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黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘要 本文根據(jù)目前我學(xué)院插秧機(jī)的研究現(xiàn)狀 結(jié)合國(guó)內(nèi)外插秧機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu) 提出兩套縱 向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真 使用專業(yè) CAD 軟件 SolidWorks 先按照預(yù)定的軌跡 設(shè)計(jì)出 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 然后根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)置具體零件 再裝配調(diào)試 并最終得到兩套設(shè)計(jì)方案 使用 SolidWorks 分別建立兩套方案的裝配文件及爆炸視圖 分別對(duì)兩套進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行 Animator 仿真與 COSMOSMotion 仿真 最后使用 COSMOSMotion 分析整個(gè)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu) 提出分析意見(jiàn) 本設(shè)計(jì)需要用 SolidWorks Office Premium SW 完全版 3 42GB 才能進(jìn) 行 COSMOSMotion 仿真 文中多處介紹 COSMOSMotion 仿真工具的用法 要完美的模 擬仿真 還要用到 Microsoft NET Framework 2 0 和 DirectX 9 0c 本設(shè)計(jì)是以我學(xué)院自行 設(shè)計(jì)的插秧機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行研究的 許多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)自假設(shè) 設(shè)計(jì)結(jié)果僅作為插秧機(jī)進(jìn)給機(jī) 構(gòu)的一種參考 關(guān)鍵詞 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 插秧機(jī) 動(dòng)畫(huà)仿真 SolidWorks 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) II 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目錄 1 緒論 1 1 1 選題的意義 1 1 2 插秧機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)研究的現(xiàn)狀 1 1 2 1 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 1 2 2 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的工作原理 2 1 2 3 雙向螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3 1 2 4 學(xué)院知識(shí)產(chǎn)權(quán)現(xiàn)狀 3 1 3 研究插秧機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的步驟 3 1 4 論文的主要研究方法 4 2 SOLIDWORKS 動(dòng)畫(huà)仿真與運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)介 5 2 1 產(chǎn)品數(shù)字化變革與仿真設(shè)計(jì)發(fā)展 5 2 2 SOLIDWORKS 簡(jiǎn)介 6 2 3 ANIMATOR 插件功能及特點(diǎn) 7 2 4 模擬工具簡(jiǎn)介 8 2 5 COSMOSMOTION 基本知識(shí) 8 3 插秧機(jī)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3 1 要解決的問(wèn)題 11 3 2 解決方案分析 11 3 2 1 初步分析 11 3 2 2 具體分析 11 3 3 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 方案 1 12 3 3 1 設(shè)計(jì)的前提條件 12 3 3 2 機(jī)構(gòu)原理圖及運(yùn)動(dòng)分析 12 3 3 3 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)主要零件的設(shè)計(jì) 13 3 3 4 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的裝配關(guān)系 19 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) IV 3 4 圓弧型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 方案 2 22 3 4 1 設(shè)計(jì)的前提條件 22 3 4 2 機(jī)構(gòu)原理圖及運(yùn)動(dòng)分析 22 3 4 3 圓弧型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)主要零件的設(shè)計(jì) 23 3 4 4 圓弧型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的裝配關(guān)系 24 4 插秧機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的動(dòng)畫(huà)仿真與運(yùn)動(dòng)分析 26 4 1 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)仿真 26 4 1 1 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的 ANIMATOR 仿真 26 4 1 2 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的 COSMOSMOTION 分析 28 4 2 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析 31 4 3 圓弧型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)仿真 32 4 3 1 圓弧型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的 ANIMATOR 仿真 32 4 3 2 圓弧型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的 COSMOSMOTION 分析 32 4 4 圓弧型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析 33 4 5 方案 1 與方案 2 對(duì)比分析 34 4 6 結(jié)論 35 5 結(jié)束語(yǔ) 36 參考文獻(xiàn) 37 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1 1 選題的意義 水稻是我國(guó)種植面積最大 單產(chǎn)最高 總產(chǎn)最多的主要糧食作物 其常年種植面積 和總產(chǎn)約占我國(guó)糧食作物的 28 和 40 種植方式主要為傳統(tǒng)的人工插秧 雖然我國(guó)在 20 世紀(jì) 60 年代已開(kāi)始水稻種植機(jī)械化研究 對(duì)插秧機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與研究有所突破 但使用成本高 可操作性差 遠(yuǎn)不及水稻生產(chǎn)機(jī)械化中的耕作機(jī)械和收獲機(jī)械 與 我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展?fàn)顩r不協(xié)調(diào) 嚴(yán)重制約了我國(guó)水稻生產(chǎn)的發(fā)展 成為制約水稻生 產(chǎn)全程機(jī)械化的瓶頸 也限制了我國(guó)水稻生產(chǎn)的規(guī)?；?專業(yè)化 商品和現(xiàn)代化的發(fā)展 國(guó)內(nèi)對(duì)機(jī)插秧技術(shù)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)手段還較為傳統(tǒng) 很大一部分是借憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行類比 設(shè)計(jì) 一般只進(jìn)行靜態(tài)分析而不注重動(dòng)態(tài)特征分析 不像汽車(chē)制造 工程機(jī)械 航空航 天等工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用先進(jìn)虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行研發(fā) 基于SolidWorks 三維設(shè)計(jì)軟件虛擬樣機(jī)技 術(shù)解決方案 對(duì)水稻栽秧機(jī)器進(jìn)給機(jī)構(gòu)的模擬設(shè)計(jì) 運(yùn)動(dòng)仿真 具體解決其在運(yùn)動(dòng)中的 運(yùn)動(dòng)直觀圖 運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)可以較好地解決復(fù)雜的水稻插秧機(jī)的設(shè)計(jì) 動(dòng)力學(xué)分析 和參數(shù)優(yōu)化 可大大減少研發(fā)成本和物理樣機(jī)制造 試驗(yàn)的周期 具有巨大的工程實(shí) 用價(jià)值 對(duì)我國(guó)水稻插秧機(jī)設(shè)計(jì)水平的提高有極大的促進(jìn)作用 加快水稻插秧機(jī)關(guān)鍵技術(shù) 的研發(fā)步伐 對(duì)推動(dòng)我國(guó)水稻種植機(jī)械化的發(fā)展 對(duì)促進(jìn)規(guī)模化生產(chǎn) 農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移 新農(nóng)村建設(shè)和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有重要的意義 在設(shè)計(jì)階段中 熟悉掌握 SolidWorks 產(chǎn)品基本造型方法 必將對(duì)以后的工作與學(xué)習(xí) 有巨大幫助 1 2 插秧機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)研究的現(xiàn)狀 