畢業(yè)論文緒論和鑿巖機滑架及托架承載力分析

1、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景和意義</p><p>　　本世紀以來，采礦工業(yè)、鐵道工程、煤炭工業(yè)、軍事工程中，在巖石斷面上掘進的工作量日益增加，生產(chǎn)效率要求越來越高，老式的氣動鑿巖機的鉆鑿能力與生產(chǎn)發(fā)展的需要之間的矛盾日益加劇。生產(chǎn)的發(fā)展要求用效率高、生產(chǎn)能力大的新型鑿巖機來代替氣動鑿巖機,液壓鑿

2、巖機正是在這種情況下誕生的。液壓鑿巖機如圖1所示。</p><p><b>　　圖1 液壓鑿巖機</b></p><p>　　早在1920年，英國人多爾曼就制成了液壓鑿巖機。大約40年之后，英國人薩特利夫制成了另一種液壓鑿巖機。不久，美國Gardne Denvr公司根據(jù)尤布科斯專利，制造了MP-l型液壓鑿巖機，其沖擊能為l0J，沖擊頻率為20Hz，但因釬具壽命太短，

3、未得到推廣使用。</p><p>　　液壓鑿巖機的研制與發(fā)展有悠久的歷史，自70年代以來大量投人市場，至今世界上已有約20個國家，30家公司(廠家)進行研制。到目前為止，多數(shù)液壓鑿巖機經(jīng)歷了產(chǎn)品更新，完善結構，提高效率等過程。由于液壓鑿巖機具有工效高、噪聲低、易控制、壽命長等優(yōu)點，其發(fā)展速度異常迅速，各國研制的液壓鑿巖機投入市場銷售的型號已有上百種。</p><p>　　隨著社會的不斷發(fā)展

4、，手錘打眼已不能滿足生產(chǎn)要求。通過前人的努力，1887 年制造出第一臺輕型氣動鑿巖機，1938 年發(fā)明了氣腿和碳化鎢釬頭。氣腿式鑿巖機和釬頭的不斷完善，對鑿巖機的效率又提出了新的要求，20 世紀 60 年代初，開發(fā)了獨立回轉鑿巖機，隨后發(fā)展和完善了架柱式鑿巖機和鑿巖鉆車。在鑿巖機不斷發(fā)展的同時，注意到隨著孔深的增加，深孔鑿巖接桿釬具聯(lián)接處能量損失較大，提出了將鑿巖機送入孔底的設想，因而發(fā)明了潛孔沖擊器。</p><p

5、>　　以上幾種液板鑿者機都因一些技術關鍵問題沒能很好地解決，所以沒有能在生產(chǎn)中得到應用。1970年，法國Montabrt公司推出了世界上第一臺實用的液壓鑿巖機，并且很快成批生產(chǎn)，推廣使用。</p><p>　　與氣動鑿巖機相比，液壓鑿巖機有以下特點:①純鑿孔速度比同量級氣動鑿巖機快1~2倍；②能量消耗低，約為同量級氣動鑿巖機的1/3~1/4;③主要零部件使用壽命長，釬具消耗少，鑿孔成本低;④工作面環(huán)境有較大

6、改善，噪聲可降低10-15dB，且無油霧，可見度好;⑤機器性能好，可根據(jù)巖石條件調(diào)節(jié)沖擊能，以取得最佳鑿孔效果;⑥便于實現(xiàn)鑿孔作業(yè)自動化。</p><p>　　正是由于這些獨特的優(yōu)點，世界各國劉液壓鑿巖機都十分重視，經(jīng)過短短20幾年的發(fā)展，目前，已有10多個國家能生產(chǎn)上百個品種的液壓鑿巖機，并已廣泛應用于鐵進、冶金、煤炭、地質(zhì)、水電、建材、軍事部門。</p><p>　　按液壓沖擊器的控制

7、原理，可以把液壓鑿巖機分為兩大類:一類是有閥型液壓鑿巖機，如圖2所示。按回油方式又可以把這一類液壓鑿巖機分為雙面回油式、前腔常壓后腔回油式和后腔常壓前腔回油式等三種類型。</p><p>　　圖2 有閥型液壓鑿巖機</p><p>　　另一類是無閥型的，如圖3所示，工作原理是利用液壓油的微壓縮性。液壓油受壓時儲存能量，膨脹時則釋放能量。由于液壓油的可壓縮性很小，故無閥型液壓鑿巖機一般具有

8、沖擊頻率高、沖擊能小、外型尺寸大、效率低等特點，所以無閥型液壓鑿巖機在國際市場上的競爭力低，使用不多。目前，在國際上比較流行的機型是雙面回油型(如瑞典Atlasepc公司的COP鑿巖機械氣動工具系列)鑿巖機和前腔常壓后腔回油型(如中南工業(yè)大學設計的YYG系列)鑿巖機。</p><p>　　圖3 無閥型液壓鑿巖機</p><p>　　液壓鑿巖機主要是由沖擊器、蓄能器、轉釬裝置和供水排粉裝置

9、等幾大部分組成。其中沖擊器起著舉足輕重的作用，它的性能直接決定了液壓鑿巖機整機的性能。正因為如此，在過去20多年時間里，各國學者一直把液壓鑿巖機研究的重點放在對液壓沖擊器的研究上。</p><p>　　按照人們在研究沖擊器時所采用的數(shù)學模型不同，可以把研究液壓沖擊器的方法分為線性模型方法和非線性模型方法兩大類。線性模型法抓住液壓沖擊器運動的主要因素，忽略次要因素，對沖擊器作一些必要的假設，將活塞受力狀態(tài)進行簡化，

10、得出用線性數(shù)學模型表示的沖擊器運動規(guī)律。這種模型揭示液壓沖擊器的運動規(guī)律直接明了，有確切的代數(shù)表達式，可方便地求得解析解。</p><p>　　但由于這類方法忽略了一些實際存在的因素，故只是粗線條地描述沖擊器的運動規(guī)律。非線性模型較多地考慮液壓沖擊器的影響因素，較全面地分析了沖擊器的受力狀態(tài)，得到高階非線性微分方程組描述其運動規(guī)律。這種模型能較精確地揭示液壓沖擊器的物理現(xiàn)象，但方程求解困難，描述不直觀，只能通過計

11、算機求得數(shù)值解。近年來，隨著計算機科學技術的發(fā)展和微型計算機的普及，非線性模型越來越受到人們的重視。但必須指出，由于液壓沖擊器運動的復雜性，非線性模型也都建立在一些假設的基礎上，所以也只能是近似地描述沖擊器的運動規(guī)律。要想得到更準確的描述方法，尚有待計算流體力學的發(fā)展。</p><p>　　液壓鑿巖機以壓力液體為動力破巖，按破巖方式不同，鑿巖機械有回轉式、沖擊式和回轉沖擊式三種?；剞D式液壓鑿巖機常稱為液壓回轉鉆，

