關(guān)節(jié)式鉆床設(shè)計(jì)
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關(guān)節(jié)式鉆床設(shè)計(jì)說(shuō)明書 目錄 摘要 1 Abstract 2 第一章 緒論 3 1.1 課題的來(lái)源與研究的目的與意義.........................................................................4 1.2關(guān)節(jié)式鉆床的方案分析.............................................................................................. 5 1.2.1 結(jié)構(gòu)分析............................................................................................................6 1.2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案與布局.........................................................................7 1.2.3課題研究的內(nèi)容....................................................................................8 1.2.3.1 Solidworks設(shè)計(jì)基礎(chǔ)....................................................................9 1.2.3.2 草圖繪制.......................................................................................10 1.2.3.3 基準(zhǔn)特征，參考幾何體的創(chuàng)建.....................................................11 1.2.3.4 拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建...................................................12 1.2.3.5 工程圖的設(shè)計(jì)...............................................................................13 1.2.3.6 裝配設(shè)計(jì).......................................................................................14 第二章 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)........................................... ..................................................15 2.1 氣缸的選型計(jì)算 16 2.2 關(guān)節(jié)式鉆床擺臂長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 17 2.3 步進(jìn)電機(jī)的選型計(jì)算 18 2.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 第三章 關(guān)節(jié)式鉆床各部分強(qiáng)度的校核 20 3.1軸承強(qiáng)度的校核 21 3.2擺臂方管強(qiáng)度的校核 22 3.3傳動(dòng)軸強(qiáng)度的校核 26 第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及三維建模......................................................................................27 4.1底部機(jī)架的三維建模...........................................................................................38 4.2擺動(dòng)氣缸的三維建模............................................................................................29 4.3步進(jìn)電機(jī)的三維建模.............................................................................................30 4.4V帶輪的三維建模...................................................................................................31 4.5關(guān)節(jié)式鉆床的三維建模........................................................................................32 第五章 零件加工工藝流程圖......................................................................................33 第6章 應(yīng)用Solidworks軟件對(duì)關(guān)節(jié)式鉆床指定零件進(jìn)行受力分析...................34 第7章 三維軟件設(shè)計(jì)總結(jié)...........................................................................................35 結(jié)論 36 致謝 37 參考文獻(xiàn) 38 摘 要 關(guān)節(jié)式鉆床是能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按照擺臂旋轉(zhuǎn)的區(qū)域自行轉(zhuǎn)動(dòng)鉆孔、攻牙的半自動(dòng)化設(shè)備。它可代替普通臺(tái)式鉆床加工空間固定，不能靈活移動(dòng)鉆孔、攻牙的缺陷，能在擺臂旋轉(zhuǎn)的360度的區(qū)域里面完成任意位置任意工件的鉆孔、攻牙，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、模具加工，鍛造，冶金等等領(lǐng)域，在加工領(lǐng)域占據(jù)了越來(lái)越重要的位置。 本文主要進(jìn)行了關(guān)節(jié)式鉆床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和氣動(dòng)設(shè)計(jì)。關(guān)節(jié)式鉆床的機(jī)械結(jié)構(gòu)由氣缸、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和鉆孔裝置組成，可按預(yù)定軌跡運(yùn)動(dòng)，在任意的有效區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的鉆孔，攻牙的操作。氣動(dòng)部分的設(shè)計(jì)主要是選擇合適的控制閥，設(shè)計(jì)合理的氣動(dòng)控制回路，通過(guò)控制和調(diào)節(jié)氣缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來(lái)使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)獲得必要的力、動(dòng)作速度和改變運(yùn)動(dòng)方向，并按規(guī)定的程序工作。 本文詳細(xì)介紹了運(yùn)用SolidWorks軟件（3D 機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行關(guān)節(jié)式鉆長(zhǎng)的設(shè)計(jì)。