机械毕业设计（论文）-基于UG的炉顶放散阀三维设计与分析仿真.doc

理工学院毕 业 设 计学生姓名： 学 号： 09L0501412 专 业： 机械设计制造及其自动化 题 目： 基于UG的炉顶放散阀三维设计 与分析仿真(DN250DN300) 指导教师： 评阅教师： 2013年6月毕 业 设 计 中 文 摘 要炉顶放散阀主要应用于控制冶金炉中的压力以保证安全生产。其控制的介质可以是煤气、空气等气体。当炉内压力大于阀门额定压力时，炉顶放散阀的重锤被顶起。重锤通过连杆、拉杆、键连接、轴、卸扣等部件实现简单的运动，把阀盖拉起。从而使炉内压力减小，以保证在安全的工作范围内。无配重炉顶放散阀主要结构是：.液压驱动装置、机体、小支座、小转臂、连接板、大支座、大转臂、阀盖、下壳、中壳、阀座。随着国内工业的迅速发展，各类阀门也得到了越来越多地应用。阀门在经济发展中正扮演着越来越重要的角色。在冶金行业，炉顶放散阀的功用尤显重大。炉顶放散阀的结构紧凑、密封严密、工作可靠、原理简单，这些优点来源于炉顶放散阀拥有极好的阀门设计结构。因此，研究炉顶放散阀的结构是极有意义的。在设计炉顶放散阀的结构时可以选用UG等相关CAD软件。UG在机械产品设计中是最强大的软件之一，它提供了三维造型、运动仿真、装配序列仿真、爆炸视图等功能。本论文利用UG对炉顶放散阀进行了三维设计与运动仿真。关键词 三维造型 工程图 爆炸视图 运动仿真本 科 毕 业 设 计 第 25 页 共 40 页毕 业 设 计 外 文 摘 要Title Three-dimensional design of the valve AbstractWith the rapid development of the domestic industry, various types of valves has also been increasingly applied. Valves in economic development is playing an increasingly important role. In the metallurgical industry, top relief valve function is particularly significant. Roof relief valve compact, sealed tight, reliable, simple in principle. These advantages come from the roof of the valve relief valve has an excellent design structure. Thus, the relief valve of the roof structure is extremely meaningful. In the design of the roof structure of the relief valve can choose other related CAD software UG. UG in mechanical product design is one of the most powerful software, which provides a three-dimensional modeling, motion simulation, assembly sequence simulation, exploded views and other functions. This course is designed to draw using UG software, including three-dimensional modeling, two-dimensional engineering drawings, exploded views of more than 40 sheets of drawings. From the different ways and at different levels, a detailed analysis of the different perspectives roof relief