【终稿全套】GQ50型钢筋切断机的结构设计与运动仿真【三维Autodesk Inventor】【23张CAD图纸+文档】

喜欢就充值下载吧。资源目录里展示的全都有，下载后全都有,请放心下载，原稿可自行编辑修改=喜欢就充值下载吧。资源目录里展示的全都有，下载后全都有,请放心下载，原稿可自行编辑修改=喜欢就充值下载吧。资源目录里展示的全都有，下载后全都有,请放心下载，原稿可自行编辑修改= 黄河科技学院本科毕业设计（论文）任务书 工 学院 机 械 系 机械设计制造及其自动化 专业 08 级 1 班学号 080105007 学生 刘 文 超 指导教师 王 良 文 毕业设计（论文）题目 GQ50型钢筋切断机的结构设计与运动仿真 毕业设计（论文）工作内容与基本要求（目标、任务、途径、方法，应掌握的原始资料（数据）、参考资料（文献）以及设计技术要求、注意事项等）一、设计技术要求、原始资料（数据）、参考资料（文献）1、设计要求： 1）建立运动分析模型 ，分析曲柄滑块机构的位移、速度、加速度。 2）完成50型钢筋切断机的结构设计。 3）完成传动系统的计算机的仿真分析（采用三维软件建模并仿真）。2、原始资料（数据）： 切断机的电机，4kw；切断次数，28（次/分)；切断行程：40mm。3、参考资料 1）筑路机械工程著作； 2）建筑机械杂志。二、设计目标与任务 设计出满足要求的钢筋切断机，并完成其装配图与部分零件图，查阅文献资料不少于12篇，其中外文资料不少于2篇。 1、文献综述一篇，不少于3000字，与专业相关的英文翻译一篇，不少于3000汉字。 2、毕业设计说明书一份，内容与字数都不少于规定的任务量。 3、图纸若干（折合后不少于A1图纸3张，可以用计算机绘图）。 4、包含本次设计的所有内容的光盘一张。毕业设计（论文）撰写规范及有关要求，请查阅黄河科技学院本科毕业设计（论文）指导手册。三、时间安排 1-4 周 完成开题报告、文献翻译、文献综述及总体方案设计。 5-11 周 完成总体设计、完成部分机构的装配图及部分零件图并撰写说明书。 12-13 周 修改论文、资格审查等。 14 周 毕业答辩。毕业设计（论文）时间： 年 月 日至 年 月 日计 划 答 辩 时 间： 年 月 日专业（教研室）审批意见：审批人签名：课题名称GQ50型钢筋切断机的结构设计与运动仿真课题来源 教师拟订课题类型AX指导教师王良文学生姓名刘文超专 业机械设计制造及其自动化学 号080105007一、调研资料的准备1. 参观黄河金刚石有限公司的GQ40型和GQ50型钢筋切断机，了解钢筋切断机的工作原理。2. 利用图书馆及网络资源，查阅相关资料。二、设计的目的与要求1. 建立运动分析模型。2. 建立机械的动力学模型。3. 设计整体结构。三、思路与预期成果1、设计思路：（1）首先查询大量的相关资料，并熟悉AUTO CAD及Inventor2011绘图软件，达到能够较为熟练的使用，以提高设计及绘图效率。（2）根据毕业时间的安排，逐步推进设计进程，有不懂之处就尽快与老师进行沟通，得到老师指导并解决问题。2、预期的成果（1）完成文献综述一篇，不少与3000字，与专业相关的英文翻译一篇，不少于3000字。（2）完成内容与字数都不少于规定量的毕业设计说明书一份，绘制出各主要零件的工程图。（3）建立GQ50型钢筋切断机的三维模型，并进行运动仿真。四、任务完成的阶段内容及时间安排1-4 周 完成开题报告、文献翻译及文献综述。5-11 周 完成总体设计，基本完成机构的装配图及零件图，并撰写说明书。12-13 周 修正并完善论文终稿，进行资格审查。14 周 毕业答辩。五、完成设计（论文）所具备的条件因素 修完机械设计，工程材料等课程，借助图书馆的相关文献资料，以及网络等资源。指导教师签名: 日期: 黄河科技学院毕业设计（论文）开题报告表课题来源：（1）教师拟订；（2）学生建议；（3）企业和社会征集；（4）科研单位提供课题类型：（1）A工程设计（艺术设计）；B技术开发；C软件工程；D理论研究；E调查报告 （2）X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题 要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等目 录1任务书1 2开题报告2 3指导教师评阅表34主审教师评审表4 5毕业设计答辩评审与总成绩评定表5 6毕业设计说明书6 7文献综述588文献翻译64 9光盘 10设计图纸单位代码 02 学号 080105007 分 类 号 TH 密 级 毕业设计 文献综述 院（系）名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名刘文超 指导教师王良文2012年 03 月 20 黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 8 页钢筋切断机运动仿真综述摘要本文调研了最近几年国内外有关钢筋切断机的专利、论文，以及现在的研发现状。分析研究钢筋切断机的动力学性能是进行钢筋切断机设计、改良的理论基础。为了推动钢筋切断机设计创新，缩短钢筋切断机的设计周期，在产品试制及完成测试之前明确了解钢筋切断机的动力学参数，及时发现并消除设计过程中存在的缺陷，最大程度地节省资金和时间。采用计算机仿真技术结合动力学理论，对钢筋切断机进行零件三维设计、装配，建立钢筋切断机三维仿真分析模型，模拟钢筋切断机运行状况，对钢筋切断机进行仿真分析研究， 以加快产品技术更新。关键词： 钢筋切断机，动力学模型，结构设计，运动仿真 一.引言钢筋切断机是一种各类工程建设领域广泛使用的设备，在近年来的生产、使用中呈现快速增长的趋势。国内各相关厂家先后开发了GQ32型、GQ40型、GQ50型、GQ60型、GQ75型等多个品种的切断机。随着建设工程规模的扩大，建筑质量的要求提高，钢筋切断机的规格有逐渐增大的趋势。各生产厂家为提高自己的生产产品的技术性能、增加产品的竞争优势，不断优化结构，努力降低生产成本，并不断开发新的品种。但由于未见国内外有关钢筋切断机动力学研究的文献，因而在改良产品设计及开发新的产品过程中，在产品试制及完成测试之前尚不能对结构的动力学参数及驱动电机在工作过程中的真实运动情况有比较明确的了解，而电机在工作过程中的速度降是衡量钢筋切断机设计质量的重要指标之一。为此，我们首先建立了一种钢筋切断机的通用动力学计算模型，使我们在产品的改良设计及研发新产品的过程中通过AutoCAD完成产品结构图的设计后，通过联机计算的方法就可以清楚的求得所开发产品的动力学参数及驱动电机的真实运动情况，可以极大的加快产品的开发速度及方便的修改产品的结构参数。相关工作对于提高国内产品技术开发工作的进度，提高产品的竞争力有一定的积极作用。678二.钢筋切断机简介钢筋切断机是一种在工程及建筑领域中广泛使用的设备，由于近年来房地产的迅速发展，钢筋切断机的生产、使用呈现快速增长的趋势，随着建筑工程规模的扩大和对建筑质量要求的提高，对钢筋切断机的性能也提出了更高的要求。9目前，国产钢筋切断机的典型结构下图所示，电机通过一级带传动、三级齿轮传动来驱动曲柄滑块机构带动活动刀做往复运动，固定在活动刀座上的活动刀片和固定在机体上的固定刀片一起作用完成对钢筋的切断。10三.相关专利产品介绍（专利123） 专利1的产品是一种以柴油机为动力的钢筋切断机，其特征在于将钢筋切断机与柴油机相组合、中间用皮带传动相联接构成一柴油钢筋切断机。其优点和积极效果是：不需要电力，使没有电力或者电力不足的地方，也够使用钢筋切断机完成钢筋的切断。右图所示的是专利1产品的结构示意图：1为钢筋切断机机构，2为底架、3为皮带传动、4为柴油机、5 和6分别是柴油机4和切断机1与底架2相连接的连接螺栓。柴油机4和钢筋切断机构1都被连接螺栓5和6固定在底架2上，发动柴油机4通过皮带传动3带动钢筋切断机构1的刀具来完成切断钢筋的工作要求。专利2的产品是一种改进的钢筋切断机。它的箱体由侧面箱板和箱底板组装成封闭型式：其传动系统采用三轴（六齿轮）三级齿轮传动结构；而其曲柄杆与滑块采用钩型连接结构。这种改进，使箱体制造工艺简化。由于是三级齿轮传动节省了一根中间传动轴，故而使整机体积缩小了许多，且降低了成本。而曲柄杆与滑块的钩型连接方式，不仅结构简单，而且提高了机械强度，不易损坏，使整机延长了寿命。