壓蓋自動(dòng)送料機(jī)設(shè)計(jì)【輸送機(jī)輸送壓蓋】
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（設(shè)計(jì)）
中 期 檢 查 表
學(xué)? 院：??? ?????????????
學(xué)生姓名
學(xué)??? 號(hào)
年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)
指導(dǎo)教師姓名
指導(dǎo)教師職稱(chēng)
講師
論文（設(shè)計(jì)）題目
壓蓋自動(dòng)送料機(jī)設(shè)計(jì)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作進(jìn)度
?
已完成的主要內(nèi)容
尚需解決的主要問(wèn)題
?? 整體機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算,相關(guān)零件的強(qiáng)度校核等
基本完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
基本完成總裝圖
?
機(jī)構(gòu)的三維運(yùn)動(dòng)仿真及有關(guān)零件的有限元分析等
完善裝配圖及零件圖
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指導(dǎo)教師意見(jiàn)
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檢查小組意見(jiàn)
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注：1.此表可用黑色簽字筆填寫(xiě)，也可打印，但意見(jiàn)欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫(xiě)。
2.此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。
任務(wù)書(shū)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)
指導(dǎo)教師及職稱(chēng)
講師
學(xué) 院
2012 年 12 月 3 日
填 寫(xiě) 說(shuō) 明
一、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)是學(xué)校根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目下達(dá)給學(xué)生的一種教學(xué)文件，是學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立從事畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作的依據(jù)。此表由指導(dǎo)教師填寫(xiě)。
二、此任務(wù)書(shū)必需針對(duì)每一位學(xué)生，不能多人共用。
三、選題要恰當(dāng)，任務(wù)要明確，難度要適中，份量要合理，使每個(gè)學(xué)生在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)，經(jīng)過(guò)自己的努力，可以完成任務(wù)書(shū)規(guī)定的設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容。
四、任務(wù)書(shū)一經(jīng)下達(dá)，不得隨意更改。
五、各欄填寫(xiě)基本要求
（一）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題來(lái)源、選題性質(zhì)和完成形式：
請(qǐng)?jiān)诤线m的對(duì)應(yīng)選項(xiàng)前的“□”內(nèi)打“√”，科研課題請(qǐng)注明課題項(xiàng)目和名稱(chēng)，項(xiàng)目指“國(guó)家青年基金”等。
（二）主要內(nèi)容和要求：
1．工程設(shè)計(jì)類(lèi)選題
明確設(shè)計(jì)具體任務(wù)，設(shè)計(jì)原始條件及主要技術(shù)指標(biāo)；設(shè)計(jì)方案的形成（比較與論證）；該生的側(cè)重點(diǎn)；應(yīng)完成的工作量，如圖紙、譯文及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等要求。
2．實(shí)驗(yàn)研究類(lèi)選題
明確選題的來(lái)源，具體任務(wù)與目標(biāo)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀及其評(píng)述；該生的研究重點(diǎn)，研究的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方案；計(jì)算機(jī)應(yīng)用及工作量要求，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。
3．文法經(jīng)管類(lèi)論文
明確選題的任務(wù)、方向、研究范圍和目標(biāo)；對(duì)相關(guān)的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)要介紹，明確該生的研究重點(diǎn)；要求完成的工作量，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。
（三）主要參考文獻(xiàn)與外文資料：
在確定了畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目和明確了要求后，指導(dǎo)教師應(yīng)給學(xué)生提供一些相關(guān)資料和相關(guān)信息，或劃定參考資料的范圍，指導(dǎo)學(xué)生收集反映當(dāng)前研究進(jìn)展的近1－3年參考資料和文獻(xiàn)。外文資料是指導(dǎo)老師根據(jù)選題情況明確學(xué)生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻(xiàn)。
（四）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度安排
1．設(shè)計(jì)類(lèi)、實(shí)驗(yàn)研究類(lèi)課題
實(shí)習(xí)、調(diào)研、收集資料、方案制定約占總時(shí)間的20%；主體工作，包括設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪制圖紙、實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析等約占總時(shí)間的50%，撰寫(xiě)初稿、修改、定稿約占總時(shí)間的30%。
2．文法經(jīng)管類(lèi)論文
實(shí)習(xí)、調(diào)研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時(shí)間的60%；撰寫(xiě)論文初稿，修改、定稿約占總時(shí)間的40%。
六、各欄填寫(xiě)完整、字跡清楚。應(yīng)用黑色簽字筆填寫(xiě)，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
壓蓋自動(dòng)送料機(jī)設(shè)計(jì)
選題來(lái)源
□結(jié)合科研課題 課題名稱(chēng)：
R生產(chǎn)實(shí)際或社會(huì)實(shí)際 □其他
選題性質(zhì)
□基礎(chǔ)研究 R應(yīng)用研究 □其他
題目完成形式
□畢業(yè)論文 R畢業(yè)設(shè)計(jì) □提交作品，并撰寫(xiě)論文
主要內(nèi)容和要求
主要內(nèi)容:整套機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、凸輪加工、重要桿件的受力分析、應(yīng)力集中點(diǎn)、以及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡分析等相關(guān)任務(wù).
設(shè)計(jì)基本要求：
1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析
2.整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),要求慢速送進(jìn),快速返回,步距240mm，工作阻力1000N,往復(fù)30次/min(±5%).輸送圖示零件.
3.選擇動(dòng)力和傳動(dòng)比（不設(shè)計(jì)減速器）.
4.順利實(shí)現(xiàn)要求送料動(dòng)作，保證運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不出現(xiàn)問(wèn)題
編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，總字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)5千字；繪制圖紙總面積不少于2張零號(hào)圖紙，其中必須有總裝圖1張，及工作零件和運(yùn)動(dòng)分析視頻，有限元模型分析。
工件圖
注：此表如不夠填寫(xiě)，可另加頁(yè)。
主要參考文獻(xiàn)與外文資料
[1] 孫 恒，陳作模，葛文杰, 主編.機(jī)械原理（第七版）[M]高等教育出版社,2006.
[2]（美）R.L.諾頓（Robert L. Norton）著 ，陳立周，韓建友，李威，邱麗芳，譯.機(jī)械設(shè)計(jì)-機(jī)器和機(jī)構(gòu)綜合與分析（原書(shū)第二版）[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
[3] K.洛克（Kurt Luck）K.-H.莫德勒（Karl-Heinz Modler）編著，孔建益，譯.機(jī)械原理 分析·綜合·優(yōu)化[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2003
[4] 濮良貴，紀(jì)名剛，主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版)[M] 高等教育出版社，2006.
[5] 孟憲源, 姜琪，編著. 機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用[M]機(jī)械工業(yè)出版社,2004.
[6] 鄒慧君，編著.機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2008.
[7] 李瑞琴，編著.機(jī)構(gòu)系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M]國(guó)防工業(yè)出版社，2008.
[8] 呂洋波, 胡仁喜, 呂小波, 主編.UG NX 7.0動(dòng)力學(xué)與有限元分析從入門(mén)到精通[M]機(jī)械工業(yè)出版社,2010.
[9] 張晉西, 張甲瑞, 郭學(xué)琴, 編著 UG NX/Motion 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真基礎(chǔ)及實(shí)例[M]清華大學(xué)出版社,2009.
[10] 胡小康, 編著, UG NX6運(yùn)動(dòng)仿真培訓(xùn)教程[M]清華大學(xué)出版社,2009.
