毕业设计（论文）-椭圆规的设计与制造（全套图纸三维）.pdf

本科毕业设计(论文) 题目： 椭圆规的设计与制造 院 系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 2016 年 3 月 I 摘摘 要要 目前的手工绘图工具大都只能绘制直线和圆，对于椭圆的绘制，至今还没有 一种理想的实用手工绘图工具，故在这里就专门设计了这种椭圆规机构。本文的 设计是采用双滑块连杆机构的工作原理，根据此原理设计并制作了该机构。本机 构具有制作简单,使用方便,画出来的椭圆精确的特点,有较广的应用领域和市场 前景。设计好方案后，着重对椭圆规机构中的支撑板、滑块、连接杆等相关重要 零件的设计过程做出了设计，并对相关部件进行了加工工艺规程的编写，最后完 成了椭圆规的实物制作。 本次设计在题目是椭圆规的设计与制造，目前，国内椭圆规的设计与制造的 研发也在向朝着运行简洁化、功能复合化、功能多样化的方向发展，廉价，简单， 方便成了工作台发展的主题。 关键词：关键词：绘图；椭圆规；制造；主题 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II Abstract At present, most of the hand drawing tools can only draw straight lines and circles, and there is not an ideal practical hand drawing tool to draw the ellipse. The design of this paper is based on the working principle of the double slider link mechanism, and the mechanism is designed and manufactured according to the principle. The mechanism has the advantages of simple production, convenient use, accurate and precise drawing, and has a wide range of application fields and market prospects. Design is good, this thesis focuses on the ellipsograph institutions supporting plate, a slide block, a connecting rod and other related important parts of the design process make the design, and the relevant parts of processing procedure of preparation, and finally completed the ellipsograph physical production. The design on the topic is the design and manufacture of the ellipsograph, at present, the research and development of the design and manufacture of the ellipsograph also to toward operating simplicity, function composition, functional diversification of the direction, cheap, simple and convenient to workbench development theme. Key words: drawing ；ellipse； rule manufacturing； subject III 目目 录录 第第 1 章章 绪论绪论 . 1 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 . 1 1.2 本课题研究的内容 . 2 1.3 本课题的发展趋势 . 4 1.4 研究的意义 . 6 第第 2 章章 椭圆规机构原理设计椭圆规机构原理设计 . 6 2.1 椭圆规机构的工作原理 . 7 2.2 椭圆形成轨迹分析 . 7 2.3 椭圆规工作结构图的确定 . 8 2.4 实现椭圆轨迹的分析 . 8 第第 3 章章 椭圆规机构各部件的设计椭圆规机构各部件的设计 . 9 3.1 十字板的设计 . 10 3.2 滑块杆的设计 . 12 3.3 螺纹连接杆的设计 . 13 第第 4 章章 椭圆规的主要零件的三维建模椭圆规的主要零件的三维建模 . 12 4.1 十字板的三维建模 . 12 4.2 滑块杆的三维建模 . 12 4.3 限位导向件的三维建模 . 13 4.4 椭圆规的三维建模 . 13 结论结论 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献参考文献 . 21 致谢致谢 . 22 1 西京学院本科毕业设计（论文） 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 课题的来源与研究的目的和意义课题的来源与研究的目的和意义 我国生产的椭圆规结构简陋，绘制椭圆的效率始终不高，虽然经过几十年的 发展， 近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影 响， 我国目前生产的椭圆规的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差 距，椭圆规的设计与制造也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的椭圆规 势在必行！ 相信此种椭圆规的出现将会大大提高手工绘制椭圆的能力和质量， 为手工绘 图方向关于椭圆的绘制以及经济效益方面能够带来显著的进步， 同时也在某种程 度上推进了量具工业的不断发展。 