由于SolidWorks軟件無(wú)論對(duì)零件設(shè)計(jì)，還是對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)都起了一個(gè)模擬仿真的作用，在SolidWorks軟件中，我們可以直觀，清楚地了解整個(gè)設(shè)計(jì)的外形，運(yùn)作甚至是材料的分析。借助SolidWorks，將產(chǎn)品更快地投入市場(chǎng)。SolidWorks 提供無(wú)與倫比的性能和價(jià)值，它是技術(shù)創(chuàng)新的領(lǐng)先者，并且還擁有最大的用戶群。沒(méi)有其他CAD 系統(tǒng)可以幫助您快速準(zhǔn)確地完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。 本文先對(duì)SolidWorks軟件作出簡(jiǎn)介，對(duì)此三維軟件作出一系列的說(shuō)明，而后對(duì)關(guān)節(jié)式鉆床設(shè)備進(jìn)行介紹，并結(jié)合SolidWorks軟件，將二者融會(huì)貫通。通過(guò)SolidWorks軟件設(shè)計(jì)，從二維的AUTOCAD零件圖紙，到三維的SolidWorks整個(gè)設(shè)備，大大地提高了設(shè)計(jì)的效果和效率，避免了工程師們?cè)诂F(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，切切實(shí)實(shí)地展現(xiàn)出三維軟件的強(qiáng)大性能。 關(guān)鍵詞：關(guān)節(jié)式鉆床；氣缸；Silidworks；自由度。 absraote Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors. This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work. s. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger This paper discusses the meat processing machinery - crusher working principle, main technical parameters, transmission system, the typical parts of the structure design and production capacity analysis. Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required. Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom. 第一章 緒論 機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開(kāi)各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。 機(jī)械工程的服務(wù)領(lǐng)域廣闊而多面，凡是使用機(jī)械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機(jī)械工程的服務(wù)。概括說(shuō)來(lái)，現(xiàn)代機(jī)械工程有五大服務(wù)領(lǐng)域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機(jī)械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機(jī)械、研制和提供從事各種服務(wù)的機(jī)械、研制和提供家庭和個(gè)人生活中應(yīng)用的機(jī)械、研制和提供各種機(jī)械武器。 不論服務(wù)于哪一領(lǐng)域，機(jī)械工程的工作內(nèi)容基本相同，主要有： 建立和發(fā)展機(jī)械工程的工程理論基礎(chǔ)。例如，研究力和運(yùn)動(dòng)的工程力學(xué)和流體力學(xué)；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應(yīng)用的工程材料學(xué)；研究熱能的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換的熱力學(xué)；研究各類有獨(dú)立功能的機(jī)械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和計(jì)算的機(jī)械原理和機(jī)械零件學(xué)；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學(xué)和非金屬工藝學(xué)等等。 研究、設(shè)計(jì)和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機(jī)械產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來(lái)的需要。 機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)；生產(chǎn)計(jì)劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計(jì)和制造工具、模具；確定勞動(dòng)定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運(yùn)；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和管理。機(jī)械一般是由許多各有獨(dú)特的成形、加工過(guò)程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對(duì)象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個(gè)人、家庭。而且銷售量在社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動(dòng)。因此，機(jī)械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營(yíng)特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營(yíng)等的研究也多是肇始于機(jī)械工業(yè)。 機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購(gòu)、驗(yàn)收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證機(jī)械產(chǎn)品在長(zhǎng)期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購(gòu)、驗(yàn)收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證機(jī)械產(chǎn)品在長(zhǎng)期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 研究機(jī)械產(chǎn)品在制造過(guò)程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過(guò)度耗費(fèi)方面的問(wèn)題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機(jī)械工程的一項(xiàng)特別重要的任務(wù)，而且其重要性與日俱增。機(jī)械的種類繁多，可以按幾個(gè)不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動(dòng)力機(jī)械、物料搬運(yùn)機(jī)械、粉碎機(jī)械等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、紡織機(jī)械等；按工作原理可分為熱力機(jī)械、流體機(jī)械、仿生機(jī)械等。另外，機(jī)械在其研究、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)用等過(guò)程中都要經(jīng)過(guò)幾個(gè)工作性質(zhì)不同的階段。按這些不同階段，機(jī)械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個(gè)分支系統(tǒng)，如機(jī)械科研、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)械運(yùn)用和維修等。 