汽车轮胎自动拆卸机的设计论文

江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 III 汽车轮胎自动拆卸机的设计 摘 要 汽车轮胎自动拆卸机是一种能实现轮胎拆卸的机械，它是自动化程度比较高的一种专机。它综合运用电动和气动作为主要动力，来实现轮胎的拆卸。气动部分是以空气作为介质，只要有空气即可方便快捷地得到压缩空气来控制铲刀及卡爪的运动，电动部分则主要是由电机带动，经过减速机构把动力传递给转盘使其转动。 本文介绍了轮胎自动拆卸机总体传动方案的选择和设计，包括电机的选择、气缸的结构和驱动卡爪运动的平面连杆机构等。采用 SolidWorks 软件对机身、夹持装置等进行了三维设计，应用草图绘制和 特征造型等技术进行了零件设计，并在装配模式下进行了三维装配模拟，较为形象的反映出所设计机器的装配特性，可以有效的缩短产品设计周期。 关键词 ：轮胎，自动拆卸机， SolidWorks， 三维设计 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 IV Abstract Automatic disassembly machine for automobile tyre is a specialized machine to disassemble tyre, it is highly automatized. It works on tow power, pneumatic and electric power. Pneumatic part use compressed air to control the motion of shovel and master jaw, electric part transfer the power from the motor to reduction gear to make turntable rolled. The paper introduced the automatic disassembly machine for tyre overall transmission plan. Motor and air cylinder structure was selected. Planar linkage to drive master jaw was designed. Used SolidWorks, the frame and clamp device was three-dimensionally designed. Used several technologies of SolidWorks, sketch drawing, feature molding and assemble simulating, the paper established the vivid three-dimensional model of the machine. The design cycle was cut down. Keywords: Tyre, Automatic Disassembly Machine, SolidWorks, Three-dimensionally design 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 V 目 录 第一章 绪论 1 1.1 本设计所要研究的目的和意义 1 1.2 使用 SolidWorks 绘制三维的特点 1 1.3 传动方案的选择 2 第二章 典型零部件的机械设计 4 2.1 电动机的选择 4 2.2 气缸的设计 7 2.3 平面四杆机构的设计 11 第三章 典型零部件的三维设计 16 3.1 转盘的设计 16 3.2 卡爪底的设计 18 3.3 卡爪的设计 22 第四章 零部件装配 28 4.1 转盘 卡爪装配体配合 28 4.2 转盘 滑块配合 30 4.3 卡爪装配体 滑块配合 32 4.4 方块 连杆 滑块配合 32 4.5 支撑块 套筒 滑块 连杆配合 34 4.6 支撑块 气缸装配体配合 36 4.7 紧固件的装配 37 参考文献 39 致谢 40 附录 41 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 1 第一章 绪 论 1.1 设计所要研究的目的和意义 汽车自 19 世纪末诞生至今 100 余年期间，汽车工业从无到有，以惊人的速度发展。近 20 年来，计算技术、设计理论、测试手段、新型材料、工艺技术等 诸方面的成就，不但改变了汽车工业的面貌，而且也使汽车产品的结构和性能焕然一新。汽车的发展也推动着现代汽车维修业的发展，汽车维修工具的发展水平是汽车维修行业技术进步的主要标志之一，也是汽车维修质量、效率、安全和文明生产的重要保证。随之汽车维修工具也发生着变化，拆卸轮胎的机械就是其中的一种。轮胎拆卸机由脱胎器、杠杆式脱胎器、滚轮式脱胎器发展到气动脱胎机，虽然这些都是比较省力，效率也较高，但自动化的程度不高。为此本汽车轮胎自动拆卸机就是为了满足广大用户需求而设计的。该汽车轮胎拆卸机 综合运用电动和气动作为主要动力， 来实现轮胎的拆卸。电动部分是由电机带动，经过减速机构把动力传递给转盘使其转动。而 气动技术是以空气为介质，以压缩空气为动力源实现控制自动化。由于气动系统的工作介质是空气，它是取之不竭的，因此，只要有压缩机即可比较简单地得到压缩空气。而且它还具有防火、防爆、防电磁干扰、不受放射线及噪声的影响且对振动及冲击也不敏感，结构简单，工作可靠，成本低寿命长等优点。 因此，本汽车轮胎拆卸机是为满足广大用户的需求而设计的。 1.2 使用 SolidWorks 绘制三维的特点 SolidWorks 是三维设计软件。 SolidWorks 能完全自动捕捉设计意图和引导设计修改。在 SolidWorks 的装配设计中可以直接参照已有的零件生成新的零件。不论设计用 自顶而下 方法还是 自底而上 的方法进行装配设计， SolidWorks 都将以其易用的操作大幅度地提高设计的效率。 