基于现代设计方法的水平摆式犁犁侧板和犁体机构的结构设计(11页).doc

-基于现代设计方法的水平摆式犁犁侧板和犁体机构的结构设计-第 11 页基于现代设计方法的水平摆式犁犁侧板和犁体机构的结构设计作者：xxx 指导老师：xxx（xxxx大学工学院 11机制 合肥 230036）下载须知：本文档是独立自主完成的毕业设计，只可用于学习交流，不可用于商业活动。另外：有需要电子档的同学可以加我2353118036，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，建设社会主义和谐社会摘要：SolidWorks 软件是基于Windows开发的三维CAD系统，使用solidworks软件对水平摆式犁的犁侧板和犁体机构进行建模，通过虚拟装配对犁侧板与犁体机构进行装配，可以为研究水平摆式犁在工作过程当中受到的摩擦力、土垡变形力等数值模拟提供基础模型。本文详细描述在SolidWorks软件中对水平摆式犁犁侧板和犁体机构建模的过程，以及装配体各组成零件的零件图，工程图，并使用插入爆炸视图展示装配体详细装配过程。关键词：SolidWorks、犁体、犁侧板、三维建模1 引言 近年来，随着对生产力和生产效率要求的不断提高，我国农业生产面临生产机械化改革的重要境地。为了满足这一日趋增强需求，对农业机械的研究从而使农业生产的生产力提高显得尤为急迫。水平摆式犁有着梭式作业的方式，翻土时可左可右，在田地间工作时灵活性好，优点突出，因此受到广泛使用。为了更好的改良和升级这一农业机械，基于SolidWorks软件通过三维建模技术在电脑上创建水平摆式犁犁侧板和犁体的三维模型，可以为研究水平摆式犁在较差的工作坏境中受到的各种力作用下的损耗打下基础。水平摆式犁的犁侧板和犁体作为水平摆式犁中工作的部分，也是最重要的部分之一，因为直接作用于田地间，受到的磨损消耗最大。能够对水平摆式犁犁侧板和犁体进行研究进而改良，这对整个水平摆式犁甚至整个农业生产作业的效率都是有极高社会价值和经济价值的。2 现代设计方法的定义现代设计方法包含有限元法、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计等内容，是一种新型的多元交叉学科。本文主要使用的计算机辅助设计（Computer Aided Design)，即CAD，是现代设计方法中的一种。是通过把计算机知识引入设计制造来完成草图、三维模型、装配体等其他作业的一种现代设计方法。2.1 SolidWorks软件介绍 SolidWorks软件在世界上是首个基于Windows平台制作出的三维CAD系统，那时候CAD技术的发展方向就是三维建模，而SolidWorks软件当时的技术创新正好符合当时的潮流与趋势，这使得SolidWorks公司在短短两年时间就成为了CAD/CAM产业中获得利润最高的公司。SolidWorks软件平均每一年都会有几十到几百种的技术创新，同时得到了许多荣誉。SolidWorks软件具有使用简单、稳定和创新这几个特点，运用它可以极大缩短设计时间，这样产品就可以快速、高效地走向市场，获得更大更多收益。图1 SolidWorks 2012 界面 在SolidWorks工作 时，新建新的图纸时，所有关联的零件能够一直保持参考关系。插入装配过程时，能够同时更新零部件的尺寸变化。SolidWorks 能够通过动画展示装配体装配过程，同时能对零件在运动过程中进行干涉检测和动态的间隙检测。SolidWorks 生产的工程图是全部互相关联的，更改工程图尺寸时，无论是三维图、还是各个视图都会实时自子更改尺寸。当然SolidWorks也可以从三维图中自主生成工程图，可以选择插入视图模型中的自动标注。2.2 零件的建模零件是solidworks软件中最基础的实体单元，相比于传统CAD等先由二维草图生成三维立体图所不同的是，solidworks通常是首生成三维图，然后通过三维图生成二维工程图，节省了使用CAD需要的大量时间。