工作進(jìn)度安排
階段
起止日期
階段工作內(nèi)容
一
2012.12－2013.1
調(diào)研，開(kāi)題
二
2013.1-2013.2
復(fù)習(xí)相關(guān)課程，強(qiáng)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)分析水平
三
2013.3.1-2013.3.31
構(gòu)思方案,總體設(shè)計(jì),中期檢查
四
2013.4-2013.4.25
完成設(shè)計(jì)工作，審核初稿
五
2013.4.26-2013.4.30
修改
六
2013.5.1-2013.5.26
整理提交資料,畢業(yè)答辯
要求完成日期：2013 年 05 月 06 日 指導(dǎo)教師簽名：
審查日期：2012年 月 日 專(zhuān)業(yè)委員會(huì)簽名：
批準(zhǔn)日期：2012年 月 日 學(xué)院指導(dǎo)委員會(huì)簽名（公章）：
接受任務(wù)日期：2012 年 12 月 05 日； 學(xué)生簽名：
注：簽名欄必須有相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。
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(設(shè)計(jì))
壓蓋自動(dòng)送料機(jī)設(shè)計(jì)
THE DESIGN OF GLAND AUTO-FEEDER
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)：
指導(dǎo)老師及職稱(chēng)： 講師
學(xué) 院：
湖南·長(zhǎng)沙
提交日期：2013年05月
設(shè)計(jì)
誠(chéng) 信 聲 明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
畢業(yè)論文作者簽名：
2013 年 5 月 26 日
目 錄
摘要……………………………………………………………………………1
關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………1
1前言………………………………………………………………………………2
1.1課題的背景與意義…………………………………………………………………2
1.2國(guó)內(nèi)外輸送機(jī)發(fā)展趨勢(shì)與水平……………………………………………………2
1.3我國(guó)輸送機(jī)的未來(lái)之路與展望……………………………………………………3
2機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………4
2.1動(dòng)作分析及軌跡初定………………………………………………………………4
2.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………5
2.3連桿桿長(zhǎng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………………6
2.4凸輪設(shè)計(jì)
2.4.1軌跡優(yōu)化及凸輪廓線(xiàn)……………………………………………………………7
2.4.2凸輪孔 …………………………………………………………………………10
2.4.3凸輪的加工制造 ………………………………………………………………11
2.5電動(dòng)機(jī)選擇……………………………………………………………………… 16
3傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………………………………17
3.1輸送桿的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 17
3.2鍵連接強(qiáng)度計(jì)算………………………………………………………………… 19
3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 20
4機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析…………………………………………………………………20
4.1運(yùn)動(dòng)模型的建立………………………………………………………………… 20
4.2運(yùn)動(dòng)分析………………………………………………………………………… 21
5有限元分析校核…………………………………………………………………… 24
5.1有限元CAE設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)………………………………………………………… 24
5.2輸送桿的有限元校核…………………………………………………………… 25
5.3回轉(zhuǎn)軸的有限元校核…………………………………………………………… 26
6結(jié)論…………………………………………………………………………27
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………28
致謝……………………………………………………………………………29
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開(kāi)題報(bào)告
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學(xué)生姓名
學(xué)??? 號(hào)
年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)
指導(dǎo)教師及職稱(chēng)
講師
學(xué)??? 院
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20??? 年???? 月???? 日
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畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
壓蓋自動(dòng)送料機(jī)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述（選題研究意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻(xiàn)等，不少于1000字）
?
隨著我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展對(duì)加工、裝配技術(shù)自動(dòng)化也提出越來(lái)越高的要求。自動(dòng)化的程度直接影響著整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化程度及生產(chǎn)效率，幾乎滲透到農(nóng)用機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、食品機(jī)械、建筑機(jī)械、化工機(jī)械、精密機(jī)械、儀器儀表等各種工業(yè)加工生產(chǎn)，送料為自動(dòng)化生產(chǎn)的關(guān)鍵組成，由于手工送料存在著效率、速度、精度、安全等方面的一系列問(wèn)題，手工送料已逐步由自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)所取代，從而進(jìn)一步滿(mǎn)足了自動(dòng)化加工生產(chǎn)，大幅度提高了生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)質(zhì)量的要求。
自動(dòng)化生產(chǎn)主要包括原材料的供給、自動(dòng)加工、裝配線(xiàn)上的自動(dòng)輸送等，使用自動(dòng)化機(jī)械能真正做到環(huán)保省時(shí)，大大減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，真正做到了低成本、高回報(bào)，在現(xiàn)在高速發(fā)展的社會(huì)，這種自動(dòng)化機(jī)械越來(lái)越受重視。自動(dòng)送料機(jī)對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)不僅僅只是創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且具有很多優(yōu)點(diǎn)，首先，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，能代替人從事危險(xiǎn)有害的工作或者在長(zhǎng)時(shí)間工作對(duì)人體有害的場(chǎng)所，自動(dòng)送料機(jī)只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)就可以在高溫或低溫、壓力異常、粉塵、放射性條件下工作。其次，自動(dòng)送料機(jī)能持久，耐勞，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。再次，自動(dòng)送料機(jī)還可以結(jié)合程序控制，因此工作穩(wěn)定，精度較高，能很好的避免人為操作的錯(cuò)誤。最后，自動(dòng)送料機(jī)具有工業(yè)的通用性和靈活性，能很好的適應(yīng)產(chǎn)品的變化，滿(mǎn)足柔性生產(chǎn)的需要。
??? 綜上所述，鑒于各方面優(yōu)點(diǎn)，在制造業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)化送料有很大的潛力，學(xué)習(xí)和研究都很有價(jià)值和必要，本課題就是設(shè)計(jì)自動(dòng)送料機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、對(duì)相關(guān)零件、傳動(dòng)單元進(jìn)行分析和計(jì)算并對(duì)相關(guān)零件進(jìn)行三維實(shí)體設(shè)計(jì)及有限元分析。
??? 常用送料機(jī)根據(jù)送料動(dòng)力的不同可分為機(jī)械、液壓、氣動(dòng)三大類(lèi)，機(jī)械送料因其送料準(zhǔn)確可靠、相對(duì)液壓與氣動(dòng)沖擊與振動(dòng)小、噪聲低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械制造領(lǐng)域是最常用的自動(dòng)送料方式。目前國(guó)內(nèi)外自動(dòng)送料機(jī)主要運(yùn)用凸輪和曲柄連桿機(jī)構(gòu)或運(yùn)用程序控制自動(dòng)送料。
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主要參考文獻(xiàn)與外文資料
[1]? 孫? 恒，陳作模，葛文杰, 主編.機(jī)械原理（第七版）[M]高等教育出版社,2006.
[2]（美）R.L.諾頓（Robert L. Norton）著 ，陳立周，韓建友，李威，邱麗芳，譯.機(jī)械設(shè)計(jì)-機(jī)器和機(jī)構(gòu)綜合與分析（原書(shū)第二版）[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
[3]? K.洛克（Kurt Luck）K.-H.莫德勒（Karl-Heinz Modler）編著，孔建益，譯.機(jī)械原理 分析·綜合·優(yōu)化[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2003
[4]? 濮良貴，紀(jì)名剛，主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版)[M] 高等教育出版社，2006.
[5]? 孟憲源, 姜琪，編著. 機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用[M]機(jī)械工業(yè)出版社,2004.
[6]? 鄒慧君，編著.機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2008.
[7]? 李瑞琴，編著.機(jī)構(gòu)系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M]國(guó)防工業(yè)出版社，2008.
[8]? 呂洋波, 胡仁喜, 呂小波, 主編.UG NX 7.0動(dòng)力學(xué)與有限元分析從入門(mén)到精通[M]機(jī)械工業(yè)出版社,2010.
[9]? 張晉西, 張甲瑞, 郭學(xué)琴, 編著 UG NX/Motion 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真基礎(chǔ)及實(shí)例[M]清華大學(xué)出版社,2009.
[10]? 胡小康, 編著, UG NX6運(yùn)動(dòng)仿真培訓(xùn)教程[M]清華大學(xué)出版社,2009.
[11]? 洪如瑾, 編著, UG NX4高級(jí)仿真培訓(xùn)教程[M]清華大學(xué)出版社,2005.
[12] 沈春根，王貴成，王樹(shù)林，編著.UG NX 7.0有限元分析入門(mén)與實(shí)例精講[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2010.
[13] 吳宗澤，羅圣國(guó)，主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]高等教育出版社,2006.
[14] 劉鴻文，主編，材料力學(xué)Ⅰ[M]高等教育出版社，2011.
[15] 李廉錕, 主編, 結(jié)構(gòu)力學(xué)（第4版）[M]高等教育出版社,2007.
[16] 徐學(xué)林,? 主編, 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M]湖南大學(xué)出版社,2009.
[17] 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院，編.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社,1985.
[18] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室，編.理論力學(xué)[M]高等教育出版社,2009.
[19] 沈守范，張紀(jì)元，萬(wàn)金寶，編著.機(jī)構(gòu)學(xué)的數(shù)學(xué)工具[M]上海交通大學(xué)出版社，1999.
[20] 于廣濱，金向陽(yáng)，胥文，編著.AutoCAD 2008中文版機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)教程[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2008.
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注：此表如不夠填寫(xiě)，可另加頁(yè)。
研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等）
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研究目的：
通過(guò)合理的設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)出能夠完成指定工件的自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，并選擇動(dòng)力系統(tǒng)，完成整機(jī)大體結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)。
?
