多功能行李箱的設(shè)計【綠色多功能環(huán)保行李箱】【說明書+CAD+PROE+仿真】

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[2]僕良貴.機(jī)械設(shè)計（第八版），北京：高等教育出版社，2006. [3]洪如瑾.UG NX4，北京：清華大學(xué)出版社，2006. [4]劉江南.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)，長沙：湖南大學(xué)出版社，2005 教研室 意見 年 月 日 系主管領(lǐng)導(dǎo)意見 年 月 日 湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題　　目 多功能行李箱的設(shè)計 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 一、本課題設(shè)計（研究）的目的： 隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人與自然的和諧已成為當(dāng)前世界的焦點(diǎn)。關(guān)注環(huán)境，即關(guān)注人類生存的明天。由于人們物質(zhì)文化生活水平的提高，趨于一種享受生活的精神意態(tài)。戶外活動也就不斷的增多，但就當(dāng)我們在享受生活時，卻不無意識的“傷害”到了大自然，威脅著人類自身的生存空間。據(jù)此這種多功能環(huán)保箱就有了其應(yīng)有的作用。其可廣泛用于各類風(fēng)景區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、生態(tài)公園以及一些人們平時的戶外野炊活動的場所。 二、設(shè)計理念 本產(chǎn)品以綠色設(shè)計為設(shè)計理念，以結(jié)構(gòu)、材料、工藝的選擇為出發(fā)點(diǎn)，節(jié)能省料、簡化零件，采用模塊化設(shè)計，從而達(dá)到即環(huán)保又適用的目的。以空間四桿機(jī)構(gòu)為運(yùn)動的主體，輔之于一些簡易的拉伸、活動銷軸等機(jī)構(gòu). 與相關(guān)產(chǎn)品的對比：輕巧、方便能更好的符合人們的需求，取材以輕質(zhì)塑膠為主，功能全面、適用范圍廣、價格適宜。環(huán)保功能更是一個新的創(chuàng)新。 產(chǎn)品折疊是外形類似于普通的行李箱，分上中下三層。上層為存儲空間，可適宜攜裝各類必備物品或工具；中間層為抽屜用于回收各類事后廢棄物；下層為各機(jī)構(gòu)活動的主空間;展開后可當(dāng)做簡易的帶椅子的小桌用。 零件在合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計后，選材及材料的后續(xù)加工十分重要，它將直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效益。合理的選材標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是在滿足零件工作要求的條件下，最大限度地發(fā)揮材料潛力，提高性能價格比，具有較好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。 三、國內(nèi)外狀況 目前，在我國的各類環(huán)保產(chǎn)品種類繁多，其應(yīng)運(yùn)已涉及到人們的日常生活當(dāng)中。隨著北京申奧的成功，環(huán)境保護(hù)更是與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展息息相關(guān)。隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康、高速穩(wěn)定的發(fā)展，對環(huán)保產(chǎn)品的需求將增長，在國家經(jīng)濟(jì)宏觀調(diào)控與環(huán)境保護(hù)的互補(bǔ)形式下，研究與開發(fā)類似本產(chǎn)品的環(huán)保機(jī)械產(chǎn)品，將成為各開發(fā)商新的焦點(diǎn)。國外盡管有類似的產(chǎn)品，但對于大多數(shù)的發(fā)展中國家及一些貧困地區(qū)，其高昂的費(fèi)用就令人們望而止步。因此，本產(chǎn)品的開發(fā)在不久的將來將存在很大的市場發(fā)展空間。 四、設(shè)計的重點(diǎn) 1、原理方案的確定 2、主要參數(shù)的確定 3、機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 五、外形尺寸 主體桌面總長為1000 mm,總寬為500+200*2=900 mm 主體箱高為300 mm 六、運(yùn)動仿真與Pro/ENGINEER應(yīng)用 以計算機(jī)仿真和產(chǎn)品生命周期為基礎(chǔ)；以機(jī)械運(yùn)動學(xué)，動力學(xué)和控制理論為核心，借助成熟的三維計算機(jī)圖形技術(shù),圖形用戶界面技術(shù)，信息技術(shù)，集成技術(shù)，多媒體技術(shù)，并行處理技術(shù)等。將分散的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)和分析過程集在一起，使得產(chǎn)品相關(guān)的所有人員能在產(chǎn)品研制的早期直觀形象的對虛擬的產(chǎn)品原型進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化、性能測試、制造仿真以及使用仿真等。而Pro/ENGINEER應(yīng)用軟件在工程中的應(yīng)用，使機(jī)械二維、三維動態(tài)造型仿真的更直觀更形象。 而對本產(chǎn)品實(shí)行綠色設(shè)計的理念無疑將起著重大的作用。 