這些按不同方面分成的多種分支學(xué)科系統(tǒng)互相交叉，互相重疊，從而使機(jī)械工程可能分化成上百個(gè)分支學(xué)科。例如，按功能分的動(dòng)力機(jī)械，它與按工作原理分的熱力機(jī)械、流體機(jī)械、透平機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、蒸汽動(dòng)力機(jī)械、核動(dòng)力裝置、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，以及與按行業(yè)分的中心電站設(shè)備、工業(yè)動(dòng)力裝置、鐵路機(jī)車、船舶輪機(jī)工程、汽車工程等都有復(fù)雜的交叉和重疊關(guān)系。船用汽輪機(jī)是動(dòng)力機(jī)械，也是熱力機(jī)械、流體機(jī)械和透平機(jī)械，它屬于船舶動(dòng)力裝置、蒸汽動(dòng)力裝置，可能也屬于核動(dòng)力裝置等等。 19世紀(jì)時(shí)，機(jī)械工程的知識(shí)總量還很有限，在歐洲的大學(xué)院校中它一般還與土木工程綜合為一個(gè)學(xué)科，被稱為民用工程，19世紀(jì)下半葉才逐漸成為一個(gè)獨(dú)立學(xué)科。進(jìn)入20世紀(jì)，隨著機(jī)械工程技術(shù)的發(fā)展和知識(shí)總量的增長(zhǎng)，機(jī)械工程開(kāi)始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學(xué)科。這種分解的趨勢(shì)在20世紀(jì)中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達(dá)到了最高峰。 由于機(jī)械工程的知識(shí)總量已擴(kuò)大到遠(yuǎn)非個(gè)人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過(guò)度的專業(yè)化造成知識(shí)過(guò)分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)整體的進(jìn)步，對(duì)外界條件變化的適應(yīng)能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識(shí)過(guò)狹，考慮問(wèn)題過(guò)專，在協(xié)同工作時(shí)配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學(xué)提高。因此自20世紀(jì)中、后期開(kāi)始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢(shì)。人們更多地注意了基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)領(lǐng)域，合并分化過(guò)細(xì)的專業(yè)。械工程以增加生產(chǎn)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)來(lái)研制和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品。在未來(lái)的時(shí)代，新產(chǎn)品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉?，治理、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)任務(wù)。 機(jī)械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好?，F(xiàn)代機(jī)械工程創(chuàng)造出越來(lái)越精巧和越來(lái)越復(fù)雜的機(jī)械和機(jī)械裝置，使過(guò)去的許多幻想成為現(xiàn)實(shí)。 人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠(yuǎn)窺百億光年，近察細(xì)胞和分子。新興的電子計(jì)算機(jī)硬、軟件科學(xué)使人類開(kāi)始有了加強(qiáng)，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來(lái)年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無(wú)法想象的奇跡。 人類智慧的增長(zhǎng)并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復(fù)雜的工作，從而更促進(jìn)手的功能。手的實(shí)踐反過(guò)來(lái)又促進(jìn)人腦的智慧。在人類的整個(gè)進(jìn)化過(guò)程中，以及在每個(gè)人的成長(zhǎng)過(guò)程中，腦與手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化的。 人工智能與機(jī)械工程之間的關(guān)系近似于腦與手之間的關(guān)系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機(jī)械制造出來(lái)。過(guò)去，各種機(jī)械離不開(kāi)人的操作和控制，其反應(yīng)速度和操作精度受到進(jìn)化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會(huì)消除了這個(gè)限制。計(jì)算機(jī)科學(xué)與機(jī)械工程之間的互相促進(jìn)，平行前進(jìn)，將使機(jī)械工程在更高的層次上開(kāi)始新的一輪大發(fā)展。 19世紀(jì)時(shí)，機(jī)械工程的知識(shí)總量還很有限，在歐洲的大學(xué)院校中它一般還與土木工程綜合為一個(gè)學(xué)科，被稱為民用工程，19世紀(jì)下半葉才逐漸成為一個(gè)獨(dú)立學(xué)科。進(jìn)入20世紀(jì)，隨著機(jī)械工程技術(shù)的發(fā)展和知識(shí)總量的增長(zhǎng)，機(jī)械工程開(kāi)始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學(xué)科。這種分解的趨勢(shì)在20世紀(jì)中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達(dá)到了最高峰。 由于機(jī)械工程的知識(shí)總量已擴(kuò)大到遠(yuǎn)非個(gè)人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過(guò)度的專業(yè)化造成知識(shí)過(guò)分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)整體的進(jìn)步，對(duì)外界條件變化的適應(yīng)能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識(shí)過(guò)狹，考慮問(wèn)題過(guò)專，在協(xié)同工作時(shí)配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學(xué)提高。因此自20世紀(jì)中、后期開(kāi)始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢(shì)。人們更多地注意了基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)領(lǐng)域，合并分化過(guò)細(xì)的專業(yè)。 綜合-專業(yè)分化-再綜合的反復(fù)循環(huán)，是知識(shí)發(fā)展的合理的和必經(jīng)的過(guò)程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識(shí)，又具有足夠的綜合知識(shí)來(lái)認(rèn)識(shí)、理解其他學(xué)科的問(wèn)題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。 綜合與專業(yè)是多層次的。在機(jī)械工程內(nèi)部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術(shù)中也同樣有綜合和專業(yè)問(wèn)題。