GQ50型鋼筋切斷機的結(jié)構(gòu)設(shè)計與運動仿真【說明書+CAD+仿真】
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黃河科技學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 工 學院 機 械 系 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 08 級 1 班學號 080105007 學生 劉 文 超 指導(dǎo)教師 王 良 文 畢業(yè)設(shè)計(論文)題目 GQ50型鋼筋切斷機的結(jié)構(gòu)設(shè)計與運動仿真 畢業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容與基本要求(目標、任務(wù)、途徑、方法,應(yīng)掌握的原始資料(數(shù)據(jù))、參考資料(文獻)以及設(shè)計技術(shù)要求、注意事項等)一、設(shè)計技術(shù)要求、原始資料(數(shù)據(jù))、參考資料(文獻)1、設(shè)計要求: 1)建立運動分析模型 ,分析曲柄滑塊機構(gòu)的位移、速度、加速度。 2)完成50型鋼筋切斷機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 3)完成傳動系統(tǒng)的計算機的仿真分析(采用三維軟件建模并仿真)。2、原始資料(數(shù)據(jù)): 切斷機的電機,4kw;切斷次數(shù),28(次/分);切斷行程:40mm。3、參考資料 1)筑路機械工程著作; 2)建筑機械雜志。二、設(shè)計目標與任務(wù) 設(shè)計出滿足要求的鋼筋切斷機,并完成其裝配圖與部分零件圖,查閱文獻資料不少于12篇,其中外文資料不少于2篇。 1、文獻綜述一篇,不少于3000字,與專業(yè)相關(guān)的英文翻譯一篇,不少于3000漢字。 2、畢業(yè)設(shè)計說明書一份,內(nèi)容與字數(shù)都不少于規(guī)定的任務(wù)量。 3、圖紙若干(折合后不少于A1圖紙3張,可以用計算機繪圖)。 4、包含本次設(shè)計的所有內(nèi)容的光盤一張。畢業(yè)設(shè)計(論文)撰寫規(guī)范及有關(guān)要求,請查閱黃河科技學院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)指導(dǎo)手冊。三、時間安排 1-4 周 完成開題報告、文獻翻譯、文獻綜述及總體方案設(shè)計。 5-11 周 完成總體設(shè)計、完成部分機構(gòu)的裝配圖及部分零件圖并撰寫說明書。 12-13 周 修改論文、資格審查等。 14 周 畢業(yè)答辯。畢業(yè)設(shè)計(論文)時間: 年 月 日至 年 月 日計 劃 答 辯 時 間: 年 月 日專業(yè)(教研室)審批意見:審批人簽名:課題名稱GQ50型鋼筋切斷機的結(jié)構(gòu)設(shè)計與運動仿真課題來源 教師擬訂課題類型AX指導(dǎo)教師王良文學生姓名劉文超專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化學 號080105007一、調(diào)研資料的準備1. 參觀黃河金剛石有限公司的GQ40型和GQ50型鋼筋切斷機,了解鋼筋切斷機的工作原理。2. 利用圖書館及網(wǎng)絡(luò)資源,查閱相關(guān)資料。二、設(shè)計的目的與要求1. 建立運動分析模型。2. 建立機械的動力學模型。3. 設(shè)計整體結(jié)構(gòu)。三、思路與預(yù)期成果1、設(shè)計思路:(1)首先查詢大量的相關(guān)資料,并熟悉AUTO CAD及Inventor2011繪圖軟件,達到能夠較為熟練的使用,以提高設(shè)計及繪圖效率。(2)根據(jù)畢業(yè)時間的安排,逐步推進設(shè)計進程,有不懂之處就盡快與老師進行溝通,得到老師指導(dǎo)并解決問題。2、預(yù)期的成果(1)完成文獻綜述一篇,不少與3000字,與專業(yè)相關(guān)的英文翻譯一篇,不少于3000字。(2)完成內(nèi)容與字數(shù)都不少于規(guī)定量的畢業(yè)設(shè)計說明書一份,繪制出各主要零件的工程圖。(3)建立GQ50型鋼筋切斷機的三維模型,并進行運動仿真。四、任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時間安排1-4 周 完成開題報告、文獻翻譯及文獻綜述。5-11 周 完成總體設(shè)計,基本完成機構(gòu)的裝配圖及零件圖,并撰寫說明書。12-13 周 修正并完善論文終稿,進行資格審查。14 周 畢業(yè)答辯。五、完成設(shè)計(論文)所具備的條件因素 修完機械設(shè)計,工程材料等課程,借助圖書館的相關(guān)文獻資料,以及網(wǎng)絡(luò)等資源。指導(dǎo)教師簽名: 日期: 黃河科技學院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告表課題來源:(1)教師擬訂;(2)學生建議;(3)企業(yè)和社會征集;(4)科研單位提供課題類型:(1)A工程設(shè)計(藝術(shù)設(shè)計);B技術(shù)開發(fā);C軟件工程;D理論研究;E調(diào)查報告 (2)X真實課題;Y模擬課題;Z虛擬課題 要求(1)、(2)均要填,如AY、BX等目 錄1任務(wù)書1 2開題報告2 3指導(dǎo)教師評閱表34主審教師評審表4 5畢業(yè)設(shè)計答辯評審與總成績評定表5 6畢業(yè)設(shè)計說明書6 7文獻綜述588文獻翻譯64 9光盤 10設(shè)計圖紙單位代碼 02 學號 080105007 分 類 號 TH 密 級 畢業(yè)設(shè)計 文獻綜述 院(系)名稱工學院機械系 專業(yè)名稱機械設(shè)計制造及其自動化 學生姓名劉文超 指導(dǎo)教師王良文2012年 03 月 20 黃河科技學院畢業(yè)設(shè)計(文獻綜述) 第 8 頁鋼筋切斷機運動仿真綜述摘要本文調(diào)研了最近幾年國內(nèi)外有關(guān)鋼筋切斷機的專利、論文,以及現(xiàn)在的研發(fā)現(xiàn)狀。分析研究鋼筋切斷機的動力學性能是進行鋼筋切斷機設(shè)計、改良的理論基礎(chǔ)。為了推動鋼筋切斷機設(shè)計創(chuàng)新,縮短鋼筋切斷機的設(shè)計周期,在產(chǎn)品試制及完成測試之前明確了解鋼筋切斷機的動力學參數(shù),及時發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)計過程中存在的缺陷,最大程度地節(jié)省資金和時間。采用計算機仿真技術(shù)結(jié)合動力學理論,對鋼筋切斷機進行零件三維設(shè)計、裝配,建立鋼筋切斷機三維仿真分析模型,模擬鋼筋切斷機運行狀況,對鋼筋切斷機進行仿真分析研究, 以加快產(chǎn)品技術(shù)更新。關(guān)鍵詞: 鋼筋切斷機,動力學模型,結(jié)構(gòu)設(shè)計,運動仿真 一.引言鋼筋切斷機是一種各類工程建設(shè)領(lǐng)域廣泛使用的設(shè)備,在近年來的生產(chǎn)、使用中呈現(xiàn)快速增長的趨勢。國內(nèi)各相關(guān)廠家先后開發(fā)了GQ32型、GQ40型、GQ50型、GQ60型、GQ75型等多個品種的切斷機。隨著建設(shè)工程規(guī)模的擴大,建筑質(zhì)量的要求提高,鋼筋切斷機的規(guī)格有逐漸增大的趨勢。各生產(chǎn)廠家為提高自己的生產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)性能、增加產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢,不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu),努力降低生產(chǎn)成本,并不斷開發(fā)新的品種。但由于未見國內(nèi)外有關(guān)鋼筋切斷機動力學研究的文獻,因而在改良產(chǎn)品設(shè)計及開發(fā)新的產(chǎn)品過程中,在產(chǎn)品試制及完成測試之前尚不能對結(jié)構(gòu)的動力學參數(shù)及驅(qū)動電機在工作過程中的真實運動情況有比較明確的了解,而電機在工作過程中的速度降是衡量鋼筋切斷機設(shè)計質(zhì)量的重要指標之一。