ug課程設計---插齒機切削部件cadcae綜合設計分析

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　課程名稱 CAD/CAE 綜合訓練 </p><p>　　題目名稱 插齒機切削部件CAD/CAE綜合設計分析 </p><p>　　學生學院 機電工程學院 </p>

2、<p>　　專業(yè)班級 機械設計制造及其自動化微電子2008級1班</p><p>　　學 號 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　指導教師

3、 </p><p>　　成績評定 </p><p>　　教師簽名 </p><p>　　2011年6月28日</p><p><b>　　課程設計任務書</b

4、></p><p><b>　　一、課程設計的內容</b></p><p>　　1．設計插齒機切削部件結構模型；</p><p>　　2．在Unigraphics NX 6.0平臺上建立插齒機切削部件結構的三維參數化、變量化實體模型。</p><p>　　3. 根據產品的功能及設計要求建立組件的裝配模型；</

5、p><p>　　4．在Unigraphics NX 6.0平臺上按國家制圖標準繪制工程圖。</p><p>　　可以適當補充完成下列設計內容：</p><p>　　1. 對所設計的模型設置光照、背景、材料紋理等條件，完成模型渲染，輸出模型高質量的視覺效果圖；</p><p>　　2．1).根據有限單元分析法的基本原理和思想，對所設計的機構進行靜力

6、學分析，包括設計分析模型簡化、單元網格劃分、材料特性定義、約束定義、載荷及邊界條件定義、模型分析解算等；</p><p>　　2). 根據機構運動學的基本原理和方法，在產品三維參數化實體裝配模型的基礎上，定義機構的運動副、運動驅動、運動關系，創(chuàng)建運動分析模型，利用ADAMS解算器完成運動分析求解；</p><p>　　3．后處理及仿真，輸出有限單元分析(或機構運動分析) 結果(包括：應力、

7、應變云圖，變形過程動畫仿真；或機構運動仿真動畫，運動件軌跡，主要運動件位移、速度、加速度、加加速度曲線圖)，根據分析結果提出修改意見或方案。</p><p>　　二、課程設計的要求與數據</p><p>　　1．采用參數化實體建模技術，進行產品結構的三維參數化、變量化實體(裝配)模型的設計；</p><p>　　2．通過變量、表達式和Associative Curv

8、e等建立圖素間的關聯(lián)關系，修改表達式的值能實現零件的關聯(lián)變化；</p><p>　　3．要求使用1～2個Sketch建立輪廓截面；</p><p>　　4．建模過程中應包含總數不少于15個特征操作（包括掃描特征、成型特征、參考特征以及特征編輯的操作）；</p><p>　　4．要求零件工程圖紙嚴格按照國家標準繪制，標注尺寸、公差、粗糙度、技術要求等；</p&g

9、t;<p>　　5．工程圖應具有符合標準的邊框、標題欄，要求單獨建立標準的帶標題欄的圖框，通過插入圖樣的形式將圖框插入到零件的工程圖中；</p><p>　　6．說明書要求描述建模和繪圖工作的主要過程與操作步驟，最后進行設計總結分析和回答思考題。</p><p>　　成績優(yōu)秀者必須補充達到下列設計要求：（下列要求四選一）</p><p>　　1．建模過

10、程中應包含總數不少于25個特征操作，其中包括網格曲面特征、掃描特征、聯(lián)合體特征、面倒角等細節(jié)特征、參考特征、裝配(Top-Down或Bottom-Up)、WAVE幾何鏈接等操作；</p><p>　　2．生成輸出產品(或零件)模型高質量的視覺效果彩圖。</p><p>　　3．1).根據產品(零件) 的結構和工作條件，定義模型的材料特性、邊界條件和載荷的性質及大??；</p>

11、<p>　　2).根據產品(零件) 的結構和工作條件，定義模型的運動副、邊界條件和驅動的類型及具體數值；</p><p>　　4．1).分析結果要以表格、圖線的形式提交；</p><p>　　2).運動仿真要提供仿真動畫文件；</p><p>　　三、課程設計應完成的工作</p><p>　　1．設計插齒機切削部件結構；</p

12、><p>　　2．建立插齒機切削部件三維參數化、變量化實體模型；</p><p>　　3．基于零件主模型，按國家標準繪制零件工程圖；</p><p>　　4．編寫設計說明書。（按設計說明書的格式書寫）</p><p>　　成績優(yōu)秀者必須補充完成下列設計工作：</p><p>　　1．對模型進行渲染，輸出模型高質量的視覺效果