我國(guó)目前普遍使用的插秧機(jī)對(duì)其縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 分秧機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)研 制成與該技術(shù)配套的植質(zhì)水稻缽育栽植機(jī) 我院研究插秧機(jī)器已經(jīng)很多年 在研究過(guò)程 中已獲得很多技術(shù)突破和關(guān)鍵性的成果 紙盤(pán)水稻缽秧栽植機(jī)的工作過(guò)程是將早地里育 好的水稻紙盤(pán)缽秧苗盤(pán)整體地置于栽植機(jī)秧箱上的柵板橡膠帶式縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中 縱 橫 向進(jìn)給機(jī)構(gòu)與栽植育協(xié)調(diào)工作 共同完成分秧并通過(guò)栽植份最終將缽秧苗植人田間 1 2 1 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 1 2 圖1 1 水稻植質(zhì)缽育秧盤(pán) 1 缽育孔 2 進(jìn)給孔 水稻植質(zhì)缽育秧盤(pán)是將稻草粉為主要原料 添加水稻生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)濟(jì)和凝結(jié)濟(jì) 經(jīng)特殊加工工藝制成 如圖 1 1 秧盤(pán)長(zhǎng) 580mm 寬 265mm 高 23mm 每只秧盤(pán)經(jīng)緯 排列 29 行 14 列 共 406 穴 這種新型秧盤(pán)盛土充足 透氣性好 益于盤(pán)根 便于栽植 可育出帶蘗的缽塊壯秧 水稻栽植中 新型秧盤(pán)可保證秧苗根系完整 不緩苗 隨著水 稻生長(zhǎng) 秧盤(pán)緩慢將解 可為水稻提供生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng) 水稻植質(zhì)缽育栽植機(jī)的工作過(guò)程是將旱地里育好的水稻植質(zhì)缽育秧盤(pán)整體地置于栽 植機(jī)秧箱上的柵板橡膠帶式縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中 縱 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)與栽植臂協(xié)調(diào)工作 共 同完成分秧并通過(guò)栽植臂最終將缽秧苗植入田間 由于育秧盤(pán)的結(jié)構(gòu) 圖 1 1 所示 其穴缽 縱橫為經(jīng)緯排列 所以缽苗的株 行間距均為 20mm 柵板橡膠帶裝置位于栽植機(jī)秧箱下 方的秧門(mén)附近正中央 其帶面為柵板形 封閉的柵板橡膠帶分別套在秧箱背面的兩根步 進(jìn)軸的進(jìn)給輪上 其動(dòng)力由工作箱輸出的擺動(dòng)力通過(guò)擺臂及棘輪機(jī)構(gòu)提供 橡膠柵板間 間距與缽盤(pán)上的缽塊尺寸相吻合 每排缽塊均與柵板嚙合 并隨橡膠柵板帶前進(jìn)無(wú)相對(duì) 滑差 進(jìn)給準(zhǔn)確 柵板橡膠帶的兩邊各有一排等距型孔 進(jìn)給輪爪插入其中 當(dāng)進(jìn)給輪 轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度 一齒 時(shí) 通過(guò)輪爪撥動(dòng)膠帶前進(jìn)一步 使秧缽盤(pán)被推進(jìn)一排均勻進(jìn)給 確 保栽植機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確分秧 1 2 2 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的工作原理 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖1 2 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 1 秧盤(pán)長(zhǎng)壓條苗 2 秧盤(pán)短壓條 3 秧盤(pán)擋板 4 滑道 5 秧箱 6 護(hù)苗器 7 秧盤(pán)定位支撐切割裝置 8 方管 9 板式橡膠帶 10 驅(qū)動(dòng)輪 11 植質(zhì)缽育秧盤(pán) 如圖 1 2 所示 機(jī)器在插秧作業(yè)前打開(kāi)長(zhǎng)壓條 1 將秧盤(pán)置于板式橡膠帶 9 上 并使之 處于分秧位置 作業(yè)時(shí)分秧裝置每插一穴秧苗 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)秧箱移動(dòng)一個(gè)穴距 20mm 當(dāng)插完一排秧苗后 插秧機(jī)的自動(dòng)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)工作 其動(dòng)力由機(jī)器的工作箱 提供的擺動(dòng)力矩 轉(zhuǎn)變成棘輪棘爪機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 再通過(guò)鏈條傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳給驅(qū)動(dòng)輪 10 通過(guò)柵板橡膠帶帶動(dòng)植質(zhì)缽育秧盤(pán) 1 1 向前進(jìn)給一個(gè) 穴距 20mm 完成縱向進(jìn)給運(yùn) 動(dòng) 使縱向進(jìn)給量的精度提高 有效地保證了秧苗的栽植精度 為了使每一盤(pán)的最后一 排秧苗均能順利分秧 本機(jī)械上設(shè)置了秧盤(pán)擋板 3 既保證了每盤(pán)的最后一排秧苗的分秧 又能確保與下一盤(pán)秧苗的適時(shí)連接 使插秧過(guò)程連續(xù)進(jìn)行 有效地控制缺苗率 1 2 3 雙向螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 秧箱 鏈箱 栽植臂等參數(shù)不變 但移箱機(jī)構(gòu)參數(shù)中原機(jī)分秧決數(shù)為 18 次 橫向進(jìn) 給量 15 6mm 該項(xiàng)目分秧次數(shù)要求 14 次 橫向進(jìn)給量為 20mm 橫向移動(dòng)總量為 260mm 為此必須改變工作箱中雙向螺旋軸的基本參數(shù)與相應(yīng)量的結(jié)構(gòu) 見(jiàn)圖 1 由圖中 可見(jiàn)在保證總移動(dòng)量 260mm 的情況下 將螺距由 30 6mm 改為 40mm 軸徑也相應(yīng)加大 由 26mm 改為 4 35mm 其螺旋升角比原機(jī)還小 見(jiàn)圖 1 3 因此改變后增大了軸向推力 提高了螺旋軸的壽命 為此雙聯(lián)移動(dòng)套也相應(yīng)的作了變動(dòng) 工作箱內(nèi)其它部件均可通用 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 圖1 3 雙向螺旋軸 1 2 4 學(xué)院知識(shí)產(chǎn)權(quán)現(xiàn)狀 植質(zhì)水稻缽秧栽植技術(shù)及其配套機(jī)械是目前國(guó)內(nèi)外位居先進(jìn)地位的水稻移植技術(shù)和 機(jī)械 它的研究是一項(xiàng)融農(nóng)業(yè) 農(nóng)機(jī) 機(jī)械和造紙行業(yè)為一體的系統(tǒng)工程 在這項(xiàng)研究 中我院已向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)了一項(xiàng) 發(fā)明專利 和兩項(xiàng) 實(shí)用新型專利 并獲批準(zhǔn) 就栽植機(jī)而言 與目前國(guó)內(nèi)外普通栽植機(jī)不同 它需要的縱 橫向進(jìn)給均特別精確 為 了確保分秧精度 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)是它的核心部件 如若進(jìn)給不到位 則分秧后田間會(huì)出 現(xiàn)幾米內(nèi)無(wú)秧苗 反之幾米內(nèi)出現(xiàn)重苗 而采用我們研制的特殊 水稻植質(zhì)缽秧栽植 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 可有效的確保進(jìn)給準(zhǔn)確 從而有效的保證分秧栽植的高精度要求 我院 自行設(shè)計(jì)的縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖 1 4 1 3 研究插秧機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的步驟 本課題嘗試用專業(yè)的 CAD 軟件 SolidWorks 對(duì)水稻栽秧機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析 嚴(yán)格計(jì)算各個(gè)構(gòu)件的尺寸 對(duì)每一個(gè)構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡的分析 發(fā)揮 SolidWork 強(qiáng)大的仿 真功能進(jìn)行裝配和運(yùn)動(dòng)分析 并且模擬水稻栽秧機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 直觀的演示設(shè) 計(jì)結(jié)果 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖1 4 我院自行設(shè)計(jì)的縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 具體研究步驟 1 查閱水稻植質(zhì)缽育栽植技術(shù)相關(guān)文章及機(jī)構(gòu) 了解國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)械及工作原理 2 采用多種方式 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)插秧機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu) 3 畫(huà)出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及機(jī)構(gòu)裝配圖 4 應(yīng)用 SW 對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行力學(xué)分析并對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真 1 4 論文的主要研究方法 本課題將從以下幾方面進(jìn)行嘗試性產(chǎn)品數(shù)字化研究 1 研究符合學(xué)校自行設(shè)計(jì)插秧機(jī)的進(jìn)給機(jī)構(gòu) 2 進(jìn)給機(jī)構(gòu)的 Animator 仿真 3 用 COSMOSMotion 仿真分析 跟蹤零件的運(yùn)動(dòng)軌跡 分析機(jī)構(gòu)中零件的速度 