12、沖擊式液壓鑿巖機做為巖石破碎設備，稱為液壓破碎沖擊器或液壓鏡，回轉沖擊式液壓鑿巖機具有沖擊機構與回轉機構，即通常所說的液壓鑿巖機。一、液壓鑿巖機的甚本功能，通常，液壓鑿巖機真著沖擊機構，回轉機構，其鑿巖作業(yè)是沖擊、回轉、推進與巖孔沖洗功能的綜合。液壓鑿巖機沖擊機構由壓力液體的作用產(chǎn)生沖擊能量，通過釬具(釬尾、連接套、釬桿)以應力波形式傳遞給巖石，從而達到破碎巖石的目的，液壓沖擊機構沖擊能量以沖擊功能(KW)表示，它包含沖擊能(J)與沖擊

13、頻率(Hz)兩個參數(shù)。一般說來，液壓沖擊機構輸出的沖擊功率越大，鑿巖能力越強，即鑿孔速度越高或破巖效果越好。</p><p>　　液壓沖擊機構沖擊能由沖擊活塞運動速度與質(zhì)量決定，沖擊活塞運動速度值應超過巖石破碎的臨界速度(一般為4.8m/s)，而因目前鋼材性能影響，沖擊活塞運動速度不超過12m/s。</p><p>　　液壓鑿巖機的回轉機構由轉釬數(shù)與轉釬扭矩決定其性能。轉釬數(shù)與巖石類型釬具

14、型式與液壓鑿巖機沖擊性能參數(shù)有關。液壓鑿巖機轉釬扭矩用于克服鑿巖過程中的破巖阻力，釬桿與孔壁間摩擦阻力，釬桿與巖粉間的阻力等，為使液壓鑿巖機保證有最佳鑿孔速度，國外液壓鑿巖機有加大轉釬扭矩的趨勢。</p><p>　　液壓鑿巖機鑿巖推進功能使鑿巖機沖擊能以最佳應力波形式傳遞給釬具與巖石，最佳推進力隨巖石性質(zhì)、沖擊性能參數(shù)、回轉性能參數(shù)，釬具形式等變化。</p><p>　　鑿巖推進力過小時

15、，液壓鑿巖機沖擊能不會全部傳遞給巖石；能量傳遞不良，波形螺紋連接套容易松動，能量損失過大;回轉性能不能充分發(fā)揮作用，釬具在巖石上不易形成回轉阻力，釬頭易在巖石表面摩擦發(fā)熱，鑿孔速度下降；釬頭因阻力小打滑而產(chǎn)生過度磨損。鑿巖推進力過大時，釬桿與釬尾形成不必要的彎曲和磨損，巖粉沖洗困難；合金片迅速磨損，鑿孔速度下降。</p><p>　　因此，尋找液壓鑿巖機最佳推進力是必要的。液壓鑿巖機鑿孔過程的巖粉沖洗有多種方式，

16、可采用水、空氣、霧、泡沫等沖洗介質(zhì)。沖洗介質(zhì)有清除巖孔內(nèi)已破碎巖粉或小碎塊、冷卻釬頭與“潤滑”釬具等作用。當采用水為巖孔沖洗介質(zhì)時，沖洗水壓力常在0.6mPa以上。</p><p>　　液壓鑿巖機按其工作原理可分為以下類型，如圖4所示：</p><p>　　圖4 液壓鑿巖機的分類</p><p>　　鑿巖機是用來直接開采石料的工具，如圖5所示。它在巖層上鉆鑿出炮眼

17、，以便放入炸藥去炸開巖石，從而完成開采石料或其它石方工程，此外，鑿巖機也可改作破壞器，用來破碎混凝土之類的堅硬層。</p><p><b>　　圖5 鑿巖機</b></p><p>　　鑿巖機按其動力來源可分為風動鑿巖機、內(nèi)燃鑿巖機、電動鑿巖機和液壓鑿巖機等四類。</p><p>　　液壓鑿巖機是近幾年來出現(xiàn)的一種新型鑿巖機，基本可以分為二種

18、類型：一種是小型手持式，其沖擊能量較小，主要是用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的風鎬，大多數(shù)與小型挖掘——裝載機、液壓工程車等配套使用；另一種是大型機載式，這類液壓鑿巖機大多是以液壓挖掘機的反鏟作業(yè)裝置為基礎，將反鏟斗換裝成鑿巖機行工作，由挖掘機駕駛員在駕駛室內(nèi)進行操作。此類鑿巖機的能量較大，一般在1~6kN·m范圍內(nèi)。氣動鑿巖機雖然具備很多優(yōu)點，但存在著能耗大和作業(yè)環(huán)境惡劣的缺點，1946 年研制成功礦用牙輪鉆機，20 世紀 70 年代初期液壓

19、鑿巖機投入市場。近年來，國外一些先進礦山實現(xiàn)了掘進、采礦鑿巖鉆車遙控和機器人化，并將支腿式水力鑿巖機和水壓潛孔沖擊器投入使用。</p><p>　　液壓鑿巖機作為重要的旋轉沖擊式鉆孔設備,廣泛應用于中小型露天礦、巖土工程、鐵路、公路、水電等領域,進行基礎施工、隧道開挖、勘探、采石、采礦作業(yè)爆破孔的鉆鑿。</p><p>　　1.2 鑿巖機的工作原理</p><p>

20、;　　鑿巖機是按沖擊破碎原理進行工作的，如圖6所示。工作時活塞做高頻往復運動，不斷地沖擊釬尾。在沖擊力的作用下，呈尖楔狀的釬頭將巖石壓碎并鑿入一定的深度，形成一道凹痕。活塞退回后，釬子轉過一定角度，活塞向前運動，再次沖擊釬尾時，又形成一道新的凹痕。兩道凹痕之間的扇形巖塊被由釬頭上產(chǎn)生的水平分力剪碎。活塞不斷地沖擊釬尾，并從釬子的中心孔連續(xù)地輸入壓縮空氣或壓力水，將巖渣排出孔外，即形成一定深度的圓形鉆孔。</p><p

21、>　　圖6 鑿巖機工作原理</p><p>　　1.3 國外液壓鑿巖機研究現(xiàn)狀</p><p>　　目前，國際液壓鑿巖機市場有競爭能力的是瑞典的Adas-Copco公司和芬蘭的Tamrock公司，其銷售量占世界總銷售量的65%以上。法國Secomen及其它公司，也積極發(fā)展特色產(chǎn)品，力爭占領市場。</p><p>　　1、瑞典Adas-Copco公司的液壓鑿

