毕业设计（论文）多功能家用面条机的设计

编号 200901112009011138南京航空航天大学 金城学院毕业设计题目基于三维设计软件的多功能家用面条机的设计学生姓名学号系部机电工程系专业机械工程及自动化班级指导教师 二一三年六月南京航空航天大学金城学 院本科毕业设计（论文）诚信承 诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：基于三维设计软件的多功能家用面条机的设计）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名：顾金兵2013 年 05月 31 日（学号）：2009011138毕业设计（论文）报告纸基于三维设计软件的多功能家用面条机的设计摘要针对传统手工制作面食存在的劳动强度大、工序复杂、效率低等缺陷，设计了多功能家用面条机。运用齿轮传动、偏心轴上设置间隙调节机构及相关的机械原理，通过分析多功能家用面条机的功能需求，对其结构进行分析，重点对其传动机构中的多对面辊和多个齿轮进行设计，并基于 PROE 等三维造型软件画出面条机传动装配图及其总装图。该面条机具有结构紧凑、体积小、造型新颖、操作简单、维修方便、光洁卫生等特点，能压制形状整齐、厚薄匀称的宽窄面条、饺子皮、包子皮及馄饨等多种面食，是现代家庭的好帮手。实践证明，使用该面条机大大减轻了工人的劳动强度，生产效率提高了 46 倍，产品具有很大的市场前景。关键词：面条机，三维设计，传动机构i毕业设计（论文）报告纸Designonthemulti-functionandhousehold-usenoodlesmach ineAmulti-functionandhousehold-useAbstractnoodles machinewasdesignedagainstthebiglaborstrength,complex processes and low efficiency during traditional handicraft creation food. By usingof the gear drive, the gap adgusting structure through a camshaft and some related mechanicalprinciples，analyzing its functional requirements and its structure, focusing to optimize its design ofthe drive mechanism for several opposite rollers and gears, drawing its drive assembly diagram andits general assembly diagram based on the PROE software.This noodle machine has some good characteristics, such as a compact structure, small volume,novel modeling, easy operate and maintenance, clean and health. The noodle machine can makenoodles with neat shape and uniform thickness. It also can make dumpling wrapper, dough andwonton cheek. It is a good helper for modern family. Practice has proved that using this noodlemachine can gr eatly reduce the labor intensity and improve the production efficiency by four to sixtimes.Key Words：noodles machine；design；gear driveii毕业设计（论文）报告纸目录摘要. iAbstract. ii第一章 绪 论. 11.1 面条的历史. 