专利3的产品是一种改进的钢筋切断机。包括电机、飞轮、第一级至第四级齿轮传动装置、离合器、定动切刀和哈夫式齿轮箱体，第一级齿轮传动装置的传动轴两端分别套装有飞轮；哈夫式齿轮箱体以曲轴中心水平线为依据，由铸成上、下各一半的两块箱体组合而成。本实用新型由于在现有四级齿轮传动钢筋切断机的基础上，采用哈夫式箱体并在第一级齿轮传动装置的传动轴两端分别套装有飞轮，故其故障率低，使用寿命长，阻力大；且安装、维修方便该专利产品是对国内外产品的一种改进，是一种实用新型的钢筋切断机，该产品主要包括电动机，飞轮，第一级至第四级齿轮传动装置、离合器、定动刀片和哈夫式齿轮箱体，起主要特别之处在于：第一级齿轮传动装置的传动轴两端分别装有飞轮。具体结构如上图。四. 钢筋切断机几个主要部件 (1) 刀口装置（专利4）专利4指推动刀口轴杆的偏心轴外围装设有方形滑块，于偏心轴转动时能使方形滑块上下移动，进而使刀片轴杆以平面方式向外推动或拉回，使钢筋的切口平直，并于切断钢筋后，偏心轴拉回轴杆撞击偏心轴的力，形成面的使受力点平均，降低偏心轴的耗损，且该偏心轴与推动齿轮间设有一固定隔板，以避免撞击的同时造成齿轮的偏移而损坏，该刀口轴杆的另一侧设有一活动隔板，能增进维修时的便利性。(2) 离合器组件（专利5）专利5钢筋切断机的曲轴离合器。该器包括曲轴、内齿轮、大齿轮和安装在两轮内接之间的活动销齿机构。该机构又由转销轴、转销齿、拨动挡板、拉簧和伸缩挡销组成。通过操纵转销齿接触于大齿轮的转销齿推槽内而使大齿轮带动内齿轮和曲轴转动。或操纵转销齿接触于内齿轮的转销轴槽内而使内齿轮脱离大齿轮，使大齿轮空转。该离合器可适用于切断机、冲床、剪切机床上，其具有离合平稳、体积小、结构紧凑的优点。五. 钢筋切断机存在的缺点和问题 目前，国内外现有的钢筋切断机，就其传动方式分为两种类型：一种是开式传动，一种是闭式传动。11开式传动的形式，其轴、齿轮等主要传动件都要暴露在外，各传动件均要靠人工加油，极为不方便。闭式传动的形式，主要传动件均安装在机器箱体内，形成整体密封，其机体为整体构件，加工工艺复杂。国内外的钢筋切断机主要存在以下几个问题：(1) 用电动机作原动机的钢筋切断机和用柴油机作原动机的钢筋切断机，所用的原动机不能代换，这给使用带来了一定的不方便。(2) 国内外使用的全封闭结构的钢筋切断机的活动刀处采用上开盖的机体，大都是采用的是减速器结构，用螺栓连接，而这种结构的刚性较差，而且在结合面处加工困难，并且常常漏油。而机体采用整体式结构的钢筋切断机，活动刀处采用的是侧开盖结构，由于切断机工作时所受的侧向力很大，常常损坏。(3) 国内外所使用的钢筋切断机在空套齿轮与轴结合处，常常容易损坏。(4) 国内外所使用的钢筋切断机，其离合器操纵机构只有一种方式，即脚踏式，这不适应于不同习惯的操作者和不利于紧急情况的操作。(5) 国内外所使用的钢筋切断机，大都采用的是小功率的电动机，工作主轴的偏心距也很小，这样在剪切公称直径范围内的不同直径的钢筋时，就要更换刀片或者在刀片的后面加减刀垫，才能完成剪切不同尺寸钢筋的切断要求。(6) 国内外所使用的钢筋切断机，其固定刀片侧隙的调整是靠人工选配尺寸固定的刀垫来实现的。六.钢筋切断机的改良方向真对钢筋切断机存在的这些问题，提出以下改良方向：（1）结构与造型的改良。目前的钢筋切断机有闭式与开式两大类。开式由于体积大，搬移不便、润滑差等，已经很少生产使用。而闭式结构的体积虽较为紧凑，但存在的主要问题是在传动系统出现故障时，维修不太方便。目前在市场上出现了一种在整体闭式结构上的改良设计。1213即将机体一侧的1/21/3设计为可拆卸结构，这种结构虽然在加工上增加了工序，但铸造环节更简单，安装比较方便，尤其是便于售后服务。（2）轻量化设计轻量化设计可节省资源、减少生产、使用、回收等环节中了浪费，而且就机器本身而言，也可以通过轻量化设计，在最低成本下达到机器的使用性能。就目前来说，可通过建立虚拟样机、并对其进行有限元分析实现轻量化设计及制造。1415七. 其他机械动力学的相关内容：机械动力学主要研究的是机械的振动和平衡的问题。目前，我们正在高速发展的阶段，各个部门迫切需要大量的新的高效率，高速度，高精度和高自动化的机械设备。随着机械速度的提高，机械平衡和震动的问题成为机械设计中的一个问题，在设计高精度的机器时，就必然涉及各种动力学的因素，需要精确计算各部件的真实运动情况以及考虑部件的弹性、运动副中的磨察等因素对构件运动的影响，才能使各部件的动作协调，机械运转正常。17181920八. 结束语产品的设计开发过程是一个不断改良完善、技术优化发展的过程。唯有通过长期的市场考验，且有优良的性价比，才能真正占领市场。 钢筋切断机的运动仿真的设计必将更加有利于钢筋切断机产品的开发，可以加快产品的开发速度以及开发出更加高效的产品。参考文献专利1 孟宪民，刘鸿鹰，章友文，郭俊平，付竹祥 柴油钢筋切断机 专利号：91209535.0专利2 陶昆 ， 钢筋切断机 专利号：94217280.9专利3 蒋家善 改进的钢筋切断机 专利号：00240526.1专利4 邱文聪 钢筋切断机刀口装置 专利号：96205392.9专利5 全承浩 钢筋切断机的曲轴离合器 专利号：95214902.86 胡永华；刘中 钢筋切断机参数化设计系统开发 2011年4月7 陶浩；段红杰 钢筋切断机的动力学性能 2008年 5月8 段红杰；陶浩 钢筋切断机动力学仿真设计 2010年4月9 王文良，李长诗 钢筋切断机通用动力学 2008年8月10 张金芳 袁俊华 陈 伟 人机界面型全自动钢筋切断机 2010年8月11 刘瑞东 液压随动切断、液压马达送料钢筋定长切断机 2010年10月12 王良文 国产钢筋切断机的生产现状与改良方向 2009年1月13 樊智慧 钢筋切断机曲轴连杆机构的改进 1995年3月14 孟庆华 钢筋切断机液压系统的设计研究 2010年8月15 贺生华 普通钢筋切断机技术改造 2008年一月16 车仁炜 陆念力 王树春 一种新型钢筋切断机的设计研究 2004年17 唐锡宽机械动力学 高等教育出版社 1984.5 18 张策 机械动力学 北京：高等教育出版社 2001年4月19 Bevefidge R，Bolme D，Teixeira M，et a1The CSU Face Identification Evaluation SystemRUsersGuide Version 50，technical report，Computer Science Dept，Colorado State Univ，May 200320 Huang LL，Shimizu A，and Kobatake HClassificationbased face detection using gabor filter featuresAThe 6th IEEE Internati0nal Conference on Automatic Face and Gesture Recognition(FG2004)C2OO4：397-402单位代码 02 学号 080105007 分 类 号 TH 密 级 毕业设计文献翻译 院（系）名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名刘文超 指导教师王良文2012 年 3月 20日 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 11 页利用离线仿真结果和3D模型变形以实现实时遥控结构变形的方法摘要DTP2，一个为了演示和改进远程操作设备ITER全面的物理测试设备，已经在芬兰建立起来。首个装备有SCEE的RH设备原型CMM已经于2008年10月移交给DTP2。其目的是为了验证CMM/SCEE原型可以被成功的应用于第二个暗盒的RH的运作。在 F4E 授与 DTP2 测试设备运行和升级准备 结束的时候，第二个暗盒的 RH 的运行成功地为F4E代表做了证明。得益于CMM/SCEE机器人的设计，所以当它在3.6米长的控制杆上运载9吨重的第二暗盒时，具有相当大的机械弹性。这也就导致数据不精确，并且用于控制系统的3D模型也不能准确的反映CMM/SCEE机器人的变化状态。 为了提高其精确度，已经发展出了一种在虚拟环境中控制其弹性的方法。加载在CMM/SCEE上载荷的作用大小被测量并且最小化到由控制系统软件执行的载荷补偿模型上。