拟达到的要求或技术指标通过绿色多功能环保箱设计，加深对大学所学专业知识的理解，培养调查研究、文献检索及外语文献阅读翻译等能力，了解方案论证、分析比较的基本方法，掌握项目设计、计算与绘图的技巧，提高分析与解决实际问题的能力，最终设计以空间四杆机构运动为主的绿色多功能环保箱，并使设计项目达到以下技术指标：

1、整机尺寸为：1000mm×900mm×300mm

2、整机重量为：约15kg

3、整机承重范围：440N—980N

4、座椅背的最大摆角：30°

进度安排起止日期工作内容备注

2011.2.25

2.26-3.15

3.16-3.22

3.23-5.1

5.1-5.15

5.15-6.3

6.3-6.7

毕业实习资料收集

总体方案设计

文献资料收集

设计计算

图纸绘制

编写设计说明书

检查，打印

主要参考资料[1]郁名山.现代机械传动手册，北京：机械工业出版社，2002.

[2]僕良贵.机械设计（第八版），北京：高等教育出版社，2006.

[3]洪如瑾.UG NX4，北京：清华大学出版社，2006.

[4]刘江南.机械设计基础，长沙：湖南大学出版社，2005

摘要

环保机械产品是近年来备受市场亲睐的绿色新型科技产品。我经过几个月的思考与实践，设计出了这一款多功能环保行李箱，它能帮助人们解决许多日常生活中的环保问题，也能使人们意识到环保、科技、机械之间的重要联系。在设计过程当中，通过对各数据的计算、CAD应用及工程图的绘制、机械运动仿真、PRO/E、SolidWorks中参数的选取及三维实体建模等，设计出了这款由上、中、下三箱体组成的多功能环保行李箱。

关键词：SolidWorks与CAD应用；运动仿真；环保与机械；绿色新型科技产品

ABSTRACT

The environmental protection engineering products were the recent years are subject to the market kissed lai the green new science and technology product。I undergo several month-long ponders and the practice，Designed this section of green multi-purpose environmental protection suitcases，It can help the people to solve in many daily life environmental protection problems，Can also cause the people to realize between the environmental protection, technical, machinery's important relation，In designs in the middle of the process，Through to various data computation, in engineering plat plan, mechanical movement simulation, SolidWorks parameter selection and three dimensional entity modelling and so on，esigned this section the multi-purpose environmental protection suitcases which was composed of the upper, middle and lower three box of bodies.

Key words： solidworks and cad application；movement simulation； environmental protection and machinery； green new science and technology product

一绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2 国内外状况1

1.3发展趋势1

1.4应用对象1

1.5设计构想1

二工作原理2

2.1 设计理念2

2.2 设计原理2

2.3 总体模型2

三、设计计算3

3.1运动情况4

3.2受力情况5

3.2.1 选取弹簧5

3.2.2 杆件的选取6

3.2.3 轴1旋转杆件的选取7

3.2.4 圆柱杆件的选取8

3.3 开口销的选择8

3.4箱盖、箱盖附板以及其连接设计9

3.4.1 箱盖附板的设计9

3.4.2 箱盖附板与箱盖连接设计10

3.4.3 箱盖设计11

3.4.4 箱盖与箱体的连接设计11

四、产品CAD零件图12

五、运动仿真技术与Pro/ENGINEER应用12

5.1对产品设计理念的影响12

5.2产品工作装置运动仿真设计步骤12

六、产品工作装置的三维实体建摸13

6.1工作装置零件建摸13

6.1.1箱体的生成13

6.1.2上盖的生成14

6.1.3座椅的生成15

6.1.4连杆的生成15

6.1.5抽屉的生成16

6.1.6连接销轴的生成16

6.2工作装置装配模型建摸17

6.2.1 轴1与箱体的连接模型装配18

6.2.2 轴2与轴1的连接模型装配19

6.2.3 轴3与轴2的连接模型装配19

6.2.4.轴3与椅子背板的连接20

6.2.5 椅子背板与座板的连接模型装配21

6.2.6 轴1与轴4的连接模型组装配21

6.2.7 轴4与磁铁板的连接模型装配22

6.2.8抽屉与磁铁板以及箱体的连接模型装配22

七、整体工作装置运动仿真23

7.1概述23

7.2创建产品工作装置的机械运动仿真24

7.2.1连接轴的设置24

7.2.2创建快照24

7.2.3定义伺服电动机24

7.2.4运行运动27

7.2.5获取分析结构30

7.2.6运动机构的仿真示例31

八、材料的选择33

8.1选材原则33

8.2材料类型33

九、设计小结34

十、致谢35

十一、参考文献36

1 绪论

1.1 研究背景及意义

随着人类科学技术的不断发展，人与自然的和谐已成为当今世界的焦点。关注环境，即关注人类生存的明天。由于人们物质文化生活水平的提高，已趋于一种享受生活的精神意态。户外活动也就不断的增多，但就当我们在享受生活时，却不无意识的“伤害”到了大自然，威胁着人类自身的生存空间。针对目前的这一情况，我设计了一款简单实用的绿色多功能环保箱。其可广泛用于各类风景区、自然保护区、生态公园以及一些人们平时的户外野炊活动的场所。

1.2国内外状况

目前，我国的各类环保产品种类繁多，其应运已涉及到人们的日常生活当中。随着北京申奥的成功，环境保护更是与经济快速发展息息相关。随着我国经济持续、健康、高速稳定的发展，对环保产品的需求将增长，在国家经济宏观调控与环境保护的互补形式下，研究与开发类似本产品的环保机械产品，将成为各开发商新的焦点。国外尽管有类似的产品，但对于大多数的发展中国家及一些贫困地区，其高昂的费用就令人们望而止步。因此，本设计的开发在不久的将来将存在很大的市场发展空间。

1.3发展趋势

轻巧、方便能更好的符合人们的需求，取材以轻质塑胶为主，功能全面、适用范围广、价格适宜。环保功能更是一个新的创新。

1.4应用对象

户外活动群体

各风景区、自然保护区、生态公园以及一些社区活动休息中心等场所。

1.5设计构想（多功能、全系列）

产品折叠是外形类似于普通的行李箱，分上中下三层。上层为存储空间，可适宜携装各类必备物品或工具；中间层为抽屉用于回收各类事后废弃物；下层为各机构活动的主空间，展开后可当做简易的带椅子的小桌用。

2、工作原理

2.1设计理念

本产品以绿色设计为设计理念，以结构、材料、工艺的选择为出发点，节能省料、简化零件，采用模块化设计，从而达到即环保又适用的目的。

2.2 设计原理

以空间四杆机构为运动的主体，辅之于一些简易的拉伸、活动销轴等机构。

11、参考文献

[1]郑本修．机械制造工艺学[M]．北京：机械工业出版社，1999.1-225[2]白成轩．机床夹具设计新原理[M]．北京：机械工业出版社，1997.1-255[3]齐世恩．机械制造工艺[M]．哈尔滨：哈工大出版社，1989.1-350[4]任家隆．机械制造技术[M]．北京：机械工业出版社，2000.1-215[5]张进生．机床夹具设计指导[M]．北京：机械工业出版社，1995.1-185[6]荆长生．机械制造工艺学[M]．西安：西北工业大学出版社，1996.1-255[7]徐发仁．机床夹具设计[M]．重庆：重庆大学出版社，1996.1-235[8]刘朝儒，彭福荫，高政．机械制图[M]．北京：高等教育出版社，2001.1-350[9]庞怀玉．机械制造工程学[M]．北京：机械工业出版社，1998.1-215[10]刘朝儒，彭福荫. 机械制图[M]. 北京：高等教育出版社，2001.1-600[11]纪名刚，陈国定. 机械设计[M]. 北京：高等教育出版社，2006.1-345