內(nèi)容：
1、???? 根據(jù)工件寬度設(shè)計(jì)橫向工作機(jī)構(gòu)并確定行程、速度等工作參數(shù)。
2、???? 根據(jù)工件高度設(shè)計(jì)縱向工作機(jī)構(gòu)并確定行程、速度等工作參數(shù)。
3、???? 對(duì)機(jī)構(gòu)類(lèi)型及結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定，同時(shí)根據(jù)參數(shù)，初步選擇動(dòng)力、電機(jī)及減速器傳動(dòng)比。
4、???? 確定機(jī)構(gòu)各零件的尺寸參數(shù)，并對(duì)相關(guān)零件進(jìn)行強(qiáng)度校核。
5、???? 完成虛擬裝配，優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)尺寸及配合尺寸，并運(yùn)用動(dòng)力學(xué)進(jìn)行仿真。
6、???? 繪制零件工程圖與裝配圖。
7、???? 完善修改并總結(jié)。
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設(shè)計(jì)方法：
??? 通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)比分析、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助分析等方法（UG NX 7.0運(yùn)動(dòng)仿真及高級(jí)仿真），找出一種最佳的方案。
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預(yù)期成果：
機(jī)械能完成使用要求，即能完成所設(shè)計(jì)的動(dòng)作參數(shù)且能夠準(zhǔn)確定位。
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條件保障：
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)圖書(shū)館、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息檢索系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、良好的專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)知識(shí)、AutoCAD 2007、PCCAD 2007、UG NX 7.0、燕秀外掛、胡波外掛。
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進(jìn)程計(jì)劃（各研究環(huán)節(jié)的時(shí)間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等）
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畢業(yè)設(shè)計(jì)起止日期：2010.12.3——2011.5.6
第一階段（12.3——1.7）：熟悉課題，收集借閱相關(guān)資料，粗?jǐn)M開(kāi)題報(bào)告。
第二階段（1.8——2.28）：復(fù)習(xí)相關(guān)課程，強(qiáng)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助分析。
第三階段（3.1——3.31）：構(gòu)思總體方案，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。
第四階段（4.1——4.25）：完成整個(gè)設(shè)計(jì)、說(shuō)明書(shū)及圖紙繪制。
第五階段（4.26——4.30）：修改完善設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和圖紙。
第六階段（5.1——5.6）：打印、整理、裝訂、準(zhǔn)備答辯。
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論證小組意見(jiàn)
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????????????????????????????? 組長(zhǎng)簽名：
??????????????????????????????????????????????? 20??? 年?? 月?? 日
專(zhuān)業(yè)委員會(huì)意見(jiàn)
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專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任簽名：
20?? 年?? 月?? 日
注：1.此表可用黑色簽字筆填寫(xiě)，也可打印，但意見(jiàn)欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫(xiě)。
2.此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。
（設(shè)計(jì)）
開(kāi)題論證記錄
學(xué) 院： 記錄人：
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)
級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)（1）班
指導(dǎo)教師姓名
指導(dǎo)教師職稱(chēng)
講師
論文（設(shè)計(jì)）題目
壓蓋自動(dòng)送料機(jī)設(shè)計(jì)
論證小組質(zhì)疑：
學(xué)生回答簡(jiǎn)要記錄：
論證小組
成員簽名
論證地點(diǎn)： 論證日期：20 年 月 日
注：此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。記錄、簽名欄必須用黑色筆手工填寫(xiě)。
1
壓蓋自動(dòng)送料機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué) 生：
指導(dǎo)老師：
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摘 要：自動(dòng)輸送是自動(dòng)化的核心組成，應(yīng)用廣泛，對(duì)于其運(yùn)動(dòng)需進(jìn)行嚴(yán)格分析、設(shè)計(jì)及優(yōu)化，自動(dòng)輸送機(jī)可以不需復(fù)雜的控制系統(tǒng),而只需設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)便可滿(mǎn)足使用要求。本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)輸送機(jī)主要針對(duì)特一壓蓋，對(duì)軌跡及相關(guān)零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。該輸送裝置是由凸輪、曲柄和若干個(gè)連桿構(gòu)成的。輸送桿垂直方向的運(yùn)動(dòng)是由凸輪驅(qū)動(dòng)的，而水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)則由曲柄驅(qū)動(dòng)，合成運(yùn)動(dòng)能快速送進(jìn)、快速返回。結(jié)構(gòu)上底盤(pán)與機(jī)架采用焊接結(jié)構(gòu),銷(xiāo)軸采用兩端緊定螺母鎖緊式.
關(guān)鍵詞：自動(dòng)送料機(jī)；連桿設(shè)計(jì)；凸輪設(shè)計(jì)優(yōu)化及加工；運(yùn)動(dòng)分析；有限元分析
The Design of Gland Auto-feeder
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Abstract:Automatic transmission,the core component of automation, is widely applied and rigorous analysis, design and optimization are necessarily conducted on its motion. To meet its operating requirement, a complicated control system is not necessary but the design of appropriate institutions. The design of auto-feeder in this paper is mainly focus on the type of gland, in which the track and related parts of this machine will be designed and calculated. This conveying device is composed of several parts including a cam, a crank, and a number of connecting rod. The cam makes the feed rod move in a vertical direction while a horizontal reciprocating motion is driven by the crank ,and its resultant motion can realize both swift feed and fast return. Structurally, welded structure will be adopted in chassis and rack while nut locking will be introduced to fix both ends of the pin..
Keywords: Auto-feeder; Connecting rod design; Optimization and processing of the cam design ; Kinematic analysis; Finite element analysis.
1 前言
1.1 課題的背景與意義