Solidworks以二维草图为基础，以零件设计为核心，以虚拟装配为特色，以特征设计为关键，在产品开发中发挥巨大的作用。同时，其所拥有的虚拟装配更是为虚拟制造技术提供强有力的支撑。零件的基本要素如下：(1) 绘制二维草图(2) 利用拉伸、旋转、扫描、放样、边界、切除、阵列等进行三维实体生成。(3) 利用修饰特征进行倒角、圆角、筋、拔模、抽壳、圆顶等完成三维建模。(4) 进行相关零部件的装配。(5) 通过对最终结果的分析比较，可改善设计中的环节得到更加完善的设计结果。3 犁侧板和犁体的具体建模过程 使用SolidWorks软件绘制犁侧板和犁体的零件草图、零件图、装配体的详细过程。3.1 犁侧板的具体建模过程3.1.1 犁侧板零件1新建-零件图，选择前视基准面使其成为草图绘制平面，单击工具栏上的【正视于】按钮进入草图绘制，绘制草图1如下图所示。退出草图编辑模式，对草图1 插入特征-凸台拉伸，在【方向1】选项组中设置给定深度10mm。其它选项均为默认值。完成凸台拉伸操作，即可得犁侧板零件1零件图如下图所示。3.1.2 犁侧板零件2新建-零件图，选择前视基准面使其成为草图绘制平面，单击工具栏上的【正视于】按钮进入草图绘制，绘制草图1如下图所示。退出草图编辑模式，对草图1 插入特征-凸台拉伸，在【方向1】选项组中设置给定深度10mm。其它选项均为默认值。完成特征操作凸台拉伸，即可得犁侧板零件2零件图如下图所示。3.1.3 犁侧板零件3新建-零件图，选择前视基准面使其成为草图绘制平面，单击工具栏上的【正视于】按钮进入草图绘制，绘制草图1如下图所示。退出草图编辑模式，对草图1 插入特征-凸台拉伸，在【方向1】选项组中设置给定深度10mm。其它选项均为默认值。完成特征操作凸台拉伸，即可得犁侧板零件3零件图如下图所示。3.1.4 犁侧板装配过程新建-装配体-插入-犁侧板零件2。选择犁侧板零件2的两个上表面添加配合-重合。选择犁侧板零件2的两个侧面添加配合-角度，角度为110°。选择两个零件的两个定点添加配合-距离，平行距离127mm。插入-零部件1。选择犁侧板零部件1,2两个上表面，添加配合-重合。选择两个犁侧板零件1的上表面，添加配合-重合。选择两个犁侧板零件1的左侧面与右侧面，添加配合-角度，角度为104°。选择零件2的边线与零件1的侧面添加配合-重合选择零件2的边线与零件1的侧面添加配合-重合插入零部件3选择犁侧板零件3的边线与犁侧板零件1的侧面添加配合-重合选择零件2的边线与零件3的面添加配合-重合选择零件2的边线与犁侧板零件3的面添加配合-重合选择犁侧板零件2的顶点与犁侧板零件3的边线添加配合-重合选择犁侧板零件2的顶点与犁侧板零件3的边线添加配合-重合犁侧板装配体如图所示3.2 犁体机构的具体建模过程3.2.1 犁体零件1新建-零件图，选择前视基准面使其成为草图绘制平面，单击工具栏上的【正视于】按钮进入草图绘制，绘制草图1如下图所示。退出草图编辑模式，选择特征工具栏中的凸台拉伸，对草图1 插入-凸台拉伸，设置对话框中的选项，在【方向1】选项组中设置给定深度594mm，其它选项均为默认值。插入-参考几何体-基准面选定基准面1作为绘制草图的基准面，绘制草图2，点击工具栏上的【正视于】按钮进入绘制界面，绘制草图2如下。退出草图编辑模式，选择特征工具栏中的切除-拉伸，对草图2 插入-切除拉伸，设置对话框中的选项，在【方向1】选项组中设置两侧对称，深度为400mm其它选项均为默认值。插入-参考几何体-基准面选定基准面2作为绘制草图的基准面，绘制草图3，点击工具栏上的【正视于】按钮进入绘制界面，绘制草图3如下。退出草图编辑模式，选择特征工具栏中的切除-拉伸，对草图3 插入-切除拉伸，设置对话框中的选项，在【方向1】选项组中选择成形到下一面，其它数值均为默认值。插入-参考几何体-基准面。选定基准面3作为绘制草图的基准面，绘制草图4，点击工具栏上的【正视于】按钮进入绘制界面，绘制草图4如下。