11.2 家用面条机的市场背景研究. 21.2.1 家用面条机的选题背景. 21.2.2 家用面条机的国内外研究概况. 21.2.3 家用面条机的应用前景. 21.3 本文主要研究内容. 3第二章 家用面条机的总体结构设计. 42.1 家用面条机的结构分析. 42.2 面条机的工作原理. 42.3 家用面条机传动机构的设计. 52.3.1 面辊的设计. 52.3.2 齿轮的设计. 72.4 典型偏心原理的分析. 92.5 本章小结. 12第三章 面条机的的三维设计. 133.1 三维设计软件概述. 133.2 三维设计软件 Pro/E 的介绍.133.3 家用面条机具体三维制图设计. 143.3.1 Pro/E 操作界面介绍.153.3.2 面条机关键零件的建模. 153.3.3 面条机装配图. 223.3.4 面条机总装图. 23iii3.3.5毕业设计（论文）报告纸面条机三维爆炸图. 233.4 本章小结. 24第四章 基于有限元的关键零件应力分析. 254.1 有限元概述. 254.2 ANSYS 软件介绍. 264.3 宽面条主动面辊的应力分析. 274.4 本章小结. 36第五章 总结与展望. 375.1 总结. 375.2 展望. 38参考文献. 39致 谢. 40iv毕业设计（论文）报告纸第一章绪论1.1面条的历史面条是一种用谷物或豆类的面粉加水磨成面团，之后压或擀制成片再切或压，或者使用搓、拉、捏等手段，制成条状（或窄或宽，或扁或圆）或小片状，最后经 煮、炒、烩、炸而成的一种食品。面条花样繁多，品种多样。中国、阿拉伯及意大利都声称是面条的发源地，但可考的关于面条的最早文字记录是东汉时期的中国。而且在 2005 年，中国社会科学院考古研究所研究员叶茂林在青海省民和县喇家遗址（约 4000 年前被地震掩埋）中发现了距今有4000 多年历史的面条，长约 50 厘米、宽 0.3 厘米，由粟制成，有最早的文字和实物佐证，很明显面条是起源于中国。面条是一种制作简单，食用方便，营养丰富，即可主食又可快餐的健康保健食品，早已为世界人民所接受与喜爱。在古代中国，食品卫生条件较差，相对于其它食品而言，经过煮沸的面条最为洁净， 可以大大减少肠胃疾病的发生，因此面条成为中国最常见的食品之一。由于制条、调味的不同，从而使中国各地出现了数以千计的面条品种，遍及各地。著名的面条有北京的炸酱面、河北的捞面、南京的小煮面、山西的刀削面、上海的阳春面、港台地区的担担面等，地方特色极其丰富，又如节日喜庆的长寿面，国外的香浓意大利面，日本的日本拉面等。面条不仅含有丰富的蛋白质、脂肪、碳水化合物等多种营养成分，而且易于消化吸收，有改善贫血、增强免疫力、平衡营养吸收等功效，所以面条备受人们的喜爱。图 1.1 素菜面图 1.2 青菜面图 1.3 牛肉面11.21.2.1家用面条机的市场背景研究家用面条机的选题背景毕业设计（论文）报告纸161614随着人们生活水平的不断提高，人们对食品的口感也越来越挑剔，随之一些大型的生产食品的机械厂都纷纷对机械进行改进，生产了各种家用的食品生产机器。众所周知，面条是中华民族的传统美食，也是我们日常生活的主食之一， 面条不仅含有丰富的蛋白质、脂肪、碳水化合物等多种营养成分，而且易于消化吸收，有改善贫血、增强免疫力、平衡营养吸收等功效，所以面条备受人们的喜爱 。然而，面条好吃难做，不仅需要和面，还要压面、切面，十分麻烦，并且如果面和不好，将严重影响面条的口感。为了满足人们日常生活的需求，让人们方便快捷地制作出美味的面条，面条机以其方便快捷逐渐成为了北方大部分家庭日常生活不可缺少的产品，这类产品须同时具有使用功能及相应的审美形式，即具有物质功能和文化功能的双重属性。连路边的街边小吃都有好多面条店，所以如何更快地制作面条成为一个热点，面条机就这样应运而生。