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漂珠自動打撈機(jī)設(shè)計
院 系
北方科技學(xué)院
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計制造及自動化
班 級
5418304
學(xué) 號
200514183104
姓 名
付 超
指導(dǎo)教師
李 蕾
負(fù)責(zé)教師
沈陽航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院
2009年6月
沈陽航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書
摘 要
漂珠－－一種很有價值的新型功能材料,但是同時也是一種污染物。它是火力發(fā)電廠燃燒過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，它有一些特性，如質(zhì)地堅硬、比重很輕、空心微粒狀物質(zhì)。所以根據(jù)其性質(zhì)，可以創(chuàng)造價值，因此要對其回收。
其提取方式是用濃縮除灰工藝先把電廠所排放的灰漿排到濃縮池中，由濃縮機(jī)攪拌將灰漿與漂珠分離，灰漿沉淀，由馬爾斯泵排出。國外對漂珠需求量很大，且供不應(yīng)求使其價值不斷上漲。
漂珠自動打撈機(jī)是專門針對漂珠的回收利用而設(shè)計的一種高效、環(huán)保設(shè)備；隨著漂珠經(jīng)濟(jì)價值的增長，該設(shè)備的利用會有更大實(shí)際意義。
我的目的是針對漂珠自動打撈機(jī)的設(shè)計說明，展示了系統(tǒng)設(shè)計，零部件設(shè)計和電器控制部分。具體內(nèi)容為：打撈、輸送漂珠部件的設(shè)計及校核，還包括輔助部件如：漂珠自動卸載部件的設(shè)計等。運(yùn)用UG軟件對漂珠自動打撈機(jī)整體進(jìn)行三維設(shè)計，進(jìn)行實(shí)體的裝配，最后在三維的基礎(chǔ)上，進(jìn)行二維設(shè)計，為最后加工做準(zhǔn)備，使其滿足實(shí)際要求，同時也滿足市場的要求。
關(guān)鍵詞：除灰；漂珠；打撈； 計設(shè)；裝配
Abstract
Cenospheres?---?it?is?a?new?functional?material?which?is?very?valuable?yet?meantime?it?is?also?a?pollutant.It?is?the?by-product?generated?from?a?coal-fired?power?plant?during?the?process?of?combustion.?It?has?some?attributes,?such?as?hard,?very?light?weight,?hollow?particulate?material.?Hence,?it?could?create?value?due?to?these?characteristics,?and?it?needs?to?be?recycled.
Its?extraction?is?concentrated?ash?process?used?by?the?first?power?plant?emissions?concentrated?slurry?into?the?pool,?by?the?mixing?machine?will?concentrate?Cenosphere?mortar?and?separated?from?the?sediment?slurry?from?the?pump?discharge?Mars.?There?has?a?great?oversea?demand?for?Cenosphere?and?it?makes?the?prices?go?up?as?the?demand?for?it?is?far?more?than?its?supply.
Auto?salvage?machine?Cenosphere?is?specially?used?to?recycling?Cenosphere?which?is?designed?for?efficient,?environmentally?friendly?equipment.?With?cenospheres?economic?growth,?this?equipment?can?be?of?significance?when?it?is?put?into?practice.
The?objective?of?this?essay?is?presenting?the?instruction?of?Self-salvage?cenospheres?machine?design,?system?design,?spare?part?design?and?electric?appliance?control?part.?Furthermore,?it?mainly?concentrates?on?the?design?and?inspection?the?subassembly?to?salvaging?and?transportation.?Also,?it?includes?the?accessory?such?as,?cenospheres?self-dumping?part?design?and?so?forth.?UG?is?applied?to?Self-salvage?cenospheres?machine?that?has?a?pervasive?effect?on?designing?of?three?dimensional?designs.?After?that,?it?need?to?be?assembly,?and?finally?on?the?three-dimension?design?foundation?establishes?two-dimension?of?Self-salvage?cenospheres,?which?is?prepare?for?last?step?in?order?to?satisfy?both?the?general?demand?and?market?demand.
Key words：dust-removing;cenospere;Salvage;design;Assemble
目 錄
引言 1
1 簡述漂珠 2
1.1漂珠的形成原理 2
1.2漂珠對環(huán)境的危害 2
1.3漂珠的性質(zhì) 3
1.3.1漂珠物理性 3
1.3.2漂珠的化學(xué)成分 4
1.4漂珠用途及經(jīng)濟(jì)價值 4
1.4.1漂珠的主要用途 4
1.5漂珠回收的巨大價值 4
1.6漂珠打撈機(jī)必要性與可行性分析 5
1.7漂珠打撈機(jī)的工況分析 5
2 設(shè)計方案的總體論述 7
2.1設(shè)計方案的提出 7
2.2方案論證及選取 9
2.3方案的選擇 9
2.4漂珠打撈機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計 9