SolidWorks 有全面的零件实体建模功能，其丰富程度有时会出乎设计者的期望。用 SolidWorks 的标注和细节绘制工具，能快捷地生成完整的、符合实际产品表示的工程图纸。 SolidWorks 它具有基于特征、参数化、实体造型等特点，整个设计基于装配关系进行，装配的基础要素是相 关的零件，零件是由若干个参数化的可以基于装配关系的特征堆砌而成，特征是一些与机械设计的表达意图相关的一些简单几何形体。 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 2 SolidWorks 主要包括以下特性： （ 1）草图设计 SolidWorks 软件所有的零件都是建立在草图基础上的，草图功能的提高会直接影响到对零件的可编辑能力的提高。 （ 2）曲面建模 在 SolidWorks 中，曲面建立后，可以以很多方式对曲面进行延伸。你可以将曲面延伸到某个已有的曲面，与其缝合或延伸到指定的实体表面，或者输入固定的延伸长度，或者直接拖动其红色箭头手柄，实时地将边界拖到想 要的位置。 另外，现在的可以对曲面进行修剪，可以用实体修剪，也可以用另一个复杂的曲面进行修剪。首先，选取特定的曲面做为剪切工具，以绿色表示；然后，选取要保留的那一部分曲面，以淡绿色表示；没有选取的那部分曲面，以灰色表示，就会立刻被切除。你还可以将两个曲面或一个曲面一个实体进行弯曲操作，将保持其相关性，即当其中一个发生改变时，其他另一个会同时相应改变。 （ 3）工程图 在 SolidWorks 的工程制图中引入了一个崭新的快速制图功能 (即RapidDraft)，它能迅速生成与三维零件和装配体暂时脱开的二维工程图，但 依然保持与三维的全相关性。这样的功能使得从三维到二维的瓶颈问题得以彻底的解决。 （ 4）新特征 SolidWorks 对倒圆角的处理添加了新的特征，使得倒角的功能更加强大。在原有特征阵列的基础上，也增添了新的特征。另外，用户可以直接点取螺栓的尺寸，所有相关的数据都可以在电子版的机械零件手册中自动查到。 （ 5）装配 用户不仅用 SolidWorks 软件来解决一般的零部件设计问题，越来越多的用户开始用 SolidWorks 软件处理系统级的大型装配设计，对大型装配体上载的速度也是要求越来越高。面对用户的需要， SolidWorks 从不同的角度对大型装配体的上载的速度进行了改进，包括分布式数据的处理和图形压缩技术的运用，使得大型装配体的性能提高了几十倍。 1.3 传动方案的选择 为了保证汽车轮胎自动拆卸机的工作质量和可靠性并且要满足汽车轮胎自动拆卸机的工作要求，为了尽量同时达到这些要求，设计时要根据设计要求统筹兼顾，保证重点要求。所以确定了以下的传动方案。 我们遵循传动方案的一般选择原则，首选圆柱齿轮传动，它的传动效率高。在传动比要求大大的情况下可选用蜗杆传动。由于转盘轴的的转速低故选用一级蜗杆减速器，此种方案结构紧 凑，传动比大，但传动效率低，适用于不连续工作的机械。 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 3 传动方案机构简图：如图 1.3-1 所示。 图 1.3-1 传动方案机构简图 本方案中蜗杆传动可实现较大的传动比，结构紧凑，传动平稳，但传动效率低。蜗杆和蜗轮有较大的齿面相对滑动速度，需要较好的润滑状况形成液体动力润滑油膜，可以提高承载能力和效率，延长使用寿命。 电动机与蜗杆间使用 V 型带传动，带传动的承载能力较小，传递相同转矩时，其结构尺寸要比其他传动形式的结构尺寸大，但传动平稳，能缓冲吸振，因此布置在高速级，即电动机后。 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 4 第二章 零部件的设计 2.1 电动机的选择 1）选择电动机的类型和结构型式 按工作条件和要求，选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。 2）电动机功率的选择 预定轮胎自动拆卸机的阻力为 5000N,R 为半径 T=FR=5000 254=1270000 N mm 轮胎自动拆卸机所需电动机功率为 （ 2.1-1） （ 2.1-2） 传动装置的总效率a应为组成传动装置的各个运动副效率乘积，即 3221 a （ 2.1-3） 齿承带 2a （ 2.1-4） 带 V 带传动的效率， 0.96 齿 蜗 杆传动的效率， 0.75 0.82 ，取 0.75 承 圆锥滚子轴承的效率， 0.98 式中 Pw 轮胎自动拆卸机所需功率，指输至转盘的功率， W 由电动机至转盘的总效率 F 轮胎自动拆卸机的工作阻力， N v 轮胎自动拆卸机的线速度， m/s WTnFvpww9.930955071 2 7 0 0 0 095501000awd pP 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 5 对于载荷比较稳定，通常按照电动机的额定功率选择，而不必校核电动机的发热和起动转矩。选择电动机的功率时应保证电动机的额定功率 Ped 等于或稍大于轮胎自动拆卸机所需的电动机功率 Pd, 即 Ped Pd （ 2.1-5） T 轮胎自动拆卸机的阻力矩， N.m wn 转盘的转速， r/min 3）电动机的转速 为实现转盘达到 6.5r/min,为了便于选择电动机转速，需先推算出电动机转速的可选范围。 V 带传动的传动比常用范围为 带i = 2 4 ， 单级蜗杆传动比常用范围为齿i= 10 40，则电动机转速可选范围为wd niin 齿带=（ 2 4）（ 1040）wn=20wn 160wn=（ 20 60） 7=140 1120r/min，符合这一范围的同步转速有 750， 1000 r/min 。符合这一转速范畴的同步转速有 750r/min， 1000 r/min，载荷平稳，电动机的额定功率 Ped 等于或稍大于轮胎自动拆 卸机所需的电动机功率Pd。根据容量和转速，由有关手册查出有两种方案进行比较，查表得电动机数据及计算出的总传动比列于下表 2.1-1 所示。 