这种优化的方法利用有限元分析，通过3D模型的变形解释了控制系统机器的结果变形。这将促使CMM/SCEE的绝对精度和3D模型的适合性有一个相当大的改进，这对RH应用程序是至关重要的，因为控制装置的视觉信息是受周围环境的限制的。关键词：国际热核实验反应堆 远程控制 偏滤器测试平台2 虚拟工程 弹性变形 虚拟现实1.引言这篇论文展示了系统控制软件执行的负载补偿功能是怎样改进DTP2控制系统的绝对精度和可视化精度的。同时也找到了一种通过3D模型变形来解释DTP2的结构变形的新方法，利用有限元分析来导出变化范围。除此之外，真实的组件变形，2D结构变形会被用于显示每单位结构负荷的运行评估。在第二暗盒安装程序的时候，CMM在电机传动装置的协作下，沿着射线方向行进到维持隧道的顶端。（图1）。在垂直面上的上升和倾斜运动可以用来凭借向上维持隧道来控制暗盒的方位。当热运动到达第二暗盒时，由CRO和HRO回转连接的可以用来改变暗盒的方位。Fig. 1. CMM and SCEE structural representation.2. DTP2的偏差研究目录2.1 CMM/SCEE检验在CMM/SCEE传递到DTP2后，系统综合阶段开始启动，以为实际测试做系统准备。这个测试在工厂启动实施，在RH控制室中结束测试运行。1最初用于暗盒运行的的程序是被用来教学的，这与暗盒有持续性的视觉联系。CMM/SCEE良好的重复精度（3mm）保证了运行程序成功重复。然而，由于CMM/SCEE的完全精度不够准确，导致静态的三维模型不能很好的支持运行。三维模型有时候会出现暗盒与DRM冲突的情况，但实际情况是一切运行良好。很明显，在远程操作之前，系统的绝对精度需要改进。2.2 载荷补偿在运行程序的时候，载荷对CMM-SCEE运动链的影响会被测量。并且知道位于暗盒尖端的定位误差最大接近80mm。这些测量数据被用来生成载荷补偿以改进绝对精度。这种解决方法对于RH维持通道的运行是十分普遍的，但是对于负载补偿模型，确实一个基于CRO莲价值的平台。由于CMM在将来普遍支持其他终端执行器，所以这种方法简单，易用。具体的查表只应用于在特殊的环形SCEE轨道中的操作。补偿功能还可以明显改善设备性能。因此，暗盒尖端的最大误差由80mm下降到了5mm。1载荷补偿的实施价值可以参考图2中的笛卡尔坐标系。根据暗盒是否加载到HRO上，解决的方法也分为两个阶段。“理想设备的笛卡尔参考系”（图2）表达了与轴相连的HRO链的位置坐标。因此，HRO链仅仅被用在改变纵轴周围暗盒的方向，并且，之后CRO链可以应用于y轴参考数据的评估。因此，在热运动时，负载补偿的功能依赖于CRO链。如果在HRO链上没有负载，一个逆运动学解可以直接用于解决联合相应的数值参考。解决方法是使用包括基于签名修正的CMM / SCEE校准的Denavit-Hartenberg参数计算。Fig. 2. Left: load compensation in cartesian space. Right: implementation of load effect to the joint data of the real device.当载荷是连接到HRO关节，在这种情况下，由于笛卡尔参考也会受CMM/SCEE的挠度影响，所以机器人的逆运动学解并不可直接使用。当产生的作用是已知的，正确的评估CRO链的价值可以迭代利用负载补偿或者定义了并列价值与CRO链价值之间的适应性。迭代解和7th多项式都能很好的应用于实践中。CRO价值链被定义后，在x，y，z方向的位置补偿和圆周与径向的定向补偿可以做成笛卡尔参考系。由于CMM/SCEE缺乏在yaw方向上移动的能力，所以无法做运动补偿。Fig. 3. Ansys FEM result (DCM lifted from RH interface).Fig. 4. CATIA FEM result (DCM lifted from RH interface).2.3 改进遥控装置的可视化精度当增加一个链接到CMM/SCEE的三维模型上时，暗盒在yaw方向的倾斜是可视化的。这个链接已经被放置在勾板和暗盒之间。因此，操作者可以看见暗盒倾斜的作用 ，它在垂直方向上最大有效运动距离是10mm。为了增加可视化精度，当暗盒连接DRM通道内部与外部的时候，压力差超过上升油缸提供的载荷，暗盒的重量也转化都勾板或者DRM通道或者其他别的地方。（图2）2.4 偏滤暗盒模型的偏差计算结果在真实的运行环境中，暗盒的三维模型是不能完全反映其模型形状的。当DCM处理终端感应器并停留在环形通道上时，它会倾斜。（图3-5）DCM的形变分别用分析软件和CATIA有限元建模工具来计算。这两种结果会被比较。如果限定条件比较正确、全面，那么两种工具的分析结果是相似的。在下一阶段，有限元分析结果会被分解。然后勾板的水平和垂直偏转会与DTP2实验室中真实的DCM测试结果比较（平台1）。这种测试装置是Sokkia NET05高精度三维调试系统。Fig. 5. Vertical and horizontal deflections in respect to cassette structures.在有限元分析结果和Sokkia NET05测试结果比较后，得出分析结论。2.5 偏滤暗盒的偏差的可视化根据机器的适用性和标准性原则设计了DCM。结果，其压力总是在建筑材料的比例极限之下，并且具有一定的线弹性。初次测是在胡可定律的线弹性假设下进行的。因此，有限元分析结果是可以应用于DCM形变的可视化的。加载装置的形状必然会反映到远程观测系统的数据中。计算变形的远程可视化可以在两种不同的方法下进行。传统的方法是把一个整体分成碎片，并在这些碎片间建立联系4。这种方法需要大量的分析工作。链接的位置和最大链接就是这种分析的结果。基于这种分析结果，它被DCM分为三段链，并用两个回转节链接起来。图6本文提到的方法是运用3D变形3D模型逐渐改变的过程基于有限元分析结果去描述形变。形变，或者是3D变形，是物体从一种形状变为另一种形状的过程2。这种技术可以直接使用有限元分析结果而不用麻烦的求的近似值。另外，这种方法能够运用有限元分析出的每单位范围内的作用结果（图7）。这就提供了一个更高层次的应用能力，以适用于那些接受多个外力影响的复杂系统。Fig. 6. The body of the cassette is divided into three rigid links connected with two rotational joints to approximate mechanical flexibilities.Fig. 7. Simplified example of 3 links deformed by 9 individual morph targets (forces).为了改变模型，我们使用直线切削没变形的三维模型和有限元残缺模型的高点。如果直线切削的精度不足的话，一个更先进的变形算法是应变场插入法。运用达索系统可视化工具5.0来观察变形（图8）。这种虚拟环境是由ITER CATIA与有限元模型连接起来，用于创建变形范围。这种推荐方法的好处有以下几点：运用未加载荷状态和变形状态间的完全弹性变形，来直接使用有限元结果在每单位范围内的最大压力。更容易利用真实系统中离线和在线的变形结果。更加精确的展示复杂系统的各个环节，并且能完全控制连续变形的点，而不粗略的接近。使从复杂系统中分离出单个外力因素引起的变形成为可能。2.6 控制三维模型的变形控制三维模型的变形意味着虚拟环境中的变形必须遵循现实环境中的变形。变形信息可以依据提前测量的运行状态或者运用液压系统的压力来估测外力，因此，运用了现有的传感器信息。考虑到机器人的操作，一个更精确的方法可以通过采用应变规来测量机器人链接的实际变形来达到。在实验室的实验中，应变规将被安装到DCM上。应变规的优势：变形范围方法的互补性，每一个应力都可以通过专用的应变规来单独测量其范围。具有即时测量精确应变的能力，不用依赖于提前测量的静态变形或者不能对每一个应力不能直接使用的液压压力3. 未来工作DTP2的三维虚拟样机组件描述如下。最初，DCM弹性研究集中在解决子系统的弹性问题。然后，研究会包括整个CMM机器结构，并且链接结构接近变形过程。更多复杂的变形途径，如三维领域里的线性插值法将会被使用。