為此,我們首先建立了一種鋼筋切斷機的通用動力學計算模型,使我們在產(chǎn)品的改良設(shè)計及研發(fā)新產(chǎn)品的過程中通過AutoCAD完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計后,通過聯(lián)機計算的方法就可以清楚的求得所開發(fā)產(chǎn)品的動力學參數(shù)及驅(qū)動電機的真實運動情況,可以極大的加快產(chǎn)品的開發(fā)速度及方便的修改產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)參數(shù)。相關(guān)工作對于提高國內(nèi)產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)工作的進度,提高產(chǎn)品的競爭力有一定的積極作用。678二.鋼筋切斷機簡介鋼筋切斷機是一種在工程及建筑領(lǐng)域中廣泛使用的設(shè)備,由于近年來房地產(chǎn)的迅速發(fā)展,鋼筋切斷機的生產(chǎn)、使用呈現(xiàn)快速增長的趨勢,隨著建筑工程規(guī)模的擴大和對建筑質(zhì)量要求的提高,對鋼筋切斷機的性能也提出了更高的要求。9目前,國產(chǎn)鋼筋切斷機的典型結(jié)構(gòu)下圖所示,電機通過一級帶傳動、三級齒輪傳動來驅(qū)動曲柄滑塊機構(gòu)帶動活動刀做往復(fù)運動,固定在活動刀座上的活動刀片和固定在機體上的固定刀片一起作用完成對鋼筋的切斷。10三.相關(guān)專利產(chǎn)品介紹(專利123) 專利1的產(chǎn)品是一種以柴油機為動力的鋼筋切斷機,其特征在于將鋼筋切斷機與柴油機相組合、中間用皮帶傳動相聯(lián)接構(gòu)成一柴油鋼筋切斷機。其優(yōu)點和積極效果是:不需要電力,使沒有電力或者電力不足的地方,也夠使用鋼筋切斷機完成鋼筋的切斷。右圖所示的是專利1產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖:1為鋼筋切斷機機構(gòu),2為底架、3為皮帶傳動、4為柴油機、5 和6分別是柴油機4和切斷機1與底架2相連接的連接螺栓。柴油機4和鋼筋切斷機構(gòu)1都被連接螺栓5和6固定在底架2上,發(fā)動柴油機4通過皮帶傳動3帶動鋼筋切斷機構(gòu)1的刀具來完成切斷鋼筋的工作要求。專利2的產(chǎn)品是一種改進的鋼筋切斷機。它的箱體由側(cè)面箱板和箱底板組裝成封閉型式:其傳動系統(tǒng)采用三軸(六齒輪)三級齒輪傳動結(jié)構(gòu);而其曲柄桿與滑塊采用鉤型連接結(jié)構(gòu)。這種改進,使箱體制造工藝簡化。由于是三級齒輪傳動節(jié)省了一根中間傳動軸,故而使整機體積縮小了許多,且降低了成本。而曲柄桿與滑塊的鉤型連接方式,不僅結(jié)構(gòu)簡單,而且提高了機械強度,不易損壞,使整機延長了壽命。專利3的產(chǎn)品是一種改進的鋼筋切斷機。包括電機、飛輪、第一級至第四級齒輪傳動裝置、離合器、定動切刀和哈夫式齒輪箱體,第一級齒輪傳動裝置的傳動軸兩端分別套裝有飛輪;哈夫式齒輪箱體以曲軸中心水平線為依據(jù),由鑄成上、下各一半的兩塊箱體組合而成。本實用新型由于在現(xiàn)有四級齒輪傳動鋼筋切斷機的基礎(chǔ)上,采用哈夫式箱體并在第一級齒輪傳動裝置的傳動軸兩端分別套裝有飛輪,故其故障率低,使用壽命長,阻力大;且安裝、維修方便該專利產(chǎn)品是對國內(nèi)外產(chǎn)品的一種改進,是一種實用新型的鋼筋切斷機,該產(chǎn)品主要包括電動機,飛輪,第一級至第四級齒輪傳動裝置、離合器、定動刀片和哈夫式齒輪箱體,起主要特別之處在于:第一級齒輪傳動裝置的傳動軸兩端分別裝有飛輪。具體結(jié)構(gòu)如上圖。四. 鋼筋切斷機幾個主要部件 (1) 刀口裝置(專利4)專利4指推動刀口軸桿的偏心軸外圍裝設(shè)有方形滑塊,于偏心軸轉(zhuǎn)動時能使方形滑塊上下移動,進而使刀片軸桿以平面方式向外推動或拉回,使鋼筋的切口平直,并于切斷鋼筋后,偏心軸拉回軸桿撞擊偏心軸的力,形成面的使受力點平均,降低偏心軸的耗損,且該偏心軸與推動齒輪間設(shè)有一固定隔板,以避免撞擊的同時造成齒輪的偏移而損壞,該刀口軸桿的另一側(cè)設(shè)有一活動隔板,能增進維修時的便利性。(2) 離合器組件(專利5)專利5鋼筋切斷機的曲軸離合器。該器包括曲軸、內(nèi)齒輪、大齒輪和安裝在兩輪內(nèi)接之間的活動銷齒機構(gòu)。該機構(gòu)又由轉(zhuǎn)銷軸、轉(zhuǎn)銷齒、撥動擋板、拉簧和伸縮擋銷組成。通過操縱轉(zhuǎn)銷齒接觸于大齒輪的轉(zhuǎn)銷齒推槽內(nèi)而使大齒輪帶動內(nèi)齒輪和曲軸轉(zhuǎn)動?;虿倏v轉(zhuǎn)銷齒接觸于內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)銷軸槽內(nèi)而使內(nèi)齒輪脫離大齒輪,使大齒輪空轉(zhuǎn)。該離合器可適用于切斷機、沖床、剪切機床上,其具有離合平穩(wěn)、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點。五. 鋼筋切斷機存在的缺點和問題 目前,國內(nèi)外現(xiàn)有的鋼筋切斷機,就其傳動方式分為兩種類型:一種是開式傳動,一種是閉式傳動。11開式傳動的形式,其軸、齒輪等主要傳動件都要暴露在外,各傳動件均要靠人工加油,極為不方便。閉式傳動的形式,主要傳動件均安裝在機器箱體內(nèi),形成整體密封,其機體為整體構(gòu)件,加工工藝復(fù)雜。國內(nèi)外的鋼筋切斷機主要存在以下幾個問題:(1) 用電動機作原動機的鋼筋切斷機和用柴油機作原動機的鋼筋切斷機,所用的原動機不能代換,這給使用帶來了一定的不方便。(2) 國內(nèi)外使用的全封閉結(jié)構(gòu)的鋼筋切斷機的活動刀處采用上開蓋的機體,大都是采用的是減速器結(jié)構(gòu),用螺栓連接,而這種結(jié)構(gòu)的剛性較差,而且在結(jié)合面處加工困難,并且常常漏油。而機體采用整體式結(jié)構(gòu)的鋼筋切斷機,活動刀處采用的是側(cè)開蓋結(jié)構(gòu),由于切斷機工作時所受的側(cè)向力很大,常常損壞。(3) 國內(nèi)外所使用的鋼筋切斷機在空套齒輪與軸結(jié)合處,常常容易損壞。(4) 國內(nèi)外所使用的鋼筋切斷機,其離合器操縱機構(gòu)只有一種方式,即腳踏式,這不適應(yīng)于不同習慣的操作者和不利于緊急情況的操作。(5) 國內(nèi)外所使用的鋼筋切斷機,大都采用的是小功率的電動機,工作主軸的偏心距也很小,這樣在剪切公稱直徑范圍內(nèi)的不同直徑的鋼筋時,就要更換刀片或者在刀片的后面加減刀墊,才能完成剪切不同尺寸鋼筋的切斷要求。(6) 國內(nèi)外所使用的鋼筋切斷機,其固定刀片側(cè)隙的調(diào)整是靠人工選配尺寸固定的刀墊來實現(xiàn)的。六.鋼筋切斷機的改良方向真對鋼筋切斷機存在的這些問題,提出以下改良方向:(1)結(jié)構(gòu)與造型的改良。目前的鋼筋切斷機有閉式與開式兩大類。開式由于體積大,搬移不便、潤滑差等,已經(jīng)很少生產(chǎn)使用。而閉式結(jié)構(gòu)的體積雖較為緊湊,但存在的主要問題是在傳動系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,維修不太方便。目前在市場上出現(xiàn)了一種在整體閉式結(jié)構(gòu)上的改良設(shè)計。1213即將機體一側(cè)的1/21/3設(shè)計為可拆卸結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)雖然在加工上增加了工序,但鑄造環(huán)節(jié)更簡單,安裝比較方便,尤其是便于售后服務(wù)。(2)輕量化設(shè)計輕量化設(shè)計可節(jié)省資源、減少生產(chǎn)、使用、回收等環(huán)節(jié)中了浪費,而且就機器本身而言,也可以通過輕量化設(shè)計,在最低成本下達到機器的使用性能。就目前來說,可通過建立虛擬樣機、并對其進行有限元分析實現(xiàn)輕量化設(shè)計及制造。1415七. 其他機械動力學的相關(guān)內(nèi)容:機械動力學主要研究的是機械的振動和平衡的問題。目前,我們正在高速發(fā)展的階段,各個部門迫切需要大量的新的高效率,高速度,高精度和高自動化的機械設(shè)備。