基于連桿機構(gòu)的電動支撐桿設(shè)計及仿真解讀

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1、北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 目錄 摘要 I Abstract I I 第1章緒論 1 1.1課題背景 1 1. 2發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3 研究目的和意義 4 1.4 本文的主要工作 4 第2章 升降系統(tǒng)總體方案設(shè)計 5 1 .1設(shè)計要點 5 2 .2選材 5 3 . 3尺寸計算 5 第3章電機、絲杠等部件的選型 9 4 . 1電機 9 3. 1. 1電機種類的選擇 9 4. 1. 2步進(jìn)電機的原理 9 5. 1.3步進(jìn)電機的應(yīng)用 10 6. 1.4步進(jìn)電機型號的選擇 10 3.2 絲杠 11 3. 2.1絲杠種類的選擇 11 4. 2.2滑動絲杠的原理

2、 11 5. 2.3滑動絲杠的應(yīng)用 12 6. 2.4滑動絲杠的型號選擇 12 3.3 聯(lián)軸器 13 3. 3. 1聯(lián)軸器的簡介 14 3. 3.2聯(lián)軸器安裝與維護(hù) 15 3. 3.3聯(lián)軸器工作環(huán)境 15 3. 3.4選用標(biāo)準(zhǔn) 15 3. 4銷的選擇 16 第4章電動支撐桿的建模及仿真 16 4. 1 Solidworks 的介名召 16 4. 2 基于 Solidworks 的建模方法 18 4. 3 基于 Solidworks 的仿真方法 19 第5章升降系統(tǒng)的維護(hù)方法及措施 20 結(jié) 21 致謝 22 參考文獻(xiàn) 23 北華航天工業(yè)

3、學(xué)院畢業(yè)論文 第1章緒論 1.1 課題背景 最早的升降設(shè)備出現(xiàn)在古代的中國及歐洲各國，是一種類似“轆瀘”的工 具用來垂直運送人和貨物。在近代我們用來升降貨物的是一種木質(zhì)梯子，用起 來很不方便，攀登時比較危險。1857年3月23日，美國紐約一家樓高五層的 商店安裝了首部使用奧的斯安全裝置的客運升，泵站系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)防爆裝置 和液壓自鎖裝置，具有設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)合理、升降平衡、操作簡單、維修方便 等其他產(chǎn)品不可替代的優(yōu)點。廣泛用于廠房維護(hù)、工業(yè)安裝、設(shè)備檢修物業(yè)管 理、倉庫、航空、機場、港口、車站、機械、化工、醫(yī)藥、電子降機。最初的 升降機是由蒸汽機推動的，因此安置的大廈必須裝有鍋爐房。年

4、，德國人西門 子首次發(fā)明并使用了電動升降機，自此以后，升降機的使用得到了廣泛的接受 和高速的發(fā)展。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的電動升降機產(chǎn)品型號各異，提升高度有4 米、6米、18米不等。選用國外液壓、電力等高空設(shè)備安裝和檢修。電動升降 機作為升降機的一種具有尺寸小、重量輕、移動方便、升降時平穩(wěn)、擺幅小、 載重量大，平臺面積大，穩(wěn)定性極好，運轉(zhuǎn)靈活，推行方便等諸多優(yōu)點。它輕 盈的外觀，能在極小的空間內(nèi)發(fā)揮最高的舉升能力。產(chǎn)品在停電情況下設(shè)有應(yīng) 急下降裝置、防止升降機超載的安全裝置、漏電保護(hù)裝置和缺相保護(hù)裝置、防 止液壓管路破裂的安全防爆裝置。電動升降機廣泛用于廠房、賓館、大廈、商 場、車站、機場、體育場等。

5、可用作保養(yǎng)機具、油漆裝修、調(diào)換燈具、電器、 清潔保養(yǎng)、電力線路、照明電器、高架管道等安裝維護(hù)，高空清潔等單人工作 的高空作業(yè)。能夠方便的進(jìn)出一般門洞樓道，并可進(jìn)入一般電梯送入多層樓作 業(yè)；采用二相電源作動力，無級變速，使用戶的高空作業(yè)更安全、更方便，噪 音小。使用方便快捷，是理想的登高作業(yè)設(shè)備。 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 美國既是工程升降機的主要生產(chǎn)國，乂是升降機最大的世界市場之一。但 由于日本、德國升降機工業(yè)的迅速發(fā)展及RT和AT產(chǎn)品的興起，美國廠商曾在 20世紀(jì)60?70年代世界市場中占有的主導(dǎo)地位正逐步受到削弱，從而形成美 國、日本和德國三足鼎立之勢。近幾年美國經(jīng)濟回升，市場活躍，外國廠商紛

6、 紛參與競爭。美國制造商的實力也有所增強，特雷克斯升降機公司的崛起即是 例證。特雷克斯升降機公司前身是美國科林升降機廠。1995年以來，其通過一系列的兼并活動，已發(fā)展成為世界頂級公司之一。近20年世界匚程升降機行業(yè) 發(fā)生了很大變化。越野輪胎升降機和全地面升降機產(chǎn)品的迅速發(fā)展，打破了原 有產(chǎn)品與市場格局，在經(jīng)濟發(fā)展及市場激烈競爭沖擊下，導(dǎo)致世界工程升降機 市場進(jìn)一步趨向一體化。目前世界工程升降機年銷售額已達(dá)75億美元左右。 主要生產(chǎn)國為美國、日本、德國、法國、意大利等，世界頂級公司有10多家， 主要集中在北美、日本（亞洲）和歐洲。日本從20世紀(jì)70年代起成為工程升 降機生產(chǎn)大國，產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量

7、提高很快，已出口到歐美市場，年總產(chǎn)量居世 界第一。自1992年以來，由于受日元升值、國內(nèi)基建投資下降和亞洲金融危機 影響，年產(chǎn)量呈下降趨勢。目前日本市場年需求量為3000臺左右。歐洲是潛 力很大的市場，歐洲各工業(yè)國既是工程升降機的出口國，也是重要的進(jìn)口國。 德國是最大的歐洲市場，其次為英國、法國、意大利等國。在德國全地面升降 機產(chǎn)品市場份額中，利勃海爾占53%,格魯夫占16%,德馬泰克占14%,多田野 和特雷克斯各占10%和5%左右。 升降機市場的火爆也印證了支撐桿的需求極大，作為升降系統(tǒng)中的重要部 件，支撐桿的作用很大。下面是關(guān)于支撐桿的作用以及生產(chǎn)： 1 .支撐桿活塞桿必需向下位置安裝