2.4.1漂珠打撈機(jī)的工作原理 9
2.5設(shè)計參數(shù) 10
2.5.1工作條件 10
2.5.2設(shè)計指標(biāo)和參數(shù) 10
3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算及校合 12
3.1電機(jī)與減速器的選擇設(shè)計及校核 12
3.1.1 電動機(jī)的選取 12
3.1.2 滾子鏈鏈節(jié)的選取與計算 14
3.1.3 鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計與鏈條校核 15
3.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 18
3.2鍵聯(lián)接的校核 23
3.3對軸承壽命的計算 24
3.4升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 24
3.5珠箱的尺寸設(shè)計 25
3.6刮板寬度B的確定 25
3.7自動卸載漂珠機(jī)構(gòu)的設(shè)計 26
3.7.1四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算 26
3.7.2卸料斗的設(shè)計 26
3.7.3電氣控制系統(tǒng)的原理的設(shè)計 27
4 基于UG的三維漂珠自動打撈機(jī)設(shè)計 29
4.1 UG軟件簡介 29
4.2實(shí)體建模 30
4.2.1鏈輪建模 30
4.2.2建立旋轉(zhuǎn) 32
4.2.3在建模體上建草圖 33
4.2.4 陣列切除 36
4.2.5直接建模工具使用 37
4.3其它零件的建模 40
4.4裝配體的建模 41
4.4.1裝配概述 41
4.4.2 裝配體建模 42
5 基于CAXA的漂珠自動打撈機(jī)二維設(shè)計 44
5.1CAXA軟件的簡介 44
5.2漂珠自動打撈機(jī)二維圖的設(shè)計 44
6 漂珠打撈機(jī)的現(xiàn)場按裝及后期維護(hù) 46
6.1漂珠打撈機(jī)的安裝、調(diào)試 46
6.2漂珠打撈機(jī)的保養(yǎng)與維護(hù) 47
6.2.1檢修與潤滑 47
6.2.2故障分析與排除 47
總結(jié) 48
致謝 49
參考文獻(xiàn) 50
50
引言
礦產(chǎn)資源是自然資源的重要組成部分，是人類生存、可持續(xù)發(fā)展必需和最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，是大自然賜給人類的極其寶貴的財富！
我國是世界上礦產(chǎn)資源最豐富、礦物資源種類最多的國家之一。石油，天然氣，煤炭是我國的支柱資源，占總能源的70%以上。然而隨著石油、天然氣、煤炭資源的大量開發(fā)和利用，也就必然的會產(chǎn)生一系列的相應(yīng)的環(huán)境污染問題，尤其是煤碳。隨著人類對煤炭的開發(fā)和消耗，煤炭會越來越少，直到枯竭。并且污染也是越來越嚴(yán)重。因此就要求我們要合理、科學(xué)的開發(fā)、利用、及回收！如何才能“合理、科學(xué)”？我想這就絕非是幾項(xiàng)技術(shù)就可以解決的，需要的是機(jī)械，電子，化學(xué)，計算機(jī)，微生物等等，各個大的領(lǐng)域積極的把它們先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到資源的開發(fā)、利用、回收上。
我本次畢業(yè)論文所論述的就是把機(jī)械運(yùn)用在火力發(fā)電廠的廢渣回收中的一個典型事例。
火力發(fā)電廠的燃燒系統(tǒng)是由五大部分組成：
（1） 輸煤（2）磨煤?。?）鍋爐與燃燒（4）風(fēng)煙系統(tǒng)
（5）灰渣系統(tǒng) 爐膛內(nèi)煤粉燃燒生成的小灰粒，被除塵器收集成細(xì)灰排入沖灰溝，燃燒中因結(jié)焦形成的大塊爐渣，下落到鍋爐底的渣斗內(nèi)，經(jīng)過碎渣機(jī)破碎后也排入沖灰溝。
而在電廠的廢渣中含有幾種價值很高，對環(huán)境污染卻很嚴(yán)重的物質(zhì)，而其中的一種就是我畢業(yè)設(shè)計要主要開發(fā)的――飄珠。
為了從混合的幾種廢渣中分離出漂珠，我設(shè)計了一個機(jī)械，稱之為飄珠自動打撈機(jī)。在本次論文中我將對它的工作原理，設(shè)計過程進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
1 簡述漂珠
1.1漂珠的形成原理
了解漂珠的形成原理以及它的物理、化學(xué)性質(zhì)對漂珠的回收再利用是十分必要的。首先讓我們先了解一下漂珠的形成的過程。
煤的可燃成分（炭和有機(jī)物）大部分燃燒，而粘土質(zhì)不可燃成分（硅、鋁、鐵、鎂等）在爐膛攝氏1300度的高溫下開始熔融，形成石英玻璃和莫來石多孔共生體，其孔內(nèi)充滿氣體。當(dāng)爐溫達(dá)到攝氏1400度時，熔融體顆粒表面張力會使表面能降到最低值，棱角擺脫表面能而收縮，熔融顆粒會飄浮滾動形成球體。這時，多孔體內(nèi)的氣體如CO、CO 2、N2、H 2等被包裹在球內(nèi)。當(dāng)爐溫繼續(xù)升高時，玻璃球體內(nèi)的氣體膨脹，使球體增大，外殼變薄，形成中空球體。當(dāng)中空球體離開爐膛，急速冷卻后，就變成了堅硬外殼的玻璃微珠。這些玻璃微珠，因壁厚及輕重不同，可分為兩類。其中一類是薄壁中空球體（壁厚為直徑的十分之一），因可漂水上，就稱為“漂珠”。另一類是壁厚中空球體（壁厚為直徑的三分之一）和實(shí)心球體，因較重而沉于水底，故城“沉珠：，含鐵量高的稱為“磁珠”。漂珠在粉煤灰中含量甚微，一般僅為0.2－0.5％，少數(shù)可達(dá)1％：沉珠量很大，約為粉煤灰的30－70％。漂珠的產(chǎn)量和質(zhì)量，跟煤種、煤的細(xì)度、鍋爐負(fù)荷、燃燒狀況等因素有關(guān)。各電廠之間、一個電廠不同鍋爐之間、一個鍋爐不同時間，均有極大差別。一般發(fā)熱量高、含硫量低的煙煤，漂珠量多：無煙煤漂珠少，褐煤漂珠極少甚至無漂珠。爐膛內(nèi)溫度低于攝氏1400度，很少形成漂珠：攝氏1400－1500度，形成漂珠多，攝氏1500度以上，形成的漂珠會爆裂成碎片。因此爐溫過高或過低都會影響漂珠的形成。
1.2漂珠對環(huán)境的危害
漂珠存在于燃煤電廠的排出物—粉煤灰中，而在中國以前粉煤灰的處理方法多是不加處理的排入河道或?qū)⑵溆脧?qiáng)水流順著地下專用管道排入人口密度稀少的農(nóng)村或山溝，粉煤灰本身對環(huán)境有很強(qiáng)的污染性，排入河道水系會造成河流淤塞，污染水質(zhì)，而將其排入郊區(qū)，由于漂珠本身密度小質(zhì)量輕的特點(diǎn)，會對粉煤灰排放地附近的大氣造成污染，產(chǎn)生揚(yáng)塵，且對人體危害較大。
1.3漂珠的性質(zhì)
