刀具移動式木板切割機設(shè)計含proe三維及8張CAD圖

刀具移動式木板切割機設(shè)計含proe三維及8張CAD圖,刀具,移動式,木板,切割機,設(shè)計,proe,三維,cad 設(shè)計（XX）任務(wù)書 系 專業(yè) 班 姓名： 畢業(yè)設(shè)計（論文）時間： 20XX 年 03 月 14 日 至 20XX 年 06 月 7 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：刀具移動式木板切割機設(shè)計 設(shè)計任務(wù) 1.畢業(yè)設(shè)計的目的和意義 目的： 運用現(xiàn)代設(shè)計理論及方法對刀具移動式木板切割機進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高工作效率，減輕勞動強度。 意義： 切割在人們的生產(chǎn)、生活中有著重要的作用，木材的切割就更為重要。在建筑和裝修中，木板是比較常見的一種建材。隨著現(xiàn)代機械加工業(yè)的發(fā)展，對木材切割質(zhì)量、精度、生產(chǎn)效率以及切割功能的要求不斷的提高。 現(xiàn)有木材切割機只能切出固定尺寸的木板，適用范圍小，且對整塊木料的不同方向的切割，需要用到各類對應(yīng)的切割機，適用范圍小，成本高。 本課題運用工程軟件對刀具移動式木板切割機進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計、三維造型、虛擬裝配，最終完成二維工程圖紙設(shè)計。 2.題目要求： 通過本設(shè)計，使學(xué)生熟悉機械設(shè)計的一般步驟，培養(yǎng)學(xué)生獨立進(jìn)行工程分析和機械設(shè)計的能力，使學(xué)生能熟練使用現(xiàn)代設(shè)計工具，從而提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識能力，科研創(chuàng)新意識，工程實踐能力和科技寫作水平。 3.畢業(yè)設(shè)計課題任務(wù)的內(nèi)容和要求 課題任務(wù)內(nèi)容： 本課題的內(nèi)容為分析市場現(xiàn)有木板切割機的不足，完成刀具移動式木板切割機總體方案設(shè)計、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計。 主要技術(shù)參數(shù)：切割方向數(shù)2個，分別是垂直方向和水平方向。 課題任務(wù)要求： （1）機構(gòu)方案設(shè)計合理，參數(shù)計算正確； （2）系統(tǒng)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)計算、材料選擇及主要零件強度設(shè)計； （3）系統(tǒng)三維造型，虛擬裝配； （4）按國家標(biāo)準(zhǔn)繪制系統(tǒng)裝配圖、非標(biāo)零件圖（折合不少于三張零號圖）； （5）設(shè)計說明書不少于18000字。 4.畢業(yè)設(shè)計成果的要求 （1）開題報告； （2）裝配圖、非標(biāo)件零件圖（圖紙折合零號圖不少于3張）； （3）設(shè)計說明書一份（符合學(xué)院畢業(yè)設(shè)計規(guī)范）； （4）設(shè)計資料光盤； （5）根據(jù)設(shè)計成果撰寫科技論文一篇（可選）。 畢業(yè)設(shè)計進(jìn)度計劃安排 階段 應(yīng)完成的主要工作 計劃起止時間 1 深入企業(yè)調(diào)研有關(guān)設(shè)備特點及工作狀況，搜集設(shè)備工作狀況及運行數(shù)據(jù)，分析課題內(nèi)容，提交設(shè)計方案和開題報告。 第5-6周 2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 第7-8周 3 零部件設(shè)計。 第9-10周 4 三維造型、虛擬裝配。 第11-12周 5 繪制二維工程圖。 第13-14周 5 整理、書寫設(shè)計說明書、撰寫科技論文。 第15周 6 準(zhǔn)備答辯、畢業(yè)答辯。 第16周 主要參考文獻(xiàn) [1] 陶霞，楊恢先，任志昂.自動循環(huán)翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用[J]湘潭大學(xué)物理系，2002.6 :02~03 [2] 李建勇. 機電一體化技術(shù)[M]北京: 科學(xué)出版社, 2004 [3] 王孫安, 杜海峰, 任華. 機械電子工程[M]北京: 科學(xué)出版社,2003 [4] 沈興全, 吳秀玲. 液壓傳動與控制[M]北京: 國防工業(yè)出版社, 2005. 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Firstly, based on the comprehensive investigation of the wood cutting machine, the overall scheme of the cutter movable wood cutting machine is put forward. Then, the structural dimensions of the main components are designed and checked. Finally, the assembly drawings and main parts drawings of the cutter movable wood cutting machine are drawn by AutoCAD drawing software. Pro/E software is used for three-dimensional design. Through this design, we have consolidated our professional knowledge, such as mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing, etc. We have mastered the design method of hoisting machinery products and can skillfully use AutoCAD drawing software, which is of great significance to our future work and life. Key words: Board, Cutting Machine, Screw, Slider 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 第2章 總體方案設(shè)計 2 2.1 設(shè)計要求 2 2.2方案擬定 2 2.2.1驅(qū)動方案的選擇 2 2.2.2 擬定方案 2 第3章 主要構(gòu)件的設(shè)計 4 3.1電動機的選擇 4 3.1.1參數(shù)計算 4 3.1.2電機型號的選擇 5 3.2絲桿螺母副的選型與計算 7 3.2.1受力分析 