表 2.1-1 两种传动比方案 方案 电动机 型号 额定功率 Ped/ KW 电动机转速 n / （ r/min） 传动装置的传动比 同步转速 满载转速 总传动比 V 带传动 蜗杆传动 1 Y100L-6 1.5 1000 940 144.6 4 36.15 2 Y132S-8 2.2 750 710 109.2 2.8 39 方案 1 与方案 2 相比较，综 合考虑电动机和传动装置的尺寸重量、价格以及总传动比，可以看出，如为使传动装置结构紧凑，选用方案 1 比较好。现在选用方案 1，即选定电动机型号 Y100L-6 。 4）总传动比 总传动比 为 同时 齿带 iiia 3.1 3 479 4 0 wma nni江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 6 初选取带的传动比为 4，这样减速器的传动比为 5）传动装置的运动和动力参数 计算各轴的转速 轴 r/min 轴 转盘轴 723 nn 计算各轴的输入功率 轴 KWpppdd 30.196.035.111 带 轴 KWpp 95.075.098.0296.112 齿承 转盘轴 KWpp 70.075.098.095.023 齿承 计算各轴的输入转矩 电动机所需要的实际转矩即电动机的输出转矩 即 （ 2.1-6） 轴 mNiTTd 68.5296.0472.131 带带 轴 mNiTT 130175.098.06.3368.5212 齿承齿 转盘轴 mNTT 2.95675.098.01 3 0 123 齿承 6.334 6.1444 aii5.2349401 带inn m76.3323512 齿innmNnpTmdd72.1394035.19 5 5 09 5 5 0江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 7 表 2.1-2 各轴运动和动力参数 轴名 功率 P /KW 转矩 T （ N.m） 转速 n（ r/min） 传动比 i 效率 输入 输出 输入 输出 电机轴 1.35 13.72 940 4 0.96 1 轴 1.30 52.68 235 33.6 0.98 2 轴 0.95 1301 7 1 0.75 转盘轴 0.70 956.2 7 2.2 气缸的设计 1）根据工作机构运动要求选择气缸的类型。 由于此气缸用在脱胎机转盘上，使卡爪做伸展和收缩运动，为此，应选双作用气缸，双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。其结构可分为双作用双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等，而且双作用气缸的活塞行程可根据实际需要选定，双作用的力和速度不同。出于减少气缸零件出发和脱胎机实际工作情况，选择双作用单出杆式的普通气缸。利用轴向支座 MSI 式。如图 2.2-1 所示。 图 2.2-1 双作用单出杆式的普通气缸 2）根据工作机构对工作力的要求，确定活塞杆的推力或拉力的大小，选择气 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 8 源供给压力，计算气缸直径和活塞杆直径。 单出杆双作用气缸是使用最为广泛的一种普通气缸，因其只在活塞一侧有活塞杆，所以压缩空气作用在活塞两侧的有效面积不等。活塞左行时活塞产生推力F1，活塞右行时，活塞杆产生拉力 F2。 气缸工作时的总阻力 F2 与众多因素有关。如运动部件惯性力，背压阻力，密封处摩擦力等，以上因素可以以载荷 的形式计入公式，如要求气缸的静推力 F1和静拉力 F2，则在计入载荷率后 pDF 21 4 （ 2.2-1） pdDF )(4 222 （ 2.2-2） 计入载荷率就能保证气缸工作时的动态特性。若气缸动态参数要求较高，其载荷率一般取 =0.3 0.5，速度高时取小值，速度低时取大值，若气缸动态参数要求一般，且工作频率高，其载荷率一般取 =0.3 0.5，速度高时取小值，速度低时取大值，若气缸动态参数要求一般，且工作频 率低，基本是匀速，其载荷率可取 =0.7 0.85。 由此，可求得气缸直径 D。 已知活塞杆推力 F1=1000N，活塞拉力 F 2=1000N，取 =0.85，当推力推动做功时。 活塞直径： D= )/(41 pF=85.01014.3100046 =38.7 mm 当拉力作功时，由于活塞杆直径 d 可根据气缸拉力预先固定，详细计算见活塞杆的计算。估定活塞杆直径可按 d/D=0.2 0.3 计算（必要时也可取 d/D=0.160.4） 若 d/D=0.16 0.4，则可得，活塞直 径： D=(1.01 1.09)pF24 =(1.01 1.09) 85.01014.3 100046 =(39.1 42.2)mm 活塞缸内直径圆整的标准值 D=50mm。 3）由气缸直径及工作压力计算，选择缸壁厚，计算活塞杆直径（杆径也应圆整为标准值）。 d/D=0.16 0.4 取 0.3 则 d=D 0.3=15 mm 最后 , 活塞杆圆整后的值为 16 mm。 4）根据工作机构任务的要求，确定活塞行程 l2，活塞杆长度 L 及缸筒长度l1。 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 9 由于脱胎机转盘的 直径为 550mm。根据车轮直径而得出的而且气缸行程与其使用场合及工作机构的行程比有关，多数情况下不应使用满行程，以免活塞与气缸盖碰撞，尤其用于夹紧机构，为保证夹紧效果必须按计算行程多加 10 20 的mm 行程余量。根据脱胎机的具体工作情况，暂确定 l2=240 mm ， l1=260mm ， L=270mm。 5）根据执行机构对活塞运动速度的要求，求出耗气量。 其中脱胎机卡爪全分开需 6 秒钟 ,夹钳收缩需 4 秒钟。 一个气缸的耗气量与其直径、行程、缸的动作时间及从换向阀到气缸导气管道的容积等有关。