valve structure and working principle.In addition, through access to more than 20 articles and references relevant literature, an overview of the development of the valve industry market.Key Words Three-dimensional Modeling Drawings Motion Simulation Exploded View1 绪论本次毕业设计承担的题目是基于UG的炉顶放散阀的三维设计与运动仿真。通过查阅20余篇文献内容，对阀门及UG软件有了比较清晰的认识。我国阀门种类繁多，功能多样，发展非常迅速。阀门在工业生产中正扮演着越来越重要的角色。其中，炉顶放散阀在冶金行业的作用尤显突出。炉顶放散阀主要应用于控制冶金炉中的压力以保证安全生产。其控制的 介质可以是煤气、空气等气体。当炉内压力大于阀门额定压力时，炉顶放散阀的重锤被顶起。重锤通过连杆、拉杆、键连接、轴、卸扣等部件实现简单的运动，把阀盖拉起。从而使炉内压力减小，以保证在安全的工作范围内。当炉内压力低于正常生产所需压力时，炉内压力便支撑不了重锤的重量，还是通过部件间的连接和相对运动来实现阀门的闭合。形象地说，炉顶放散阀的工作原理正如高压锅锅盖上阀门的工作原理。我国早些时候大部分使用的是有重锤的炉顶放散阀。有重锤的炉顶放散阀结构简单，操作方便。其主要结构是：拉环、拉杆、杠杆、阀盖、阀座、下壳和重锤。由于重锤的存在，炉顶放散阀安装在高炉上很是笨重，而且可能会有危险发生。因此，无配重炉顶放散阀正被国内阀门行业所研究和广泛应用。无配重炉顶放散阀主要结构是：.液压驱动装置、机体、小支座、小转臂、连接板、大支座、大转臂、阀盖、下壳、中壳、阀座。在设计具体的某一种阀门时应遵循必要的设计流程。首先，应认真研究阀门的详细结构，通过相关资料确定具体数据；其次，根据预定的功能试制有关的部件；然后，几个部件装配成一个组件并检查是否满足要求，若满足则进行下一部件的设计，如不满足要求则要返回上一步骤修改设计方案。如此往复，最后形成一个阀门的成体。在阀门的实体设计中，一定会用到CAD相关软件，例如UG等。UG是个功能强大的软件，它提供了产品设计所需的各种功能。例如三维实体造型、装配序列仿真、运动仿真、爆炸视图、导出工程图、可靠性分析等等。本文主要针对阀门行业的现状，以炉顶放散阀为例介绍了其发展前景并利用UG软件对其进行了产品设计。1.1 阀门及炉顶放散阀概述阀门是流体输送系统之中的控制部件，它们是用来改变通路断面和介质流动方向的部件，具有导流、截止、节流、分流和溢流、卸压等功能。用于流体控制阀门，从最简单的截止阀到复杂的自控系统中所用的各类阀门，其品种规格繁多， 各类阀门的公称通径从极微小的仪表阀门大至 通径达10m的工业管路用阀门。阀门可用于控制蒸汽、水、油品、泥浆、各种腐蚀性介质、气体、 液态金属和流体等各种类型流体地流动 ，阀门的工作压力可从0.0013MPa到1000MPa 的高压，工作温度从-300的低温到1430的高温。阀门的控制可采用多种传动方式， 如电动、液动、手动、涡轮、电磁动、电磁液动、电液动等；可以在压力、温度和其它形式传感信号的作用下， 按照预定要求动作，和不依传感信号而进行开启和关闭，阀门依靠驱动和自动机构使启闭件作滑移、旋摆升降、回转运动， 从而改变流道面积从而实现其控制功能。 炉顶放散阀是冶金高炉 上应用的阀门，其作用是保证炉内压力保持在正常工作范围压力内，并在高炉修风时将煤气排放出高炉，以此来保证安全生产。1.1.1 阀门业的发展自从改革开放以来， 随着各行业的发展， 生产厂家迅速增加，阀门也得到了快速发展， 阀门产量大幅增加， 生产水平有了较大提高 ， 阀门市场的成套率、和成套能力都有了较大的提高。仅浙江从改革开放初期的几家， 发展到目前的两千多家阀门企业，收入300多亿元。在浙江的杭州、台州、宁波， 江苏常州、苏州、上海、盐城 ， 西南地区成都， 西北兰州， 安徽等地， 借助地区优势和国内外大型企业的投资， 逐步形成了完整的阀门制造生产产业链。