在人類的全部知識(shí)中，包括社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)和工程技術(shù)，也有處于更高一層、更宏觀的綜合與專業(yè)問(wèn)題。 關(guān)節(jié)式鉆床是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技半自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。關(guān)節(jié)式鉆床的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。關(guān)節(jié)式鉆床作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。 關(guān)節(jié)式鉆床是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，關(guān)節(jié)式鉆床被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了關(guān)節(jié)式鉆床的發(fā)展，使得關(guān)節(jié)式鉆床能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。關(guān)節(jié)式鉆床雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，鉆孔的范圍比傳統(tǒng)的臺(tái)式鉆床大的特點(diǎn)，因此，關(guān)節(jié)式鉆床已受到許多部門的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。 關(guān)節(jié)式鉆床技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣氣技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。關(guān)節(jié)式鉆床是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多自由度，可用來(lái)鉆孔、攻牙以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。 1.1課題的來(lái)源與研究的目的和意義 現(xiàn)代工業(yè)關(guān)節(jié)式鉆床起源于20世紀(jì)50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動(dòng)作功能的柔性自動(dòng)化產(chǎn)品。 關(guān)節(jié)式鉆床首先是從美國(guó)開(kāi)始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)關(guān)節(jié)式鉆床。他的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，端部裝有工件鉆攻機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 1962年，美國(guó)機(jī)械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型關(guān)節(jié)式鉆床。商名為Unimate(即萬(wàn)能自動(dòng))。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用氣驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲(chǔ)裝置。不少球坐標(biāo)式通用關(guān)節(jié)式鉆床就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬(wàn)能自動(dòng)公司（Unimaton）,專門生產(chǎn)工業(yè)關(guān)節(jié)式鉆床。 1962年，美國(guó)機(jī)械鑄造公司也試驗(yàn)成功一種叫Versatran關(guān)節(jié)式鉆床，原意是靈活搬運(yùn)。該關(guān)節(jié)式鉆床的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用氣驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種關(guān)節(jié)式鉆床出現(xiàn)在六十年代初，但都是國(guó)外工業(yè)關(guān)節(jié)式鉆床發(fā)展的基礎(chǔ)。 1978年，美國(guó)Unimate公司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種Unimate-Vic-arm型工業(yè)關(guān)節(jié)式鉆床，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于1毫米。 美國(guó)還十分注意提高關(guān)節(jié)式鉆床的可靠性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低成本。如Unimate公司建立了8年關(guān)節(jié)式鉆床試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行各種性能的試驗(yàn)。準(zhǔn)備把故障前平均時(shí)間（注：故障前平均時(shí)間是指一臺(tái)設(shè)備可靠性的一種量度。它給出在第一次故障前的平均運(yùn)行時(shí)間），由400小時(shí)提高到1500小時(shí)，精度可提高到0.1毫米。 德國(guó)機(jī)器制造業(yè)是從1970年開(kāi)始應(yīng)用關(guān)節(jié)式鉆床，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的鉆孔、攻牙等作業(yè)。德國(guó)KnKa公司還生產(chǎn)一種全自動(dòng)關(guān)節(jié)式鉆床，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。 瑞士RETAB公司生產(chǎn)一種全自動(dòng)智能關(guān)節(jié)式鉆床，采用示教方法編制程序。 瑞典安莎公司采用關(guān)節(jié)式鉆床鉆孔、攻牙等等。 日本是工業(yè)關(guān)節(jié)式鉆床發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自1969年從美國(guó)引進(jìn)二種典型關(guān)節(jié)式鉆床后，大力研究關(guān)節(jié)式鉆床的研究。據(jù)報(bào)道，1976年從事關(guān)節(jié)式鉆床的研究工作的大專院校、研究單位多達(dá)50多個(gè)。1979年120多個(gè)大學(xué)和國(guó)家研究部門用在關(guān)節(jié)式鉆床的研究費(fèi)用42%。1979年日本關(guān)節(jié)式鉆床的產(chǎn)值達(dá)443億日元，產(chǎn)量為14535臺(tái)。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá)222億日元，是1978年的二倍。具有記憶功能的關(guān)節(jié)式鉆床產(chǎn)值約為67億日元，比1978年增長(zhǎng)50%。智能關(guān)節(jié)式鉆床約為17億日元，為1978年的6倍。截止1979年，關(guān)節(jié)式鉆床累計(jì)產(chǎn)量達(dá)56900臺(tái)。在數(shù)量上已占世界首位，約占70%，并以每年50%～60%的速度增長(zhǎng)。使用關(guān)節(jié)式鉆床最多的是汽車工業(yè)，其次是電機(jī)、電器。預(yù)計(jì)到1990年將有55萬(wàn)機(jī)器人在工作。 第二代關(guān)節(jié)式鉆床正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺(jué)、觸覺(jué)能力，甚至聽(tīng)、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺(jué)到的信息反饋，使關(guān)節(jié)式鉆床具有感覺(jué)機(jī)能。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺(jué)和視覺(jué)關(guān)節(jié)式鉆床。 第三代關(guān)節(jié)式鉆床則能獨(dú)立地完成工作過(guò)程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。 