在实际应用中从换向阀到气缸 导气管道的容积相比往往很小，故可忽率不记，那么气缸单位时间压缩空气消耗量可按下式计算： 无活塞杆腔每秒钟压缩空气消耗量 smtsDqv3621231036.754424.004.014.34 （ 2.2-3） 有活塞杆腔每秒钟压缩空气消耗量 （ 2.2-4） 则自由空气消耗量 Papqq vv Z / （ 2.2-5） vq 每秒钟自由空气消耗量 (m 3/s) Pa 标准大气压 (绝对 ) Pa =1.01310 5 Pa p 气缸的工作压力 ( 绝对压力 )(Pa ) 当1vv qq 时 )(0 0 0 7 4 3 9.0100 1 3.1101036.2 7 5/356611smppqq avvz )(102.426424.0)016.004.0(14.34)(36222222smtdDq v江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 10 当2vv qq 时 6）活塞杆的校验 在气缸工作过程中，活塞杆最好受拉力，但在很多 场合，活塞杆是承受推力负载，对细长杆受压往往会产生弯曲变形，因此除需要进行强度校验外，有时还要进行稳定性校验。 a) 强度校验 应使活塞杆所承受的应力小于材料的许用应力，即 dF41 ，活塞杆材料是选45 号钢，则得 =100 MPa 因此 （ 2.2-6） 所以，满足强度要求。 b) 稳定性校验 由于转盘直径选取为 550mm，所以活塞杆的长度 L 270mm，取钢的弹性模量为 E=ap11101.2 ，取活塞杆的计算长度为 250mm ，安全系数 n=2 4 ，活塞杆安装系数为 m 为（ 0.25 4）与安装形式有关。 45 号钢弯曲疲劳极限为 MPa2451 所以 L10d 160mm )(0004166.010013.110102.42/356622smppqq avvz )(6.310014.3100044 1mmFd江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 11 需要进行稳 定性校验 PaLAEdmpk9.1401716 222 （ 2.2-7） MPa2451 因此，满足稳定性要求。 7）气缸筒的壁厚计算 缸筒直接承受压力，需有一定厚度，由于一般气缸筒壁与内径之比10/1/ D ，所以气缸壁厚可按下面的薄壁筒计算，选取缸筒的材料为45 号钢，其 ppM P at 5.1,100 （tp为气缸试验压力） mmDp t 7.01002 15.1502 通常计算出的缸筒壁厚度相当薄，但考虑到机械加工缸筒两端安装缸盖等需要，往往将气缸筒壁厚作适当加厚，且尽量选用标准内径和壁厚的钢管和铝合金管。 壁厚，经圆整为标准值为 =5mm。 2.3 平面四杆机构的设计 1）机构类型的确定 由于有滑块四杆机构结构简单，工作可靠。它在实现转动与往复运动之间的转换中，获得广泛的应用，其中又以单滑块四杆机构应用更为 广泛。根据气动脱胎机的传动特性，所以选用曲柄滑块机构较好。其简图：如图 2.3-1 所示。 图 2.3-1 平面四杆机构简图 其功用：将杆 1 的连续转动或摆动变换为滑块的往复移动，或反之。 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 12 2）曲柄滑块机构的一些参数和特性的计算。其运动简图如图 2.3-2 所示。 图 2.3-2 曲柄滑块机构的运动特性简图 参数关系：321 lll 132196-0 最大传动角 48)196132arc c o s ()arc c o s (231lllm 最小传动角 48)196132arcco s()arcco s(2310 lll 滑块左右极限位置 传动角 1 、 2 90)1 3 21 9 60arc c o s ()arc c o s (1231 lll 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 13 滑块行程： )(26464328)132196()196132()()(222321223212m a xmmllllllS 极位夹角 )a r c s in ()a r c s in (123123 ll lll l 当3l=0 时，则 =0 行程速比系数 k： 曲柄（摇杆）滑块的机构运动规律 连杆转角：当 =90时 67.0196090s in132s ins in231lll 则 42 滑块位移： )(5.145c o s90c o s132c o sc o s221mmlllS 连杆角速度： 其中曲柄（或摆杆 1）的角速度 1 为： 1 K1212 coscos ll 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 14 )( srad 当 =90时 则 08cos1 9 601 3 28cos1 9 6cos1 3 22 当 0时 则 )(36.0814.374.019611322sra d 滑块速度： )(6.46842c o s)42s in (132c o s)s in (11smmlv 连杆角加速度： sr adll297.00s i n19613242s i n836.042c o s8s i ns i nc o s22121212 滑块加速度： 8421 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 15 229022322132211038.188042c o s4290c o s13213842c o s1960c o s13242c o s420c o s132c o sc o sc o s)c o s (smmasmmllla 曲柄滑块机构的惯性平衡法 对称机构法 在某些机器中存在着两个对称的曲柄滑块机构或近似对称机构，两个对称机构各构件的惯性力大小相等、方向相反而相互抵消，使机器的惯性力得 到平衡，近似对称机构可使惯性力达到部分平衡。这种平衡方法简单有效，在脱胎机四杆机构设计中，可以将四个卡爪固联在四个滑块上，实现同时夹紧的同时有效地平衡惯性力。如图 2.3-3 所示。 