13、圖；</p><p>　　2．1).對產品(零件)進行結構的有限單元分析、仿真，輸出分析結果，提出改進方案；</p><p>　　2). 對產品的運動機構進行運動分析、仿真，輸出分析結果，提出改進方案；</p><p>　　四、課程設計進程安排</p><p>　　五、應收集的資料及主要參考文獻</p><p>　　

14、[1] 云杰漫步多媒體科技CAX設計教研室，UG NX 6.0中文版基礎教程，北京：清華大學出版社，2009；</p><p>　　[2] 中國機械工程學會，機械設計手冊(電子版)(含光盤1張)， 北京：電子工業(yè)出版社，2007；</p><p>　　[3] 胡仁喜等，UG NX 6.0中文版入門與提高，北京：化學工業(yè)出版社，2009；</p><p>　　[4]

15、胡仁喜等，UG NX 6.0中文版從入門到精通，北京：機械工業(yè)出版社，2009；</p><p>　　[5] UGS公司，UG NX 4.0 CAST，美國，2006。</p><p>　　發(fā)出任務書日期：2011年 6 月 3 日 指導教師簽名：</p><p>　　計劃完成日期： 2011年 7 月 1 日 基層教學單位責任人簽章：</p>

16、<p><b>　　主管院長簽章：</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文通過對插齒機切削部件外形的設計分析，確定了插齒機切削部件外形的基本組成部分，通過不同的圖層完成不同部分的建模，最后通過裝配成為一個整體。在文中較詳細地給出了插齒機切削部件外形建模的詳細過程，并生成了工程圖。最后通過運動仿真來

17、為設計增添動感。使設計更加飽滿。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　廣東工業(yè)大學設計任務書…………………………….1</p><p>　　一：插齒機切削部件的結構分析………………………………4</p><p>　　二：建立齒插齒機切削部件三維參數化……………………….6</p>

18、<p>　　三：插齒機切削部件的裝配…………………………………….18</p><p>　　四：繪制工程圖…………………………………………………22</p><p>　　五、插齒機切削部件運動仿真…………………………………24</p><p>　　六：設計總結與心得……………………………………………29</p><p>　　七：參考

19、文獻……………………………………………………29</p><p><b>　　.</b></p><p><b>　　設計分析步驟</b></p><p>　　一：插齒機切削部件的結構分析</p><p>　　繪制的插齒機的裝配圖和爆炸圖如下圖一和圖二所示</p><p>　

20、　圖一：插齒機切削部件裝配圖</p><p>　　圖二：插齒機切削部件爆炸圖</p><p><b>　　結構分析：</b></p><p>　　插齒機的切削部件（直線形成齒面?zhèn)鲃渔湥┑慕Y構復雜度一般。主要由以下幾個結構組成</p><p>　　包括： 輸入軸結構（軸，軸承，支架），鏈輪結構（鏈輪，鏈輪螺母，銷）。&

21、lt;/p><p>　　偏心輪結構（偏心輪，桿頭，桿身，滾針軸承，插齒軸連接塊）</p><p>　　插齒切削部件（主軸導軌，插齒主軸，插齒刀，螺母副，長鍵，） </p><p>　?。ㄟ€有大大小小的螺釘螺母螺栓等標準件就不一一說明）</p><p>　　二建立齒插齒機切削部件三維參數化</p><p><b>

22、　　1.鏈輪的建模過程</b></p><p><b>　　首先新建模型</b></p><p>　　進入草圖，畫出如下草圖</p><p>　　通過草圖拉伸，輸入下列參數</p><p>　　通過實例特征 編輯以下參數得到效果如下</p><p><b>　　得到實體<

23、;/b></p><p>　　接下來在坐標原點處加一個圓柱，具體參數如下</p><p><b>　　鉆孔，倒斜角</b></p><p><b>　　2：桿頭的三維建模</b></p><p><b>　　主要步驟：</b></p><p>　　