加速度 作用力 反作用力和力矩等 并用動(dòng)畫(huà) 圖形 表格等多種形式輸出結(jié)果 2 SolidWorks 動(dòng)畫(huà)仿真與運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)介 2 1 產(chǎn)品數(shù)字化變革與仿真設(shè)計(jì)發(fā)展 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 隨著信息技術(shù)在各領(lǐng)域的迅速滲透 CAD CAM CAE 技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用 從 根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì) 生產(chǎn) 組織模式 對(duì)推動(dòng)現(xiàn)有企業(yè)的技術(shù)發(fā)行 帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn) 品結(jié)構(gòu)的變革 發(fā)展新興技術(shù) 促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的都具有十分重要的意義 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的在工業(yè)設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛 這一技術(shù)帶來(lái)的變革 之一就是產(chǎn)品數(shù)字化 產(chǎn)品數(shù)字化的發(fā)展歷程大致可以分為三個(gè)階段 第一階段為廣泛使用計(jì)算機(jī)輔助工具 CAD CAPP 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì) CAE 等 第二階段是在 CAX 的基礎(chǔ)上應(yīng)用并行工程 DFM 面向制造的設(shè)計(jì) DFA 面向 裝配的設(shè)計(jì) 以 PDM 產(chǎn)品數(shù)字管理 為集成平臺(tái) 將這些應(yīng)用集成為一個(gè)整體 第三階段是在并行工程的基礎(chǔ)上大量使用仿真手段 構(gòu)建產(chǎn)品的數(shù)學(xué)化模型 進(jìn)行 電 機(jī) 液等協(xié)同化仿真試驗(yàn) 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 以減少開(kāi)發(fā)成本 有益于產(chǎn)品的市場(chǎng)推 廣 當(dāng)今的工業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的要求下越來(lái)越高 這就需要 CAD 進(jìn)行面向市場(chǎng)的開(kāi)發(fā) 工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)的對(duì)象將從單個(gè)產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)發(fā)展為產(chǎn)品的研發(fā)策劃技術(shù) 使產(chǎn)品開(kāi)發(fā) 始終圍繞市場(chǎng)和人的需求 特別注重企業(yè)無(wú)形資產(chǎn)的開(kāi)發(fā) 如品牌 形象 計(jì)算機(jī)輔助 工業(yè)設(shè)計(jì)是工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的前沿 這不僅意味著設(shè)計(jì)手段的改變 同時(shí)也改變了工業(yè)設(shè) 計(jì)的思維方式 就產(chǎn)品制造中所涉及的模型種類來(lái)說(shuō) 大致可分為三類 即產(chǎn)品模型 制造系統(tǒng)模 型和開(kāi)發(fā)過(guò)程 包括設(shè)計(jì) 加工 裝配 測(cè)試等 模型 其中產(chǎn)品模型是所有活動(dòng)的目 的和中心 制造系統(tǒng)模型是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)必須要考慮的約束 這里的制造系統(tǒng)是一個(gè)廣義的 概念 包括物料供應(yīng) 加工 裝配和檢驗(yàn)等所有方面 仿真技術(shù)的應(yīng)用正是以這三類模型為中心展開(kāi)的 1 以產(chǎn)品模型為中心的仿真 包括產(chǎn)品的形態(tài)和動(dòng)態(tài)性能分析 產(chǎn)品的可制造性 分析 產(chǎn)品的可裝配必分析 在進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí) 要考慮的不只局限于與功能需求有關(guān) 的方面 如形狀 尺寸 結(jié)構(gòu)及各種物理特性 還要綜合考慮諸如制造 裝配 維護(hù) 成本等各方面的因素 因此 產(chǎn)品本身的仿真 如 CAE DFA 等 是仿真技術(shù)的制造業(yè) 應(yīng)用的基本方面 2 以制造系統(tǒng)模型為中心的傳真 包括對(duì)于復(fù)雜制造裝備 如加工中心 機(jī)器人 等 的仿真 對(duì)于復(fù)雜制造系統(tǒng) 柔性制造車(chē)間的設(shè)計(jì)和運(yùn)行 的仿真 仿真的目的在 于 確定設(shè)備能力的運(yùn)行情況 包括加工路線 資源的分配 物料的供應(yīng)等 3 以開(kāi)發(fā)過(guò)程模型為中心的仿真 包括設(shè)計(jì)過(guò)程的仿真和制造過(guò)程的仿真 產(chǎn)品 的開(kāi)發(fā)大致包括設(shè)計(jì)和制造兩個(gè)階段 在設(shè)計(jì)階段 產(chǎn)品的性能和成本就已基本上確定 了 而正是因?yàn)樵O(shè)計(jì)階段的重要必 以及設(shè)計(jì)過(guò)程中多學(xué)科輪作和反復(fù)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)帶來(lái) 的復(fù)雜性 設(shè)計(jì)過(guò)程的建模和傳真越來(lái)越受到人們的重視 仿真的目的在于縮短周期 降低成本 制造過(guò)各是仿真應(yīng)用的傳統(tǒng)方面 制造過(guò)程的仿真必須把產(chǎn)品模型和制造系 統(tǒng)模型結(jié)合起來(lái)加以考慮 但它不僅僅是兩者的簡(jiǎn)單相加 還需考慮控制策略 庫(kù)存能 力 負(fù)載能力等方面的問(wèn)題 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 傳統(tǒng)的機(jī)械行業(yè)僅僅注重產(chǎn)品的前期功能性設(shè)計(jì) 例如工藝性 成本 生產(chǎn)周期等 這些領(lǐng)先一些常用的 CAD 軟件即可完成 在后期驗(yàn)證產(chǎn)品功能時(shí) 輔助使用一些 CAE 軟件來(lái)進(jìn)行有限元分析或者綜合動(dòng)力學(xué)分析 在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的產(chǎn)品開(kāi)發(fā) 除了對(duì)產(chǎn) 品本身功能進(jìn)行設(shè)計(jì)外 還需注意產(chǎn)品的后續(xù)宣傳和形象傳遞 其采用的形式多種多樣 如海報(bào) 說(shuō)明書(shū) 產(chǎn)品操作動(dòng)畫(huà)演示 渲染圖像等 特別是如何使用產(chǎn)品動(dòng)態(tài)動(dòng)作 符 合其實(shí)際的規(guī)律 并且把這種視像記錄下來(lái) 這是一門(mén)新興的學(xué)科 在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中 正占據(jù)越來(lái)越重要的地位 動(dòng)畫(huà)是一種傳遞設(shè)計(jì)思想 記錄仿真的良好的載體 它的特點(diǎn)已經(jīng)形象和直觀 在 某些場(chǎng)合下 例如產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜 僅僅領(lǐng)先文字或者敘述往往不易講解清楚 而使用動(dòng)畫(huà)就能免去這種麻煩 達(dá)到交流的目的 高速的信息傳遞將為企業(yè)發(fā)展帶來(lái)新 的發(fā)展動(dòng)力和生存方式 對(duì)于企業(yè) CI 形象 VI 視覺(jué)識(shí)別 BI 行為識(shí)別 MI 理念識(shí)別 的 宣傳也有很大的促進(jìn)作用 2 2 SolidWorks 簡(jiǎn)介 SolidWorks 是一套基于 Windows 的 CAD CAE CAM PDM 桌面集成系統(tǒng) 是由美國(guó) SolidWorks 公司在總結(jié)和繼承了大型機(jī)構(gòu) CAD 軟件的基礎(chǔ)上 在 Windows 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的 第一個(gè)機(jī)械三維 CAD 軟件 于 1995 年 11 月研制成功 SolidWorks 是市場(chǎng)分額增長(zhǎng)最快 技術(shù)發(fā)展最快 市場(chǎng)前景最好 性能價(jià)格比最優(yōu)的軟件 隨著 SolidWorks 版本的不斷提 高 性能的不斷增強(qiáng) SolidWorks 已經(jīng)能滿足一般企業(yè)的一般需求了 SolidWorks 軟件擁有以下特點(diǎn) 1 第一個(gè)在 Windows 操作系統(tǒng)下開(kāi)發(fā)的 CAD 軟件 采用 Windows 系列 與 Windows 系統(tǒng)全兼容 是 Windows 的 OLE 2 產(chǎn)品 2 菜單少 使用直觀 簡(jiǎn)單 界面友好 SolidWorks 一共只有 60 幾個(gè)命令 其 余所有命令與 Windows 命令是相同的 下拉菜單一般只有二層 三層的不超過(guò) 5 個(gè) 圖形菜單設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明快 非常形象化 一看即知 系統(tǒng)的所有參數(shù)設(shè)置全部集中在一個(gè) 選項(xiàng) option 中 容易查找和設(shè)置 動(dòng)態(tài)引導(dǎo)具有智能化 一般情況下無(wú)須用戶去修改 特征樹(shù)獨(dú)具特色 實(shí)體及光源均可在特征樹(shù)中找到 操作特征非常方便 裝配約束所有 的概念非常簡(jiǎn)單且容易理解 實(shí)體的建模和裝配完全符合自然的三維世界 對(duì)實(shí)體的放 大 縮小和旋轉(zhuǎn)等操作全部是透明命令 可以在任何命令過(guò)程中使用 實(shí)體的選取非常 容易 方便 3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口豐富 轉(zhuǎn)換成功率高 SolidWorks 支持的標(biāo)準(zhǔn)有 IGES DXF DWG SAT ACSI STEP STL ASC 或二進(jìn)制的 