退出草图编辑模式，选择特征工具栏中的切除-拉伸，对草图4 插入-切除拉伸，设置对话框中的选项，在【方向1】选项组中选择成形到下一面，其它数值均为默认值。插入-参考几何体-基准面。选定基准面4作为绘制草图的基准面，绘制草图5，点击工具栏上的【正视于】按钮进入绘制界面，绘制草图5如下。退出草图编辑模式，选择特征工具栏中的切除-拉伸，对草图5 插入-切除拉伸，设置对话框中的选项，在【方向1】选项组中选择成形到下一面，其它数值均为默认值。犁体零件1零件图如图所示工程图如下图3.2.2 犁体零件2新建-零件图，选择前视基准面使其成为草图绘制平面，单击工具栏上的【正视于】按钮进入草图绘制，绘制草图1如下图所示。退出草图编辑模式，选择特征工具栏中的凸台-拉伸，对草图1 插入-凸台拉伸，设置对话框中的选项，在【方向1】选项组中设置给定深度为588mm，其它选项均为默认值。点击右视基准面绘制草图的基准面，点击工具栏的【正视于】按钮进入绘制草图模式，绘制草图2如下图所示。退出草图编辑模式，点击特征栏中的切除-拉伸，对草图2 插入-切除拉伸，设置对话框，在【方向1】选项组里设置完全贯穿，反侧切除。其它选项均为默认值。选择右视基准面使其成为草图绘制平面，单击工具栏的【正视于】按钮进入草图绘制，绘制草图3如下图所示。退出草图编辑模式，选择特征工具栏中的切除-拉伸，对草图3 插入-切除拉伸，设置对话框中的选项，在【方向1】选项组中设置完全贯穿，反侧切除。其它选项均为默认值。犁体零件2零件图如下工程图如图3.2.3 犁体零件3新建-零件图，选择前视基准面使其成为草图绘制平面，单击工具栏上的【正视于】按钮进入草图绘制，绘制草图1如下图所示。退出草图编辑模式，选择特征工具栏中的凸台-拉伸，对草图1 插入-凸台拉伸，设置对话框中的选项，在【方向1】选项组中设置给定深度为588mm，其它选项均为默认值。点击右视基准面绘制草图的基准面，点击工具栏的【正视于】按钮进入绘制草图模式，绘制草图2如下图所示。退出草图编辑模式，点击特征栏中的切除-拉伸，对草图2 插入-切除拉伸，设置对话框，在【方向1】选项组里设置完全贯穿，反侧切除。其它选项均为默认值。选择右视基准面使其成为草图绘制平面，单击工具栏的【正视于】按钮进入草图绘制，绘制草图3如下图所示。退出草图编辑模式，选择特征工具栏中的切除-拉伸，对草图3 插入-切除拉伸，设置对话框中的选项，在【方向1】选项组中设置完全贯穿，反侧切除。其它选项均为默认值。选择保留实体1犁体零件3零件图如图3.2.4 犁体零件4新建-零件图，选择前视基准面使其成为草图绘制平面，单击工具栏上的【正视于】按钮进入草图绘制，绘制草图1如下图所示。退出草图编辑模式，选择特征工具栏中的凸台-拉伸，对草图1 插入-凸台拉伸，设置对话框中的选项，在【方向1】选项组中设置给定深度为588mm，其它选项均为默认值。点击右视基准面绘制草图的基准面，点击工具栏的【正视于】按钮进入绘制草图模式，绘制草图2如下图所示。退出草图编辑模式，点击特征栏中的切除-拉伸，对草图2 插入-切除拉伸，设置对话框，在【方向1】选项组里设置完全贯穿，反侧切除。其它选项均为默认值。选择右视基准面使其成为草图绘制平面，单击工具栏的【正视于】按钮进入草图绘制，绘制草图3如下图所示。退出草图编辑模式，选择特征工具栏中的切除-拉伸，对草图3 插入-切除拉伸，设置对话框中的选项，在【方向1】选项组中设置完全贯穿，反侧切除。其它选项均为默认值。选择保留实体1犁体零件4零件图如下所示。3.2.5 犁体零件5新建-零件图，选择前视基准面使其成为草图绘制平面，单击工具栏上的【正视于】按钮进入草图绘制，绘制草图1如下图所示。退出草图编辑模式，选择特征工具栏中的凸台-拉伸，对草图1 插入-凸台拉伸，设置对话框中的选项，在【方向1】选项组中设置给定深度为690mm，其它选项均为默认值。插入-基准面1使用基准面1作为基准面绘制草图2，单击工具栏上的【正视于】按钮开始绘制草图模式，草图2如下图所示。