8、, 好的阻尼質(zhì)量及緩沖機能。 2 .支撐桿活塞桿必需向下位置安裝, 好的阻尼質(zhì)量及緩沖機能。為高壓制品, 扶手用。 3 .支撐桿活塞桿必需向下位置安裝, 不得倒裝,這樣可以減低摩擦和確保最 不得倒裝,這樣可以減低摩擦和確保最 嚴(yán)禁隨意剖析、火烤、砸碰，不得作 不得倒裝,這樣可以減低摩擦和確保最 好的阻尼質(zhì)量及緩沖機能。使用環(huán)境溫度：-35℃一+70℃。（特定制造 80℃） 4 .支撐桿活塞桿必需向下位置安裝，不得倒裝,這樣可以減低摩擦和確保最 好的阻尼質(zhì)量及緩沖機能。在工作中不應(yīng)受到傾斜力或橫向力的作用。 5 .決定支點安裝位置是支撐桿活塞桿必需向下位置安裝，不得倒裝,這樣

9、可 以減低摩擦和確保最好的阻尼質(zhì)量及緩沖機能。能否準(zhǔn)確進(jìn)行工作的保證，氣 壓桿（氣彈簧）活塞桿必需向下位置安裝，不得倒裝，這樣可以減低摩擦和確保 最好的阻尼質(zhì)量及緩沖機能。必需用準(zhǔn)確方法安裝，即當(dāng)封閉時，讓其移過結(jié) 構(gòu)中央線，否則，支撐桿活塞桿必需向下位置安裝，不得倒裝，這樣可以減低摩 擦和確保最好的阻尼質(zhì)量及緩沖機能。會常常自動將門推開。也不答應(yīng)將支撐 桿活塞桿必需向下位置安裝，不得倒裝,這樣可以減低摩擦和確保最好的阻尼質(zhì) 量及緩沖機能。先安裝在所需位置后噴、涂漆。 當(dāng)前，我國支撐桿基礎(chǔ)件行業(yè)存在以下主要問題: 一是重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重、專業(yè)化程度低、形不成規(guī)模、經(jīng)濟效益差。支撐桿基 礎(chǔ)件與主機

10、相比，企業(yè)建立的初始資金和技術(shù)所需投入相對較少，因此在國家 幾次經(jīng)濟大發(fā)展時.期，都增加了一批基礎(chǔ)件生產(chǎn)企業(yè)，隨之也出現(xiàn)了大量低水 平的重復(fù)建設(shè)、點多、批量小，形不成經(jīng)濟規(guī)模?；A(chǔ)件企業(yè)雖然逐漸獨立于 主機廠，但大多數(shù)企業(yè)本身就是大而全、小而全，專業(yè)化程度低，轉(zhuǎn)杯水平不 高，質(zhì)量部穩(wěn)定，經(jīng)濟效益低下。如我國軸承行業(yè)三家大型骨干企業(yè)年產(chǎn)軸承 的總和還不到國外一家聞名公司的1/50.近兩年，我國建成近百家液壓件廠， 但年產(chǎn)30萬以上的只有幾家，主要產(chǎn)品是為農(nóng)機配套。 二十科研開發(fā)力量薄弱，資金投入不足，技術(shù)進(jìn)步緩慢?；A(chǔ)件各個行業(yè) 在20世紀(jì)70年代末、80年代初期就較早地引進(jìn)了一批國外先進(jìn)技術(shù)

11、，但對消 化吸收缺乏足夠的軟硬件投入。據(jù)國外經(jīng)驗，引進(jìn)技術(shù)與消化吸收所需的資金 的比例約為1:7,而我國對此熟悉較晚，消化吸收步子較慢。市場競爭實際上 實際上是技術(shù)實力的較量。國外對此極為重視，紛紛加大投入，占領(lǐng)技術(shù)制高 點。各大聞名公司用于科研開發(fā)的資金均占其銷售額的4-5,重點領(lǐng)域達(dá)10.目 前我國雖然有不少高等院校從事科研工作，不少理論研究、科研成果、專利論 文均有相當(dāng)高的水平，但與生產(chǎn)實際結(jié)合的不緊，特別是轉(zhuǎn)化成商品的速度 慢。 三是原材料及相關(guān)技術(shù)落后，工藝及工藝裝備水平低，制約了基礎(chǔ)件的發(fā) 展。緊固件、鏈條、彈簧、軸承、模具等產(chǎn)品所使用的鋼材質(zhì)量差、品種規(guī)格 少，直接影響了基礎(chǔ)件

12、產(chǎn)品的質(zhì)量，而液壓件鑄件以及與液壓件產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān) 的電控技術(shù)落后，也直接影響了基礎(chǔ)件產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。升降機的基礎(chǔ)件 支撐桿一般都是成批、大量地生產(chǎn)，也有多品種、加工精度要求高的產(chǎn)品，因 此對生產(chǎn)工藝及其裝備要求高，投資大。國外多采用高效率、高精度的專機、 生產(chǎn)線或柔性線，實現(xiàn)高效自動化生產(chǎn)。但我國一些基礎(chǔ)件企業(yè)受資金制約， 投入力度不大，企業(yè)自我改造能力差，先進(jìn)設(shè)備少乂不配套，影響了產(chǎn)品上、 質(zhì)量上的檔次。 我國對升降機基礎(chǔ)件在升降機工業(yè)中的重要地位熟悉較晚，長期缺乏投 入，致使整個行業(yè)基礎(chǔ)差、底子薄、實力弱。隨著我國主機水平的提高，升降 機基礎(chǔ)件落后于主機的瓶頸現(xiàn)象日益顯現(xiàn)。近年來，雖