隨著機械速度的提高,機械平衡和震動的問題成為機械設(shè)計中的一個問題,在設(shè)計高精度的機器時,就必然涉及各種動力學的因素,需要精確計算各部件的真實運動情況以及考慮部件的彈性、運動副中的磨察等因素對構(gòu)件運動的影響,才能使各部件的動作協(xié)調(diào),機械運轉(zhuǎn)正常。17181920八. 結(jié)束語產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)過程是一個不斷改良完善、技術(shù)優(yōu)化發(fā)展的過程。唯有通過長期的市場考驗,且有優(yōu)良的性價比,才能真正占領(lǐng)市場。 鋼筋切斷機的運動仿真的設(shè)計必將更加有利于鋼筋切斷機產(chǎn)品的開發(fā),可以加快產(chǎn)品的開發(fā)速度以及開發(fā)出更加高效的產(chǎn)品。參考文獻專利1 孟憲民,劉鴻鷹,章友文,郭俊平,付竹祥 柴油鋼筋切斷機 專利號:91209535.0專利2 陶昆 , 鋼筋切斷機 專利號:94217280.9專利3 蔣家善 改進的鋼筋切斷機 專利號:00240526.1專利4 邱文聰 鋼筋切斷機刀口裝置 專利號:96205392.9專利5 全承浩 鋼筋切斷機的曲軸離合器 專利號:95214902.86 胡永華;劉中 鋼筋切斷機參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)開發(fā) 2011年4月7 陶浩;段紅杰 鋼筋切斷機的動力學性能 2008年 5月8 段紅杰;陶浩 鋼筋切斷機動力學仿真設(shè)計 2010年4月9 王文良,李長詩 鋼筋切斷機通用動力學 2008年8月10 張金芳 袁俊華 陳 偉 人機界面型全自動鋼筋切斷機 2010年8月11 劉瑞東 液壓隨動切斷、液壓馬達送料鋼筋定長切斷機 2010年10月12 王良文 國產(chǎn)鋼筋切斷機的生產(chǎn)現(xiàn)狀與改良方向 2009年1月13 樊智慧 鋼筋切斷機曲軸連桿機構(gòu)的改進 1995年3月14 孟慶華 鋼筋切斷機液壓系統(tǒng)的設(shè)計研究 2010年8月15 賀生華 普通鋼筋切斷機技術(shù)改造 2008年一月16 車仁煒 陸念力 王樹春 一種新型鋼筋切斷機的設(shè)計研究 2004年17 唐錫寬機械動力學 高等教育出版社 1984.5 18 張策 機械動力學 北京:高等教育出版社 2001年4月19 Bevefidge R,Bolme D,Teixeira M,et a1The CSU Face Identification Evaluation SystemRUsersGuide Version 50,technical report,Computer Science Dept,Colorado State Univ,May 200320 Huang LL,Shimizu A,and Kobatake HClassificationbased face detection using gabor filter featuresAThe 6th IEEE Internati0nal Conference on Automatic Face and Gesture Recognition(FG2004)C2OO4:397-402單位代碼 02 學號 080105007 分 類 號 TH 密 級 畢業(yè)設(shè)計說明書GQ50型鋼筋切斷機的結(jié)構(gòu)設(shè)計與運動仿真院系名稱工學院專業(yè)名稱機械設(shè)計制造及其自動化學生姓名劉文超指導(dǎo)教師 王良文2012年 5 月 10 日 黃河科技學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 49 頁GQ50型鋼筋切斷機的結(jié)構(gòu)設(shè)計與運動仿真摘要本產(chǎn)品的設(shè)計是根據(jù)黃河科技學院工學院機械系2012屆畢業(yè)設(shè)計的要求,在參觀調(diào)研的基礎(chǔ)上,對大學四年已學知識的總結(jié)、實踐與提高。按照指導(dǎo)老師的要求,我首先查閱了大量關(guān)于此產(chǎn)品設(shè)計的資料,做好初期準備。然后到河南省長葛市黃河旋風股份有限公司參觀,深入了解鋼筋切斷機的工作原理及使用要求,在此基礎(chǔ)上,形成自己初步的設(shè)計思路。本產(chǎn)品設(shè)計給定的原始參數(shù)是:切斷能力為(6-50)mm的圓鋼;電機功率為4kw;沖切次數(shù)為28次/min;切斷行程為40mm。此次設(shè)計的主要研究內(nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵是:根據(jù)鋼筋切斷機的使用要求,確定其工作原理,在此基礎(chǔ)上進行鋼筋切斷機的結(jié)構(gòu)設(shè)計,確定主要結(jié)構(gòu)尺寸。主要包括以下幾點:1、電動機的選擇;2、傳動裝置的設(shè)計和計算;3、軸承的選擇;4、曲軸連桿機構(gòu)的設(shè)計;5、機體的設(shè)計;6、刀片的設(shè)計選擇。然后根據(jù)這些設(shè)計數(shù)據(jù)進行產(chǎn)品的建模及運動仿真。本次產(chǎn)品建模使用的是美國Autodesk公司的三維設(shè)計軟件Inventor 2011。首先是根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)建立各個零件的草圖,在草圖的基礎(chǔ)上運用零件特征生成三維實體;然后在Inventor 2011軟件的虛擬環(huán)境中進行虛擬裝配,建立數(shù)字樣機;最后進行應(yīng)力分析、運動干涉分析及運動仿真。本設(shè)計可以大幅降低鋼筋切斷機的研發(fā)周期及成本,從而提高產(chǎn)品的市場競爭力和企業(yè)的經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞:鋼筋切斷機,結(jié)構(gòu)設(shè)計,Inventor 2011,虛擬裝配,運動仿真Disc Centrifuge Spindle Box DesignAuthor:Wenchao LiuTutor:Liangwen WangAbstractThis product is designed according to the college of engineering science and technology of 2012 member of graduation design requirements, during a visit to a research, on the basis of the university for four years have already learn knowledge summary, practice and improve. According to the requirements of the guiding teacher, I first looked a lot about this product design information, do well to the early. And then to the Yellow River in henan province ChangGe city whirlwind visit to a joint stock limited company, understand reinforced cutting machine and working principle of the use requirement, and based on this, the preliminary design to form their own ideas. This product design parameters are given of the original: cutting ability for (phi 6-phi 50) mm round steel; The motor power for 4 kw; For punching number 28 times/min; Cut off the trip to 40 mm. The design of the main research contents, technology and the key is: according