi)】傊亓繛?00Kg，轉(zhuǎn)動速度為12r/min。即：具體的電機設(shè)計計算如下:1、確定運行時間本次設(shè)計加速時間 負載速度（m/min）有速度可知每秒上升50mm，電機轉(zhuǎn)速 3.負載轉(zhuǎn)矩式中：4.電機轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩必須轉(zhuǎn)矩S為安全系數(shù)，這里取1.0。 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用電機型號為160BL-A，此電機廠家為機電產(chǎn)品。根據(jù)電機的特性曲線以及參數(shù)表如下： 根據(jù)計算和特性曲線以及電機基本參數(shù)表，我們選用電機型號為160BL-4030H1-LK-B，電機額定功率為0.1KW，額定轉(zhuǎn)矩為7.62N.m，最大轉(zhuǎn)矩為9N.m，額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。5.3.2 轉(zhuǎn)動軸的設(shè)計計算 軸是組成機械的重要零件之一，它是安裝各種傳動零件，使之繞其軸線轉(zhuǎn)動傳動轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運動，并通過軸承與機座相聯(lián)接。軸與其上的零件組成一個組合體軸系部件，在軸的設(shè)計中不能只考慮軸本身，必須和軸系零、不見的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。 軸與其上的零件組合成一個組合體，在軸的設(shè)計中不能只考慮軸本身，必須和軸系零部件的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是在初算軸徑的基礎(chǔ)上進行的。為滿足軸上零件的定位、緊固要求和便于軸的加工和軸上零件的裝拆，通常將軸設(shè)計成階梯軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是合理確定階梯軸的形狀和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的材料選用45號鋼，為保證其力學性能，進行調(diào)質(zhì)或正火處理。1、初步計算軸的直徑按照扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑，寫成設(shè)計公式，軸的最小直徑mm，查表16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入設(shè)計公式得=17.26mm?？紤]到軸上有鍵槽以及其他因素的影響，應(yīng)適當增加軸徑以補償鍵槽對軸強度的削弱。取軸的直徑d為20mm，即最右端裝帶輪處的直徑為20mm。裝有密封元件和滾動軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸上兩個支點的軸承，應(yīng)盡量采用相同的型號，便于軸承座孔的加工。相臨軸段的直徑不同形成軸肩。當軸肩用于軸上零件定位和承受軸向力時，應(yīng)具有一定的高度，軸肩處的直徑差一般取510mm，這里軸肩出的直徑差選擇5mm，然后協(xié)調(diào)各段軸的長度，考慮到要裝軸承座和機構(gòu)的合理性，還有螺釘?shù)鹊拈L度及其他各方面的因素，初步確定軸的各段長度。5.3.3軸承的設(shè)計計算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預計壽命163658=48720小時；（1）已知n=458.2r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N；初先兩軸承為深溝球軸承6205型。根據(jù)課本P265（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N；(2)FS1+Fa=FS2Fa=0 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端 FA1=FS1=315.1NFA2=FS2=315.1N；(3)計算當量載荷 P1、P2根據(jù)課本P263表（11-9）取fP=1.5;根據(jù)課本P262（11-6）式得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5(1500.2+0)=750.3N；P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5(1500.2+0)=750.3N；(4)軸承壽命計算P1=P2故取P=750.3N；深溝球軸承 =3；5.3.4 齒輪傳動的設(shè)計計算（1）材料選擇 因傳動尺寸無嚴格限制，批量較小，故小齒輪用40Cr(調(diào)質(zhì)），硬度241HB286HB，平均取為280HB，大齒輪用45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度229HB286HB,平均取為240HB。選齒輪精度為7級。（2）節(jié)錐角的計算 （3.11） （3.12） （3.13）由文獻2表可知， （3.14）式中，齒頂高系數(shù)，。取小齒輪齒數(shù)， （3.15） 取大齒輪齒數(shù)。（3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為 （3.16）（4）齒輪分度圓的直徑 mm （3.17） mm （3.18）（5）錐距 mm （3.19） （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑 由文獻3表可知，齒頂高mm （3.20）齒頂圓直徑mm （3.21）mm （3.22）齒根高mm （3.23） 齒輪基圓直徑 mm （3.24） mm （3.25）（7）齒寬由文獻2表可知， mm （3.26）（8）節(jié)圓周速度 m/s （3.27）6 各主要零部件強度的校核6.1 軸的校核計算軸的強度計算一般可分為三種：1）按扭轉(zhuǎn)強度或剛度計算；2）按彎扭合成強度計算；3）精確強度校核計算。