7 3.2.2設(shè)計計算及校核 8 3.2.3絲杠的有限元分析 11 3.3導(dǎo)軌的選型與計算 15 3.3.1導(dǎo)軌的選型 15 3.3.2直線滾動導(dǎo)軌副的計算、選擇 16 3.3.3導(dǎo)軌副精度分析 18 3.4鋸條齒輪設(shè)計 19 3.4.1齒輪的材料選擇 19 3.4.2齒輪的設(shè)計與校核 19 3.5軸及軸上零件的設(shè)計 23 3.5.1尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 23 3.5.2強度校核計算 24 3.5.3鍵的校核 26 3.5.4軸承的校核 26 3.6橫梁的設(shè)計 27 3.6.1橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計 27 3.6.2橫梁的有限元分析 27 3.7平臺升降液壓缸的選擇 32 3.8支架的設(shè)計 35 3.8.1結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計 35 3.8.2支架的校核 36 3.8.3機架連接螺栓的校核 37 第4章 基于Pro/E的三維設(shè)計 39 4.1 Pro/E三維設(shè)計軟件概述 39 4.2三維設(shè)計 40 4.2.1機架 40 4.2.2絲杠螺母 41 4.2.3鋸條滑塊 41 4.2.4鋸片滑塊 42 4.3三維裝配 42 4.3.1絲杠螺母副分總成 42 4.3.2鋸條箱分總成 43 4.3.3鋸片箱分總成 43 4.3.4總成 43 總 結(jié) 45 參考文獻(xiàn) 46 致 謝 47 47 第1章 緒論 當(dāng)今時代正是中國發(fā)展的黃金時代，中國又是一個發(fā)展中國家，要想謀求更大的發(fā)展，行業(yè)的轉(zhuǎn)型是一定的，所以輕工業(yè)的轉(zhuǎn)型，重工業(yè)與機械制造的行業(yè)的重視是必然的。就這一點來看，讓我們清晰看到機械行業(yè)的發(fā)展前景有著如此大的潛力。它與其他行業(yè)有著千絲萬縷的聯(lián)系，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，越來越多的產(chǎn)品智能化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化，單純的機械已經(jīng)不能適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需要，漸漸地就出現(xiàn)了機電一體化?，F(xiàn)代機械的機電一體化的目標(biāo)是綜合利用機、電、信息、控制等各方面的相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢[1]，揚長避短以達(dá)到系統(tǒng)優(yōu)化的效果，取得顯著地社會效益和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 機電一體化產(chǎn)品廣泛應(yīng)用各種加工業(yè)，切割技術(shù)也有了飛速的發(fā)展，手工切割已經(jīng)適應(yīng)不了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。如今已進(jìn)入以通用機械時代。幾十年來，切割技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷的修改，品種也在不斷的增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大。而目前市面上有很多型號的木板切割機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)，維修不方便，生產(chǎn)效率低，智能化低等不足。 本木板切割機的切割機構(gòu)屬于機械技術(shù)領(lǐng)域，它解決了現(xiàn)有的自動切割機所存在的精度不高，操作復(fù)雜，智能化低等問題。本課題針對目前市場上的切割機設(shè)計的不足，對木板切割機進(jìn)行改造創(chuàng)新，增加智能化程度，設(shè)計出具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、維修方便，安全可靠，低能耗，在切割過程中能使木板位置穩(wěn)定、切割長度準(zhǔn)確，生產(chǎn)率高，運行平穩(wěn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點的具有廣泛應(yīng)用前景的方案。 切割在人們的生產(chǎn)、生活中有著重要的作用，木材的切割就更為重要。在建筑和裝修中，木板是比較常見的一種建材。隨著現(xiàn)代機械加工業(yè)的發(fā)展，對木材切割質(zhì)量、精度、生產(chǎn)效率以及切割功能的要求不斷的提高。 現(xiàn)有木材切割機只能切出固定尺寸的木板，適用范圍小，且對整塊木料的不同方向的切割，需要用到各類對應(yīng)的切割機，適用范圍小，成本高。 本課題運用工程軟件對刀具移動式木板切割機進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計、三維造型、虛擬裝配，最終完成二維工程圖紙設(shè)計。 第2章 總體方案設(shè)計 2.1 設(shè)計要求 通過本設(shè)計，使學(xué)生熟悉機械設(shè)計的一般步驟，培養(yǎng)學(xué)生獨立進(jìn)行工程分析和機械設(shè)計的能力，使學(xué)生能熟練使用現(xiàn)代設(shè)計工具，從而提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識能力，科研創(chuàng)新意識，工程實踐能力和科技寫作水平。 課題任務(wù)內(nèi)容： 本課題的內(nèi)容為分析市場現(xiàn)有木板切割機的不足，完成刀具移動式木板切割機總體方案設(shè)計、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計。 主要技術(shù)參數(shù)：切割方向數(shù)2個，分別是垂直方向和水平方向。 課題任務(wù)要求： （1）機構(gòu)方案設(shè)計合理，參數(shù)計算正確； （2）系統(tǒng)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)計算、材料選擇及主要零件強度設(shè)計； （3）系統(tǒng)三維造型，虛擬裝配； （4）按國家標(biāo)準(zhǔn)繪制系統(tǒng)裝配圖、非標(biāo)零件圖（折合不少于三張零號圖）。 2.2方案擬定 2.2.1驅(qū)動方案的選擇 目前，這類機械手的主要驅(qū)動源有氣動驅(qū)動、電動驅(qū)動和液壓驅(qū)動。 （1） 氣動壓是一種壓縮空氣驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的運動，通常用空氣壓縮機作為動力源。