to the use requirement reinforced cutting machine, determine its working principle, and based on the structure of the steel cutting machine design, confirming the main structure size. Mainly include the following: 1, the choice of the motor; 2, the design and calculation of transmission device; 3, bearing choice; 4, crankshaft connecting rod design of organization; 5, the bodys design; 6, the blade design choices. Then according to the design data modeling of products and movement simulation. This product modeling is using the companys 3 d design Autodesk Inventor 2011 software. First of all is according to the design data to set up the various parts of the sketch, in the sketch of the use part features based on 3 d entity; And then in the Inventor 2011 software virtual environment in virtual assembly, to build digital prototype; Finally in stress analysis, motion interference analysis and simulation movement. This design can dramatically reduce the reinforced cutting machine development cycle and cost, so as to improve the market competitiveness of products and the economic efficiency of enterprises.Keywords: steel cutting machine, the structure design, Inventor 2011, virtual assembling, movement simulation目 錄1 緒論12 設(shè)計前的準備32.1計劃任務(wù)書32.1.1 產(chǎn)品設(shè)計的依據(jù)32.1.2 計劃任務(wù)書32.2 設(shè)計前的準備33鋼筋切斷機的總體設(shè)計43.1鋼筋切斷機的工作原理43.2鋼筋切斷機的基本結(jié)構(gòu)44傳動方案的設(shè)計54.1 基本傳動數(shù)據(jù)計算54.1.1分配傳動比54.1.2計算各州的運動及動力參數(shù)54.2 帶傳動的設(shè)計64.2.1帶型的選擇64.2.2帶輪基準直徑的確定64.2.2帶速的確定64.2.3中心距、帶長及包角的確定。64.2.4 確定帶的根數(shù)74.2.5 帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸74.3 齒輪傳動的設(shè)計74.3.1選材料、確定初步參數(shù)74.3.2齒面疲勞強度計算84.3.3齒根抗彎疲勞強度驗算105 Autodesk Inventor 2011125.1 Inventor 2011的組成125.2三維繪圖軟件Inventor 2011的優(yōu)點125.2.1 二維工程圖處理能力比較好125.2.2 具有良好的設(shè)計項目管理功能135.2.3 參數(shù)化技術(shù)和變量化技術(shù)135.2.4 簡便的操作風格135.2.5 精彩的顯示功能136 主要零件的設(shè)計及建模146.1機體的設(shè)計流程146.2其他主要零件的建模效果展示237鋼筋切斷機的裝配297.1裝配流程297.2大側(cè)蓋的裝配步驟297.2.1新建文件307.2.2裝入所有零件307.2.3向機體安裝大側(cè)蓋307.3裝配效果圖展示338應(yīng)用Inventor軟件進行干涉檢查348.1檢查零部件之間的干涉348.2 連桿及連桿銅瓦的干涉檢查349繪制各主要零件的工程圖3710 傳動結(jié)構(gòu)的運動仿真4110.1建立一個簡單的裝配4110.2運動仿真步驟41致謝45參考文獻46附 錄481 緒論鋼筋切斷機是建筑機械的一種。它是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一,主要用語房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切斷。鋼筋切斷機與其他切斷設(shè)備相比,具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點,因此近年來逐步被建筑工地和小型軋鋼廠等廣泛采用,在國民經(jīng)濟建設(shè)的各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。新中國成立初期,建筑工程中鋼筋加工技術(shù)非常落后,主要依靠手工或者簡單工具,勞動強度大、生產(chǎn)效率低、工程質(zhì)量很難保證。太原重型機械學院是國內(nèi)最早生產(chǎn)鋼筋切斷機的單位之一。他們于1958年首次引進蘇聯(lián)的臥式鋼筋切斷機圖紙,生產(chǎn)了國內(nèi)第一臺鋼筋切斷機。隨后又于1985年引進了日本立式鋼筋切斷機和德國臥式鋼筋切斷機,并在此基礎(chǔ)上研發(fā)了GQ40、GQ50、GQ65等一系列開式、封閉式及半封閉式切斷機。該系列的鋼筋切斷機均是采用機械輪剪切進行切斷的。此外,沈陽建筑工程學院工廠、陜西渭南農(nóng)業(yè)科技股份有限公司、黑虎建筑機械公司等企業(yè)也生產(chǎn)過不同類型的機械式鋼筋切斷機。目前,國內(nèi)的鋼筋切斷機多以機械輪剪式切斷為主。其工作過程基本為:電動機輸出動力經(jīng)過帶傳動和三級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中做往復(fù)直線運動,使動刀片和定刀片相錯而切斷鋼筋。近年來,我國在鋼筋切斷機技術(shù)裝備方面有了長足的進步,但產(chǎn)品的技術(shù)水平與國外先進水平相比,尚有以下幾個方面的差距:1)國外切斷機偏心軸的偏心距較大。如日本立式切斷機偏心距24mm,而國內(nèi)一般為17mm??此剖×?、齒輪結(jié)構(gòu)偏小些,但給用戶帶來麻煩,不易管理。因為在由切大料到切小料時,不是換刀墊就是換刀片,有時還需要轉(zhuǎn)換角度。2)國外切斷機的機架都是鋼板焊接結(jié)構(gòu),零部件加工精度、粗糙度尤其熱處理工藝過硬,使切斷機在承受過載荷、疲勞失效、磨損等方面都超過國產(chǎn)機器。3)國內(nèi)切斷機刀片設(shè)計不合理。單螺栓固定,刀片厚度夠薄,40型和50型刀片厚度均為17mm;而國外都是雙螺栓固定,2527mm厚,因此國外刀片在受力及壽命等綜合性能方面都較國內(nèi)優(yōu)良。4)國內(nèi)切斷機每分鐘切斷次數(shù)少。國內(nèi)一般為2831次,國外要高出1520次,最高高出30次,工作效率較高。5)國外機型一般采用半開式結(jié)構(gòu)。齒輪、軸承用油脂潤滑,曲軸軸徑、連桿瓦、沖切刀座、轉(zhuǎn)體處用手工加稀油潤滑。國內(nèi)機型結(jié)構(gòu)有全開、全閉、半開半閉3種,潤滑方式有集中稀油潤滑和飛濺潤滑2種。6)國內(nèi)切斷機外觀質(zhì)量、整機性能不盡人意。國外廠家一般都是規(guī)模生產(chǎn),在技術(shù)設(shè)備上舍得投入,自動化生產(chǎn)水平較高,形成一套完整的質(zhì)量保證加工體系。尤其對外觀質(zhì)量更是精益求精,外罩一次性沖壓成型,油漆經(jīng)烤漆噴涂處理,色澤搭配科學合理,外觀看不到哪兒有焊縫、毛刺、尖角,整機光潔美觀。