市场上已经出现许多如和面机、洗面机、面条机、饺子机等形状各异、种类繁多的面食品加工机械，但是大多为大型面食品加工机械，而家用面食品节能加工机械并不多，且功能单一，而人们对面条的需求量很大，所以研发家用面条机有很大的市场需求 。1.2.2 家用面条机的国内外研究概况本次设计的家庭面条机主要面向的市场是个人家庭，目前现有市场同类型的面条机体积都比较大，操作也比较复杂，且大多适合批量生产，从经济实用角度上来看大多不太适合家用。现有的大中型面条机在美观方面考虑地一直较少，且重量较大，不易携带，不适合家用。这些面条机工序复杂、价格昂贵、清洁不便，家用面条机应尽量改善这些缺点 。1.2.3 家用面条机的应用前景针对传统手工制作面食存在的劳动强度大、工序复杂、效率低、不卫生等缺陷，运用齿轮传动、偏心轴上设置间隙调节机构及相关的机械原理，设计多功能家用面条机。要求该面条机具有结构紧凑、体积小、造型新颖、操作简单、维修方便、光洁卫生、可流动作业等特点，能压制形状整齐、厚薄匀称的宽窄面条、饺子皮、包子皮及馄饨等多种面食。市场上的大中型面条机工序复杂、价格昂贵、清洁不便，小型家用面条机应尽216毕业设计（论文）报告纸量改善这些缺点。应努力达到携带方便，价格便宜，所需功率小，面条成型。可根据个人喜欢制作出不同款式和不同营养的面条。面条在我国食品类很受欢迎。农副产品深加工是中国十五期间重点扶持行业, 随着经济条件的改善和人们对绿色新鲜早餐的需求，该课题市场前景广阔，具有重要的应用价值 。1.3 本文主要研究内容面条好吃难做，不仅需要和面，还要压面、切面，十分麻烦，并且如果面和不好，将严重影响面条的口感。为了满足人们日常生活的需求，让人们方便快捷 地制作出美味的面条，为此开展了家用面条机的三维设计研究。传统的通用机械产品的设计是先将产品以二维平面图的形式表达出来， 然后进行反复校核和修改，最后由加工者把图样上的内容转化为成形的产品。这样不仅设计周期长、成本高，而且当产品制造出来后，零部件之间相互干涉，经常会出现无法安装或装配不到位等问题，反复修改势必会延长产品投放市场的周期，应用 Pro/E等高端三维设计软件就可以很好地解决这些问题。直接采用三维设计，使设计者能够了解产品的每一个细节，并利用其参数化设计的思想，使零件的设计、修改变得简单易行 ，并在后期使用 ANSYS 有限元分析内部轴的强度。同时，还可以完成产品的系列化设计。3毕业设计（论文）报告纸2.1第二章家用面条机的结构分析家用面条机的总体结构设计面条机有三对传动装置：轧面皮机构，轧宽面条机构、轧窄面条机构。其主要包括主动面辊、从动面辊、互相啮合的主动齿轮和从动齿轮、偏心轴、宽窄面条辊、支撑板、侧封盖、面辊盖、进面板、驱动手柄和夹具等部件组成。面条机三对面辊并排平行分布，布局合理易于操作；每对辊刀靠齿啮合，三对辊刀的驱动槽同放一侧，用同一个驱动手柄来换槽操作；传动机构齿轮分布在另一侧。这样使得结构比较紧凑，操作比较方便快捷。图 2.1 面条机示意图2.2面条机的工作原理4毕业设计（论文）报告纸面条机是由手柄圆周搅动驱使主动面辊转动，通过带动主动齿轮和从动齿轮互相啮合使从动辊和主动辊同速度对滚，从而进行面皮及面条的加工。面皮厚度的调节：从动面辊套有偏心轴，偏心轴上设置有面辊间隙调节机构，在轧面皮时通过调节此机构来改变主从面辊之间的间隙，从而来改变面皮的厚度。面条宽度的调节：面条的宽度是由面辊齿槽宽来控制的。2.3 家用面条机传动机构的设计2.3.1 面辊的设计面辊机构是通过两个压辊的相对回转，面团在摩擦力和压力的作用下在辊隙中挤压延伸，由于辊的间隙逐渐减小，其间的压力和剪切作用逐渐加强，已完成面料在脱离压辊后延展成厚薄均匀的面片。面团导入力学条件分析:图 2.2面条进入面辊示意图1，3 压辊 ；2 面团设 P 为压辊对物料产生的径向力，T 为面料受到的摩擦力，为导入角，即压辊在接触变形区对应压辊的中心角。f 为摩擦系数，h1 和 h2 为面团导入前后的厚度。