图 2.3-3 曲柄滑块机构的惯性平衡法简图 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 16 第三章 典型零部件件的三维设计 3.1 转盘的设计 1）启动 SolidWorks2005,在【新建】对话框中 ,开启一个零件新档窗口。 2）打 开的模型树中选择【前视】 作为草图绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。 3）单击绘图工具栏中的【圆】绘制工具按钮，以系统坐标原点为圆心绘制转盘的草图轮廓，输入圆的半径 225mm，再重复一次该步骤，输入圆的半径 12mm，单击工具栏中的【智能尺寸】工具按钮，标注草图轮廓尺寸。 4）建立圆的中心线，单击工具栏中的【中心线】 绘制工具按钮，在草图绘制平面上绘制圆的中心线。 5）画出一条滑槽的长度、宽度。单击工具栏中的【直线】 绘制工具按钮，绘制卡爪的的滑动轨迹。单击工具栏中的【智能尺寸】工具按 钮，标注草图轮廓尺寸。在弹出的对话框中输入该滑槽的宽度值： 13mm。 6）用鼠标单击绘图工具栏中的【圆】绘制工具按钮，在绘制的中心线上绘制“圆”，在弹出的对话框中输入半径值： 13mm。 7）用鼠标单击绘图工具栏中的【剪切】绘制工具按钮，在弹出的【剪切】对话框中选择“剪切到最近端”，在用鼠标点选图中多余的直线和圆弧线。 8）整个滑槽的建立。单击工具栏中的【移动或复制】工具按钮，系统弹出【移动或复制】对话框。在“操作栏”设置：旋转，选择“复制” ,复制数为 4,旋转角度为 90deg 如图 3.1-1 所示。 9）成 后的草图如图 3.1-2 所示。 10）建拉伸特征。单击工具栏中的【拉伸凸台 /基体】工具按钮，设置拉伸终止条件为“给定深度”，在“深度”输入框中输入深度值为 20mm 单击【确定】按钮，完成拉伸。如图 3.1-3 所示。 11）选择步骤 3）中所创建的实体上表面为草图绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘制平面转为正视方向。 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 17 图 3.1-1 设置移动或复制对话框参数 图 3.1-2 完成后的转盘草图 图 3.1-3 创建拉伸特征 12）创建轴。用鼠标单击绘图工具栏中的【圆】绘制工具按钮 ，输入圆的半径 40mm。如图 3.1-4 所示。 13）创建拉伸特征。单击工具栏中的【拉伸凸台 /基体】工具按钮，设置拉伸终止条件为“给定深度”，在“深度”输入框中输入深度值为 20mm 单击【确定】按钮，完成拉伸。如图 3.1-5 所示。 14）选择步骤 12）中所创建的实体上表面为草图绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。重复步骤 11）、 12）。分别创建卡槽和轴，在拉伸的“深度”对话框中分别输入 2mm 和 70mm。 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 18 图 3.1-4 创建轴的草图 图 3.1-5 创 建拉伸特征 15）单击特征工具栏上的【倒角】工具按钮，系统弹出【倒角】对话框。设置倒角类型为“角度距离”，在“距离”输入框中输入倒角的距离为 0.5mm，在“角度”输入框中输入角度值。用鼠标点选所要“倒角”的边。则完成后的转盘。 如图 3.1-6 所示。 图 3.1-6 完成后的转盘 3.2 卡爪底的设计 1）启动 SolidWorks2005,在【新建】对话框中 ,开启一个零件新档窗口。 2）在打开的模型树中选择【前视】 作为草图绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。 3）创建草图。单击工 具栏中的【直线】 绘制工具按钮，绘制出一条平行于中心线，单击工具栏中的【智能尺寸】工具按钮，标注距离为 30mm。再单击工江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 19 具栏中的【直线】 绘制工具按钮，绘制两条垂直于该中心线的直线，单击工具栏中的【智能尺寸】工具按钮，标注距离为 196mm。单击工具栏中的【直线】 绘制工具按钮，在弹出的【直线】对话框中设置类型为“角度”，输入值为 45 度。通过一个端点绘制“直线”。在另一端绘制直线与中心线的距离为 12mm。 4）单击工具栏中的【镜向】 绘制工具按钮，在弹出的【镜向】对话框中，设置镜向对象为步骤 3）中的直线，镜向 点为中心线。则完成后的草图如图 3.2-1所示。 5）创建拉伸特征。单击工具栏中的【拉伸凸台 /基体】工具按钮，设置拉伸终止条件为“给定深度”，在“深度”输入框中输入深度值为 3mm 单击【确定】按钮，完成拉伸。如图 3.2-2 所示。 图 3.2-1 创建的卡爪底草图 图 3.2-2 创建拉伸特征 6）单击【插入】参考几何体 /基准面，在弹出的对话框中设置类型为“点和平行面”，点选端点和侧面，插入基准面 1。 7）选择基准面 1，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。 8）创建草图。单击工具栏 中的【直线】 绘制工具按钮，绘制出如下图的草图，如图 3.2-3 所示。 9）创建拉伸特征。单击工具栏中的【拉伸凸台 /基体】工具按钮，设置拉伸终止条件为“两侧对称”，在“深度”输入框中输入深度值为 24mm，单击【确定】按钮，完成拉伸。如图 3.2-4 所示。 10）选择步骤 9）中所创建的实体侧表面为草图绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。 11） 创建延伸边草图。 用鼠标单击绘图工具栏中的【矩形】绘制工具按钮，延续实体的轮廓绘制直线长为 25mm 的矩形。如图 3.2-5 所示。 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 20 图 3.2-3 在基准面 1 上创建的草图 图 3.2-4 创建拉伸特征 12）创建拉伸特征。