氣動傳動有很多優(yōu)點，如過載安全，比較簡單，幾乎不會污染環(huán)境，花錢少，能夠變速，也有缺點，就是在大的設(shè)備上工作不是很穩(wěn)定，定位會有些誤差。 (2) 液壓驅(qū)動系統(tǒng)，它具有固有的效率高、響應(yīng)速度快、速度簡單的特點?？稍诖蠓秶鷥?nèi)無級調(diào)速。適應(yīng)性比較強，能夠在許多種環(huán)境下工作。它能吸收沖擊力，實現(xiàn)更頻繁、穩(wěn)定的換相，但對漏油、污染、成本高。定位精度比氣動低、電機高。流體溫度和粘度的變化影響傳動性能。 (3) 電驅(qū)動方式有很多種，有步進(jìn)電機、直流伺服電機、交流伺服電機、步進(jìn)電機、力矩電機等驅(qū)動方式。伺服電機動態(tài)特性比較好，運行精度比較高，速度可以非常大，也可以非常小，非常穩(wěn)定，非常可靠，控制方面也比較容易。 所以，我們這次選步進(jìn)電機。 2.2.2 擬定方案 本次設(shè)計的刀具移動式木板切割機，切割方向數(shù)2個，分別是垂直方向和水平方向。移動裝置分別為： （1）鋸條 鋸片采用兩段布置絲杠螺母副驅(qū)動鋸片箱底部的滑塊沿直線導(dǎo)軌滑動，實現(xiàn)鋸片的水平移動。 （2）鋸片 鋸片可沿橫向、縱向兩個方向移動，同樣采用絲杠螺母副驅(qū)動橫梁底部滑塊及鋸片箱沿直線導(dǎo)軌水平移動。 （3）工作平臺 工作平臺采用液壓驅(qū)動的形式使得置于上方的木板上下升降實現(xiàn)切斷。 1-底板；2-橫向支架；3-縱向支架；4-導(dǎo)軌A；5-鋸條箱；6-鋸條；7-液壓缸，8-導(dǎo)軌；9-鋸片箱；10-鋸片；11 控制器；12-支座；13-電機； 14-絲杠；15-支座；16-電機；17螺紋管桿；18滑槽；19-支座；20-電機；21-螺桿；22-電機；23齒輪；24電機；25木料。 圖2-1刀具移動式木板切割機方案簡圖 第3章 主要構(gòu)件的設(shè)計 3.1電動機的選擇 3.1.1參數(shù)計算 現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(vR)、永磁式步進(jìn)電機(PM)等。永磁式步進(jìn)電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.50或150；反應(yīng)式步進(jìn)電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為0.750或1.50，但有一定的噪聲和振動。反應(yīng)式步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 綜合考慮技術(shù)難度、精度和資金等因素，結(jié)合所改造機床的負(fù)載較小，負(fù)載變化不大又是經(jīng)濟(jì)簡易型的自動控制設(shè)備，故采用反應(yīng)式步進(jìn)電機作為鋸片座磨削進(jìn)給的驅(qū)動源。 (1)旋轉(zhuǎn)力的計算 旋臂式機械手夾持工件時，很明顯承受著一定的旋臂力矩。由文獻(xiàn)1查得旋轉(zhuǎn)力的計算公式為： 一旋轉(zhuǎn)阻抗力(N)，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，取其值為1989.9。 由文獻(xiàn)1查得： 取 ，則 (N) ，則(N) (2)步進(jìn)電機的選用 步進(jìn)電機總的位移量是嚴(yán)格等于輸入的指令脈沖數(shù)，或其平均轉(zhuǎn)速嚴(yán)格正比于輸入指令脈沖的頻率，因此能實現(xiàn)精確定位、精確位移。而且同時可在其工作頻段內(nèi)，從一種運動狀態(tài)穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換到另一種運動狀態(tài)。步進(jìn)電機有下列工作特點： ①變扭矩傳動，扭矩受脈沖頻率的限制。頻率高，扭矩則小。能雙向轉(zhuǎn)動，有適量的阻尼。 ②只要避開步進(jìn)電機本身的低頻振蕩區(qū)，就可能獲得平穩(wěn)的低速進(jìn)給。 ③改變指令脈沖頻率就能使步進(jìn)電機變速，從而改變進(jìn)給速度，可省去一部分機械變速機構(gòu)，機械結(jié)構(gòu)簡單，壽命長。 ④進(jìn)給速度變化范圍寬，從每秒幾個脈沖到幾千個脈沖。即能使進(jìn)給系統(tǒng)正調(diào)整時實現(xiàn)快速運動，又能保證由粗加工到精加工的各項要求。 ⑤快速響應(yīng)性很強，只要有脈沖輸入或停止輸入，步進(jìn)電機就立即轉(zhuǎn)動或停轉(zhuǎn)。 ⑥不通電時無定位力矩，轉(zhuǎn)子能自由轉(zhuǎn)動，每步有振蕩和過沖，但在使用中失步和過沖完全在零件的尺寸誤差之內(nèi)，對加工精度影響甚小。 (3)脈沖當(dāng)量和步距角 脈沖當(dāng)量小可提高加工精度，但使系統(tǒng)復(fù)雜。一般加工精度的自動控制機床，脈沖當(dāng)量可選為0.01mm／step，初步確定步距角=0.75／step。 (4)步進(jìn)電機轉(zhuǎn)軸上啟動力矩的計算 由文獻(xiàn)9查得啟動力矩的計算公式為： 式中： 一電機啟動力矩 ——旋轉(zhuǎn)進(jìn)給抗力(N)，= =1989.9(N) 一垂直分力，==795.9(N) ——導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，選用淬火鋼滾動導(dǎo)軌，取=0.01 G-機器重量(N)，按圖紙粗估G=480N ——總機械效率，取=0.85 則 (5)確定步進(jìn)電機最大靜轉(zhuǎn)矩和最高工作頻率 為滿足最小步距要求，電機選用三相六拍工作方式，由文獻(xiàn)9查得： =0．866 (3—6) 則步進(jìn)電機最大靜轉(zhuǎn)矩為： =180／0.866=207.8(Ncm) 最高工作頻率為： 3.1.2電機型號的選擇 （1）SL系列伺服電機 表3-1 SL系列交流伺服電動機型號和主要技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 勵磁電壓V 控制電壓V 頻率 Hz 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩N·m 空載轉(zhuǎn)速r/min 輸出功率W 機電時間常數(shù)m·s 外形尺寸 mm 總長 機殼外徑 軸徑 36SL5E2 36 36/18 50 110 2700 1 8 62 36 4 90SL55 220 220 50 3000 2700 25 30 140 90 14 圖3.1 36SL5E2伺服電動機 圖3.2 90SL55伺服電動機 交流伺服電動機的機械特性是非線性的；不需要電刷和換向器，因此結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、沒有無線電干擾等優(yōu)點。 SL系列交流伺服電動機是由籠子轉(zhuǎn)子和隱極式定子兩部分組成。定子槽內(nèi)嵌以二相繞組，一相為勵磁繞組，一相為控制繞組，控制繞組分為兩半，分別引出四根線，可接成串聯(lián)或并聯(lián)，以適用于兩種電壓。 （2）70BF1-3步進(jìn)電動機 表3-2 BF系列反應(yīng)式步進(jìn)電動機型號和主要技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 相數(shù) 步距 （o） 電壓 V 靜態(tài) 電流 A 額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩μN·m 靜態(tài)力矩μN·m 空載起動頻率步/s 額定負(fù)載起動頻率 步/s 外形尺寸 mm 總長 機殼外徑 軸徑 70BF1-3 3 3/1.5 27 3 1000 --- --- 1000 112 70 8 BF系列步進(jìn)電動機系反應(yīng)式步進(jìn)電動機，它是將脈沖指令轉(zhuǎn)換為角位移或轉(zhuǎn)速的控制電動機，其角位移與脈沖數(shù)量嚴(yán)格成正比，改變脈沖頻率實現(xiàn)調(diào)速。它具有定位精度高，同步運行特性好，調(diào)速范圍寬、能快速起動、反轉(zhuǎn)和制動等特點。廣泛用于開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)作執(zhí)行元件和驅(qū)動元件。 圖3.3 70BF1-3步進(jìn)電動機 查表選用110BF003型步進(jìn)電機，其參數(shù)如下：步距角，選用三相六拍工作時取，最大靜轉(zhuǎn)距800N.cm，最高空載啟動頻率1500Step／s，運行頻率7000 Step／s，相數(shù)3，電壓80V，相電流6A，滿足需要。 3.2絲桿螺母副的選型與計算 3.2.1受力分析 由于導(dǎo)向輪的傳動機構(gòu)不需要高精度和高效率的傳動，因此本次設(shè)計采用一對梯形螺桿、螺母的滑動螺旋傳動。梯形螺紋具有牙根強度高，工藝性好，螺紋對中性好等優(yōu)點。主要缺點是效率低，但并不影響工作。螺桿采用45號鋼制造，，螺母采用35號鋼整體車制。 根據(jù)導(dǎo)向輪的使用情況，導(dǎo)向輪主要在兩種情況下受力：導(dǎo)向輪和輪胎同時工作時的受力；導(dǎo)向輪作為千斤頂時的受力。 B F A C G 根據(jù)力的平衡： 式1 根據(jù)力矩的平衡，對B點取矩： 式2 又 式3 由1、2、3式可得 F = 12743 N 3.2.2設(shè)計計算及校核 （1）螺紋副耐磨性計算 滑動螺旋的磨損多發(fā)生在螺母并且與螺紋工作面上的壓力、滑動速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關(guān)。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺旋副間越容易形成過度磨損。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力p，使其小于材料的許用壓力[p]。 滑動螺旋傳動用梯形、矩形或鋸齒形螺紋，其失效形式多為螺紋磨損，而螺桿的直徑和螺母的高度也常由耐磨性要求決定。傳力較大時，應(yīng)驗算有螺紋部分的螺桿或其他危險部位以及螺母或螺桿螺紋牙強度。要求自鎖時，應(yīng)驗算螺紋副的自鎖條件。對于長徑比很大的受壓螺旋，應(yīng)驗算其穩(wěn)定性，其直徑也常由穩(wěn)定性要求決定。 螺母為整體式并且磨損后間隙不能調(diào)整，因此??；該螺旋機構(gòu)為人力驅(qū)動，因此[P]提高20%，[P]=13MPa。 取，因此選用的螺桿，其參數(shù)為： 公稱直徑 d 螺距 P 中徑 大徑 小徑 25 6 22 29 25 26 表：滑動螺旋副材料的許用壓力[ P] 螺桿—螺母的材料 滑動速度 許用壓力 鋼—青銅 低速 18~25 ≤3.0 11~18 6~12 7~10 >15 1~2 鋼—鋼 低速 10~13 鋼—鑄鐵 <2.4 13~18 6~12 4~7 注：當(dāng)ф＜2.5或人力驅(qū)動時，[p]值可提高20％；若為剖分螺母時則[p]值應(yīng)降低15～20％。 （2）螺紋牙強度計算 螺紋牙的剪切和彎曲破壞多發(fā)生在螺母。 螺紋牙底寬 許用壓應(yīng)力 許用切應(yīng)力 許用彎曲應(yīng)力 相旋合螺紋圈數(shù) 剪切強度條件 彎曲強度條件 滑動螺旋副材料的許用應(yīng)力 螺旋副材料 許用應(yīng)力(MPa) [σ] [σ]b [τ] 螺桿 鋼 σs/(3~5) ? ? 螺母 青銅 ? 40~60 30~40 鑄鐵 ? 40~55 40 鋼 ? (1.0~1.2) [σ] 0..6[σ] （3）螺紋副自鎖條件 梯形螺紋的牙型斜角，其當(dāng)量摩擦角 對于螺旋傳動，為保證自鎖可靠，實際應(yīng)取。本設(shè)計滿足這一條件，因此能夠自鎖。 上式中：為螺紋升角；fV為螺旋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)；f為摩擦系數(shù)．見下表。 表1滑動螺旋副的摩擦系數(shù)f 螺桿—螺母的材料 摩擦系數(shù)f 鋼—青銅 0.08~0.10 淬火鋼—青銅 0.06~0.08 鋼—鋼 0.11~0.17 鋼—鑄鐵 0.12~0.15 （4）螺桿穩(wěn)定性計算 對于長徑比大的受壓螺桿，當(dāng)軸向壓力Q大于某一臨界值時，螺桿就會突然發(fā)生側(cè)向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力Q必須小于臨界載荷Q。。則螺桿的穩(wěn)定性條件為 表:螺桿的長度系數(shù)： 端部支撐情況 長度系數(shù)μ 兩端固定 0.50 一端固定，一端不完全固定 0.60 一端鉸支，一端不完全固定 0.70 兩端不完全固定 0.75 兩端鉸支 1.00 一端固定，一端自由 2.00 所以，該螺桿是穩(wěn)定的。 3.2.3絲杠的有限元分析 主要步驟為：建立幾何零件—添加材料屬性—網(wǎng)格劃分—添加約束—添加載荷---計算---結(jié)果查看 （1）打開luogan2.CATPart.文件 （2）添加材料屬性 點擊選擇對應(yīng)材料，并根據(jù)實際設(shè)置材料參數(shù)。 （3）進(jìn)入結(jié)構(gòu)分析模塊 開始---分析與模擬---Generative Structural Analysis （4）網(wǎng)格劃分 進(jìn)入靜力學(xué)有限元分析模塊厚實體零件會自動生成網(wǎng)格，但為確保分析精確性，對自動網(wǎng)格參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，參數(shù)如下： （5）添加約束 1）創(chuàng)建面固定約束 2）點擊 3）選擇圖示面約束 4）點擊ok，完成約束建立 （6）創(chuàng)建分布力 1）點擊，并輸入力X方向，-500N 2）選擇圖示面加載 3）點擊確認(rèn) （7）計算 1）點擊計算 2）點擊確定開始計算，如下計算進(jìn)行中： 3）計算完成后點擊yes （8）結(jié)果查看（后處理） 1）查看應(yīng)力云圖，應(yīng)力分布如下圖： 結(jié)論：從有限元結(jié)果可以看出，本絲桿在最大負(fù)載情況下局部最大應(yīng)力為8.88MPa，而我們選擇的材料屈服強度為250MPa，抗拉強度為340MPa，因此滿足強度要求。 