13、然在技術(shù)引進(jìn)、技術(shù)改 造、科研開發(fā)等方面，國家給予了一定支持，但與當(dāng)前市場需求及國外水平相 比，仍有不小差距，具體表現(xiàn)在：產(chǎn)品品種少、水平低、質(zhì)量不穩(wěn)定，早期故 障率高，可靠性差。 綜合分析，造成上訴問題的主要原因在于： 1 .企業(yè)基礎(chǔ)薄弱。由于我國升降機基礎(chǔ)件行業(yè)基礎(chǔ)差，底子薄，科技投入 少，開發(fā)力量薄弱，不能適應(yīng)主機行業(yè)引進(jìn)、合資、合作、快速發(fā)展的需要， 導(dǎo)致升降機基礎(chǔ)件國內(nèi)市場占有率有所下降。 2 .國家缺乏對升降機基礎(chǔ)件行業(yè)有力的政策支持。雖然國家在產(chǎn)業(yè)政策方 面，明確了重點支持的升降機基礎(chǔ)件，但缺少相應(yīng)的配套政策的支持。 因此，為提高我國支撐桿產(chǎn)品的市場競爭能力，更好地滿足我

14、國升降系統(tǒng) 工業(yè)對國產(chǎn)基礎(chǔ)件配套的需求，預(yù)計我國支撐桿行業(yè)面臨進(jìn)一步的調(diào)整，以整 合優(yōu)勢資源，淘汰落后企業(yè)。在今后的5-10年中，行業(yè)將在發(fā)展品牌產(chǎn)品及名 牌企業(yè)、開展技術(shù)創(chuàng)新、提高國內(nèi)市場競爭能力和加強集約化經(jīng)營等方面力爭 有較大的進(jìn)展和突破。 1.3 研究目的和意義 隨著現(xiàn)在社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，支撐桿已經(jīng)普及到社會生活的各個角落， 運用越來越廣泛。不管是建筑，土木工程，以及人們的日常生活都離不開升降 機械，許多商家把握這個商機紛紛投資建廠。支撐桿制造公司隨之如雨后春筍 般林立在各大工業(yè)城市，支撐桿市場是火爆異常，供不應(yīng)求，從側(cè)面可以看 出，現(xiàn)在社會發(fā)展迅速，帶動整個行業(yè)的發(fā)展以及人們的

15、需求。 本文旨在實現(xiàn)一種能夠在一定空間內(nèi)提供多層次升降范圍的升降桿件，多 個這種桿件共同支撐一組平臺就可實現(xiàn)所需要的升降功能。這種設(shè)計的有點是 升降系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，采用電動支撐更加便捷、綠色環(huán)保。 1.4 本文的主要工作 第一章，介紹當(dāng)今社會支撐桿的背景、發(fā)展現(xiàn)狀以及該設(shè)計研究的目的和 意義，為了順應(yīng)社會環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟的發(fā)展要求，本文盡可能的選擇經(jīng)濟 的、實用的、綠色環(huán)保部件進(jìn)行設(shè)計。 第二章，介紹支撐桿總體設(shè)計方案的設(shè)計方法。對主要的部件的設(shè)計形 狀、尺寸及材料選型進(jìn)行分析。 第三章，對系統(tǒng)中應(yīng)用到的主要零部件的原理、應(yīng)用、選型等作詳細(xì)分 析。 第四章，對本設(shè)計設(shè)計過程中應(yīng)用到的

16、建模、仿真的軟件以及建模過程作 簡單介紹、 第五章，對該設(shè)計的產(chǎn)品的維護(hù)方法及措施作簡單介紹。 第2章升降系統(tǒng)總體方案設(shè)計 2.1設(shè)計要點 升降系統(tǒng)長桿的工作高度為1000mm,短桿的工作高度為300mm. 升降系統(tǒng)的舉升重量為200-500Kg. 對所設(shè)計的模型進(jìn)行運動仿真。 2.2選材 連桿選用45鋼（調(diào)質(zhì)鋼） 查《材料力學(xué)》第27頁，表2.1可得：b、=353MPa a=598MPa 口 =16% 查表 2.2 可得 E=196-216, 〃=0.24-0.28,上網(wǎng)查得夕=7. 85g/cnf 2. 3尺寸計算 支撐結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示（這里只給出一級支撐系統(tǒng)，

17、下幾級同下）: 首先假設(shè)平臺所受壓力為G, 隨便選取一根支撐桿，對支撐點就行受力分析可得： 一級支撐系統(tǒng)示意圖 G F=一 4 我們先對支撐桿的橫截面應(yīng)力進(jìn)行校核, 桿 ld=20mm 則 b = — = 5.61x10 Pa < [b] 再對臨界壓力進(jìn)行校核 由公式 7T2E /x(196xl0“9—3 280x10尸 J 將支撐桿簡化為較支桿，截面為圓形，i= % =9號=52 4 1 所以不能用歐拉公式計算臨界壓力。 由公式 a — b, _(461 — 353)MP〃_ jo ~b 2.568M& 可見支撐桿的柔度力介于

18、4和4之間，是中等柔性壓桿。 則用直線公式計算出臨界應(yīng)力為 4r = a — ZU =(461 MPa)—(2.568 MPa)x 52 = 327 MPa 臨界壓力是 Fcr = acrA = 7(20x ICT%J x(327xlO6P6/)= 102678^ 則安全因數(shù)為 102678N 1700N =60 max 完全滿足安全要求 第二級支撐桿 外徑和內(nèi)徑分別為40mm和30mm,長420mm, 對橫截面應(yīng)力進(jìn)行校核 <7 = — = ―, 一0 八=3.63x 10(，Pa < [crl A 乃仍2-"2) L J 4 故滿足要求 再對臨界壓力進(jìn)

19、行校核 則橫截面的慣性矩是 / =看(。4 -J4)=A(o,O44 - 0.03?4 = 0.086xl0-6/n4 由此計算出桿的臨界壓力為 也=4(196x103)x(。.-/) = 33 出 笥 很明顯也滿足安全要求 三級支撐桿 外徑和內(nèi)徑分別為60mm和50mm,長420mm, 對橫截面應(yīng)力進(jìn)行校核 由公式 F _ 2300 A 7t\D- -t72) =2.66x106P^/< 故也滿足要求 再對臨界應(yīng)力進(jìn)行校核 則橫截面的慣性矩為 / 囁04 一/)哈(0.064 -0.0543=0.36x1 由此計算出桿的臨界壓力為 乃2 X

