機(jī)械式送料機(jī)構(gòu)及關(guān)鍵零件夾具設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題目：機(jī)械式送料機(jī)構(gòu)及關(guān)鍵零件夾具設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)：姓名：班級(jí)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院辯論日期摘要本文是對(duì)機(jī)械式自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)和一個(gè)關(guān)鍵零件某一工序的專用夾具設(shè)計(jì)。該機(jī)構(gòu)使用同步帶進(jìn)行傳送，所以對(duì)同步帶進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，同時(shí)還設(shè)計(jì)了同步帶裝緊裝置，解決了同步帶在使用過程中會(huì)變松弛的情況。進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)后，進(jìn)行裝配圖設(shè)計(jì)和繪制局部零件圖，建立送料機(jī)構(gòu)三維模型并進(jìn)行仿真分析。這次專用夾具設(shè)計(jì)選擇了該機(jī)構(gòu)中同步帶裝緊裝置的鉆孔工序，并繪制零件圖和夾具裝配圖。關(guān)鍵詞：送料機(jī)構(gòu)；同步帶；夾具設(shè)計(jì)Abstractamechanicalautomaticfeedmechanismandakeypartofaprocessdedicatedfixturedesignedisdesignedinthisarticle.Timingbelttransporttodestinationareusedinthisagency,sotimingbeltisdesigned,inaddition,atimingbelttightdeviceisdesignedtosolvethetimingbeltbecomesslackduringtheuseoftheprocess.Afterthedesignisfinished,assemblydrawingandsomeofthepartsfigureswasdrew,alsothethree-dimensionalmodelofthefeedmechanismandsimulationanalysiswasestablishedDrillingprocessoftimingbelttightdevicewaschoseinthisspecialfixturedesign,atlast,PartsdiagramandfixtureassemblydrawingsweredrewKeywords:feedingmechanism;timingbelt;fixturedesign目錄TOC\o"1-2"\h\u27890第1章緒論 1119591.1設(shè)計(jì)的背景和意義 136891.2設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1147891.3擬解決的關(guān)鍵問題 127661第2章總體設(shè)計(jì)方案 2156312.1送料機(jī)構(gòu)簡介 2173222.2帶的選擇 2285202.2同步帶張緊方式的選擇 326672第3章.送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 665903.1選擇電動(dòng)機(jī)類型 6167873.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 792283.3同步帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 131013.4支撐架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1827386第4章基于UG軟件的三維造型、運(yùn)動(dòng)仿真和Solidworks仿真分析 20193454.1零件的三維造型 20110674.2仿真運(yùn)動(dòng) 2683534.3Solidworks仿真運(yùn)動(dòng) 2931023第5章鉆孔專用夾具設(shè)計(jì) 3390735.1提出問題 33118665.2設(shè)計(jì)思想 33164475.3定位分析 33173135.4夾緊方案分設(shè)計(jì) 34234145.6夾具使用說明 361654總結(jié)3725773參考文獻(xiàn) 3818516致謝 40第1章緒論1.1設(shè)計(jì)的背景和意義縫紉機(jī)制造業(yè)已經(jīng)有一百五十多年的歷史，開展至今，我國已經(jīng)成為世界上最大的縫制機(jī)械生產(chǎn)和銷售國，而且還在不斷蓬勃開展。