送料機(jī)是輸送材料或工件的機(jī)器，是無(wú)論是輕工行業(yè)還是重工業(yè)都不可缺少的設(shè)備。傳統(tǒng)觀(guān)念，送料機(jī)是借助于機(jī)器運(yùn)動(dòng)的作用力加力于材料，對(duì)材料進(jìn)行運(yùn)輸?shù)臋C(jī)器。近代的送料機(jī)發(fā)生了一些變化，開(kāi)始將高壓空氣、超聲波等先進(jìn)技術(shù)用于送料技術(shù)中，但人們?nèi)匀粚⑦@些設(shè)備歸納在送料機(jī)類(lèi)的設(shè)備中。自動(dòng)化程度高的送料設(shè)備有：由電腦控制的動(dòng)頭式送料機(jī)、激光送料機(jī)、高壓氣壓和電腦送料機(jī)等。另外，國(guó)外的公司生產(chǎn)一種投影送料機(jī),這種設(shè)備的送臺(tái)上設(shè)有感應(yīng)器及目察裝置，用于對(duì)材料輪廓掃描，或在材料行投影以引導(dǎo)送料安排。
自動(dòng)輸送機(jī)對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)不僅僅只是創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且具有很多優(yōu)點(diǎn)，首先，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，能代替人從事危險(xiǎn)有害的工作或者在長(zhǎng)時(shí)間工作對(duì)人體有害的場(chǎng)所，自動(dòng)輸送機(jī)只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)就可以在高溫或低溫、壓力異常、粉塵、放射性條件下工作。其次，自動(dòng)送料機(jī)能持久，耐勞，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。再次，自動(dòng)送料機(jī)還可以結(jié)合程序控制，因此工作穩(wěn)定，精度較高，能很好的避免人為操作的錯(cuò)誤。最后，自動(dòng)送料機(jī)具有工業(yè)的通用性和靈活性，能很好的適應(yīng)產(chǎn)品的變化，滿(mǎn)足柔性生產(chǎn)的需要。
自動(dòng)化的程度直接影響著整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化程度及生產(chǎn)效率，幾乎滲透到農(nóng)用機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、食品機(jī)械、建筑機(jī)械、化工機(jī)械、精密機(jī)械、儀器儀表等各種工業(yè)加工生產(chǎn)，送料為自動(dòng)化生產(chǎn)的關(guān)鍵組成，由于手工送料存在著效率、速度、精度、安全等方面的一系列問(wèn)題，手工送料已逐步由自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)所取代，從而進(jìn)一步滿(mǎn)足了自動(dòng)化加工生產(chǎn)，大幅度提高了生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)質(zhì)量的要求。
1.2 國(guó)內(nèi)外輸送機(jī)發(fā)展趨勢(shì)與水平
輸送主要包括原材料的供給圖（1）、自動(dòng)加工圖（2）、裝配線(xiàn)上圖（3）的自動(dòng)輸送等，使用自動(dòng)化機(jī)械能真正做到環(huán)保省時(shí)，大大減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，如圖（4）面包自動(dòng)輸送包裝機(jī)真正做到了低成本、高回報(bào)，在現(xiàn)在高速發(fā)展的社會(huì)，這種自動(dòng)化機(jī)械越來(lái)越受重視。
工廠(chǎng)里的裝配、檢查、計(jì)數(shù)和包裝工序的自動(dòng)化和無(wú)人化成為人們所關(guān)注的重要課題,因此使零部件能夠沿著一定方向并能穩(wěn)定供給的送料機(jī)成為工廠(chǎng)自動(dòng)化研究的重要組成部分。目前的輸送機(jī)種類(lèi)主要有埋刮板輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)、斗式輸送機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)等。
圖1重型精密NC滾輪送料機(jī) 圖2送料加工接料自動(dòng)機(jī)床
Figure 1 Heavy precise NC roller feeder Figure 2 Automatic machine tool for
feeding and processing
圖3自行葫蘆輸送機(jī) 圖4 面包自動(dòng)輸送包裝機(jī)
Figure 3 Automatic hoist conveyor Figure 4 Automatic packaging machine for 1bread
1.3 我國(guó)輸送機(jī)的未來(lái)之路與展望
國(guó)內(nèi)外自動(dòng)輸送料機(jī)總體水平都在提高，自動(dòng)化程度也愈來(lái)愈高。拿NC自動(dòng)輸送機(jī)來(lái)說(shuō)其編程存在一個(gè)誤區(qū).那就是企圖實(shí)現(xiàn)的功能太多.造成操作和軟件方面的許多問(wèn)題。國(guó)外一些公司正在試圖簡(jiǎn)化控制軟件,國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家也應(yīng)注意這方面的問(wèn)題。中國(guó)被稱(chēng)為“世界工廠(chǎng)”，就我個(gè)人感覺(jué)而言，覺(jué)得中國(guó)的生產(chǎn)能力是取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但作為名副其實(shí)的世界工廠(chǎng)，還有很長(zhǎng)的路要走。未來(lái)將是機(jī)器人全自動(dòng)化的時(shí)代，輸送機(jī)作為自動(dòng)化的工具，這不僅僅是一個(gè)加工制造業(yè)的問(wèn)題，該項(xiàng)研究進(jìn)展也能反映提升我國(guó)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的控制權(quán)，關(guān)系到我們的設(shè)計(jì)水平、工藝水平等各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，而自動(dòng)輸送機(jī)也應(yīng)往高控制控制、高柔性、高精度的方向發(fā)展。
2 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 動(dòng)作分析及軌跡初定
設(shè)計(jì)輸送機(jī)輸送壓蓋如圖5所示,工件外形尺寸為180mm×140mm×80mm。根據(jù)要求工件需慢速送進(jìn)、快速返回，輸送爪近似軌跡應(yīng)接近圖6（虛線(xiàn)疏密代表運(yùn)動(dòng)快慢）。 UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶(hù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過(guò)程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。Unigraphics NX針對(duì)用戶(hù)的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案,集建模、分析、仿真、加工等于一身，通過(guò)NX建模分析得出工件質(zhì)心坐標(biāo)為：
Xcbar = -36.681663731
Ycbar = -5.768296200
Zcbar = 0.018506569
圖5 輸送工件模型圖
Figure 5 Diagrammatic figure of delivery workpiece
圖6 輸送爪初定近似軌跡
Figure 6 The temporary trajectory of delivery claw
那么，為了使工件在輸送過(guò)程AB段受力較好，輸送爪合力的推力應(yīng)通過(guò)質(zhì)心，且輸送爪工作面運(yùn)動(dòng)高度：
H≥25-|Ycbar|=19.23mm。
2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
要實(shí)現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作，典型的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)顯然不能完成動(dòng)作要求，因?yàn)閾u桿的軌跡為圓弧形，機(jī)構(gòu)上任意點(diǎn)也沒(méi)有要求輸送爪近似軌跡，故而要想實(shí)現(xiàn)這種動(dòng)作，那么必須是五桿機(jī)構(gòu)或者六桿機(jī)構(gòu)甚至更多，基本的機(jī)構(gòu)可選用平行四邊形機(jī)構(gòu)，然后進(jìn)行衍化，如圖7，輸送爪應(yīng)與連桿AB為一體，那么要使AB上有近似圖6的軌跡，C、D兩點(diǎn)應(yīng)隨AC、BD桿的旋轉(zhuǎn)同步的曲線(xiàn)移動(dòng)，即控制輸送爪的縱向位移。
圖7 運(yùn)動(dòng)模型
Figure 7 Motion model
另外的，輸送爪要求需快速返回，近似勻速送進(jìn)，可運(yùn)用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性，由于C、D兩點(diǎn)也在運(yùn)動(dòng)，故將搖桿的鉸接連接衍化成滑塊。凸輪的輪廓外形可使從動(dòng)件得到任意的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，為了方便設(shè)計(jì)計(jì)算，先用偏心輪代替復(fù)雜輪廓曲線(xiàn)，送料整體變成為圖8所示。
圖8 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
Figure 8 Kinematic diagram of mechanism
由于機(jī)構(gòu)左右重復(fù)，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度只計(jì)算一半即可，則機(jī)構(gòu)的自由度
F=3n-（2+P-）-， (1)
其中：
F——機(jī)構(gòu)的自由度；
n——活動(dòng)構(gòu)件數(shù)；
——低副個(gè)數(shù)；
——高副個(gè)數(shù)；
——虛約束數(shù)；
——局部自由度數(shù)；
則F=3×5-（2×6+2-0）-0=1，為了減少高副元素的磨損，在與凸輪之間裝入滾子，而滾子繞自身軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，自由度保持不變。
2.3 連桿桿長(zhǎng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