20、 (196X1 ()9 04)x(0.36X1 (T6刀J_ 1577弘 N 也滿足要求 最下邊的支撐桿 外徑為80mln,內(nèi)徑為70mm,長為380mm, 計算幾乎相同，這里就可以省略，很明顯此桿也是符合要求 第3章電機、絲杠等部件的選型 3.1電機 3.1.1 電機種類的選擇 電動機按用途可分為驅(qū)動用電動機和控制用電動機，設(shè)計要求升降平臺的 位移可控，故采用控制用電動機?？刂朴秒妱訖C乂分為步進(jìn)電機和伺服電機 等。步進(jìn)電機是一種將脈沖信號變換成相應(yīng)的角位移（或線位移）的電磁裝 置。伺服電機是一種在私服系統(tǒng)中控制機械元件運動的發(fā)動機，是一種補助馬

21、達(dá)間接變通裝置。伺服電機可控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，將電壓信號轉(zhuǎn)化 為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。但是，伺服電機的價格相當(dāng)昂貴，乂因該設(shè)計 要求的控制精度并不是很高，故采用步進(jìn)電機以滿足設(shè)計要求。 3.1.2 步進(jìn)電機的原理 步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超 載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速，停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而 不受負(fù)教變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這 一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使 得在速度，位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機來控制變得非常簡單。 步進(jìn)電機主要由兩部分構(gòu)成：定

22、子和轉(zhuǎn)子。它們均由磁性材料構(gòu)成。定、 轉(zhuǎn)子鐵心由軟磁材料或硅鋼片疊成凸極結(jié)構(gòu)，定、轉(zhuǎn)子磁極上均有小齒，定、 轉(zhuǎn)子的齒數(shù)相等。其中定子有六個磁極，定子磁極上套有星形連接的三相控制 繞組，轉(zhuǎn)子上沒有繞組。轉(zhuǎn)子上相鄰兩齒間的夾角成為齒距角。 工作過程為A相通電，A方向的磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。若轉(zhuǎn)子和磁場 軸線方向原有一定角度，則在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子被磁化，吸引轉(zhuǎn)子，由于磁 力線總是要通過磁阻最小的路徑閉合，銀次會在磁力線扭曲時產(chǎn)生切向力而形 成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，使定、轉(zhuǎn)子的齒對齊停止轉(zhuǎn)動。 B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相軸線對齊，相對A相通電位置轉(zhuǎn)了 30度; C相通電再轉(zhuǎn)30度。

23、 3.1.3 步進(jìn)電機的應(yīng)用 步進(jìn)電機主要用于一些有定位要求的場合。例如線切割的工作臺拖動包裝 機定長度的呢過。并且廣泛應(yīng)用于ATM機、噴繪機、刻字機、寫真機、醫(yī)療儀 器及設(shè)備、計算機外設(shè)及海量存儲設(shè)備、精密儀器、辦公自動化機器人等領(lǐng) 域。 特別適合要求運動平穩(wěn)、低噪音、響應(yīng)快、整機成本低、使用壽命長的場 合、 3.1.4 步進(jìn)電機型號的選擇 步進(jìn)電機有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成，一旦 三大要素確定，步進(jìn)電機的型號便確定下來了。 步距角的選擇 電機的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算 到電機軸上，每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。

24、電機的步距角應(yīng)等于 或小于此角度。目前市場上步進(jìn)電機的步距角一般有0.36度/0. 72度（五相電 機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度（三相電機）等。 由上述計算可得，升降放大倍數(shù)為2X+1,即長桿為27倍，短桿為9倍。 絲杠螺距為2mm,取升降的允許誤差為0.4mm,則要求的步距角應(yīng)小于360度 xO. 4mni/2mmx 1/27=2. 67度。故選用步進(jìn)角為1. 8度的步進(jìn)電機即可滿足要 求。 靜力矩的選擇 步進(jìn)電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩選擇 的依據(jù)是電機工作的負(fù)載。 根據(jù)設(shè)計簡圖以及該設(shè)計的要求，該支撐系統(tǒng)需承重200Kg-5

25、OOKg,即理 想的說，施加到絲杠上的力為F=2KN-5KN,轉(zhuǎn)換成電機上的扭矩為 T=P/（加）xFxd/2=2/（^x20）x5OOOx20/2N>m =9. 85N? m 華號（混公式 保持矮矩 額定電流 轉(zhuǎn)子慣量 電機機量 電機長度 弓1出線 Model Holding lorque Current Rctor iiienia Weight Lengti Line 單:Me 雙山軸 (N.m) (A/Phase) ig.cm21 (Kgl Umm) SM2O32A SM2O32B 0.18 0.6 2 0.06 32 4

26、 SM2O35A SM2O35B 0.18 1).6 2 0.06 35 4 SM2O45A SM2O45B 0.3 0.8 3.6 0.08 15 4 從表中選用110mm系列大力矩混合式步進(jìn)電機型號為SM110101A即可。 靜力矩一樣的電機，由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩 頻特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅(qū)動電源及驅(qū)動電壓） 力矩與功率換算 步進(jìn)電機一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用，其功率是變化的，一般只用力矩來 衡量，力矩與功率換算如下： P = Q>A/ Q = 2^ > n/6O 0=2加?政 60 3.2絲杠 3. 2.1

27、絲杠種類的選擇 悌形掘紋 鈿由附螺紋 矩形螂紋 螺旋傳動是一種常見的傳動形式。它是利用螺桿和螺母的相對運動來傳遞 運動和動力的一種傳動機構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成直線運動。螺旋傳動按其接觸 面的摩擦性質(zhì)可分為滑動螺旋傳動、滾動螺旋傳動、靜壓螺旋傳動，目前應(yīng)用 較多的是滑動傳動。 所設(shè)計的系統(tǒng)為升降系統(tǒng)，為防止因突然斷電而引起的事故，選用滑動絲 杠來實現(xiàn)自鎖。當(dāng)滑動絲杠的螺旋升角小于絲杠材料本身的摩擦角時.，即使電 機斷電失去動力絲杠螺母仍可保持原來的狀態(tài)而不會自行下降。 另外，雖然滑動絲杠要比滾輪絲杠的精度和靈活性差，但是其價格也要比 后者低得多。綜合考慮選用滑動絲杠。 3. 2.