22、巖機</p><p>　　Atlas-eopeo公司液壓鑿巖機的結構原理：Cop系列液壓鑿巖機系列產(chǎn)品沖擊機構基本工作原理Cop系列液壓鑿巖機系列產(chǎn)品沖擊機構基本工作原理相同，即為外閥式結構，采用前后腔交替回油、用換向伐控制活塞的運動。在沖程階段(圖7- a)換回閥芯及活塞均位于末端，高壓油徑高壓進油路1到后腔通道3，進入沖擊缸體后腔，振動活塞A向前做等加速運動；在沖程換向階段(圖7-b)，沖擊活塞A向前移動至預

23、定位置，打開右推閥通道口，高壓油徑后推閥通道5，作用在換向閱B的右端后，推動滑閥B換向，閣左端腔室中的油徑前推閥通道4、換向閥排油通道7及回油通道6回油箱，為回程運動做好準備;在回程階段(圖7-C)，當活塞已打擊釬尾C、滑閥B換向，在完成沖程運動的瞬間，即刻進人回程運動，高壓油從進油路1到前腔通道2，進人沖擊缸前腔，推動活塞A向后運動;在回程換向階段(圖7-d)，活塞A向后移動打開前推閻通道4時，高壓油經(jīng)前推閥通道4，作用在滑閥5、回油

24、通道6流回油箱?；y移到右端，則下一個沖程運動開始。活塞與換向閥如此連續(xù)反復運動，使沖擊活塞連續(xù)沖擊釬尾做功。</p><p>　　圖7 Adas-Copco鑿巖機工作流程</p><p>　　2、芬蘭Tamrock公司的液壓鑿巖機</p><p>　　Tamrock公司液壓鑿巖機的沖擊工作原理及其特點，Tamrock公司液壓鑿巖機采用前腔常高壓，后腔壓力交變，利

25、用套閥配流而實現(xiàn)括塞往復沖擊運動，其動作原理見圖示。</p><p>　　圖8 Tamrock鑿巖機工作原理</p><p>　?、倩爻虛Q向階段(圖示8-a)活塞與運行到前端打擊位置，活塞5中部與配油閥9形成的推閥腔10進高壓油，分別作用在閥前小端面2和閥前大端面n上，此時配油閥9前端面的面積之和大于閥后端面7的面積，使配油閥9向后移動至末端，將活塞5后腔室8的壓力油并接回油蓄能器3以后

26、回油，活塞5的前腔室1中的壓力油推動活塞5向后運動。②沖程換向階段(圖8-b)活塞5向后運動，使推閥腔10與高壓油路斷開，接通回油，壓力油分別作用在配油閥9的前、后端面上(此時后端面7的面積大于前小端面2的面積)，配油閥9向前移動，活塞5的后腔室8進高壓油，活塞向前做等加速運動。如此循環(huán)，現(xiàn)實沖擊動作。該公司液壓鑿巖機采用套閥結構，控制油路段，換向引起的能量損失小，有利于沖擊運動的準確實現(xiàn)。此外，液壓系統(tǒng)是低壓大流量，可靠性也容易得到保

27、證。</p><p>　　1.4 國內(nèi)液壓鑿巖機研究現(xiàn)狀</p><p>　　目前我國參與鑿巖機研制的單位主要有煤炭研究院北京建井研究所、北京科技大學、中南大學、山河智能裝備集團、長沙礦冶研究院、天水風動工具廠、沈陽風動工具廠、瞿州鑿巖機廠、蓮花山鑿巖釬具有限公司等10多個單位,成功研制了 20多種型號的鑿巖機。他們分別是:YYG30、YYG80、YYG80A、YYG90、YYG90A、

28、YYG250A、SWHD90、SWHD220、YYT30、GGT70、CYY20、YYGJ145 (仿 Copl038H)、和 DZYG38B(仿 Copl238ME)。</p><p>　　這些鑿巖機的沖擊能多在150-250J之間,鉆孔直徑一般為40?50mm,只有SWHD90、SWHD220、YYG250A、YYGJ145, TYYG20 和 DZYG38B 型液壓鑿巖機鉆孔直徑孔徑大于50mm,最大可達1

29、20nim。據(jù)統(tǒng)計,這些液壓鑿巖機在市場銷售了400多臺,除兩款仿造市場銷售的機型外,其余的都是我國自主研發(fā)的。其中由中南工業(yè)大學研究設計的YG90型液壓鑿巖機,1988年在汝城鶴礦使用時,創(chuàng)造了在2.4 mX2.6 m的斷面中月進尺250m,掘進工效穩(wěn)步超過1 m /工班的好成績,1991年在桓仁銅鋅礦創(chuàng)造過單臺單班進尺5.4?6 m的好成績。由蓮花山鑿巖釬具有限公司引進法國Eimco-Secoma公司技術生產(chǎn)的HYD300液壓鑿巖機

30、,國產(chǎn)化率達95%,沖擊活塞壽命可達2000ni左右,各項性能不亞于國外同類機型水平,并已批量生產(chǎn)，如圖9所示。</p><p>　　圖9 HYD300鑿巖機</p><p>　　雖然我國在液壓鑿巖機方面取得了一定的成績,但是與國外先進技術尚有較大的距離。國內(nèi)產(chǎn)品的穩(wěn)定性指標(不拆機檢修)均在500m左右,而Atlas Copco3 的產(chǎn)品一般都在6000m左右。究其原因主要有:①缺乏適

31、用于局頻、尚速、局壓的密封件技術;②缺乏活塞、釬尾、配流閥等關鍵零部件的材料、熱處理、加工工藝等方面的研究;③蓄能器隔膜的壽命短;④缺乏系統(tǒng)、完善的理論指導鑿巖機的設計和生產(chǎn)。這些因素嚴重限制了我國液壓鑿巖機的發(fā)展。</p><p>　　1.5 虛擬樣機與運動仿真</p><p>　　產(chǎn)品設計過程中進行虛擬樣機制造和運動仿真，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本具有重要的作用。本文將對鑿巖機行走機

32、構進行實體建模，制造虛擬樣機，同時進行運動仿真。</p><p>　　虛擬樣機制造在工業(yè)發(fā)達國家，如美國、德國、日本等已得到了不同程度的研究和應用。在這一領域，美國處于國際研究的前沿，福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司在新型汽車的開發(fā)中已經(jīng)應用了虛擬制造技術，大大縮短了產(chǎn)品的發(fā)布時間。波音公司設計的777型大型客機(如圖10)是世界上首架以三維無紙化方式設計出的飛機，它的設計成功已經(jīng)成為虛擬制造從理論研究轉向實用化的