360桌面截图20140710234523.gif

360桌面截图20140713154748.gif

360桌面截图20140713155142.gif

360桌面截图20140713162731.gif

360桌面截图20140713162740.gif

360桌面截图20140713163503.gif

360桌面截图20140713163550.gif

360桌面截图20140713163627.gif

360桌面截图20140713163718.gif

360桌面截图20140713163750.gif

抽屉.gif

磁铁.gif

盖板.gif

隔板.gif

箱盖.gif

箱体附板.gif

销轴.gif

轴1.gif

轴2.gif

轴3.gif

轴4.gif

轴承2.gif

座板.gif

内容简介：: 湖南工学院2011届毕业设计（论文）课题任务书系：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化指导教师张家良学生姓名刘雄课题名称多功能行李箱的设计内容及任务设计多功能环保箱，并用三维软件对多功能环保箱建模。然后将建好的模型导入SolidWorks进行机构仿真，得到数据，根据参数通过对机构进行优化，得到最终的结果。1、设计说明书 1份2、总装配图 1张3、零件图 510张4、外文翻译 1份拟达到的要求或技术指标通过绿色多功能环保箱设计，加深对大学所学专业知识的理解，培养调查研究、文献检索及外语文献阅读翻译等能力，了解方案论证、分析比较的基本方法，掌握项目设计、计算与绘图的技巧，提高分析与解决实际问题的能力，最终设计以空间四杆机构运动为主的绿色多功能环保箱，并使设计项目达到以下技术指标：1、整机尺寸为：1000mm900mm300mm2、整机重量为：约15kg3、整机承重范围：440N980N4、座椅背的最大摆角：30进度安排起止日期工作内容备注2011.2.252.26-3.153.16-3.223.23-5.15.1-5.155.15-6.36.3-6.7毕业实习资料收集总体方案设计文献资料收集设计计算图纸绘制编写设计说明书检查，打印主要参考资料1郁名山.现代机械传动手册，北京：机械工业出版社，2002.2僕良贵.机械设计（第八版），北京：高等教育出版社，2006.3洪如瑾.UG NX4，北京：清华大学出版社，2006.4刘江南.机械设计基础，长沙：湖南大学出版社，2005教研室意见年月日系主管领导意见年月日附表五湖南工学院毕业设计(论文)开题报告题目绿色多功能环保行李箱学生姓名班级学号专业机械设计制造及自动化一、本课题设计（研究）的目的：随着人类科学技术的不断发展，人与自然的和谐已成为当前世界的焦点。关注环境，即关注人类生存的明天。由于人们物质文化生活水平的提高，趋于一种享受生活的精神意态。户外活动也就不断的增多，但就当我们在享受生活时，却不无意识的“伤害”到了大自然，威胁着人类自身的生存空间。据此这种多功能环保箱就有了其应有的作用。其可广泛用于各类风景区、自然保护区、生态公园以及一些人们平时的户外野炊活动的场所。二、设计理念本产品以绿色设计为设计理念，以结构、材料、工艺的选择为出发点，节能省料、简化零件，采用模块化设计，从而达到即环保又适用的目的。以空间四杆机构为运动的主体，辅之于一些简易的拉伸、活动销轴等机构与相关产品的对比：轻巧、方便能更好的符合人们的需求，取材以轻质塑胶为主，功能全面、适用范围广、价格适宜。环保功能更是一个新的创新。产品折叠是外形类似于普通的行李箱，分上中下三层。上层为存储空间，可适宜携装各类必备物品或工具；中间层为抽屉用于回收各类事后废弃物；下层为各机构活动的主空间;展开后可当做简易的带椅子的小桌用。零件在合理的结构设计后，选材及材料的后续加工十分重要，它将直接关系到产品的质量及生产效益。合理的选材标准应该是在满足零件工作要求的条件下，最大限度地发挥材料潜力，提高性能价格比，具有较好的工艺性和经济性。三、国内外状况目前，在我国的各类环保产品种类繁多，其应运已涉及到人们的日常生活当中。随着北京申奥的成功，环境保护更是与经济快速发展息息相关。