VDAFS VDA 汽 車(chē)工業(yè)專用 VRML Parasolid 等 且與 CATIA Pro Engineer UG MDT Inventor 等設(shè)有專用接口 SolidWorks 與 I DEAS ANSYS Pro Engineer AutoCAD 等之間的數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換均非常成功 流暢 4 獨(dú)特的配置功能 SolidWorks 允許建立一個(gè)零件而有幾個(gè)不同的配置 Configuration 這對(duì)于通用件或形狀相似零件的設(shè)計(jì) 可大大節(jié)約時(shí)間 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 5 特征管理器 特征管理器 PropertyManager 是 SolidWorks 的獨(dú)特技術(shù) 在不占 用繪圖區(qū)空間的情況下 實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的操縱 拖曳等操作 6 自上而下的裝配體設(shè)計(jì)技術(shù) top to down 目前只有 SolidWorks 提供自上而 下的裝配體設(shè)計(jì)技術(shù) 它可使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)零件 毛坯件時(shí)于零件間捕捉設(shè)計(jì)關(guān)系 在 裝配體內(nèi)設(shè)計(jì)新零件 編輯已有零件 7 比例縮放技術(shù) 可以給模具零件在 X Y Z 方向給定不同的收縮而得到模具 型腔或型芯 8 曲面設(shè)計(jì)工具 用 SolidWorks 設(shè)計(jì)者可以創(chuàng)造出非常復(fù)雜的曲面 如 由兩 個(gè)或多個(gè)模具曲面混合成復(fù)雜的分型面 設(shè)計(jì)者亦可裁減曲面 延長(zhǎng)曲面 倒圓角及縫 合曲面 2 3 Animator 插件功能及特點(diǎn) SolidWorks Animator 插件是本仿真設(shè)計(jì)中用到的重要插件之一 Animator 插件是一個(gè)與 SolidWorks 完全集成的動(dòng)畫(huà)制作軟件 它最大的特點(diǎn)在于能 夠方便地制作出的動(dòng)畫(huà)效果 以演示產(chǎn)品的外觀和性能 增強(qiáng)客戶與企業(yè)之間的交流 Animator 是 SolidWorks Office 自帶的插件之一 用于制作產(chǎn)品的演示 動(dòng)畫(huà)是交流 設(shè)計(jì)思想最好的途徑 能更有效地促進(jìn)多方設(shè)計(jì)人員的協(xié)同工作 使用 Animator 能將 SolidWorks 的三維模型實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的可視化 并且及時(shí)錄制產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模擬裝配過(guò)程 模 擬拆卸過(guò)程和產(chǎn)品的模擬運(yùn)行過(guò)程 將設(shè)計(jì)得的意圖更好的傳遞給客戶 SolidWorks Animator 提供如下的產(chǎn)品外觀展示能力 1 零件外觀漸隱效果與色彩改變 2 爆炸或解除爆炸動(dòng)畫(huà) 展示裝配體中零部件的裝配關(guān)系 3 動(dòng)畫(huà)裝配體的剖切視力 展示內(nèi)部結(jié)構(gòu) 4 利用專業(yè)的燈光控制以及為零件和特征增加材質(zhì) 來(lái)產(chǎn)高質(zhì)量生的動(dòng)畫(huà)效果 5 零部件位置與視角變化 6 通過(guò)屏幕再現(xiàn)零件設(shè)計(jì)過(guò)程 Animator 和 PhotoWorks 無(wú)縫集成 可以充分利用 SolidWorks 獨(dú)有的實(shí)體模型和 PhotoWorks 的高品質(zhì)的渲染功能 通過(guò)全相關(guān)來(lái)保證精度 包括保持配合約束關(guān)系和零 件設(shè)計(jì) 裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的同步更新 通過(guò)增強(qiáng)的圖形燈光控制來(lái)增強(qiáng)視覺(jué)效果 通過(guò)專業(yè)的燈光控制和為零件的特征增加材質(zhì) 來(lái)產(chǎn)生高質(zhì)量的動(dòng)畫(huà)效果 依靠龐大的 材質(zhì) 紋理和背景庫(kù) 增強(qiáng)視覺(jué)沖擊力 Animator 還能任何 VAB 宏生成一個(gè)自動(dòng)的設(shè)計(jì)過(guò)程 結(jié)合函數(shù)與數(shù)學(xué)方程式以及 SolidWorks 關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)等 可以得到 豐富多彩的視覺(jué)影片 Animator 作為一款制作動(dòng)畫(huà)的插件 其產(chǎn)生動(dòng)畫(huà)的原理和一些 CAE 分析軟件得到的 動(dòng)畫(huà)是不同的 Animator 得到的是視覺(jué)效果 它的作用在于記錄屏幕的視像變化 然后 再通過(guò)自動(dòng)合成各帖來(lái)獲得影片 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 2 4 模擬工具簡(jiǎn)介 SolidWorks 有四種模擬方式 1 線性馬達(dá) 模擬線性作用力 零部件移動(dòng)的速度與其質(zhì)量特性無(wú)關(guān) 當(dāng)有外部作用 例如零部 件之間的碰撞 而使物體方向改變時(shí) 此線性作用力也會(huì)隨之發(fā)生變化 其方向是根據(jù) 零部件上的線 面或基準(zhǔn)輔助面而定的 2 旋轉(zhuǎn)馬達(dá) 模擬旋轉(zhuǎn)力矩的作用 零部件旋轉(zhuǎn)的速度與質(zhì)量特性無(wú)關(guān) 作用時(shí)亦不考慮摩擦力 和阻尼 如果選擇一線性邊線或基準(zhǔn)軸 方向參考將繞連線或基準(zhǔn)軸旋轉(zhuǎn) 如果選擇平 面 方向參考將繞面的旋轉(zhuǎn) 選擇圓形連線或圓柱 圓錐面為方向參考元素時(shí) 零部件 將繞該圓形連線或圓柱 圓錐面的中心軸線旋轉(zhuǎn) 3 線性彈簧 模擬彈性力作用 線性彈簧的一個(gè)端點(diǎn)必須位于零部件以外 另一個(gè)端點(diǎn)則必須在 零部件上 線性彈簧將使零部件向彈簧到達(dá)其自由長(zhǎng)度的點(diǎn)移動(dòng) 一旦彈簧到達(dá)其自由 長(zhǎng)度 零部件的運(yùn)動(dòng)將停止 如果零部件上有多個(gè)彈簧 則零部件將在多個(gè)彈簧達(dá)到平 衡的點(diǎn)停止運(yùn)動(dòng) 馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)優(yōu)先于彈簧的運(yùn)動(dòng) 零部件移動(dòng)的速度與其質(zhì)量特性有關(guān) 4 引力 所有零部件無(wú)論其質(zhì)量如何都在引力效果下以相同速度移動(dòng) 馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)優(yōu)先于引 力的遠(yuǎn)去 引力的作用與可以用線性馬達(dá)來(lái)代替 2 5 COSMOSMotion 基本知識(shí) SolidWorks COSMOSMotion 插件也是本仿真設(shè)計(jì)中用到的重要插件之一 COSMOSMotion 是 SolidWorks 的 CAE 應(yīng)用插件 它是廣大用戶實(shí)現(xiàn)數(shù)字化功能樣 機(jī)的優(yōu)秀工具 是一個(gè)全功能的運(yùn)動(dòng)仿真軟件 COSMOSMotion 可用于建立運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型 進(jìn)行機(jī)構(gòu)的干涉分析 跟蹤零件的運(yùn)動(dòng) 軌跡 分析機(jī)構(gòu)中零件的速度 加速度 作用力 反作用力和力矩等 并用動(dòng)畫(huà) 圖形 表格等多種形式輸出結(jié)果 其分析結(jié)果可指導(dǎo)修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 加長(zhǎng)或縮短構(gòu)件的 長(zhǎng)度 修改凸輪開(kāi)線 高速齒輪比等 或高速零件的材料 減輕或加重或增加硬度等 設(shè)計(jì)的更改可以反映到裝配模型中 再重新進(jìn)行分析 一旦確定優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì) 更改就可直接反映到裝配體模型中 此外還可以將零部件在復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情況下的載荷情況 直接輸出到主流有限元分析軟件中以作出正確的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)分析 COSMOSMotion 具有如下三個(gè)特點(diǎn) 1 功能強(qiáng)大 求解可靠 COSMOSMotion 可靠性和精確性經(jīng)過(guò)成千上萬(wàn)位工程師在各種不同行業(yè)的長(zhǎng)期實(shí)際 應(yīng)用而得到驗(yàn)證 且求得的結(jié)果與實(shí)際非常吻合 可以滿足用戶的各種需求 是真正可 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 以實(shí)際使用的運(yùn)動(dòng)分析軟件 軟件支持多種約束 包括轉(zhuǎn)動(dòng)副 移動(dòng)副 圓柱副 球面副 萬(wàn)向副 螺旋副 平 面副和固定約束 還支持共點(diǎn) 共線 共面 平動(dòng) 平行軸 垂直等虛約束 可分別按 位移 速度或加速度添加各種運(yùn)動(dòng) 包括恒定值 步進(jìn) 諧波 樣條線和函數(shù)等運(yùn)動(dòng) 利用 COSMOSMotion 可模擬系統(tǒng)各種受力情況 包括拉壓彈簧和扭轉(zhuǎn)彈簧 拉壓阻尼和 扭轉(zhuǎn)阻尼 作用力 作用力矩 反作用力 反作用力矩和碰撞力等 還有獨(dú)特而實(shí)用的 接觸 點(diǎn)線接觸 即兩個(gè)零件在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) 一個(gè)零件上的某一點(diǎn)可以沿另一個(gè)零件 上某一曲線運(yùn)動(dòng) 線線接觸 即兩個(gè)零件在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) 一個(gè)零件上某一曲線始終或 間歇地與另一個(gè)零件上某一個(gè)曲線接觸 和耦合定義功能 因此 用 COSMOSMotion 可 以建立各種復(fù)雜的實(shí)際系統(tǒng)的精確運(yùn)動(dòng)仿真模型 對(duì)運(yùn)動(dòng)仿真的結(jié)果 