面团导入辊隙的力学条件是 TxPx，分析后得到(h1-h2)/1-f。面辊原来采用普通铸铁，由于压辊尺寸较大，铸件常出现宿孔和疏松。而且硬度不够，磨损较严重，面片很容易粘在压辊上。由于压辊在装配时，其直径大小是配合平衡52 2毕业设计（论文）报告纸齿轮中心距的，可调节的范围比较小，所以当出现以上问题时压辊就无法使用从而造成浪费。同时面团中含有盐、碱及一些添加剂，对压辊有一定的腐蚀性，也减少压辊的寿命。采用球墨铸铁作为压辊材料，其铸造加工问题得到解决，而且压辊有了足够的刚度。压辊表面经调质后能达到很高的硬度和光滑度，大大提高了压辊的质量。随着科技发展，新材料逐渐应用到压辊表面，大大调高了压辊表面的硬度和光滑度。根据面皮在生活饮食操作当中的要求，一般在做饺子过程中，饺子皮的大小 为 100mm 左右，在做混沌皮其大小在 50 mm 左右。综合其它面皮的需要和整个面条机的外观大小，为了节省材料，设计轧面皮主动辊和从动辊为圆筒，两段分别配合驱动件和传动件，它们以过盈配合联接，每对轧辊表面要求达到抛光。2.2L145 mmD24mm面辊（图）工作部位的尺寸为：轧面皮的面辊，长度，直径；轧宽、细面条的面棍：长度 L175 mm，直径 D17 mm。12图2.2主、从面辊1，主动面辊；2，从动面辊根据面条的宽度和面辊的长度，设计了两种面辊，即宽面条辊（图 2.3）和窄面条辊（图 2.4），对应面辊的齿数和齿槽深度分别为：宽面轧辊齿数 Z16，窄面轧辊齿数Z36；宽面轧辊齿槽宽深 H2.5 mm；窄面轧辊齿槽宽深 H2.5 mm。图2.3 宽面条辊啮合图6毕业设计（论文）报告纸图2.4 窄面条辊啮合图215在面辊上等间距分布齿槽，为了保证每对滚刀在对滚时不产生摩擦阻力，每对齿采用间隙配合，从而使滚切出的面条不受影响 。2.3.2 齿轮的设计(1) 轧面皮辊传动齿轮的设计变位齿轮传动分三种类型：高变位传动（又称零传动）、角变位正传动和角变位负传动。其中角变位正传动的优点为：机构更加紧凑，提高了抗弯强度和接触强度，提高了耐磨性能，可满足中心距要求。由于面条机的轧面皮辊要压制不同厚度的面皮，即中心距可变，所以选择角变位的正传动齿轮。为了保证齿轮传动有足够的刚度和强度，延长使用寿命，所以齿轮材料选用 45 钢调质。根据轧面机主动齿轮和从动齿轮要求同速对滚，在齿轮设计时保证主动齿轮和从动齿轮一样，即所有三对啮合齿轮传动比为 1:1，所以就可只对其一进行设计计算并校核 。由面辊的直径尺寸 D24 mm，确定齿轮啮合中心距 a 24 mm，选择渐开线齿轮的模数 m2 时，齿轮齿数 z 为 12 mm，由公式计算齿轮其它参数 ：ha ha * m 2mmhf (ha * c*)m (10.25) * 2 2.5mmh ha hf 4.5mmd mz 12 * 2 24 mm7da d 2 ha 24 2 * 2 28mmdb d cos 24 * cos 20 22.553mmdf ( z 2ha* 2c*)m (12 2*12*0.25) *2 19mmp m 3.14*2 6.28mms e m / 2 3.14 * 2 / 2 3.14mm毕业设计（论文）报告纸5考虑到轧面辊的从动齿轮上套有圆柱偏心轴，所以设计的齿轮内径以螺纹方式与轧面辊配合，根据设计得：齿轮内径为 d13.5 mm，螺距 p1 mm 的螺纹齿轮 。传动齿轮的实体如下图 2.5 所示。（2）轧面条辊传动齿轮设计图2.5 面皮传动齿轮齿轮啮合中心距 a16 mm，取 m1.5；齿数 z10.67，取整 z=10，齿轮其它参数如下：ha ha * m 1.5mmhf (ha *c*)m (10.25) *1.5 1.875mmh ha hf 1.5 1.875 3.375mmd mz 1.5 *10 15mmda d 2 ha 15 2 *1.5 18mmdb d cos 15 cos 20 14.095mmdf d 2hf 15 2 *1.875 11.25mm8p m 3.14*1.5 4.17mms e p / 2 4.17/ 2 2.085mm毕业设计（论文）报告纸2因为面条辊轴为实心，设计面条辊时，在其传动轴端开键槽，所以齿轮与面条辊以键形式配合 。