退出草图编辑模式，插入特征栏中的切除-拉伸，对图2 插入-切除拉伸，设置对话框中的选项，在【方向1】选项组中设置成形到下一面，反侧切除。其它选项均为默认值。犁体零件5零件图如下3.2.6 犁体装配过程新建-装配体，插入犁体零件1。插入-犁体零件2，选择犁体1和犁体2的两个面添加配合-同轴心。选择犁体零件1和犁体零件2的两个面添加配合-重合选择犁体零件1和犁体零件2的两条边线添加配合-距离，水平距离8.45mm插入-犁体零件3选择犁体零件1和犁体零件3的两个面添加配合-同轴心。选择犁体2和犁体3的两个顶点添加配合-重合插入-犁体零件4选择犁体零件1和犁体零件4的两个面添加配合-同轴心。选择犁体2和犁体4的两个顶点添加配合-重合。插入-犁体零件5选择犁体零件3和犁体零件5的两条边线添加配合-平行选择犁体零件3的面和犁体零件5的边线添加配合-重合选择犁体零件1和犁体零件5的两个面添加配合-重合选择犁体零件4和犁体零件5的两个顶点添加配合-距离。犁体装配体如图3.3 犁侧板和犁体机构的装配为了能够较好的进行犁侧板和犁体机构仿真过程，使用solidworks运行虚拟装配是十分必要的，只要能够保证几何实体的质量、质心位置、惯性矩、极惯性矩等实体特征与实际实体特征相同，得到的仿真结果理论上基本吻合实际情况。自上而下是利用一个零件通过装配体定 义生成其他零部件；自下而上是直接将所有已创建好的零部件进行装配，是较为传统的方法。本课题就使用自下而上的虚拟装配方法。Solidworks虚拟装配基本步骤为：(1) 插入已设计好的零件或装配体；(2) 确定并施加相应约束；(3) 按标准设定零部件之间的配合关系；(4) 装配体干涉检查、分析、获得所需参数。本课题进行solidworks环境下的虚拟装配，有以下几点问题：1、虚拟装配语义的识别配合约束是虚拟装配关系的主要表现形式，其通过对零部件中的点、线、面之间的几何关系进行约束，依照设计者自身构思和习惯进行装配表达。虚拟装配语义包含装配配合、层次等关系是对装配特征进行抽象表达。2、装配几何约束的识别虚拟装配语义识别得到的零部件，尤其是同时含有已装配零件和待装配零件，其装配约束几何关系并非同时建立，二装配体几何约束的识别是随着设计者对零部件位置、姿态的不断调整建立起来的动态约束。3、虚拟装配的路径利用路径库对零部件生成路径，可通过修改关键点和对应位移处的姿态。可利用爆炸视图形成基本路径，利用解除爆炸生成反演动画。还可通过爆炸视图进行干涉检查，来确定装配关系正确与否。新建-装配体-插入犁侧板和犁体机构添加配合角度添加配合-重合添加配合-距离犁侧板和犁体机构的装配体如下图3.4 爆炸视图爆炸视图制作的一般步骤是：(1) 插入-爆炸视图(2) 选择装配体(3) 零部件爆炸视图(4) 动画向导(5) 生成动画。具体步骤如下：(1) 选择犁侧板装配体(2) 在装配体菜单栏中选择爆炸视图，然后选择各个零件并拖动到合适位置即可。(3) 选择犁体机构装配体(4) 选择各个零件并拖动到合适位置。犁侧板和犁体机构的爆炸视图如下图结 论使用SolidWorks软件，完成了基于现代设计方法的水平摆式犁犁侧板和犁体机构的结构设计、三维建模、工程图、爆炸视图的制作等工作。直观又详细的展示了水平摆式犁犁侧板和犁体机构的外观与结构。三维建模无论是研究犁体机构在工作过程受到的损耗还是对改良整个水平摆式犁都是必须进行的一步，这为研究水平摆式犁在较差的工作坏境中受到的各种力作用下的损耗打下基础，对于改良犁体带来的经济效益与社会影响也有较强的现实意义。致 谢此次毕业设计是在指导老师朱林老师的指导下完成的。朱林老师每周的任务布置与任务检查让我感受到了老师在教学上的严谨与认真。每周一次的会议他也会耐心为我们解答各种疑问，同时指出我们作业中的不足与错误。这次毕业设计朱林老师不但教会我使用SolidWorks软件，同时让我对之前所学的内容有了更多的实践机会，加深了我对知识的理解和运用。