目前，國內(nèi)縫制機(jī)械總產(chǎn)量已占世界縫制機(jī)械總產(chǎn)量的80%以上?，F(xiàn)如今，縫紉機(jī)的運(yùn)用可謂方方面面，包括一般家庭使用的縫紉機(jī)，到大工業(yè)流水線的生產(chǎn)設(shè)備，再到綜合各種技術(shù)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，都充滿著縫紉機(jī)的產(chǎn)品，因此縫紉機(jī)作為根底產(chǎn)業(yè)已經(jīng)和人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)。雖然我國已經(jīng)成為世界縫紉機(jī)生產(chǎn)中心和生產(chǎn)大國，但卻不是強(qiáng)國，自動(dòng)化程度低、功能單一、可靠性不高等都是我們生產(chǎn)的工業(yè)縫紉機(jī)一些嚴(yán)重缺乏。對(duì)于高檔縫紉機(jī)一般只能依賴進(jìn)口。如果我國想要實(shí)現(xiàn)從工業(yè)縫紉機(jī)生產(chǎn)大國走向生產(chǎn)強(qiáng)國的跨越，就必須解決那些關(guān)鍵性技術(shù)問題，并且提高自主創(chuàng)新能力，使工業(yè)縫紉機(jī)脫離高檔縫紉機(jī)一般只能依賴進(jìn)口的為難。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域里，材料的搬運(yùn)，機(jī)床的送料，整體的裝配等實(shí)現(xiàn)高效工作是非常必要的。然而送料是一項(xiàng)重復(fù)且十分繁重的工作，為了提高生產(chǎn)效率，減輕體力勞動(dòng)，相對(duì)于以前傳統(tǒng)的手動(dòng)送料放料，使用機(jī)械式送料機(jī)構(gòu)是行之有效的方法。在縫紉機(jī)作業(yè)過程中，采用機(jī)械式送料機(jī)構(gòu)進(jìn)行送料，該機(jī)構(gòu)具有操作簡單、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。在今后的生產(chǎn)中有很大的開展空間。1.2設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.對(duì)送料機(jī)構(gòu)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)并確定最正確法案；2.進(jìn)行裝配圖設(shè)計(jì)；3.繪制局部零件圖；4.選擇張緊裝置零件的鉆孔工序進(jìn)行其加工夾具的設(shè)計(jì)；5.建立送料機(jī)構(gòu)三維模型并進(jìn)行仿真分析。1.3擬解決的關(guān)鍵問題1.通過定期、自動(dòng)、張緊輪張緊裝置的比照，確定帶的張緊裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；2.帶輸送過程中是依靠摩擦力輸送布，確定布與帶之間的摩擦力的大?。?.確定布料從初始地至目的地的傳送的過程。第2章總體設(shè)計(jì)方案2.1送料機(jī)構(gòu)簡介由電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，梯形齒同步帶傳動(dòng)做傳動(dòng)方式，依靠皮帶與物料之間的摩擦力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，將物料送到所需要的目的地?？梢源蟠鬁p少勞動(dòng)力本錢，這在實(shí)際生產(chǎn)中具有很好的推廣效果和意義。同步輪和軸用緊定螺釘連接，軸和電動(dòng)機(jī)之間使用彈性柱銷聯(lián)軸器連接，接通電源，同步輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)皮帶使得布料與皮帶前進(jìn)。本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖見圖2.1。圖2.1設(shè)計(jì)示意圖2.2帶的選擇帶傳動(dòng)的機(jī)械送料方式有平帶、圓帶、V帶、多楔帶、同步帶傳動(dòng)，如圖2.2所示。平帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)效率高，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的情況下應(yīng)用較多。