隨著關(guān)節(jié)式鉆床的研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國(guó)際性學(xué)術(shù)交流活動(dòng)十分活躍，歐美各國(guó)和其他國(guó)家學(xué)術(shù)交流活動(dòng)開(kāi)展很多。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)節(jié)式鉆床也越來(lái)越多的地被應(yīng)用。在機(jī)械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機(jī)械加工、裝配、檢驗(yàn)、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實(shí)理。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國(guó)防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用。 在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用關(guān)節(jié)式鉆床的意義可以概括如下： 一、以提高生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化程度 應(yīng)用關(guān)節(jié)式鉆床有利于實(shí)現(xiàn)工件的鉆孔、攻牙等的自動(dòng)化的程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。 二、以改善勞動(dòng)條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的，而應(yīng)用關(guān)節(jié)式鉆床即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動(dòng)條件得以改善。在一些簡(jiǎn)單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以關(guān)節(jié)式鉆床代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用關(guān)節(jié)式鉆床代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用關(guān)節(jié)式鉆床可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工自動(dòng)線上，目前幾乎都沒(méi)有關(guān)節(jié)式鉆床，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。 綜上所述，有效的應(yīng)用關(guān)節(jié)式鉆床，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。 1.2 關(guān)節(jié)式鉆床的方案分析 為了使關(guān)節(jié)式鉆床的通用性更強(qiáng)，把關(guān)節(jié)式鉆床的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu)，當(dāng)工件所需要鉆的孔的大小有不同時(shí)，可以使用工裝來(lái)安裝鉆頭和絲錐，這樣在不同的孔徑的情況下，直接通過(guò)更換鉆頭或者絲錐就能夠很好地解決問(wèn)題。 考慮到關(guān)節(jié)式鉆床的通用性，同時(shí)由于需要鉆孔、攻牙的工件的放置不固定，因此鉆孔攻牙裝置必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿足工作的要求。因此，鉆孔裝置設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鉆孔裝置回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)應(yīng)為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)就能夠滿足要求。 按照需要鉆孔、攻牙的工件的位置的不同，本關(guān)節(jié)式鉆床的手臂有N個(gè)自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和降(或俯仰)運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過(guò)立柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。手臂的各種運(yùn)動(dòng)由氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。 由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本關(guān)節(jié)式鉆床采用氣壓傳動(dòng)方式。 考慮到關(guān)節(jié)式鉆床的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)對(duì)關(guān)節(jié)式鉆床進(jìn)行控制。當(dāng)關(guān)節(jié)式鉆床的動(dòng)作流程改變時(shí)，只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。 1.2.1 結(jié)構(gòu)分析 關(guān)節(jié)式鉆床的最大鉆孔攻牙直徑是其規(guī)格的主參數(shù)，由于是采用氣動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，因此考慮吸取的物體不應(yīng)該太重，查閱相關(guān)關(guān)節(jié)式鉆床的設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鉆攻的工件質(zhì)量為5公斤。 基本參數(shù)運(yùn)動(dòng)速度是關(guān)節(jié)式鉆床主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對(duì)關(guān)節(jié)式鉆床速度提出了要求，設(shè)計(jì)速度過(guò)低限制了它的使用范圍。而影響關(guān)節(jié)式鉆床動(dòng)作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。該關(guān)節(jié)式鉆床最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)為。最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為。平均移動(dòng)速度為。平均回轉(zhuǎn)速度為。關(guān)節(jié)式鉆床動(dòng)作時(shí)有啟動(dòng)、停止過(guò)程的加、減速度存在，用速度一行程曲線來(lái)說(shuō)明速度特性較為全面，因?yàn)槠骄俣扰c行程有關(guān)，故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。除了運(yùn)動(dòng)速度以外，手臂設(shè)計(jì)的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。大部分關(guān)節(jié)式鉆床設(shè)計(jì)成相當(dāng)于人工坐著或站著且略有走動(dòng)操作的空間。過(guò)大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來(lái)偏重力矩增大而剛性降低。在這種情況下宜采用自動(dòng)傳送裝置為好。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較，該關(guān)節(jié)式鉆床手臂的伸縮行程定為600mm,最大工作半徑約為。手臂升降行程定為。定位精度也是基本參數(shù)之一。該關(guān)節(jié)式鉆床的定位精度為。 