33、一個里程碑。</p><p>　　基于產(chǎn)品的數(shù)字化模型，應用先進的系統(tǒng)建模和仿真優(yōu)化技術，虛擬制造實現(xiàn)了從產(chǎn)品的設計、加工、制造到檢驗全過程的動態(tài)模擬(如圖11)，并對其運作進行了合理的決策與最優(yōu)控制。虛擬制造以產(chǎn)品的“軟”模型取代了實物樣機，通過對模型的模擬測試進行產(chǎn)品評估，能夠以較低的生產(chǎn)成本獲得較高的設計質(zhì)量，縮短了產(chǎn)品的發(fā)布周期，提高了效率，本文將實現(xiàn)馬尾紗包芯紗紡紗機樣機的虛擬制造和動態(tài)仿真。</

34、p><p>　　1.6 本文的研究內(nèi)容</p><p>　　鑿巖機用于道路橋梁的鉆孔工作，工作條件惡劣，要求采用液壓傳動進行總體動力輸出，通過本課題掌握機械設計和液壓設計的有關知識以及設計過程。</p><p>　　本文主要進行鑿巖機滑軌和托架的機械設計和承載力分析，包括各機構的承載力分析、零件參數(shù)化實體建模、繪制二維工程圖紙、虛擬樣機的制造、機構運動仿真。</

35、p><p>　　第二章 鑿巖機滑架及托架承載力和屈服強度分析</p><p>　　2.1 鑿巖機機架和托架三維實體圖和機構簡圖</p><p>　　如圖1所示，對整個裝配模型進行拆分，分解得到鑿巖機機架和托架的三維實體，其中為了后續(xù)計算方便還包括鑿巖機的大臂部分，以及每個液壓缸提供的動力部分。</p><p>　　圖1 鑿巖機機架、托架和大臂

36、部分</p><p>　　機構簡圖是用特定的構件和運動副符號來表示機構的一種簡化示意圖，僅著重表示其機構組成特征。用規(guī)定的符號按比例畫出機械中只與運動有關的構件和運動副的相對位置及其幾何尺寸的圖形。它相當于機構的運動模型，與原機構有完全相當?shù)倪\動，可以簡明地表達一部機器的傳動原理，用于以圖解法求機構上任意點的運動和力，以及運動設計方案的比較。</p><p>　　繪制機構運動簡圖的步驟：&

37、lt;/p><p>　　1、搞清機械的實際構造、動作原理和運動情況，確定原動件、機架、傳動部件和執(zhí)行部件。</p><p>　　2、沿運動傳遞路線，逐一分析每兩個構件之間相對運動的性質(zhì)，確定運動副的類型和數(shù)目。</p><p>　　3、恰當選擇運動簡圖的視圖平面，通常選擇機械中多數(shù)構件的運動平面為視圖平面。</p><p>　　4、選擇恰當?shù)淖鲌D

38、比例尺。</p><p>　　5、確定各運動副的相對位置，用各運動副的代表符號、常用機構運動簡圖符號和簡單線條，繪制機構運動簡圖。</p><p>　　6、在原動件上標出箭頭以表示其運動方向。</p><p>　　按上述步驟對機構進行分析，垂直液壓缸1給鑿巖機執(zhí)行機構端部輸送壓力，使機構端部能將巖石鑿穿。垂直氣缸2帶動整個托架在滑軌上運動，實現(xiàn)末端執(zhí)行部分的升降定位

39、。大臂氣缸3和氣缸4實現(xiàn)末端執(zhí)行機構的擺動定位，這樣就能實現(xiàn)末端的靈活鉆孔。</p><p>　　根據(jù)上述分析，繪制機構的運動簡圖主視圖如下圖2所示。視圖中，剖面線表示固定機座，圓圈表示轉動副，F(xiàn)為該部分機構承載的力，M為該部分機構承載的力矩，在此基礎上計算每個轉動副的受力情況以及液壓缸的承載情況，方便后續(xù)液壓缸的選型以及機構尺寸的設計。</p><p>　　圖2 機構的運動簡圖主視圖&

40、lt;/p><p>　　由于該機構比較復雜，為空間機構，末端執(zhí)行機構和動力機構不在一個平面內(nèi)，平面機構不能很好地表達機構的運動特性。對于垂直的兩氣缸以及末端執(zhí)行機構，另作一個機構簡圖右視圖，如圖3所示，方便表達和計算。圖中液壓缸用矩形表示，末端鉆頭用三角形表示，正方形表示連接機構，F(xiàn)1表示實際作業(yè)中受到的力，下面就以該模型為基礎計算該機構的承載力。</p><p>　　圖3 整體滑架和托架機

41、構簡圖右視圖</p><p>　　2.2 傳動機構的受力分析</p><p>　　首先進行鑿巖機末端的受力分析，根據(jù)圖3 的機構分析，F(xiàn)1為所受工作力，F(xiàn)2為末端執(zhí)行機構的推動力，F(xiàn)4為推動托架沿滑軌直線運動的力，G為托架以及液壓缸4所受的總重力，F(xiàn)3為該機構與前一部分機構的作用力，a兩液壓缸之間的水平距離，機構的各尺寸參數(shù)和機構的受力分析圖如下圖4所示，</p><

42、p>　　圖4 機構件圖右視圖</p><p>　　根據(jù)受力分析圖以及鑿巖機構工作原理有：</p><p>　　F4為推動托架沿滑軌直線運動的力，則有：</p><p>　　將圖中所有的力F1 、F2 、F3 、F4 、G、G1向o點簡化，則有：</p><p>　　然后進行中間傳動機構的受力分析，即大臂機構的受力分析。大臂機構的受力分

43、析如圖5所示。F3、F5、F6、F7、F8、F9、F10均為個構件所受的力，a、b、c、d、e、f、g、h為機構各構件的尺寸大小。</p><p>　　圖5 大臂機構的受力分析</p><p>　　受力分析的目的就是要求出每個主動構件所需提供的主動力大小。運用理論力學的知識，受力分析過程如下。</p><p>　　o1、o2、o3為組成三角模塊的三個轉動副，已知F

44、3和M1，需求出F5和F6的大小。</p><p>　　以末端三角模塊為研究對象，受力圖如圖6所示：</p><p>　　圖6 三角模塊受力分析</p><p>　　以o1為原點，水平方向為x軸，垂直方向為y軸建立直角坐標系o1-xyz。根據(jù)平衡條件，在水平方向有：</p><p><b>　　在豎直方向有：</b>&

45、lt;/p><p>　　將F5、F6向o1進行簡化，根據(jù)力矩平衡有：</p><p><b>　　其中α按下式求得：</b></p><p>　　聯(lián)立上述各式，可解得F5、F6為：</p><p><b>　　根據(jù)二力桿平衡有：</b></p><p><b>　　則：

46、</b></p><p>　　然后對水平桿進行受力分析，水平桿的受力圖如下圖7所示。圖中，以o7為原點，水平方向為x軸，垂直方向為y軸，建立坐標系o7-xyz。已知F10和F6，求取F7和F9。</p><p>　　圖7 水平桿的受力圖</p><p>　　根據(jù)水平桿的平衡條件，在水平方向上有：</p><p><b>