生产产业链的形成有利于阀门行业进行生产、成本控制， 使阀门行业规模化、专业化、精品化。总体上看， 我国阀门技术有了很大进步， 目前已能生产、设计、检测十几大类、40000多个规格的阀门产品、3000多个型号。十.一五期间， 我国阀门行业研制了旋转阀、固体物料气力输送用阀、新一代高性能双向密封的偏心复合圈金属密封蝶阀、蝶阀、软硬密封真空电磁阀和耐压阀、镶嵌耐磨陶瓷密封的闸阀、球阀、调节阀。此外还开发生产高温高压Y型波纹管截止阀、波纹管氯气阀、亚临界和超临界高压截止阀、生物抗菌隔膜阀等。某些企业生产的产品还填补了国内空白， 获得了国家的专利。例如杭州惠阀门有限公司研发的超临界机组配套使用的一种高温高压减温减压装置(阀)及一种高性能安全阀等在2008年分别获得国家专利； 浙江高压阀门有限公司研制成功我国首台大风洞排气节流调压阀； 国内冶金阀门龙头企业秦冶重工获得八项阀门专利的节能节水型热风阀； 这些产品的研发标志着我国阀门技术水平有了很大的提高。然而国内阀门技术水平与世界发达国家相比还有一定差距。大部分国内企业只生产技术含量低、附加值少的产品， 新产品开发只是在原有产品上作些改进和者直接借鉴国外同类产品。企业缺乏具有自主知识产权核心技术， 缺乏具有国际竞争力高端产品。60万千瓦以上火电机组配套高温高压阀门、核电阀门、一些行业配套的特殊阀门、高参高性能安全阀等产品主要依赖进口。阀门企业研发动力不强， 对新产品研发重视不足， 阀门研发主要还是依靠各研究机构。1.1.2 阀门的驱动方式(1) 电力驱动阀门电力驱动阀门是常用驱动方式的阀门，通常称驱动装置形式的驱动为阀门电动装置，阀门电动装置特点如下：启闭迅速，可以一定程度缩短启闭阀门所需时间；可以大大减轻操作人员劳动强度，非常适用于高压、大口径阀门；适用于安装在不能手动操作和难于接近的位置，易实现远距离操纵，而且安装高度不受限制；有利整个系统的自动化设计；电源比气源容易获得，其电线的维护也比压缩空气简单得多。阀门电动装置的缺点是构造的复杂性，在潮湿的地方使用较为困难，用于易爆介质的时候，需要采用隔爆措施。阀门电动装置一般由传动机构、转矩限制机构、电动机、行程控制机构、手动-电动切换机构、开度指示器组成。(2) 气动和液动阀门气动阀门和液动是以一定压力空气、水和油为动力源，利用气缸和活塞的运动来驱动阀门的，一般气动的空气压力应该是小于0.8MPa，液动的水压和油压为2.5MPa至25MPa。如用于驱动隔膜阀；回转型气用于驱动球阀、蝶阀和旋塞阀。液动装置的驱动力大，适用于驱动大口径阀。如用于驱动旋塞阀、球阀和蝶阀时，须将活塞的往复运动转换面回转运动。除了采用气缸和液压缸的活塞来驱动外，还有采用气动薄膜驱动，因其行程和驱动力较小，故主要用于调节阀门。(3) 手动阀门手动阀门是最基本的驱动方式的阀门。它包括用手轮、手柄和板手直接驱动和通过传动机构进行驱动两种形式。当阀门的启力矩大时，可通过齿轮和蜗轮传动进行驱动，以达到省略目的。齿轮传动分直齿圆柱齿轮传动和锥齿传动。齿轮传动减速比较小，适用于闸阀和截止阀，蜗轮传动减速比较大，适用于旋塞闪、球阀和蝶阀等。1.1.3 炉顶放散阀炉顶放散阀是冶金高炉上的一种阀门，其功能是保证炉内压力保持在适当的范围内，并且在高炉煤气修风时将煤气排放出高炉。放散阀又分为有配重炉顶放散阀和无配重炉顶放散阀。传统重锤杠杆式结构炉顶放散阀，主要有拉环、拉杆、杠杆、阀盖、阀座、下壳和重锤组成，因为有配重炉顶放散阀有笨重的配重，在高炉上工作风险比较大，所以现在冶金业广泛应用无配重炉顶放散阀门。我国也正结合国外先进技术大力发展无配重炉顶放散阀门。无配重炉顶放散阀由阀座、阀盖、下壳、中壳、拉杆等零件组成。它是由卷扬式启闭机控制的杠杆系统拉动阀盖实现阀门的启闭，具有启闭灵活操作方便、工作安全可靠、结构简单等特点，主要用于在高炉休风时将炉中的煤气排放至空气中，以保证高炉系统的安全。图1-1 无配重炉顶放散阀 图1-2 有配重炉顶放散阀1.2 炉顶放散阀的结构与应用特点1.2.1 无配重炉顶放散阀的结构1-液压驱动装置 2-机体 3-小支座 4-小转臂 5-连接板 6-大支座 7-大转臂 8-阀盖 9-下壳 10-中壳 11-阀座图1-3 无配重炉顶放散阀 高炉炼铁中采用的无配重炉顶放散阀，包括阀体、阀盖和驱动装置。阀体由阀座、中壳和下壳组成。