随着我国经济持续、健康、高速稳定的发展，对环保产品的需求将增长，在国家经济宏观调控与环境保护的互补形式下，研究与开发类似本产品的环保机械产品，将成为各开发商新的焦点。国外尽管有类似的产品，但对于大多数的发展中国家及一些贫困地区，其高昂的费用就令人们望而止步。因此，本产品的开发在不久的将来将存在很大的市场发展空间。四、设计的重点1、原理方案的确定2、主要参数的确定3、机身的结构设计与校核五、主要受力部件受力及运动情况主体桌面总长为1000 mm,总宽为500+200*2=900 mm主体箱高为300 mm六、运动仿真技术与Pro/ENGINEER应用以计算机仿真和产品生命周期为基础；以机械运动学，动力学和控制理论为核心，借助成熟的三维计算机图形技术,图形用户界面技术，信息技术，集成技术，多媒体技术，并行处理技术等。将分散的产品设计开发和分析过程集在一起，使得产品相关的所有人员能在产品研制的早期直观形象的对虚拟的产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真以及使用仿真等。而Pro/ENGINEER应用软件在工程中的应用，使机械二维、三维动态造型仿真的更直观更形象。而对本产品实行绿色设计的理念无疑将起着重大的作用。七、整体工作装置的运动仿真：完成整体工作装置的装配模型设计后，就要开始进行本次设计的核心内容多功能环保箱工作次试验才确定的。可能因为初次设计，缺乏经验的原因，但也能够看出正确的装配方法是确保运动仿真能够实现的关键。在Pro/ENGINEER的“机械（ Mechanism）”模块中，可进行一个机械装置的机械运动仿真，并将其结果输入到 Pro/MECHANICA中，以便于进一步进行力学分析，也可以将“机械”模型带入到“设计动画”中来创建一个动画序列。八、材料的选择零件在合理的结构设计后，选材及材料的后续加工十分重要，它将直接关系到产品的质量及生产效益。合理的选材标准应该是在满足零件工作要求的条件下，最大限度地发挥材料潜力，提高性能价格比，具有较好的工艺性和经济性。1、选材原则以轻质、环保、价宜、方便为准则2、材料类型以塑胶原料为主，辅之以金属原料九、设计（研究）进度计划：1-2周调研、收集资料 3-4周外文翻译、开题报告5 周方案确定6-7周设计计算8-9周结构设计10-11周总装图12-13周零部件图14周撰写设计说明书15周设计总结、整理设计资料、准备答辩16周答辩参考文献机械设计基础刘江南湖南大学出版社机械制图（第四版）刘朝儒高等教育出版社中国机械设计大典江西科学技术出版社机械设计手册 3.0软件版机械精度设计基础孙玉芹科学出版社中文版AoToCAD工程制图 2006版清华大学出版社Pro/ENGINEER Wildfire 3.0版周京平北京希望电子出版社Pro/ENGINEER运动仿真和有限元分析祝凌云人民邮电出版社机械设计手册（软件版） R2.0 MINFRE 机械工业出版社指导教师批阅意见指导教师(签名)：年月日注：可另附A4纸 2011届毕业设计材料系、部：机械工程系学生姓名：刘雄指导教师：张家良职称：副教授专业：机械设计制造及其自动化班级：机本0706班学号： 214090631 2011 年 6 月材料清单1、封面2、任务书；3、开题报告；4、中期检查表；5、指导教师审阅表；6、评阅教师评阅表；7、答辩资格审查表；8、答辩小组意见及综合成绩评定9、设计主体部分（摘要和关键词、目录、正文、结束语、致谢、参考文献、附录等）；10、封底11、外文翻译（单独装订）湖南工学院2011届毕业设计（论文）课题任务书系：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化指导教师张家良学生姓名刘雄课题名称多功能行李箱的设计内容及任务设计多功能环保箱，并用三维软件对多功能环保箱建模。然后将建好的模型导入SolidWorks进行机构仿真，得到数据，根据参数通过对机构进行优化，得到最终的结果。