2）應(yīng)變云圖，應(yīng)變分布如下圖： 結(jié)論：從有限元結(jié)果可以看出，本絲桿在最大負(fù)載情況下局部最大應(yīng)變?yōu)?.403mm，而我們選擇的材料延伸率為23%，因此0.403mm的變形不會造成零件失效，故滿足強度要求。 3.3導(dǎo)軌的選型與計算 3.3.1導(dǎo)軌的選型 導(dǎo)軌主要分為滾動導(dǎo)軌和滑動導(dǎo)軌兩種， 直線滾動導(dǎo)軌在數(shù)控機床中有廣泛的應(yīng)用。相對普通機床所用的滑動導(dǎo)軌而言，它有以下幾方面的優(yōu)點： ①定位精度高 直線滾動導(dǎo)軌可使摩擦系數(shù)減小到滑動導(dǎo)軌的1/50。由于動摩擦與靜摩擦系數(shù)相差很小，運動靈活，可使驅(qū)動扭矩減少90%，因此，可將機床定位精度設(shè)定到超微米級。 ②降低機床造價并大幅度節(jié)約電力 采用直線滾動導(dǎo)軌的機床由于摩擦阻力小，特別適用于反復(fù)進(jìn)行起動、停止的往復(fù)運動，可使所需的動力源及動力傳遞機構(gòu)小型化，減輕了重量，使機床所需電力降低90%，具有大幅度節(jié)能的效果。 ③可提高機床的運動速度 直線滾動導(dǎo)軌由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱少，可實現(xiàn)機床的高速運動，提高機床的工作效率20～30%。 ④可長期維持機床的高精度 對于滑動導(dǎo)軌面的流體潤滑，由于油膜的浮動，產(chǎn)生的運動精度的誤差是無法避免的。在絕大多數(shù)情況下，流體潤滑只限于邊界區(qū)域，由金屬接觸而產(chǎn)生的直接摩擦是無法避免的，在這種摩擦中，大量的能量以摩擦損耗被浪費掉了。與之相反，滾動接觸由于摩擦耗能?。疂L動面的摩擦損耗也相應(yīng)減少，故能使直線滾動導(dǎo)軌系統(tǒng)長期處于高精度狀態(tài)。同時，由于使用潤滑油也很少，大多數(shù)情況下只需脂潤滑就足夠了，這使得在機床的潤滑系統(tǒng)設(shè)計及使用維護(hù)方面都變的非常容易了。所以在結(jié)構(gòu)上選用：開式直線滾動導(dǎo)軌。參照南京工藝裝備廠的產(chǎn)品系列。 3.3.2直線滾動導(dǎo)軌副的計算、選擇 根據(jù)給定的工作載荷Fz和估算的Wx和Wy計算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù)fSL=C0/P，式中：C0為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷，kN；工作載荷P=0.5(Fz+W)； fSL=1.0~3.0(一般運行狀況)，3.0~5.0（運動時受沖擊、振動）。根據(jù)計算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌： 因系統(tǒng)受中等沖擊,因此取 根據(jù)計算額定靜載荷初選導(dǎo)軌: 選擇漢江機床廠BGX系列滾動直線導(dǎo)軌,其型號為: BGXH25BE 基本結(jié)構(gòu)及參數(shù)如下: 導(dǎo)軌的額定動載荷N 依據(jù)使用速度v（m/min）和初選導(dǎo)軌的基本動額定載荷 (kN)驗算導(dǎo)軌的工作壽命Ln： 額定行程長度壽命: 導(dǎo)軌的額定工作時間壽命: 導(dǎo)軌的工作壽命足夠. 導(dǎo)軌的靜安全系數(shù)： ：靜安全系數(shù)；：基本靜額定負(fù)載；：工作載荷 導(dǎo)軌壽命計算： 3.3.3導(dǎo)軌副精度分析 3.4鋸條齒輪設(shè)計 3.4.1齒輪的材料選擇 齒輪材料的種類很多，在選擇過程中應(yīng)考慮的因素也很多，主要以以下幾點作為參考原則： 齒輪的材料必須滿足工作條件的要求。 應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成形方法及熱處理和制造工藝。 正火碳鋼，不論毛坯制作方法如何，只能用于制作載荷平穩(wěn)或輕度沖擊工作下的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)制碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。 合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。 飛行器中的齒輪傳動，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強度合金鋼。金屬制的軟齒面齒輪，配對兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為30～50HBS或者更多。 鋼材的韌性好，耐沖擊，還可通過熱處理或化學(xué)熱處理改善其力學(xué)性能及提高齒面硬度，故適用于來制造齒輪。由于該齒輪承受載荷比較大，應(yīng)采用硬齒面（硬度≥350HBS），故選取合金鋼，以滿足強度要求，進(jìn)行設(shè)計計算。 3.4.2齒輪的設(shè)計與校核 （1）起升系統(tǒng)的功率 設(shè)V為最低起鉆速度（米/秒），F(xiàn)為以V起升時游動系統(tǒng)起重量（理論起重量，公斤）。 起升功率 F= 取0.8（米/秒） 由于整個俯仰機構(gòu)由兩個齒輪所帶動，所以每部分的平均功率為 轉(zhuǎn)矩公式： N.mm 所以轉(zhuǎn)矩 T= 式中n為轉(zhuǎn)速（單位r/min） （2）各系數(shù)的選定 計算齒輪強度用的載荷系數(shù)K，包括使用系數(shù)、動載系數(shù)、齒間載荷分配系數(shù)及齒向載荷分配系數(shù)，即 K= 1）使用系數(shù) 是考慮齒輪嚙合時外部因素引起的附加載荷影響的系數(shù)。 該齒輪傳動的載荷狀態(tài)為輕微沖擊，工作機器為重型升降機，原動機為液壓裝置，所以使用系數(shù)取1.35。 2）動載系數(shù) 齒輪傳動不可避免地會有制造及裝配誤差，輪齒受載后還要產(chǎn)生彈性變形，對于直齒輪傳動，輪齒在嚙合過程中，不論是有雙對齒嚙合過渡到單對齒嚙合，或是有單對吃嚙合過渡到雙對齒嚙合的期間，由于嚙合齒對的剛度變化，也要引起動載荷。為了計及動載荷的影響，引入了動載系數(shù)，如圖2-1所示。 圖2-1動載系數(shù) 由于速度v很小，根據(jù)上圖查得，取1.0。 3）齒間載荷分配系數(shù) 一對相互嚙合的斜齒（或直齒）圓柱齒輪，有兩對（或多對）齒同時工作時，則載荷應(yīng)分配在這兩對（或多對）齒上。 對于直齒輪及修形齒輪，取。 4）齒輪載荷分布系數(shù) 當(dāng)軸承相對于齒輪做不對稱配置時，受災(zāi)前，軸無彎曲變形，齒輪嚙合正常，兩個節(jié)圓柱恰好相切;受載后，軸產(chǎn)生彎曲變形，軸上的齒輪也就隨之偏斜，這就使作用在齒面上的載荷沿接觸線分布不均勻。 計算齒輪強度時，為了計及齒面上載荷沿接觸線分布不均勻的現(xiàn)象，通常以系數(shù)來表征齒面上載荷分布不均勻的程度對齒輪強度的影響。 根據(jù)機械設(shè)計表10-4取=1.37。 