漂珠壁較薄、容重小、強(qiáng)度低、耐磨性差、粒度較大，而沉珠壁較厚、容重大、強(qiáng)度高、粒度小、耐磨性好、呈中心珠體、渾圓度好、粒徑為0.25～150μm，有的在200μm左右。
1.3.1漂珠物理性
形狀：流動性優(yōu)越的空心球狀粉
粒徑（μm）：10--400
顏色（g／cm3）：非純白
真密度：0.6-0.8
堆積密度（g／cm3）：0.3-0.4
PH值：水分散系中6
熔點(diǎn)（℃）：≥1400
抗壓強(qiáng)度（Mpa）：≥350
莫氏硬度：5-7
比電阻（Ω.CM）：1.5x1010—1.5x1013
導(dǎo)溫系數(shù)（m2／h）：0.000903-0.0015
導(dǎo)熱系數(shù)（W／m？K）：0.054-0.095
折光率：1.54
吸油率g（oil）／g：0.68-0.69
以下是兩張漂珠直觀圖片：圖1.1 圖1.2
圖1.1 圖1.2
1.3.2漂珠的化學(xué)成分
SiO2 ? ? ?AI2O3 ? ?Fe2O3 ? ? CaO ? ? ?TiO2 ? ? MgO ? ? ?K2O
50-60％ ? 20-40％ ?0.5-5％ 0.5-3.5％ ?1-3％ ? 0.8-2％ ? 1-4％
1.4漂珠用途及經(jīng)濟(jì)價值
1.4.1漂珠的主要用途
（1）作為塑料工業(yè)的填充劑，制品具有入量大、成本低、強(qiáng)度、耐熱性好、導(dǎo)熱性小等優(yōu)點(diǎn)；
（2）制作良好的輕質(zhì)耐火材料，使其具有強(qiáng)度高、壽命長、高溫導(dǎo)熱系數(shù)小等特點(diǎn)；
（3）制作高效保溫材料，價格低廉；
（4）制作功能良好的防水涂料；
（5）在固井勘探技術(shù)中可起到較好的堵漏效果；
（6）在冶金工業(yè)中作為澆鑄和電焊車間隔板的填充料，用作砂芯的材料；
（7）在乙烯類塑料中摻入適量的漂珠可制成有效的消聲器材，將噪聲由95～100dB降低到90dB以下，也可用于消聲涂料等；
綜上所述，粉煤灰漂珠應(yīng)用廣泛，發(fā)展前景良好，對我國粉煤灰資源綜合利用，保護(hù)環(huán)境有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.5漂珠回收的巨大價值
回收漂珠的價值，簡而言之，兩點(diǎn)：環(huán)境，經(jīng)濟(jì)！
環(huán)境。漂珠對空氣，水源，土壤的污染是巨大的。
隨著中國對環(huán)境保護(hù)的日益重視，且我國燃燒用煤含灰分較高，所以排出的粉煤灰量很大，粉煤灰的產(chǎn)生主要集中在火電廠和大型工礦企業(yè)的動力鍋爐上，按全國平均計，每增加10MW裝機(jī)容量，每年將增加近萬噸粉煤灰的排放量，因此對粉煤灰的處置方法也越來越重視。當(dāng)前，我國對粉煤灰的處置方法主要有兩中：土地填埋、濃縮池存儲。國內(nèi)外對其環(huán)境效應(yīng)的研究表明，灰中潛在毒性物質(zhì)會對土壤、地下水造成污染。在改土方面，也具有潛在不利效應(yīng)：可溶鹽、硼及其它潛在毒性元素含量過高，可導(dǎo)致元素不均衡以及土壤的板結(jié)和硬化。因此粉煤灰的處理和利用問題引起人們的普遍重視，也成為我國環(huán)境保護(hù)與再生資源開發(fā)領(lǐng)域的一個重要課題。
經(jīng)濟(jì)。同樣，漂珠的應(yīng)用價值也是巨大的。
以上在1.4節(jié)中所羅列的漂珠廣泛用途足以暴露出它的市場價值。我做了一個簡單的市場調(diào)查，按粉煤灰處理量5T/H的生產(chǎn)規(guī)模計，一天運(yùn)行20小時，年工作日300天，其年生產(chǎn)規(guī)模為3萬T/A，漂珠的總量回收率按80%計，原灰中的漂珠含量的65%計，漂珠產(chǎn)品售價平均按300元計，每年可實(shí)現(xiàn)銷售收入=30000×0.65×0.8×500元/噸=468萬元（注：以上考慮空心漂珠的售價是目前最低售價。）這樣，扣除生產(chǎn)運(yùn)行成本后，一年全部收回投資外，還有十分可觀的收益。如果再加上其他附產(chǎn)品如碳粉、富鐵珠的銷售，其收益情況就更好了。
1.6漂珠打撈機(jī)必要性與可行性分析
如前所述，漂珠的回收利用已成必然趨勢，漂珠的回收方式就要加以論證。現(xiàn)今我國大多要求電廠能夠零排放污染源，因此電廠基本上會有濃縮池對粉煤灰進(jìn)行攪拌和沉淀（國內(nèi)大、中城市已經(jīng)不允許未經(jīng)處理就將粉煤灰排放），且漂珠的比重小的特點(diǎn)，會漂浮在上面，而比重較大的沉珠沉在濃縮池的底部。由于這一原因，漂珠可以由人工方式從濃縮池水面上撈取出來，但這種打撈方式不僅需要大量的人力，費(fèi)時，還不能全面的撈?。饪s池很大），且不能長時間的工作，（由于電廠是白天晚上都會運(yùn)轉(zhuǎn)，但到了晚上人工打撈就不能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橥砩显跐饪s池邊工作會有很大的安全隱患）。因此，就迫切需要一個高效、工作可靠、安全的機(jī)器出現(xiàn)。
濃縮池的排灰工藝是先把灰漿排到濃縮池中，由濃縮機(jī)攪拌將灰漿與漂珠分離，灰漿沉淀，由馬爾斯泵排出。漂珠浮于水面，濃縮除灰工藝較傳統(tǒng)的——直接用渾水泵通過排灰管道把灰輸送出去的辦法節(jié)約用水30%，減輕對排灰系統(tǒng)的磨損。
1.7漂珠打撈機(jī)的工況分析
根據(jù)的濃縮池（如圖1.3）結(jié)構(gòu)是一個直徑大約45m，高20m的池子，且中心有一個回轉(zhuǎn)臂繞濃縮池旋轉(zhuǎn)，因此可以將漂珠打撈機(jī)固定在回轉(zhuǎn)臂上，隨回轉(zhuǎn)臂一邊旋轉(zhuǎn)一邊撈取漂珠，撈取方式采用刮板運(yùn)輸機(jī)的原理，這樣可高效率的撈取漂珠。
圖1.3
2 設(shè)計方案的總體論述
在對漂珠打撈機(jī)進(jìn)行設(shè)計時，要充分了解對設(shè)備的要求，這些要求就是設(shè)計的依據(jù)。針對論證應(yīng)考慮到以下幾個方面：
（1） 運(yùn)輸量
（2） 輸送的線路的詳細(xì)尺寸
（3） 物料的性質(zhì)
（4） 工作條件和環(huán)境狀況
（5） 給料和卸料方法
（6） 工作制度
（7） 設(shè)計的要求：鏈的垂直度要求、阻力系數(shù)、摩擦系數(shù)、安全系數(shù)等
2.1設(shè)計方案的提出
漂珠打撈機(jī)是固定在濃縮池中心的回轉(zhuǎn)壁的邊緣進(jìn)行不間斷的漂珠打撈工作。因此要求此機(jī)器體積小，質(zhì)量輕的特點(diǎn)。且不能影響回轉(zhuǎn)臂的正常工作。由于漂珠本身表面硬度大，會對機(jī)器的相關(guān)零部件造成很大的磨損。因此，要求打撈機(jī)的易磨損的部件易于更換且價格相對便宜，因此設(shè)計方案的選取是決定漂珠打撈機(jī)的總體性能、實(shí)用價值、以及經(jīng)濟(jì)性大小的關(guān)鍵。