當軸的支撐位置和軸所受的載荷大小、方向、作用點及載荷種類均已確定，支撐反力及彎矩可求得時，可按照彎曲或者彎扭合成強度進行軸的強度計算。作用在軸上的載荷一般按集中載荷考慮，如本設(shè)計中的帶傳動對軸的力，其作用點取在輪緣寬度的中點。計算時，通常把軸當作置于鉸鏈支座上的雙支點梁，一般軸的支點近似取為軸承寬度中點。由于本設(shè)計所用軸主要是受彎曲強度，很少的扭轉(zhuǎn)強度，是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度設(shè)計，應(yīng)校核軸的彎曲強度，首先分析軸的受力，左端受的是圓錐篩的重力，右端是帶輪對軸的力，中間是軸承座的兩個支撐力。左端的作用力包括篩自身的重力、物料的重力、物料旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力。所以考慮圓錐篩對軸產(chǎn)生作用力時，僅是一個經(jīng)驗數(shù)據(jù)。在這里，假設(shè)圓錐篩為實心，對軸的作用力取其重力的。 篩的材料為不銹鋼，密度是=7.38/,錐篩大端直徑為D=，小端直徑是d=360，H=1140，h=510，所以錐篩的體積即0.2;所以,篩的重力約為 故取G=3846.5N。軸徑是按扭轉(zhuǎn)強度初步設(shè)計的，所以要校核軸的彎曲強度，軸的強度校核也就是找出危險截面，看危險截面是否滿足軸徑條件，如果危險截面滿 足，那么別的軸徑肯定滿足；根據(jù)軸的實際尺寸，承受的彎矩、扭矩圖考慮應(yīng)力集中，表面狀態(tài)，尺寸影響等因素，及軸材料的疲勞極限，計算危險截面的情況是否滿足條件。我所校核的軸是根據(jù)許用彎曲應(yīng)力校核的，即由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力不超過許用彎曲應(yīng)力，一般計算順序是先畫出軸的空間受力圖，將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，并求出水平面上和垂直面上的支承點反作用力。然后作出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩圖，作出合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖應(yīng)用公式繪出當量彎矩圖，式中是根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)。對于不變的轉(zhuǎn)矩，??；對于脈動的轉(zhuǎn)矩，??；對于對稱循環(huán)的轉(zhuǎn)矩取。是材料在對稱循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力；是材料在靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力；是材料在脈動循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力；在錐篩的設(shè)計過程中，軸的材料為45#鋼，其基本參數(shù)為，；應(yīng)滿足 下列條件： 或 W為軸的抗彎截面系數(shù)；軸的受力，軸左端是錐篩對軸的力也就是錐篩的重力，右端是帶輪對軸的壓力。具體受力情況如下圖：由材料力學的相關(guān)知識可得： 解得： 由 得： 可得軸的彎矩圖則如下： 軸所受的轉(zhuǎn)矩如下：轉(zhuǎn)矩圖如下：=；所以，=所以當量彎矩圖為：可知軸承的危險截面在左邊軸承支撐處，根據(jù)軸的校核條件可以算出：；即： 所以：根據(jù)校核，截面強度足夠，其它截面也是足夠安全的。6.2 傘齒輪的校核計算（）校核齒面接觸疲勞強度（1）接觸應(yīng)力的計算由文獻4表可知，齒面接觸應(yīng)力計算公式，即 （3.28） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 計算載荷系數(shù) 電動機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，由文獻4表可知，取平均分度圓直徑 mm 平均分度圓圓周速度 m/s由文獻4 圖（a）可知，按，得；由文獻4 圖（b）可知，按，齒輪懸臂布置，；由文獻4表可知，； 由文獻1表可知，彈性系數(shù)； 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 計算得， MPa（1） 接觸疲勞強度的許用應(yīng)力由文獻4 表可知，許用接觸應(yīng)力計算公式，即 （3.29）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 小齒輪的接觸疲勞強度極限MPa 最小安全系數(shù) 由文獻1，10-13可知，計算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 由文獻1 圖10-19可知，查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， 尺寸系數(shù) 工作硬化系數(shù)，按 潤滑油膜影響系數(shù)，計算得， MPa（3）由于MPaMPa，故安全。（）校核齒根彎曲疲勞強度（1）齒根應(yīng)力的計算由文獻4表可知，彎曲應(yīng)力計算公式，即 （3.30）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 由文獻1表可知， ， 由文獻1表可知， ， 計算得， MPa（2）彎曲強度的齒根許用應(yīng)力 由文獻4表可知，齒根許用應(yīng)力計算公式，即 （3.31）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 彎曲疲勞極限MPa 齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) 彎曲強度的最小安全系數(shù) 彎曲疲勞壽命系數(shù) ， 彎曲疲勞的尺寸系數(shù)計算得， （3） 由于MPaMpa，故安全。