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)如下： 1、鉆孔工件的重量：5Kg 2、自由度數(shù)：N個(gè)自由度 3、坐標(biāo)型式：圓柱坐標(biāo) 4、最大工作半徑：2000mm 5、機(jī)身最大中心高：2300mm 6、主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)： 手臂伸縮行程：1200mm 手臂伸縮速度：200mm/s 機(jī)身升降行程：120mm 機(jī)身升降速度：100mm/s 機(jī)身回轉(zhuǎn)范圍：0- 180 機(jī)身回轉(zhuǎn)速度：90/s 1.2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案與布局 關(guān)節(jié)式鉆床氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)主要是選用合適的控制閥，通過(guò)控制和調(diào)節(jié)各個(gè)氣缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來(lái)使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)獲得必要的力、動(dòng)作速度和改變運(yùn)動(dòng)方向，并按規(guī)定的程序工作，設(shè)計(jì)出的方案布局圖如下圖所示。 關(guān)節(jié)式鉆床總體方案與布局圖 本設(shè)計(jì)的關(guān)節(jié)式鉆床完成各個(gè)運(yùn)動(dòng)的氣缸只有完全伸出和完全縮回兩個(gè)狀態(tài)，選擇兩位五通換向閥控制各個(gè)氣缸的運(yùn)動(dòng)方向，氣缸的進(jìn)出口回路各設(shè)置一個(gè)單向節(jié)流閥，通過(guò)控制進(jìn)出口空氣流量的大小來(lái)控制氣缸執(zhí)行器動(dòng)力的大小和運(yùn)動(dòng)速度。設(shè)計(jì)中采用PLC控制關(guān)節(jié)式鉆床實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的預(yù)定動(dòng)作，既可以簡(jiǎn)化控制線路，節(jié)省成本，又可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 1.2.3 課題研究的內(nèi)容 本論文主要研究運(yùn)用SolidWorks對(duì)關(guān)節(jié)式鉆床進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，了解SolidWorks的各種功能。 SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內(nèi)。當(dāng)初的目標(biāo)是希望在每一個(gè)工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。從1995年推出第一套SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件至今已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)銷商在全球140個(gè)國(guó)家進(jìn)行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997年，Solidworks被法國(guó)達(dá)索（Dassault Systemes）公司收購(gòu)，作為達(dá)索中端主流市場(chǎng)的主打品牌。SolidWorks軟件是世界上第一個(gè)基于Windows開(kāi)發(fā)的三維CAD系統(tǒng)。由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢(shì)，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財(cái)務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽(yù)。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺(tái)CAD系統(tǒng)評(píng)比第一名。從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)。其中僅從1999年起，美國(guó)權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎(jiǎng)，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡(jiǎn)明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計(jì)師大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場(chǎng)。 由于SolidWorks出色的技術(shù)和市場(chǎng)表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對(duì)象。終于在1997年由法國(guó)達(dá)索公司以三億一千萬(wàn)美元的高額市值將SolidWorks全資并購(gòu)。公司原來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)投資商和股東，以一千三百萬(wàn)美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，獲得了高額的回報(bào)，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀(jì)錄。并購(gòu)后的SolidWorks以原來(lái)的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司。SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件也成為達(dá)索企業(yè)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的CAD產(chǎn)品。 由于使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的parasolid內(nèi)核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)。SolidWorks成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬(wàn)，涉及航空航天、機(jī)車、食品、機(jī)械、國(guó)防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂(lè)工業(yè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等分布于全球100多個(gè)國(guó)家的約3萬(wàn)1千家企業(yè)。在教育市場(chǎng)上，每年來(lái)自全球4，300所教育機(jī)構(gòu)的近145，000名學(xué)生通過(guò)SolidWorks的培訓(xùn)課程。 據(jù)世界上著名的人才招聘網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD軟件相比，SolidWorks相關(guān)的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，這一事實(shí)說(shuō)明了越來(lái)越多的工程師和設(shè)計(jì)者使用SolidWorks三維軟件，越來(lái)越多的企業(yè)需要SolidWorks人才。Solidworks軟件功能強(qiáng)大，易于操作，界面人性化，技術(shù)創(chuàng)新，組件繁多是SolidWorks的五大特點(diǎn)。使得SolidWorks三維軟件成為目前全球領(lǐng)先的三維CAD解決方案。SolidWorks在設(shè)計(jì)時(shí)能夠?yàn)橛脩籼峁┎煌脑O(shè)計(jì)方案，通過(guò)方案的篩選，工程師能從中選擇合適的方案，從而在設(shè)計(jì)過(guò)程中降低設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。在目前市場(chǎng)上所見(jiàn)到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設(shè)計(jì)過(guò)程比較簡(jiǎn)便又通俗易懂的軟件之一。它不僅提供如此人性化的系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者，乃至整個(gè)機(jī)械行業(yè)提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。