現(xiàn)在提出幾種方案，比較優(yōu)劣后選擇最為合理的一種：
方案一：傳動系統(tǒng)中傳動部分選用圓鏈傳動，減速器選用漸開線行星齒輪傳動；如圖2.1所示：
圖2.1 方案一
特點(diǎn)說明：
鎖鏈有很強(qiáng)的耐磨性，成本較低，但質(zhì)量很大，減速器的傳動比大，可達(dá)i=10～300，結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小，重量較輕、價格較便宜。
方案二：傳動系統(tǒng)中傳動部分選用鏈條傳動。減速器選用電機(jī)直聯(lián)擺線針輪減速機(jī)。如圖2-2所示：
圖2.2 方案二
特點(diǎn)說明：
鏈條傳動較平穩(wěn)，節(jié)距在15.875左右的鏈條也有很強(qiáng)的耐磨性，質(zhì)量較大。擺線針輪減速器的傳動比很大，一級傳動比i=6～119,且結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，傳動平穩(wěn)，噪音低；工作可靠，使用壽命長，可直接購買。
方案三：傳動系統(tǒng)中傳動部分選用皮帶傳動。減速器選用兩級圓錐-圓柱齒輪減速器傳動。如圖2-3所示：
圖2.3 方案三
特點(diǎn)說明：
皮帶傳動較平穩(wěn)，質(zhì)量較輕 ，但耐磨性很弱且成本較高。減速器用于輸入軸和輸出軸兩軸線垂直相交傳動中，傳動比I=8～40，因此應(yīng)選用低速電機(jī)才能達(dá)到轉(zhuǎn)速要求。
2.2方案論證及選取
本次設(shè)計的產(chǎn)品從其使用環(huán)境和成本兩方面考慮，本產(chǎn)品是安裝在濃縮池中心回轉(zhuǎn)臂上，所以要求此產(chǎn)品質(zhì)量體積小；又由于此產(chǎn)品所打撈的物品—漂珠的表面硬度很高，對打撈機(jī)器有很大的磨損。因此還要求此產(chǎn)品直接接觸漂珠的部件要有很強(qiáng)的抗磨性，且價格適中。
方案一：鎖鏈傳動負(fù)載能力強(qiáng)，但體積及質(zhì)量較大。減速器結(jié)構(gòu)簡單，體積較小，但不是最小，但需自行制造，且其制造工藝復(fù)雜。
方案二 ：鏈條傳動質(zhì)量及體積中等，減速器的占地面積最小，且裝配簡單，能在市場上直接購買到相應(yīng)的型號，但價格較貴。
方案三：皮帶傳動質(zhì)量較小，但其抗磨損性極差，這樣就會增加使用成本。減速器結(jié)構(gòu)簡單、制造業(yè)較為容易，但其傳動比較低，這樣就只能選用低速電機(jī)，同樣成本很高。且體積與質(zhì)量較大。
2.3方案的選擇
通過上述分析論證，以及配合機(jī)器的現(xiàn)場使用條件，決定選用方案二。因?yàn)?，此機(jī)器不僅要求能在潮濕的環(huán)境中連續(xù)工作，還要求運(yùn)輸部件有較強(qiáng)的抗磨損能力，這是為了減少機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中頻繁的更換運(yùn)輸部件，減少機(jī)器的使用成本，也減少了維修時間也提高了生產(chǎn)效率。同時要求此機(jī)器的體積小，以便能隨著回轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)，且不過分的增加回轉(zhuǎn)臂的負(fù)擔(dān)。選用鏈條作為運(yùn)輸部件，是考慮到其質(zhì)量及體積都不是很大，且有較強(qiáng)的耐磨性，因此選用。方案二中，雖然電機(jī)直聯(lián)擺線針輪減速機(jī)的價格較貴，但其使用壽命較長，且能長時間工作。因此本設(shè)計選用方案二。
2.4漂珠打撈機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計
2.4.1漂珠打撈機(jī)的工作原理
當(dāng)確定具體的傳動方案后，面對的問題就是如何經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計出漂珠打撈機(jī)輸送機(jī)構(gòu)。設(shè)計時，往往是生產(chǎn)工藝要求確定打撈機(jī)布置。輸送機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計需要先考慮一下打撈機(jī)的具體工作原理。
漂珠打撈機(jī)械固定在濃縮池回轉(zhuǎn)臂一側(cè)，隨其回轉(zhuǎn)的同時自動打撈漂浮在水面的漂珠，該機(jī)的工作原理：由電機(jī)、減速器組成的動力系統(tǒng)驅(qū)動撈取運(yùn)輸系統(tǒng)的主動鏈輪工作，撈取、輸送采用雙鏈刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)，從動輪與導(dǎo)軌之間傳動處于水平傳動，刮板水平撈取水面的漂珠，然后通過輸送槽送到料箱。刮取漂珠的厚度由升降機(jī)構(gòu)的垂直位移來實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)回轉(zhuǎn)臂運(yùn)送到卸料斗時，料斗前端擋鐵擠壓料箱底蓋，將漂珠傾斜到料斗，順料斗底部送料管道漏到地面。
機(jī)構(gòu)繼續(xù)回轉(zhuǎn)到卸料斗后端擋鐵處，由擋鐵擠壓料箱底蓋，使料箱底蓋關(guān)閉，從而完成整個工作順序。當(dāng)未回到卸料斗料箱已滿時，由控制系統(tǒng)制動斷電停機(jī)直到轉(zhuǎn)到料斗處卸料后控制系統(tǒng)從新啟動。
該機(jī)構(gòu)固定在回轉(zhuǎn)臂一側(cè)，隨回轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)的同時完成撈取、輸送漂珠的功能。機(jī)構(gòu)主要由輸送鏈、鏈輪、刮板、輸送槽等組成，刮板固定在鏈條上。輸送槽和刮板都采用不銹鋼材制造。
由于漂珠表面的吸附力很強(qiáng)，容易“坨”住，因此應(yīng)適當(dāng)?shù)南蛄舷鋬?nèi)注水，使漂珠保持一定的粘稠度，因此需要一個制動清理潤滑系統(tǒng)，這個系統(tǒng)由兩個泵組成，，一個是用于裝置的清洗和料箱的注水，另一個是鏈條的潤滑和清洗，以保證漂珠撈取工作的能長時間正常運(yùn)作。兩個泵抽取的是濃縮池里的水。
2.5設(shè)計參數(shù)
2.5.1工作條件
由于漂珠為堅硬顆粒、比重輕于水，漂浮于濃縮池水面上，濃縮池高20m，直徑。等速回轉(zhuǎn)攪拌池中灰漿轉(zhuǎn)速n=0.056r/min；圓周速度。工作環(huán)境為露天開放式。因此該機(jī)械的設(shè)計應(yīng)滿足以下要求：
1）結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、搬運(yùn)裝卸方便。
2）操作簡單，安全可靠；
3）保證除灰系統(tǒng)安全運(yùn)行，減少環(huán)境污染；
4）成本低，實(shí)用性強(qiáng)；
5）防腐、耐磨。