这些新知识、新体验在我今后的工作、学习生活当中一定会起到深远的影响。同时感谢在大学四年中孜孜不倦教诲我们的老师们，没有他们教给我的知识，我也无法完成我的这篇论文，是他们教授给我们专业知识，培养了我的专业能力，在这里再次感谢他们。最后祝福所有同学在今后的学习生活中一切顺利，大学生活即将结束，希望我们能够常相聚。参考文献1. 朱林，陈发，努尔夏提·朱马西，王学农机械虚拟设计中基于特征的实体建模技术的研究新疆农机化，2002（6）2. 麓山文化. SolidWorks2012从入门到精通. 机械工业出版社. 2012.73. 詹迪维. SolidWorks工程图教程. 机械工业出版社. 2009.64. 大连理工大学工程图学教研室. 机械制图. 高等教育出版社. 2007.7 5. Litvin FL, Wang JC, Bossler RB. Application of face-gear drives in helicopter transmissions J. Journal of Mechanical Design, Transactions of the ASME, 1994,116(3):672676 6. Boothroyd G，Alting L. Design for assembly and disassembly . Annals of the GIRP. 1992，41(2):625636 7. Swift K G，Raines M，Booker J D. Advances in probabilistic design：manufacturing knowledge and applications. IMechE （Institution of Mechanical Engineering），2001，215（PartB）：297 313.Title Analysis Mechanical characteristics of a Gear in COSMOSworks using Finite Element Analysis Methods AbstractGear based on 3 d design software SolidWorks 3 d modeling, virtual assembly application complete gear assembly model, and the finite element analysis using SolidWorks plug-in COSMOS/works (version and later changed to SolidWorks Simulation) for small straight gear, helical gear meshing of statics analysis, under different parameters to obtain the variation of stress and strain displacement in gear mesh. Combining with the actual analysis results, and compared the mechanical properties of straight bevel gear, and provide reliable reference data for the safety of the gear design. Using the plug-in to make assembly animation animation, the stress and strain displacement change process.Key words：The Finite Element Analysis 3 D Modeling simulation The Gear Stress