阀盖的启闭装置由大、小转臂及支座和二者之间的连接板等组成，阀盖与大转臂铰链连接，大转臂及大支座铰链连接，小转臂及小支座铰链连接，大转臂和小转臂均与连接板铰链连接。连接板与大、小转臂连接的二销轴孔处于竖直位置时，启闭装置开始自锁，阀盖处于关闭状态。当驱动装置拉动小转臂时，连接板与大、小转臂连接的二销轴孔偏离死点位置，小转臂带动连接板，从而拉动大转臂摆动，阀盖被打开。无配重自锁式的放散阀利用大小转臂与连接板之间的置关系，实现阀盖的启闭，启动动力小，结构简单，重量轻，经济、安全，使用寿命延长。阀门通过拉动杠杆来实现阀门的启闭动作。由于采用轴承定位部件，阀门具有寿命长、操作灵活，密封可靠 等特点。例如：阀盖、阀体、拉杆机构组成， 由卷扬机牵动拉杆机构驱动阀盖实现阀门启闭。 阀门用于高炉炉顶的放散，密封付喷焊粉末合金经工艺加工后密封可靠，耐冲蚀性能较好，阀门使用寿命较高。 阀拉杆轴该用轴瓦支承采用干式润滑从而保证在多粉尘润滑条件差的恶劣环境下仍然使用可靠。1.2.2 有配重炉顶放散阀的结构1-阀盖 2-阀座 3-中壳 4-下壳 5-杠杆 6-重锤 7-拉杆图1-4 有配重炉顶放散阀炼铁高炉中采用的有配重炉顶放散阀，主要由阀盖、阀座、中壳、下壳、杠杆、重锤、拉杆组成。有配重炉顶放散阀结构比较简单，工作可靠，价格相对较低，操作方便，原理简单易懂。在早期的冶金行业中，有配重炉顶放散阀被广泛应用。有配重炉顶放散阀主要应用于控制冶金炉中的压力以保证安全生产。其控制的介质可以是煤气、空气等气体。当炉内压力大于阀门额定压力时，炉顶放散阀的重锤被顶起。重锤通过连杆、拉杆、键连接、轴、卸扣等部件实现简单的运动，把阀盖拉起。从而使炉内压力减小，以保证在安全的工作范围内。当炉内压力低于正常生产所需压力时，炉内压力便支撑不了重锤的重量，还是通过部件间的连接和相对运动来实现阀门的闭合。形象地说，炉顶放散阀的工作原理正如高压锅锅盖上阀门的工作原理。但由于重锤的存在，炉顶放散阀安装在高炉上很是笨重，而且可能会有危险发生。因此，研究人员从多方面改进了有配重的炉顶放散阀。现在，比较流行并且相对安全可靠地冶金用放散阀是无配重炉顶放散阀。1.3 阀门设计流程与CAD技术的应用1.3.1 炉顶放散阀的设计流程阀门的设计应遵循一定的设计流程。首先，收集阀门的相关资料，熟悉阀门的结构、功能、原理等；其次，根据相关资料确定阀门部件的尺寸、位置；然后，学习设计阀门用的CAD软件，如UG；再次，绘制阀门的相关零件。炉顶放散阀需要绘制的零件有法兰、阀体、平垫圈、弹垫、螺栓、螺母、阀座、阀盖、铆钉、连杆、挡铁、垫片、重锤、弹簧垫圈、开槽螺母、拉杆、轴、销轴、开口销、六角头螺栓、六角螺母、挡盖、头部带孔螺栓、钢丝、键、轴套、索具卸扣、轴座、开口销等；之后，将各零件装配在一起形成装配图，并分析部件的位置能否满足阀门功能的需要；最后，在装配图正确完成后，通过UG软件完成装配图的爆炸视图与运动仿真。1.3.2 UG在设计炉顶放散中的应用在设计炉顶放散阀的零部件时，需要首先绘制出这些零部件的二维草图，然后根据UG其他功能做成三维实体，例如回转、拉伸等。在设计前应熟练运用UG软件强大的功能。UG特征建模部分提供了各种标准设计特征的键槽、凹腔、方形、圆形、异形、生成和编辑、各种孔、方形凸台、方块、圆锥、球体、圆形凸台、异形凸台、倒圆、倒角、圆柱、管道、杆、模型抽空产生薄壁实体、模型简化，用于压铸模设计、实体线、面提取，用于砂型设计等、拔模、特征编辑、删除、压缩、复制、粘贴、特征引用，阵列、特征顺序调整、特征树。UG实体建模提供了编辑、布尔运算、草图设计、各种曲线生成、扫掠实体、旋转实体、尺寸驱动、定义、沿导轨扫掠、编辑变量及其表达式、非参数化模型后参数化等工具。UG具有丰富曲面建模工具。包括通过两组类正交曲线的自由曲面、直纹面、扫描面、通过一组曲线的自由曲面、曲线广义扫掠、标准二次曲线方法放样、等半径和变半径倒圆、距和不等距偏置、两张及多张曲面间的光顺桥接、广义二次曲线倒圆、动态拉动调整曲面、曲面裁减、编辑、曲面编辑、点云生成。在将炉顶放散阀的零部件绘制完成后，需要利用UG软件的相关装配功能将这些零部件组装成装配图。