单击工具栏中的【拉伸凸台 /基体】工具按钮，设置拉伸终止条件为“给定深度”，在“深度”输入框中输入深度值为 24mm，单击【确定】按钮，完成拉伸。 13）选择步骤 5）中所创建的实体底面为草图绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。 14）用鼠标单击绘图工具栏中的【圆】绘制工具按钮，在绘制的中心线上绘制“圆”，在弹出的对话框中输入半径值为 5mm。 绘制两圆，并对其进行创建拉伸特征，两 圆心相距 55mm。如图 3.2-6 所示。 图 3.2-5 创建延伸边的草图 图 3.2-6 创建两圆的拉伸 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 21 15）单击特征工具栏上的【圆角】工具按钮，系统弹出【圆角】对话框。设置圆角类型为“面圆角”，在“距离”输入框中输入半径值为 10mm，用鼠标点选所要“圆角”的组面。如图 3.2-7 所示。 16）单击特征工具栏上的【圆角】工具按钮，系统弹出【圆角】对话框。设置圆角类型为“等半径”，在“距离”输入框中输入半径值为 2mm，用鼠标点选所要 “圆角”的边。单击【确认】按钮。 图 3.2-7 选择两组面 至此，卡爪底的建模过程就完成了，如图 3.2-8 所示。 图 3.2-8 完成后的卡爪底效果图 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 22 3.3 卡爪设计 1）启动 SolidWorks2005,在【新建】对话框中 ,开启一个零件新档窗口。 2）在打开的模型树中选择【前视】 作为草图绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。单击工具栏中的“直线”绘制按钮或选择菜单命令“工具” “草图绘制实体”“直线”，在草图绘制平面上绘制卡爪的草图轮廓，并标注尺寸，如图 3.3-1 所 示。 3）创建拉伸特征。单击工具栏中的【拉伸凸台 /基体】工具按钮，设置方向栏为“两侧对称”，在“深度”输入框中输入深度值为 40mm，单击【确定】按钮，完成拉伸。如图 3.3-2 所示。 4）选择步骤 3）中所创建的实体侧面为草图绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。单击工具栏中的“直线”绘制按钮或选择菜单命令“工具” “草图绘制实体”“直线”，在草图绘制平面上绘制卡爪的草图轮廓，并标注尺寸，如图 3.3-3 所示。 图 3.3-1 创建卡爪草图 图 3.3-3 创建的凸台草图 图 3.3-2 创建拉伸特征 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 23 5）创建拉伸特征。单击工具栏中的【拉伸凸台 /基体】工具按钮，设置拉伸 终止条件为“给定深度”，在“深度”输入框中输入深度值为 40mm，单击【确定】按钮，完成拉伸。如图 3.3-4 所示。 6）选择步骤 3）中所创建的实体上平面为草图绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。单击工具栏中的“矩形”绘制按钮或选择菜单命令“工具” “草图绘制实体”“矩形”，在草图绘制平面上绘制卡爪的草图轮廓， 并标注尺寸。 7）选择步骤 5），设置拉伸终止条件为“给定深度”，在“深度”输入框中输入深度值为 15mm，单击【确定】按钮，完成拉伸。 如图 3.3-5 所示。 图 3.3-4 创建凸台的拉伸 图 3.3-5 创建拉伸特征 8）选择步骤 4）中所创建的实体斜面为草图绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。单击工具栏中的“矩形”绘制按钮或选择菜单命令“工具” “草图绘制实体”“矩形”，在草图绘制平面上绘制卡爪的草图轮廓，并标注尺寸，如图 3.3-6 所示。 9）绘制要 切除的平面草图。 选择步骤 3）中所创建的实体侧面为草图绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。单击工具栏中的“直线”绘制按钮或选择菜单命令“工具” “草图绘制实体”“直线”，在草图绘制平面上绘制卡爪的草图轮廓，如图 3.3-7 所示。 图 3.3-6 绘制拉伸草图 图 3.3-7 绘制切除平面草图 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 24 10）创建拉伸特征。单击工具栏中的【拉伸凸台 /基体】工具按钮，设置拉伸终止条件为“给定深度”，在“深度”输入框中输入深度值为 10mm 单击【确定】按钮，完成拉伸，如图 3.3-8 所示。 在另一侧也进行同样的拉伸切除。 11）选择步骤 3）中所创建的实体右侧面为草图绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。单击工具栏中的“矩形”绘制按钮或选择菜单命令“工具” “草图绘制实体”“矩形”，在草图绘制平面上拉伸的草图轮廓，并标注尺寸。 12）创建拉伸特征。单击工具栏中的【拉伸凸台 /基体】工具按钮，设置拉伸终止条件为“给定深度”，在“深度”输入框中输入深度值为 3mm，单击“拔模角度”，设置“拔模角度”为 45deg,单击【确定】按钮，完成拉伸。如图 3.3-9所示。然后 用底平面把其切平。如图 3.3-10 所示。 图 3.3-8 创建拉伸切除 图 3.3-9 创建拉伸特征 13）选择步骤 6）中所创建的实体右面为草图绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。单击工具栏中的“矩形”绘制按钮或选择菜单命令“工具” “草图绘制实体”“矩形”，在草图绘制平面上绘制小锥台的草图轮廓，并标注尺寸 . 图 3.3-10 把底平面切平的拉伸特征 图 3.3-11 创建小锥台拉伸特征 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 25 14）创建拉 伸特征。