随着国际标准化（SIO）的实施，世界椭圆规的设计与制造以采用新材料、 新技术、新工艺、新结构为基础,19 世纪 80 年代，美国的 HUGER 公司将新开发 的椭圆规应用到该公司的子公司-一个专业生产椭圆规的制造公司，经过几年 的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美国 HUGER 公司之后，德国的 DESTO 公司也看到了椭圆规的利润所在，投入了相当大的人力和精力来开发研制椭圆 规，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。当前，全世界各大机械人厂商为 了提高产品的竞争力，都大力进行椭圆规的研发工作。现在国外等著名椭圆规的 品牌中，都有椭圆规的销售，全世界椭圆规的设计与制造的应用越来越广泛。有 一点值得注意的是， 椭圆规的市场， 由最初的日本， 欧洲， 已经渗透到北美市场， 因此椭圆规是当今仪表量具生产公司的主流产品已经成为主要趋势。 西方资本主 义国家有巨大的椭圆的制造销售市场。 目前国外特别是美国正在考虑发展椭圆规功能复合化， 手绘质量最优化的问 题。 自 “九 五” 期间椭圆规的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划， 以跟踪世界技术的发展和开发适合手工绘图方向发展的椭圆规。 我国从 1953 年开始生产椭圆规，于 1958 年自行设计制造绘图半径在 50、 70、90、120、500 等椭圆的椭圆规之后，为了适应工程技术人员的需要，1959 年又制造了 500、1000、1200 等大直径的椭圆规。 为了满足需要手绘的工程技术人员的需要，我国于 1970 年研制了大型椭圆 规。经运转实践证明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外来技术人 2 西京学院本科毕业设计（论文） 才，全身心地投入到了椭圆规的研发中，利用丰富的人力资源和设备，研发出了 多种可根据不同方式绘制椭圆的椭圆规，与同年 12 也投入市场，获得了非常大 的经济利润。 近几年又研制出 PX1400/170 椭圆规， 其功能更加强大。 一直以来， 对于机械专业类的学生和岗位来说，绘图是必不可少的经常性工作。对于一般的 直线、圆弧或圆，利用直尺、圆规即可马上绘制，但在绘制椭圆的时候，一般的 作法是利用“四弧连接原理”，借助圆规绘制、甚至徒手绘图，可以近似画出来， 但毕竟最近似的也不光滑而且难看又费时。如果有椭圆绘图仪，就可以方便地进 行椭圆绘制，而且光滑好看。于是便产生了椭圆规的构思和设想，椭圆规在我们 的日常生活中扮演着重要的角色，绘图精致美观。椭圆规机构具有制作简单,使 用方便,画出来的椭圆精确等特点，非常适合椭圆类图纸的绘制。本课题应用性 强，知识面覆盖较广，并且来自生活，所以容易激发研究兴趣，产品使用前景广 阔。 传统的的椭圆规已经不能完全满足当今市场的需要， 迫切需要各种多功能的 椭圆规来满足市场需求， 如是福建金明公司加大人力开发出了五个规格十四种类 型的椭圆规， 说明椭圆规的的市场前景令人乐观。 传统的椭圆规产品图如下图 1、 图 2 所示： 3 西京学院本科毕业设计（论文） 图 1 图 2 4 西京学院本科毕业设计（论文） 1.2 本课题研究的内容本课题研究的内容 本次设计主要针对椭圆规的设计与制造进行设计， 从椭圆规的结构的整体方 案出发， 然后具体细化出具体内部结构， 其具体内部结构主要包括以下几个方面： （1）通过网络和图书馆查找各种关于椭圆规的相关资料，对椭圆规进行方案 的比较和预定。 （2）分析椭圆规的结构与参数 （3）确定设计总体方案 （4）确定具体设计方案 （5）椭圆规的三维图的绘制、CAD 装配图、零件图的绘制。 （6）说明书的编制与整理 1.3 本课题的发展趋势本课题的发展趋势 本论文主要研究运用 SolidWorks 对椭圆规进行设计。在设计过程中，了解 SolidWorks 的各种功能。 SolidWorks 公司成立于 1993 年，由 PTC 公司的技术副总裁与 CV 公司的副 总裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内。当初 的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系 统。 从 1995 年推出第一套 SolidWorks 三维机械设计软件至今已经拥有位于全球 的办事处，并经由 300 家经销商在全球 140 个国家进行销售与分销该产品。1997 年，Solidworks 被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主 流市场的主打品牌。SolidWorks 软件是世界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统。由于技术创新符合 CAD 技术的发展潮流和趋势，SolidWorks 公司于两 年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得 SolidWorks 每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该 系统在 1995-1999 年获得全球微机平台 CAD 系统评比第一名。从 1995 年至今， 已经累计获得十七项国际大奖。其中仅从 1999 年起，美国权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授予 SolidWorks 最佳编辑奖，以表彰 SolidWorks 的创新、活 力和简明。至此，SolidWorks 所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面 的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了 5 西京学院本科毕业设计（论文） 市场。 椭圆规有着广泛的应用,但其作图颇为繁琐,且不易准确.多年来国内外有不 少人从事这方面的探讨和研究。 本设计实用新型具有制作简单、使用方便、画 出来的椭圆精确、应用领域广等特点。 椭圆规机构的设计制作涉及原理设计、 结构设计及机械加工制造等多方面专 业知识，通过对常用结构件或装置的分析，可以检验学生对本专业相关基础专业 知识掌握情况，学会理论联系实际，提高综合知识应用能力，通过独立完成设计 内容， 为未来就业打下一定基础。 椭圆规机构的设计主要是其零部件的设计制作， 所制作零件应符合造价低廉、设计及制作简易等条件，以便适用于设计绘图等作 业。 