这将会联合由真实DCM变形控制的三维样机的弹性变形。我们将进一步分析柔性机器人关节的链接和分离。这将有助于创建更精确的有限元模型。最后，弹性链接的作用和影响会反映到整个系统中。免责声明本文观点不代表欧洲委员会的观点。致谢这项工作是在EURATOM和TEKES的联合契约下，由欧洲委员会支持，在EFDA工作框架下完成的。参考文献1 Internal Reports of Grant “DTP2 test facility operation and upgrade preparation”, 2010.2 J. Gomes, B. Costa, L. Darsa, L. Velho, Graphical objects, Visual Computer 12 (1996) 269282.3 Han-Bing Yan, Shi-Min Hu, Ralph RMartin, 3D morphing using strain field interpolation, Journal of Computer Science and Technology archive 22 (1) (2007) 147155.4 A.D. Luca, W. Book, Robots with flexible elements, in: Siciliano, Khatib (Eds.), Springer Handbook of Robotics, Springer, 2008, pp. 287319.单位代码 02 学号 080105007 分 类 号 TH 密 级 毕业设计说明书GQ50型钢筋切断机的结构设计与运动仿真院系名称工学院专业名称机械设计制造及其自动化学生姓名刘文超指导教师 王良文2012年 5 月 10 日 黄河科技学院毕业设计说明书 第 49 页GQ50型钢筋切断机的结构设计与运动仿真摘要本产品的设计是根据黄河科技学院工学院机械系2012届毕业设计的要求，在参观调研的基础上，对大学四年已学知识的总结、实践与提高。按照指导老师的要求，我首先查阅了大量关于此产品设计的资料，做好初期准备。然后到河南省长葛市黄河旋风股份有限公司参观，深入了解钢筋切断机的工作原理及使用要求，在此基础上，形成自己初步的设计思路。本产品设计给定的原始参数是：切断能力为（6-50）mm的圆钢；电机功率为4kw；冲切次数为28次/min；切断行程为40mm。此次设计的主要研究内容和技术关键是：根据钢筋切断机的使用要求，确定其工作原理，在此基础上进行钢筋切断机的结构设计，确定主要结构尺寸。主要包括以下几点：1、电动机的选择；2、传动装置的设计和计算；3、轴承的选择；4、曲轴连杆机构的设计；5、机体的设计；6、刀片的设计选择。然后根据这些设计数据进行产品的建模及运动仿真。本次产品建模使用的是美国Autodesk公司的三维设计软件Inventor 2011。首先是根据设计数据建立各个零件的草图，在草图的基础上运用零件特征生成三维实体；然后在Inventor 2011软件的虚拟环境中进行虚拟装配，建立数字样机；最后进行应力分析、运动干涉分析及运动仿真。本设计可以大幅降低钢筋切断机的研发周期及成本，从而提高产品的市场竞争力和企业的经济效益。关键词：钢筋切断机，结构设计，Inventor 2011，虚拟装配，运动仿真Disc Centrifuge Spindle Box DesignAuthor：Wenchao LiuTutor：Liangwen WangAbstractThis product is designed according to the college of engineering science and technology of 2012 member of graduation design requirements, during a visit to a research, on the basis of the university for four years have already learn knowledge summary, practice and improve. According to the requirements of the guiding teacher, I first looked a lot about this product design information, do well to the early. And then to the Yellow River in henan province ChangGe city whirlwind visit to a joint stock limited company, understand reinforced cutting machine and working principle of the use requirement, and based on this, the preliminary design to form their own ideas. This product design parameters are given of the original: cutting ability for (phi 6-phi 50) mm round steel; The motor power for 4 kw; For punching number 28 times/min; Cut off the trip to 40 mm. The design of the main research contents, technology and the key is: according to the use requirement reinforced cutting machine, determine its working principle, and based on the structure of the steel cutting machine design, confirming the main structure size. Mainly include the following: 1, the choice of the motor; 2, the design and calculation of transmission device; 3, bearing choice; 4, crankshaft connecting rod design of organization; 5, the bodys design; 6, the blade design choices. Then according to the design data modeling of products and movement simulation. This product modeling is using the companys 3 d design Autodesk Inventor 2011 software. First of all is according to the design data to set up the various parts of the sketch, in the sketch of the use part features based on 3 d entity; And then in the Inventor 2011 software virtual environment in virtual assembly, to build digital prototype; Finally in stress analysis, motion interference analysis and simulation movement. This design can dramatically reduce the reinforced cutting machine development cycle and cost, so as to improve the market competitiveness of products and the economic efficiency of enterprises.Keywords: steel cutting machine, the structure design, Inventor 2011, virtual assembling, movement simulation目 录1 绪论12 设计前的准备32.1计划任务书32.1.1 产品设计的依据32.1.2 计划任务书32.2 设计前的准备33钢筋切断机的总体设计43.1钢筋切断机的工作原理43.2钢筋切断机的基本结构44传动方案的设计54.1 基本传动数据计算54.1.1分配传动比54.1.2计算各州的运动及动力参数54.2 带传动的设计64.2.1带型的选择64.2.2带轮基准直径的确定64.2.2带速的确定64.2.3中心距、带长及包角的确定。