轧面条传动机构齿轮的实体如图 2.6 所示。2.4 典型偏心原理的分析图 2.6 面条传动齿轮8安装偏心轴就是靠它的惯性作用而不至于机器在运转到死点位置时锁机。最常见的例子就是：家用缝纫机的脚动驱动轮的运转。而在面条机中，在从动面辊中安装偏心轴可以实现从动面辊的自转，通过从动面辊的旋转可以调节主动面辊和从动面辊间的中心距，从而调节面皮进入的厚度。所以安装偏心轴就先要考虑从动面辊的尺寸参数再进行设计。另外根据安装条件及扭转强度，可选偏心轴材料为 钢 。158mm图 2.7偏心轴的示意图160mm因为从动面辊长度为，所以偏心轴中段设计尺寸为即可。其左右就为偏心轴部分，左端因为不需要与外界作用，可以把所设计尺寸压短为 7mm 左右，而右端为了实现偏心原理，故要将其拉长，可为 25mm。因为偏心轴装入从动面辊中实现9毕业设计（论文）报告纸过度配合。所以其最大直径要小于从动面辊的内部圆孔的直径，但要相近。所以其最大直径可设为 10mm，偏心轴内部间的直径关系可用下图表示。7mm图 2.8偏心轴的左视图1.5mm偏心轴的直径设为具体分析。，所以两个圆心之间距离为。下面针对偏心原理的实现作偏心轴右端与固定机构（如下图 2.9 所示）中的中部小孔相连，而这个固定支架通过右侧支撑板的两个小孔固定，这样就达到了偏心轴位置不变的这个事实。图 2.9固定夹子10毕业设计（论文）报告纸因为偏心轴固定，即偏心的那部分轴的圆心固定，就好比下图（图 2.10 偏心原理图）中左侧小圆的圆心固定不动，而偏心轴上两圆之间距离不变，所以当从动面辊圆筒旋转，即从动面辊圆心变动时只能在小圆上运动；另外如果假设下图（图 2.10）中大圆圆心即为主动面辊的圆心，所以从动面辊与主动面辊之间的距离就达到了变化。图 2.10 偏心原理图那么这样就实现了从动面辊与主动面辊间距离可调的功能。但是如何使其间的距离不变又能使用要求中的六种距离呢？可以在偏心轴右侧再加上档位调节器（如下图 2.11 所示），就可实现每次使用时两面辊之间的距离不变。图2.11档位调节器偏心轴右侧穿过档位调节器并与其间隙配合，而调节器上面的六个小孔正好可以和固定夹子的支点聚合，所以就国定住了偏心轴，使其不运动，所以从动面辊与主动面辊之间的距离就达到了恒定，为此这上面的六个孔就对应着面辊的 6 个档位，实现了面辊间间隙的调节11毕业设计（论文）报告纸即压入面皮厚度的调节。通过弹簧和螺母来实现档位调节器的固定，正好可以借助弹簧的弹力来回拉放，再选择 6 个档位其中一个作为支点固定某一孔来达到档位的调节选择。2.5 本章小结本章对面条机的总体结构进行了设计计算，重点对其中的主动面辊和从动面辊、宽面条面辊、窄面条面辊、轧面皮辊传动齿轮、轧面条辊传动齿轮进行了尺寸计算，并联系实际依靠机械设计手册等参考工具对其中的参数进行优化设计。12毕业设计（论文）报告纸第三章面条机的的三维设计3.1 三维设计软件概述三维设计是新一代数字化、虚拟化和智能化设计平台的基础。它是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化，更形象化的一种新兴设计方法。现在国内外三维设计软件种类繁多，每种软件都有自己的优点和缺点。比较权威的绘图软件有 CATIA、Pro/E、 UG、SolidWorks、3Dmax 和 Auto CAD 。其中，CAD 主要用来二维制图，是最经典的二维制图软件，也是最基础的； UG 、PRO/E、SolidWorks 和 CAT IA 是主要用来三维建模的软件。SolidWorks 是最简单好学的，但是其建模精度比较低，一般中小企业用的比较多。Pro/E 是现在比较流行的三维建模软件，各行业应用比较广泛。UG 一般大中型企业用的比较多。CAT IA适合流线型建模，比如飞机流线型翅膀，汽车的外壳等，在航空领域应用的比较多。