据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它 3D CAD 软件相比，SolidWorks 相关的招聘广告比其它软件的总合还要多， 这一事实说明了越来越多的工程师和 设计者使用 SolidWorks 三维软件，越来越多的企业需要 SolidWorks 人才。 Solidworks 软件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是 SolidWorks的五大特点。 使得SolidWorks三维软件成为目前全球领先的三维CAD 解决方案。SolidWorks 在设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的 筛选， 工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提 高产品质量。在目前市场上所见到的三维 CAD 解决方案中，SolidWorks 是设计 过程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每 个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。SolidWorks 软 件是世界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统，由于技术创新符合 CAD 技术的发展潮流和趋势，SolidWorks 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最 高的公司。良好的财务状况和用户支持使得 SolidWorks 每年都有数十乃至数百 项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995-1999 年获得全球微机平 台 CAD 系统评比第一名；从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中 仅从 1999 年起， 美国权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授 SolidWorks 最佳 编辑奖，以表彰 SolidWorks 的创新、活力和简明。至此，SolidWorks 所遵循的 易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短 了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。 6 西京学院本科毕业设计（论文） 椭圆规有着广泛的应用,但其作图颇为繁琐,且不易准确， 多年来国内外有不 少人从事这方面的探讨和研究。它属于一种画椭圆的工具，适用于教学、工程制 图、工程制造以及需要画椭圆的地方。只要已知椭圆的长轴、短轴、焦距三个量 中的两个量，即可准确画出具有准确焦点位置的椭圆。本设计实用新型具有制作 简单、使用方便、画出来的椭圆精确、应用领域广等特点。椭圆规机构的设计制 作涉及原理设计、结构设计及机械加工制造等多方面专业知识，通过对常用结构 件或装置的分析，可以检验学生对本专业相关基础专业知识掌握情况，学会理论 联系实际，提高综合知识应用能力，通过独立完成设计内容，为未来就业打下一 定基础。椭圆规机构的设计主要是其零部件的设计制作，所制作零件应符合造价 低廉、设计及制作简易等条件，以便适用与学生。现代机械设计中，为了适应日 益激烈的市场竞争，公司为了快速地占领市场，实现企业效益，必须要使用快速 的设计方法。现代公司机械设计过程中，很多都使用三维软件进行设计，并进行 调试，使椭圆规机构的结构简单，转动灵活，适用方便，减少设计周期，降低设 计成本。 1.4 研究的意义研究的意义 本论文主要研究运用 SolidWorks 对椭圆规进行设计。通过对椭圆规进行设 计，来了解椭圆规的结构组成、工作原理以及以后的发展趋势和现状。该课题来 自于教学仪器生产机械公司的生产实际，通过设计出椭圆规，从而来掌握椭圆规 的整个设计生产流程，培养工程意识。 我国生产的椭圆规的结构简陋， 绘图效率始终不高， 虽然经过几十年的发展， 近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我 国目前生产的椭圆规的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距， 椭 圆规的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的椭圆规势在必行！本 文运用大学所学的知识，提出了椭圆规的结构组成、工作原理以及主要零部件的 设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了椭圆规的总的指导思想，从而 得出了该椭圆规的优点是方便，经济，并且绘图质量高，平稳的结论。 通过设计椭圆规，要求学生掌握大学四年所学到的知识，了解机械原理，机 械设计，以及传动机构设计等方面的知识，综合运用三维绘图软件，二维绘图软 件对机械设备进行设计。通过本次毕业设计，综合提高学生的实际应用水平和设 7 西京学院本科毕业设计（论文） 计能力。 第第 2 章章 椭圆规机构原理设计椭圆规机构原理设计 2.1 椭圆规机构的工作原理椭圆规机构的工作原理 椭圆规的工作原理是两个滑块在十字槽中直线滑动， 滑块上的连接杆除连杆 中点外的点的轨迹都是椭圆。 2.2 椭圆形成轨迹分析椭圆形成轨迹分析 连杆滑块式的原理图如下图 3 所示，设 AM=BM=0M，M 为 AB 的中点，OM 的长 度不变。滑块 B 沿 X 轴水平移动，滑块 A 沿 Y 水平移动，那么 AB 上任一点 P 相 对于定坐标的运动轨迹为： 两式移项后的平方和为： 8 西京学院本科毕业设计（论文） 图 3 连杆滑块式的原理图 2.3 椭圆规工作结构图的确定椭圆规工作结构图的确定 如下图 4 所示，通过摇动组合件带动连接轴转动，使连接板转动促使螺纹连 接杆转动，两个滑块在十字板中沿直线滑动（两滑块的移动方向垂直），滑块移 动的同时传动杆上的任意一点做出椭圆轨迹的转动。 在使用该仪器时需保证连接 轴到螺纹连接杆的距离为两滑块间的中点，所以除两滑块间的中点的轨迹为圆。 可以通过移动塑料螺钉的位置来调节椭圆中的长短轴