七、整體工作裝置的運(yùn)動仿真： 完成整體工作裝置的裝配模型設(shè)計后，就要開始進(jìn)行本次設(shè)計的核心內(nèi)容―――多功能環(huán)保箱工作次試驗(yàn)才確定的。可能因?yàn)槌醮卧O(shè)計，缺乏經(jīng)驗(yàn)的原因，但也能夠看出正確的裝配方法是確保運(yùn)動仿真能夠?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵。 在Pro/ENGINEER的“機(jī)械（ Mechanism）”模塊中，可進(jìn)行一個機(jī)械裝置的機(jī)械運(yùn)動仿真，并將其結(jié)果輸入到 Pro/MECHANICA中，以便于進(jìn)一步進(jìn)行力學(xué)分析，也可以將“機(jī)械”模型帶入到“設(shè)計動畫”中來創(chuàng)建一個動畫序列。 八、材料的選擇 零件在合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計后，選材及材料的后續(xù)加工十分重要，它將直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效益。合理的選材標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是在滿足零件工作要求的條件下，最大限度地發(fā)揮材料潛力，提高性能價格比，具有較好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。 1、選材原則 以輕質(zhì)、環(huán)保、價宜、方便為準(zhǔn)則 2、材料類型 以塑膠原料為主，輔之以金屬原料 九、設(shè)計（研究）進(jìn)度計劃： 1-2周 調(diào)研、收集資料 3-4周 外文翻譯、開題報告 5 周 方案確定 6-7周 設(shè)計計算 8-9周 結(jié)構(gòu)設(shè)計 10-11周 總裝圖 12-13周 零部件圖 14周 撰寫設(shè)計說明書 15周 設(shè)計總結(jié)、整理設(shè)計資料、準(zhǔn)備答辯 16周 答辯 參考文獻(xiàn) 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 劉江南 湖南大學(xué)出版社 機(jī)械制圖（第四版） 劉朝儒 高等教育出版社 中國機(jī)械設(shè)計大典 江西科學(xué)技術(shù)出版社 機(jī)械設(shè)計手冊 3.0軟件版 機(jī)械精度設(shè)計基礎(chǔ) 孫玉芹 科學(xué)出版社 中文版AuToCAD工程制圖 2006版 清華大學(xué)出版社 Pro/ENGINEER Wildfire 3.0版 周京平 北京希望電子出版社 Pro/ENGINEER運(yùn)動仿真和有限元分析 祝凌云 人民郵電出版社 機(jī)械設(shè)計手冊（軟件版） R2.0 MINFRE 機(jī)械工業(yè)出版社 指導(dǎo)教師批閱意見 指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日 湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)工作中期檢查表 題目 多功能行李箱的設(shè)計 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 指 導(dǎo) 教 師 填 寫 學(xué)生開題情況 學(xué)生調(diào)研及查閱文獻(xiàn)情況 畢業(yè)設(shè)計（論文）原計劃有無調(diào)整 學(xué)生是否按計劃執(zhí)行工作進(jìn)度 學(xué)生是否能獨(dú)立完成工作任務(wù) 學(xué)生的英文翻譯情況 學(xué)生每周接受指導(dǎo)的次數(shù)及時間 畢業(yè)設(shè)計（論文）過程檢查記錄情況 學(xué)生的工作態(tài)度在相應(yīng)選項(xiàng)劃“√” □認(rèn)真 □一般 □較差 尚存在的問題及采取的措施： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 系部意見： 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 湖南工學(xué)院2011 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱表 系： 專業(yè)： 學(xué)生姓名 學(xué) 號 班 級 機(jī)本0706 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師姓名 課題名稱 多功能行李箱的設(shè)計 是否同意參加答辯： 是□ 否□ 指導(dǎo)教師評定成績 分值： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱評語表 題　　目 多功能行李箱的設(shè)計 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 評閱 教師姓名 職稱 副教授 工作單位 湖南工學(xué)院 評分內(nèi)容 具 體 要 求 總分 評分 開題情況 調(diào)研論證 能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)資料及從事其他形式的調(diào)研，能較好地理解課題任務(wù)并提出實(shí)施方案，有分析整理各類信息并從中獲取新知識的能力。 10 外文翻譯 摘要及外文資料翻譯準(zhǔn)確，文字流暢，符合規(guī)定內(nèi)容及字?jǐn)?shù)要求。 10 設(shè)計質(zhì)量 論證、分析、設(shè)計、計算、結(jié)構(gòu)、建模、實(shí)驗(yàn)正確合理。 