其实现在的三维建模软件都已经很完善了，功能也比较齐全，在进行设计时需要根据设计项目来选择适合的三维设计软件。而 3Dmax 是基于 PC 系统的三维动画渲染和制作软件。广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。而作为大四的我们所学的也就是 Pro/E 、UG 和 CAD 这三种软件，所以作为即将走进社会的我们需要学习更多的软件来丰富自己，来锻炼自己的实体建模能力。3.2 三维设计软件 Pro/E 的介绍Pro/Engineer 操作软件是美国参数技术公司（PTC）旗下的 CAD/CAM/CAE 一体化的三维软件。Pro/Engineer 软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在三维造型软件领域中占有着重要地位。Pro/Engineer 作为当今世界机械 CAD/CAE/CAM 领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的 CAD/CAM/CAE 软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置，广泛应用于3C 产品、汽车电子、通信、机械、模具、工业设计、航天、家电、玩具等各行业。Pro/E 可谓是全方位的三维产品开发软件，整合了零件设计、零件装配、产品设13毕业设计（论文）报告纸计、塑料模具设计、钣金设计、冲压模具设计、工程图制作、公差分析、造型设计、NC 加工、机构设计分析、动态仿真、动画制作、钣金件设计、逆向工程、自动量测、结构分析、热流分析、简易模型分析、产品数据库管理、协同设计开发等功能于一体，其模块众多，但学习只要认真就可掌握操作要领。另外 Pro/E 软件还有下面三大优点。第一点：参数化设计参数化的整体理念就是不管是有多繁杂的几何模型，我们都可以把它分解，然后用参数完全约束。就拿产品来说，我们可以把产品看成是一个几何的模型，但是不管是有多繁杂的几何模型，我们都可以把它来分解成有限数量的构成特征，而不管什么样的构成特征，我们也都可以用有限的参数完全的来约束。第二点： 基于特征建模Pro/E 是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员生成模型一般都会采用基于特征的功能，因为它具有智能特性，例如倒角、圆角、腔、壳，你可以随心地描绘草图，很容易地改变模型，工程设计者在设计中有了这样一个功能上的特性，在这个过程中将会使工作既简便又灵活，省了不少事。第三点： 单一数据库建立在统一基层上的数据库是 Pro/Engineer 的一大特征，大部分传统的 CAD/CAM 系统都是建立在多量数据库上的。工程中所有的资料都来自一个库就叫做单一数据库，不管是哪一个部门，每一个独立的用户都要为同一件产品的造型在工作着。换句话说，整个的设计过程中无论哪一处发生变动，整个设计过程的相关环节都会前后反应出来。比如，工程详图一旦有了改变，数控工具的路径也会自动更新；组装工程图假如有了变动，也会同样在三维模型中。一件产品的设计结合就因为有了这样的独特的数据结构和工程设计的结合而形成了。这样的一个特点会让设计更加完美，产品的质量也会更高，这样的产品会更好的更易的推向市场，在价格上也会有更好的成果！所以我自己综合上面的三个优点以及自己的熟练程度选择 proe 作为我的三维设计软件。3.3家用面条机具体三维制图设计143.3.1Pro/E操作界面介绍毕业设计（论文）报告纸图3.1为进入Pro/E图3.1 Pro/E 操作界面界面后的画面。主画面左侧显示硬盘的部分文件夹及默认的工作目录，17右侧自动连接到参数科技公司的网页，若点文件夹或工作目录，则网页区会转变为信息区，显示出文件夹或工作目录内的文件。在其操作界面共分为8个模块，分别为零件显示区、特征显示区、浏览区、下拉式菜单、工具栏图标、图标版、动作提示区、过滤器 。