桿長(zhǎng)的設(shè)計(jì)計(jì)算只需考慮半部分，由于左側(cè)部分包括機(jī)架具有六個(gè)構(gòu)件，設(shè)計(jì)計(jì)算極其復(fù)雜，依舊用偏心輪先代替凸輪來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算，如圖9機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)180°前后位置圖。設(shè)初始位置桿RC與水平方向夾角為α，PR與RC夾角為β，旋轉(zhuǎn)半周期RC轉(zhuǎn)過(guò)角度為γ，C點(diǎn)上升距離為20mm左右，為使桿GE的拉力完全用于A(yíng)C桿對(duì)工件的送料，將桿GE設(shè)計(jì)垂直于桿AC，則有如下關(guān)系式：
(2)
(3)
(4)
mm,取α為15°，β為142°，γ為1°，L為90.5mm，為135.4mm,為530mm,運(yùn)用作圖法粗略得到為57mm，為125mm，初始位置為168mm，偏心輪外槽直徑為225mm。
2.4 凸輪設(shè)計(jì)
2.4.1 軌跡優(yōu)化及凸輪廓線(xiàn)
在各式各樣的機(jī)器中,常常采用凸輪從動(dòng)件系統(tǒng).如用凸輪開(kāi)啟汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽門(mén)。在許多生產(chǎn)消費(fèi)品的機(jī)器上，也采用各種凸輪機(jī)構(gòu)。與連桿機(jī)構(gòu)相比，凸輪機(jī)構(gòu)較易實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但制造卻要相對(duì)昂貴一些，但是隨著數(shù)控技術(shù)的到來(lái)，凸輪的制造已不再是技術(shù)難題。
將前文得到的整數(shù)尺寸建模，運(yùn)用UG運(yùn)動(dòng)仿真得到送料軌跡如圖10送料軌跡（a），然后通過(guò)考慮實(shí)際運(yùn)動(dòng)，預(yù)防干涉而將軌跡優(yōu)化成圖10（b）。
圖9機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)180°前后位置圖
Figure 9 Location plan of back and forth after the mechanism move 180 °
（a） （b）
圖10 送料軌跡
Figure 10 Feeding trajectory
設(shè)槽輪滾柱初始位置為縱向位移原點(diǎn)，則滾柱縱向位移隨凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖11所示，根據(jù)凸輪位移規(guī)律及相應(yīng)各桿件的位置用圖解法作得凸輪廓線(xiàn)如圖12所示。
圖11 凸輪位移規(guī)律
Figure 11 Cam displacement law
已知工作時(shí)凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),從動(dòng)件左偏距e設(shè)計(jì)為20mm,選定基圓半徑r0為110mm,滾子直徑為12mm,設(shè)計(jì)可按一般凸輪機(jī)構(gòu)，作圖步驟如下:
1) 作凸輪軸心、基圓及從動(dòng)件導(dǎo)向方位線(xiàn)，從動(dòng)件導(dǎo)路方位線(xiàn)即從動(dòng)件滾子中心點(diǎn)相對(duì)機(jī)架所走的軌跡線(xiàn)，因?yàn)檫@一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)能代表從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為尖端從動(dòng)件的尖點(diǎn)。
2) 將位移規(guī)律曲線(xiàn)按角度細(xì)數(shù)等分，以偏距為半徑作偏距圓，它與導(dǎo)路線(xiàn)切于K0點(diǎn)，從此點(diǎn)開(kāi)始，將偏距圓沿逆時(shí)針?lè)较蛞罁?jù)位移曲線(xiàn)細(xì)數(shù)等分情況作相應(yīng)的細(xì)數(shù)等分，并從偏距圓的各分點(diǎn)作該圓的切線(xiàn)，原理是利用轉(zhuǎn)換機(jī)架法，即凸輪不動(dòng)時(shí)，機(jī)架導(dǎo)路相對(duì)于凸輪的運(yùn)動(dòng)情況。
3) 從偏距圓切線(xiàn)與基圓的交點(diǎn)開(kāi)始，沿此切線(xiàn)向基圓外量取線(xiàn)段與位移曲線(xiàn)上相應(yīng)的從動(dòng)件位移相等，得點(diǎn)……，將這些點(diǎn)用光滑的曲線(xiàn)相連，得凸輪的理論廓線(xiàn)。
4) 以理論廓線(xiàn)上各點(diǎn)為圓心，滾子半徑為半徑作圓，取其包絡(luò)線(xiàn)，即得槽輪的工作廓線(xiàn)。
5) 推桿所受正壓力方向與速度方向之間的夾角的銳角為壓力角，壓力角一般不超過(guò)30°或曲率半徑不小于1～3 mm，機(jī)構(gòu)便不會(huì)自鎖，那么可以從曲率上對(duì)廓線(xiàn)進(jìn)行曲率優(yōu)化。
圖12 凸輪廓線(xiàn)
Figure 12 Cam profile line
如圖13，設(shè)有向弧段,設(shè)x ， x+ △x 為(a，b)內(nèi)兩個(gè)鄰近的點(diǎn)，它們?cè)谇€(xiàn)y=f(x)上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為M，M￠，并設(shè)對(duì)應(yīng)于x的增量△x ，弧 s 的增量為△s，于是：
（5）
因?yàn)? （6）
又，因此弧微分為。
當(dāng)凸輪廓線(xiàn)用B樣條曲線(xiàn)繪制成封閉圖形時(shí)，此曲線(xiàn)是光滑的，曲線(xiàn)上從點(diǎn)到 的弧長(zhǎng)為，切線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)角度，那么：
為曲線(xiàn)在點(diǎn)處的曲率，在點(diǎn)與曲線(xiàn)內(nèi)切的最大圓為此點(diǎn)的曲率圓。
為曲線(xiàn)在點(diǎn)處的曲率半徑，即曲率圓半徑。
圖13 有向弧微分
Figure 13 Differential of directed arc
將曲線(xiàn)上采集點(diǎn)的曲率半徑用線(xiàn)段長(zhǎng)度連續(xù)顯示而形同與梳子的形狀叫做曲線(xiàn)的曲率梳。顯示出曲率梳，透過(guò)峰值，你可以知道哪里的曲率半徑最小。透過(guò)拐點(diǎn)，你可以知道曲線(xiàn)的凹凸?fàn)顟B(tài)發(fā)現(xiàn)改變，也就是說(shuō)，曲率梳變化越平緩（尖點(diǎn)不明顯強(qiáng)烈）曲線(xiàn)的光順程度越好，曲線(xiàn)質(zhì)量也就越高。運(yùn)用UG NX 7.0分析凸輪廓線(xiàn)曲率，顯示曲率梳如圖14（a），很明顯的看到曲率梳存在尖點(diǎn)并且還存在拐點(diǎn)，其不僅影響凸輪控制特性還影響表面加工質(zhì)量，因而需要進(jìn)一步優(yōu)化。
(a) 21.3198（min） （b）44.8837（min）
圖14 曲率優(yōu)化對(duì)比
Figure 14 The optimized contrast of curvature
樣條曲線(xiàn)是由一組逼近控制多邊形的光滑參數(shù)曲線(xiàn)段構(gòu)成，樣條曲線(xiàn)的次數(shù)，是由樣條曲線(xiàn)數(shù)學(xué)定義中所取的基函數(shù)所決定的。直觀(guān)的說(shuō)，所構(gòu)成樣條曲線(xiàn)的一段光滑參數(shù)曲線(xiàn)段，由控制多邊形的相鄰連續(xù)的幾段折線(xiàn)段決定，就是幾次樣條，最常用的就是二次和三次樣條。二次樣條的某一曲線(xiàn)段只與相應(yīng)的兩段折線(xiàn)段，三個(gè)控制多邊形頂點(diǎn)有關(guān)，改變其中一個(gè)頂點(diǎn)，將影響三段樣條曲線(xiàn)段。同樣的，對(duì)三次樣條，某一曲線(xiàn)段由相應(yīng)的三段折線(xiàn)段，四個(gè)控制點(diǎn)決定。曲線(xiàn)借此越高，控制點(diǎn)也就越多，
更改其中一個(gè)極點(diǎn)對(duì)曲線(xiàn)的變化也就越小，對(duì)曲線(xiàn)的調(diào)節(jié)程度也就越高，這里樣條曲線(xiàn)的優(yōu)化采用四次樣條，優(yōu)化后的控制極點(diǎn)和曲率梳如圖14（b）。
2.4.2 凸輪孔
根據(jù)軌跡的捕捉點(diǎn)數(shù)目,凸輪旋轉(zhuǎn)0.46圈工件從起點(diǎn)輸送到下一個(gè)步距的起點(diǎn),輸送距離為240mm,則工件速度
=0.261 m/s （7）則輸送功率=1000×0.261=261 w （8）滑塊傳遞效率為0.88～0.92,鉸鏈傳動(dòng)效率取0.95
則軸的傳遞功率=305 w (9)施加在銷(xiāo)軸上的力=851.6 N (10)軸孔的直徑 (11)對(duì)于40Cr和工作情況可取為100則得到
d≥21.6mm,軸孔取為25mm,而對(duì)于銷(xiāo)軸主要承受剪力，承受的力較小且為短軸,可直接取為12mm。
2.4.3 凸輪的加工制造
當(dāng)完成凸輪設(shè)計(jì)后，還必須考慮凸輪制造中的一些事項(xiàng)。畢竟，如果不能把所設(shè)計(jì)的凸輪真實(shí)的按選擇的理論函數(shù)用材料加工出來(lái)，那么設(shè)計(jì)的再好也體現(xiàn)不出來(lái)，凸輪從制造性質(zhì)上說(shuō)是個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題。
凸輪通常是用經(jīng)表面淬火或整體淬火的中碳鋼或高碳鋼這類(lèi)高強(qiáng)度和硬度的材料，或用可鍛鑄鐵或灰鑄鐵（表面硬化）制造。凸輪加工最典型是用旋轉(zhuǎn)刀具銑削，實(shí)際上，銑削后從微觀(guān)上看剩下的金屬還不是完全光滑的表面。當(dāng)要求凸輪有較低的表面粗糙度時(shí),一般將銑出來(lái)的凸輪再用磨削把不需要的材料去掉。為了防止凸輪迅速磨損，通常還需要進(jìn)行熱處理，以使表面得到足夠的硬度，對(duì)鋼制凸輪最典型的是將其淬火至洛氏硬度50～55HRC。熱處理都將產(chǎn)生一些幾何變形。在熱處理后，通常采用研磨來(lái)修整凸輪的工作表面并降低其表面粗糙度。一個(gè)已經(jīng)比較昂貴的零件經(jīng)過(guò)磨削工序?qū)⑹蛊涑杀編缀醭杀对黾樱瑸榱耸″X(qián)有時(shí)省掉這道工序。一個(gè)淬火但未研磨的凸輪，盡管在淬火錢(qián)是精確銑削的，但總會(huì)產(chǎn)生一些熱變形誤差。表2-1為常見(jiàn)的凸輪制造方法。