28、 2滑動絲杠的原理 滑動絲杠是一種用來將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動；或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為旋 轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行元件。當(dāng)絲杠作為主動體時，螺母就會隨絲杠的轉(zhuǎn)動角度按照對 應(yīng)規(guī)格的導(dǎo)程轉(zhuǎn)化為直線運動，被動工件可以通過螺母座和螺母連接，從而實 現(xiàn)對應(yīng)的直線運動。 3. 2. 3滑動絲杠的應(yīng)用 利用它的增力作用的特點用于機床進(jìn)給機構(gòu)，本設(shè)計是利用滑動絲杠作為 主動件，帶動螺母進(jìn)行豎直方向的直線運動，從而帶動作為活塞桿的第一級桿 件。并且滑動絲杠還具有降速傳動比大的特點和自鎖等特性。 3. 2. 4滑動絲杠的型號選擇 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)查詢得知，THK梯形絲杠的一些資料:THK梯形絲杠是用來將旋轉(zhuǎn)運 動轉(zhuǎn)化為直線運動

29、；或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行元件，并具有傳動效 率高，定位準(zhǔn)確自鎖等特點。梯形絲杠是一種具有45度導(dǎo)程角的不易于加工的 滑動進(jìn)給絲杠。THK梯形絲杠大導(dǎo)程角最適合于在低轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)快速往復(fù)進(jìn) 給，能夠以70%的效率很容易地將直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換 為直線運動。由于導(dǎo)程很大，因此最適合于制造低速旋轉(zhuǎn)的快進(jìn)機構(gòu)。符合30 度梯形螺紋標(biāo)準(zhǔn)的滑動進(jìn)給絲杠。它由特種軸承合金經(jīng)壓鑄成型制成，具有極 好的耐磨性，是一款價格適中的高精度產(chǎn)品。這是高性能進(jìn)給絲杠，它將壓鑄 成型的螺母與高精度的滾扎絲杠軸相接，與傳統(tǒng)的機械加工品相比可降低成本 50%,微型梯形絲杠是含油塑料制造的，具有較好的耐

30、磨損性，尤其是無潤滑工 作條件下具有優(yōu)異的潤滑性，并且，由于其優(yōu)良性能能夠長時間維持，因此可 以有較長的免維護(hù)使用周期。專用滾扎軸的特長：對于梯形絲杠，提供有標(biāo)準(zhǔn) 長度專用的滾扎軸。THK梯形絲杠提高耐磨損性軸齒有冷軋加工成型，齒面加 .匚硬化后硬度將超過250HV,然后實施鏡面拋光，因此，軸具有高度耐磨損 性，當(dāng)與梯形絲杠配合使用時，可以獲得及其平穩(wěn)的運動效果。改善機械性 能。在滾扎軸齒面內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，沿著齒面輪廓出現(xiàn)纖維流線，從而使得齒根周 圍的結(jié)構(gòu)變得很緊密，因此可以增加疲勞強度。由于每一根軸都是滾扎成型 的，因此軸端的支撐座軸承等的額外加工可以很容易地同坐車削或銃削來完 成。高強度鋅合金

31、梯形絲杠中使用的高強度鋅合金是一種具有高度耐焦化性， 耐磨損以及耐負(fù)荷的材料。 經(jīng)分析THK梯形絲杠基本滿足設(shè)計要求。 關(guān)于絲杠的校核，在螺旋傳動中，螺桿所承受的載荷主要是轉(zhuǎn)矩和軸向拉 力（或壓力）。這些力要引起螺桿。螺母工作表面的磨損。螺桿的變形及螺桿 或螺母牙的斷裂；同時當(dāng)螺桿長徑比較大時，由于受壓發(fā)生縱向彎曲以致造成 隱患。因此設(shè)計過程中還應(yīng)當(dāng)考慮耐磨性、剛度、穩(wěn)定性及強度等4個方面。 （1）耐磨性計算 磨損是滑動螺旋傳動的主要失效方式，因此螺桿的直徑和螺母軸向長度 （或高度）通常是根據(jù)耐磨進(jìn)行計算的。為保證螺紋的耐磨性和使用壽命，必 須限制螺紋工作表面的比壓，使其值小于或等于許

32、用比壓，即 F Ft p =——--=——--< [/?] 令〃=沏2,則由上式可得： 由于該系統(tǒng)速度維持在0.5—lm/min,根據(jù)《精密機械設(shè)計》P224表得，選 用鋼質(zhì)螺桿、青銅質(zhì)螺母以保證這個范圍的速度。 ⑵剛度計算 螺桿在軸向載荷和轉(zhuǎn)矩T的作用下將發(fā)生變形，引起螺距變化，從而影 響螺旋傳動精度。因此，設(shè)計時應(yīng)進(jìn)行剛度計算，以便將螺距的變化限制在允 許的范圍內(nèi)。 螺桿受軸向載荷工時，1個螺距的變化量4=務(wù) 螺桿受扭矩T時，螺桿在一個螺距長度上產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角= — 由此而引起的一個螺距的變化量4 =吳=1— P ⑶穩(wěn)定性計算 2江2水以 對于受壓且具有較大柔度的螺桿，在

33、工作時螺桿可能由于失穩(wěn)而產(chǎn)生側(cè)向 撓曲。本設(shè)計采用的非這類螺桿，所以就不做討論。 （4）強度計算 螺桿在軸向教荷 （拉伸或壓縮）和轉(zhuǎn)矩T的作用下產(chǎn)生正應(yīng)力和切應(yīng) 力。螺桿單強度可按第四強度理論進(jìn)行驗算,其計算公式為 絲杠嫁母機構(gòu)乂稱螺施傳動機構(gòu)。它主要用來將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動 或?qū)⒅本€運動變換為旋轉(zhuǎn)運動。有以傳遞能量為主的（如螺旋壓力機、千斤頂 等）；也有以傳遞運動為主的如機床工作臺的進(jìn)給絲杠）；還有調(diào)整零件之問相 對位置的螺旋傳動機構(gòu)等。絲杠螺母機構(gòu)有滑動摩擦機構(gòu)和滾動摩擦機構(gòu)之 分?；瑒咏z杠螺母機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，制造成 本低，具有自鎖功能，但 其摩擦阻力矩大、傳動效率低（