24、畫草圖 拉伸</p><p>　　求差 簡單孔</p><p>　　滾針軸承的軸承圈實體建模</p><p><b>　　重復步驟不再詳述</b></p>

25、;<p>　　建模——>實體——>圓錐</p><p>　　以同樣方式創(chuàng)建兩個圓錐，求差可得滾針軸承的</p><p><b>　　軸承圈實體</b></p><p>　　通過草圖，畫線，得出在側面上的一條線段，然后采用插入——>掃略——>管道 設置參數得

26、 </p><p>　　求差，陣列得到右上圖</p><p>　　滾針軸承的裝配先在軸承圈上面裝上滾針 內圈外圈畫法不做說明</p><p><b>　　裝配軸承</b></p><p>　　4．輸入軸的三維實體建模</p>&l

27、t;p>　　1輸入軸是比較精密的部件，故其參數要比較齊全，主要用回轉的方法來畫輸入軸</p><p><b>　　具體草圖參數</b></p><p><b>　　通過回轉可得</b></p><p>　　圓角 倒角 攻

28、螺紋</p><p><b>　　插齒軸的三維建模</b></p><p>　　如圖所示，左邊部件導航器顯示，插齒軸的大致模型是由幾個拉伸體組成</p><p><b>　　鍵槽的畫法</b></p><p>　　鍵槽首先要求設置平面，再可以設置鍵槽，所以要在圓柱上定位點，還有設置好平面</p

29、><p>　　然后設置鍵參數 如下</p><p><b>　　退刀槽畫法</b></p><p>　　通過畫草圖，設定退刀槽的深度</p><p>　　再拉伸體 通過求差來獲得退刀槽</p><p>　　創(chuàng)建求差體

30、 求差</p><p><b>　　攻螺紋 倒斜角</b></p><p>　　其他一些零部件就不做詳細介紹</p><p><b>　　其實體建模如下</b></p><p><b>　　螺母</b></p><p><b>

31、　　螺栓</b></p><p><b>　　桿身</b></p><p><b>　　支架臺</b></p><p><b>　　插齒刀具</b></p><p>　　搖桿跟主軸的連接塊2，提供桿身球鉸</p><p><b>　

32、　長鍵</b></p><p><b>　　主軸導軌（簡化）</b></p><p><b>　　沉頭螺釘</b></p><p>　　三：插齒機切削部件的裝配</p><p>　　因為這個模型的裝配量很大，所以采取子裝配方式，分幾部分裝配，然后總裝配</p><p&

33、gt;<b>　　偏心輪機構裝配</b></p><p><b>　　步驟一：新建裝配</b></p><p>　　步驟二：首先放置桿頭，然后選擇放置位置為 絕對原點</p><p>　　步驟三：添加組件，添加之前做過的滾針軸承裝配體，選擇放置方式為“通過約束”</p><p>　　步驟四：設置約束

34、：通過滾針軸承的外表面與桿頭的內側表面接觸。</p><p>　　軸承的外圈與y軸反向垂直的那個面跟桿頭內表面接觸</p><p>　　再利用兩圓柱面軸線對齊，即可完成這一裝配</p><p>　　接下來的裝配跟此的步驟差不多</p><p>　　只要作步驟說明，而對截圖就不作詳細解說，只給出關鍵點。</p><p>

35、　　接下來是將桿身跟桿頭相接，裝配時的約束用到</p><p><b>　　桿頭桿身裝配</b></p><p>　　1：面接觸：桿身頭部有配對面，與桿頭的面接觸</p><p>　　2：對齊：孔的中心線對齊</p><p>　　3：平行：設置面與面平行或線與線平行，可以調整角度</p><p>

36、　　4：裝配前要先預覽，確認無誤后裝配。</p><p><b>　　球鉸裝配</b></p><p>　　球鉸是個萬向節(jié)，裝配時不能過約束，以防止后面的運動仿真</p><p>　　球鉸要求球面跟銜接塊的球副面接觸，然后調整一下桿身的位置即可（本說明書方向用垂直于銜接塊的上表面。</p><p><b>　　

37、螺栓裝配</b></p><p>　　當螺栓比較多的時候，而又呈現規(guī)律性的時候，裝配螺栓可以選擇 組件陣列的方式組件陣列跟之前描述過的鏈輪的畫法的組件特征大同小異。在此就不作詳細說明</p><p>　　偏心輪機構的裝配，其約束還是比較多的。</p><p>　　接下來是輸入機構的裝配</p><p><b>　　裝配就