UG装配建模具有如下特点：提供并行的自顶而下和自下而上的产品开发的方法；装配模型中零件数据是对零件自身链接映象，保证装配模型和零件设计完全双向相关，并改进软件操作性能，减少存储空间需求。零件设计修改后装配模型中的零件自动更新，同时在装配环境下直接修改零件设计；在装配中安放零件和子装配件，并可定义不同零件和组件间参数关系；参数化装配建模提供描述组件间配合关系的 附加功能，也可用于说明通用紧固件组和其它重复部件。在装配层次中快速切换，直接访问任何零件和子装配件从而生成支持汉字的装配明细表，当装配结构变化时装配明细表可以跟着自动更新。UG高级装配部分提供了如下功能：增加产品级大装配设计特殊功能；允许用户灵活过滤装配结构的数据调用控制。定义各种干涉检查工况储存起来多次使用，并可选择以批处理方式运行；软、硬干涉的精确报告；对于大型产品，设计组可定义、共享产品区段和子系统，以提高从大型产品结构中选取进行设计更改的部件时软件运行时的响应速度；并行的计算能力，可支持多个CPU硬件的平台，可充分利用硬件资源。1.4 毕业设计课题主要工作内容 查阅相关资料，了解阀门行业的发展状况，发展历史。学习UG软件的主要功能，并利用UG软件做炉顶放散阀的三维设计与运动仿真。并导出炉顶放散阀的二维工程图、装配序列仿真动画和运动仿真动画。在完成三维建模后还要利用UG软件完成炉顶放散阀三维模型的爆炸视图。2 任务分析与实现方案2.1 任务分析炉顶放散阀是冶金行业高炉系统普遍采用的一种安全控制阀门产品，主要用于煤气排放、炉压控制等。本课题以DN250、DN300炉顶放散阀为研究对象，采用通用三维CAD软件UG NX完成产品三维结构设计，并利用通用三维CAD软件的相关分析功能进行结构运动仿真、干涉检查、关键零部件受力分析以及产品装配模型的分解(爆炸视图)和装配过程仿真，以此综合训练运用所学专业知识解决实际工程问题的方法和思路。同时，结合毕业设计过程，熟练掌握相关常用CAD应用工具，培养正确、规范的综合工程表述能力(技术文献写作、二维与三维工程设计表述等)，以期为适应将来的技术工作打下良好的基础。2.1.1 毕业设计课题内容及要求(1) 课题以炉顶放散阀为设计对象，利用通用三维CAD软件UG NX完成产品三维结构设计与分析仿真；(2) 主要技术指标为：公称通径DN250、DN300，公称压力0.15MPa，煤气、烟气等气体介质，工作温度250，驱动方式为电动驱动。设计要求： (1) 学习和了解炉顶放散阀的总体结构特点、工作原理、设计流程及相关领域设计知识，并重点研究分析其开启和闭合原理。 (2) 熟练掌握所采用通用三维CAD软件的零件造型和装配造型功能，学习并掌握相关分析仿真功能。 (3) 依据阀门产品设计规范和相关设计资料，完成必要的设计计算，确定产品零、部件构成层次划分。 (4) 完成产品三维零件造型设计，构建产品总装配模型及相关部件装配模型，生成装配模型的爆炸视图，并完成附带三维模型的相关二维工程图。 (5) 利用相关装配模型进行产品结构运动仿真和干涉检查，装配过程仿真；针对关键零部件尝试进行相关受力分析，验证产品性能特点。工作要求： (1) 通过查阅相关文献资料，撰写开题报告，包括2000字左右的文献综述，以及毕业设计解决的问题和拟采用的研究方法与途径； (2) 完成与本课题相关的3000单词以上的英文资料翻译； (3) 完成DN250、DN300炉顶放散阀的三维模型构建，并生成附带三维模型的相关二维设计图纸。2.1.2 炉顶放散阀门结构构成分析有配重炉顶放散阀主要由下法兰、阀体、阀座、阀盖、拉杆、平垫圈、弹垫、螺栓、螺母、铆钉、连杆、挡铁、垫片、重锤、弹簧垫圈、开槽螺母、拉杆、轴、销轴、开口销、六角头螺栓、六角螺母、挡盖、头部带孔螺栓、钢丝、键、轴套、索具卸扣、轴座、开口销等。其中阀体是有配重炉顶放散阀最主要的支撑部件。图2-1 阀体图2-2 阀体部件一图2-3 阀体部件二2.2 实现方案本次毕业设计是基于UG环境下的炉顶放 散阀的三维设计与运动仿真。因此，炉顶放散阀的三维设计与运动仿真是通过UG这个软件实现的。UG是个功能强大的软件，首先介绍UG软件的各项功能。 2.2.1 参数化设计方法(1) 电子表格法电子表格法是在设计的过程中利用参数描述零件拓扑的关系， 在系统内部实现零件的尺寸的驱动。因关系到表格之应用， 故形象地称之为电子表格方法。