47、;　　在垂直方向有：</b></p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　聯(lián)立上述各式，可得：</p><p>　　根據(jù)二力桿的平衡條件，可確定：</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　至此，傳動部分受力分析完畢。<

48、;/p><p>　　2.3 滑軌的屈服強度分析</p><p>　　屈服強度：是金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的屈服極限，亦即抵抗微量塑性變形的應力。對于無明顯屈服的金屬材料，規(guī)定以產(chǎn)生0.2%殘余變形的應力值為其屈服極限，稱為條件屈服極限或屈服強度。大于此極限的外力作用，將會使零件永久失效，無法恢復。如低碳鋼的屈服極限為207MPa，當大于此極限的外力作用之下，零件將會產(chǎn)生永久變形，小于這個的，零

49、件還會恢復原來的樣子。</p><p>　　經(jīng)過上述傳動機構的受力分析可知，滑軌所受的載荷沿軸線方向，其大小與F2大小相等，方向相反。</p><p>　　滑軌材料采用20號鋼，查詢機械設計手冊，可知20號鋼的性能參數(shù)如下：</p><p>　　1、20鋼的20是指含碳量，含碳量為0.2%，屬于低碳鋼。</p><p>　　2、該鋼屬于優(yōu)質(zhì)低

50、碳碳素鋼，冷擠壓、滲碳淬硬鋼。該鋼強度低，韌性、塑性和焊接性均好?？估瓘姸葹?53-500MPa，伸長率≥24%。</p><p>　　3、未熱處理態(tài)，硬度≤156HBS。</p><p>　　4、化學成分如下表：</p><p>　　5、相變點溫度（近似值）Ac1=735℃，Ac3=855℃，Ar3=835℃，Ar1=680℃。</p><p&

51、gt;　　6、正火規(guī)范 溫度920~950℃，出爐空冷。硬度131~156HBS。</p><p>　　7、冷壓毛坯軟化處理規(guī)范 溫度700~720℃，保溫時間8~15h，再以50~100℃/h的冷速，隨爐降至溫度≤550~600℃，出爐空冷。</p><p>　　8、淬火規(guī)范 溫度910℃±10℃，10%NaCl鹽水冷卻。</p><p>　　9、實測屈

52、服強度為275Mpa，彈性模量為206Gpa，泊松比ν=0.3。</p><p>　　10、抗剪強度275~392MPa,抗拉強度為253~500MPa，屈服強度為275MPa，延伸率為25%。</p><p>　　11、20號鋼在225℃下的許用應力：(16-36mm)111-124MPa之間；(6-16mm)之間117-131MPa，20號鋼在100℃下的許用應力：150℃時，20號鋼

53、鋼管的許用應力為130 MPa，20號鋼鍛件的許用應力為108MPa。</p><p>　　如圖8所示，滑軌的橫截面剖視圖為：</p><p>　　圖8 滑軌的橫截面剖視圖</p><p>　　根據(jù)圖示，可求得滑軌橫截面的面積為：</p><p>　　滑軌所受的載荷沿軸線方向，其大小與F2大小相等，則可知滑軌承受的應力為：</p>

54、;<p>　　根據(jù)屈服強度校核條件：</p><p>　　其中，對于20鋼，。</p><p>　　同理，可求得，滑軌能承受的最大的載荷為：</p><p>　　至此，屈服強度校核完畢。</p><p><b>　　2.4 結果驗證</b></p><p>　　為了驗證結果的正確性

55、，不妨設工作載荷，，，，，a=350mm，b=800mm，c=400mm，d=700mm，e=600mm，f=300mm，g=500mm，h=500mm，h=100mm可計算得上述各量：</p><p>　　2.3 螺栓組連接的受力分析</p><p>　　末端執(zhí)行器的托架機構中存在螺栓組連接，為了保證連接的可靠性，必須進行螺栓組的受力分析。</p><p>　　

56、螺栓組連接機構簡圖可以簡化為圖9所示形式。</p><p>　　圖9 托架螺栓組連接圖</p><p>　　托架螺栓組連接受力分析圖為圖10所示形式。</p><p>　　圖10 托架螺栓組連接的受力分析</p><p>　　由圖9知，F(xiàn)3和M為已知力和力矩，根據(jù)圖10所示的受力分析圖確定螺栓的受力情況。</p><p

57、>　　在縱向力力作用下，各個螺栓所受的縱向載荷大小相同，方向與相同。</p><p>　　根據(jù)前面分析，設,則：</p><p>　　而在旋轉力矩M作用下，由于各個螺栓中心至形心O點的距離相等，所以各個螺栓所受的橫向載荷大小也相同，但方向各垂直于螺栓中心與形心的連線。</p><p>　　設螺栓之間的水平距離和豎直距離均為t=200mm，各螺栓中心至形心點的距

58、離為：</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　由圖9可知，螺栓1和4所受兩力的夾角最小，故螺栓1和2所受橫向載荷最大，即：</p><p>　　當采用鉸制孔螺栓連接時，由上述計算單個螺栓受最大橫向載荷：</p><p>　　用普通螺栓連接時，普通螺栓連接在預緊力作用下利用接合面的摩擦力來傳遞橫向

59、載荷。普通螺栓的橫向載荷的分析同上，則：</p><p>　　對于單個受力最大的螺栓，由得：</p><p>　　第三章 滑軌機構和托架零件實體造型與裝配</p><p>　　3.1 實體造型概述</p><p>　　零件的幾何造型與虛擬裝配是動畫仿真的基礎，為了實現(xiàn)鑿巖機工作過程的動畫仿真，首先得建立鑿巖機的三維幾何模型。鑿巖機三維模型

60、的建立主要包括各個零部件的實體造型以及整機的虛擬裝配。</p><p>　　實體造型技術(Solid Modeling)是計算機視覺、計算機動畫、計算機虛擬現(xiàn)實等領域中建立3D實體模型的關鍵技術。計算機實體造型進行虛擬制造，是借助電子計算機及相關技術，對復雜的真實系統(tǒng)和狀態(tài)進行數(shù)字模擬，具有經(jīng)濟、安全、快捷、具有優(yōu)化設計和預測的特殊功能。實體造型技術是指描述幾何模型的形狀和屬性的信息并存于計算機內(nèi)，由計算機生成具

61、有真實感的可視的三維圖形的技術。</p><p>　　目前常用的實體表示方法主要有：邊界表示法(BRep)、構造實體幾何法(CSG)和掃描法。</p><p>　　借助計算機進行虛擬制造，具有以下優(yōu)點：①將新產(chǎn)品維修和維護的方法直觀地演示給觀眾，使觀眾更容易理解，以便能準確操作；②很多復雜的設備，由于在其設計階段，其工作過程中的狀態(tài)無法具體化，采用三維抽象模擬，就可以解決此類問題，大大節(jié)省