3.3.2 面条机关键零件的建模面条机内部最基本的零件分析就是轴与齿轮的建模。以宽面条面辊三维设计为例，下面详解其操作步骤：第一步：打开 Pro/E 软件，先设置工作目录。如图3.1所示。第二步：点击菜单文件夹中的新建进行实体建模设置，因为实体所以选择零件单元，再点击确定。第三步：点击右边的拉伸图标，进行拉伸操作，选择一个面作为草绘平面。再次点击进入平面内进行草绘操作，然后选择要进行拉伸的高度，依次打钩，确定；就可把圆柱体创建出来。15毕业设计（论文）报告纸第四步：按照第三步操作要领在其基础上再次进行拉伸操作，并对拉伸实体进行阵列操作。如图3.3选择要阵列的方向，选择个数，点击确定，即可完成多个圆柱的创建。图3.2建模零件设置图3.3阵列操作示意图第五步：根据面辊尺寸上的具体要求再进行简单的拉伸操作，即可得到实体。如下图3.4所示。16毕业设计（论文）报告纸图3.4宽面条面辊上面介绍了宽面条面辊的三维设计，下面就简单介绍对面辊进行驱动的手动摇杆的分析。分析其内部结构，其设计步骤如下。第一步：打开 Pro/E 软件，先设置工作目录。第二步：点击菜单文件夹中的新建进行实体建模设置，因为实体所以选择零件单元，再点击确定。第三步：进行扫描操作，点击插入中的扫描，出现选择窗口（如图3.5），选择平面来草绘轨迹，草绘轨迹如图3.6。再选择截面操作，如图3.7。点击确定，即可完成拉伸训练。图3.5扫描界面第四步：对手摇处进行操作，拉伸，指定一个平面进行拉伸再阵列。第五步：再在其表面进行倒圆角操作，使表面光滑，实用。再进行优化，具体操作过程见图3.8所示的模型树，可以直观看出摇杆的创建过程。最后就可以得出摇杆的三维图。17毕业设计（论文）报告纸图3.6草图轨迹图3.7截面18毕业设计（论文）报告纸图3.8模型树图3.9摇杆同理，都是利用Pro/E软件绘制了家用面条机的主要零件的三维视图，下面就简单列出其他重要零件的三维图。19毕业设计（论文）报告纸图 3.10面皮传动齿轮图 3.11支撑板20毕业设计（论文）报告纸图 3.12 底座图 3.13 夹具体如图 3.10 所示即为面皮传动齿轮，用于连接主动面辊和从动面辊。图 3.11 所示的是支撑板，即左右两端放置面辊的机构，是面条机里面的重要基础机构。其内部孔径的大小以及孔与孔之间的距离都是根据 6 对面辊来设计的。图 3.12 所示为底板，顾名思义就是放在桌子上用来稳定面条机的。图 3.13 为夹具体，将图 3.14 的夹子塞入其孔内，然后将其往上旋转，当夹子上端连接工作台面时即可完成固定面条机的任务。21毕业设计（论文）报告纸3.3.3 面条机装配图图 3.14 夹子通过以后操作，绘制三维视图，并把其进行组装从而得到机体的传动装配图，即由面辊、齿轮、偏心轴、换档机构、紧固机构和支撑板等组成机体传动装配图（图 3.15）。图 3.15 机体传动装配图22毕业设计（论文）报告纸3.3.4 面条机总装图再由分面片、驱动手柄、夹具、侧封盖3.16）。、面辊盖、进料板和底板等组成面条机总装图（图图 3.16面条机总装图3.3.5 面条机三维爆炸图将家用面条机的总装图进行爆炸分解，得到下图所示的三维爆炸分解图。如图将总装图进行爆炸分析，点击插入中的视图管理器，如下图 3.17，右击操作，将其爆炸分离。图 3.17视图管理器23毕业设计（论文）报告纸再进行位置的编辑，把各零件分隔开来，可以直观其爆炸分解，如下图 3.18 所示。图 3.18 爆炸分解图3.4 本章小结本章主要进行了面条机三维图的创建，从基础零件开始一步一步，再进行组装，然后对总装图进行爆炸分解，上面只是简单地介绍这个过程，但在真正 Pro/E 的建模过程中还有不少的问题，就是操作实例的解析，该怎么操作。总体而言，面条机的大体三维机构已经建成，后期对其结构再进行优化就可以达到预期效果。24毕业设计（论文）报告纸第四章基于有限元的关键零件应力分析4.1有限元概述有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。