它是通过UG 的集成思想来实现对生成零件的调用的， 是UG 现有造型工具的简单的应用。(2) 程序控制表达式法程序控制的表达式法的几何信息和拓扑关系包含在已生成的子零件表达式之中。它的参数思想和电子表格法是一致的。但是它是针对这些表达式编写程序代码， 通过人机交互技术控制表达式从而来实现尺寸驱动， 在系统运行的过程中动态地生成用户需要零件。其中， 图形部分任务是子零件的设计， 方法和电子表格法相同。系统总控部分也就是系统运行管理部分， 它负责其下属的两个部分就是图形部分和程序设计部分的调用。程序设计部分列两个接口：界面接口和应用程序接口。界面接口通过UG 提供的部分完成应用程序的框架建设。应用程序接口则是程序设计的主要内容。ODBC即开放式数据库互连技术， 它核心是一组标准SQL语句， 它以头文件形式集成到生成的C语言程序中， 完成对数据库的添加、修改、等操作； UG的应用程序接口， 它由2000 多个函数组成， 涵盖了CAD、CAM 等领域， 通过函数实现系统的人机交互功能。设计特点：这种参数化设计方法将UG的命令和程序设计方法很好地结合在一起， 用尽量少的变量控制， 实现了快速、准确的图形设计；但由于这种方法是在系统运行过程中动态生成零件， 因此系统运行速度慢。(3) 程序设计法程序设计法部分划分比较简单。它顶层就是程序设计部分， 包括界面接口和应用程序接口两个分支部分。它将零件设计部分集成到应用程序接口中。除了利用界面接口提供程序代框架外， 其他如造型等工作均由开发者提供程序来实现。程序设计流程：程序计法的程序代码和具体零件相关。由于不同种类、不同系列零件设计方法不同， 所以一组程序代码最多只能设计一个系列的零件。设计特点：程序设计法参数化设计从根本上解决了前两种方法依赖于数据库的缺陷。而且， 只要零件设计方法正确， 它就可以精确地设计出用户想要的零件， 因此它具有稳定可靠的特性， 尤其适用于形状复杂零件。但是由于它把设计工作转化到程序开发上来， 因此存在工作量大、编译困难缺点。2.2.2 产品设计结合面向对象技术和特征技术，对面向特征继承特征分类方法、特征重构技术基本算法进行了研究，并以此为基础，在UG环境下利用函数，实现了凸台类、腔孔类、沟槽类、倒角类等特征的继承和重构算法，并将其成功地运用到手机下盖的造型概念设计中。目前，该产品开发主要采用串行设计方法，以传统的二维设计为主，设计主要依赖，这就导致出现设计开发周期长、设计更改困难、设计信息传递困难、重复设计等问题。针对这些问题，本论文提出在现代设计的框架下，用三维设计替代原有的二维设计，以三维数字化模型替代原来的二维模型，并用并行设计方法，基于UG的产品设计技术来进行新产品的开发。 UG提供了解决了大型产品设计中的设计更改控制问题的方案，是面向产品级的并行工程技术。参数化建模只允许在一单个零件内建立特征间相关的关系，而UG是一种能实现相关部件间建模的技术，但二者并不矛盾。局部的部件间建模可以实现同一装配体内不同部件之间相互关联，以便实现相关部件的自动更改，从而实现了设计的连续性。自顶向下产品建模则是UG的指导思想，它是实现产品级并行工程技术的关键。系统工程的设计方法则是上述各种技术的综合应用，体现了系统设计的现代设计理念，是UG的精髓。 本论文从解决堆垛机的设计方法出发，提出面向产品级的并行设计解决方案，侧重从方法学上解决问题，同时具有一定的普遍适用性。2.2.3 运动仿真随着计算机技术的飞速发展，CAD已经广泛应用于零件设计和制造中，但一般的CAD软件都具有很广的通用性，很难满足各类具体产品设计需要，所以以通用CAD软件作为基础，根据本单位实际，进行不同程度二次开发成为产品现代设计的最重要的内容。齿轮作为各种机械传动设备中重要的装置，具有传动平稳，承载能力强等等优点，有着广泛的应用前景。但其结构复杂，设计计算困难，为了提高设计的效率，增加竞争的优势，实现齿轮的三维参数化精确建模显得及其重要。首先，以功能强大的三维软件UG为开发平台，深入掌握UG二次开发技术，选用UG和UG二次开发的工具，实现了直齿齿轮、斜齿齿轮和直齿锥齿轮的三维参数造型。其次，利用UG技术、数据库技术开发设计了齿轮信息数据库，可以有效的管理小组成员间的共享数据，使工作者方便地查询齿轮的名称、技术要求、材料、和设计者等信息，达到协同合作、提高设计效率的目。