表1 常用凸輪制造方法
Label 1 Commonly used cam Manufacturing method
制造方法
說(shuō)明
靠模加工
利用靠模車(chē)床，一般制造偏心凸輪。
手動(dòng)或數(shù)控按凸輪坐標(biāo)加工
一種離散數(shù)控過(guò)程，按照不連續(xù)的位置作橫向進(jìn)給。
線(xiàn)性插值連續(xù)數(shù)控
在連續(xù)數(shù)控機(jī)床上，刀具與工件不斷接觸，機(jī)床控制計(jì)算機(jī)對(duì)每對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間按直線(xiàn)計(jì)算。
圓弧插值連續(xù)數(shù)控
除數(shù)據(jù)點(diǎn)之間采用圓弧算法外與線(xiàn)性插值的連續(xù)數(shù)控類(lèi)似，允許加工中心的數(shù)據(jù)庫(kù)中有更少的點(diǎn)數(shù)。
手工修整靠模凸輪的靠模仿形
用于仿形機(jī)床的大批量精加工凸輪。
由于任務(wù)要求轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/min,即0.5r/s,轉(zhuǎn)速較低,且只為了實(shí)現(xiàn)縱向位移,受負(fù)荷較小,因而可選用60鋼. 60號(hào)鋼為亞共析鋼，耐磨，有一定的強(qiáng)度和一定彈性,冷變形時(shí)塑性較低，切削性較差，焊接和淬透性差，水淬有產(chǎn)生裂紋傾向，大型制件多采用正火。60號(hào)鋼用于制造軸、彈簧圈、輪軸、各種墊圈、凸輪、鋼繩等受力較大、在摩擦條件下工作，要求較高強(qiáng)度、耐磨性和一定彈性的零件。
由于凸輪為小批量生產(chǎn)，可由圓形棒料直接下料，然后對(duì)兩端面用端銑進(jìn)行粗加工，正火后再進(jìn)行半精加工，最后在數(shù)控銑床上一次完成其余孔和槽的粗加工、半精加工、精加工，加工路線(xiàn)如表2所示。
針對(duì)工序60而言,先繪制凸輪模型,為了不另設(shè)曲柄,曲柄可有凸輪代替,只需在相應(yīng)安裝位置加工一孔,對(duì)于數(shù)控編程,主要步驟為建立機(jī)床坐標(biāo)系-定義工件毛坯(workpiece)-建立刀具-創(chuàng)建操作-加工仿真-后處理-編輯程序文件等。整體加工刀路如圖15所示，銑削的刀路組成如圖16所示。
表2 凸輪加工路線(xiàn)
Label 2 Cam processing line
工序號(hào)
內(nèi)容
設(shè)備
10
粗車(chē)φ252圓
CA6140
20
下料厚度23mm
G4028
30
粗銑兩端面
X53
40
正火（風(fēng)冷）
\
50
半精銑兩端面
X53
60
中心鉆、鉆、擴(kuò)、鉸
X53K（SIEMENS）
粗銑
半精銑
精銑
圖15 凸輪加工刀路
Figure 15 Cam machining tool path
圖16銑削刀路的組成
Figure 16 The composition of the milling tool path
對(duì)于深孔的加工或碎裂性鐵屑，可采用啄鉆式的鉆孔加工，啄鉆即每次以相同或不同的步距深度，每加工一個(gè)步距（1～5mm）后退回到安全平面，然后繼續(xù)增加一個(gè)步距的加工方式。另外一種類(lèi)似的加工方法是斷屑加工，斷屑加工與啄鉆不同的是加工一個(gè)步距之后只退一小步距離（1～3mm）而不退到安全平面，起帶屑斷屑的作用。以鉆擴(kuò)鉸為例，本凸輪孔的數(shù)控加工程序如下：
程序
說(shuō)明
%
N0010 G40 G17 G90 G70
N0020 G91 G28 Z0.0
N0030 T01 M06
N0040 G0 G90 X-2.9566 Y1.1287 S500 M03
N0050 G43 Z.1969 H01
N0060 G82 Z0.0 R.1969 F9.8
N0070 X-.848 Y1.8965
N0080 G80
N0090 G91 G28 Z0.0
N0100 T02 M06
N0110 G0 G90 X-2.9566 Y1.1287 S500 M03
N0120 G43 Z.1181 H02 M08
N0130 G1 Z-.1969 F9.8
N0140 G0 Z.1181
N0150 Z-.0787
N0160 G1 Z-.3937
N0170 G0 Z.1181
N0180 Z-.2756
N0190 G1 Z-.5906
N0200 G0 Z.1181
N0210 Z-.4724
N0220 G1 Z-.7874
N0230 G0 Z.1181
N0240 Z-.6693
N0250 G1 Z-.9174
N0260 G0 Z.1181
N0270 M09
N0280 G91 G28 Z0.0
N0290 T03 M06
N0300 G0 G90 X-2.9566 Y1.1287 S500 M03
N0310 G43 Z.1181 H03 M08
N0320 G1 Z-.1969 F3.9
N0330 G0 Z.1181
N0340 Z-.0787
N0350 G1 Z-.3937
N0360 G0 Z.1181
N0370 Z-.2756
N0380 G1 Z-.5906
N0390 G0 Z.1181
N0400 Z-.4724
N0410 G1 Z-.7874
N0420 G0 Z.1181
N0430 Z-.6693
N0440 G1 Z-.9647
N0450 G0 Z.1181
N0460 X-.848 Y1.8965
N0470 G1 Z-.1969
N0480 G0 Z.1181
N0490 Z-.0787
N0500 G1 Z-.3937
N0510 G0 Z.1181
N0520 Z-.2756
N0530 G1 Z-.5906
N0540 G0 Z.1181
N0550 Z-.4724
N0560 G1 Z-.7874
N0570 G0 Z.1181
N0580 Z-.6693
N0590 G1 Z-.9647
N0600 G0 Z.1181
N0610 M09
N0620 G91 G28 Z0.0
N0630 T04 M06
N0640 G0 G90 X-.848 Y1.8965 S750 M03
N0650 G43 Z.1181 H04 M08
N0660 G1 Z-.1969 F7.9
N0670 G0 Z.1181
N0680 Z-.0787
N0690 G1 Z-.3937
N0700 G0 Z.1181
N0710 Z-.2756
N0720 G1 Z-.5906
N0730 G0 Z.1181
N0740 Z-.4724
N0750 G1 Z-.7874
N0760 G0 Z.1181
N0770 Z-.6693
N0780 G1 Z-.9843
N0790 G0 Z.1181
N0800 Z-.8661
N0810 G1 Z-1.0594
N0820 G0 Z.1181
N0830 M09
N0840 G91 G28 Z0.0
N0850 T05 M06
N0860 G0 G90 X-2.9566 Y1.1287 S1500 M03
N0870 G43 Z.1181 H05 M08
N0880 G1 Z-.3937 F7.9
N0890 G0 Z.1181
N0900 Z-.3445
N0910 G1 Z-.7874
N0920 G0 Z.1181
N0930 Z-.7382
N0940 G1 Z-.8465
N0950 G0 Z.1181
N0960 M09
N0970 G91 G28 Z0.0
N0980 T06 M06
N0990 G0 G90 X-.848 Y1.8965 S1500 M03
N1000 G43 Z.1181 H06 M08
N1010 G1 Z-.3937 F7.9
N1020 G0 Z.1181
N1030 Z-.3445
N1040 G1 Z-.7874
N1050 G0 Z.1181
N1060 Z-.7382
N1070 G1 Z-.8465
N1080 G0 Z.1181
N1090 M09
N1100 M02
%
程序起止符
取消刀補(bǔ) XY平面 絕對(duì)值增量 無(wú)孔
用1號(hào)刀中心鉆
G00現(xiàn)可略寫(xiě)成G0 正轉(zhuǎn)500
1號(hào)刀補(bǔ)
圓弧轉(zhuǎn)角 進(jìn)給
取消固定循環(huán)
增量方式插補(bǔ) 復(fù)歸參考原點(diǎn)
換2號(hào)刀 鉆頭
M06西門(mén)子換刀指令
啄
鉆
換3號(hào)刀鉆頭
換4號(hào)刀 鉆頭 擴(kuò)孔
換5號(hào)鉸刀
換6號(hào)鉸刀
切削液關(guān)
程序終止
終止符
2.5 電動(dòng)機(jī)選擇
因輸入凸輪軸的的功率為305w，故電動(dòng)機(jī)應(yīng)選擇小功率異步電動(dòng)機(jī)，小功率交流異步電動(dòng)機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)和單相異步電動(dòng)機(jī)。其中YU系列為單相電阻起動(dòng)一步電動(dòng)機(jī)，具有中等啟動(dòng)和過(guò)載的能力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用、維修方便，適合于使用單相電源的小型機(jī)械。
因YU系列電動(dòng)機(jī)只有兩種轉(zhuǎn)速,綜合考慮各方面情況選擇轉(zhuǎn)速較低的1400r/min的電動(dòng)機(jī),則總傳動(dòng)比=46.67
雙級(jí)齒輪減速器的減速比為8～40,故若采用雙級(jí)齒輪減速還需一級(jí)帶傳動(dòng),增加了成本.因此采用蝸桿傳動(dòng)反而更緊湊劃算且傳動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖如圖17。
圖17 傳動(dòng)方案
Figure 17 Transmission scheme
聯(lián)軸器的傳遞效率為0.99，一對(duì)軸承的傳遞效率為0.97，單頭蝸桿的傳遞效率為0.72則電動(dòng)機(jī)的輸入功率
==441w (12)因此選擇功率為550瓦型號(hào)為YU90S4的單相異步電動(dòng)機(jī)。
3 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 輸送桿的設(shè)計(jì)
機(jī)構(gòu)工作時(shí),桿CA為危險(xiǎn)桿，不考慮本身重力及摩擦主要受到輸送反作用力以及桿GE對(duì)桿CA的推力,的大小和方向均保持水平,但是桿CA卻在不停旋轉(zhuǎn),以桿CA為參考,則是一個(gè)大小不變方向變化的力;對(duì)于,其方向總是垂直于桿CA,而相對(duì)于回轉(zhuǎn)點(diǎn)C的位置卻在不停變化,根據(jù)平衡原理其大小也是在不斷變化的,故是一個(gè)大小位置變化方向不變的力。
在輸送工件階段，由于角度近似均勻變化，故只需考慮起止點(diǎn)的受力情況即可，起止點(diǎn)位置桿CA受力如圖18所示.