35 創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識，有重大改進(jìn)或獨(dú)特見解，有一定實(shí)用價值。 10 撰寫質(zhì)量 結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，文字通順，用語符合技術(shù)規(guī)范，圖表清楚，書寫格式規(guī)范，符合規(guī)定字?jǐn)?shù)要求。 15 綜合能力 能綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題。 20 總評分 評閱教師 評閱意見 評閱成績 總評分ⅹ20% 評閱教師簽名 日期 湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯資格審查表 題 目 多功能行李箱的設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué)??? 號 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師 環(huán)保機(jī)械產(chǎn)品是近年來備受市場親睞的綠色新型科技產(chǎn)品。我們經(jīng)過幾個月的思考與實(shí)踐，設(shè)計出了這一款多功能環(huán)保行李箱，它能幫助人們解決許多日常生活中的環(huán)保問題，也能使人們意識到環(huán)保、科技、機(jī)械之間的重要聯(lián)系。此設(shè)計主要是利用空間四桿鉸鏈機(jī)構(gòu)以及一些銷軸的連接來實(shí)現(xiàn)的，在設(shè)計過程當(dāng)中，通過對各數(shù)據(jù)的計算、CAD應(yīng)用及工程圖的繪制、機(jī)械運(yùn)動仿真、PRO/E、SolidWorks中參數(shù)的選取及三維實(shí)體建模等，設(shè)計出了這款由上、中、下三箱體組成的多功能環(huán)保行李箱。 至此，所有畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)完畢，申請畢業(yè)答辯。 ?? ?申請人簽名： 日期： 資? 格? 審? 查? 項(xiàng)? 目 是 否 01 工作量是否達(dá)到所規(guī)定要求 ? ? 02 文檔資料是否齊全（任務(wù)書、開題報告、外文資料翻譯、定稿論文及其相關(guān)附件資料等） ? ? 03 是否完成任務(wù)書規(guī)定的任務(wù) ? ? 04 完成的成果是否達(dá)到驗(yàn)收要求 ? ? 05 是否剽竊他人成果或者直接照抄他人設(shè)計（論文） 指導(dǎo)教師簽名： 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯資格審查小組意見： 符合答辯資格，同意答辯 □????? 不符合答辯資格，不同意答辯□ 審查小組成員簽名： ? ??? 年??? 月??? 日 注：此表中內(nèi)容綜述由學(xué)生填寫，資格審查項(xiàng)目由指導(dǎo)教師填寫。 湖南工學(xué)院2011屆畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯及最終成績評定表 系：機(jī)械工程系 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 學(xué)號 班級 答辯 日期 課題名稱 多功能行李箱的設(shè)計 指導(dǎo) 教師 成 績 評 定 分值 評 定 小計 課題介紹 思路清晰，語言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點(diǎn)正確，實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)，分析歸納合理，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計（論文）有應(yīng)用價值。 30 答辯 表現(xiàn) 思維敏捷,回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚，主要問題回答準(zhǔn)確大、深入,知識面寬。 必 答 題 40 自 由 提 問 30 合 計 100 答 辯 評 分 分值： 答辯小組長簽名： 答辯成績a： ×40％＝ 指導(dǎo)教師評分 分值： 指導(dǎo)教師評定成績b： ×40％＝ 評閱教師評分 分值： 評閱教師評定成績c： ×20％＝ 最終評定成績： 分?jǐn)?shù)： 等級： 答辯委員會主任簽名： 年 月 日 說明：最終評定成績＝a+b+c，三個成績的百分比由各系自己確定，但應(yīng)控制在給定標(biāo)準(zhǔn)的10％左右。 2011屆畢業(yè)設(shè)計說明書 多功能行李箱的設(shè)計 系 、 部： 機(jī)械工程系 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 副教授 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 機(jī)本0706班 完成時間： 2011年6月 摘 要 環(huán)保機(jī)械產(chǎn)品是近年來備受市場親睞的綠色新型科技產(chǎn)品。我經(jīng)過幾個月的思考與實(shí)踐，設(shè)計出了這一款多功能環(huán)保行李箱，它能幫助人們解決許多日常生活中的環(huán)保問題，也能使人們意識到環(huán)保、科技、機(jī)械之間的重要聯(lián)系。在設(shè)計過程當(dāng)中，通過對各數(shù)據(jù)的計算、CAD應(yīng)用及工程圖的繪制、機(jī)械運(yùn)動仿真、PRO/E、SolidWorks中參數(shù)的選取及三維實(shí)體建模等，設(shè)計出了這款由上、中、下三箱體組成的多功能環(huán)保行李箱。 