綜上所述，最終確定齒輪系數(shù)K==1.35111.37=1.8 （3）齒輪傳動的設(shè)計參數(shù)、許用應(yīng)力的選擇 1）壓力角α的選擇 我國對一般用途的齒輪傳動規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為α=20°。 2）齒數(shù)z的選擇 為使齒輪免于根切，對于α=20°的標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，應(yīng)取z≥17，這里取z=20。 17 3）齒寬系數(shù)的選擇 由于齒輪做懸臂布置，取=0.6 4）預(yù)計工作壽命 10年，每年250個工作日，每個工作日10個小時 =1025010=25000h 5）齒輪的許用應(yīng)力 按下式計算 式中：S——疲勞強度安全系數(shù)。對于接觸疲勞強度計算時，取S=1；進(jìn)行齒根彎曲疲勞強度計算時，取S=1.25~1.5。 ——考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)，稱為壽命系數(shù)。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N的計算方法是：設(shè)n為齒輪的轉(zhuǎn)速（單位為r/min）；j為齒輪每轉(zhuǎn)一圈時，同一齒面嚙合次數(shù)；為齒輪工作壽命（單位為h），則齒輪工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N按下式計算： N=60nj n暫取10，則N=601025000=1.5。 查機械設(shè)計表10-18可得=1.3。 ——齒輪疲勞極限。彎曲疲勞極限用代入；接觸疲勞極限用代入，查機械設(shè)計圖10-21得=980。1500 =1.3 S=1 1950 850 S=1.4 607.1 （雙向工作乘以0.7）424.97 當(dāng)齒數(shù)z=20 17 時，齒形系數(shù)=2.8 2.97 應(yīng)力校正系數(shù)=1.55 1.52 基本參數(shù)選擇完畢 （4）齒輪的設(shè)計計算 齒輪的設(shè)計計算公式： ……………Km—開式齒輪磨損系數(shù)，Km=1.25（機械設(shè)計手冊（3卷）14-134） 轉(zhuǎn)矩 N.mm （1式） 所以 v=0.8 n=899.2/m （2式） 將1式、2式及各參數(shù)代入計算公式得： 解得：；20 取m=2 那么n=17.5，取n=18 N.m 齒面接觸疲勞強度計算公式： 式中的單位為Mpa，d的單位為mm，其余各符號的意義和單位同前。 由于本傳動為齒輪傳動，傳動比近似無窮大，所以=1 為彈性影響系數(shù)，單位，其數(shù)值查機械設(shè)計表，取=189.8，如表2-1所示： 表2-1 材料特性系數(shù) 計算，試求齒輪分度圓直徑： =456.75mm 通過模數(shù)計算得：m=2，z=18 所以分度圓直徑d=218=36mm 所以取兩者偏大值d=36mm 計算齒寬 b==0.636=21.6mm 齒高 h=2.25m=2.252=4.5mm 最終確定齒輪數(shù)據(jù)： 模數(shù)m=2 齒數(shù)z=18 分度圓直徑d=36mm 齒高h(yuǎn)=4.5mm 齒寬b=25mm 轉(zhuǎn)速n=90r/min 3.5軸及軸上零件的設(shè)計 3.5.1尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 1）軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1 ，， 2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且高速軸的最小直徑顯然是安裝齒輪處的直徑。取；。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （a）為了滿足大帶輪的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長度。 （b）初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機械設(shè)計手冊選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的深溝球軸承6203，故，軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度軸肩高度，取，因此，取。 （c）齒輪處由于齒輪分度圓直徑，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度B=20mm。另考慮到齒輪端面與箱體間距10mm以及兩級齒輪間位置配比，取，。 4）軸上零件的周向定位 查機械設(shè)計表，聯(lián)接齒輪的平鍵截面。 3.5.2強度校核計算 1）求作用在軸上的力 已知高速級齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)《機械設(shè)計》（軸的設(shè)計計算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則 2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， ， C截面彎矩M 總彎矩 扭矩 3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。 4）鍵的選擇 采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接齒輪的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。 3.5.3鍵的校核 （1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 齒輪處選用單圓頭平鍵，尺寸為 （2）校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長度 ，合適 3.5.4軸承的校核 （1）選擇的圓錐滾子軸承30204，尺寸為，基本額定動載荷。 （2） 當(dāng)量動載荷 　　　前面已求得 ，，， 軸承　1、2受到的徑向載荷為： 　　　　 　　　　 　　　　軸承　1、2受到的軸向載荷為： 　　　　　查簡明機械工程手冊-表7.7-39得 　　　　 　　　　 　　　　　　　　 　　　　軸承的當(dāng)量動載荷為： 　　　　按機械設(shè)計查得 （3）驗算軸承壽命 因為，所以按軸承1的受力驗算。 　　　對于滾子軸承，。 　　　 　　　減速器的預(yù)定壽命 　　 ，合適。 3.6橫梁的設(shè)計 3.6.1橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計 橫梁用于固定支撐鋸片箱對木板進(jìn)行縱向切割，因此，橫梁兩端徐設(shè)置滑塊，且應(yīng)設(shè)置安裝絲杠螺母的位置，中間應(yīng)設(shè)置鋸片箱橫向移動的滑槽。