SolidWorks軟件是世界上第一個(gè)基于Windows開(kāi)發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢(shì)，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財(cái)務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽(yù)。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺(tái)CAD系統(tǒng)評(píng)比第一名；從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)，其中僅從1999年起，美國(guó)權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎(jiǎng)，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡(jiǎn)明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計(jì)師大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場(chǎng)。由于SolidWorks出色的技術(shù)和市場(chǎng)表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對(duì)象。終于在1997年由法國(guó)達(dá)索公司以三億一千萬(wàn)美元的高額市值將SolidWorks全資并購(gòu)。公司原來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)投資商和股東，以一千三百萬(wàn)美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，獲得了高額的回報(bào)，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀(jì)錄。并購(gòu)后的SolidWorks以原來(lái)的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司，SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件也成為達(dá)索企業(yè)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的CAD產(chǎn)品。 由于使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的parasolid內(nèi)（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)，SolidWorks成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬(wàn)，涉及航空航天、機(jī)車、食品、機(jī)械、國(guó)防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂(lè)工業(yè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等分布于全球100多個(gè)國(guó)家的約3萬(wàn)1千家企業(yè)。在教育市場(chǎng)上，每年來(lái)自全球4，300所教育機(jī)構(gòu)的近145，000名學(xué)生通過(guò)SolidWorks的培訓(xùn)課程。 據(jù)世界上著名的人才網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD系統(tǒng)相比，與SolidWorks相關(guān)的招聘廣告比其它軟件的總和還要多，這比較客觀地說(shuō)明了越來(lái)越多的工程師使用SolidWorks，越來(lái)越多的企業(yè)雇傭SolidWorks人才。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界用戶每年使用SolidWorks的時(shí)間已達(dá)5500萬(wàn)小時(shí)。 在美國(guó)，包括麻省理工學(xué)院（MIT）、斯坦福大學(xué)等在內(nèi)的著名大學(xué)已經(jīng)把SolidWorks列為制造專業(yè)的必修課，國(guó)內(nèi)的一些大學(xué)（教育機(jī)構(gòu)）如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、大連理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、武漢理工大學(xué)等也在應(yīng)用SolidWorks進(jìn)行教學(xué)。Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solidworks有功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，這使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，而且對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。 SolidWorks在現(xiàn)今社會(huì)階段逐漸廣泛應(yīng)用，并且SolidWorks公司對(duì)中國(guó)市場(chǎng)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)，日后SolidWorks應(yīng)用將會(huì)更加完善，更加普遍。通過(guò)前文對(duì)SolidWorks的深入了解后，往后會(huì)對(duì)SolidWorks進(jìn)行個(gè)別應(yīng)用的分析，如建模，裝配，工程圖，力學(xué)分析等。 1.2.3.1 SolidWorks設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 熟悉SolidWorks的工作環(huán)境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作環(huán)境中文件的打開(kāi)、保存、導(dǎo)入等基本操作，掌握三維建模流程。 1.2.3.2 草圖繪制 掌握點(diǎn)、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級(jí)幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應(yīng)用幾何約束；熟練應(yīng)用陣列、實(shí)體轉(zhuǎn)換等草圖繪制工具；能綜合應(yīng)用各種草圖繪制實(shí)體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。 1.2.3.3 基準(zhǔn)特征-參考幾何體的創(chuàng)建 清楚明白基于特征的建模方式、參數(shù)化思想等概念；靈活運(yùn)用各種建立基準(zhǔn)點(diǎn)的方法；靈活運(yùn)用各種建立基準(zhǔn)軸方法；靈活運(yùn)用各種建立基準(zhǔn)面的方法；靈活運(yùn)用坐標(biāo)系的建立方法；能根據(jù)建模需要綜合應(yīng)用各種參考幾何體。 1.2.3.4 拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建模 靈活運(yùn)用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運(yùn)用旋轉(zhuǎn)特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運(yùn)用放樣特征的概念與建立方法；通過(guò)實(shí)踐能夠準(zhǔn)確分析零件的特征，靈活運(yùn)用拉伸和旋轉(zhuǎn)也正建立三維模型。綜合應(yīng)用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實(shí)體。 1.2.3.5 工程圖設(shè)計(jì) 靈活運(yùn)用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運(yùn)用建立標(biāo)準(zhǔn)三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運(yùn)用各種注釋的方法。 