關(guān)鍵詞：SolidWorks與CAD應(yīng)用；運(yùn)動仿真；環(huán)保與機(jī)械；綠色新型科技產(chǎn)品 ABSTRACT The environmental protection engineering products were the recent years are subject to the market kissed lai the green new science and technology product。I undergo several month-long ponders and the practice，Designed this section of green multi-purpose environmental protection suitcases，It can help the people to solve in many daily life environmental protection problems，Can also cause the people to realize between the environmental protection, technical, machinery's important relation，In designs in the middle of the process，Through to various data computation, in engineering plat plan, mechanical movement simulation, SolidWorks parameter selection and three dimensional entity modelling and so on，esigned this section the multi-purpose environmental protection suitcases which was composed of the upper, middle and lower three box of bodies. Key words： solidworks and cad application；movement simulation； environmental protection and machinery； green new science and technology product 目 錄 一 緒論………………………………………………………………………………1 1.1研究背景及意義……………………………………………………………1 1.2 國內(nèi)外狀況…………………………………………………………………1 1.3發(fā)展趨勢……………………………………………………………………1 1.4應(yīng)用對象……………………………………………………………………1 1.5設(shè)計構(gòu)想……………………………………………………………………1 二 工作原理…………………………………………………………………………2 2.1 設(shè)計理念……………………………………………………………………2 2.2 設(shè)計原理……………………………………………………………………2 2.3 總體模型……………………………………………………………………2 三、設(shè)計計算…………………………………………………………………………3 3.1運(yùn)動情況……………………………………………………………………4 3.2受力情況……………………………………………………………………5 3.2.1 選取彈簧……………………………………………………………5 3.2.2 桿件的選取…………………………………………………………6 3.2.3 軸1旋轉(zhuǎn)桿件的選取………………………………………………7 3.2.4 圓柱桿件的選取……………………………………………………8 3.3 開口銷的選擇………………………………………………………………8 3.4箱蓋、箱蓋附板以及其連接設(shè)計…………………………………………9 3.4.1 箱蓋附板的設(shè)計……………………………………………………9 3.4.2 箱蓋附板與箱蓋連接設(shè)計……………………………………….10 3.4.3 箱蓋設(shè)計…………………………………………………………11 3.4.4 箱蓋與箱體的連接設(shè)計…………………………………………11 四、產(chǎn)品CAD零件圖…………………………………………………………………12 五、運(yùn)動仿真技術(shù)與Pro/ENGINEER應(yīng)用…………………………………………12 5.1對產(chǎn)品設(shè)計理念的影響…………………………………………………12 5.2產(chǎn)品工作裝置運(yùn)動仿真設(shè)計步驟………………………………………12 六、產(chǎn)品工作裝置的三維實(shí)體建摸…………………………………………………13 6.1工作裝置零件建摸………………………………………………………13 6.1.1箱體的生成………………………………………………………13 6.1.2上蓋的生成………………………………………………………14 6.1.3座椅的生成………………………………………………………15 6.1.4連桿的生成………………………………………………………15 6.1.5抽屜的生成………………………………………………………16 6.1.6連接銷軸的生成…………………………………………………16 6.2工作裝置裝配模型建摸…………………………………………………17 6.2.1 軸1與箱體的連接模型裝配……………………………………18 6.2.2 軸2與軸1的連接模型裝配……………………………………19 6.2.3 軸3與軸2的連接模型裝配……………………………………19 6.2.4.