2.5.2設(shè)計指標(biāo)和參數(shù)
合理設(shè)計回收裝置結(jié)構(gòu)，合理考慮該裝置與原系統(tǒng)轉(zhuǎn)臂的相互關(guān)系，做到該裝置運(yùn)行對原系統(tǒng)不產(chǎn)生不良影響，達(dá)到如下計算指標(biāo)：
1）打撈率：95%以上；
2）總機(jī)質(zhì)量小于1000kg；
3）日打撈量：。
3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算及校合
3.1電機(jī)與減速器的選擇設(shè)計及校核
3.1.1 電動機(jī)的選取
1. 電動機(jī)的選取
（1）選擇電動機(jī)的基本原則
（a）考慮電動機(jī)的重要性能（起動、過載及調(diào)速等）、額定功率的大小、額定轉(zhuǎn)速及結(jié)構(gòu)形式等方面滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求。
（b）在以上前提下優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便且價格合理的電動機(jī)。
（2）電動機(jī)類型的選擇原則 根據(jù)電動機(jī)的工作環(huán)境選擇電動機(jī)類型；
安裝方式的選擇：
電動機(jī)的安裝方式有臥式和立式兩種，臥式電動機(jī)的價格較立式的便宜，所以通常情況下多選用臥式電動機(jī)，一般只為簡化傳動裝置且必須垂直運(yùn)轉(zhuǎn)時才選用立式電動機(jī)。
（a）防護(hù)式的選擇：電機(jī)防護(hù)形式有開啟式、封閉式、防護(hù)式和防爆式四種。
1）開啟式電動機(jī)在定子兩端上有較大的通風(fēng)口，散熱條件好，價格便宜，但水氣、塵埃等雜物容易進(jìn)入，因此只在清潔干燥的環(huán)境下使用。
2）封閉式電動機(jī)分自扇冷式，他扇冷式和封閉式三種，前兩種可在潮濕多塵埃、高溫、有腐蝕性氣體或易受風(fēng)雨的環(huán)境中工作。第三種可侵入液體中使用。
（3）防護(hù)式電動機(jī)在機(jī)座下方有通風(fēng)口，散熱較好，能防止水及鐵屑等雜物從上方落入電機(jī)，但不能防止塵埃和潮氣，所以適宜于較清潔干凈的環(huán)境中。
（4）防爆式電動機(jī)適用于有爆炸危險環(huán)境中，如油庫，礦井等。
2. 電動機(jī)系列及型號的選取
（1）由于此產(chǎn)品是在垂直于火電廠附近的濃縮池上方工作，因此要求能防止塵埃和潮氣的入侵，故選用YB系列全封閉自扇式三項(xiàng)異步電動機(jī)，該機(jī)的特點(diǎn)是高效節(jié)能，噪音低，振動小，溫升裕大，可24小時工作，運(yùn)行安全可靠。
（2）選擇電機(jī)型號：
工作所需的實(shí)際功率（估算）：
設(shè)電動機(jī)功率為N
式（3.1）
式中 N1—漂珠輸送所需功率；
N2—鏈及刮板自重消耗的功率；
K—綜合影響系數(shù)，取K=1.5。
式中 hmex——漂珠撈取的最大厚度，暫取hmex=50mm；
e1——刮板有效刮取寬度，暫取e1=210mm；
L——刮板刮取及運(yùn)送總長度，暫取L=3500mm;
L1——刮板傾斜距離，暫L1=2400mm；
f——漂珠與槽面前的摩擦系數(shù)，取f=0.1；
η——傳動效率，
其中 η1 減速器效率
η2 聯(lián)軸器效率
η3 鏈傳動效率
η4 軸承效率
則暫取v=0.3m/s
式（3.2）
式中 F—鏈自重引起的鏈拉力，F(xiàn)y按下式計算
式（3-3）
其中 —重度系數(shù)，當(dāng)下垂度y=0.02a，α=30°時，取6；
q—位長度重量，1.2kg/m；
g—重力加速度，9.8m/s2；
a—中心矩，暫取a=4000mm。
v—鏈速，暫取v=0.2m/s;
若忽略離心力的影響，則有
所以漂珠撈取所需總功率為：
考慮到漂珠再撈取的過程中會卡住機(jī)械造成很大阻力，因此選用電機(jī)時選用較大的電機(jī)
最后確定電機(jī)功率為0.75kw.
選定電機(jī)型號為：YB802-4
3. 減速器的選?。?
按設(shè)計要求：主動輪轉(zhuǎn)速為21r/min求傳動比i=1500/21=71
減速器選用ZWD0.75—4-71傳到軸的最大實(shí)際功率
式（3.4）
式（3.5）
查得 ：
3.1.2 滾子鏈鏈節(jié)的選取與計算
1. 鏈節(jié)的計算與選取
（1）確定工況系數(shù)f1,（查參考文獻(xiàn)[2]1071頁表5.2-13）
。
（2）確定鏈輪齒數(shù)：。
當(dāng)時，（查參考文獻(xiàn)[2]1071頁圖5.2-15）
齒數(shù)系數(shù)。
（3）按工藝曲線選擇鏈條規(guī)格
計算設(shè)計功率：
式（3.6）
當(dāng)和時，(查參考文獻(xiàn)[2]1072頁5.2-16)可查得適用鏈條為12A和12B，單由于本次設(shè)計的鏈條主要是運(yùn)輸而非機(jī)械傳動而且設(shè)計時選用的功率較實(shí)際大很多（機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時過載可能性較高），還需要有較強(qiáng)的耐磨性，因此選用10A的鏈條。其節(jié)距為15.875mm。
（4）按工作環(huán)境確定中心距及鏈節(jié)數(shù)如圖3-2所示：
圖3.2鏈條軌跡
2. 鏈節(jié)的基本參數(shù)
鏈節(jié)的基本參數(shù)如下所示：
鏈號：10A
節(jié)距：15.875p/mm
排距：18.11p/mm
滾子：10.16d1/mm
內(nèi)鏈節(jié)距：9.40b1/mm
銷軸直徑：5.08d2/mm
內(nèi)鏈板高度：15.09h2/mm
極限拉伸載荷：21800N
每米質(zhì)量：1.00kg/m
3.1.3 鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計與鏈條校核
1. 鏈輪材料的選擇
由于工作環(huán)境的要求，要求其要有較強(qiáng)的耐磨性，因此選擇40Cr作為鏈輪的材料，且熱處理為淬火、回火，齒面硬度達(dá)到40～50HRC。
2. 鏈輪的基本參數(shù)及尺寸
（1）分度圓直徑d：（查參考文獻(xiàn)[2]1081頁表5.2-27得）
鏈輪分度圓直徑系數(shù)：
式（3.7）
取
（2）齒頂圓直徑：
式（3.8）
式（3.9）
取
（3） 齒根圓直徑：
式（3.10）
（4）齒寬：
式（3.11）
（5）倒角寬
式（3.12）
取
（6）量柱測量距:
式 （3.13）
3. 鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸
（1）輪轂厚度h：
試選用軸孔直徑
式（3.14）
(2)輪轂長度：
(參考) 式（3.15）
（參考） 式（3.16）
取 鏈輪1；
鏈輪2
（3）輪轂直徑：
式（3.17）
取