詳解結(jié)構(gòu)尺寸如下圖示： 3.6.2橫梁的有限元分析 主要步驟為：建立幾何零件—添加材料屬性—網(wǎng)格劃分—添加約束—添加載荷---計算---結(jié)果查看 （1）打開jupianhk1.CATPart.文件 （2）添加材料屬性 點擊選擇對應(yīng)材料，并根據(jù)實際設(shè)置材料參數(shù)。 （3）進(jìn)入結(jié)構(gòu)分析模塊 開始---分析與模擬---Generative Structural Analysis （4）網(wǎng)格劃分 進(jìn)入靜力學(xué)有限元分析模塊厚實體零件會自動生成網(wǎng)格，但為確保分析精確性，對自動網(wǎng)格參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，參數(shù)如下： （5）添加約束 1）創(chuàng)建面固定約束 2）點擊 3）選擇圖示面約束 4）點擊ok，完成約束建立 （6）創(chuàng)建分布力 1）點擊，并輸入力Y方向，1000N 2）選擇圖示面加載 3）點擊確認(rèn) （7）計算 1）點擊計算 2）點擊確定開始計算，如下計算進(jìn)行中： 3）計算完成后點擊yes （8）結(jié)果查看（后處理） 1）查看應(yīng)力云圖，應(yīng)力分布如下圖： 結(jié)論：從有限元結(jié)果可以看出，本橫梁在最大負(fù)載情況下局部最大應(yīng)力為13.7MPa，而我們選擇的材料屈服強度為250MPa，抗拉強度為340MPa，因此滿足強度要求。 2）應(yīng)變云圖，應(yīng)變分布如下圖： 結(jié)論：從有限元結(jié)果可以看出，本橫梁在最大負(fù)載情況下局部最大應(yīng)變?yōu)?.0405mm，而我們選擇的材料延伸率為23%，因此0.0405mm的變形不會造成零件失效，故滿足強度要求。 3.7平臺升降液壓缸的選擇 （1）液壓缸設(shè)計要求 根據(jù)主機系統(tǒng)設(shè)計的要求，應(yīng)考慮液壓系統(tǒng)的執(zhí)行件的數(shù)量、運動形式、工作循環(huán)、行程范圍、各執(zhí)行件的運作順序、液壓元件承受的負(fù)載、運動速度、變化范圍。對液壓系統(tǒng)的性能要求有調(diào)速性能，運動平穩(wěn)性能、轉(zhuǎn)換精度、可靠性程度、使用與維修的方便性等 （2）選擇安裝方式 根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，要實現(xiàn)鋸片片的上下移動完成切割，要求液壓缸在上下伸縮。 （3）負(fù)載大小 F=300N 估算得鋸片片的支反力為。 由于鋸片所受的支反力相同，算得液壓缸所承受的力即理論推力為 （4）工作壓力 當(dāng)前所用的液壓缸的負(fù)載小于的工作壓力一般在左右，所以選取其正常工作壓力為[5]。因為在設(shè)計時一般要求安全系數(shù)比較高，所以在選取液壓缸的時候一般要求有較大余量，所以在缸徑選擇時，其工作壓力一般按計算。 （5）缸徑選擇 理論推力為時，需選擇其缸徑為?？紤]到安全系數(shù)，初選缸徑為。（6）行程大小 在初始位置時測得液壓缸的總長度為，在終了位置時測得液壓缸的總長為，所以在此過程中氣缸的行程 （2-15）即升降液壓缸的行程為 （7）液壓缸穩(wěn)定性校核 1) 液壓缸直徑校核 液壓工作壓力,則液壓缸直徑 = (2-16) 取?？紤]到安全系數(shù)，選缸徑為合理。 2)液壓缸活塞桿選擇及校核 (2-17) = 故設(shè)計符合要求。 由，可計算出活塞桿直徑 (2-18) 可取活塞桿直徑。 通過公式 (2-19) 對進(jìn)行校核， 其中 ； ； 則 選活塞桿直徑為的液壓缸符合要求。 在所需要的的前提下，須進(jìn)行穩(wěn)定校核，應(yīng)使活塞桿承 受的力F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界壓力,但考慮到安全性，安全因數(shù)應(yīng)大于規(guī)定的許用安全因數(shù)，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。（為液壓缸桿工作負(fù)載；=4[6]）關(guān)于穩(wěn)定安全因數(shù)可在設(shè)計手冊中查到。 兩端鉸支鏈接的、細(xì)長壓桿的臨界力的歐拉公式[6] 其中: 截面的慣性矩： ； 桿件的兩端都是鉸鏈連接：； 則所選取的桿長不超過，且大于行程，所以選取液壓缸活塞桿的長度 3) 缸筒壁厚的計算 缸筒壁厚可按薄壁筒公式計算: 式中： ——缸筒壁厚； ——液壓缸內(nèi)徑； ——實驗壓力，取； 材料為：ZQ的許用應(yīng)力[6] 可計算出壁厚 因此，液壓缸外徑 (8)確定液壓缸型號 綜上所述，根據(jù)《液壓與氣壓傳動》，選用型的標(biāo)準(zhǔn)液壓缸ZQ-70/40×200-F2[7]合適，缸徑為，活塞桿直徑為，液壓缸行程為 。 3.8支架的設(shè)計 在機器中支承或容納零部件稱為支架。如支承罐的塔架、容納傳動齒輪的減速器的殼體，機床的床身等等統(tǒng)稱為支架。 3.8.1結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計 經(jīng)過多方面的考慮后，決定選用焊接式的金屬支架。支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計考慮到軸的安裝，故機體壁的一邊從和軸中心上下分成兩半，軸裝上以后，用一個端蓋通過螺 栓連接再連接到一起。為減少機體的重量，故只在與軸配合的地方，增加厚度，其他的地方用薄壁 板進(jìn)行加工。 支架安裝在分選機右側(cè)， 滾子處于懸起狀態(tài)。 支架尺寸為： 1000 mm×900mm×800mm。 支架材料的選擇，HT150進(jìn)行制造，這樣也能保證機體有足夠的強度和硬度 3.8.2支架的校核 機架的剛度決定了機架在工作過程中變形的大小，其實對于機架的設(shè)計而言，剛度的研究比強度更有意義，因為機架由于壓力的作用而被破壞的情況是比較少的。但機架隨著工作時間的增加會慢慢的變形，這就要求機架有足夠的剛度，否則隨著機架的變形而導(dǎo)致傳動件位置的變動，機器的工作能力就會降低。根據(jù)壓桿保持平衡能力的最小臨界力公式 ——臨界力 單位N； E ——材料的彈性模量 單位Gpa，對槽鋼材料為205GPa； I ——慣性矩 單位，對18號槽鋼為1369.9； ——機架高度 單位m。 在實際工作機架只受到支撐力的作用，因此只要校核機架的支撐應(yīng)力即可。機架在連接處的面積最小，即屬于危險截面。 右端連接處最大應(yīng)力 左端連接處的最大應(yīng)力 根據(jù)機架一的設(shè)計高度為0.46m，再由公式（3-4）及已知數(shù)據(jù)得13.1，比較可知機架一受到的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，也就是機架具有足夠的強度，滿足要求。機架二、機架三所受的力較機架一而言要小，幾何尺寸也相差無幾，根據(jù)機架一校核所的數(shù)據(jù)知道，無論是強度還是剛度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足，所以據(jù)經(jīng)驗判斷肯定滿足。