最后，采用UG对所设计齿轮进行了啮合运动分析，进一步验证了渐开线的正确性，而且提供了一种进行干涉分析，跟踪齿轮运动轨迹，分析齿轮传动的速度、加速度和力的一种方法3 炉顶放散阀门三维结构设计如前文炉顶放散阀结构所述，炉顶放散阀主要由下法兰、阀体、阀座、阀盖、拉杆、平垫圈、弹垫、螺栓、螺母、铆钉、连杆、挡铁、垫片、重锤、弹簧垫圈、开槽螺母、拉杆、轴、销轴、开口销、六角头螺栓、六角螺母、挡盖、头部带孔螺栓、钢丝、键、轴套、索具卸扣、轴座、开口销等组成。这些零件都可以通过UG软件实现三维造型。3.1 阀盖的三维建模过程3.1.1 创建草图首先创建阀盖的草图。阀盖的三维建模利用了UG的三维建模功能，UG的三维建模主要功能包括拉伸、镜像、对称、草图、回转等功能。创建草图时的步骤是：首先，新建草图环境；其次，根据相关资料绘出供回转利用的草图，其中会用到快速修剪、直线、圆、测量等命令；最后，点击完成草图。图3-1 草图3.1.2 回转 利用UG的回转功能可以将草图回转成体。回转的基本步骤是：首先，点击回转命令；其次，选择草图的曲线；然后，选择回转轴；最后，点击完成即可。 图3-2 回转3.1.3 创建盖耳草图创建盖耳草图的基本步骤：首先，选择盖的侧面为草图平面；其次，根据相关资料绘出拉伸所需的盖耳的草图；然后，利用快速修剪，直线，圆等命令完成草图；最后，点击完成即可。图3-3 草图3.1.4 拉伸拉伸草图步骤：首先，点击拉伸按钮；其次，选择草图曲线；然后，选择对称拉伸；最后，点击确定即可。图3-4 拉伸3.1.5 在盖耳上打孔步骤：首先，在盖耳上创建草图平面；其次，绘出圆形；最后，点击完成即可。图3-5 草图3.1.6 拉伸草图成孔步骤：首先，点击拉伸按钮；其次，选择上一步的草图；然后，选择对称拉伸；最后，求差确定即可。其中，选择体是盖耳，刀选择圆孔。图3-6 拉伸3.1.7 创建盖耳上的圆柱孔步骤：首先，侧面创建草图；然后，根据相关尺寸绘出圆形；最后，点击完成草图按钮。图3-7 草图3.1.8 拉伸孔成圆柱步骤：首先，点击拉伸按钮：其次，选择上一步草图中的草图；然后，选择对称拉伸命令并输入开始和结束的数据；最后，点击确定即可。图3-8 拉伸3.1.9 创建盖上的凸台草图盖体上的凸台供创建螺纹孔用。创建步骤：首先，在盖体平面上创建草图平面；其次，利用镜像命令绘出对称的两部分草图；然后，用快速修剪命令修剪多余线条；最后，点击完成草图即可。图3-9 草图3.1.10 创建凸台创建凸台步骤：首先，选择拉伸命令；其次，选择上步草图中的矩形；然后，输入拉伸的高度；最后，点击确定即可。图3-10 创建凸台3.1.11 创建边倒圆步骤：首先，选择边倒圆快捷命令；其次选择凸台的边；然后，输入半径；最后，点击确定即可。图3-11 边倒圆3.1.12 插入基准点插入基准点，为插入螺纹孔指定位置。插入基准点步骤：首先，选择基准点命令；其次根据相关资料定出一点位置，点击确定；然后，根据对称确定另一点位置，点击确定。图3-13 基准点3.1.13 插入螺纹孔插入螺纹孔步骤：首先，选择螺纹孔命令；其次，根据上一步的基准点确定螺纹孔的位置；然后，输入正确的螺纹孔数据；最后，点击确定即可。图3-14 螺纹孔3.1.14 创建边倒圆创建边倒圆节省了材料，并且使阀盖更美观。创建边倒圆的步骤：首先，选择边倒圆命令；其次，选择上步阀盖的边；然后，输入半径尺寸；最后，点击确定即可。图3-15 边倒圆3.2 阀盖的二维工程图生成3.2.1 选择大小合适的图纸模板因为UG自带的模板与GB尺寸有所不同，所以模板需另外绘制。本部件选择A2图纸。图3-16 选择图纸3.2.2 填写表格表格内容字体均为仿宋字体。选择比例1:2，单位名称为河北科技大学，部件名称为阀盖，材料为ZG230-450等内容图3-17 填写表格3.2.3 插入基本视图插入基本视图的步骤：首先，选择插入菜单下的视图命令，并选择基本视图；其次，选择适当比例1:2；最后，拖动视图到合适位置即可。图3-18 基本视图3.2.4 插入侧视图为了更好地表达部件，可以插入侧视图。插入侧视图步骤：首先，选择插入菜单下的视图命令，并选择基本视图；其次，选择适当比例1:2；最后，拖动视图到合适位置即可。