軸3與椅子背板的連接…………………………………………20 6.2.5 椅子背板與座板的連接模型裝配………………………………21 6.2.6 軸1與軸4的連接模型組裝配…………………………………21 6.2.7 軸4與磁鐵板的連接模型裝配…………………………………22 6.2.8抽屜與磁鐵板以及箱體的連接模型裝配…………………………22 七、整體工作裝置運(yùn)動仿真…………………………………………………………23 7.1概述………………………………………………………………………23 7.2創(chuàng)建產(chǎn)品工作裝置的機(jī)械運(yùn)動仿真……………………………………24 7.2.1連接軸的設(shè)置………………………………………………………24 7.2.2創(chuàng)建快照……………………………………………………………24 7.2.3定義伺服電動機(jī)……………………………………………………24 7.2.4運(yùn)行運(yùn)動……………………………………………………………27 7.2.5獲取分析結(jié)構(gòu)………………………………………………………30 7.2.6運(yùn)動機(jī)構(gòu)的仿真示例………………………………………………31 八、材料的選擇……………………………………………………………………33 8.1選材原則…………………………………………………………………33 8.2材料類型…………………………………………………………………33 九、設(shè)計小結(jié)………………………………………………………………………34 十、致謝………………………………………………………………………………35 十一、參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………36 1 緒論 1.1 研究背景及意義 隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人與自然的和諧已成為當(dāng)今世界的焦點(diǎn)。關(guān)注環(huán)境，即關(guān)注人類生存的明天。由于人們物質(zhì)文化生活水平的提高，已趨于一種享受生活的精神意態(tài)。戶外活動也就不斷的增多，但就當(dāng)我們在享受生活時，卻不無意識的“傷害”到了大自然，威脅著人類自身的生存空間。針對目前的這一情況，我設(shè)計了一款簡單實(shí)用的綠色多功能環(huán)保箱。其可廣泛用于各類風(fēng)景區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、生態(tài)公園以及一些人們平時的戶外野炊活動的場所。 1.2國內(nèi)外狀況 目前，我國的各類環(huán)保產(chǎn)品種類繁多，其應(yīng)運(yùn)已涉及到人們的日常生活當(dāng)中。隨著北京申奧的成功，環(huán)境保護(hù)更是與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展息息相關(guān)。隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康、高速穩(wěn)定的發(fā)展，對環(huán)保產(chǎn)品的需求將增長，在國家經(jīng)濟(jì)宏觀調(diào)控與環(huán)境保護(hù)的互補(bǔ)形式下，研究與開發(fā)類似本產(chǎn)品的環(huán)保機(jī)械產(chǎn)品，將成為各開發(fā)商新的焦點(diǎn)。國外盡管有類似的產(chǎn)品，但對于大多數(shù)的發(fā)展中國家及一些貧困地區(qū)，其高昂的費(fèi)用就令人們望而止步。因此，本設(shè)計的開發(fā)在不久的將來將存在很大的市場發(fā)展空間。 1.3發(fā)展趨勢 輕巧、方便能更好的符合人們的需求，取材以輕質(zhì)塑膠為主，功能全面、適用范圍廣、價格適宜。環(huán)保功能更是一個新的創(chuàng)新。 1.4應(yīng)用對象 戶外活動群體 各風(fēng)景區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、生態(tài)公園以及一些社區(qū)活動休息中心等場所。 1.5設(shè)計構(gòu)想（多功能、全系列） 產(chǎn)品折疊是外形類似于普通的行李箱，分上中下三層。上層為存儲空間，可適宜攜裝各類必備物品或工具；中間層為抽屜用于回收各類事后廢棄物；下層為各機(jī)構(gòu)活動的主空間，展開后可當(dāng)做簡易的帶椅子的小桌用。 2、工作原理 2.1設(shè)計理念 本產(chǎn)品以綠色設(shè)計為設(shè)計理念，以結(jié)構(gòu)、材料、工藝的選擇為出發(fā)點(diǎn)，節(jié)能省料、簡化零件，采用模塊化設(shè)計，從而達(dá)到即環(huán)保又適用的目的。 2.2 設(shè)計原理 以空間四桿機(jī)構(gòu)為運(yùn)動的主體，輔之于一些簡易的拉伸、活動銷軸等機(jī)構(gòu)。 2.3總體模型 （如圖1、圖2、圖3） 圖1 圖2 圖3 3、設(shè)計計算 主體桌面總長為1000 mm,總寬為500+200*2=900 mm 主體箱高為300 mm 3.1運(yùn)動情況 說明：一般成年人體重在440N——980N之內(nèi)，座椅背的最大擺角為30，擺動速度由彈簧控制。具體情況見圖4、圖5分析： 圖4 椅子擺動前 圖5 椅子擺動后 座椅背擺動到最大角30時，四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動如圖5。座椅背的擺動由四桿機(jī)構(gòu)帶動抽屜做進(jìn)出運(yùn)動，座椅背擺動至最大角度時，推動軸2、軸3組成的連桿向右移動，然后經(jīng)軸1、軸4組成的連桿推動抽屜向外運(yùn)動。各部件在水平方向的運(yùn)動距離經(jīng)幾何計算可得，當(dāng)擺動角在0——30間時，抽屜的進(jìn)出拉伸距離S的范圍S=0——160 mm。