可以通過(guò)多種方式來(lái)研究 首先 在 CAD 環(huán)境中就能通過(guò)仿真 動(dòng)畫(huà)直接觀察系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)情況 還可以將結(jié)果輸出為通用的 AVI 格式動(dòng)畫(huà) 若想在互聯(lián)網(wǎng) 上傳輸展示仿真結(jié)果 可以輸出為 VRML 格式的動(dòng)畫(huà) 可以輸出到 Excel 表格中 以表 格可圖形的形式顯示數(shù)據(jù) 可以輸出為 Text 文件 當(dāng)然還有功能強(qiáng)大 內(nèi)容的各種 XY 圖形輸出 我們還可以進(jìn)一步進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干涉檢查 不同于 CAD 軟件的靜態(tài)干涉檢查 將系統(tǒng)在復(fù)雜運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的精確載荷直接輸出到相應(yīng)的 FEA 軟件中 以作出正確的結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度分析 2 與 SolidWorks 無(wú)縫集成 COSMOSMotion 與當(dāng)今主流的三維 CAD 軟件 SolidWorks 無(wú)縫集成 用戶用 SolidWorks 完成產(chǎn)品實(shí)體造型設(shè)計(jì) 不用離開(kāi)自己熟悉的 CAD 環(huán)境就可以進(jìn)一步用 COSMOSMotion 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)仿真 研究所設(shè)計(jì)的機(jī)械系統(tǒng)的各種運(yùn)動(dòng)情況 感覺(jué)上好像是 在使用一個(gè)軟件 因此不需要學(xué)習(xí)新的軟件界面 并且 COSMOSMotion 可以自動(dòng)將用戶 已經(jīng)定義的裝配約束映射為運(yùn)動(dòng)約束 同時(shí)因?yàn)槭菬o(wú)縫集成 不需要在不同軟件間打開(kāi) 傳輸 轉(zhuǎn)換裝配體文件 從而保證了設(shè)計(jì)的完整性和統(tǒng)一性 3 使用簡(jiǎn)單 操作方便 COSMOSMotion 定位于廣大普通的設(shè)計(jì)人員 因此它的一個(gè)的特點(diǎn)就是易學(xué)易用 COSMOSMotion 與 SolidWorks 無(wú)縫集成 保證在建立運(yùn)動(dòng)模型時(shí)將 SolidWorks 造型時(shí)定 義的裝配約束自動(dòng)轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)約束 直接使用 SolidWorks 的材料庫(kù) 當(dāng)然 用戶也可以 根據(jù)需要隨時(shí)方便地添加新材料 自動(dòng)給出零件的材料特性 與 SolidWorks 保持同一 界面 使用者無(wú)需再學(xué)習(xí)新界面 COSMOSMotion 是 Windows 原創(chuàng)軟件 支持拖放功能 用鼠標(biāo)右鍵彈出快捷菜單等用戶非常熟悉的標(biāo)準(zhǔn) Windows 軟件的操作 極大地方便了使 用 因此 COSMOSMotion 在保證功能強(qiáng)大 仿真可靠的同時(shí) 學(xué)習(xí)使用還很簡(jiǎn)單 整 個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真的操作簡(jiǎn)單快捷 大多數(shù)設(shè)計(jì)人員并不需要很深的運(yùn)動(dòng)仿真的專業(yè)知識(shí) 僅 需幾個(gè)小時(shí) 就能看到自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)情況 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 3 插秧機(jī)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 要解決的問(wèn)題 縱向進(jìn)給需要保證進(jìn)給的時(shí)間周期性與進(jìn)給的準(zhǔn)確性 進(jìn)給的時(shí)間周期性指 插秧機(jī)準(zhǔn)確正常工作要求縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)要單向間歇性完成進(jìn) 給 于是在插秧機(jī)工作時(shí)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)呈現(xiàn)周期性進(jìn)給工作 學(xué)院設(shè)計(jì)的插秧機(jī)為缽育 水稻栽秧機(jī) 根據(jù)其工作特點(diǎn) 需要縱向進(jìn)給每一次工作都要保持嚴(yán)格準(zhǔn)確與嚴(yán)格一致 每次進(jìn)給 20mm 這就是所謂的進(jìn)給準(zhǔn)確性 3 2 解決方案分析 3 2 1 初步分析 結(jié)合現(xiàn)有插秧機(jī)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 初步確定本設(shè)計(jì)使用凸輪機(jī)構(gòu)與棘輪機(jī)構(gòu)相配合完 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 成進(jìn)給工作 凸輪機(jī)構(gòu)用來(lái)完成間歇傳動(dòng) 凸輪由主動(dòng)凸輪和從動(dòng)盤(pán)組成 主動(dòng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) 從動(dòng)盤(pán)作間歇分度運(yùn)動(dòng) 由于從動(dòng)盤(pán)的運(yùn)動(dòng)完全取決于主動(dòng)凸輪的輪廓曲線開(kāi)關(guān) 故只 要適當(dāng)設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓 就可使從動(dòng)盤(pán)獲得所預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 它無(wú)需采用其他的定 位裝置 就可獲得高垢定位精度 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊 是當(dāng)前被公認(rèn)的一種較理想的高速高 精度的分度機(jī)構(gòu) 其缺點(diǎn)是加工成本較高 對(duì)裝配 調(diào)整要求嚴(yán)格 棘輪機(jī)構(gòu)用來(lái)完成單向傳動(dòng) 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造方便 運(yùn)動(dòng)可靠 而且棘輪軸每次 轉(zhuǎn)過(guò)角度的大小可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 這些都是它的優(yōu)點(diǎn) 其缺點(diǎn)是工作時(shí)有較大 的沖擊和噪聲 由于插秧機(jī)是田間工作機(jī)械 田間空間開(kāi)闊 聲音散失較為容易 所以 可以忽略棘輪機(jī)構(gòu)的噪聲影響 適當(dāng)增加棘輪軸的軸徑可以克服沖擊載荷帶來(lái)的對(duì)整個(gè) 機(jī)械的傷害 在設(shè)計(jì)棘輪機(jī)構(gòu)進(jìn) 難點(diǎn)在與保證棘輪機(jī)構(gòu)工作的可靠性 在工作行程時(shí) 棘爪應(yīng)能順利地滑入棘輪齒底 3 2 2 具體分析 本設(shè)計(jì)中動(dòng)力由凸輪傳入 棘輪傳出 為了使機(jī)構(gòu)緊湊實(shí)用 設(shè)計(jì)中使凸輪的從動(dòng) 件與棘輪同軸 以下設(shè)計(jì)中稱之為棘輪 凸輪軸 插秧機(jī)正常工作要求送秧傳送帶周期 性縱向進(jìn)給 送秧傳送帶的動(dòng)力軸就是棘輪傳出動(dòng)力的棘輪 凸輪軸 從而要保證棘輪 每次轉(zhuǎn)過(guò)角度機(jī)同及凸輪的從動(dòng)擺臂件 具體結(jié)構(gòu)下文會(huì)詳細(xì)論述 每次需轉(zhuǎn)過(guò)相同的 角度 現(xiàn)提出兩種方案解決問(wèn)題 方案 1 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu) 方案 2 圓弧型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu) 3 3 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 方案 1 3 3 1 設(shè)計(jì)的前提條件 本課題只做機(jī)構(gòu)分析 需要預(yù)先假定一些尺寸以做為已知尺寸 在實(shí)際制造過(guò)程中 應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整各零件尺寸 假定動(dòng)力傳入軸與動(dòng)力傳出軸的軸距為已經(jīng)尺寸 由于本機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 為了便于設(shè) 計(jì)計(jì)算及畫(huà)圖 軸距定為 50 mm 取值 70 71mm 2 3 3 2 機(jī)構(gòu)原理圖及運(yùn)動(dòng)分析 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 W R 5 0 4 5 2 3 7 0 7 1 A 1 R 5 0 4 B 1 0 4 5 圖3 1 方案1機(jī)構(gòu)原理圖 1 凸輪的從動(dòng)擺臂件 2 滾子 3 凸輪的主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂 4 加在作用點(diǎn)上的彈性力 非實(shí)物 如圖 3 1 所示 凸輪的主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂 3 連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) 滾子 2 與主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂 3 相鉸接 主動(dòng) 回轉(zhuǎn)臂 3 轉(zhuǎn)到 A 點(diǎn)時(shí) 帶動(dòng)滾子 2 推動(dòng)從動(dòng)件 1 使從動(dòng)件 1 轉(zhuǎn)過(guò)一定角度 此045 時(shí)主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂恰好轉(zhuǎn)到 B 點(diǎn) 使從動(dòng)件 1 轉(zhuǎn)過(guò)最大的極限角度 轉(zhuǎn)過(guò) B 點(diǎn)以后 從動(dòng)件 1 在彈力 4 的作用下返回到原有位置 以等待下一次被滾子推動(dòng) 自動(dòng)度分析 