图3-19 侧视图3.2.5 标注尺寸在插入完成了主视图与侧视图后就应该进行尺寸的标注。尺寸标注分为直线标注、圆半径与直径标注、圆柱标注、倒角标注、粗糙度标注、尺寸公差标注、形位公差标注等，在进行标注时，只需根据想要的标注内容选择合适的标注按钮和标注内容即可。例如：在标注300时，只需选择快捷命令圆柱尺寸，然后选择直线两端，系统即可自动标出300，方便，快捷，UG提供了强大的标注功能。图3-20 尺寸标注图3-21 尺寸标注3.2.6 插入正二测图为了清楚地表达部件，也为了让读图人员更容易读懂二维图纸，应在二维图上附上正等侧视图。插入正等测试图的步骤：首先，选择插入菜单下的视图命令，并选择基本视图下的正二侧视图，可在小预览窗口调整视图的位置角度以便更好地表达；其次，选择适当比例；最后，拖动视图到合适位置即可。图3-22 正二测图3.2.7 插入技术要求每一张零件图都应有技术要求和相应的说明。插入技术要求的步骤：首先，选择插入菜单下的注释命令；然后，在注释的方框中填写注释的内容，可在填写时改变字体和大小；最后，拖动注释到指定位置即可。3.2.8 总的零件二维图总的零件二维图应有的内容应包括：适当的图纸、表格、表格内容、主视图、剖视图、正等侧视图、尺寸的标注、尺寸公差、形位公差的标注、技术要求的注释等内容。图3-23 阀盖二维图本 科 毕 业 设 计 第 40 页 共 40 页4 炉顶放散阀门装配建模与爆炸视图4.1 UG软件的装配功能UG是个功能强大的软件，它提供了供零件装配的各种命令。一般装配步骤：首先，新建一个装配环境；其次，选择装配下拉菜单下的组件命令，选择添加组件；然后，第一个添加的组件选择绝对原点命令；最后，单击确定即可。在装配过程中，其余组件应选择通过约束命令，之后选择正确的约束，例如可选同心、接触对其、距离、首选接触、固定、平行、垂直、角度、中心等，然后在预览的小窗口里操作相关约束即可。若装配位置不理想，可先删除约束，之后利用组件移动命令移动相关组件即可。4.2 支撑板的装配过程4.2.1 打开UG，新建模型环境。4.2.2 点击装配下拉菜单，选择组件下的添加组件命令图4-1 添加组件4.2.3 在文件夹中选择想要的零件，因为是第一个零件，所以选择绝对原点。图4-2 选择组件4.2.4 添加筋板一。先添加组件，再选择通过约束即可。图4-3 添加筋板一4.2.5 确定筋板位置。选择接触对其约束，再选择筋板的面与支撑板的面确定。图4-4 装配约束4.2.6 完成一侧的筋板图4-5 装配筋板一4.2.7 完成另一侧的筋板，重复上述步骤即可。图4-6 装配筋板二4.2.8 添加加强筋，选择添加组件命令。在文件夹中选择加强筋。图4-7 添加组件4.2.9 确定加强筋位置，选择接触对齐命令。图4-8 装配约束4.2.10 完成一侧加强筋，点击确定。图4-9 装配加强筋4.2.11 完成另一侧加强筋，重复上述步骤即可。图4-10 装配另一侧加强筋4.2.12 添加支撑板二并确定准确位置。在添加组件中选择支撑板，然后选择距离约束，根据相关资料，输入具体数值，单击确定即可。图4-11 装配约束4.2.13 确定支撑板的精确位置，选择距离约束，输入相应数据，单击确定。图4-12 输入数据4.2.14 确定加强筋精确位置，重复上一步步骤即可。图4-13 装配约束4.2.15 最终视图图4-14 支撑座4.3 爆炸视图为了更好地表达装配图中零件的相互关系，应插入爆炸视图。UG软件提供了方便的爆炸视图插入方法。插入爆炸视图的一般步骤：首先，新建爆炸视图环境；然后，删除所有约束以便移动；其次拖动组件运动，和在距离中输入相应数据，单击确定即可。如此循环便可做出总装配的爆炸视图。图4-15 爆炸视图5. 装配序列仿真与运动仿真UG的装配序列仿真实现了动态的装配过程与拆卸过程，形象了装配过程，让观察者一目了然。UG的运动仿真实现了某一部件工作的动态过程，让观察者很容易理解其工作原理。装配序列仿真与运动仿真应用领域广泛，主要有机械厂、航空航天、汽车企业、家电、医疗设备、模具等方面。图5-1 装配序列仿真本次毕业设计装配序列仿真与运动仿真详见动画。结 论随着国内工业的迅速发展，各类阀门也得到了越来越多地应用。阀门在经济发展中正扮演着越来越重要的角色。基于阀门的重要性，这篇论