38、不一一說明</b></p><p><b>　　輸入機構裝配</b></p><p>　　輸入機構裝配主要是步驟是</p><p>　　鏈輪跟軸裝配——>軸跟軸承裝配——>軸承跟支架臺裝配</p><p><b>　　插齒刀具跟軸的裝配</b></p><

39、p>　　裝配過程：軸跟長鍵裝配——>鍵跟沉頭螺釘裝配——>軸跟插齒刀裝配</p><p>　　達到的總體裝配效果為</p><p><b>　　裝配完成。</b></p><p><b>　　四：繪制工程圖</b></p><p><b>　　繪制總裝配工程圖</b

40、></p><p><b>　　總體裝配工程圖</b></p><p><b>　　輸入軸工程圖</b></p><p>　　五、插齒機切削部件運動仿真</p><p>　　步驟一：進入仿真模塊</p><p>　　新建仿真

41、 選擇環(huán)境</p><p><b>　　設置連桿</b></p><p>　　設置連桿是設置運動的連桿以及固定的連桿，來達到指定運動不部件的目的</p><p><b>　　選擇固定的連桿</b></p><p>　　之后選擇運動的連桿 以及命名<

42、/p><p><b>　　連桿選擇完成</b></p><p><b>　　設置運動副</b></p><p>　　運動副的設置是運動仿真的關鍵</p><p>　　插齒機切削部件運動副設置的主要注意點</p><p>　　動力輸入選擇輸入軸，運用旋轉副，注意方向選擇為軸向。還要

43、設置駕駛員</p><p>　　設置駕駛員 設置恒定初速度</p><p>　　現在已經完成動力輸入</p><p>　　設計偏心輪與主軸的旋轉副</p><p>　　偏心輪與插齒軸的連接，用萬向節(jié)運動副</p><p>　　然后作主軸與主軸導軌的滑動副</p><p>　　完成幾個部分的設置按

44、求解按鈕</p><p>　　調出動畫可以得到運動仿真</p><p>　　（具體運動視頻參考本設計附帶視頻文件）</p><p><b>　　六：設計總結與心得</b></p><p>　　之所以選擇插齒機的插齒運動直線運動鏈切削部件作為這次的UG建模課程設計，是因為這個課題接近我們的專業(yè)范疇，作為機械設計制造專業(yè)的學

45、生，必須懂得運用3D立體軟件去獲得設計的更進一步發(fā)展。這個建模選取的裝備的零件量很大，細分下去的話要20個零件左右，這給建模帶來很大的工作量。同時，雖然工作量是比較大，但能接觸到很多零件的畫法，對熟悉使用UG 軟件有很大的幫助。比較困難的算是裝配，零件多的裝配在裝配上比較棘手，因為設計的時候一定要有一個總體的裝配尺寸的設計，所以在尺寸上要做很大的功夫，尺寸不對或中途修改都會帶來很大的改動。所以這次的裝配我是分開幾個部分來裝配，然后進行總

46、裝。雖然有時候覺得是比較簡單的工件裝配，但是真的要很順利地裝配起一個裝備起來，嘗試的次數要很多。通常要6~7次左右才能正確地裝配起來，所以在這次UG建模課程設計當中，獲益比較大的是裝配環(huán)節(jié)。然后必須提到的是運動仿真，要令一個部件動起來，不僅僅要求會建模，還要對模型有比較深程度的運動了解，了解運動的形成。還要上網，查圖書館借來的書，讀光盤來學習運動仿真的教材?？偟膩碚f，仿真為設計增添了不少色彩。也令我學到了很多關于ug建模仿真的</

47、p><p><b>　　七：參考文獻</b></p><p>　　[1] 云杰漫步多媒體科技CAX設計教研室，UG NX 6.0中文版基礎教程，北京：清華大學出版社，2009；</p><p>　　[2] 中國機械工程學會，機械設計手冊(電子版)(含光盤1張)， 北京：電子工業(yè)出版社，2007；</p><p>　　[3]

48、胡仁喜等，UG NX 6.0中文版入門與提高，北京：化學工業(yè)出版社，2009；</p><p>　　[4] 胡仁喜等，UG NX 6.0中文版從入門到精通，北京：機械工業(yè)出版社，2009；</p><p>　　[5] UGS公司，UG NX 4.0 CAST，美國，2006。</p><p>　　[6] 百度文庫 UG運動仿真教程</p><p