滾子為局部自由度 分析時(shí)可除去 只考慮為一點(diǎn) 即 2 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件 2 個(gè)低副和 1 個(gè)高副 則 1 2 3 2 3 hlpnF 所以此機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng) 主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂 3 每完成一個(gè)行程 此機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單精確的使凸輪軸轉(zhuǎn)過(guò)相同度數(shù) 045 由于棘輪與凸輪同軸 使棘輪也轉(zhuǎn)過(guò)相同度數(shù) 能滿足起初的設(shè)計(jì)要求 故啟用此機(jī)構(gòu) 3 3 3 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)主要零件的設(shè)計(jì) 1 棘輪輪體的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)為外接棘輪機(jī)構(gòu) 棘輪輪體共 8 齒 設(shè)計(jì)初衷是在棘爪帶動(dòng)下棘輪每次轉(zhuǎn)一 個(gè)齒 每次恰好轉(zhuǎn)過(guò) 045 制造精度 此棘輪機(jī)構(gòu)為一般工作機(jī)械 速度不高 故選用 7 級(jí)精度 GB10095 88 材料選擇 棘輪為主要工作部件 工作面易受到磨損 應(yīng)選用耐磨材料制造 故選 用 40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度為 280HBS 結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3 2 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 1 5 1 1 3 0 1 5 6 M 3 5 T 4 8 R 1 5 2 0 4 5 圖3 2 棘輪輪體結(jié)構(gòu)尺寸 利用 SW2007 實(shí)體設(shè)計(jì) 如圖 3 3 詳情見(jiàn)此件對(duì)應(yīng)的實(shí)體設(shè)計(jì)文件 棘輪 SLDPRT 圖3 3 棘輪輪體實(shí)體造型 2 棘爪的設(shè)計(jì) 棘爪與棘輪輪體相配合 產(chǎn)生定向分度過(guò)去 共同完成預(yù)定的單向間歇傳動(dòng) 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 制造精度 此棘輪機(jī)構(gòu)為一般工作機(jī)械 速度不高 故選用 7 級(jí)精度 GB10095 88 材料選擇 棘輪為主要工作部件 工作面易受到磨損 應(yīng)選用耐磨材料制造 故選 用 40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度為 280HBS 結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3 4 R 1 2 6 2 1 1 5 5 7 1 0 3 圖3 4 棘爪結(jié)構(gòu)尺寸 SW2007 實(shí)體設(shè)計(jì) 如圖 3 5 圖3 5 棘爪實(shí)體造型 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 詳情見(jiàn)此件對(duì)應(yīng)的實(shí)體設(shè)計(jì)文件 棘齒 SLDPRT 3 凸輪從動(dòng)擺臂件的設(shè)計(jì) 該零件的設(shè)計(jì)合理于否直接影響整個(gè)設(shè)計(jì)成果 是設(shè)計(jì)的重點(diǎn) 從動(dòng)擺臂件要完成固定角度的周期性擺動(dòng) 而且棘輪結(jié)構(gòu)的棘爪與裝配在從動(dòng)擺臂 件上 故結(jié)構(gòu)比較特殊 精度等級(jí) 7 級(jí) 材料選擇 45 鋼 結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3 6 2 2 2 1 0 1 9 2 9 1 5 2 5 R 1 0 R 1 5 0 8 R 1 2 R 4 R 2 4 5 2 圖3 6 凸輪從動(dòng)擺臂件結(jié)構(gòu)尺寸 未注圓角 R1 未注倒角 o4 制造方式 厚鋼條焊接在管體上 鋼條上再焊接一個(gè)圓柱鋼銷(xiāo) 從而形成特殊結(jié)構(gòu) 零件體 焊接時(shí)要保證精度 SW2007 實(shí)體設(shè)計(jì) 如圖 3 7 詳情見(jiàn)此件對(duì)應(yīng)的實(shí)體設(shè)計(jì)文件 特殊件 SLDPRT 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖3 7 凸輪從動(dòng)擺臂件實(shí)體造型 4 凸輪主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂的設(shè)計(jì) 凸輪主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂是一個(gè)曲柄件 是力的一個(gè)承接件 從主動(dòng)軸獲得力轉(zhuǎn)動(dòng)力矩 再 把主動(dòng)力矩傳轉(zhuǎn)化為推力遞給安裝在其上的圓柱銷(xiāo) 圓柱銷(xiāo)結(jié)構(gòu)以及相互裝配的結(jié)構(gòu)見(jiàn) 3 3 4 精度等級(jí) 7 級(jí) 材料選擇 45 鋼 結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3 8 4 5 1 53 M 5 M 8 R 6 R 1 5 圖3 8 凸輪主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)尺寸 未注圓角 R1 未注倒角 o451 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 SW2007 實(shí)體設(shè)計(jì) 如圖 3 9 圖3 9 凸輪主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂實(shí)體造型 詳情見(jiàn)此件對(duì)應(yīng)的實(shí)體設(shè)計(jì)文件 曲頭 SLDPRT 5 棘輪 凸輪軸的設(shè)計(jì) 通過(guò)觀察江蘇東洋制造的 PF455S 型手扶插秧機(jī) P600 型高速插秧機(jī) 及學(xué)院 自行設(shè)計(jì)的插秧機(jī) 型號(hào)不明 發(fā)現(xiàn)各品牌系列插秧機(jī)的棘輪 凸輪軸均采用六棱軸 六棱軸可以看成是一個(gè)正六邊形的拉伸體 有三對(duì)相互平行的平面的 被用與安裝 在六棱軸上的零件多為注塑件 注塑件六棱軸孔一般采用一次性注塑完成 所以各零件 在六棱軸上的配合與定位非常容易 六棱軸廣泛應(yīng)用于各種農(nóng)來(lái)機(jī)械的傳動(dòng)裝置中 如聯(lián)合收割機(jī)割刀傳動(dòng)裝置 畜牧 打捆機(jī)傳動(dòng)裝置 播種機(jī)排種盒傳動(dòng)裝置等 由于六棱軸有上述優(yōu)點(diǎn) 本設(shè)計(jì)也繼續(xù)使用六棱軸作為棘輪 凸輪軸 精度等級(jí) 7 級(jí) 材料選擇 45 鋼 結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3 10 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 1 1 R 1 2 1 5 0 圖3 10 棘輪 凸輪軸結(jié)構(gòu)尺寸 由于此件幾何結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單 說(shuō)明書(shū)中不再添加此件的 SW2007 實(shí)體設(shè)計(jì)圖 詳情見(jiàn)此件對(duì)應(yīng)的實(shí)體設(shè)計(jì)文件 zhou SLDPRT 6 棘輪固定座的設(shè)計(jì) 此零件作用是把棘輪固定在棘輪 凸輪軸 六棱軸 上 使棘輪與六棱軸能同步轉(zhuǎn) 動(dòng) 從而把棘輪的加力傳輸給六棱軸 精度等級(jí) 7 級(jí) 材料選擇 45 鋼 結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3 11 1 5 1 5 62 5 M 3 2 5 1 1 4 1 5 圖3 11 棘輪固定座結(jié)構(gòu)尺寸 SW2007 實(shí)體設(shè)計(jì) 如圖 3 12 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖3 12 棘輪固定座實(shí)體造型 詳情見(jiàn)此件對(duì)應(yīng)的實(shí)體設(shè)計(jì)文件 棘輪固定座 SLDPRT 7 支撐座的設(shè)計(jì) 此件用于與軸套配合 用來(lái)連接秧架與棘輪 凸輪軸 精度等級(jí) 7 級(jí) 材料選擇 45 鋼 結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3 13 SW2007 實(shí)體設(shè)計(jì) 如圖 3 16 2 8 2 0 1 0 6 0 3 0 2 4 4 2 0 6 0 圖3 13 支撐座結(jié)構(gòu)尺寸 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖3 14 支撐座實(shí)體造型 詳情見(jiàn)此件對(duì)應(yīng)的實(shí)體設(shè)計(jì)文件 支撐座 SLDPRT 3 3 4 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的裝配關(guān)系 方案 1 型縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝配關(guān)系如圖 3 15 圖 3 16 圖3 15 方案1爆炸圖 1 銷(xiāo)軸 2 棘輪固定座 3 棘輪輪體 4 棘爪 5 棘輪 凸輪軸 6 軸套 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 7 凸輪從動(dòng)擺臂件 8 動(dòng)力輸入軸 9 凸輪主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂 10 滾子 圖3 16 方案1實(shí)體裝配圖 1 銷(xiāo)軸 2 棘輪固定座 3 棘輪輪體 4 棘爪 5 棘輪 凸輪軸 6 軸套 7 凸輪從動(dòng)擺臂件 8 動(dòng)力輸入軸 9 凸輪主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂 10 滾子 圖 3 15 圖 3 16 均省去了標(biāo)準(zhǔn)件螺栓 5 個(gè) 分別為 GB T 5785 2000 5 34 M 10 扭力彈簧 2 個(gè) 分別提供棘爪 