64.2.4 确定带的根数74.2.5 带轮结构与尺寸74.3 齿轮传动的设计74.3.1选材料、确定初步参数74.3.2齿面疲劳强度计算84.3.3齿根抗弯疲劳强度验算105 Autodesk Inventor 2011125.1 Inventor 2011的组成125.2三维绘图软件Inventor 2011的优点125.2.1 二维工程图处理能力比较好125.2.2 具有良好的设计项目管理功能135.2.3 参数化技术和变量化技术135.2.4 简便的操作风格135.2.5 精彩的显示功能136 主要零件的设计及建模146.1机体的设计流程146.2其他主要零件的建模效果展示237钢筋切断机的装配297.1装配流程297.2大侧盖的装配步骤297.2.1新建文件307.2.2装入所有零件307.2.3向机体安装大侧盖307.3装配效果图展示338应用Inventor软件进行干涉检查348.1检查零部件之间的干涉348.2 连杆及连杆铜瓦的干涉检查349绘制各主要零件的工程图3710 传动结构的运动仿真4110.1建立一个简单的装配4110.2运动仿真步骤41致谢45参考文献46附 录481 绪论钢筋切断机是建筑机械的一种。它是钢筋加工必不可少的设备之一，主要用语房屋建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工程中对钢筋的定长切断。钢筋切断机与其他切断设备相比，具有重量轻、耗能少、工作可靠、效率高等特点，因此近年来逐步被建筑工地和小型轧钢厂等广泛采用，在国民经济建设的各个领域发挥了重要的作用。新中国成立初期，建筑工程中钢筋加工技术非常落后，主要依靠手工或者简单工具，劳动强度大、生产效率低、工程质量很难保证。太原重型机械学院是国内最早生产钢筋切断机的单位之一。他们于1958年首次引进苏联的卧式钢筋切断机图纸，生产了国内第一台钢筋切断机。随后又于1985年引进了日本立式钢筋切断机和德国卧式钢筋切断机，并在此基础上研发了GQ40、GQ50、GQ65等一系列开式、封闭式及半封闭式切断机。该系列的钢筋切断机均是采用机械轮剪切进行切断的。此外，沈阳建筑工程学院工厂、陕西渭南农业科技股份有限公司、黑虎建筑机械公司等企业也生产过不同类型的机械式钢筋切断机。目前，国内的钢筋切断机多以机械轮剪式切断为主。其工作过程基本为：电动机输出动力经过带传动和三级齿轮传动减速后，带动曲轴旋转，曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中做往复直线运动，使动刀片和定刀片相错而切断钢筋。近年来，我国在钢筋切断机技术装备方面有了长足的进步，但产品的技术水平与国外先进水平相比，尚有以下几个方面的差距：1)国外切断机偏心轴的偏心距较大。如日本立式切断机偏心距24mm，而国内一般为17mm。看似省料、齿轮结构偏小些，但给用户带来麻烦，不易管理。因为在由切大料到切小料时，不是换刀垫就是换刀片，有时还需要转换角度。2)国外切断机的机架都是钢板焊接结构，零部件加工精度、粗糙度尤其热处理工艺过硬，使切断机在承受过载荷、疲劳失效、磨损等方面都超过国产机器。3)国内切断机刀片设计不合理。单螺栓固定，刀片厚度够薄，40型和50型刀片厚度均为17mm；而国外都是双螺栓固定，2527mm厚，因此国外刀片在受力及寿命等综合性能方面都较国内优良。4)国内切断机每分钟切断次数少。国内一般为2831次，国外要高出1520次，最高高出30次，工作效率较高。5)国外机型一般采用半开式结构。齿轮、轴承用油脂润滑，曲轴轴径、连杆瓦、冲切刀座、转体处用手工加稀油润滑。国内机型结构有全开、全闭、半开半闭3种，润滑方式有集中稀油润滑和飞溅润滑2种。6)国内切断机外观质量、整机性能不尽人意。国外厂家一般都是规模生产，在技术设备上舍得投入，自动化生产水平较高，形成一套完整的质量保证加工体系。尤其对外观质量更是精益求精，外罩一次性冲压成型，油漆经烤漆喷涂处理，色泽搭配科学合理，外观看不到哪儿有焊缝、毛刺、尖角，整机光洁美观。而国内一些厂家虽然生产历史较长，但没有一家形成规模，加之设备老化，加工过程拼体力、经验，生产工艺几十年一贯制，所以外观质量粗糙、观感较差。从钢筋切断机的发展趋势看，随着建筑设计与建筑施工技术的国际化，建筑工程设计与应用钢筋必将进入商品化供应时代，即根据建筑配筋表采购钢筋，钢筋使用现场转化成可用钢筋，商品化供应钢筋。而钢筋的一体化生产就要求钢筋切断机必须实现自动控制钢筋自动送料，定尺寸后自动切断、落料。另一方面，国外的产品充分融合了液压技术、机械技术、电子技术等，形成了以机械为筋骨、液压为肌肉、电气为神经的机电液一体化综合控制技术，充分发挥各自的优势，体现综合最优驱动及控制能力。因此，钢筋切断机不但要求实现定长剪切的高精度控制，同时要求其具有相对高的生产效率。所以，如何使钢筋切断机的机电液系统有机地高度集成，充分发挥各自优势，将是今后研究的主要方向。2 设计前的准备2.1计划任务书2.1.1 产品设计的依据本设计是在对河南省长葛市黄河旋风股份有限公司进行生产参观后，对钢筋切断机形成初步认识后，深刻理解其工作原理与结构特点，根据自己大学四年所学的机械方面的各种知识，对钢筋切断机做一个机构设计，并建立数字样机进行运动仿真。本设计力求高效、快速的完成产品研发与校验，并使产品具备完善可靠的性能，满足市场需求，增强企业竞争力。2.1.2 计划任务书根据建筑市场的使用需求，GQ50型钢筋切断机的规格参数设定，见表2-1。表2-1 钢筋切断机的参数电动机额定功率4KW切断能力6-50mm的圆钢冲切次数28次/min冲切行程40mm2.2 设计前的准备接到任务书初期，先查阅了大量有关钢筋切断机的的论文、资料。其后，为了在产品设计前能对钢筋切断机有一个整体、大概的认识，我在王良文教授的帮助指导下，对河南省长葛市黄河旋风股份有限公司进行了为期一天的参观、调研，认真观察了钢筋切断机的结构及生产过程，在其间遇到的各种问题，仔细听取了黄河旋风股份有限公司建筑机械部张工程师的讲解。回到学校后，收集、整理钢筋切断机的相关资料，通过分析其性能和技术指标，并结合自己所学的理论知识进行设计。3钢筋切断机的总体设计3.1钢筋切断机的工作原理工作原理：采用电动机经过一级带传动和三级齿轮传动减速后，带动曲轴旋转，曲轴推动连杆，使滑块和动刀片在机座的滑道中做往复直线运动，这样，活动刀片和固定刀片就能相错而切断钢筋。3.2钢筋切断机的基本结构传动方案简述：首先是一级带传动，然后是三级齿轮减速。首先采用一级带传动，因为它具有缓冲、吸震、运行平稳、噪声小、过载保护等优点。然后采用三级齿轮减速，因为齿轮传动可以用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作安全可靠等优点。 动力是由电动机输出，通过减速系统传动，把动力输入到执行机构。由于传动系统做的是回转运动，而钢筋切断机的执行机构需要的是直线往复运动。为了实现这种转换，可以采用曲柄滑块机构或者齿轮齿条机构。考虑到现实使用条件，决定采用曲柄滑块机构作为本机械的执行机构。考虑到工地上的机械需要经常变幻地方，且考虑到经济性，应尽量使产品的尺寸减小、结构紧凑，所以本设计中的小齿轮都采用齿轮轴的形式。为了节能、储能和减震，本设计运用了飞轮的优点。为了使飞轮的结构尺寸不至于过大，本产品把飞轮与大带轮作为一个整体来设计，安装在第一根轴上。本设计基本结构如图3.21.电机 2.小带轮3.大带轮 4.一轴5.二轴连轴齿轮 6.三轴 7.曲轴大齿轮 8.机体 9.