圓帶結(jié)構(gòu)簡單，其材料常為皮革、棉、錦綸、聚氨脂等，多用于小功率傳動(dòng)。V帶帶輪上有相應(yīng)的輪槽，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力，另外，V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。多楔帶兼有平帶柔性好和V帶摩擦力大的優(yōu)點(diǎn)，主要用于傳遞功率大同時(shí)要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合。嚙合型帶傳動(dòng)也稱為同步帶傳動(dòng)，它通過傳動(dòng)帶內(nèi)外表上等距分布的橫向齒和帶輪上的相應(yīng)齒槽的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)，與摩擦型帶傳動(dòng)比擬，同步帶傳動(dòng)的帶輪和傳動(dòng)帶之間沒有相對(duì)滑動(dòng)，能夠保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。該機(jī)構(gòu)是輸送布料的，通過比擬，同步帶的傳動(dòng)比確定，帶輪與帶之間沒有相對(duì)滑動(dòng)，可以更穩(wěn)定的將布料送到所需目的地，所以這里選擇使用同步帶作為帶傳動(dòng)方式來進(jìn)行送料。(a)平帶傳動(dòng)(b)V帶傳動(dòng)(c)圓帶傳動(dòng)(d)多楔帶傳動(dòng)圖2.2摩擦型帶傳動(dòng)的幾種類型2.2同步帶張緊方式的選擇帶式送料的張緊方式有手動(dòng)張緊、自動(dòng)裝緊、采用張緊輪的自動(dòng)張緊裝置，如圖2.3所示。手動(dòng)張緊是改變中心距的方法來調(diào)節(jié)帶的初壓力，使帶重新張緊。自動(dòng)張緊可以自動(dòng)保持初壓力，操作方便。當(dāng)中心距不能調(diào)節(jié)時(shí)，可采用張緊輪將帶張緊。(a)手動(dòng)張緊(c)自動(dòng)張緊(d)張緊輪張緊圖2.3張緊裝置該送料機(jī)構(gòu)選擇自動(dòng)張緊的方式來張緊皮帶，可以自動(dòng)保持初壓力，使得皮帶與布料之間的壓力和布料與工作臺(tái)之間的摩擦力保持在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，布料就能不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)并且穩(wěn)定的到達(dá)目的地。這里考慮將自動(dòng)張緊裝置擺放在下皮帶外表，固定在兩旁的支板上，如圖2.4所示。圖2.4張緊裝置擺放位置圖本機(jī)構(gòu)的自動(dòng)裝置如圖2.5所示。通過2個(gè)中心對(duì)稱的張緊板固定在張緊軸上，每個(gè)張緊板上連接一個(gè)螺栓和一個(gè)盤頭螺釘，2個(gè)盤頭螺釘固定2個(gè)張緊輪，可以壓緊皮帶使皮帶與布之間的摩擦力保持在一個(gè)穩(wěn)定的值。2個(gè)螺栓之間拉一根彈簧，當(dāng)皮帶松弛導(dǎo)致一邊的張緊輪上抬，2塊中心對(duì)稱的張緊板在彈簧的拉力下使另一邊的張緊輪下抬壓住皮帶，從而到達(dá)壓緊皮帶的目的。(a)張緊裝置3D造型圖〔b)張緊裝置2D裝配圖2.5張緊裝置第3章.送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1選擇電動(dòng)機(jī)類型設(shè)帶的速度為V=0.3m/s，有效拉力為F=900N，按工作要求和工況條件，選用YCT系列電磁調(diào)速電機(jī)。工作機(jī)所需輸入功率為(3.1)由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為(3.2)式中、、分別為聯(lián)軸器、軸承、同步輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率。電動(dòng)機(jī)所需工作功率為(3.3)根據(jù)圖3.1可選功率為0.55KW的電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為YCT112-4A。YCT112-4A具體技術(shù)數(shù)據(jù)如圖3.1所示。