24北京交通大學XX學院畢業(yè)設(shè)計（論文）結(jié)論在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設(shè)計進度，本文所設(shè)計的是基于縮放變形機構(gòu)的桌面裝飾機械的設(shè)計和研究，通過初期的定題，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。致 謝直到今天，論文總算完成了，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導師和同學們表示衷心的感謝！因為有了老師的諄諄教導，才讓我學到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學術(shù)上對我精心指導，在生活上面也給予我無微不至的關(guān)懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學階段的學業(yè)，也學到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的學術(shù)風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態(tài)度都是我們應(yīng)該學習和提倡的。通過近半年的設(shè)計計算，查找各類基于縮放變形機構(gòu)的桌面裝飾機械的相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。參考文獻1 張華 機械設(shè)備設(shè)計 北京：科學出版社，2004.52 李念 基于縮放變形機構(gòu)的桌面裝飾機械概述 北京：機械工業(yè)出版社，2005.13 張棟 基于縮放變形機構(gòu)的桌面裝飾機械的創(chuàng)新設(shè)計.高等教育出版社，2004.34 姜繼海，宋錦春，高常識. 基于縮放變形機構(gòu)的桌面裝飾機械工作原理.高等教育出版社，2002.85 張春林，曲繼方，張美麟.機械創(chuàng)新設(shè)計.機械工業(yè)出版社，2001.46 錢平. 加工專機應(yīng)用技術(shù) 機械工業(yè)出版社，2005.17 張遼遠. 基于縮放變形機構(gòu)的桌面裝飾機械的設(shè)計與實現(xiàn). 機械工業(yè)出版社，2002.88 基恩士傳感器選擇手冊 2010版本9 黃長藝，嚴普強.機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ). 機械工業(yè)出版社，2001.110 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Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space附錄 一Mechanical design theory research and discussion The machine design is through designs the new product or improves the old product to meet the human need the application technical science. It involves the project technology each domain, mainly studies the product the size, the shape and the detailed structure basic idea, but also must study the product the personnel which in aspect the and so on manufacture, sale and use question.Carries on each kind of machine design work to be usually called designs the personnel or machine design engineer. The machine design is a creative work. Project engineer not only must have the creativity in the work, but also must in aspect and so on mechanical drawing, kinematics, engineerig material, materials mechanics and machine manufacture technology has the deep elementary knowledge.If front sues, the machine design goal is the production can meet the human need the product. The invention, the discovery and technical knowledge itself certainly not necessarily can bring the advantage to the humanity, only has when they are applied can produce on the product the benefit. Thus, should realize to carries on before the design in a specific product, must first determine whether the people do need this kind of product Must regard as the machine design is the machine design personnel carries on using creative abil