二轴 10.三轴连轴齿轮11.曲轴 12.连杆13.活动刀座 14.活动刀片15.固定刀片4传动方案的设计4.1 基本传动数据计算4.1.1分配传动比电动机功率为4kw，选择型号为Y112M-2，其满载转速为2890r/min。1）总传动比 2）分配传动装置的传动比 上式中分别为带传动与减速器（三级齿轮减速）的传动比，为使V带传动的外廓尺寸不致过大，同时使减速器的传动比圆整以便更方便的获得圆整地齿数。初步取=1.6，则减速器的传动比为 3）分配减速器的各级传动比查阅机械设计手册，取=4，=4，则=4。4.1.2计算各州的运动及动力参数1）各轴的转速轴 轴 轴 曲轴 2）各轴的输入功率查机械设计课程设计手册表1-7，取带传动的传动效率=0.96 ，取齿轮传动的传动效率为0.97。则轴 轴 轴 曲轴 3）各轴的输入转矩电动机的输出转矩 轴 轴 轴 曲轴 4.2 带传动的设计4.2.1带型的选择由设计数据可知，V带的传动功率为4kw，小带轮的转速为2890r/min，大带轮的转速为1806r/min。查机械设计可知，工况系数取 KA=1.5 ，Pc=1.54=6kw。根据以上数值及小带轮的转速查相应得图表选取B型V带。4.2.2带轮基准直径的确定查机械设计表8-4a ，取小带轮的基准直径为200mm，则大带轮的基准直径为320mm。4.2.2带速的确定4.2.3中心距、带长及包角的确定。由机械设计式8-20知，带的中心距为0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 则0.7(200+320)a02(200+320) 得 364a01040初步确定中心距为800mm。根据相关公式初步计算带的基准长度： 查表选取带的长度为2500mm计算实际中心矩： 验算小带轮包角： 4.2.4 确定带的根数 查表知 p1=0.97 p1=0.11 ka=0.82 kl=0.93 则 取Z=24.2.5 带轮结构与尺寸带轮结构与尺寸设计详见附录图纸。4.3 齿轮传动的设计为加工方便和降低成本，本设计中，小齿轮均以齿轮轴代替。此外，本设计采用三级齿轮传动减速，齿轮的详细结构及尺寸设计见附录图纸。在此仅以第一级的齿轮设计为例，详述其设计过程。第一级齿轮设计过程如下：4.3.1选材料、确定初步参数1）选材料 齿轮轴：40Cr钢调制，平均取齿面硬度为260HBS 大齿轮： 45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS2）初选齿数 取齿轮轴的齿数为14，则大齿轮的齿数为144=563) 齿数比即为传动比 4) 选择尺宽系数d和传动精度等级情况，参照相关手册并根据以前学过的知识选取 d=0.5，初估齿轮轴的直径d1=50mm，则小齿轮的尺宽为b=d d1=0.550=25mm5) 齿轮圆周速度为： 参照手册选精度等级为9级。6) 计算小齿轮转矩T17) 确定载荷系数 KH 、KF确定使用系数 KA：查阅手册选取使用系数为KA=1.85确定动载系数Kv：查阅手册选取动载系数Kv=1.10确定齿间载荷分布系数KHa、KFa：则 载荷系数KH、KF 的确定，由公式可知4.3.2齿面疲劳强度计算1) 确定许用应力H 总工作时间th，假设该切断机的寿命为10年，每年工作300天，每天工作8个小时，则： 应力循环次数 N1、N2 寿命系数 Zn1、Zn2 ，查阅相关手册选取Zn1=1.0、Zn2=1.15 接触疲劳极限取：hlim1=720MPa、hlim2=580MPa 安全系数取：Sh=1.0 许用应力 h1、h2 2) 弹性系数ZE 查阅机械设计手册可选取3) 节点区域系数ZH查阅机械设计手册可选取ZH=2.54) 求所需小齿轮直径d1 与初估大小基本相符。5) 计算模数取模数m为标准值4 。6）确定分度圆、中心距 分度圆直径d1,d2 确定尺宽：取大齿轮齿宽为 b1=560.5=28mm 齿轮轴齿宽取 b2=40mm中心距a：4.3.3齿根抗弯疲劳强度验算1) 求许用弯曲应力 F 应力循环次数NF1、NF2 寿命系数Yn1、Yn2 ，查阅相关手册选取Yn1=1、Yn2=1 极限应力取：Flim1=290MPa、Flim2=220MPa 尺寸系数Yx：查阅机械设计手册选，取Yx=1.5 安全系数SF：参照表9-13，取SF=1.5 需用应力F1 、F2 由式（9-20），许用弯曲应力 2) 齿形系数YFa1、YFa2 由图9-19，取 YFa1=2.56 YFa2=2.153) 应力修正系数Ysa1、Ysa2 由图9-20，取 Ysa1=1.62 Ysa2=1.824) 校核齿根抗弯疲劳强度 由式（9-17），齿根弯曲应力 5 Autodesk Inventor 2011Autodesk Inventor软件是美国AutoDesk公司于1999年底推出的三维可视化实体模拟软件，目前已推出最新版本Inventor 2012，而我在本次设计中使用的是目前比较成熟稳定的版本Inventor2011。它包含三维建模、信息管理、协同工作和技术支持等各种特征。使用Autodesk Inventor可以创建三维模型和二维制造工程图、可以创建自适应的特征、零件和子部件，还可以管理上千个零件和大型部件，它的“连接到网络”工具可以使工作组人员协同工作，方便数据共享和同事之间设计理念的沟通。Inventor在用户界面简单，三维运算速度和着色功能方面有突破的进展。它是建立在ACIS三维实体模拟核心之上，设计人员能够简单迅速地获得零件和装配体的真实感，这样就缩短了用户设计意图的产生与系统反应时间的距离，从而最小限度的影响设计人员的创意和发挥。在二维绘图软件市场中，AutoCAD 是目前应用最为广泛的通用交互式计算机辅助绘图与设计软件。其强大生命力在于它的通用性、多工业标准和开放的体系结构。与AutoCAD 同出一家的Inventor 2011具有相同的特点，所不同之处在于AutoCAD 在绘制二维图方面具有不可比拟的优点，但在三维造型方面功能欠缺。Inventor 011特点在于处理三维造型、虚拟装配、运动模拟等方面具有独特的优势。其功能强大的三维造型给设计者提供了空前的想象力，从尺寸、外形、颜色各个方面给人以真实的感觉。同时在设计过程中可以及时发现纰漏，并及时处理，避免造成不必要的制造成本5.1 Inventor 2011的组成Inventor 2011包括 5 个模块：零件造型、钣金、装配、表达视图、工程图。这些模块创建了相互关联而又独立的文件。另外，它还集成了应力分析、运动仿真、Inventor Studio、AEC交换等功能，方便用户对产品做进一步研发。5.2三维绘图软件Inventor 2011的优点5.2.1 二维工程图处理能力比较好因为机械设计的最终目的是为了出工程图，为产品加工、装配打基础。所以机械设计软件必须具有优良的二维工程图创建和处理能力。三维软件Inventor 2011的二维工程图处理能力是比较好的一个，由于建立了统一的工程设计数据库，其二维图素与三维模型关联，因此在工程图中也能逆向修改三维模型的尺寸。5.2.2 具有良好的设计项目管理功能 Inventor 2011 能够相当完整地以设计项目为线索，自动管理相关的文件及设计数据，而不需要其他管理软件的介入。 5.2.3 参数化技术和变量化技术 从功能上划分，三维设计软件可以分为参数化技术和变量化技术两类。参数化技术用“顺序方法”对约束求解，达到全数据相关、全尺寸约束、用尺寸驱动设计结果的修改；变量化技术用“几何图形约束和方程耦合”来求解，达到将参数化技术中的全尺寸约束细分为“尺寸约束”和“几何约束” ，而工程关系就可以直接与几何约束耦合处理，实现基于装配关系的关联设计8。从Inventor 2011的功能设置和实际使用中所表现的结果，Inventor 2011属于变量化技术一类。因此，它能处理局部约束的更改，能基于工程关系求解、能显示处理约束等等，与其它软件相比更容易理解、更适合于完成工程师原始设计构思的表达和实现，对创新设计提供了有效的支持，可以基于装配关系，利用现有结构创造全新零件。 5.2.4 简便的操作风格 Inventor 2011 完全没有命令行交互的操作。所有的操作都是通过功能图标、菜单、对话框和鼠标的操作进行。易学易用，不用背记那些枯燥的操作命令，对于初学者易学易用，应用方便。