圖3.1電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)圖3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1確定軸的最小直徑軸上的輸出功率為(3.4)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表15-3，取=115，得 (3.5)輸出軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使選的軸最小直徑與孔徑想適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，取=1.5，那么： 〔3.6〕 〔3.7〕 〔3.8〕按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表19-6，選用HL1型號(hào)的彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000。半聯(lián)軸器的孔徑為16mm，半聯(lián)軸器長度L=42mm，半聯(lián)軸器與軸配合的孔轂長度為30mm。3.2.2軸上零件的周向定位同步輪與軸使用緊定螺釘進(jìn)行連接，裝拆、傳力均較為方便。半聯(lián)軸器與軸得周向定位均采用平鍵聯(lián)接及過盈配合。3.2.3軸上零件的軸向定位支板、支撐架、同步輪之間用軸套進(jìn)行定位。支撐架上的軸承外圈由支撐架進(jìn)行定位并采用過盈配合，內(nèi)圈由軸肩進(jìn)行定位，支板上的軸承內(nèi)圈由軸套進(jìn)行定位，外圈由支撐板進(jìn)行定位并采用過盈配合。支撐架與工作臺(tái)之間用螺栓進(jìn)行固定，如圖3.2所示。圖3.2軸上零件裝配方案3.2.4確定各段軸徑直徑和長度如圖3.3和3.4所示，該軸為對(duì)稱軸，軸徑從左至右?。?6→20→24→30→30→24→20→16。軸長：取決于軸上零件得寬度及他們得相對(duì)位置。選用N204E和N206E圓柱滾子軸承，其寬度為14mm和16mm；為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，半聯(lián)軸器與軸配合長度為30mm，為使壓板壓住半聯(lián)軸器，取其相應(yīng)得軸長為28mm；根據(jù)軸承寬度為14mm，取第二段軸的長度為15mm；支板和支撐架距離為9mm，取第三段軸的長度為8mm；兩個(gè)支板之間的距離應(yīng)小于布料的寬度，布料寬度為250mm，所以取支板之間的距離為304mm。圖3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3.4軸的結(jié)構(gòu)3D造型圖3.2.5軸的強(qiáng)度校核作出軸的受力計(jì)算圖如圖3.3(a)所示，取集中載荷作用于同步輪及軸承的中點(diǎn)，計(jì)算同步輪上作用力的大小和方向。轉(zhuǎn)矩：(3.9)圓周力： (3.10)徑向力： (3.11)、方向如圖3.4所示。計(jì)算軸承上的上的支反力：根據(jù)靜力平衡方程，得：(3.12)各軸承支反力:計(jì)算各軸段彎矩：為各段軸距A點(diǎn)的任意截面的距離。AB軸段：(3.13)BE軸段： (3.14)EF軸段： (3.15)FC軸段：(3.16)CD軸段： (3.17)畫出合成彎矩圖，見圖3.5。圖3.5軸的受力校核圖判斷危險(xiǎn)截面并計(jì)算強(qiáng)度：剖面E、F當(dāng)量彎矩最大，直徑與鄰接段相差不大，故剖面E、F為危險(xiǎn)截面。 (3.18)式中，——軸的計(jì)算應(yīng)力，MPa；——軸所受彎矩，；——軸所受扭矩，；——軸的抗彎截面系數(shù)，；——對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1選取為55。 (3.19)所以滿足強(qiáng)度需求。3.3同步帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1設(shè)計(jì)功率(3.20)式中——設(shè)計(jì)功率，kW；——為載荷修正系數(shù)，見《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-26；——所需傳遞的額定功率，kW。由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-26查得=。那么：3.3.2選擇帶型和節(jié)距由，，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖14-9確定為L型，根據(jù)圖3.6，確定同步帶齒形尺寸，節(jié)距=9.525㎜。圖3.6梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸3.3.3小帶輪齒數(shù)確實(shí)定小帶輪齒數(shù)根據(jù)帶型L和小帶輪轉(zhuǎn)速，由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-27查得小帶輪的最小齒數(shù)=18，此處取20。