而國內(nèi)一些廠家雖然生產(chǎn)歷史較長,但沒有一家形成規(guī)模,加之設(shè)備老化,加工過程拼體力、經(jīng)驗,生產(chǎn)工藝幾十年一貫制,所以外觀質(zhì)量粗糙、觀感較差。從鋼筋切斷機的發(fā)展趨勢看,隨著建筑設(shè)計與建筑施工技術(shù)的國際化,建筑工程設(shè)計與應(yīng)用鋼筋必將進入商品化供應(yīng)時代,即根據(jù)建筑配筋表采購鋼筋,鋼筋使用現(xiàn)場轉(zhuǎn)化成可用鋼筋,商品化供應(yīng)鋼筋。而鋼筋的一體化生產(chǎn)就要求鋼筋切斷機必須實現(xiàn)自動控制鋼筋自動送料,定尺寸后自動切斷、落料。另一方面,國外的產(chǎn)品充分融合了液壓技術(shù)、機械技術(shù)、電子技術(shù)等,形成了以機械為筋骨、液壓為肌肉、電氣為神經(jīng)的機電液一體化綜合控制技術(shù),充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,體現(xiàn)綜合最優(yōu)驅(qū)動及控制能力。因此,鋼筋切斷機不但要求實現(xiàn)定長剪切的高精度控制,同時要求其具有相對高的生產(chǎn)效率。所以,如何使鋼筋切斷機的機電液系統(tǒng)有機地高度集成,充分發(fā)揮各自優(yōu)勢,將是今后研究的主要方向。2 設(shè)計前的準備2.1計劃任務(wù)書2.1.1 產(chǎn)品設(shè)計的依據(jù)本設(shè)計是在對河南省長葛市黃河旋風股份有限公司進行生產(chǎn)參觀后,對鋼筋切斷機形成初步認識后,深刻理解其工作原理與結(jié)構(gòu)特點,根據(jù)自己大學四年所學的機械方面的各種知識,對鋼筋切斷機做一個機構(gòu)設(shè)計,并建立數(shù)字樣機進行運動仿真。本設(shè)計力求高效、快速的完成產(chǎn)品研發(fā)與校驗,并使產(chǎn)品具備完善可靠的性能,滿足市場需求,增強企業(yè)競爭力。2.1.2 計劃任務(wù)書根據(jù)建筑市場的使用需求,GQ50型鋼筋切斷機的規(guī)格參數(shù)設(shè)定,見表2-1。表2-1 鋼筋切斷機的參數(shù)電動機額定功率4KW切斷能力6-50mm的圓鋼沖切次數(shù)28次/min沖切行程40mm2.2 設(shè)計前的準備接到任務(wù)書初期,先查閱了大量有關(guān)鋼筋切斷機的的論文、資料。其后,為了在產(chǎn)品設(shè)計前能對鋼筋切斷機有一個整體、大概的認識,我在王良文教授的幫助指導(dǎo)下,對河南省長葛市黃河旋風股份有限公司進行了為期一天的參觀、調(diào)研,認真觀察了鋼筋切斷機的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)過程,在其間遇到的各種問題,仔細聽取了黃河旋風股份有限公司建筑機械部張工程師的講解?;氐綄W校后,收集、整理鋼筋切斷機的相關(guān)資料,通過分析其性能和技術(shù)指標,并結(jié)合自己所學的理論知識進行設(shè)計。3鋼筋切斷機的總體設(shè)計3.1鋼筋切斷機的工作原理工作原理:采用電動機經(jīng)過一級帶傳動和三級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動連桿,使滑塊和動刀片在機座的滑道中做往復(fù)直線運動,這樣,活動刀片和固定刀片就能相錯而切斷鋼筋。3.2鋼筋切斷機的基本結(jié)構(gòu)傳動方案簡述:首先是一級帶傳動,然后是三級齒輪減速。首先采用一級帶傳動,因為它具有緩沖、吸震、運行平穩(wěn)、噪聲小、過載保護等優(yōu)點。然后采用三級齒輪減速,因為齒輪傳動可以用來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力,并具有功率范圍大,傳動效率高,傳動比準確,使用壽命長,工作安全可靠等優(yōu)點。 動力是由電動機輸出,通過減速系統(tǒng)傳動,把動力輸入到執(zhí)行機構(gòu)。由于傳動系統(tǒng)做的是回轉(zhuǎn)運動,而鋼筋切斷機的執(zhí)行機構(gòu)需要的是直線往復(fù)運動。為了實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,可以采用曲柄滑塊機構(gòu)或者齒輪齒條機構(gòu)。考慮到現(xiàn)實使用條件,決定采用曲柄滑塊機構(gòu)作為本機械的執(zhí)行機構(gòu)??紤]到工地上的機械需要經(jīng)常變幻地方,且考慮到經(jīng)濟性,應(yīng)盡量使產(chǎn)品的尺寸減小、結(jié)構(gòu)緊湊,所以本設(shè)計中的小齒輪都采用齒輪軸的形式。為了節(jié)能、儲能和減震,本設(shè)計運用了飛輪的優(yōu)點。為了使飛輪的結(jié)構(gòu)尺寸不至于過大,本產(chǎn)品把飛輪與大帶輪作為一個整體來設(shè)計,安裝在第一根軸上。本設(shè)計基本結(jié)構(gòu)如圖3.21.電機 2.小帶輪3.大帶輪 4.一軸5.二軸連軸齒輪 6.三軸 7.曲軸大齒輪 8.機體 9.二軸 10.三軸連軸齒輪11.曲軸 12.連桿13.活動刀座 14.活動刀片15.固定刀片4傳動方案的設(shè)計4.1 基本傳動數(shù)據(jù)計算4.1.1分配傳動比電動機功率為4kw,選擇型號為Y112M-2,其滿載轉(zhuǎn)速為2890r/min。1)總傳動比 2)分配傳動裝置的傳動比 上式中分別為帶傳動與減速器(三級齒輪減速)的傳動比,為使V帶傳動的外廓尺寸不致過大,同時使減速器的傳動比圓整以便更方便的獲得圓整地齒數(shù)。初步取=1.6,則減速器的傳動比為 3)分配減速器的各級傳動比查閱機械設(shè)計手冊,取=4,=4,則=4。4.1.2計算各州的運動及動力參數(shù)1)各軸的轉(zhuǎn)速軸 軸 軸 曲軸 2)各軸的輸入功率查機械設(shè)計課程設(shè)計手冊表1-7,取帶傳動的傳動效率=0.96 ,取齒輪傳動的傳動效率為0.97。則軸 軸 軸 曲軸 3)各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動機的輸出轉(zhuǎn)矩 軸 軸 軸 曲軸 4.2 帶傳動的設(shè)計4.2.1帶型的選擇由設(shè)計數(shù)據(jù)可知,V帶的傳動功率為4kw,小帶輪的轉(zhuǎn)速為2890r/min,大帶輪的轉(zhuǎn)速為1806r/min。查機械設(shè)計可知,工況系數(shù)取 KA=1.5 ,Pc=1.54=6kw。根據(jù)以上數(shù)值及小帶輪的轉(zhuǎn)速查相應(yīng)得圖表選取B型V帶。4.2.2帶輪基準直徑的確定查機械設(shè)計表8-4a ,取小帶輪的基準直徑為200mm,則大帶輪的基準直徑為320mm。4.2.2帶速的確定4.2.3中心距、帶長及包角的確定。由機械設(shè)計式8-20知,帶的中心距為0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 則0.7(200+320)a02(200+320) 得 364a01040初步確定中心距為800mm。根據(jù)相關(guān)公式初步計算帶的基準長度: 查表選取帶的長度為2500mm計算實際中心矩: 驗算小帶輪包角: 4.2.4 確定帶的根數(shù) 查表知 p1=0.97 p1=0.11 ka=0.82 kl=0.93 則 取Z=24.2.5 帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計詳見附錄圖紙。4.3 齒輪傳動的設(shè)計為加工方便和降低成本,本設(shè)計中,小齒輪均以齒輪軸代替。此外,本設(shè)計采用三級齒輪傳動減速,齒輪的詳細結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計見附錄圖紙。在此僅以第一級的齒輪設(shè)計為例,詳述其設(shè)計過程。第一級齒輪設(shè)計過程如下:4.3.1選材料、確定初步參數(shù)1)選材料 齒輪軸:40Cr鋼調(diào)制,平均取齒面硬度為260HBS 大齒輪: 45鋼調(diào)制,平均取齒面硬度為260HBS2)初選齒數(shù) 取齒輪軸的齒數(shù)為14,則大齒輪的齒數(shù)為144=563) 齒數(shù)比即為傳動比 4) 選擇尺寬系數(shù)d和傳動精度等級情況,參照相關(guān)手冊并根據(jù)以前學過的知識選取 d=0.5,初估齒輪軸的直徑d1=50mm,則小齒輪的尺寬為b=d d1=0.550=25mm5) 齒輪圓周速度為: 參照手冊選精度等級為9級。