34、30%?40%）。滾珠絲杠螺母機構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、制造成本高，不能自鎖，但其最大優(yōu)點是摩擦阻力矩小、傳動效率高 （92%?98%）,精度高，系統(tǒng)剛度好，運動具有可逆性，使用壽命長，因此在 機電一體化系統(tǒng)中得到大量廣泛應(yīng)用。 3. 3聯(lián)軸器 3. 3.1聯(lián)軸器的簡介 聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn) 以傳遞扭矩的機械零件。在高速重教的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減 振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動 軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接。 聯(lián)軸器種類繁多，按照被聯(lián)接兩軸的相對位置和位置的變動情況，可

35、以分 為：①固定式聯(lián)軸器。主要用于兩軸要求嚴(yán)格對中并在工作中不發(fā)生相對位移 的地方，結(jié)構(gòu)一般較簡單，容易制造，且兩軸瞬時轉(zhuǎn)速相同，主要有凸緣聯(lián)軸 器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。②可移式聯(lián)軸器。主要用于兩軸有偏斜或在 工作中有相對位移的地方，根據(jù)補償位移的方法乂可分為剛性可移式聯(lián)軸器和 彈性可移式聯(lián)軸器。剛性可移式聯(lián)軸器利用聯(lián)軸器工作零件間構(gòu)成的動聯(lián)接具 有某一方向或幾個方向的活動度來補償，如牙嵌聯(lián)軸器（允許軸向位移）、十 字溝槽聯(lián)軸器（用來聯(lián)接平行位移或角位移很小的兩根軸）、萬向聯(lián)軸器（用 于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方）、齒輪聯(lián)軸器（允許綜 合位移）、鏈條聯(lián)軸器（允許有徑向位

36、移）等，彈性可移式聯(lián)軸器（簡稱彈性 聯(lián)軸器）利用彈性元件的彈性變形來補償兩軸的偏斜和位移，同時彈性元件也 具有緩沖和減振性能，如蛇形彈簧聯(lián)軸器、徑向多層板簧聯(lián)軸器、彈性圈栓銷 聯(lián)軸器、尼龍栓銷聯(lián)軸器、橡膠套筒聯(lián)軸器等。聯(lián)軸器有些已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。選擇 時要根據(jù)工作要求選定合適的類型，然后按照軸的直徑計算扭矩和轉(zhuǎn)速，再從 有關(guān)手冊查出適用的型號，最后對某些關(guān)鍵零件作必要的驗算。 分類還包括球籠式萬向聯(lián)軸器、圓錐碗簧聯(lián)軸器、SWP及SWC型十字軸式 萬向聯(lián)軸器十字包94、矯正機用十字軸式萬向聯(lián)軸器（JB/T7846.2-95）、彈簧 管聯(lián)軸器、WS及WSD型十字軸式萬向聯(lián)軸器（JB/T5901-91）

37、、WSH型滑動軸承 十字軸式萬向聯(lián)軸器、ML型薄膜聯(lián)軸器（SJ2127-82）、SWZ型整體軸承座十字 軸式萬向聯(lián)軸器93等。 聯(lián)軸器屬于機械通用零部件范疇，用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸 和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。在高速重教的動力傳動中， 有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組 成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián) 接，是機械產(chǎn)品軸系傳動最常用的聯(lián)接部件。20世紀(jì)后期國內(nèi)外聯(lián)軸器產(chǎn)品發(fā) 展很快，在產(chǎn)品設(shè)計時如何從品種甚多、性能各異的各種聯(lián)軸器中選用能滿足 機器要求的聯(lián)軸器，對多數(shù)設(shè)計人員來講，始終是一個困擾

38、的問題。常用聯(lián)軸 器有膜片聯(lián)軸器，齒式聯(lián)軸器，梅花聯(lián)軸器，滑塊聯(lián)軸器，鼓形齒式聯(lián)軸器， 萬向聯(lián)軸器，安全聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器及蛇形彈簧聯(lián)軸器。 3. 3. 2聯(lián)軸器安裝與維護(hù) 聯(lián)軸器外形尺寸，即最大徑向和軸向尺寸，必須在機器設(shè)備允許的安裝空 間以內(nèi)。應(yīng)選擇裝拆方便、不用維護(hù)、維護(hù)周期長或維護(hù)方便、更換易損件不 用移動兩軸、對中調(diào)整容易的聯(lián)軸器。 大型機器設(shè)備調(diào)整兩軸對中較困難，應(yīng)選擇使用耐久和更換易損件方便的 聯(lián)軸器。金屬彈性元性撓性聯(lián)軸器一般比非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器的使用壽 命長。需密封潤滑和使用不耐久的聯(lián)軸器，必然增加維護(hù)工作量。對于長期連 續(xù)運轉(zhuǎn)和經(jīng)濟效益較高的場合，例如我國冶金企

39、業(yè)的軋機傳動系統(tǒng)高速端，目 前普遍采用的是齒式聯(lián)軸器，齒式聯(lián)軸器雖然理論上傳遞轉(zhuǎn)矩大，但必須在潤 滑和密封良好的條件下才能耐久工作。且需經(jīng)常檢查密封狀況，注潤滑油或潤 滑脂，維護(hù)工作量大，增加了輔助工時，減少了有效工作時間，影響生產(chǎn)效 益。國際上工業(yè)發(fā)達(dá)國家，已普通選用使用壽命長、不用潤滑和維護(hù)的膜片聯(lián) 軸順取代鼓形齒式聯(lián)軸器，不僅提高了經(jīng)濟效益，還可凈化工作環(huán)境。在軋機 傳動系統(tǒng)選用我國研制的彈性活銷聯(lián)軸器和扇形塊彈性聯(lián)軸器，不僅具有膜片 聯(lián)軸器的優(yōu)點，而且緩沖減振效果好，價格更便宜。 3. 3. 3聯(lián)軸器工作環(huán)境 聯(lián)軸器于各種不同主機產(chǎn)品配套使用，周圍的工作環(huán)境比較復(fù)雜，如溫 度、濕