3.3.4小帶輪節(jié)圓直徑 (3.21)由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-32查其外徑。3.3.5大帶輪齒數(shù)傳動(dòng)比已由前面確定 (3.22)3.3.6大齒輪節(jié)圓直徑(3.23)由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-32查其外徑3.3.7帶速 (3.24)3.3.8初定軸間距?。?900mm3.3.9帶長及其齒數(shù) (3.25)=由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-23差得應(yīng)選用帶長號(hào)為800的L型同步帶，其節(jié)線長=2133.60㎜，節(jié)線上的齒數(shù)=160。3.3.10實(shí)際軸間距此結(jié)構(gòu)的軸間距可調(diào)整為： (3.26)3.3.11小帶輪嚙合齒數(shù) (3.27)3.3.12根本額定功率由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-29差得=244.46N，0.095㎏/m得根本額定功率： (3.28)3.3.13所需帶寬由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-28查得L型帶=25.4㎜，按=10查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-25得。 (3.29)由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-24查得，應(yīng)選帶寬代號(hào)為100的L型帶，其25.4㎜。3.3.14帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸傳動(dòng)選用的同步帶為800H100；小帶輪：，；大帶輪：，；中心距：。查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-30，取齒形角，齒高，齒頂厚，齒頂圓半徑，齒根圓半徑。具體數(shù)據(jù)如圖3.7所示。圖3.7齒條的尺寸和公差可根據(jù)上列參數(shù)決定帶輪的結(jié)構(gòu)和全部尺寸，本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的同步輪3D造型如圖3.8所示，左圖為大同步帶輪，通過緊定螺釘與軸連接，小同步帶輪與軸承連接，皮帶帶動(dòng)小同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3.8同步帶輪同步帶輪裝配方案如圖3.9所示，在小同步帶輪里做一個(gè)軸承的槽，軸承和同步帶輪過盈配合，軸承內(nèi)圈用同步軸的軸肩進(jìn)行固定，同步帶輪外邊的凸緣用擋圈擋住，把整個(gè)小同步輪裝置固定住。大同步帶輪與支板之間的距離用軸套進(jìn)行定位，和軸使用緊定螺釘進(jìn)行連接，便于拆裝。(a)小同步帶輪(b)大同步帶輪圖3.9同步帶輪的裝配方案3.4支撐架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的支撐架用途是用來支撐主軸和固定軸承的外圈。主軸放置在支撐架里，需要安裝軸承來減小軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)和支撐架產(chǎn)生的摩擦，支撐架的3D造型圖如圖3.10所示。由于同步帶需要放置在一定的高度，根據(jù)同步帶的大帶輪節(jié)圓直徑，這里取支撐架的高度為90。支撐架與工作臺(tái)進(jìn)行螺栓連接，設(shè)計(jì)一個(gè)15mm的臺(tái)階，在上面打2個(gè)的光孔，用來放置螺栓與工作臺(tái)連接?？紤]到軸裝配的時(shí)候會(huì)有磕碰，在軸進(jìn)入的一面孔上倒R1的斜角如圖3.8所示(a)支撐架3D圖(b)支撐架二維圖圖3.10支撐架結(jié)構(gòu)圖根據(jù)本機(jī)構(gòu)所選的支撐架軸承寬度B為14mm，軸承直徑D=47mm，這里設(shè)計(jì)支撐架的厚度為14mm，放軸承的孔為mm。支撐架內(nèi)壁與軸承外圈為過盈配合，粗糙度要求到達(dá)1.6。由于需要用到支撐架來固定軸承的外圈，根據(jù)安裝尺寸，在支撐架的軸承孔里設(shè)計(jì)一個(gè)厚度為1mm，內(nèi)圈直徑為42的擋圈來固定軸承的外圈，軸承內(nèi)圈用主軸軸肩固定，如圖3.11所示，軸承數(shù)據(jù)如圖3.12所示，該軸承代號(hào)為N204E。。