6) 計算小齒輪轉(zhuǎn)矩T17) 確定載荷系數(shù) KH 、KF確定使用系數(shù) KA:查閱手冊選取使用系數(shù)為KA=1.85確定動載系數(shù)Kv:查閱手冊選取動載系數(shù)Kv=1.10確定齒間載荷分布系數(shù)KHa、KFa:則 載荷系數(shù)KH、KF 的確定,由公式可知4.3.2齒面疲勞強度計算1) 確定許用應(yīng)力H 總工作時間th,假設(shè)該切斷機的壽命為10年,每年工作300天,每天工作8個小時,則: 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1、N2 壽命系數(shù) Zn1、Zn2 ,查閱相關(guān)手冊選取Zn1=1.0、Zn2=1.15 接觸疲勞極限取:hlim1=720MPa、hlim2=580MPa 安全系數(shù)取:Sh=1.0 許用應(yīng)力 h1、h2 2) 彈性系數(shù)ZE 查閱機械設(shè)計手冊可選取3) 節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH查閱機械設(shè)計手冊可選取ZH=2.54) 求所需小齒輪直徑d1 與初估大小基本相符。5) 計算模數(shù)取模數(shù)m為標準值4 。6)確定分度圓、中心距 分度圓直徑d1,d2 確定尺寬:取大齒輪齒寬為 b1=560.5=28mm 齒輪軸齒寬取 b2=40mm中心距a:4.3.3齒根抗彎疲勞強度驗算1) 求許用彎曲應(yīng)力 F 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NF1、NF2 壽命系數(shù)Yn1、Yn2 ,查閱相關(guān)手冊選取Yn1=1、Yn2=1 極限應(yīng)力取:Flim1=290MPa、Flim2=220MPa 尺寸系數(shù)Yx:查閱機械設(shè)計手冊選,取Yx=1.5 安全系數(shù)SF:參照表9-13,取SF=1.5 需用應(yīng)力F1 、F2 由式(9-20),許用彎曲應(yīng)力 2) 齒形系數(shù)YFa1、YFa2 由圖9-19,取 YFa1=2.56 YFa2=2.153) 應(yīng)力修正系數(shù)Ysa1、Ysa2 由圖9-20,取 Ysa1=1.62 Ysa2=1.824) 校核齒根抗彎疲勞強度 由式(9-17),齒根彎曲應(yīng)力 5 Autodesk Inventor 2011Autodesk Inventor軟件是美國AutoDesk公司于1999年底推出的三維可視化實體模擬軟件,目前已推出最新版本Inventor 2012,而我在本次設(shè)計中使用的是目前比較成熟穩(wěn)定的版本Inventor2011。它包含三維建模、信息管理、協(xié)同工作和技術(shù)支持等各種特征。使用Autodesk Inventor可以創(chuàng)建三維模型和二維制造工程圖、可以創(chuàng)建自適應(yīng)的特征、零件和子部件,還可以管理上千個零件和大型部件,它的“連接到網(wǎng)絡(luò)”工具可以使工作組人員協(xié)同工作,方便數(shù)據(jù)共享和同事之間設(shè)計理念的溝通。Inventor在用戶界面簡單,三維運算速度和著色功能方面有突破的進展。它是建立在ACIS三維實體模擬核心之上,設(shè)計人員能夠簡單迅速地獲得零件和裝配體的真實感,這樣就縮短了用戶設(shè)計意圖的產(chǎn)生與系統(tǒng)反應(yīng)時間的距離,從而最小限度的影響設(shè)計人員的創(chuàng)意和發(fā)揮。在二維繪圖軟件市場中,AutoCAD 是目前應(yīng)用最為廣泛的通用交互式計算機輔助繪圖與設(shè)計軟件。其強大生命力在于它的通用性、多工業(yè)標準和開放的體系結(jié)構(gòu)。與AutoCAD 同出一家的Inventor 2011具有相同的特點,所不同之處在于AutoCAD 在繪制二維圖方面具有不可比擬的優(yōu)點,但在三維造型方面功能欠缺。Inventor 011特點在于處理三維造型、虛擬裝配、運動模擬等方面具有獨特的優(yōu)勢。其功能強大的三維造型給設(shè)計者提供了空前的想象力,從尺寸、外形、顏色各個方面給人以真實的感覺。同時在設(shè)計過程中可以及時發(fā)現(xiàn)紕漏,并及時處理,避免造成不必要的制造成本5.1 Inventor 2011的組成Inventor 2011包括 5 個模塊:零件造型、鈑金、裝配、表達視圖、工程圖。這些模塊創(chuàng)建了相互關(guān)聯(lián)而又獨立的文件。另外,它還集成了應(yīng)力分析、運動仿真、Inventor Studio、AEC交換等功能,方便用戶對產(chǎn)品做進一步研發(fā)。5.2三維繪圖軟件Inventor 2011的優(yōu)點5.2.1 二維工程圖處理能力比較好因為機械設(shè)計的最終目的是為了出工程圖,為產(chǎn)品加工、裝配打基礎(chǔ)。所以機械設(shè)計軟件必須具有優(yōu)良的二維工程圖創(chuàng)建和處理能力。三維軟件Inventor 2011的二維工程圖處理能力是比較好的一個,由于建立了統(tǒng)一的工程設(shè)計數(shù)據(jù)庫,其二維圖素與三維模型關(guān)聯(lián),因此在工程圖中也能逆向修改三維模型的尺寸。5.2.2 具有良好的設(shè)計項目管理功能 Inventor 2011 能夠相當完整地以設(shè)計項目為線索,自動管理相關(guān)的文件及設(shè)計數(shù)據(jù),而不需要其他管理軟件的介入。 5.2.3 參數(shù)化技術(shù)和變量化技術(shù) 從功能上劃分,三維設(shè)計軟件可以分為參數(shù)化技術(shù)和變量化技術(shù)兩類。參數(shù)化技術(shù)用“順序方法”對約束求解,達到全數(shù)據(jù)相關(guān)、全尺寸約束、用尺寸驅(qū)動設(shè)計結(jié)果的修改;變量化技術(shù)用“幾何圖形約束和方程耦合”來求解,達到將參數(shù)化技術(shù)中的全尺寸約束細分為“尺寸約束”和“幾何約束” ,而工程關(guān)系就可以直接與幾何約束耦合處理,實現(xiàn)基于裝配關(guān)系的關(guān)聯(lián)設(shè)計8。從Inventor 2011的功能設(shè)置和實際使用中所表現(xiàn)的結(jié)果,Inventor 2011屬于變量化技術(shù)一類。因此,它能處理局部約束的更改,能基于工程關(guān)系求解、能顯示處理約束等等,與其它軟件相比更容易理解、更適合于完成工程師原始設(shè)計構(gòu)思的表達和實現(xiàn),對創(chuàng)新設(shè)計提供了有效的支持,可以基于裝配關(guān)系,利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)創(chuàng)造全新零件。 5.2.4 簡便的操作風格 Inventor 2011 完全沒有命令行交互的操作。所有的操作都是通過功能圖標、菜單、對話框和鼠標的操作進行。易學易用,不用背記那些枯燥的操作命令,對于初學者易學易用,應(yīng)用方便。5.2.5 精彩的顯示功能 Inventor 2011的顯示表達十分理想,在透視效果,甚至剖切效果下實時地渲染、轉(zhuǎn)動、放縮都有出眾的表達效果和速度。還有逼真的運動模擬,多數(shù)的機構(gòu)都能被驅(qū)動“真的”運動起來。6 主要零件的設(shè)計及建模實際使的鋼筋切斷機的所有零件加起來有一百多個,其中主要的零件有:機體,小帶輪,大帶輪(有飛輪的作用),各個齒輪軸及大齒輪,曲軸,連桿,刀座及刀片。在這里,我以機體的建模設(shè)計過程為例,其他零件只展示建模后的效果圖,它們的設(shè)計建模過程可參照機體的設(shè)計。6.1機體的設(shè)計流程機體的設(shè)計過程簡略如下:1) 啟動Autodesk Inventor 2011軟件,選擇【新建】 ,新建類型為【standard.ipt】 。如圖6-1所示:圖6-1 啟動Autodesk Inventor 2011軟件2) 在【草圖】面板,創(chuàng)建機體整體輪廓草圖。