5.2.5 精彩的显示功能 Inventor 2011的显示表达十分理想，在透视效果，甚至剖切效果下实时地渲染、转动、放缩都有出众的表达效果和速度。还有逼真的运动模拟，多数的机构都能被驱动“真的”运动起来。6 主要零件的设计及建模实际使的钢筋切断机的所有零件加起来有一百多个，其中主要的零件有：机体，小带轮，大带轮（有飞轮的作用），各个齿轮轴及大齿轮，曲轴，连杆，刀座及刀片。在这里，我以机体的建模设计过程为例，其他零件只展示建模后的效果图，它们的设计建模过程可参照机体的设计。6.1机体的设计流程机体的设计过程简略如下：1) 启动Autodesk Inventor 2011软件，选择【新建】 ，新建类型为【standard.ipt】 。如图6-1所示：图6-1 启动Autodesk Inventor 2011软件2) 在【草图】面板，创建机体整体轮廓草图。如图6-2所示：图6-2 机体整体轮廓草图3) 退出【草图】环境，进入【特征】面板，选择【拉伸】操作，拉伸结果如图6-3所示：图6-3 拉伸结果4) 确定三根轴及曲轴的位置，并在侧面上建立草图，选择【拉伸】操作，拉伸结果如图6-4所示：图6-45) 确定螺孔位置，建立草图，创建【打孔】特征，选择螺纹孔，打孔结果如图6-5所示：图6-56) 在此平面创建草图，并由【拉伸】操作，创建出轴孔特征。轴孔特征如图6-6所示：图6-67) 在另一面，运用【拉伸】操作，创建出滑块的滑道及大侧盖的基本配合轮廓。创建结果如图6-7所示：图6-78) 运用【拉伸】及【打孔】特征，完全建立大侧盖的配合部分以及紧固螺孔。创建结果如图6-8所示：图6-89) 运用【拉伸】特征，在机体上平面拉伸出凸起，并再次运用【拉伸】切除操作，拉伸出机体上视孔。结果如图6-9所示：图6-910) 在上加工面创建草图，并在此草图上建立【打孔】特征。结果如图6-10所示：图6-1011) 运用【拉伸】特征，做出尾座上的固定刀座的卡槽以及放钢筋的凹槽。结果如图6-11所示：图6-1112) 运用【拉伸】特征，创建出送料轴的安装槽，结果如图6-12所示：图6-1213) 运用【拉伸】特征，创建出机器行走轮轴的安装部分，前后轮两处，如图6-13及6-14所示：图6-13图6-1414) 为了使机器转向方便，把机器的前轮设计为可转向轮，其转向轴安装孔的建立如图6-15所示：图6-1515) 调整切断钢筋直径的调整轴安装部分设计如图6-16所示：图6-1616) 机体整体展示，如图6-17所示：图6-176.2其他主要零件的建模效果展示图6-17齿轮轴图6-18齿轮轴图6-19 齿轮轴图6-20 轴大齿轮图6-21 大带轮图6-22 大侧盖图6-23 轴端盖图6-24 活动刀座图6-25 连杆图6-26 曲轴图6-27 游动大齿轮图6-28 游动大齿轮芯套7钢筋切断机的装配 在Inventor2011中，可以将主轴箱的三维实体零件或部件按照一定的装配约束条件装配成一个部件，同时这个部件也可以作为子部件装配到其他的部件中去，最后零件和子部件构成一个符合设计构思的整体部件。按照通常的设计思路，设计者和工程师首先创建布局，然后设计零件，最后把所有零件组装为部件，这种方法称之为自下而上的设计方法。使用Autodesk Inventor 2011，创建部件可以在位创建零件或者放置现有零件，从而使设计过程更加简单有效，称之为自上而下的设计方法。自上而下的设计方法的优点是： （1）这种以部件为中心的设计方法支持自上而下、自下而上和混合的设计策略。Inventor可以在设计过程中的任何环节创建部件，而不是在最后才创建部件。 （2）如果用户正在做一个全新的设计方案，可以从一个空的部件开始，然后在具体设计时创建部件。（3）如果要修改部件，可以在位创建新零件，以使它们与现有的零件相配合。对外部零部件所作的更改将自动反映到部件模型和用于说明的工程图中。7.1装配流程主轴箱的装配过程简略如下：装入所有零件向机体上安装轴向机体上安装轴向机体上安装轴向机体上安装曲轴向轴上安装大带轮向轴上安装齿轮向轴上安装齿轮向曲轴上安装游动大齿轮芯套向芯套上安装游动大齿轮向曲轴上安装轴瓦向曲轴上安装连杆向连杆上安装活动刀座向活动刀座上安装活动刀片向机体上安装固定刀座向固定刀座上安装固定刀片向机体上安装顶盖向各个轴上安装对应型号的轴承向机体上安装大侧盖向机体上安装两侧的轴端盖向机体上安装送料轴向机体上安装行走轮轴向行走轮轴上安装行走轮向机体上安装调整六方向机体上安装吊环向机体上安装各个螺栓（为运行更流畅，装配图中省略安装垫片，实际机器需要对应垫片）向机体安装送料辊。7.2大侧盖的装配步骤在这里我以向机体安装大侧盖为例，其他零件的安装方法参照此例。向机体装入大侧盖的流程为：7.2.1新建文件 运行Inventor 2011，选择【文件】菜单下的【新建】选项，在【打开】对话框中的【默认】选项卡下，选择【Standard.iam】选项，新建一个部件。7.2.2装入所有零件选择部件面板上的【装入零部件】工具，打开打开对话框，选择可以装入的零部件，装入后如图7-1所示。图7-1 装入所有零件7.2.3向机体安装大侧盖a）选择部件【装配】面板上的【约束】工具，打开【放置约束】对话框，装配类型选择为【配合】选项，然后选择如图7-2所示的两条轴线，单击【确定】按钮即可完成【配合】约束，此时部件如图7-3所示。图7-2图7-3b）单击【约束】工具，打开【放置约束】对话框，装配类型选择为【配合】选项，选择如图7-3所示的两个平面，单机【确定】。装配效果如图7-4所示：图7-4b）单击【约束】工具，打开【放置约束】对话框，装配类型选择为【配合】选项，选择如图7-5所示两条轴线，单机【确定】。装配效果如图7-5所示：图7-57.3装配效果图展示装配效果图如图7-6及图7-7（透明视图）所示。图7-6图7-78应用Inventor软件进行干涉检查8.1检查零部件之间的干涉 在部件中，两个或多个零部件不能同时占用相同的空间。要检测这样的错误，可以检查部件中的干涉。在零部件交叠处，干涉部分临时显示为实体。另外，inventor2011还可以检查子部件中零部件之间或所选的一组零部件或两组零部件之间的干涉。检查出干涉之后，干涉体积显示为实体。干涉报告列出干涉的零件或子部件，给出干涉体积形心的 x、y、z 坐标，列出干涉的体积。根据检查，可以编辑零部件以删除干涉。普通零件干涉检查及解决方案的过程和方法都是一样的，故在此仅以其中两个零件之间的干涉检查过程为例来说明。这里以连杆和连杆铜瓦的干涉检查为例。另外，使用Inventor 2011设计的螺纹，为了提高运行效率，并不是真实地切削加工来把螺纹表达出来，而是在表面贴一层涂层，给人以真实螺纹的感觉。因此，在进行螺纹装配时， 本来是正确的装配关系， 进行干涉检查时，系统会提示有干涉，如果干涉部分是指螺纹处，可以不予理睬。因为那是系统本身的错误。8.2 连杆及连杆铜瓦的干涉检查1）选择【检验】面板中的【过盈分析】选项，打开如图所示的【干涉检查】对话框。2）点击【定义选择集1】按钮前的箭头按钮，然后选择连杆；点击【定义选择集2】按钮前的箭头按钮，然后选择连杆铜瓦。点击【确定】按钮显示检查结果。3）如果检查不到任何的干涉存在，则打开对话框显示【没有干涉检查】，则说明部件中没有干涉存在。否则会打开【检查到过盈】对话框，如图8-1所示。a) b) c) d) e）图8-1 螺纹干涉检查过程a)【干涉检查】对话框 b)【定义选择集1】 选择连杆 c)【定义选择集2】 选择连杆铜瓦 d) 检查到干涉并输出结果 e）没有干涉9绘制各主要零件的工程图9.1 inventor2011绘制工程图的优点与Autodesk公司的二维绘图软件AutoCAD相比，Inventor的二维绘图功能更加强大和智能：1）Inventor可以自动由三维零部件生产二维工程图，不管是基础的三视图，还是局部视图、剖视图、打断视图等，都可以十分方便、快速生产。2）由实体生产的二维图也是参数化的，二维三维双向关联，如果更改了三维零部件的尺寸参数，那么它的工程图的对应尺寸参数自动更新；也可以通过直接修改工程图上的零件尺寸而对三维零件的特征进行修改。 3）有些时候，快速创建二维工程图要比设计实体模型具有更高的效率。使用Inventor，用户可以创建二维参数化工程图视图，这些视图也可以用作三维造型的草图。