圖3.11支撐架裝配方案圖圖3.12圓柱滾子軸承第4章基于UG軟件的三維造型、運(yùn)動(dòng)仿真和Solidworks仿真分析4.1零件的三維造型UG軟件是一款三維造型軟件，一般先通過建立草圖，把要?jiǎng)?chuàng)立的所有草圖元素都在指定的平面內(nèi)完成，然后進(jìn)行特征建模來進(jìn)行草圖的三維造型。一般常用到特征有拉伸、回轉(zhuǎn)、掃掠等，在特征建模的時(shí)候還會(huì)使用到布爾運(yùn)算的功能，比方求和、求差等，最后可能需要用上細(xì)節(jié)特征如拔模、螺紋、倒斜圓角來完善整個(gè)三維模型，這里介紹1個(gè)零件的三維造型過程。4.1.1支撐架的三維造型首先建立一個(gè)草圖，繪制支撐架的底座，然后進(jìn)行拉伸，距離為15mm，如圖4.1所示。圖4.1支撐架底座拉伸圖在第一步的底座上建立草圖，繪制底座上的支撐體，進(jìn)行拉伸，為了使同步帶輪和工作臺(tái)間隔一定的距離，支撐架高度設(shè)計(jì)為90mm，拉伸距離那么為75mm，如圖4.2所示。圖4.2支撐體的拉伸圖在支撐體的一面建立草圖，繪制軸承孔的草圖，進(jìn)行拉伸。拉伸距離為13mm，由于是建一個(gè)孔的模型，所以布爾運(yùn)算為求差，如圖4.3所示。圖4.3軸承孔建模圖在支撐體的另一面建立草圖，繪制一個(gè)的圓，進(jìn)行拉伸，拉伸距離為1mm，布爾運(yùn)算為求差，這樣就建立了一個(gè)類似擋圈來固定住軸承的外圈，如圖4.4所示。圖4.4軸承外擋圈的建模在支撐架上打2個(gè)通孔，用螺栓來連接支撐架和工作臺(tái)，如圖4.5所示。圖4.5孔的建模最后進(jìn)行細(xì)節(jié)特征倒斜角，倒斜角便于軸的安裝，至此完成整個(gè)的模型建設(shè)，如圖4.6所示。圖4.6支撐架三維模型4.2仿真運(yùn)動(dòng)UG軟件中的運(yùn)動(dòng)仿真模塊可以把建造的三維模型按照實(shí)際運(yùn)動(dòng)模式以最直觀的的形式展現(xiàn)在設(shè)計(jì)師眼前，通過最直觀的運(yùn)動(dòng)可以讓設(shè)計(jì)者更清楚的發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)中的錯(cuò)誤和缺乏之處，能夠更容易的找到解決方法。當(dāng)然，用UG做的仿真運(yùn)動(dòng)制作成視頻給第一次使用者觀看，能夠讓購置者一目了然，省去了閱讀繁瑣的說明書。該機(jī)構(gòu)通過電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，通過聯(lián)軸器帶動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)同步輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。首先翻開機(jī)構(gòu)的裝配圖，進(jìn)入U(xiǎn)G的運(yùn)動(dòng)仿真界面，新建一個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真。然后要用到“連桿”的功能，在本機(jī)構(gòu)中，主軸帶動(dòng)同步帶輪，在支撐架和支板出放置軸承以減少摩擦，所以在建立該連桿時(shí)，軸、軸承內(nèi)圈、同步帶輪為一個(gè)連桿，如圖4.7所示，有顏色的為同一個(gè)連桿。圖4.7連桿的建立以相同的形式建立3對(duì)小同步帶輪的連桿。如圖4.8所示。圖4.8小同步輪的連桿建立然后建立“運(yùn)動(dòng)副”，選擇所需要運(yùn)動(dòng)的連桿，如圖4.9所示。再建立運(yùn)動(dòng)方式，在運(yùn)動(dòng)副中的駕駛員模塊設(shè)置所需運(yùn)動(dòng)的方式，如圖4.10所示。圖4.9選擇運(yùn)動(dòng)連桿圖4.10連桿運(yùn)動(dòng)方式設(shè)置在以相同的方式建立三對(duì)小同步帶輪的運(yùn)動(dòng)副。在設(shè)置完運(yùn)動(dòng)副以后，使用“解算方案”功能對(duì)連桿的運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行解算，解算方案結(jié)果如圖4.11所示。圖4.11結(jié)算方案結(jié)果最后進(jìn)行求解，得到運(yùn)動(dòng)仿真，如圖4.12所示。圖4.12運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫4.3Solidworks仿真運(yùn)動(dòng)確定CAE分析計(jì)算內(nèi)容本設(shè)計(jì)的主軸三維圖模型如圖3.3所示?