62、了成本和時間，讓設計者能輕易地理解運行狀態(tài)中產(chǎn)品的實際情況，改進設計； ③大型設備的運送、現(xiàn)場安裝、安裝過程、現(xiàn)場工作實景，特別是一些特殊場景，無法以傳統(tǒng)的拍攝模式將設備信息展現(xiàn)給觀眾，而采用三維模擬，可以將這些難以表達清楚的場景和過程，一一列舉，清晰準確。 </p><p>　　本章將以第二章完成的設計方案為依據(jù)，通過計算機進行虛擬樣機的設計和驗證所設計機構的正確性和有效性。</p>&

63、lt;p>　　3.2 鑿巖滑軌和托架零部件造型</p><p>　　幾何建模采用自下而上的建模方法，即根據(jù)各個零件的結構形狀與尺寸建立零件的三維幾何模型，然后再按照零件之間的配合與約束關系進行裝配，完成整機的虛擬裝配。</p><p>　　Solidworks零部件的建模過程為：首先選取合適的基準面，建立各零部件的平面草圖；其次利用拉伸、特征掃描、旋轉、切除、放樣等命令完成零件的基

64、本特征的造型；然后利用倒角、圓角等命令完成局部的造型，最后完成整個零件的建模。</p><p>　　Solidworks提供了強大的裝配功能，其優(yōu)點為：①在裝配體環(huán)境下，可以方便地設計及修改零部件；②可以動態(tài)觀察整個裝配體中的所有運動，可以對運動的零部件進行動態(tài)干涉檢查及間隙檢測；③可以通過鏡像、陣列零部件，設計創(chuàng)建出新的零部件及裝配體。在滑軌和托架機構的裝配過程中，首先插的零部件會自動定義為固定靜止的部件，然后

65、依次插入各零部件，通過一系列的配合約束關系，裝配成整機。裝配前，應該認真分析各零件、部件在部件、整機中的位置、作用、以及相關的裝配關系、運動關系，以保證裝配運動的靈活性、不干涉性。下面通過介紹裝配過程， 說明在Solidworks中的裝配體生成方法：①打開新建裝配體命令，即進入生成裝配體的界面；②在裝配體界面中，點擊“插入零部件”命令，排列各零部件，順序按照從上到下排列。注意插入的零部件應該集中在一個區(qū)域，不要過于分散，以便于下一步裝配

66、步驟；③裝配時，將所有的零部件通過“重合”、“平行”、“垂直”、“距離”、“同軸心” 等配合約束裝配起來。裝配好具有對稱特征的一邊零部件后，運用圓周陣列特征命令，裝配零件。裝配時，要運用“移動零部件”、“旋轉零部件” 將零件拖動到便于配合的合適</p><p>　　本節(jié)針對六角螺栓、六角頭螺母、重型板式鏈、軸、鍵、單列圓錐滾子軸承和法蘭等零件分別進行幾何建模與整機虛擬裝配，這是實現(xiàn)滑軌和托架動畫仿真的關鍵。<

67、;/p><p>　　3.2.1 六角螺栓建模</p><p>　　六角螺栓是指頭部和螺桿組成的緊固件，螺栓按材質(zhì)分有鐵螺栓和不銹鋼螺栓。鐵的按等級分有4.8級螺栓，8.8級螺栓。不銹鋼螺栓按材質(zhì)為有不銹鋼SUS201螺栓，SUS304螺栓，SUS316螺栓。</p><p>　　按連接的受力方式，有普通的和有鉸制孔用的。鉸制孔用的螺栓要和孔的尺寸配合，用在受橫向力時。

68、</p><p>　　按頭部形狀有六角頭的，圓頭的，方形頭的，沉頭的等等，一般沉頭用在要求連接后表面光滑沒突起的地方，因為沉頭可以擰到零件里。圓頭也可以擰進零件里。方頭的擰緊力可以大些，但是尺寸很大，六角頭是最常用的。</p><p>　　另外為了滿足安裝后鎖緊的需要，有頭部有孔的，桿部有孔的，這些孔可以使螺栓受振動時不至松脫。</p><p>　　有的螺栓沒螺紋的

69、光桿要做細，叫細腰螺栓，這種螺栓有利于受變力的聯(lián)結。鋼結構上有專用的高強度螺栓，頭部會做大些，尺寸也有變化。另外有特殊用處的：T形槽螺栓用，機床夾具上用的最多，形狀特殊，頭部兩側要切掉。地腳螺栓用于機器和地面連接固定的，有很多種形狀.U形螺栓,如前述等等，還有焊接用的專用螺柱，一頭有螺紋一頭沒，可以焊在零件上，另一邊直接擰螺母。</p><p>　　根據(jù)幾何參數(shù)設計，進行六角螺栓的幾何建模。六角螺栓的幾何模型如下

70、圖1和圖2所示。</p><p>　　圖1 六角螺栓的三維線框圖</p><p>　　圖2 六角螺栓的三維實體圖</p><p>　　3.2.2 軸承的實體建模</p><p>　　軸承（“Bearing”，日本人稱“軸受”）是在機械傳動過程中起固定和減小載荷摩擦系數(shù)的部件。也可以說，當其它機件在軸上彼此產(chǎn)生相對運動時，用來降低動力傳遞

71、過程中的摩擦系數(shù)和保持軸中心位置固定的機件。軸承是當代機械設備中一種舉足輕重的零部件。它的主要功能是支撐機械旋轉體，用以降低設備在傳動過程中的機械載荷摩擦系數(shù)。按運動元件摩擦性質(zhì)的不同，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。</p><p>　　軸承是各類機械裝備的重要基礎零部件，它的精度、性能、壽命和可靠性對主機的精度、性能、壽命和可靠性起著決定性的作用。在機械產(chǎn)品中，軸承屬于高精度產(chǎn)品，不僅需要數(shù)學、物理等諸多學

72、科理論的綜合支持，而且需要材料科學、熱處理技術、精密加工和測量技術、數(shù)控技術和有效的數(shù)值方法及功能強大的計算機技術等諸多學科為之服務，因此軸承又是一個代表國家科技實力的產(chǎn)品。</p><p>　　根據(jù)第二章的幾何參數(shù)設計，進行軸承的幾何建模。軸承的幾何模型如下圖3和圖4所示。</p><p>　　圖3 軸承的三維線框圖</p><p>　　圖4 軸承的三維實體圖

73、</p><p>　　3.2.3 軸和鍵實體建模</p><p>　　輪軸指支承轉動零件并與之一起回轉以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機器中作回轉運動的零件就裝在軸上。</p><p>　　實現(xiàn)軸和軸上零件的一起運動可以通過鍵連接實現(xiàn)。鍵主要用作軸和軸上零件之間的周向固定以傳遞扭矩，有些鍵還可實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移