圖18 起止桿CA受力圖
Figure 18 The free-body diagram of rod CA
1）在起點(diǎn)，與桿的夾角為115.9°，CE的距離為206mm，桿CA長(zhǎng)530mm,以桿的方向?yàn)樗椒较?，則桿受到的拉力
==436.8 N (13)
對(duì)于Q235-A抗拉強(qiáng)度為400～420MPa，許用彎曲應(yīng)力40MPa，CA桿橫截面上的應(yīng)力為
≤420 r≤5.75mm， (14)采用方形截面桿，由于有滑塊移動(dòng)為減小變形，取桿截面為30mm×15mm。
與桿CA的夾角的銳角
==72.8° (15)由正弦定理得
(16)
得=2310.6 N =-=1411.0 N
以C點(diǎn)為原點(diǎn),桿在CE和EA兩段內(nèi)的剪力和彎矩不能用同一方程來(lái)表示,應(yīng)分段考慮。在CE段內(nèi)取距原點(diǎn)為x的任意截面，截面以左只有外力的作用，根據(jù)剪力和彎矩的計(jì)算方法和正負(fù)號(hào)規(guī)則，求得這一截面上的和分別為
=-1.411 KN (0<<0.206) (17)
=-1.411 (0≤≤0.206) (18)
EA段截面上的剪力和彎矩分別是
=0.8996 KN (0.206≤≤0.53 ) (19)
=0.8996-0.4760 (0.206≤≤0.53 ) (20)
分段作剪力圖和彎矩圖如圖19(a)。
2）在止點(diǎn)，與桿的夾角為94.6°，CE的距離為185.2mm，桿CA長(zhǎng)530mm,以桿的方向?yàn)樗椒较颍瑒t桿受到的拉力
==80.2 N (21)
由于拉力較小，對(duì)于30×15mm的矩形截面，CA桿橫截面上的應(yīng)力可不用計(jì)算。
與桿CA的夾角的銳角
==87.5° (22)
由正弦定理得
(23)
得=2833.6 N =-=1836.8 N
在CE段截面上的和分別為
=-1.8368 KN (0<<0.1852)
=-1.8368 (0≤≤0.1852)
EA段截面上的剪力和彎矩分別是
=0.9968 KN (0.1852≤≤0.53)
=0.9968-0.5242 (0.1852≤≤0.53)
分段作剪力圖和彎矩圖如圖19(b)。
(a) （b）
圖19 桿CA剪力圖和彎矩圖
Figure 19 Shear force diagrams and bending moment diagram of the rod CA
3.2 鍵連接強(qiáng)度計(jì)算
凸輪和軸的連接采用單圓頭平鍵連接，平鍵連接通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。
≤ (24)
傳遞的扭矩最大扭矩T=2833.6×12.5×=35.42 Nm (25)
k=0.5h=3.5 mm l=20-4=16 mm
得=50.6 Mpa
對(duì)于具有輕微沖擊的靜聯(lián)接來(lái)說(shuō)，鋼的為100～120 Mpa，鑄鐵的為50～60 Mpa，故鍵的材料應(yīng)選擇為鋼，其連接強(qiáng)度能遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)到使用要求。
3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，考慮到轉(zhuǎn)矩變化較小，=1.5
=0.308 kw
=98072 N·mm (26)
=147.1 N·m (27)
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用型號(hào)為GY4的凸緣聯(lián)軸器，軸孔直徑Φ23,從動(dòng)端裝配尺寸軸孔長(zhǎng)為44mm,主動(dòng)端裝配尺寸軸孔長(zhǎng)為62mm。
為了滿(mǎn)足各個(gè)連桿的定位要求及聯(lián)軸器軸承的安裝，設(shè)計(jì)相應(yīng)軸肩，擬定軸上零件裝配方案如圖20所示。軸的左端用端蓋定位,端蓋用內(nèi)六角螺釘與銷(xiāo)軸安裝在軸上;軸承安裝在支座內(nèi),右側(cè)用端蓋卡緊在支座槽里,端蓋用螺釘安裝在支座上;軸的右端用聯(lián)軸器與減速箱輸出軸相連。
圖20 軸的結(jié)構(gòu)
Figure 20 The structure of the shaft
4 機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析
4.1 運(yùn)動(dòng)模型的建立
通過(guò)運(yùn)用NX軟件對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維建模，并裝配，三維模型如圖21所示。然后進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真，建立連桿和運(yùn)動(dòng)副,施加約束、載荷和阻尼,添加追蹤或傳感器并加以解算便可以對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。比如動(dòng)畫(huà)分析、干涉檢查、圖表輸出等，從而驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理和可實(shí)現(xiàn)性。其主要具體步驟結(jié)構(gòu)如圖22所示。
圖21 三維模型
連桿
運(yùn)動(dòng)副
約束
載荷
解算
圖表輸出
電子表格
NX
常規(guī)運(yùn)動(dòng)
關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)
運(yùn)動(dòng)目錄
主模型
傳動(dòng)副
Motion_1
Motion_2
Motion_3
Motion_n
阻尼
動(dòng)畫(huà)輸出
電子表格
Figure 21 Three-dimensional model
圖22 NX運(yùn)動(dòng)仿真步驟結(jié)構(gòu)
Figure 22 NX motion simulation steps structure
4.2 運(yùn)動(dòng)分析
送料爪工作一個(gè)周期為2秒,將360°等分成30步,輸出數(shù)據(jù)如表3,擬合曲線(xiàn)分別如圖23（a）、（b）、(c)所示，其中起點(diǎn)皆為坐標(biāo)起始位置。
表3 輸送爪單周期數(shù)據(jù)
Label 3 Displacement, velocity and acceleration single cycle data of the conveying claw
Time(s)
x-coordinate（mm）
Velocity(mm/s)
Acceleration(mm/s2)
說(shuō)明
0.000
-1373.506
0
1536.182
快速返回,反向時(shí)先加速后減速接觸工件速度接近于零。
0.067
-1370.514
104.206
1766.813
0.133
-1359.596
223.212
1690.576
0.200
-1341.024
329.515
1377.725
0.267
-1316.306
405.779
936.300
0.333
-1287.311
459.561
538.766
0.400
-1255.991
474.350
13.350
0.467
-1224.700
458.548
-509.447
0.533
-1195.675
407.228
-933.957
0.600
-1170.493
350.362
-796.973
0.667
-1149.323
293.779
43.845
0.733
-1128.590
336.638
2194.234
0.800
-1105.837
312.921
-1792.226
0.867
-1095.761
-29.474
-3186.016
0.933
-1101.373
-117.253
-757.754
開(kāi)始送料，加速到約0.3m/s的速度近似勻速送料，送料快完成時(shí)減速送進(jìn)直到返回進(jìn)行第二次輸送。
1.000
-1110.970
-173.792
-965.015
1.067
-1124.430
-222.481
-351.105
1.133
-1139.846
-239.789
-305.738
1.200
-1156.612
-264.237
-409.195
1.267
-1175.123
-290.948
-392.144
1.333
-1195.415
-317.720
-380.732
1.400
-1217.333
-337.994
-217.899
1.467
-1240.229
-347.185
-64.180
1.533
-1263.404
-346.162
106.203
1.600
-1286.098
-332.917
257.532
1.667
-1307.670
-312.728
393.304
1.733
-1327.506
-280.592
549.860
1.800
-1344.910
-239.629
692.440
1.867
-1359.122
-184.606
956.734
1.933
-1369.180
-113.142
1182.777
2.000
-1373.506
0
1536.182
（a）s-t曲線(xiàn)圖
（b）v-t曲線(xiàn)圖
（c）a-t曲線(xiàn)圖
圖23 輸送爪曲線(xiàn)圖
Figure 23 Displacement, velocity and acceleration curve of the Conveying claw
從s-t曲線(xiàn)可以看出，后送料階段曲線(xiàn)接近于直線(xiàn)，及具有類(lèi)似s=vt的勻速運(yùn)動(dòng)函數(shù)關(guān)系式，送料速度穩(wěn)定。另一方面從速度圖象來(lái)說(shuō)，返回階段速度峰值明顯大于送料階段，滿(mǎn)足了快速返回的需求，而送料階段曲線(xiàn)雖然為曲線(xiàn)，但是速度基本穩(wěn)定在1～3m/s，且曲線(xiàn)變化平緩，即工作時(shí)速度的變化對(duì)工件的沖擊較小。從加速度方面來(lái)說(shuō)，返回階段，加速度在起始階段越來(lái)越大，即速度越來(lái)越快，同樣滿(mǎn)足快速返回的條件，工作階段加速度穩(wěn)定在0～1m/s2，進(jìn)而有較小的速度變化，達(dá)到了近似勻速送進(jìn)工件的效果。綜上所述，整體機(jī)構(gòu)能滿(mǎn)足使用要求。