4）用inventor2011可以直接创建standard.dwg格式的工程图，与AutoCAD创建的图纸格式完全互通，通用性、交流性没有任何障碍。9.2 创建零部件工程图以创建连杆的工程图为例。其他零件图或者装配图参照以下方法和步骤。具体的结构和数据查看零件图纸和装配图纸。1）单击标准工具栏中的【新建】按钮，然后从【默认】选项卡中选择standard.dwg格式的工程图模板，如图9-1所示。默认制图标准基于安装 Autodesk Inventor 时指定的设置。默认工程图是一张带有标题栏和图框的空白图纸，如图9-2所示。图9-1新建工程图图9-2 默认的工程图2）在【工程视图】工具面板上，单击【基础视图】，如图9-3所示。3）在【工程视图】对话框中，单击【文件】框旁边的【浏览】按钮以查找轴套。图9-3找到“连杆.ipt”文件4）接受默认的比例、视图名称和其他设置。光标处将附着一个视图预览。单击工程图纸上的一点以放置视图并关闭对话框。5）在【工程视图】工具面板上，单击【投影视图】。投影基础视图，创建右视图和剖视图，为图面布局合理，将右视图从主视图左边移动到右边，改为向视图。如图9-4所示。图9-4 连杆的三视图6）在各个视图单击鼠标右键，下拉【菜单】中，选择【自动中心线】和【自动检索】，就可以画中心线和标注主要已知尺寸。7）编辑工程图纸，包括制图标准、图纸样式、标注样式、剖视图处理、技术要求等，如图9-5所示。图9-5编辑工程图纸8.编辑好工程图纸后，选择【文件】菜单下的【保存】选项，在【保存】对话框中的【保存类型】中默认即【连杆.dwg】，单击【确定】按钮及完成。可以在AutoCAD 中打开，如图9-6所示。图9-6 保存为【连杆.dwg】10 传动结构的运动仿真设计出的钢筋切断机成品一共包含了很多零件，包括一些紧固件、密封件和辅助结构。但为了演示的更加清晰，在这里的运动仿真中，仅仅取设计的传动部分，即三级减速器及曲柄连杆机构，来进行仿真。这样，可以取得清晰明了的仿真结果，易于观察，又不影响实际效果。10.1建立一个简单的装配为了使本说明书的附件更加分明，故仿真没有使用总装配图，而是另外做了一个简单的传动结构的装配，具体装配方法详见本说明书的第七章。在此，仅展示其装配效果图。如图10-1所示。另外，在运动仿真之前，其装配结构是不完全约束的，保留了各个齿轮啮合运动中绕轴旋转的自由度。图10-1装配效果图10.2运动仿真步骤1）进入【环境】面板，选择【运动仿真】模块。如图10-2所示。图10-22）如图10-2，仿真播放器已自动打开，此时需要打开【构造模式】，选中菜单中的【插入运动约束】，选择运动模式为【传动：外齿轮啮合运动】，然后【零部件1】选择轴的分度圆，【零部件2】选择轴大齿轮的分度圆，点击【确定】。如图10-3所示。图10-33）按上述方法，依次确定各个齿轮间的运动链接类型。然后，在运动仿真树结构中，选择轴与轴大齿轮的链接，右键单机选择【特性】，加入驱动【转矩】和驱动【速度】。点击【确定】。如图10-4所示图10-44）点击【仿真播放器】上的【播放】按钮，即可清晰的观察到传动机构按真实传动比速度下的运动情况。并且可以在【输出图示器】中观察到各个齿轮的运动速度及转矩等各项参数。如图10-5所示。图10-55）运行【运动仿真】面板上的【发布电影】，将仿真过程录制为一段.avi格式的视频，保存名称为【总装图-运动仿真.avi】文件，与附其他附件一并保存在光盘中。致谢大学四年转眼过去了，在最后的一段时间里是最考验我们的时候。毕业设计是我们在大学里的最后一课，任务非常艰巨，要求也很严格。通过本次毕业设计，使我对以前所学知识进行的一次系统而全面的巩固和复习。在设计中，遇到了许多问题，在这里我要特别感谢我的指导老师王良文教授，他不管有多忙，每次都会不辞幸苦，从长葛市驱车赶来，耐心地为我们解答，使我们学到很多，获益匪浅。本次设计是在王教授的精心指导和悉心的关怀下完成的。王教授知识渊博，治学态度严谨，责任心强，使我的专业知识水平得到大大的提高，并激励我在今后的工作中奋发向上。借此设计完成之际，我向王良文教授表示衷心的感激，并致以崇高的敬意。同时也要感谢我们的小组同学的互帮互助，在共同探讨的过程中，遇到不懂的问题，他们都耐心地和我一起分析和并讲解一些他们自己的观点，从他们那里我学到了很多知识，受益匪浅。参考文献1 孙恒，陈作模，葛文杰主编.机械原理（第七版）M.高等教育出版社，2006.5.2 郑修本主编.机械制造工艺学（第二版）M.机械工业出版社，2011.2.3 濮良贵，继明刚主编.机械设计（第八版）M.高等教育出版社 2006.5.4 吴宗泽，罗胜国主编. 机械设计课程设计手册（第三版）M.高等教育出版社，2006.5.5 机械设计委员会主编.机械设计手册M.北京：机械工业出版社，2007.6 朱张校主编.工程材料（第三版）M.北京：清华大学出版社.2000.7 胡仁喜，赵伟，刘昌丽等主编.Inventor 2009中文版机械设计高级应用实例M.北京：机械工业出版社，2009.8 刘极峰主编.计算机辅助设计与制造M.北京：高等教育出版社，1979.1.9 Aberdeen Group, Inc. Managing Product Relationships: Enabling Iteration and Innovation in DesignM. USA: Aberdeen Group.2006 . 8 .10 施平主编.机械工程专业英语M.北京：北京电子工业出版社，2003.11 Aberdeen Group, Inc. Product Lifecycle Collaboration Benchmark Report: The Product Profitability “X Factor”? M. USA: Aberdeen Group. 2006.8.12 灏主编.机械设计手册（第四卷）M.北京：机械工业出版社，1991.9.13 灏主编.机械设计手册（第二版）M.北京：机械工业出版社，2000.14 邹宜候主编.机械制图（第四版）M.北京：清华大学出版社，2001.15 Aberdeen Group, Inc. The Product Lifecycle Management for Small to Medium-Size Manufacturers Benchmark ReportM. USA: Aberdeen Group. 2006.3.16 邱宣怀等主编.机械设计（第四版）M.北京：高等教育出版社，2004.17 Aberdeen Group, Inc. Design for Sourcing: Improving Product Lifecycle ProfitabilityM.USA: Aberdeen Group. 2006.3. 18 文英主编.金属工艺学上册（第四版）M.北京：高等教育出版社，2003.5.19 刘鸿文编著.材料力学M.北京：高等教育出版社，2004.1.18 韩进宏主编.互换性与测量技术基础M. 北京：机械工业出版社，2004.7.20 Aberdeen Group, Inc. The Global Product Design Benchmark ReportM. USA: Aberdeen Group.2005.12.21 Aberdeen Group, Inc.The Product Innovation Agenda BenchmarkM. USA: Aberdeen Group. 2005.9.22 徐灏主编.新编机械师手册上、下册M.北京：机械工业出版社，1995.23 辛一行主编.现代机械设备设计手册M.北京：机械工业出版社，2001.24 卜炎主编.机械传动装置设计手册上、下册M.北京：机械工业出版社，1998.12.25 朱龙根主编.简明机械零件设计手册M.北京：机械工业出版社，2003. 26 合肥通用机械研究所主编.机械工程手册M.北京：机械工业出版社，1979.1：16-24.27 陈伯雄，董仁扬，张云飞等主编. Inventor Professional 2008机械设计实战教程M.北京：化学工业出版社，2008.1：702-720. 附 录 1.图纸文档。包括装配图1张，零件图18张，效果图5张。2.光盘文件。光盘里包括各种图纸的电子档，产品说明书、外文翻译、文献综述的电子稿，以及产品运动仿真视频。