幾何計算過程如下： 在等腰三角形中，已知=150 mm, =,則： 由余弦定理易知==289.78mm 同理在三角形中：=即為軸4的長度,即為所求的抽屜進(jìn)出的距離S Max=160mm，=,，則： 由余弦定理易知=88.86mm 又取=100 mm 所以有軸1 =150+=250 mm 軸2 =500++50=650 mm 軸3 =300+75+=475 mm 3.2受力情況 （如圖6、圖7） 圖6 擺動前受力 圖7 擺動后受力 3.2.1選取彈簧 已知人體重、擺動的角度及各運(yùn)動桿件的長度，由上圖6、圖7受力分析運(yùn)用平行四邊行法則可得：（а取最大值30，G取980N） =Sinа*G=490N （1） F==245N (2) F=k*x （3） 彈簧拉伸長度x在圖5中由余弦定理可知：x=92.65mm 所以，Kmax=F/x=2.64 據(jù)此選擇彈簧材料型號：取彈簧直徑D=1mm，D級鋼絲彈簧，則其極限強(qiáng)度[]=2300MPa。（查機(jī)械設(shè)計手冊 軟件版2008） 而Max=F/A==1441.58 MPa<[]=2300MPa 滿足要求。 3.2.2桿件的選取 一般成年人體重F=440N——980N；查機(jī)械設(shè)計手冊 軟件版2008 選用碳素鋼Q195作為桿件。其應(yīng)力b=315 MPa——390 MPa，=2 [] min==315/2 圖8 軸力圖 由桿件的軸力圖8可知：受力桿件各截面上的軸力相等，但為滿足產(chǎn)品輕巧原則，桿件材料選空心碳素結(jié)構(gòu)鋼。則其橫截面面積為： A= （4） （其中空心桿件管壁厚為2mm） 則危險截面上的最大正應(yīng)力： Max= = （5） 代入即可求的2.25mm 故可取=25mm 3.2.3軸1的旋轉(zhuǎn)桿件的選取 圖9 受力分析圖 如圖9所示，經(jīng)受力分析可知： = = = （6） (其中m 為軸1的質(zhì)量，為軸1直徑，) 由M, 圖知CD段為純彎曲 則： = 100 （7） (已知為100mm, =7.8kg/) 橫放時銷軸的最大彎曲正應(yīng)力為： Max= [] min=157.5 MPa （8） （其中為銷軸的直徑） 即可求的0.34mm 故可取=25mm 3.2.3如圖所示圓柱桿件的選取 圖10 如圖10所示，經(jīng)受力分析可知： （9） 由M, 圖9知: 2.45Nm （10） (其中=20mm) Max= [] min=157.5 MPa （11） 即可求的0.54mm 故可取=25mm 3.3開口銷的選?。ㄈ鐖D11） 圖11 由與銷軸連接的兩桿件直徑為25mm,故查表GB/T882——2000 可知此處銷釘長度在6——20mm之內(nèi)，所以開口銷直徑D=3.2mm。則開口銷材料為Q235,不經(jīng)表面處理,其 =530 MPa——560 MPa， 強(qiáng)度核算，最大剪切力為： Max=312.1 MPa （12） 滿足題意，故取開口銷直徑D=3.2mm 3.4箱蓋、箱蓋附板以及其連接設(shè)計 3.4.1箱蓋附板的設(shè)計 箱蓋附板的板長a為980mm，寬b為200mm，受到的附著力F最大值為600N，采用Q195碳素結(jié)構(gòu)鋼。 =320MPa （如圖12、圖13） 圖12 圖13 對其應(yīng)力分析如下： 1.92 10-3mm （13） 9 10-3mm （14） 取d=2mm 3.4.2箱蓋附板與箱蓋連接設(shè)計 箱蓋附板與箱蓋連接如圖14所示，拉出方式采用手動拉出，連接裝置的材料為Q195碳素結(jié)構(gòu)鋼，=320MPa，其中單側(cè)受正壓力為F=300，a=10mm 圖14 = （15） 所以 取=2mm 同理可得取=2mm 3.4.3箱蓋的設(shè)計 箱蓋的長度a=1000mm，寬為b=500mm，箱蓋受力為F=600N選材料Q195碳素結(jié)構(gòu)鋼。（如圖15） 圖15 （16） （17） 取d=2mm C=7d=72=14mm 箱蓋中間可加以長度與箱體長相同的筋板，這樣當(dāng)桌面承受一定的重量時，可減少桌面的受力彎曲程度。 3.4.4箱蓋與箱體的連接 箱體與箱蓋的連接采用合葉連接，如圖16所示 圖16 4、CAD零件圖（附：零件圖圖紙） 5、運(yùn)動仿真技術(shù)與Pro/ENGINEER應(yīng)用 5.1對產(chǎn)品設(shè)計理念的影響 以計算機(jī)仿真和產(chǎn)品生命周期為基礎(chǔ)；以機(jī)械運(yùn)動學(xué)，動力學(xué)和控制理論為核心，借助成熟的三維計算機(jī)圖形技術(shù),圖形用戶界面技術(shù)，信息技術(shù)，集成技術(shù)，多媒體技術(shù)，并行處理技術(shù)等。將分散的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)和分析過程集在一起，使得產(chǎn)品相關(guān)的所有人員能在產(chǎn)品研制的早期直觀形象的對虛擬的產(chǎn)品原型進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化、性能測試、制造仿真以及使用仿真等。而Pro/ENGINEER應(yīng)用軟件在工程中的應(yīng)用，使機(jī)械二維、三維動態(tài)造型仿真的更直觀更形象。 而對本產(chǎn)品實(shí)行綠色設(shè)計的理念無疑將起著重大的作用。 5.2 產(chǎn)品工作裝置運(yùn)動仿真設(shè)計步驟（如圖17） 圖17 工程圖見整體裝配圖 6、產(chǎn)品工作裝置三維實(shí)體建模 6.1工作裝置零件建模 合理運(yùn)用Pro/ENGINEER的各種不同的生成方法，合理、高效、快速的生成三維實(shí)體模型。 