单击工具栏中的【拉伸凸台 /基体】工具按钮，设置拉伸终止条件为“给定深度”，在“深度”输入框中输入深度值为 3mm，单击“拔模角度”，设置“拔模角度”为 15deg,单击【确定】按钮，完成拉伸。如图 3.3-11所示。 15）卡爪上小锥台的阵列。选择菜单命令“插入” “阵列 /镜向”“线性阵列”，在图形区域中选择要阵列的两个方向，在“线性阵列”对话框中选择“方向 1”选择边线 在间距中输入 3mm,实例数为 5, “方向 2”选择边线 在间距中输入 3mm,实例数为 7, 要阵列的特征为 小锥台 如图 3.3-12 所示。 图 3.3-12 小锥台拉伸特征参数 16）创建定位卡爪槽的基准面。点击工具栏中的“参考几何体”工具按钮 ，在弹出的快捷菜单中选择“基准面 1”或选择菜单命令“插入” “参考几何体”“基准面 1”。 17）系统弹出“基准面”对话框，在“基准面”对话框中选择“上视”作为创建基准面的参考平面，在 偏移距离输入框中输入偏移距离值： 20mm。点击确认按钮 ，创建完成的基准面，如图 3.3-13 所示。 18）绘制 定位卡爪槽的特征草图轮廓。选取“基准面 1”为草图 绘制平面，点击工具按钮【正视于】，使绘图平面转为正视方向。单击工具栏中的“矩形”绘制按钮或选择菜单命令“工具” “草图绘制实体”“矩形”，在草图绘制平面上绘制卡爪槽的直线部分轮廓，并标注尺寸。 19）在工具栏中点击“三点圆弧”绘制工具按钮或选择菜单命令“工具” “草图绘制实体”“三点圆弧”，以卡爪槽的直线轮廓的两端点为圆弧起点和终点，绘制与卡爪槽两直线边相切的圆弧， 单击工具栏中的【智能尺寸】工具按钮，江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 26 对草图进行尺寸设定与标注， 如图 3.3-14 所示。 图 3.3-13 创建基准面 图 3.3-14 在基准面上创建草图 20）创建拉伸特征。单击工具栏中的【拉伸凸台 /基体】工具按钮，设置拉伸终止条件为“给定深度”，在“深度”输入框中输入深度值为 18mm，单击【确定】按钮，完成拉伸。如图 3.3-15 所示。 21）按照上面步骤 14） 15）创建孔。 图 3.3-15 创建拉伸特征 22）单击特征工具栏上的【圆角】工具按钮，系统弹出【圆角】对话框。设置圆角类型为“等半径”，在“距离”输入框中输入半径值为 2mm，用鼠标点选所要“圆角”的边。 23）单击特征工具栏上的【圆角】工具按钮，系统弹出【圆角】对话框。设置圆角类型为“面圆角”，在“距离”输入框中输入半径值为 2mm，用鼠标点选江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 27 所要“圆角”的组面。 至此，卡爪底的建模过程就完成了，如图 3.3-16 所示。 图 3.3-16 完成后的卡爪 24）插入卡爪的工程图。如图 3.3-17 所示。 图 3.3-17 卡爪的工程图 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 28 第四章 零部件装配 4.1 转盘 卡爪装配体配合 1)新建装配体文件。单击新建按钮，在出现的“新建 SolidWorks 文件”对话框中选择“装配体”按钮。 2) 单击【确定】按钮，进入新建的装配体编辑模式下。 3) 单击“插入零部件”按钮，或者选择菜单命令“插入”“零部件”“现有零部件 /装配体”。 4) 在 “插入零部件”对话框中单击【浏览】按钮。 5) 在出现的“打开”对话框中浏览到“转盘”所在的文件夹。选择该文件，单击【打开】按钮。如图 4.1-1 所示。 图 4.1-1 打开所选装配零件 6) 定位转盘。此时被打开的文件“转盘”出现在图形区域中，利用鼠标拖动零部件到原点时，使得零件“转盘”的原点与新装配体原点重合，并将其固定。从中可以看到“转盘”被固定。如图 4.1-2 所示。 7) 插入卡爪装配体到现有装配体。在工具栏中单击“插入零部件”按钮。系统弹出“ 插入零部件”对话框，单击【浏览】按钮，在弹出的“打开”对话框中，选取“卡爪装配”。点击【打开】按钮或双击该零件，系统关闭“打开”对话框，返回到装配界面。在装配界面的图形窗口中点击任一位置，完成零件的插入。装配体的模型树中将显示出被插入的卡爪装配体。 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 29 图 4.1-2 定位转盘 8)重复步骤 7）三次，再将另外三个“卡爪装配体” 插入到装配体中的任意位置。效果如图 4.1-3 所示。 图 4.1-3 插入卡爪装配 体到装配体 9)添加装配关系。单击装配体工具栏上的配合按钮 ，或选择菜单命令“插入” “配合”。在图形区域中选择要配合的实体 转盘的上平面和卡爪装配体的下平面，如图 4.1-4 所示。所选实体会出现在“配合”对话框中的 图标左侧的显示框中，如图 4.1-5 所示。 10)点击“配合”对话框中“标准配合”栏目中，选择“重合”按钮。添加配合面的关系为“重合”，点击确认 按钮，完成添加。此时，“配合”对话框变为“重合”对话框，同时在“配合”区显示所添加的配合。 11)重复步骤 9） 10）四次。 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 30 图 4.1-4 选取配合面图 4.1-5 “配合”对话框 12)重复步骤 9） 10），选择转盘零件的“右视”和卡爪装配体中的卡爪底的“基准面 1”重合，再重复该步骤一次。如图 4.1-6 所示。 13)重复步骤 9） 10），选择转盘零件的“左视”和卡爪装配体中的卡爪底的“基准面 1”重合，再重复该步骤一次。至此，转盘和卡爪装配体的装配就完成了。如图 4.1-7 所示。 图 4.1-6 添加“重合”配合关系 图 4.1-7 完成后的转盘和 卡爪装配体 4.2 转盘 滑块配合 1)插入滑块到现有装配体。在工具栏中单击“插入零部件”按钮。系统弹出“插入零部件”对话框，单击【浏览】按钮，在弹出的“打开”对话框中，选取“滑块”。