40、度、水、蒸汽、粉塵、砂子、油、酸、堿、腐蝕介質(zhì)、鹽水、輻射等狀 況，是選擇聯(lián)軸器時必須考慮的重要因素之一。對于高溫、低溫、有油、酸、 堿介質(zhì)的匚作質(zhì)量，不宜選用以一般橡膠為彈性元件材料的撓性聯(lián)軸器，應(yīng)選 擇金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器，例如膜片聯(lián)軸器、蛇形彈簧聯(lián)軸器等。 3. 3. 4選用標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計人員在選擇聯(lián)軸器時首先應(yīng)在已經(jīng)制定為國家標(biāo)準(zhǔn)、機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以 及獲國家專利的聯(lián)軸器中選擇，只有在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器和專利聯(lián)軸器不能滿足 設(shè)計需要時才需自己設(shè)計聯(lián)軸器。 了解聯(lián)軸器（尤其是撓性聯(lián)軸器）在傳動系統(tǒng)中的綜合功能，從傳動系統(tǒng) 總體設(shè)計考慮，選擇聯(lián)軸器品種、型式。根據(jù)原動機類別和工作載荷類別、工

41、作轉(zhuǎn)速、傳動精度、兩軸偏移狀況、溫度、濕度、工作環(huán)境等綜合因素選擇聯(lián) 軸器的品種。根據(jù)配套主機的需要選擇聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)型式，當(dāng)聯(lián)軸器與制動器 配套使用時.，宜選擇帶制動輪或制動盤型式的聯(lián)軸器；需要過載保護(hù)時，宜選 擇安全聯(lián)軸器；與法蘭聯(lián)接時，宜選擇法蘭式；長距離傳動，聯(lián)接的軸向尺寸 較大時，宜選擇接中間軸型或接中間套型。 轉(zhuǎn)矩計算：傳動系統(tǒng)中動力機的功率應(yīng)大于工件機所需功率。根據(jù)動力機 的功率和轉(zhuǎn)速可計算得到與動力機相聯(lián)接的高速端的理論短矩T；根據(jù)工況系 數(shù)K及其他有關(guān)系數(shù)，可計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tc,。聯(lián)軸器T與n成反比， 因此低速端T大于高速端T。 根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩Tc,從標(biāo)準(zhǔn)系列中可選定相

42、近似的公稱轉(zhuǎn)矩Tn,選型時應(yīng)滿 足TnNTc。初步選定聯(lián)軸器型號（規(guī)格），從標(biāo)準(zhǔn)中可查得聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速 [n]和最大徑向尺寸D、軸向尺寸L0,就滿足聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速nW [n]。 調(diào)整型號：初步選定的聯(lián)軸器聯(lián)接尺寸，即軸孔直徑d和軸孔長度L,應(yīng) 符合主、從動端軸徑的要求，否則還要根據(jù)軸徑d調(diào)整聯(lián)軸器的規(guī)格。主、從 動端軸徑不相同是普通現(xiàn)象，當(dāng)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速相同，主、從動端軸徑不相同時; 應(yīng)按大軸徑選擇聯(lián)軸器型號。新設(shè)計的傳動系統(tǒng)中，應(yīng)選擇符合GB/T3852中規(guī) 定的七種軸孔型式，推薦采用J1型軸孔型式，以提高通用性和互換性，軸孔長 度按聯(lián)軸器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 選擇聯(lián)接型式：聯(lián)軸器聯(lián)接型式的選擇取

43、決于主、從動端與軸的聯(lián)接型 式，一般采用鍵聯(lián)接，為統(tǒng)一鍵聯(lián)接型式及代號，在GB/T3852中規(guī)定了七種鍵 槽型式，四種無鍵聯(lián)接，用得較多的是A型鍵。 選定品種：根據(jù)動力機和聯(lián)軸器載荷類別、轉(zhuǎn)速、工作環(huán)境等綜合因素， 選定聯(lián)軸器品種；根據(jù)聯(lián)軸器的配套、聯(lián)接情況等因素選定聯(lián)軸器型式；根據(jù) 公稱轉(zhuǎn)矩、軸孔直徑與軸孔長度選定規(guī)格(型號)。為了保證軸和鍵的強度， 在選定聯(lián)軸器型號(規(guī)格)后，應(yīng)對軸和鍵強度做校核驗算，以最后確定聯(lián)軸 器的型號。 3. 4銷的選擇 銷是主要用于零件間的連接與定位。常用的有圓柱銷、圓錐銷和開口 銷。為了使連桿之間形成所需要的旋轉(zhuǎn)副鏈接，采用俏軸連接。為了使銷軸 不容易脫

44、落，需用開口銷鎖定。 第4章電動支撐桿的建模及仿真 3.1 Sol idworks 的介紹 SolidWorks為達(dá)索系統(tǒng)(Dassault Systemes S. A)下的子公司，專門 負(fù)責(zé)研發(fā)與銷售機械設(shè)計軟件的視窗產(chǎn)品。達(dá)索公司是負(fù)責(zé)系統(tǒng)性的軟件供 應(yīng)，并為制造廠商提供具有Internet整合能力的支援服務(wù)。該集團(tuán)提供涵 蓋整個產(chǎn)品生命周期的系統(tǒng)，包括設(shè)計、工程、制造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等各個 領(lǐng)域中的最佳軟件系統(tǒng)，著名的CATIAV5就出自該公司之手，目前達(dá)索的 CAD產(chǎn)品市場占有率居世界前列。 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)

45、起，總部位于馬薩諸塞州的康克爾郡(Concord, Massachusetts ) 內(nèi)，當(dāng)初的目標(biāo)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， 至2010年已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)箱商在全球140個國家 進(jìn)行銷售與分箱該產(chǎn)品。1997年，Solidworks被法國達(dá)索(Dassault Systemes)公司收購，作為達(dá)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，SolidWork

46、s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Soli

47、dWorks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(dá)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(fēng)險投資商和 股東，以一千三百萬美元的風(fēng)險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了 CAD行業(yè) 的世界紀(jì)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(dá)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(jìn)的parasolid內(nèi) 核（由劍橋提供）以及良好的與第三

48、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(xué)生通過SolidWorks的培訓(xùn)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合還要多，這比較客觀地說明了 越來越多的工程師使用SolidWorks,越來越多