如圖6-2所示:圖6-2 機體整體輪廓草圖3) 退出【草圖】環(huán)境,進入【特征】面板,選擇【拉伸】操作,拉伸結(jié)果如圖6-3所示:圖6-3 拉伸結(jié)果4) 確定三根軸及曲軸的位置,并在側(cè)面上建立草圖,選擇【拉伸】操作,拉伸結(jié)果如圖6-4所示:圖6-45) 確定螺孔位置,建立草圖,創(chuàng)建【打孔】特征,選擇螺紋孔,打孔結(jié)果如圖6-5所示:圖6-56) 在此平面創(chuàng)建草圖,并由【拉伸】操作,創(chuàng)建出軸孔特征。軸孔特征如圖6-6所示:圖6-67) 在另一面,運用【拉伸】操作,創(chuàng)建出滑塊的滑道及大側(cè)蓋的基本配合輪廓。創(chuàng)建結(jié)果如圖6-7所示:圖6-78) 運用【拉伸】及【打孔】特征,完全建立大側(cè)蓋的配合部分以及緊固螺孔。創(chuàng)建結(jié)果如圖6-8所示:圖6-89) 運用【拉伸】特征,在機體上平面拉伸出凸起,并再次運用【拉伸】切除操作,拉伸出機體上視孔。結(jié)果如圖6-9所示:圖6-910) 在上加工面創(chuàng)建草圖,并在此草圖上建立【打孔】特征。結(jié)果如圖6-10所示:圖6-1011) 運用【拉伸】特征,做出尾座上的固定刀座的卡槽以及放鋼筋的凹槽。結(jié)果如圖6-11所示:圖6-1112) 運用【拉伸】特征,創(chuàng)建出送料軸的安裝槽,結(jié)果如圖6-12所示:圖6-1213) 運用【拉伸】特征,創(chuàng)建出機器行走輪軸的安裝部分,前后輪兩處,如圖6-13及6-14所示:圖6-13圖6-1414) 為了使機器轉(zhuǎn)向方便,把機器的前輪設(shè)計為可轉(zhuǎn)向輪,其轉(zhuǎn)向軸安裝孔的建立如圖6-15所示:圖6-1515) 調(diào)整切斷鋼筋直徑的調(diào)整軸安裝部分設(shè)計如圖6-16所示:圖6-1616) 機體整體展示,如圖6-17所示:圖6-176.2其他主要零件的建模效果展示圖6-17齒輪軸圖6-18齒輪軸圖6-19 齒輪軸圖6-20 軸大齒輪圖6-21 大帶輪圖6-22 大側(cè)蓋圖6-23 軸端蓋圖6-24 活動刀座圖6-25 連桿圖6-26 曲軸圖6-27 游動大齒輪圖6-28 游動大齒輪芯套7鋼筋切斷機的裝配 在Inventor2011中,可以將主軸箱的三維實體零件或部件按照一定的裝配約束條件裝配成一個部件,同時這個部件也可以作為子部件裝配到其他的部件中去,最后零件和子部件構(gòu)成一個符合設(shè)計構(gòu)思的整體部件。按照通常的設(shè)計思路,設(shè)計者和工程師首先創(chuàng)建布局,然后設(shè)計零件,最后把所有零件組裝為部件,這種方法稱之為自下而上的設(shè)計方法。使用Autodesk Inventor 2011,創(chuàng)建部件可以在位創(chuàng)建零件或者放置現(xiàn)有零件,從而使設(shè)計過程更加簡單有效,稱之為自上而下的設(shè)計方法。自上而下的設(shè)計方法的優(yōu)點是: (1)這種以部件為中心的設(shè)計方法支持自上而下、自下而上和混合的設(shè)計策略。Inventor可以在設(shè)計過程中的任何環(huán)節(jié)創(chuàng)建部件,而不是在最后才創(chuàng)建部件。 (2)如果用戶正在做一個全新的設(shè)計方案,可以從一個空的部件開始,然后在具體設(shè)計時創(chuàng)建部件。(3)如果要修改部件,可以在位創(chuàng)建新零件,以使它們與現(xiàn)有的零件相配合。對外部零部件所作的更改將自動反映到部件模型和用于說明的工程圖中。7.1裝配流程主軸箱的裝配過程簡略如下:裝入所有零件向機體上安裝軸向機體上安裝軸向機體上安裝軸向機體上安裝曲軸向軸上安裝大帶輪向軸上安裝齒輪向軸上安裝齒輪向曲軸上安裝游動大齒輪芯套向芯套上安裝游動大齒輪向曲軸上安裝軸瓦向曲軸上安裝連桿向連桿上安裝活動刀座向活動刀座上安裝活動刀片向機體上安裝固定刀座向固定刀座上安裝固定刀片向機體上安裝頂蓋向各個軸上安裝對應(yīng)型號的軸承向機體上安裝大側(cè)蓋向機體上安裝兩側(cè)的軸端蓋向機體上安裝送料軸向機體上安裝行走輪軸向行走輪軸上安裝行走輪向機體上安裝調(diào)整六方向機體上安裝吊環(huán)向機體上安裝各個螺栓(為運行更流暢,裝配圖中省略安裝墊片,實際機器需要對應(yīng)墊片)向機體安裝送料輥。7.2大側(cè)蓋的裝配步驟在這里我以向機體安裝大側(cè)蓋為例,其他零件的安裝方法參照此例。向機體裝入大側(cè)蓋的流程為:7.2.1新建文件 運行Inventor 2011,選擇【文件】菜單下的【新建】選項,在【打開】對話框中的【默認】選項卡下,選擇【Standard.iam】選項,新建一個部件。7.2.2裝入所有零件選擇部件面板上的【裝入零部件】工具,打開打開對話框,選擇可以裝入的零部件,裝入后如圖7-1所示。圖7-1 裝入所有零件7.2.3向機體安裝大側(cè)蓋a)選擇部件【裝配】面板上的【約束】工具,打開【放置約束】對話框,裝配類型選擇為【配合】選項,然后選擇如圖7-2所示的兩條軸線,單擊【確定】按鈕即可完成【配合】約束,此時部件如圖7-3所示。圖7-2圖7-3b)單擊【約束】工具,打開【放置約束】對話框,裝配類型選擇為【配合】選項,選擇如圖7-3所示的兩個平面,單機【確定】。裝配效果如圖7-4所示:圖7-4b)單擊【約束】工具,打開【放置約束】對話框,裝配類型選擇為【配合】選項,選擇如圖7-5所示兩條軸線,單機【確定】。裝配效果如圖7-5所示:圖7-57.3裝配效果圖展示裝配效果圖如圖7-6及圖7-7(透明視圖)所示。圖7-6圖7-78應(yīng)用Inventor軟件進行干涉檢查8.1檢查零部件之間的干涉 在部件中,兩個或多個零部件不能同時占用相同的空間。要檢測這樣的錯誤,可以檢查部件中的干涉。在零部件交疊處,干涉部分臨時顯示為實體。另外,inventor2011還可以檢查子部件中零部件之間或所選的一組零部件或兩組零部件之間的干涉。檢查出干涉之后,干涉體積顯示為實體。干涉報告列出干涉的零件或子部件,給出干涉體積形心的 x、y、z 坐標,列出干涉的體積。根據(jù)檢查,可以編輯零部件以刪除干涉。普通零件干涉檢查及解決方案的過程和方法都是一樣的,故在此僅以其中兩個零件之間的干涉檢查過程為例來說明。這里以連桿和連桿銅瓦的干涉檢查為例。另外,使用Inventor 2011設(shè)計的螺紋,為了提高運行效率,并不是真實地切削加工來把螺紋表達出來,而是在表面貼一層涂層,給人以真實螺紋的感覺。因此,在進行螺紋裝配時, 本來是正確的裝配關(guān)系, 進行干涉檢查時,系統(tǒng)會提示有干涉,如果干涉部分是指螺紋處,可以不予理睬。因為那是系統(tǒng)本身的錯誤。8.2 連桿及連桿銅瓦的干涉檢查1)選擇【檢驗】面板中的【過盈分析】選項,打開如圖所示的【干涉檢查】對話框。2)點擊【定義選擇集1】按鈕前的箭頭按鈕,然后選擇連桿;點擊【定義選擇集2】按鈕前的箭頭按鈕,然后選擇連桿銅瓦。點擊【確定】按鈕顯示檢查結(jié)果。3)如果檢查不到任何的干涉存在,則打開對話框顯示【沒有干涉檢查】,則說明部件中沒有干涉存在。否則會打開【檢查到過盈】對話框,如圖8-1所示。a) b) c) d) e)圖8-1 螺紋干涉檢查過程a)【干涉檢查】對話框 b)【定義選擇集1】 選擇連桿 c)【定義選擇集2】 選擇連桿銅瓦 d) 檢查到干涉并輸出結(jié)果 e)沒有干涉9繪制各主要零件的工程圖9.1 inventor2011繪制工程圖的優(yōu)點與Autodesk公司的二維繪圖軟件AutoCAD相比,Inventor的二維繪圖功能更加強大和智能:1)Inventor可以自動由三維零部件生產(chǎn)二維工程圖,不管是基礎(chǔ)的三視圖,還是局部視圖、剖視圖、打斷視圖等,都可以十分方便、快速生產(chǎn)。2)由實體生產(chǎn)的二維圖也是參數(shù)化的,二維三維雙向關(guān)聯(lián),如果更改了三維零部件的尺寸參數(shù),那么它的工程圖的對應(yīng)尺寸參數(shù)自動更新;也可以通過直接修改工程圖上的零件尺寸而對三維零件的特征進行修改。 3)有些時候,快速創(chuàng)建二維工程圖要比設(shè)計實體模型具有更高的效率。使用Inventor,用戶可以創(chuàng)建二維參數(shù)化工程圖視圖,這些視圖也可以用作三維造型的草圖。4)用inventor2011可以直接創(chuàng)建standard.dwg格式的工程圖,與AutoCAD創(chuàng)建的圖紙格式完全互通,通用性、交流性沒有任何障礙。9.2 創(chuàng)建零部件工程圖以創(chuàng)建連桿的工程圖為例。