74、動。如減速器中齒輪與軸的聯(lián)結。</p><p>　　下圖5和圖6分別為軸的線框圖和實體圖，圖7和圖8圖分別為鍵的線框圖和實體圖。</p><p>　　圖5 齒輪軸的線框圖</p><p>　　圖6 齒輪軸的實體圖</p><p>　　圖7 鍵的線框圖 圖8 鍵的實體圖</p>

75、<p>　　3.2.4 六角螺母實體建模</p><p>　　六角螺母與螺栓、螺釘配合使用，起連接緊固機件作用。其中經(jīng)1型六用螺母應用最廣，C級螺母用于表面比較粗糙、對精度要求不高的機器、設備或結構上；A級和B級螺母用于表面比較光潔、對精度要求較高的機器、設備或結構上。2型六角螺母的厚度M較厚，多用于常經(jīng)常需要裝拆的場合。六角薄螺母的厚度M較薄，多用于被連接機件的表面空間受限制的場合。六角螺母按照公

76、稱厚度分為I型、II型和薄型三種。8級以上的螺母分為1型與II型兩種型式。</p><p>　　如圖9和圖10所示，根據(jù)第二章的計算分析，分別建立六角螺母的線框圖和實體圖，為后續(xù)裝配用。</p><p>　　圖9 六角螺母的三維線框圖</p><p>　　圖10 六角螺母的三維實體圖</p><p>　　3.2.5 重型板式鏈實體建模&

77、lt;/p><p>　　重型板式鏈實體建模，由多片鏈板用銷軸連接而成的鏈條。</p><p>　　如圖11和圖12所示，建立鑿巖機的重型板式鏈實體模型和線框圖，為后續(xù)裝配使用。</p><p>　　圖11 重型板式鏈的實體模型</p><p>　　圖12 重型板式鏈三維線框模型</p><p>　　3.2.6 軸套實

78、體建模</p><p>　　軸套是所有零件中比較簡單的，主要用來軸上零件的軸向定位，軸套的線框圖和實體圖如圖13和圖14所示。</p><p>　　圖13 軸套的三維線框模型 圖14 軸套的三維線實體</p><p>　　3.2.6 連接板實體建模</p><p>　　如圖15和圖16所示為連接板的實體圖和三

79、維線框圖</p><p>　　圖15 連接板的實體圖 圖16 連接板的三維線框圖</p><p>　　3.2.7 滑軌和托架機構的整體裝配</p><p>　　在外載荷的作用下，垂直液壓缸給末端執(zhí)行機構提供動力，另一液壓缸推動托架沿滑軌運動，實現(xiàn)滑軌的定位?；壓屯屑軝C構的整體裝配實體圖和線框圖如圖17所示。</p>

80、<p>　　圖17 滑軌和機架整體裝配實體圖和線框圖</p><p>　　第四章 滑架機構和托架裝配仿真和繪制工程圖</p><p>　　4.1 基于solidworks和cosmosmotion建立裝配仿真模型</p><p>　　傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品設計僅僅注重產(chǎn)品的前期功能性設計，例如結構、功能、成本等，這些依靠常用的CAD 軟件即可完成，后期驗證產(chǎn)

81、品功能時，可使用CAE 軟件進行分析驗證。 在市場經(jīng)濟條件下的產(chǎn)品開發(fā)，除了對產(chǎn)品本身功能進行設計外，還需注意采用多種多樣的形式進行產(chǎn)品的后續(xù)宣傳和形象傳遞，如海報、說明書、產(chǎn)品的仿真動畫等，特別是如何使機械產(chǎn)品動態(tài)運作符合其實際的工作規(guī)律，并且把這種視像記錄下來，這一技術在產(chǎn)品開發(fā)過程中正占據(jù)著越來越重要的地位。</p><p>　　機械產(chǎn)品的三維仿真動畫在產(chǎn)品的設計、開發(fā)、加工制造和產(chǎn)品營銷中都具有現(xiàn)實意義。

82、不同客戶對同一產(chǎn)品的要求有時會不一樣，傳統(tǒng)設計要反復修改實物樣品或制造多個實物樣品，周期長，費用高，動態(tài)仿真可以根據(jù)客戶的修改意見把產(chǎn)品逼真、直觀地模擬演示出來，得到客戶確認后再實際進行生產(chǎn)。在加工制造環(huán)節(jié)中，動態(tài)仿真可以進行直觀的全方位動態(tài)視頻演示。</p><p>　　因此，制作機械產(chǎn)品的動畫仿真不僅可以縮短設計周期，降低設計成本，同時也增強了產(chǎn)品的競爭力以及與客戶的親和力，方便產(chǎn)品推廣和技術交流。</

83、p><p>　　機械產(chǎn)品零部件的三維實體建模與裝配是實現(xiàn)動畫仿真的基礎和前提。對于機械設計而言，單純的零件沒有實際意義，必須裝配成完整部件或機器實體。裝配不僅是表達零件之間的配合關系，也是運動分析、干涉檢查和實現(xiàn)動畫的基礎。裝配的方法是將準備好的零件逐一插入裝配體文件，并依次添加零件之間的配合關系。在SolidWorks中系統(tǒng)默認第一個插入的零件是固定的，以作為其它零件裝配的基礎和參考，因此必須仔細考慮第一個零件的插

84、入，一般選擇產(chǎn)品的支架、底座等主要零件作為第一零件。</p><p>　　目前可以完成機械產(chǎn)品動態(tài)仿真的三維軟件很多，比較常用的有SolidWorks、Pro/E、UG、Matlab等。性價比較高，設計過程簡單方便的莫過于SolidWorks了。SolidWorks是在Windows環(huán)境下實現(xiàn)的一款功能強大的中高端三維CAD軟件，具有超動感的用戶操作界面和獨到的特征管理樹，智能化的裝配功能和動態(tài)的運動模擬等特色，

85、而且操作簡單，易學易用。</p><p>　　SolidWorks軟件還集成了很多應用插件，如圖1所示，啟用COSMOSMotion插件，秉承SolidWorks一貫的簡便易用的風格，可以很方便的生成形象逼真的機械產(chǎn)品演示畫，讓原先呆板的設計成品動起來，實現(xiàn)產(chǎn)品的功能展示。COSMOSMotion插件集成于SolidWorks軟件中，并且與SolidWorks軟件實現(xiàn)無縫連接。COSMOS Motion插件是一個

86、較強大的裝配分析與仿真模塊，通過它進行行走機構的動畫仿真時，能夠精確地得到行走機構各個零部件的速度、位移、是否干涉等運動情況。</p><p><b>　　圖1 插件對話框</b></p><p>　　SolidWorks軟件通過生成裝配體的爆炸視圖實現(xiàn)產(chǎn)品拆裝的動態(tài)仿真。建立爆炸視圖有自動爆炸和手動爆炸兩種方式。自動爆炸可以自動分解零部件，但要受裝配順序的影響。為