鏈輪的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示：
圖3.3 鏈輪結(jié)構(gòu)圖
（4）計算有效圓周力F：
a)求鏈速v:
式（3.18）
b)計算有效圓周力：
式（3.19）
（5)求鏈條長度L和鏈條節(jié)數(shù)LP：
如圖3-1所示：
式（3.20）
式（3.21）
取
取鏈條近似中心距為
4. 滾子鏈的靜強(qiáng)度驗(yàn)算
（1)求離心力引起的拉力：
式（3.22）
式中： —鏈條每米質(zhì)量。
(查參考文獻(xiàn)[5]1128表8-2-2)
；（由于是掛板鏈，所以比查到的值略大一些 。）
（2) 計算懸垂力：
式（3.23）
式中：（查參考文獻(xiàn)[5]1138頁圖8-2-5）得 ：；
式（3.24）
（3)求鏈的抗拉靜強(qiáng)度的計算安全系數(shù)：
式（3.25）
式中： -鏈條極限拉載荷 ，可（查參考文獻(xiàn)[5]1138表8-2-2得）：
-工作情況系數(shù)，可（查參考文獻(xiàn)[5]1132表8-2-6查得）：
所以鏈條的靜強(qiáng)合格。
3.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核
1.料的選擇
軸的材料選取40Cr。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）軸1的結(jié)構(gòu)設(shè)計：
a)初步確定軸的最小直徑
查（參考文獻(xiàn)[1]1128表8-2-2）值為97：
式（3.26）
考慮到軸是低速轉(zhuǎn)動，鏈輪的軸孔直徑為35mm，所以取軸的最小直徑
b)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：
①擬定軸的裝配方案，如圖3.4所示：
圖3.4 軸I結(jié)構(gòu)圖
②根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度：
為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，軸Ⅲ－Ⅳ段有一鏈輪，鏈輪的左端需制出一軸肩，鏈輪與半聯(lián)軸器之間采用套筒定位，故可取軸Ⅲ－Ⅳ段的直徑；右端用軸端擋圈定位，按周端直徑取擋圈直徑。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度鏈輪長度為，軸套長度為，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故?、螅舳蔚拈L度應(yīng)比略短一些，取。同時為保護(hù)電機(jī)，（由于此機(jī)械在運(yùn)行過程中極易卡住而造成電機(jī)過載）將連接兩個半聯(lián)軸器的銷換成木制的，這樣一旦過載木銷就會斷裂而起到保護(hù)電機(jī)及機(jī)械的作用。
軸Ⅰ－Ⅱ段就只有一個鏈輪，其軸向定位是左端由軸端擋圈定位，右端是軸肩定位。
初步選擇滾動軸承，因滾動軸承是安裝在鏈輪的軸轂上，因其受力特點(diǎn)是承受徑向載荷的同時，有不大的軸向載荷，因此選用角接觸球軸承。參照工作要求并根據(jù)鏈輪輪轂直徑為則由軸承產(chǎn)品目錄中選取7214C角接觸球軸承其尺寸為。每個鏈輪上有兩個滾動軸承，其安裝方式一樣，靠近鏈輪處與鏈輪之間是軸套定位，軸套長度 ，使其距鏈輪15mm。滾動軸承與滾動軸承之間也是軸套定位。其長度為。滾動軸承另一端是用彈簧性擋圈定位。 其尺寸按鏈輪輪轂尺寸從手冊中查取。
至此，已初步確定了軸的各段長度和直徑
③軸上零件的周向定位：
鏈輪和半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接，按軸的尺寸由（查參考文獻(xiàn)[3]5-23頁表5-1-28得）平鍵截面（GB/T1095-1979）鍵長分別為：70mm（半聯(lián)軸器）和80mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長見GB/T1096-1979）。同時為保證齒輪與軸配合又良好的對中性，故選擇鏈輪與軸的配合為H7/r6。滾動軸承與鏈輪軸轂的軸向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑的尺寸公差為m6。
④確定軸上的倒角與圓角尺寸：
取其軸端倒角為45°，軸肩處的圓角半徑為R1。
（2）軸2的結(jié)構(gòu)設(shè)計:
①擬訂裝配方案，如圖3-5所示：
圖3.5 軸2結(jié)構(gòu)圖
②根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度：
軸2的直徑尺寸同軸1，軸端定位也相同長度如圖所示。
③軸上零件的周向定位：
軸2的周向定位也同軸1，但平鍵的長度為：56mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長見GB/T1096-1979）。
④確定軸上的倒角與圓角尺寸：
取其軸端倒角為45°，軸肩處的圓角半徑為R1。
3.軸的強(qiáng)度校核
因?yàn)檩S1和軸2 的結(jié)構(gòu)相同，因此，只需校核一個軸。因此此次設(shè)計只校核軸1。
（1） 求軸1（如圖3-4）上的載荷：
求鏈輪對軸的力：
式（3.27）
(2)判定危險截面：
首先根據(jù)軸1的結(jié)構(gòu)圖（圖3.2），作出軸的計算簡圖彎矩圖及扭矩圖，如圖3-4所示。
從軸的結(jié)構(gòu)圖及彎矩和扭矩圖可以看出，圖中所示的A截面是軸的危險截面。現(xiàn)將計算出的A截面處的、、的值列于表3-2。
表3.2 軸1彎矩扭矩
載荷
水平面H
垂直面V
支反力
彎矩
總彎矩
扭矩
圖3-6 軸1的彎矩扭矩圖
（3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸 ：
求軸的抗彎截面系數(shù)W：
式（3.28）
折合系數(shù)
則軸的計算應(yīng)力為：
已定軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，（查參考文獻(xiàn)[1]355頁表15-1）得
式（3.29）
因此，安全。
（4）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
a)判斷危險截面：
由軸的彎矩圖和扭矩圖可以看出只需校核截面A的右側(cè)。
b)校核截面A的右側(cè)：
抗扭截面系數(shù)：
式（3.30）
彎曲應(yīng)力為：
式（3.31）
扭轉(zhuǎn)切力為：
式（3.32）
（查參考文獻(xiàn)[1]355頁表15-1）
得40Cr的彎曲疲勞極限
剪切疲勞極限
因?yàn)榇硕屋S是鍵槽配合，
（查參考文獻(xiàn)[1]38頁附表3-4）
得 ：；
取 式（3.33）
軸按磨削加工（查參考文獻(xiàn)[1]40頁附圖3-4）得表面質(zhì)量系數(shù)：
所以得綜合系數(shù)為 ：