5 有限元分析校核
5.1 有限元CAE設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)
有限元法是現(xiàn)代產(chǎn)品及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要工具，它的基本思想是將連續(xù)的物理模型離散為有限個(gè)單元體，使其只在有限個(gè)指定的節(jié)點(diǎn)上相互連接，然后對(duì)每個(gè)單元選擇一個(gè)比較簡(jiǎn)單的函數(shù)，近似模擬該單元的物理量，如單元的位移或者應(yīng)力，并基于問(wèn)題描述的基本方程建立單元節(jié)點(diǎn)的平衡方程組，再把所有單元的方程組集成為整個(gè)結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的整體代數(shù)方程組，最后引入邊界約束條件求解代數(shù)方程組而獲得數(shù)值解，如結(jié)構(gòu)的位移分布和應(yīng)力分布。圖24為現(xiàn)代設(shè)計(jì)中采用CAE技術(shù)的設(shè)計(jì)流程。
·經(jīng)驗(yàn)確定構(gòu)思
·借助CAE技術(shù)評(píng)估
·快速確定產(chǎn)品概念
CAD設(shè)計(jì)
CAE分析
概念階段
·由概念確定初步設(shè)計(jì)
·借助CAD構(gòu)建虛擬產(chǎn)品
·借助CAE進(jìn)行分析和優(yōu)化
·大大減少樣機(jī)試驗(yàn)
·根據(jù)CAE結(jié)果制造樣機(jī)
·性能測(cè)試
驗(yàn)證階段
否
是
定型生產(chǎn)
滿(mǎn)足要求
圖24 有限元仿真設(shè)計(jì)流程
Figure 24 Process of finite element simulation design
可見(jiàn)，從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、方案對(duì)比、樣機(jī)測(cè)試到加工制造，可以把有限元仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法貫穿整個(gè)產(chǎn)品的全部過(guò)程，把傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法中的從概念設(shè)計(jì)到樣機(jī)測(cè)試，再返回修改的大循環(huán)過(guò)程，演化成平行于每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)分析及其優(yōu)化，減少了設(shè)計(jì)過(guò)程中的缺陷和不足，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，大幅縮減了設(shè)計(jì)時(shí)間，降低了產(chǎn)品研發(fā)成本。
UG NX 在有限元分析已經(jīng)作為美國(guó)通用原子航空、英國(guó)航空航天系統(tǒng)公司等系統(tǒng)分析軟件，以其在有限元方面卓越的成就，本次設(shè)計(jì)采用UG NX 軟件有限元簡(jiǎn)單地分
析一下重要零件在受力情況下部分狀態(tài)。
5.2 輸送桿的有限元校核
輸送桿的有限元分析步驟主要如下:
1） 首先腳的建模2）根據(jù)受力位置拆分體3）進(jìn)入U(xiǎn)G高級(jí)仿真模塊4）新建FEM和仿真 5）網(wǎng)格配對(duì)條件、2D映射網(wǎng)絡(luò)6）3D掃掠網(wǎng)格7）固定約束建立8）施加力9）求解得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)10）分析結(jié)束,25圖看出單元應(yīng)力
圖26看出節(jié)點(diǎn)位移。
圖25 應(yīng)力單元節(jié)點(diǎn)
Figure 25 Stress unit node
圖26 節(jié)點(diǎn)位移變形
Figure 26 Deformation of the nodal displacements
5.3 回轉(zhuǎn)軸的有限元校核
主要是對(duì)連接在凸輪上的軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，軸的材料為40Cr，查常用材料的主要力學(xué)性能表，得40Cr ,。
圖27 軸節(jié)點(diǎn)位移變形 max=0.07mm
Figure 27 Deformation of Axis nodal displacement max=0.07mm
圖28 軸單元節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力 max=52.17Mpa OK
Figure 28 The stress of the shaft element nodes max=14.1Mpa OK
6 結(jié)論
通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，得出輸送機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)。結(jié)合了平行四邊形機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)軌跡運(yùn)動(dòng)，結(jié)合了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)優(yōu)化了凸輪廓線(xiàn)并對(duì)槽型凸輪的加工給出了工藝解釋和CNC加工。另外的，在動(dòng)力上給出了相關(guān)計(jì)算和傳動(dòng)選擇。其次根據(jù)設(shè)計(jì)相關(guān)原理得到輸送部件的裝配圖，還從虛擬樣機(jī)的角度實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真，對(duì)工作時(shí)位移、速度、加速度規(guī)律做出了詳細(xì)分析，最后還對(duì)重要零件進(jìn)行了有限元分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)的可實(shí)現(xiàn)性。
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致 謝
過(guò)往依舊，時(shí)光長(zhǎng)流！轉(zhuǎn)瞬間已在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)度過(guò)了四個(gè)年頭。四年大學(xué)，一個(gè)人人生的重要階段，在這寶貴的幾年大學(xué)生活中，首先我要感謝我的導(dǎo)師——陳力航老師，他孜孜授業(yè)，給予我特殊培養(yǎng)，讓我以后的人生有了更廣闊的軌跡。回顧四年來(lái)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對(duì)現(xiàn)在的收獲，我感到無(wú)限欣慰。
作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里要感謝我的導(dǎo)師，從最初的選題到資料收集，到寫(xiě)作、修改再到論文定稿到裝配等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)和無(wú)限的幫助。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜且無(wú)更多的參考資料，但是陳老師指導(dǎo)下細(xì)心地修改設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。，不斷的拓展自己的知識(shí)面和考慮問(wèn)題的全面性，增強(qiáng)了我對(duì)實(shí)際問(wèn)題解決能力。除了敬佩陳老師的專(zhuān)業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和不斷學(xué)習(xí)科研精神以及生活方式也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作以及未來(lái)的發(fā)展方向。 其次要感謝高英武老師和我的其它專(zhuān)業(yè)課老師在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇方面和工藝方面對(duì)我無(wú)私的幫助。在導(dǎo)師的引導(dǎo)下學(xué)會(huì)了UG軟件的應(yīng)用，有了這些我才能順利的完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)以及動(dòng)力學(xué)仿真及有限元分析工作，我還要感謝我的母校——湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，給予我大學(xué)四年優(yōu)美的學(xué)習(xí)成長(zhǎng)環(huán)境；最后感謝的是實(shí)習(xí)期間山河智能給予我優(yōu)越的辦公環(huán)境讓我完成最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，對(duì)于學(xué)院所有老師、母校再說(shuō)一次謝謝??！
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