87、了準確展現(xiàn)產(chǎn)品的拆裝關系，可以采用手動爆炸方式，合理靈活地選擇零件的爆炸順序、爆炸方向和爆炸距離。</p><p>　　方法如下：單擊主菜單中的/插入/爆炸視命令，打開/爆炸屬性管理器，如圖2所示。在裝配體上單擊要爆炸的零件，此時裝配體中被選中的零件以高亮顯示，同時出現(xiàn)一個設置移動方向的坐標,單擊坐標上的箭頭，確定爆炸方向。然后在/爆炸屬性管理器中的/設定面板中輸入爆炸距離，單擊/應用按鈕,預覽爆炸效果，調(diào)整滿意

88、后單擊/完成，至此第一個零件爆炸結束。重復上述步驟，逐一生成每個零件的爆炸操作。</p><p>　　圖2 爆炸屬性管理器</p><p>　　在前面已經(jīng)給滑軌和托架機構幾何建模的基礎上，COSMOSMotion仿真模塊對滑架機構裝配仿真主要分為以下幾個步驟，如圖3所示。</p><p>　　滑架和托架機構裝配仿真過程具體實施步驟：①確定滑架機構運動零部件與靜止零

89、部件，將滑軌設為靜止零部件，其他的部件設置為運動部件；②生成約束，COSMOSMotion提供旋轉副、球副、平移副、圓柱副、固定約束萬向節(jié)等約束副，滑架機構機座在整個裝配過程中就將相應的約束副自動添加到模型中了，如大小齒輪用齒輪配合形成了齒輪副，鍵和鍵槽之間采用平行配合形成了平移副連接，軸與軸套等采用同心配合形成了圓柱副；③爆炸和解除爆炸仿真，加載運動，滑架機構爆炸動畫仿真要求實現(xiàn)各零部件清晰準確裝配。</p><p

90、>　　爆炸動畫的制作步驟：單擊動畫向導按鈕，如圖4所示，即出現(xiàn)動畫向導對話框，如圖5所示，按提示操作即可實現(xiàn)爆炸動畫和解除爆炸動畫的制作。單擊/模擬工具欄中的/計算模擬按鈕，如圖6所示，即可開始爆炸動畫仿真，然后單擊/模擬工具欄中的/停止按鈕,即完成了仿真動畫的制作?，F(xiàn)在/模擬工具欄中的/重播按鈕由灰變亮，需要觀看時只要單擊就可以在界面中看到即時的開關動畫了。</p><p>　　圖4 動畫向導按鈕<

91、;/p><p>　　圖5 動畫向導對話框</p><p>　　圖6 動畫啟動和停止按鈕</p><p>　　4.2 滑軌和托架機構動畫仿真</p><p>　　利用solidworks COSMOSMotion插件對滑軌和托架機構虛擬模型進行裝配動畫仿真，能夠方便的觀察零件的協(xié)調(diào)運動，可以進行軌跡跟蹤和干涉檢查，在一定程度上反應了滑軌和托

92、架機構的真實裝配情況。運動算例和仿真動畫分別如圖7和8所示。</p><p>　　圖7 滑軌和托架機構運動算例</p><p>　　圖8 滑軌和托架機構動畫仿真</p><p>　　4.3 工程圖的繪制</p><p>　　三維數(shù)字化模型轉化為二維圖形時大部分是基于工程圖模板的，工程圖模板的好壞直接決定了后續(xù)工作的工作量。SolidWo

93、rks 軟件中的工程圖在參數(shù)驅動后，工程圖的視圖、標注等隨模型變化，這是實現(xiàn)參數(shù)化、數(shù)字化的基礎；但是模型中的零/部件配置改變或零/部件被替換之后，這些零/部件反映在工程圖中的線(點) 的 IDentity( ID) 發(fā)生變化，尺寸標注及注解找不到原來的依附線(點) ，就會造成尺寸標注及注解的漂移甚至報錯，所以解決問題的關鍵在于保證尺寸標注及注解依附線( 點) 的 ID 不變。</p><p>　　視圖比例的調(diào)整

94、主要依據(jù)視圖包絡線對角線長度的變化，視圖包絡線又叫視圖邊界，當指針經(jīng)過工程視圖的邊界時，視圖邊界被高亮顯示。邊界根據(jù)默認緊密套合在視圖周圍; SolidWorks 賦予其大小，不可更改。如果添加草圖實體到工程圖視圖，邊界將自動調(diào)整大小以包括這些項目。</p><p>　　裝配草圖是數(shù)字化設計常用的技術，參數(shù)驅動時，裝配草圖在控制零/部件的尺寸和裝配關系的同時，自身的線(點)的 ID 在參數(shù)驅動前后保持不變，是尺寸

95、標注及注解依附線(點)的理想選擇，但是裝配草圖中的點和線與工程圖尺寸標注及注解需要的依附線(點)在數(shù)量和位置上有一定的區(qū)別，需要另外增加輔助線(點)，以便為工程圖中的尺寸標注及注解提供足夠的依附線(點)。這種基于增加輔助線(點)裝配草圖的工程圖模板在參數(shù)驅動后，由于尺寸標注及注解依附線(點) 的ID沒有發(fā)生變化，不會出現(xiàn)嚴重的尺寸漂移以及報錯現(xiàn)象，但是此類工程圖模板在參數(shù)化驅動后仍存在以下問題: 1)視圖比例失調(diào); 2)視圖位置漂移，甚

96、至重疊；3) 尺寸標注、序號線漂移；4)尺寸精度未按實際尺寸顯示; 5)在轉化為DWG 格式的圖形后，線形比例不符合要求。</p><p>　　4.3.1 軸的工程圖繪制</p><p>　　軸的工程圖如圖9所示，繪制了軸的主視圖和右視圖。</p><p><b>　　圖9 軸工程圖</b></p><p>　　4.3

97、.2 軸套的工程圖繪制</p><p>　　軸套工程圖如圖10所示，繪制了軸套的剖面圖。</p><p><b>　　圖10 軸套工程圖</b></p><p>　　4.3.3 長軸的工程圖繪制</p><p>　　長軸的工程圖如圖11所示，繪制了長軸的剖視圖。</p><p>　　圖11

98、長軸工程圖</p><p>　　4.3.4 連接板的工程圖繪制</p><p>　　連接板的工程圖如圖12所示，分別繪制了連接板的主視圖和俯視圖。</p><p>　　圖12 連接板工程圖</p><p>　　4.3.4 固定板的工程圖繪制</p><p>　　固定板的工程圖如圖13所示，分別繪制了固定板的主視圖