式（3.34）
式（3.35）
40Cr特性系數(shù)
取
取
則安全系數(shù)為:
式（3.36）
式（3.37）
式（3.38）
故該軸截面A的右側(cè)強(qiáng)度是足夠的 。
因此該軸的強(qiáng)度校核合格。
3.2鍵聯(lián)接的校核
如前所選定的平鍵截面為的鍵，其中最短的鍵長為56mm，因此只需校核該鍵。
作用在該鍵的扭矩
式（3.39）
式（3.40）
（查參考文獻(xiàn)[1]104頁表6-2）鍵聯(lián)接的需用擠壓應(yīng)力為：
則鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為：
式（3.41）
所以該鍵合格。
3.3對軸承壽命的計算
查得，軸承7214C基本額定載荷（動），，
所以 ，查文獻(xiàn)[1] 第312頁公式
式（2.3）
滾子軸承。n代表軸承的轉(zhuǎn)速， 則
因此，軸承壽命足夠。
3.4升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計
升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（如圖3-7）用于調(diào)節(jié)漂珠打撈機(jī)械在濃縮池中的上下位置，以適應(yīng)不同的工作要求，該部件主要由螺桿、導(dǎo)螺母、滑道組成。螺母座與回轉(zhuǎn)臂固定，滑道下部與打撈機(jī)械鉸鏈，構(gòu)成了搖塊四桿機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)螺桿可調(diào)節(jié)機(jī)械的上下位置可以調(diào)整刮取池內(nèi)的漂珠厚度。當(dāng)打撈機(jī)部工作的時候，可旋轉(zhuǎn)螺桿將打撈接卸提出水面，以減少回轉(zhuǎn)臂的運(yùn)行阻力。
圖3.7升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
3.5珠箱的尺寸設(shè)計
按要求，該機(jī)械每日撈取漂珠25m3 。回轉(zhuǎn)臂每19分轉(zhuǎn)一圈，因此要求一天24小時內(nèi)珠箱（如圖3-8）所承載的漂珠量(每轉(zhuǎn)一圈卸載一次）的總和不少于25 m3 。
因此漂珠的體積V應(yīng)滿足：
所以：
按漂珠打撈機(jī)的整體裝配可取其尺寸為：
材料選擇的不銹鋼板。
為了卸載方便設(shè)計其下半部有一定的斜度，綜合考慮卸料口設(shè)計為。
珠箱底部為卸料門，且門與卸料斗上壓輪相接觸，可自動完成門的開啟和關(guān)閉，門的四周用高彈性發(fā)泡橡膠條密封。
圖3.8 珠箱結(jié)構(gòu)圖
3.6刮板寬度B的確定
刮板寬度B是決定撈取工作能力的重要因素。按下述方法確定：
轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)速度Vdm為
式（3.42）
式中 Dm=3800mm；
N—轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速，n=1周/19分
則
若取刮板鏈條線速度V=0.20m/s，刮板間距L1=300mm,則刮板所能刮取的有效寬度（認(rèn)為在刮取漂珠時，不發(fā)生橫向流動）：
式中：S為一個刮板刮取到另一個刮板所在位置時所需時間，按下式計算
式（3.43）
則
取刮板寬度B=210mm。
3.7自動卸載漂珠機(jī)構(gòu)的設(shè)計
3.7.1四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算
為了能夠在卸料時卸料，開料箱能順暢的打開，因此設(shè)計一個四桿機(jī)構(gòu)，能起到助力作用，因此要求是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。如圖3.9所示：
圖3.9 四桿機(jī)構(gòu)
按要求（可查參考文獻(xiàn)[2]795頁表3.2-4得），
，實(shí)際尺由現(xiàn)場安裝時按其比例選取。
3.7.2卸料斗的設(shè)計
卸料斗固定在水泥基礎(chǔ)上，在卸料斗支撐架上設(shè)有開門機(jī)構(gòu)（頂壓輪核脫鉤輪）和關(guān)門機(jī)構(gòu)，（頂壓輪）。當(dāng)珠箱運(yùn)行到卸料斗處時，頂壓輪通過珠箱門底面的楔塊將門向上推起，脫鉤輪將掛鉤頂出，料門迅速打開卸料，當(dāng)珠箱卸料完畢運(yùn)行至卸料斗末端需要關(guān)門時，關(guān)門機(jī)構(gòu)的頂壓輪壓緊楔面，將門向上推起，掛鉤的復(fù)位彈簧使掛鉤復(fù)位，鉤緊珠箱門。脫鉤過程模擬圖如圖3.10所示：
圖3.10 脫鉤過程模擬圖
3.7.3電氣控制系統(tǒng)的原理的設(shè)計
在電路控制上，采用兩套并聯(lián)電路控制系統(tǒng)。1.按鈕人工控制；2.全自動系統(tǒng)控制。當(dāng)正常啟動工作時，如出現(xiàn)珠箱內(nèi)儲料過量有外溢可能時，傳感系統(tǒng)自動斷電，整機(jī)停止工作；當(dāng)卸料后自動接通，整機(jī)恢復(fù)工作狀態(tài)。傳感系統(tǒng)是在珠箱內(nèi)裝有一漂浮裝置。
自動控制電路的設(shè)計，如圖3-8所示。一對開關(guān)按鈕（圖中、）安裝在珠箱架上最便于操作之處，控制電磁開關(guān)KM，用來控制工作電機(jī)M。熱繼電器FR對電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)。
行程開關(guān)SQ，中間繼電器KA、時間繼電器KT組成全自動控制系統(tǒng)，控制漂珠儲量的極限值。使用調(diào)試時將傳感機(jī)構(gòu)的掛鉤筒置于最佳位置，當(dāng)掛筒受漂珠擠壓，則向上推動行程開關(guān)動作，即處于圖3-11所示位置，KM斷電、電機(jī)停車。同時中間繼電器KA接通開始工作，當(dāng)卸料或其他原因是掛筒在因自重下落時，行程開關(guān)復(fù)原，KM接通，電機(jī)開始工作。與此同時時間繼電器KT也接通開始工作，其延時斷開的凍接點(diǎn)KT經(jīng)數(shù)秒后斷開，中間繼電器KA停電，一個循環(huán)結(jié)束。
圖3-11 電氣控制原理圖
4 基于UG的三維漂珠自動打撈機(jī)設(shè)計
4.1 UG軟件簡介
Unigraphics（簡稱UG）是美國EDS公司出品的一套CAD/CAM/CAE于一體的軟件系統(tǒng)。它的功能覆蓋了從概念設(shè)計到產(chǎn)品生產(chǎn)的整個過程，并且廣泛地運(yùn)用在汽車、航天、模具加工及設(shè)計和醫(yī)療器械行業(yè)等方面。它提供了強(qiáng)大的實(shí)體建模技術(shù)，提供了高效的曲面建構(gòu)能力，能夠完成復(fù)雜的造形設(shè)計，除此之外，裝配功能、2D出圖功能、模具加工功能及與PDM之間的緊密結(jié)合，使得UG在工業(yè)界成為一套無可匹敵的高級CAD/CAM系統(tǒng)。