，F(xiàn)需對(duì)其在工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，以校核其強(qiáng)度是否滿足要求。主軸三維模型材料屬性如表4.1所示：表4.1材料屬性構(gòu)件名稱材料名稱材料參數(shù)質(zhì)量〔kg〕重量〔N〕密度〔〕主軸圓鋼451.8618.2677004.3.2分析邊界條件主軸僅有一個(gè)自由度，主軸被軸承及支撐架、支板限制了其它5個(gè)自由度，添加軸承約束條件，邊界約束模型如圖4.13所示.圖4.13約束模型主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同步帶輪給軸的扭矩值經(jīng)前面計(jì)算得為2.67N.m，其載荷邊界模型如圖4.14所示。圖4.14載荷邊界圖對(duì)主軸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單元類型為實(shí)體網(wǎng)格單元，單元總數(shù)為7144個(gè)，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為11607，其網(wǎng)格模型如圖4.15所示。圖4.15網(wǎng)格模型圖4.3.3CAE分析計(jì)算判據(jù)主軸使用材料為圓鋼45，材料伸長率為﹥6%，屬于塑性材料，強(qiáng)度準(zhǔn)那么選用第四強(qiáng)度理論進(jìn)行判斷，其相關(guān)數(shù)據(jù)見表4.2所示。表4.2材料參數(shù)材料參數(shù)屈服強(qiáng)度〔MPa〕抗拉強(qiáng)度〔MPa〕許用應(yīng)力〔MPa〕圓鋼45355600=/3=200備注:⑴材料抗拉強(qiáng)度參考GB/T15115-1994；⑵平安系數(shù)參考汽車標(biāo)準(zhǔn)，其值為3。4.3.4CAE分析結(jié)果計(jì)算軸在起動(dòng)力矩作用下的等效應(yīng)力云圖如圖4.16所示，從圖中可以得出軸在起動(dòng)力矩作用下最大等效應(yīng)力的位置為最左端，即起動(dòng)力矩作用的位置，最大應(yīng)力等于58.06MPa。圖4.16軸的等效應(yīng)力云圖軸的變形云圖如圖4.17所示：圖4.17軸的變形云圖從圖4.17可以得出軸的最大變形量為0.009mm，最大變形位置為載荷施加位置。通過上面計(jì)算軸的應(yīng)力及其變形如表4.3所示：表4.3應(yīng)力及其變形計(jì)算結(jié)果構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算〔MPa〕變形計(jì)算〔mm〕許用應(yīng)力〔MPa〕軸58.060.009220由表3可以看出，軸在起動(dòng)力矩作用下的最大等效應(yīng)力為58.06MPa，遠(yuǎn)小于其許用應(yīng)力220MPa，平安域度大，因此軸滿足強(qiáng)度要求；軸在起動(dòng)力矩作用下的變形較小，軸的剛度較好，滿足設(shè)計(jì)要求。第5章鉆孔專用夾具設(shè)計(jì)5.1提出問題(1)怎樣限制零件的自由度：一個(gè)定位螺栓限制四個(gè)自由度，一個(gè)圓柱擋銷限制一個(gè)自由度。(2)怎樣夾緊：使用夾緊螺母夾緊工件。(3)怎樣使夾具使用合理：使用鉸鏈?zhǔn)姐@模板，便于裝卸。5.2設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便、夾緊可靠、使用平安、有合理的裝卸空間，還要注意機(jī)構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計(jì)的夾具完全符合要求。本夾具為鉆螺紋孔，由于工件體積比擬小，為了便于裝卸，選用鉸鏈?zhǔn)姐@模板。5.3定位分析本夾具定位方案采用六點(diǎn)定位。在夾具底座凸臺(tái)上用平面限制三個(gè)自由度，用一個(gè)定位心軸進(jìn)行定位，限制工件的二個(gè)自由度，在工件一側(cè)用一個(gè)圓柱擋銷，限制一個(gè)自由度，如圖5.1所示。(a)定位主視圖(b)定位俯視圖圖5.1定位方案圖5.4夾緊方案分析設(shè)計(jì)由于工件采用一面一孔一銷定位，夾緊方案選擇螺栓擰緊，夾緊方式和夾緊力方向如圖5.2所示。圖5.2工件夾緊方式為了防止鉆模板在鉆孔的時(shí)候發(fā)生抖動(dòng)導(dǎo)致誤差，需要對(duì)鉆模板的進(jìn)行夾緊固定。在鉆模板懸空一側(cè)下方使用兩個(gè)支柱支撐鉆模板，鉆模板前面設(shè)計(jì)一個(gè)槽用來放置一個(gè)螺桿，螺桿上的螺栓從上至下擰緊從而壓緊鉆模板。2個(gè)支柱和夾具底座用螺栓進(jìn)行連接，螺桿支柱用電焊焊在夾具底座上，如圖5.3所示。