從動(dòng)擺臂的保持力 開(kāi)口銷(xiāo) 2 個(gè) GB T 91 8M 2000 2 10 具體結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)詳見(jiàn)說(shuō)明書(shū)配圖 SolidWorks 裝配細(xì)節(jié)如下 1 為了便于后續(xù)的動(dòng)畫(huà)仿真 除了要用 SW 做出各零件的實(shí)體造型 還有用到一 些輔助件 如圖 3 17 新建好裝配體文件后先要定位這個(gè)輔助件 使輔助件的前視基準(zhǔn) 面 上視基準(zhǔn)面 右視基準(zhǔn)面分別與裝配體的前視基準(zhǔn)面 上視基準(zhǔn)面 右視基準(zhǔn)面重 合 讓輔助件充當(dāng)機(jī)架的作用 然后再依次用 同軸心 距離 與 平行 等定位 圖 3 16 中的 3 2 5 6 7 件 本節(jié)中提到 件 全部參考圖 3 16 當(dāng)定位完成以后 為了美觀 再把輔助件隱藏便可 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 圖3 17 輔助件說(shuō)明圖 2 為了最大程度的仿真 裝配時(shí)要結(jié)合機(jī)器工作的實(shí)際情況 如圖 3 18 為了保 證棘爪在完成一個(gè)行程后能順利彈加到下一個(gè)棘齒里 初步安裝時(shí)需要留一個(gè)間隙 為 了保證安裝間隙 在用 SW 裝配時(shí) 要使件 7 的上視基準(zhǔn)面與裝配體的上視基準(zhǔn)面保持 一個(gè)角度 5 度 如圖 3 19 3 件 8 與件 9 是固定性配合 之間沒(méi)有相互轉(zhuǎn)動(dòng) 在用 同心軸 和 距離 約 束完兩者后 要再添加一個(gè)仿止相互轉(zhuǎn)動(dòng)的約束 這里用到的是 平行 同理 件 1 與件 9 之間同樣是固定性配合 也要仿止相互轉(zhuǎn)動(dòng) 圖3 18 預(yù)留間隙 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 圖3 19 裝配角度要求 3 4 圓弧型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 方案 2 3 4 1 設(shè)計(jì)的前提條件 方案 2 是在方案 1 確定后開(kāi)始研究的 故各初始參數(shù)復(fù)用方案 1 具體參數(shù)參見(jiàn) 3 3 1 3 4 2 機(jī)構(gòu)原理圖及運(yùn)動(dòng)分析 圖3 20 方案2機(jī)構(gòu)原理圖 1 凸輪的從動(dòng)擺臂件 2 滾子 3 凸輪的主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 如圖 3 20 主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂 3 帶動(dòng)滾子 2 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩通過(guò)滾子 2 與從動(dòng)擺臂 件 1 的碰撞與摩擦傳遞給從動(dòng)擺臂件 1 從面完成由主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂 3 的主運(yùn)扭矩轉(zhuǎn)化為從動(dòng) 擺臂件 1 的被動(dòng)扭矩 主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂 3 每完成一個(gè)回轉(zhuǎn)行程 從動(dòng)擺臂件 1 被動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò) 50 度 考慮到預(yù)留間隙 預(yù)留 5 度間隙 如圖 3 18 自動(dòng)度分析 滾子為局部自由度 分析時(shí)可除去 只考慮為一點(diǎn) 即 2 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件 2 個(gè)低副和 1 個(gè)高副 則 1 2 3 2 3 hlpnF 所以此機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng) 主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂 3 每完成一個(gè)行程 此機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單精確的使凸輪軸轉(zhuǎn)過(guò)相同度數(shù) 05 由于棘輪與凸輪同軸 使棘輪也轉(zhuǎn)過(guò)相同度數(shù) 能滿足起初的設(shè)計(jì)要求 故啟用此機(jī)構(gòu) 3 4 3 圓弧型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)主要零件的設(shè)計(jì) 為了統(tǒng)一設(shè)計(jì)方便 方案 2 盡量少的改支方案 1 的零件 這里主要改動(dòng)凸輪的從動(dòng) 擺臂件 其它零件結(jié)構(gòu)參見(jiàn) 3 3 3 1 凸輪的從動(dòng)擺臂件的設(shè)計(jì) 精度等級(jí) 7 級(jí) 材料選擇 45 鋼 結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3 21 2 0 R 5 0 R 2 0 4 7 1 0 3 2 5 5 2 5 2 0 1 0 1 9 6 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖3 21 凸輪的從動(dòng)擺臂件結(jié)構(gòu)尺寸 未注倒角為 0 5 o45 利用 SW2007 實(shí)體設(shè)計(jì) 如圖 3 22 圖3 22 凸輪的從動(dòng)擺臂件實(shí)體造型 3 4 4 圓弧型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的裝配關(guān)系 方案 2 型縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝配關(guān)系如圖 3 23 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 圖3 23 方案2實(shí)體裝配圖 1 棘爪 2 棘輪固定座 3 棘輪輪體 4 凸輪從動(dòng)擺臂件 5 棘輪 凸輪軸 6 軸套 7 凸輪主動(dòng)回轉(zhuǎn)臂 8 動(dòng)力輸入軸 9 滾子 10 銷(xiāo)軸 圖 3 23 省去了標(biāo)準(zhǔn)件螺栓 5 個(gè) 分別為 GB T 5785 2000 10 5 34 M8 扭力彈簧 2 個(gè) 分別提供棘爪 從動(dòng)擺臂的保持力 開(kāi)口銷(xiāo) 2 個(gè) GB T 91 2000 2 10 具體結(jié)構(gòu)圖詳見(jiàn) 說(shuō)明書(shū)配圖 SolidWorks 裝配細(xì)節(jié)省略 詳見(jiàn)相應(yīng)的原文件 4 插秧機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的動(dòng)畫(huà)仿真與運(yùn)動(dòng)分析 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 4 1 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)仿真 4 1 1 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的 Animator 仿真 4 1 1 1 Animator 仿真前的工作 1 仔細(xì)審查裝配體文件各配合 查找各零件間約束是否完全 補(bǔ)齊應(yīng)有的約束 2 想出要仿真的機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式 分析各零件間的主動(dòng)從動(dòng)關(guān)系和各零件間相互 運(yùn)動(dòng)行式 3 了解 Animator 中不存在摩擦力 許多阻尼可以省略 4 1 1 2 分析并添加模擬方式 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)可再分為兩部分小的機(jī)構(gòu) 一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)與一個(gè)棘輪機(jī)構(gòu) 關(guān)于凸輪機(jī)構(gòu)的分析 由于 Animator 會(huì)自動(dòng)識(shí)別 3D 碰撞 只需在主動(dòng)軸件 8 圖 3 16 上加一個(gè) 旋轉(zhuǎn)馬達(dá) 順時(shí)針?lè)较?在動(dòng)畫(huà)仿真模擬時(shí) Animator 會(huì)自動(dòng)識(shí)別件 10 與件 7 的碰撞 從而達(dá)到運(yùn)動(dòng)的傳遞效果 把主動(dòng)軸 8 的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩傳給了件 7 變?yōu)?了件 7 的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩 圖4 1 草繪點(diǎn)說(shuō)明圖 插秧機(jī)實(shí)際工作中 需要件 7 的從動(dòng)擺臂在與凸輪主動(dòng)部件發(fā)生一次 3D 碰撞后 從 動(dòng)擺臂還能返回到原有位置 以等待下一次的碰撞 在實(shí)際機(jī)械中 會(huì)用一個(gè)與件 5 同 軸的鈕轉(zhuǎn)彈簧提供件 7 從動(dòng)擺臂的回彈力 然后再用一個(gè)拉絲限制從動(dòng)擺臂回彈過(guò)量 Animator 中沒(méi)有扭矩彈簧 在用 Animator 模擬此運(yùn)動(dòng)時(shí) 要用到一個(gè) 線性彈簧 先在 棘輪體 件 3 正上方草繪一點(diǎn) 讓這點(diǎn)到件 7 前端邊線前角上的點(diǎn)的距離為 80mm 然 后添加草繪點(diǎn)與件 7 前端邊線前角上的點(diǎn)之間一個(gè) 線性彈簧 常態(tài)時(shí) 80mm 這樣能 比較完美的模擬回彈運(yùn)動(dòng) 如圖 4 1 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 關(guān)于棘輪機(jī)構(gòu)的分析 此機(jī)構(gòu)傳動(dòng)形式是棘爪 件 4 帶動(dòng)棘輪體 件 3 轉(zhuǎn)動(dòng) 棘 爪是主動(dòng)力 實(shí)際機(jī)械中 為了保證棘爪的前端始終與棘輪體相接觸 會(huì)把一個(gè)扭矩彈 簧與棘爪一起裝配在件 7 的橫桿上 在用 Animator 模擬此運(yùn)動(dòng)時(shí) 也要用到一個(gè) 線性 彈簧 代替實(shí)際工作中的扭矩彈簧 可以在棘爪前端找一個(gè)點(diǎn) 與棘輪中心軸之間建立 一個(gè)所需要的 線性彈簧 如圖 4 2 圖4 2 線性彈簧連結(jié)點(diǎn) 4 1 1 3 Animator 仿真并輸出 AVI 動(dòng)畫(huà) 在完成所需約束并添加完所需的模擬方式后 便可以進(jìn)行 Animator 仿真模擬了 點(diǎn) 擊 模擬工具欄 中的 計(jì)算模擬 圖標(biāo) 零部件會(huì)根據(jù)模擬成分在其自由度之內(nèi)移動(dòng) 自由度由零部件的配合與其他零部件的碰撞來(lái)決定 這步需要消耗一段的時(shí)間 詳情見(jiàn)此件對(duì)應(yīng)的動(dòng)畫(huà)模擬文件 棘輪試裝 AVI Animator 使用基于 關(guān)鍵點(diǎn) 的界面 所謂 關(guān)鍵點(diǎn) Key Frame 就是零部件的 某個(gè)特定的狀態(tài) 例如在幾何可變機(jī)構(gòu)中 零部件依據(jù)自由度進(jìn)行移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn) 平衡 或者轉(zhuǎn)動(dòng)之后 它的空間位置狀態(tài)就發(fā)生了變化 關(guān)鍵點(diǎn) 就是零部件運(yùn)動(dòng)前后的兩個(gè) 狀態(tài) 支持空間位置的變化 也支持模型材質(zhì) 顏色 透明度等的變化 用 Animator 工具欄 動(dòng)畫(huà)向?qū)?