有限元法可以称为有限单元法或有限元素法，其基本思想是将物体（即连续求解域）离散成有限个且按一定方式相互连接在一起的单元组合，来模拟和逼近原来的物体，从而将一个连续的无限自由度问题简化为离散的有限自由度问题求解的数值分析法。将有限元分析法应用到工程技术中，可成为工程设计和分析的可靠工具，将它应用到科学研究中，可成为探究物质客观规律的重要手段。严格来说，有限元分析必须包含三个方面 ：（1）有限元方法的基本数学力学原理；（2）基于原理形成的实用软件；（3）使用时的计算机硬件。有限元法的具体应用范围主要在如下方面。1.线性静力分析这是最简单的也是最基本的也是应用最广的一类分析。主要计算结构在静力作用下的应力和变形，从而进行产品的强度和刚度校核。2. 动态分析计算结构的固有特性（模态频率和模型振动），以及在动载荷激励作用下的结构的各种响应（位移响应、速度响应、加速度响应）和动应力、动应变等。3. 热分析2518毕业设计（论文）报告纸计算在热环境下，结构或区域内部的温度分布和热流，以及和热引起的热应变和热变形。4. 流场分析计算流体（液体或气体）场的速度、压力分布。有限元法可计算稳态和瞬态的流场参数。5. 电磁场计算计算电磁场的电磁参数，包括磁场密度、电位分布以及结构的吸力特性等。6. 非线性分析对结构中的一些非线性现象进行分析，包括材料和几何非线性、接触非线性等。7. 过程仿真有限元法可对一些物理过程进行仿真，如冲压成型、金属切削、注塑成型、碰撞过程等，以计算一些复杂的过程参数。有限元法的优越性：由于有限元法处理问题的特点，使其具有独特的优越性。主要表现在以下几个方面。1. 能够分析形状复杂的结构。2. 能够处理复杂的边界结构。3. 能够保证规定的工程精度。4. 能够处理不同类型的材料。目前最流行的有限元分析软件主要有：ANSYS、ADINA、ABAQUS 和 MSC 四个比较知名比较大的公司。我们初级使用者着重学习 ANSYS 和 ABAQUS 这两大软件。这两种简单易懂，符合大学生的基本需求。4.2 ANSYS 软件介绍ANSYS 软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国 ANSYS 开发。 它能与多数 CAD 软件接口，实现数据的共享和交换，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, IDEAS, AutoCAD 等，是现代产品设计中的高级 CAE 工具之一 。ANSYS 软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块：前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型。2620毕业设计（论文）报告纸分析计算模块：包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力 。后处理模块：可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。ANSYS 解题步骤：1.建模：建立几何模型2.网格划分：形成有限元模型3.加载：重力，位移约束，载荷约束4.求解：指定求解的类型及选用的求解模式5.后处理：查看结果4.3宽面条主动面辊的应力分析18制定分析方案。分析类型为线弹性材料，结构静力分析，3D 实体静力分析问题，选用十节点四面体结构实体单元 Tet 10node92 单元（Solid92），不需要设置实常数 。1. ANSYS 分析开始准备工作（1）清 空 数 据 库 并 开 始 一 个 新 的 分 析 ： 打 开 ANSYS 软 件 ， 选 取 UtilityMenu>File>Clear&Start New，弹出 clears and datebase and start New 对话框，单击 OK 按钮，弹出 Verify 对话框，单击 OK 按钮完成清空数据库。（2）指定新