1.2.3.6 裝配設(shè)計(jì) 靈活運(yùn)用自底向上的裝配方法；靈活運(yùn)用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運(yùn)用SolidWorks智能裝配技術(shù)；靈活運(yùn)用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中設(shè)計(jì)子裝配體；靈活運(yùn)用干涉檢查；靈活運(yùn)用自上向下的裝配方法；靈活運(yùn)用在裝配模型工程圖中添加零件序號(hào)；靈活運(yùn)用生成裝配體材料明細(xì)表的方法。 第二章 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 氣缸的選型計(jì)算 氣缸運(yùn)行長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為=118mm,氣缸內(nèi)徑為=110mm,半R=55mm,氣缸運(yùn)行速度，加速度時(shí)間=0.1s,壓強(qiáng)p=0.4MPa,則驅(qū)動(dòng)力 2、尺寸校核 （1）測(cè)定手腕質(zhì)量為5kg,則重力 （2） 設(shè)計(jì)加速度，則慣性力 （3）考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定一摩擦系數(shù)， 總受力 所以設(shè)計(jì)尺寸符合實(shí)際使用要求。 由于實(shí)際設(shè)計(jì)中用到的鉆孔夾具的總重為5KG，我們根據(jù)杠桿原理可知：F1XL1=F2XL2，已知兩個(gè)力臂之間的長(zhǎng)度的比值為1:5，即根據(jù)杠桿原理可得實(shí)際氣缸的出力為5X15=75N，然后根據(jù)F=PXS(這里假定大氣壓力為：0.6MPA)，那么就有F=1400N,查表可得，我們可以選擇缸徑150，行程400的無(wú)桿行標(biāo)準(zhǔn)氣缸，氣缸牌子我們選擇SMC. 2.2 關(guān)節(jié)鉆床擺臂長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算 通過(guò)杠桿原理可知，擺臂的長(zhǎng)度直接和鉆孔裝置所能移動(dòng)的最大區(qū)域有直接關(guān)系，由于氣缸的推理為150,那么根據(jù)杠桿原理，我們可以計(jì)算出擺臂的長(zhǎng)度為短臂300，長(zhǎng)臂1500，這樣就可以得出長(zhǎng)短臂的比例剛好就是1:5，符合題目的要求。方管底架選擇根據(jù)物料以及其他零部件的重量來(lái)定，方管底架受力分析得出，由分析得出底座在平衡狀態(tài)下只受地面對(duì)其的支撐力和在其表面上物體所給的壓力。 即方管架給的壓力為G1+G（零部件重量）=2000N（200Kg）+(50x10)=2500N 根據(jù)方管承載力計(jì)算公式： M=Pac/L(M：彎矩，P集中力，a集中力距支座距離，c集中力距另一支座距離，L跨度，L=a+c‘； （僅用于矩形截面) f=M/W≤材料的許用應(yīng)力（彈性抗拉強(qiáng)度/安全系數(shù)）。 M=Pac/L=11960xL，本次設(shè)計(jì)初定L為1000mm 則M=13456N.M ，初定方管為80x40x3的方管和40x40x3，計(jì)算W得出 折算后位12Mpa 查的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235A的抗拉強(qiáng)度為375~500Mpa，由于12Mpa遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于375Mpa，所以初定方管40x40x3和80x40x3的方管滿足要求。 由計(jì)算得出可以使用80x400x3的方管和40x40x3的方管，初定設(shè)計(jì)計(jì)算得出方管總體架尺寸為1000mmx910mm。 2.3 步進(jìn)電機(jī)的選型計(jì)算 根據(jù)公式： N=＝4(KW) G－關(guān)節(jié)式鉆床的生產(chǎn)能力，1000kg/h W－切割1kg物料耗用能量，其值與孔眼直徑有關(guān)，d小則w大，當(dāng)d＝3mm， 取w＝0.0030kw.h/kg。（查B5p） －傳動(dòng)效率，取0.75 所以根據(jù)N＝4kw，n＝1500r/min，查B1表10-4-1選用Y112M-4，再查B1表10-4-2得Y112M-4電機(jī)的結(jié)構(gòu)。 圖4-1 Y112M-4電動(dòng)機(jī)的外觀圖 2.4帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.4.1設(shè)計(jì)功率 選定帶型 根據(jù)和查B1圖8－1－2選取普通V帶A型，－小帶輪轉(zhuǎn)速，為1440r/min 2.4.2 傳動(dòng)比 1.76 ＝＝ 2.4.3 小帶輪基準(zhǔn)直徑（mm） 由B1表8－1－12和表8－1－14選定 ＝100mm>＝75r/min 2.4.4 大帶輪基準(zhǔn)直徑（mm） 由B3表8－7得=180mm 2.4.5 帶速驗(yàn)算 2.4.6 初定軸間距（mm） 2.4.7 所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度（mm） ＝ ＝886mm 依B1表8－1－8取＝900mm，即帶型為A－900 2.4.9 實(shí)際軸間距 2.4.10 小帶輪包角 = = 2.4.11單根V帶的基本額定功率 根據(jù)帶型號(hào)、和普通V帶查B1表8－1－27（c） 取1.32kw 2.4.12 時(shí)單根V帶型額定功率增量 根據(jù)帶型號(hào)、和查B1表8－1－27（c） 取0.15kw 2.4.13 V帶的根數(shù)Z Z = －小帶輪包角修正系數(shù)查B1表8－1－23,取0.96 －帶長(zhǎng)修正系數(shù)查B1表8－1－8，取0.87 2.4.14 單根V帶的預(yù)緊力 = =134（N） m－V帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量（kg/m）查B1表8－1－24，取0.1k/gm 2.4.15作用在軸上的力 －考慮新帶初預(yù)緊力為正常預(yù)緊力的1.5倍 2.4.16帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 帶輪應(yīng)既有足夠的強(qiáng)度，又應(yīng)使其結(jié)構(gòu)工藝性好，質(zhì)量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄造而產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力。 輪槽工作表面應(yīng)光滑（表面粗糙度）以減輕帶的磨損。 帶輪的材料為HT200。查B1表8－1－10得基準(zhǔn)寬度制V帶輪輪槽尺寸，根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑查B1表8－1－16確定輪輻 第3章 關(guān)節(jié)式鉆床各部分強(qiáng)度的校核 3.1軸承強(qiáng)度的校核 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命163658=48720小時(shí)； 1、計(jì)算輸入軸承 （1）已知nⅡ=458.2r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N； 初先兩軸承為角接觸球軸承7206AC型。 根據(jù)課本P265（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N； (2)∵FS1+Fa=FS2Fa=0 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端 FA1=FS1=315.1NFA2=FS2=315.1N； (3)x、y FA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根據(jù)課本P263表（11-8）得e=0.68FA1/FR1下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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