49、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(dá)55的萬小時。 在美國，包括麻省理工學(xué)院（MIT）、斯坦福大學(xué)等在內(nèi)的著名大學(xué)已 經(jīng)把SolidWorks列為制造專業(yè)的必修課，國內(nèi)的一些大學(xué)（教育機構(gòu)）如 清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、大連理工大學(xué)、北京理工 大學(xué)、上海教育局等也在應(yīng)用SolidWorks進(jìn)行教學(xué)。 4. 2基于Sol idworks的建模方法 Solidworks建模基本原則 基于三維設(shè)計的Solidworks采用全相關(guān)技術(shù)，并在設(shè)計思路上支持自下而 上和自上而下的方式。傳統(tǒng)的設(shè)計方法往往從零件開始設(shè)計，畫零

50、件圖，然后 按尺寸把零件圖畫入裝配體圖，若設(shè)計零件較多，則尺寸數(shù)據(jù)太多容易出錯。 當(dāng)零件在裝配體中不合理時，需要返回更改，工作量很大，且容易有疏漏。基 于Solidworks的設(shè)計可以這樣進(jìn)行。 首先大致確定裝配體形狀和其中的主要關(guān)鍵零件，初步設(shè)計出表現(xiàn)裝配體 形狀的基體零件，比如箱體，基座等零件，然后初步設(shè)計出來關(guān)鍵零件。 運用Solidworks的虛擬裝配功能把以上初步設(shè)計的零件裝配起來，然后再 裝配體中確定剩余零件的粗略尺寸和數(shù)量。 在新建的零件圖中作出零件模型，導(dǎo)入裝配體中，在裝配體中編輯零件尺 寸和特征，使各部分配合完善，然后通過干涉檢查確認(rèn)各尺寸的配合是否干 涉。 以上操作

51、均可視化，非常直觀方便，省去了頭腦中建模和圖紙中表達(dá)這一 間接過程，直觀準(zhǔn)確且不易出錯，概括起來有以下步驟： （1）零件造型 規(guī)劃零件：分析零件特征組成、特征之間的關(guān)系、特征的構(gòu)造順序及其構(gòu) 造方法等。 創(chuàng)建基礎(chǔ)特征：基本基礎(chǔ)是構(gòu)成每一個零件基本形態(tài)的基本特征，它是構(gòu) 造其他特性的基礎(chǔ) 創(chuàng)建其他基本特征：根據(jù)零件的規(guī)劃結(jié)果，在基礎(chǔ)特征上添加其他基本特 征，最后添加輔助特征。 編輯特征：根據(jù)需要對已經(jīng)建立的零件進(jìn)行特征修改、刪除和添加等編輯 操作。 （2）虛擬裝配 規(guī)劃裝配：分析產(chǎn)品的零件組成、零件之間的裝配關(guān)系、裝配順序及其裝 配方法。 插入基礎(chǔ)零件：基礎(chǔ)零件是產(chǎn)品中起支撐作用

52、的零件，也稱為“地”，一 般選取產(chǎn)品中與其他零件配合關(guān)系較多的零件作為基礎(chǔ)零件。 組裝其他零件或子裝配：根據(jù)裝配的規(guī)劃結(jié)果，插入其他零件或子裝配， 并根據(jù)各自的配合關(guān)系進(jìn)行組裝。 （3）生成圖紙 規(guī)劃視圖：根據(jù)零件盒裝配的特點選擇圖紙格式，視圖組成。 添加視圖：根據(jù)視圖規(guī)劃結(jié)果，添加基本視圖和輔助視圖。 標(biāo)注尺寸：標(biāo)注零件的定性尺寸、定位尺寸、形位公差等。 添加注釋：添加技術(shù)要求等文字說明。 5. 3基于Sol idworks的仿真方法 動畫運行就是用動畫的方式演示機構(gòu)的運行路徑，動畫演示形象、直觀， 能表達(dá)文字或者敘述不易講解清楚的復(fù)雜產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，模擬產(chǎn)品的工作情 況，達(dá)到非

53、專業(yè)人士交流設(shè)計思想的目的。 Solidworks中的運動仿真分為三個層次，依次是：裝配體運動、物理模擬 以及COSMOSMotion.在這三個功能中，裝配體運動和物理模擬包含在主程序 中，而COSMOSMotion是單獨的插件，需要獨立安裝到Solidworks的安裝文件 中，在制作動畫的過程中，主要是使用主程序中的裝配體運動和物理模擬功 能。 第5章升降系統(tǒng)的維護(hù)方法及措施 （1）升降工作系統(tǒng)應(yīng)處于工作環(huán)境溫度為-30度一一+50度，濕度為30%—- 80%的環(huán)境中 （2）升降平臺上不能夠放置重量大于500Kg的東西。 （3）盡量減少對系統(tǒng)的沖擊。 （4）供給電機的脈沖信號應(yīng)滿

54、足步進(jìn)電機的要求。 致謝 首先，衷心感謝我的導(dǎo)師王春海教授。 本課題的重要構(gòu)思上面都經(jīng)過了王老師的精心指導(dǎo)，值此論文完成之際， 謹(jǐn)向王老師致以最崇高的謝意！此外，我還要由衷地感謝郭士光、王江磊、莊 海全等同學(xué)，是他們在我遇到難題竭力幫助我解決，助我完成畢業(yè)設(shè)計的任 務(wù)。 參考文獻(xiàn) [1]陳曉波.電動剪義升降臺推力方式的探討.《演藝設(shè)備與科技》，2005,2 (8) ： 22-25. [2]雷玉軍.電動升降臺工作臺.中國專利:200520096657. 9. 2006-08-02 【3】徐書峰，賀春.電動升降工作臺.《機械工程師》.2005,5:82-83. [4]張 宇.一種新

55、型升降臺的設(shè)計研究.《機械》,2000,27 (6) ： 6-7 [5]王秀彥，蔡勝利，降式工作臺的液壓系統(tǒng)設(shè)計.《液壓與氣動》，1999, 3:14—15. [6]魏發(fā)孔.水平驅(qū)動剪刀撐樂池升降機的動力性能研究.《甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué) 報》.1997, 23 (4) ： 48-50. [7]那向儒韓銳阮靜，基于solidworks的運動仿真研究.《機械設(shè)計》， 2004, 5. [8] Albert L, Clark, West Bend, Wis. SCISSORS. LIFT WORK PLATFORM. Pat. No. 4, I 14,854. 1997—6—10. [9] Jean-Marie Rennetaud. METHOD MAKING AND INSTALLING ANELEVATOR WITH A SCISSOR LIFT MECHANISM. Pub. No: US 2005/00454271. 2005—03—03.