鉆模板夾緊主視圖(b)鉆模板俯視圖圖5.3鉆模板夾緊方案圖5.6夾具使用說明在安裝工件前，首先擰松螺桿上的螺母，向右放下螺桿，向上掀開鉆模板，把工件放到夾具底座凸臺(tái)上，蓋上鉆模板到支柱上，螺桿向左卡進(jìn)鉆模板上的槽，擰緊螺桿上的螺母，完成夾具的裝配，如下圖5.4所示。圖5.4夾具使用說明圖總結(jié)時(shí)光如水、生命如歌，回想昨日我還是一個(gè)悠閑漫步在校園的大一新生，今天我卻已是馬上要參與畢業(yè)辯論的離校畢業(yè)生了，在本次設(shè)計(jì)中運(yùn)用了科學(xué)工程計(jì)算軟件，翻閱了學(xué)過的各種關(guān)于機(jī)械零件設(shè)計(jì)，制圖，公差方面的書籍，綜合運(yùn)用了這些知識(shí)，感覺進(jìn)步許多，當(dāng)然尤其是在計(jì)算機(jī)軟件CAD方面的運(yùn)用，深切感到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)給設(shè)計(jì)人員帶來的方便。由于沒有經(jīng)驗(yàn)，第一次做整個(gè)設(shè)計(jì)工作，在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)了一些疑問比方對(duì)圖層，線形不熟悉就不確定自己畫出的線在出圖到圖紙上時(shí)實(shí)際上是什么樣子，對(duì)于各種線寬度，沒有實(shí)際的概念。說明書的排版也比擬混亂，制圖規(guī)格，線形，零件設(shè)計(jì)中的微小計(jì)算錯(cuò)誤等都在設(shè)計(jì)過程中一直存在著。再比方標(biāo)注較混亂等諸多細(xì)節(jié)上的錯(cuò)誤。通過這次設(shè)計(jì)，我更好的掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)律，綜合運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)，通過設(shè)計(jì)計(jì)算，繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行全面的機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)我以后的工作有非常大的幫助。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，感到機(jī)械設(shè)計(jì)綜合了力學(xué)，公差，材料，制圖等學(xué)科的知識(shí)，要學(xué)好了這些功課，才能真正做好機(jī)械設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)黃鶴汀.機(jī)械制造裝備[M].王芙蓉北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.朱家誠.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].合肥:合肥工業(yè)大學(xué)出版社,2005.孫桓.機(jī)械原理[M],北京:高等教育出版社2006.濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2006.李碩根,楊興駿.互換性與技術(shù)測量[M].北京:中國計(jì)量出版社,2007.王蘭美,殷昌貴.畫法幾何及工程制圖[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.孫麗媛.機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2010.劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2004.張瑞萍,孫曉紅.UGNX6中文版[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009.吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.周世學(xué).機(jī)械制造工藝與夾具[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1999.燕山大學(xué)等大學(xué)編委.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2000.李旦,邵東向,王杰等.機(jī)床專用夾具圖冊(cè)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2005.卞洪元.機(jī)械制造工藝與夾具[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2010.楊峻峰