1、设计说明书 1份2、总装配图 1张3、零件图 510张4、外文翻译 1份拟达到的要求或技术指标通过绿色多功能环保箱设计，加深对大学所学专业知识的理解，培养调查研究、文献检索及外语文献阅读翻译等能力，了解方案论证、分析比较的基本方法，掌握项目设计、计算与绘图的技巧，提高分析与解决实际问题的能力，最终设计以空间四杆机构运动为主的绿色多功能环保箱，并使设计项目达到以下技术指标：1、整机尺寸为：1000mm900mm300mm2、整机重量为：约15kg3、整机承重范围：440N980N4、座椅背的最大摆角：30进度安排起止日期工作内容备注2011.2.252.26-3.153.16-3.223.23-5.15.1-5.155.15-6.36.3-6.7毕业实习资料收集总体方案设计文献资料收集设计计算图纸绘制编写设计说明书检查，打印主要参考资料1郁名山.现代机械传动手册，北京：机械工业出版社，2002.2僕良贵.机械设计（第八版），北京：高等教育出版社，2006.3洪如瑾.UG NX4，北京：清华大学出版社，2006.4刘江南.机械设计基础，长沙：湖南大学出版社，2005教研室意见年月日系主管领导意见年月日湖南工学院毕业设计(论文)开题报告题目多功能行李箱的设计学生姓名刘雄班级学号机本0706214090631专业机械设计制造及其自动化一、本课题设计（研究）的目的：随着人类科学技术的不断发展，人与自然的和谐已成为当前世界的焦点。关注环境，即关注人类生存的明天。由于人们物质文化生活水平的提高，趋于一种享受生活的精神意态。户外活动也就不断的增多，但就当我们在享受生活时，却不无意识的“伤害”到了大自然，威胁着人类自身的生存空间。据此这种多功能环保箱就有了其应有的作用。其可广泛用于各类风景区、自然保护区、生态公园以及一些人们平时的户外野炊活动的场所。二、设计理念本产品以绿色设计为设计理念，以结构、材料、工艺的选择为出发点，节能省料、简化零件，采用模块化设计，从而达到即环保又适用的目的。以空间四杆机构为运动的主体，辅之于一些简易的拉伸、活动销轴等机构.与相关产品的对比：轻巧、方便能更好的符合人们的需求，取材以轻质塑胶为主，功能全面、适用范围广、价格适宜。环保功能更是一个新的创新。产品折叠是外形类似于普通的行李箱，分上中下三层。上层为存储空间，可适宜携装各类必备物品或工具；中间层为抽屉用于回收各类事后废弃物；下层为各机构活动的主空间;展开后可当做简易的带椅子的小桌用。零件在合理的结构设计后，选材及材料的后续加工十分重要，它将直接关系到产品的质量及生产效益。合理的选材标准应该是在满足零件工作要求的条件下，最大限度地发挥材料潜力，提高性能价格比，具有较好的工艺性和经济性。三、国内外状况目前，在我国的各类环保产品种类繁多，其应运已涉及到人们的日常生活当中。随着北京申奥的成功，环境保护更是与经济快速发展息息相关。随着我国经济持续、健康、高速稳定的发展，对环保产品的需求将增长，在国家经济宏观调控与环境保护的互补形式下，研究与开发类似本产品的环保机械产品，将成为各开发商新的焦点。国外尽管有类似的产品，但对于大多数的发展中国家及一些贫困地区，其高昂的费用就令人们望而止步。因此，本产品的开发在不久的将来将存在很大的市场发展空间。四、设计的重点1、原理方案的确定2、主要参数的确定3、机身的结构设计与校核五、外形尺寸主体桌面总长为1000 mm,总宽为500+200*2=900 mm主体箱高为300 mm六、运动仿真与Pro/ENGINEER应用以计算机仿真和产品生命周期为基础；以机械运动学，动力学和控制理论为核心，借助成熟的三维计算机图形技术,图形用户界面技术，信息技术，集成技术，多媒体技术，并行处理技术等。将分散的产品设计开发和分析过程集在一起，使得产品相关的所有人员能在产品研制的早期直观形象的对虚拟的产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真以及使用仿真等。而Pro/ENGINEER应用软件在工程中的应用，使机械二维、三维动态造型仿真的更直观更形象。而对本产品实行绿色设计的理念无疑将起着重大的作用。七、整体工作装置的运动仿真：完成整体工作装置的装配模型设计后，就要开始进行本次设计的核心内容多功能环保箱工作次试验才确定的。可能因为初次设计，缺乏经验的原因，但也能够看出正确的装配方法是确保运动仿真能够实现的关键。