在時(shí)間線上添加以前生成的爆炸視圖動(dòng)畫(huà)并添加解 除爆炸視圖動(dòng)畫(huà) 同時(shí) 使用 視圖定向 轉(zhuǎn)動(dòng)裝配體到合適角度 最后再用 動(dòng)畫(huà)向 導(dǎo) 添加一個(gè) 物理模擬 完成 Animator 仿真 觀看制作的仿真符合預(yù)想狀態(tài)后 生成 AVI 動(dòng)畫(huà) 詳情見(jiàn)此件對(duì)應(yīng)的動(dòng)畫(huà)模擬文件 第一方案 Animator 棘輪試裝 AVI 4 1 2 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的 COSMOSMotion 分析 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 4 1 2 1 認(rèn)識(shí) COSMOSMotion 1 理解 COSMOSMotion 仿真與 Animator 仿真的不同 學(xué)會(huì)使用約束 鉸接副 圓柱副 平面副 球形副 移動(dòng)副 邁向副 固定副 螺旋副 平行副 點(diǎn)在直線上 點(diǎn)在面內(nèi) 垂直軸 方向 約束的使用是難點(diǎn) 2 理解 COSMOSMotion 的碰撞機(jī)理 本設(shè)計(jì)中要用到幾個(gè) 3D 碰撞 COSMOSMotion 不自動(dòng)識(shí)別碰撞 需要自行設(shè)置 3 COSMOSMotion 能模仿真實(shí)環(huán)境 需要定義阻尼 在這此設(shè)計(jì)中需要添加一個(gè) 扭轉(zhuǎn)阻尼 阻尼是一個(gè)機(jī)構(gòu)對(duì)象 它消耗能量 逐步降低運(yùn)動(dòng)的響應(yīng) 對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)起 反力 常用于控制彈簧的反作用力 4 1 2 2 設(shè)置機(jī)構(gòu)參數(shù)與默認(rèn)值 1 本機(jī)構(gòu)實(shí)際受重力影響甚小 為了避免仿真過(guò)程中不必要的麻煩 可不設(shè)置重 力參數(shù) 在 運(yùn)動(dòng) 選項(xiàng) 地球 標(biāo)簽 去掉 施加重力 的復(fù)選框 2 系統(tǒng)默認(rèn)值 里其它參數(shù) 顯示 仿真 動(dòng)畫(huà) 結(jié)果 不變 4 1 2 3 定義和分析機(jī)構(gòu)并用 COSMOSMotion 仿真 1 再次審核裝配圖 分析各零件之間如何連接 以及該部分的運(yùn)轉(zhuǎn)需要什么驅(qū)動(dòng) 這部分在 4 1 1 2 中不詳細(xì)論述 這里只做不做介紹 2 定義裝配體 選擇 運(yùn)動(dòng)零部件 與 靜止零部件 此機(jī)構(gòu)中每個(gè)零件都參 加運(yùn)動(dòng) 全部為 運(yùn)動(dòng)零部件 只有個(gè)別添加的輔助件為靜止 本仿真需要用到四個(gè)輔 助件 以下說(shuō)明要用到的四個(gè)輔助件 第一個(gè)輔助件與在 3 3 4 中介紹的是同一輔助件 見(jiàn) 圖 3 17 第二個(gè)輔助件是一個(gè)小正方體 與件 7 圖 3 16 下表面接觸 見(jiàn)圖 4 3 第 三個(gè)輔助件也是一個(gè)小正方體 見(jiàn)圖 4 4 圖中正方體最靠外的頂點(diǎn)與圖 4 2 中下側(cè)的點(diǎn) 重合 并且該小正方體附著于件 5 圖 3 16 是四個(gè)輔助件中唯一運(yùn)動(dòng)的部件 第四個(gè) 輔助件也為小正方體 見(jiàn)圖 4 5 圖中正方體最下側(cè)頂點(diǎn)與圖 4 1 中草繪點(diǎn)重合 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 圖4 3 輔助件說(shuō)明圖 3 設(shè)置件 1 見(jiàn)圖 3 16 件 10 件 9 附著于件 8 即把件 1 件 8 件 9 件 10 看為一個(gè)零件 同理設(shè)置件 2 件 5 件 6 附著于件 3 這樣設(shè)置以后把參與運(yùn)動(dòng)的零件 簡(jiǎn)化表達(dá)為四個(gè) 便于 COSMOSMotion 仿真計(jì)算 能有效節(jié)省 COSMOSMotion 的計(jì)算 時(shí)間 第一次試驗(yàn)時(shí)沒(méi)有設(shè)置 附著 只一項(xiàng)仿真計(jì)算就消耗了大概十五分鐘的時(shí)間 圖4 4 輔助件說(shuō)明圖 4 在 約束 中添加 3D 碰撞 前文中已經(jīng)提到 COSMOSMotion 不自動(dòng)識(shí)別 碰撞 需要手工添加 本設(shè)計(jì)需要添加三對(duì) 3D 碰撞 分別為件 10 與件 7 件 3 與件 4 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 件 7 與圖 4 13 中輔助件 詳情見(jiàn)相關(guān)文件 試裝配 SLDASM 圖4 5 輔助件說(shuō)明圖 5 在 約束 中添加 運(yùn)動(dòng) 件 8 圖 3 16 相對(duì)于整個(gè)裝配體 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 在件 8 上添加 motion 電機(jī) 6 在 力 中添加 彈簧 與 4 1 1 2 中添加的兩個(gè) 線性彈簧 一樣 不同的 是彈簧要與圖 4 4 圖 4 5 的輔助件中相應(yīng)的點(diǎn)相接 圖 4 5 中添加的 線性彈簧 最終被 替換為一個(gè)在件 7 上的 扭轉(zhuǎn)彈簧 這樣更符合實(shí)際 詳情見(jiàn)相關(guān)原文件 7 在 力 中添加 阻尼 通過(guò)觀察實(shí)際機(jī)械 通過(guò)在件 5 圖 4 13 上添加與 之同心的壓力彈簧 用摩擦片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)阻力矩 以用來(lái)防止件 5 在不受作用力時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn) 動(dòng) 這里通過(guò)在件 3 與圖 3 15 中輔助件之間添加一個(gè)扭轉(zhuǎn)阻尼 模擬實(shí)際受力情況 8 為了不影響視覺(jué)效果 隱藏輔助件 添加完所需的 約束 與 力 后 效果如圖 4 6 9 點(diǎn)擊 COSMOSMotion 工具欄 的 仿真 圖標(biāo) 完成直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)動(dòng) 畫(huà)仿真 觀看制作的仿真符合預(yù)想狀態(tài)后 生成 AVI 動(dòng)畫(huà) 詳情見(jiàn)此件對(duì)應(yīng)的動(dòng)畫(huà)模擬文件 第一方案 COSMOS 裝配 AVI 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 圖4 6 方案1添加 約束 與 力 后效果圖 4 2 直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析 本節(jié)將使用 COSMOSMotion 對(duì)直線型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析 圖4 7 方案1件3角速度圖 設(shè)計(jì)本機(jī)構(gòu)的目的在于使一個(gè)主動(dòng)力矩 件 8 提供 圖 3 16 轉(zhuǎn)變?yōu)榧?5 圖 3 16 的間歇且準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)動(dòng) 所以主要需要分析件 5 的角速度及件 5 的角加速度 在 4 1 2 3 中 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 已經(jīng)介紹過(guò) 件 5 附著在件 3 上 件 5 與件 3 可簡(jiǎn)化的看為同一零件 所以對(duì)件 3 進(jìn)行 角速度及角加速度分析便可 件 3 的角速度與件 3 最外側(cè)一點(diǎn)線速度見(jiàn)圖 4 7 圖 4 8 兩圖是在棘輪模擬完成前 兩次行程后生成的 由于運(yùn)動(dòng)參數(shù)完部來(lái)源于假設(shè) 故圖像中數(shù)值不反映現(xiàn)實(shí)情況 只 表示一個(gè)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 看圖分析得知 在件 10 與件 7 進(jìn)行碰撞剛接觸時(shí) 棘輪 件 3 的 角速度與其最外側(cè)一點(diǎn)線速度迅速提高到最高點(diǎn) 當(dāng)碰撞完成后 件 5 由于受到扭轉(zhuǎn)阻 尼作用 角速度與角加速度的值又快速回落到 0 點(diǎn) 當(dāng)?shù)诙闻鲎瞾?lái)臨時(shí) 又重復(fù)上述 過(guò)程 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)符合原始設(shè)計(jì)構(gòu)思與原始設(shè)計(jì)要求 圖4 8 方案1件3最外側(cè)點(diǎn)線速度圖 4 3 圓弧型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)仿真 4 3 1 圓弧型從動(dòng)擺臂機(jī)構(gòu)的 Animator 仿真 方案 2 仿真裝配與方案 1 相似 這里略寫(xiě) 強(qiáng)調(diào)一點(diǎn) 裝配時(shí)要保證預(yù)留間隙 圖 3 18 詳情見(jiàn)此件對(duì)應(yīng)的動(dòng)畫(huà)模擬文件 第二方案 Animator 棘輪試裝 AVI 4 3 2 圓弧型從動(dòng)