点击【打开】按钮或双击该零件，系统关闭“打开”对话框，返回到装江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 31 配界面。在装配界面的图形窗口中点击任一位置，完成零件的插入。装配体的模型树中将显示出被插入的滑块。 2)重复步骤 1）三次，再将另外三个“滑块” 插入到装配体中的任意位置。 3)添加装配关系。单击装配体工具栏上的配合按钮 ，或选择菜单命令“插入” “配合”，系统弹出 “配合”对话框。选择转盘的下平面和滑块的上平面为配合面，如图 4.2-1 所示。 图 4.2-1 选择配合面 4)点击“配合”对话框中“标准配合”栏目中，选择“重合”按钮。添加配合面的关系为“重合”，点击确认 按钮，完成添加。 5)重复步骤 3） 4）四次。 6)重复步骤 3） 4），选择转盘零件的“右视”和滑块的“基准面 1”重合，再重复该步骤一次，如图 4.2-2 所示。 图 4.2-2 选择配合面 7)重复步骤 9） 10），选择转盘零件的“左视”和滑块的“基准面 1”重合，再重复该步骤一次。至此，转盘和滑块的装配就完成了。如图 4.2-3 所示。 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 32 图 4.2-3 完成后的转盘和滑块 4.3 卡爪装配体 滑块配合 1)添加装配关系。单击装配体工具栏上的配合按钮 ，选择滑块中孔的圆柱面与卡爪底底面中的孔的圆柱面为配合面。如图 4.3-1 所示。 图 4.3-1 配合面的选择 2)点击“配合”对话框中“标准配合”栏目中，选择“同轴心”按钮。添 加配合面的关系为“同轴心”，点击确认 按钮，完成添加。 3)重复步骤 1） 2）四次，至此，卡爪装配体和滑块的装配就完成了。 4.4 方块 连杆 滑块配合 1)插入方块到现有装配体。在工具栏中单击“插入零部件”按钮。系统弹出“插入零部件”对话框，单击【浏览】按钮，在弹出的“打开”对话框中，选取“方块”。点击【打开】按钮或双击该零件，系统关闭“打开”对话框，返回到装配界面。在装配界面的图形窗口中点击任一位置，完成零件的插入。装配体的模型树中将显示出被插入的方块。 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 33 2)以同样方法插入连杆。 3)添加装配关系。单击装配体工具栏上的配合按钮 ，选择方块中孔的圆柱面与连杆中孔的圆柱面为配合面。 点击“配合”对话框中“标准配合”栏目中，选择“同轴心”按钮。添加配合面的关系为“同轴心”，点击确认 按钮，完成添加。 4)重复步骤 3），选择方块的上平面与连杆的下平面为配合面。点击“配合”对话框中“标准配合”栏目中，选择“重合”按钮。添加配合面的关系为“重合”，点击确认 按钮，完成添加。完成后的方块 连杆配合如图 4.4-1 所示。 图 4.4-1 完成后的方块 连杆配合 5)重复步骤 2） 3），选择方块的下平面与连杆的上平面为配合面。添加配合面的关系为“重合”，点击确认 按钮，完成添加。 6)重复步骤 3），选择方块上下两连杆中的另外一端的孔的圆柱面。添加配合面的关系为“同轴心”，点击确认 按钮，完成添加。 7)重复步骤 2） 6）三次，完成后的方块 连杆配合。 8)重复步骤 3） 4），选择滑块中靠中心的孔的圆柱面与连杆中另一孔的圆柱面为配合面，添加配合面的关系为“同轴心”，点击确认 按钮，完成添加。选择滑块的下平面与连杆的上平面为配合面。添加配合面的关系为“重合 ”，点击确认 按钮，完成添加。如图 4.4-2 所示。 9)重复步骤 8），装配后如图 4.4-2 所示。 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 34 图 4.4-2 方块 连杆 滑块配合效果图 4.5 支撑块 套筒 滑块 连杆配合 1)仿照上面步骤插入支撑块、套筒到现有装配体。 2)添加装配关系。单击装配体工具栏上的配合按钮 ，选择支撑块中外缘的孔的圆柱面与套筒的内圆柱面为配合面。点击“配合”对话框中“标准配合”栏目中，选择“同轴心”按钮。添加配合面的关系为 “同轴心”，点击确认 按钮，完成添加。 3)重复步骤 2），选择支撑块的上平面与套筒的一侧端面为配合面，添加配合面的关系为“重合”，点击确认 按钮，完成添加配合。 4)重复步骤 1） 3），完成支撑块 套筒的如图 4.5-1 所示。 如图 4.5-1 支撑块 套筒装配 5)重复步骤 2） 3）选择滑块的外缘的孔的圆柱面与套筒的内圆柱面为配合面。添加配合面的关系为“同轴心”，选择滑块的下平面与套筒的另一侧端面为配合面， 添加配合面的关系为“重合”，点击确认 按钮，完成添加。 6)添加装配关系。单击装配体工具栏上的配合按钮 ，选择支撑块中另一孔的圆柱面与连杆一端的孔的圆柱面为配合面。点击“配合”对话框中“标准配江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 35 合”栏目中，选择“同轴心”按钮。添加配合面的关系为“同轴心”，点击确认按钮。 7)单击装配体工具栏上的配合按钮 ，选择支撑块的上平面与下连杆的下平面为配合面。添加配合面的关系为“重合，点击确认 按钮。 8)重复步骤 6） 7），完成支撑块 连杆的配合。如图 4.5-2 所示。 9)添加装配关系。单击装配 体工具栏上的配合按钮 ，选择滑块中另一孔的圆柱面与连杆一端的孔的圆柱面为配合面。点击“配合”对话框中“标准配合”栏目中，选择“同轴心”按钮。添加配合面的关系为“同轴心”，点击确认 按钮。 图 4.5-2 选择支撑块 连杆的配合面 10)单击装配体工具栏上的配合按钮 ，选择滑块的下平面与上连杆的上平面为配合面。添加配合面的关系为“重合，点击确认 按钮。 11)重复步骤 10） 11），完成滑块 连杆的配合。至此，支撑块 套筒 滑块 连杆配合完成，如图 4.5-3 所示。 图 4.5-3 完成后的支撑块 套 筒 滑块 连杆效果 江苏技术师范学院 2005 届毕业设计论文 36 4.6 支撑块 气缸装配体配合 1)仿照上