6.1.1箱體的生成 （如圖18） 圖18 箱體建模主要采用拉伸，首先選定草繪平面進(jìn)入草繪模式，繪出箱體二維草圖，然后進(jìn)行拉伸生成箱體三維實(shí)體，再在其上半部分為打盲孔，下半部分選擇深度方式為穿透，應(yīng)注意保證主要尺寸的準(zhǔn)確性（尺寸見零件圖）。 6.1.2上蓋的生成 （如圖19） 圖19 采用拉伸方法建立上蓋基本體，然后采用對齊的方式插入邊沿兩平板。 6.1.3座椅的生成 （如圖20） 圖20 先建立底盤框架，采用裁減命令生成槽鋼結(jié)構(gòu)，在框架上生成后續(xù)特征。座椅的生成主要采用了拉伸命令，裁減命令和復(fù)制命令。座椅建模過程中需注意翻轉(zhuǎn)座背連接桿的正確定位及角度控制。 6.1.4連結(jié)桿的生成 （如圖21） 圖21 連桿的生成比較簡單，主要采用了拉伸命令，需要注意的是在草繪截面時尺寸的標(biāo)注，要保證主要尺寸的準(zhǔn)確，比如兩孔中心距。 6.1.5抽屜的生成 （如圖22） 圖22 抽屜建模主要采用拉伸，首先選定草繪平面進(jìn)入草繪模式，繪出抽屜二維草圖，然后進(jìn)行拉伸生成抽屜三維實(shí)體，再在其上打盲孔，應(yīng)注意保證主要尺寸的準(zhǔn)確性（尺寸見零件圖）。 6.1.6連接銷軸的生成 （如圖23） 圖23 銷軸建模主要采用旋轉(zhuǎn)命令，先繪制一條旋轉(zhuǎn)軸，接著草繪截面，再繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)360度就可生成銷軸實(shí)體，然后生成軸端的限位孔，最后在需要倒角的部位倒角。要注意的是建立限位孔時需先創(chuàng)建與柱面相切的基準(zhǔn)面作為草繪截面。 6.2 工作裝置裝配模型建模 零件設(shè)計完成后，往往需要根據(jù)設(shè)計要求對零件進(jìn)行裝配。在Pro/ENGINEER的裝配模塊中，通過定義零件之間的位置約束關(guān)系，可以把子零件裝配成一個裝配件，并檢查零件之間是否有干涉以及裝配體的運(yùn)動情況是否合乎設(shè)計要求。同時在生成裝配體過程中，用戶可以根據(jù)需要添加生成新的零件和特征。 使用Pro/E 進(jìn)行裝配設(shè)計有兩種基本方法，示意圖如圖24所示。 在上面兩種方法中，第1種方法相對第2種方法是比較低端的方法。因?yàn)樵谡嬲母拍钤O(shè)計中，很少利用一個零件來控制整個裝配體的設(shè)計，往往都是在拿出產(chǎn)品的外在概念和功能概念后，逐步對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計上的細(xì)化，直至細(xì)化到單個零件。 （a）由底向上的設(shè)計方法 (b)由頂向下的設(shè)計方法 圖24 Pro/E的裝配件設(shè)計方法 前面已經(jīng)生成多功能環(huán)保箱的各種底層零件的三維模型，然后采用由底向上的裝配設(shè)計方法對這些零件進(jìn)行空間定位來生成裝配件。在裝配件設(shè)計時，可以根據(jù)需要對裝配件中的零件進(jìn)行修改，比如修改零件尺寸，移動零件在裝配件中的位置，生成新的特征等。對于一個裝配件，當(dāng)其中所有的零件都被完全約束時，這種裝配件就稱為參數(shù)化的裝配件，否則就是非參數(shù)化的裝配件。 下面對本次多功能環(huán)保箱工作裝置模型的裝配設(shè)計過程作簡要敘述： 6.2.1連桿1與箱體的連接模型裝配： 連桿1與箱體之間采用銷軸連接，軸對齊為元件的A-10軸與主體的A-41軸。（如圖25） 圖25 6.2.2連桿2與連桿1的連接模型裝配 連桿2與連桿1采用銷軸連接，軸對齊為元件的A-13軸與連桿1的A-4軸，之后調(diào)整位置使連桿2與連桿1成90度。（如圖26） 圖26 6.2.3連桿3與連桿2的連接模型裝配 連桿3與連桿2采用銷釘連接，軸對齊方式為元件的A-4軸與連桿2的A-4軸，之后調(diào)整位置使連桿3與連桿2成180度角。（如圖27） 圖27 6.2.4 連桿3與椅子背板的連接 連桿3與椅子背板采用銷釘連接，軸對齊為元件的A-13軸與連桿3的A-8軸，調(diào)整位置使連桿3與椅子背板成90度角。（如圖28） 圖28 6.2.5 椅子背板與座板的連接模型裝配： 椅子背板與座板的銷釘連接，軸對齊為元件的A-15軸與椅子背板的A-4軸，調(diào)整位置使椅子背板與座板成90度角。（如圖29） 圖29 6.2.6 連桿1與連桿4的連接模型組裝配： 連桿1與連桿4采用銷釘連接，軸對齊為元件的A-8軸與連桿1的A-7軸，調(diào)整位置使連桿1與連桿4成90度角。（如圖30） 圖30 6.2.7 連桿4與磁鐵板的連接模型裝配： 連桿4與磁鐵板采用銷釘連接，軸對齊為元件的A-2軸與連桿4的A-4軸，調(diào)整位置使連桿4與磁鐵板成180度角。（如圖31） 圖31 6.2.8抽屜與磁鐵板以及箱體的連接模型裝配： 抽屜的兩個外側(cè)面與箱體的兩個內(nèi)側(cè)面分別采用平面連接，抽屜的底面與磁鐵板的平面采用剛性連接。（如圖32、33、34） 圖32 圖33 圖34 7、整體工作裝置的運(yùn)動仿真 7.1概述 完成整體工作裝置的裝配模型設(shè)計后，就要開始進(jìn)行本次設(shè)計的核心內(nèi)容―――多功能環(huán)保箱工作次試驗(yàn)才確定的?？赡芤?yàn)槌醮卧O(shè)計，缺乏經(jīng)驗(yàn)的原因，但也能夠看出正確的裝配方法是確保運(yùn)動仿真能夠?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵。 在Pro/ENGINEER的“機(jī)械（ Mechanism）”模塊中，可進(jìn)行一個機(jī)械裝置的機(jī)械運(yùn)動仿真，并將其結(jié)果輸入到 Pro/MECHANICA中，以便于進(jìn)一步進(jìn)行力學(xué)分析，也可以將“機(jī)械”模型帶入到“設(shè)計動畫”中來創(chuàng)建一個動畫序列。 