在零件設(shè)計方面，UG提供了非全約束的實(shí)體特征建模與曲面建模相結(jié)合的技術(shù)，不但使工程師在設(shè)計時操作更加靈活，而且能夠保證用戶設(shè)計出非常復(fù)雜的產(chǎn)品。變量化的草圖輪廓繪制，能夠自動進(jìn)行動態(tài)化約束檢查。通過拖動手柄改變尺寸，可以動態(tài)預(yù)覽模型，實(shí)現(xiàn)特征和草圖的動態(tài)編輯。UG提供的拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃描、抽殼、筋板、圓角、倒角等功能可以設(shè)計出各種實(shí)體模型。采用拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃描和曲面延伸、延展、縫合、修補(bǔ)等構(gòu)造曲面功能可以創(chuàng)建形狀復(fù)雜的曲面模型。
UG還具有功能強(qiáng)大的鈑金模塊，但這個模塊并不是獨(dú)立存在的，而是完全集成于UG零件設(shè)計環(huán)境中，這樣在進(jìn)行鈑金設(shè)計時更加方便。鈑金模塊包括平面特征、多重彎曲、切割、自動展平、彎折、法蘭、折邊、斷開邊角等功能，利用這些功能可以設(shè)計出非常復(fù)雜的鈑金零件。
在工程圖方面，UG提供了生成完整詳細(xì)的工程圖的各種設(shè)計工具，使用戶能快捷地生成完整的，符合標(biāo)準(zhǔn)的工程圖紙。由于工程視圖是由三維零件自動在圖紙中生成的，因此不同方向的視圖、局部視圖、剖視圖和其他視圖都是全相關(guān)的。當(dāng)用戶修改圖紙時，三維零件模型和各個視圖都會自動更新。另外，系統(tǒng)還提供了完備的尺寸和符號標(biāo)注工具，不但可以在視圖中控制三維模型中已有標(biāo)注的顯示，還可以手動加入形位公差、焊接符、粗糙度、螺紋線、基準(zhǔn)符符號，用戶還可以自定義標(biāo)注符號。圖紙的繪制和標(biāo)注不但支持ANSI、BS、DIN、ISO、JIS和GOST等國際標(biāo)準(zhǔn)，還支持GB國家標(biāo)準(zhǔn)。
UG的強(qiáng)大功能：
（1） 可以為機(jī)械設(shè)計、模具設(shè)計以及電器設(shè)計單位提供一套完整的設(shè)計、分析和制造方案。
（2） UG是一個完整的參數(shù)化軟件，為零部件的系列化建模、裝配和分析提供強(qiáng)大的基礎(chǔ)支持。
（3） UG可以管理CAD、數(shù)據(jù)以及整個產(chǎn)品開發(fā)周期中所有相關(guān)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)逆向工程和并行工程等先進(jìn)設(shè)計方法。
（4） UG可以完成包括自由曲面在內(nèi)的復(fù)雜模形的創(chuàng)建，同時在圖形顯示方面運(yùn)用了區(qū)域化管理的方式，節(jié)約系統(tǒng)資源。
（5） UG具有強(qiáng)大的裝配功能，并在裝配模塊中運(yùn)用了引用集的設(shè)計思想。為節(jié)省計算機(jī)資源提出了行之有效的方案。
UG軟件覆蓋了CAD，CAM，CAE的所有領(lǐng)域，UG的應(yīng)用模塊有十幾部分它們都是集成環(huán)境的一部分，相對獨(dú)立又相互聯(lián)系，包括建模、外觀造形設(shè)計、制圖、加工、結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動分析、鈑金、管路、注塑模向?qū)?、用戶界面編輯器?
由于是初次接觸UG這種如此強(qiáng)大的軟件，在短暫的時間內(nèi)學(xué)到的也只是皮毛部分，所以現(xiàn)只對建模進(jìn)行祥細(xì)的說明。
4.2實(shí)體建模
4.2.1鏈輪建模
1. 繪制草圖
以鏈輪為例對UG的實(shí)體建模進(jìn)行說明。
在建模狀態(tài)下進(jìn)入草圖繪制首先進(jìn)入建模條件下，然后進(jìn)入草圖狀態(tài)下，在草圖狀態(tài)下進(jìn)行草圖繪制。
工具繪制一條豎直線和3條水平線，豎直線的起點(diǎn)與原點(diǎn)重合，上面2條水平構(gòu)造線的右端點(diǎn)與豎直線重合，下面一條水平構(gòu)造線的右端點(diǎn)與原點(diǎn)重合。用“直線”工具繪制出2條水平線（最上面一條和最下面一條）和一條豎直線，上面日一條水平線右端點(diǎn)與豎直構(gòu)造線端點(diǎn)重合，下面一條水平線右端點(diǎn)與原點(diǎn)重合，左端點(diǎn)與豎直線下端點(diǎn)重合，豎直線上端點(diǎn)與 第二條水平構(gòu)造線左端點(diǎn)重合.工具標(biāo)注如圖所示的尺寸。如圖4.1
圖4.1
用“三點(diǎn)圓弧”工具，繪制出一條圓弧，它的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別落在直線的端點(diǎn)上。如圖4.2
圖4.2
用鏡像工具，將選中的草圖鏡像。如圖4.3
圖4.3
4.2.2建立旋轉(zhuǎn)
退出草圖，單擊，然后再在特征工具欄中單擊“旋轉(zhuǎn)”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“旋轉(zhuǎn)”屬性管理器，在“旋轉(zhuǎn)軸”輸入框中，選擇作為旋轉(zhuǎn)軸。復(fù)利用選擇合適方向。選擇起始角度 ，選擇合適角度。單擊“確定”圖標(biāo)按鈕完成建模。
圖4.4
4.2.3在建模體上建草圖
以圓盤的表面作為草圖平面，先繪制出3個同心圓，圓心與原點(diǎn)重合。如4.5
圖4.5
用工具繪制出3條直線，它們的起點(diǎn)都與原點(diǎn)重合，重點(diǎn)與圓重合，右邊的一條作“豎直“約束，利用設(shè)定尺寸。如圖4.6
圖4.6
繪制3條直線，它們的起點(diǎn)和終點(diǎn)都落在圓上，右邊的直線作水平約束，用“約束”工具，將圖5-4所指的兩條直線作“垂直”約束。將圖中下面的兩條直線作“相等”約束，直線的尺寸如圖4.7
圖4.7
用“圓”工具繪制出一個圓，圓心落在直線的端點(diǎn)上，用將2個圓作“相切”約束。如圖4.8
圖4.8
用“三點(diǎn)圓弧”工具，繪制出一條圓弧，起點(diǎn)落在直線的端點(diǎn)上，終點(diǎn)落在圓上，如圖5-9所示。用工具，將圖中箭頭所指的圓弧和點(diǎn)作“重合”約束，將圓和圓弧作“相切”約束。如圖4.9
圖4.9
利用“鏡像”工具對圓弧進(jìn)行鏡像。如圖4.10
圖4.10
用“三點(diǎn)圓弧”工具，繪制出一條圓弧，圓弧的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別落在尺寸13直線的兩個點(diǎn)上，如圖5-13所示。用工具標(biāo)注出分度圓直徑的從動