其他零件圖或者裝配圖參照以下方法和步驟。具體的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)查看零件圖紙和裝配圖紙。1)單擊標準工具欄中的【新建】按鈕,然后從【默認】選項卡中選擇standard.dwg格式的工程圖模板,如圖9-1所示。默認制圖標準基于安裝 Autodesk Inventor 時指定的設(shè)置。默認工程圖是一張帶有標題欄和圖框的空白圖紙,如圖9-2所示。圖9-1新建工程圖圖9-2 默認的工程圖2)在【工程視圖】工具面板上,單擊【基礎(chǔ)視圖】,如圖9-3所示。3)在【工程視圖】對話框中,單擊【文件】框旁邊的【瀏覽】按鈕以查找軸套。圖9-3找到“連桿.ipt”文件4)接受默認的比例、視圖名稱和其他設(shè)置。光標處將附著一個視圖預(yù)覽。單擊工程圖紙上的一點以放置視圖并關(guān)閉對話框。5)在【工程視圖】工具面板上,單擊【投影視圖】。投影基礎(chǔ)視圖,創(chuàng)建右視圖和剖視圖,為圖面布局合理,將右視圖從主視圖左邊移動到右邊,改為向視圖。如圖9-4所示。圖9-4 連桿的三視圖6)在各個視圖單擊鼠標右鍵,下拉【菜單】中,選擇【自動中心線】和【自動檢索】,就可以畫中心線和標注主要已知尺寸。7)編輯工程圖紙,包括制圖標準、圖紙樣式、標注樣式、剖視圖處理、技術(shù)要求等,如圖9-5所示。圖9-5編輯工程圖紙8.編輯好工程圖紙后,選擇【文件】菜單下的【保存】選項,在【保存】對話框中的【保存類型】中默認即【連桿.dwg】,單擊【確定】按鈕及完成??梢栽贏utoCAD 中打開,如圖9-6所示。圖9-6 保存為【連桿.dwg】10 傳動結(jié)構(gòu)的運動仿真設(shè)計出的鋼筋切斷機成品一共包含了很多零件,包括一些緊固件、密封件和輔助結(jié)構(gòu)。但為了演示的更加清晰,在這里的運動仿真中,僅僅取設(shè)計的傳動部分,即三級減速器及曲柄連桿機構(gòu),來進行仿真。這樣,可以取得清晰明了的仿真結(jié)果,易于觀察,又不影響實際效果。10.1建立一個簡單的裝配為了使本說明書的附件更加分明,故仿真沒有使用總裝配圖,而是另外做了一個簡單的傳動結(jié)構(gòu)的裝配,具體裝配方法詳見本說明書的第七章。在此,僅展示其裝配效果圖。如圖10-1所示。另外,在運動仿真之前,其裝配結(jié)構(gòu)是不完全約束的,保留了各個齒輪嚙合運動中繞軸旋轉(zhuǎn)的自由度。圖10-1裝配效果圖10.2運動仿真步驟1)進入【環(huán)境】面板,選擇【運動仿真】模塊。如圖10-2所示。圖10-22)如圖10-2,仿真播放器已自動打開,此時需要打開【構(gòu)造模式】,選中菜單中的【插入運動約束】,選擇運動模式為【傳動:外齒輪嚙合運動】,然后【零部件1】選擇軸的分度圓,【零部件2】選擇軸大齒輪的分度圓,點擊【確定】。如圖10-3所示。圖10-33)按上述方法,依次確定各個齒輪間的運動鏈接類型。然后,在運動仿真樹結(jié)構(gòu)中,選擇軸與軸大齒輪的鏈接,右鍵單機選擇【特性】,加入驅(qū)動【轉(zhuǎn)矩】和驅(qū)動【速度】。點擊【確定】。如圖10-4所示圖10-44)點擊【仿真播放器】上的【播放】按鈕,即可清晰的觀察到傳動機構(gòu)按真實傳動比速度下的運動情況。并且可以在【輸出圖示器】中觀察到各個齒輪的運動速度及轉(zhuǎn)矩等各項參數(shù)。如圖10-5所示。圖10-55)運行【運動仿真】面板上的【發(fā)布電影】,將仿真過程錄制為一段.avi格式的視頻,保存名稱為【總裝圖-運動仿真.avi】文件,與附其他附件一并保存在光盤中。致謝大學四年轉(zhuǎn)眼過去了,在最后的一段時間里是最考驗我們的時候。畢業(yè)設(shè)計是我們在大學里的最后一課,任務(wù)非常艱巨,要求也很嚴格。通過本次畢業(yè)設(shè)計,使我對以前所學知識進行的一次系統(tǒng)而全面的鞏固和復(fù)習。在設(shè)計中,遇到了許多問題,在這里我要特別感謝我的指導(dǎo)老師王良文教授,他不管有多忙,每次都會不辭幸苦,從長葛市驅(qū)車趕來,耐心地為我們解答,使我們學到很多,獲益匪淺。本次設(shè)計是在王教授的精心指導(dǎo)和悉心的關(guān)懷下完成的。王教授知識淵博,治學態(tài)度嚴謹,責任心強,使我的專業(yè)知識水平得到大大的提高,并激勵我在今后的工作中奮發(fā)向上。借此設(shè)計完成之際,我向王良文教授表示衷心的感激,并致以崇高的敬意。同時也要感謝我們的小組同學的互幫互助,在共同探討的過程中,遇到不懂的問題,他們都耐心地和我一起分析和并講解一些他們自己的觀點,從他們那里我學到了很多知識,受益匪淺。參考文獻1 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Managing Product Relationships: Enabling Iteration and Innovation in DesignM. USA: Aberdeen Group.2006 . 8 .10 施平主編.機械工程專業(yè)英語M.北京:北京電子工業(yè)出版社,2003.11 Aberdeen Group, Inc. Product Lifecycle Collaboration Benchmark Report: The Product Profitability “X Factor”? M. USA: Aberdeen Group. 2006.8.12 灝主編.機械設(shè)計手冊(第四卷)M.北京:機械工業(yè)出版社,1991.9.13 灝主編.機械設(shè)計手冊(第二版)M.北京:機械工業(yè)出版社,2000.14 鄒宜候主編.機械制圖(第四版)M.北京:清華大學出版社,2001.15 Aberdeen Group, Inc. The Product Lifecycle Management for Small to Medium-Size Manufacturers Benchmark ReportM. USA: Aberdeen Group. 2006.3.16 邱宣懷等主編.機械設(shè)計(第四版)M.北京:高等教育出版社,2004.17 Aberdeen Group, Inc. Design for Sourcing: Improving Product Lifecycle ProfitabilityM.USA: Aberdeen Group. 2006.3. 18 文英主編.金屬工藝學上冊(第四版)M.北京:高等教育出版社,2003.5.19 劉鴻文編著.材料力學M.北京:高等教育出版社,2004.1.18 韓進宏主編.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京:機械工業(yè)出版社,2004.7.20 Aberdeen Group, Inc. The Global Product Design Benchmark ReportM. USA: Aberdeen Group.2005.12.21 Aberdeen Group, Inc.The Product Innovation Agenda BenchmarkM. USA: Aberdeen Group. 2005.9.22 徐灝主編.新編機械師手冊上、下冊M.北京:機械工業(yè)出版社,1995.23 辛一行主編.現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,2001.24 卜炎主編.機械傳動裝置設(shè)計手冊上、下冊M.北京:機械工業(yè)出版社,1998.12.25 朱龍根主編.簡明機械零件設(shè)計手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,2003. 26 合肥通用機械研究所主編.機械工程手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,1979.1:16-24.27 陳伯雄,董仁揚,張云飛等主編. Inventor Professional 2008機械設(shè)計實戰(zhàn)教程M.北京:化學工業(yè)出版社,2008.1:702-720. 附 錄 1.圖紙文檔。包括裝配圖1張,零件圖18張,效果圖5張。2.光盤文件。光盤里包括各種圖紙的電子檔,產(chǎn)品說明書、外文翻譯、文獻綜述的電子稿,以及產(chǎn)品運動仿真視頻。
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