7.2創(chuàng)建整體工作裝置的機(jī)械運(yùn)動仿真 7.2.1連接軸的設(shè)置 設(shè)置仿真組件的連接后，可以通過連接軸的設(shè)置功能多主體的現(xiàn)對位置、零位置參照和運(yùn)動范圍進(jìn)行設(shè)置。 7.2.2拖動和快照 拖動功能可以在允許的運(yùn)動范圍內(nèi)移動元件，快照將在組件中為初始條件定義所有主體的位置。適用拖動和快照，能夠驗(yàn)證運(yùn)動關(guān)系是否正確，有利于添加運(yùn)動關(guān)系，作為分析的起始點(diǎn)。 7.2.3 創(chuàng)建伺服電動機(jī)連接 伺服電動機(jī)能夠?yàn)闄C(jī)構(gòu)提供驅(qū)動，通過伺服電動機(jī)可以實(shí)現(xiàn)主體的旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動，并且能以函數(shù)的方式定義運(yùn)動速度。 本機(jī)構(gòu)電動機(jī)模的定義方式： 類型：余弦 參數(shù)：q=A*cos(360*x/T)+C A=幅值 B=相位 C=偏移量 T=周期 輸出圖形：余弦曲線的輪廓 過程如下：（如圖35、圖36、圖37） 圖35 類型2：常數(shù) 參數(shù)：q=a A=18 圖36 圖37 7.2.4運(yùn)行運(yùn)動 向工作裝置中增加伺服電動機(jī)后，可以啟動“運(yùn)行運(yùn)動”命令，通過該命令可以設(shè)置伺服電動機(jī)時間周期和運(yùn)動增量，來定義工作裝置的運(yùn)動方式。 下面是本次設(shè)計的整體機(jī)構(gòu)工作裝置運(yùn)行運(yùn)動的操作過程：（圖38、圖39、圖40、圖41、圖42、圖43） 圖38 圖39 圖40 圖41 圖42 圖43 7.2.5獲取分析結(jié)果 進(jìn)行分析后，可以通過回放、測量和軌跡曲線功能來獲取分析結(jié)果。適用回放功能可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動干涉檢測、創(chuàng)建運(yùn)動包絡(luò)和動態(tài)影像捕捉；通過測量功能，可以查看機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中精確的參數(shù)；適用軌跡曲線功能，可以直觀的了解以運(yùn)動主體的點(diǎn)、邊或曲線相對運(yùn)動對于零件的運(yùn)動。 7.2.6運(yùn)動機(jī)構(gòu)的仿真示例（如圖44、圖45、圖46、圖47） 圖44 圖45 圖46 圖47 8、材料的選擇 零件在合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計后，選材及材料的后續(xù)加工十分重要，它將直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效益。合理的選材標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是在滿足零件工作要求的條件下，最大限度地發(fā)揮材料潛力，提高性能價格比，具有較好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。 8.1選材原則 以輕質(zhì)、環(huán)保、價宜、方便為準(zhǔn)則 8.2材料類型 以塑膠原料為主，輔之以金屬原料 9、設(shè)計小結(jié) 環(huán)保機(jī)械產(chǎn)品是近年來備受市場親睞的新型科技產(chǎn)品。我經(jīng)過幾個月的思考與實(shí)踐，設(shè)計出了這一綠色多功能環(huán)保行李箱，它能幫助人們解決了許多日常生活環(huán)保問題，也能使人們意識到了環(huán)保、科技、機(jī)械之間的重要聯(lián)系。在設(shè)計過程當(dāng)中，經(jīng)過我的努力，盡管解決了一些問題，但也碰到了許多的難題：如機(jī)械運(yùn)動仿真、Pro/ENGINEER中參數(shù)的選取及三維實(shí)體建模等。經(jīng)查閱各類資料并在劉吉兆教授的精心指導(dǎo)及同學(xué)的傾心幫助下，使我能順利完成這次畢業(yè)設(shè)計，在此我們表示衷心的感謝。 通過這次設(shè)計，我學(xué)到了許多的東西，拓展了一些在機(jī)械工業(yè)方面的知識，加深了對以前所學(xué)知識的鞏固與串聯(lián)，更使我知道計算機(jī)軟件的應(yīng)用與工程制圖的重要性，環(huán)境保護(hù)的必要性及環(huán)保機(jī)械在市場上的可行性。因而也使我在設(shè)計思想、設(shè)計方法和設(shè)計技能等方面得到了良好的訓(xùn)練。 10、致謝 本設(shè)計是在我們的指導(dǎo)老師張家良副教授的細(xì)心指導(dǎo)下完成的。在每次設(shè)計遇到問題時老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計順利的進(jìn)行。從設(shè)計的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計的修改的整個過程中，花費(fèi)了張老師很多的寶貴時間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！ 還要感謝和我同一設(shè)計小組的幾位同學(xué)，是你們在我平時設(shè)計中和我一起探討問題，并指出我設(shè)計上的誤區(qū)，使我能及時的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計順利的進(jìn)行下去，沒有你們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。 11、參考文獻(xiàn) [1] 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