反而是機架一與二之間的連接螺栓由于皮帶對軸拉力作用產(chǎn)生彎矩，受拉一邊的螺栓受力比較大需要進(jìn)行校核。 3.8.3機架連接螺栓的校核 在校核之前我們必須算出皮帶通過帶輪作用于軸上的力，因為這個力是直接通過機架傳遞給螺栓的。下面是求對軸作用力的公式： ——軸所受的拉力 單位N： z ——皮帶根數(shù)，從同組人員那得到的數(shù)據(jù)為5根； ——單根皮帶初拉力 單位N； ——小帶輪的包角； ——計算功率=，工況系數(shù)，P實際功率； ——帶輪的圓周速度 單位m/s； ——小帶輪的包角系數(shù)； q——每米帶長的質(zhì)量 單位kg/m。 根據(jù)機架的受力位置我們得到這樣一個力學(xué)模型如圖3-6： 圖3-6 機架的受力模型 ——螺栓對機架的作用力 單位 。 由于是四個螺栓作用我們根據(jù)關(guān)系可以得到： 由公式及已知的數(shù)據(jù)我們可以得到。再參照選粉機電機機架設(shè)計時螺栓連接處預(yù)緊力一般取以上，所以螺栓的總受力為安全起見下面就可以根據(jù)公式求拉應(yīng)力： ——螺栓受到的拉應(yīng)力 單位； S ——螺栓的截面積 單位。 由于我們選的是M16的螺栓，危險截面對應(yīng)螺紋小徑處的面積約為140，根據(jù)公式（3-8）得43，除拉應(yīng)力外，在螺栓受拉的過程中還受到螺紋副間摩擦阻矩的作用產(chǎn)生切應(yīng)力，對于M10～M64的螺栓=0.5，再根據(jù)第四強度理論：57Mpa 螺栓的抗拉伸強度極限為，動載情況下許用應(yīng)力安全系數(shù)為S=2.5～4，我們?nèi)?計算得到許用應(yīng)力[]==82.5Mpa，由于，所以滿足要求。 第4章 基于Pro/E的三維設(shè)計 4.1 Pro/E三維設(shè)計軟件概述 Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域占據(jù)重要位置。 Pro/Engineer和WildFire是PTC官方使用的軟件名稱，但在中國用戶所使用的名稱中，并存著多個說法，比如ProE、Pro/E、破衣、野火等等都是指Pro/Engineer軟件，proe2001、proe2.0、proe3.0、proe4.0、proe5.0、creo1.0\creo2.0等等都是指軟件的版本。 Pro/E第一個提出了參數(shù)化設(shè)計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設(shè)計。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機上。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計、鈑金設(shè)計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。 （1）參數(shù)化設(shè)計 相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。但是無法在零件模塊下隱藏實體特征。 （2）基于特征建模 Pro/E是基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。 （3）單一數(shù)據(jù)庫（全相關(guān)） Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)合起來。這一優(yōu)點，使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。 Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實體零件及組裝造型，三維上色，實體或線框造型，完整工程圖的產(chǎn)生及不同視圖展示（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽殼（Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個參數(shù)改變，其他相關(guān)的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機上或一些支持Postscript格式的彩色打印機。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語言編程，以增強軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下（沒有任何附加模塊）具有大部分的設(shè)計能力，組裝能力（運動分析、人機工程分析）和工程制圖能力（不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn)），并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀（HP，HPGL）和黑白及彩色打印機的二維和三維圖形輸出。Pro/Engineer功能如下： （1）特征驅(qū)動（例如：凸臺、槽、倒角、腔、殼等）； （2）參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； （3）通過零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來進(jìn)行設(shè)計； （4）支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計（規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro/PROGRAM的各種能用零件設(shè)計的程序化方法等）。 （5）貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性（任何一個地方的變動都將引起與之有關(guān)的每個地方變動）。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 Pro/ENGINEER的基本功能。 4.2三維設(shè)計 4.2.1機架 機架如下圖示： 圖4-1機架 4.2.2絲杠螺母 絲杠螺母設(shè)計結(jié)果如下圖示： 圖4-2絲杠螺母 4.2.3鋸條滑塊 鋸條滑塊設(shè)計結(jié)果如下圖示： 圖4-3鋸條滑塊 4.2.4鋸片滑塊 鋸片滑塊設(shè)計結(jié)果如下圖示： 圖4-4 鋸片滑塊 4.3三維裝配 4.3.1絲杠螺母副分總成 絲杠螺母副分總成裝配結(jié)果如下圖示： 圖4-5 絲杠螺母副分總成裝配 4.3.2鋸條箱分總成 鋸條箱分總成裝配結(jié)果如下圖示： 圖4-6 鋸條箱分總成裝配 4.3.3鋸片箱分總成 鋸片箱分總成裝配結(jié)果如下圖示： 圖4-7 鋸片箱分總成裝配 4.3.4總成 總成裝配結(jié)果如下圖示： 圖4-7總成裝配 總 結(jié) 隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提