在Pro/ENGINEER的“机械（ Mechanism）”模块中，可进行一个机械装置的机械运动仿真，并将其结果输入到 Pro/MECHANICA中，以便于进一步进行力学分析，也可以将“机械”模型带入到“设计动画”中来创建一个动画序列。八、材料的选择零件在合理的结构设计后，选材及材料的后续加工十分重要，它将直接关系到产品的质量及生产效益。合理的选材标准应该是在满足零件工作要求的条件下，最大限度地发挥材料潜力，提高性能价格比，具有较好的工艺性和经济性。1、选材原则以轻质、环保、价宜、方便为准则2、材料类型以塑胶原料为主，辅之以金属原料九、设计（研究）进度计划：1-2周调研、收集资料 3-4周外文翻译、开题报告5 周方案确定6-7周设计计算8-9周结构设计10-11周总装图12-13周零部件图14周撰写设计说明书15周设计总结、整理设计资料、准备答辩16周答辩参考文献机械设计基础刘江南湖南大学出版社机械制图（第四版）刘朝儒高等教育出版社中国机械设计大典江西科学技术出版社机械设计手册 3.0软件版机械精度设计基础孙玉芹科学出版社中文版AuToCAD工程制图 2006版清华大学出版社Pro/ENGINEER Wildfire 3.0版周京平北京希望电子出版社Pro/ENGINEER运动仿真和有限元分析祝凌云人民邮电出版社机械设计手册（软件版） R2.0 MINFRE 机械工业出版社指导教师批阅意见指导教师(签名)：年月日湖南工学院毕业设计(论文)工作中期检查表题目多功能行李箱的设计学生姓名刘雄班级学号机本0706214090631专业机械设计制造及其自动化指导教师填写学生开题情况学生调研及查阅文献情况毕业设计（论文）原计划有无调整学生是否按计划执行工作进度学生是否能独立完成工作任务学生的英文翻译情况学生每周接受指导的次数及时间毕业设计（论文）过程检查记录情况学生的工作态度在相应选项划“”认真一般较差尚存在的问题及采取的措施：指导教师签字：年月日系部意见：负责人签字：年月日湖南工学院2011 届毕业设计（论文）指导教师评阅表系：专业：学生姓名刘雄学号214090631班级机本0706专业机械设计制造及其自动化指导教师姓名张家良课题名称多功能行李箱的设计是否同意参加答辩：是否指导教师评定成绩分值：指导教师签字：年月日湖南工学院毕业设计（论文）评阅评语表题目多功能行李箱的设计学生姓名刘雄班级学号214090631专业机械设计制造及其自动化评阅教师姓名张家良职称副教授工作单位湖南工学院评分内容具体要求总分评分开题情况调研论证能独立查阅文献资料及从事其他形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。10外文翻译摘要及外文资料翻译准确，文字流畅，符合规定内容及字数要求。10设计质量论证、分析、设计、计算、结构、建模、实验正确合理。35创新工作中有创新意识，有重大改进或独特见解，有一定实用价值。10撰写质量结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，书写格式规范，符合规定字数要求。15综合能力能综合运用所学知识和技能发现与解决实际问题。20总评分评阅教师评阅意见评阅成绩总评分20%评阅教师签名日期湖南工学院毕业设计（论文）答辩资格审查表题目多功能行李箱的设计学生姓名刘雄学号214090631专业机械设计制造及其自动化指导教师张家良环保机械产品是近年来备受市场亲睐的绿色新型科技产品。我们经过几个月的思考与实践，设计出了这一款多功能环保行李箱，它能帮助人们解决许多日常生活中的环保问题，也能使人们意识到环保、科技、机械之间的重要联系。此设计主要是利用空间四杆铰链机构以及一些销轴的连接来实现的，在设计过程当中，通过对各数据的计算、CAD应用及工程图的绘制、机械运动仿真、PRO/E、SolidWorks中参数的选取及三维实体建模等，设计出了这款由上、中、下三箱体组成的多功能环保行李箱。至此，所有毕业设计已经完毕，申请毕业答辩。申请人签名：日期：资格审查项目是否01工作量是否达到所规定要求02文档资料是否齐全（任务书、开题报告、外文资料翻译、定稿论文及其相关附件资料等）03是否完成任务书规定的任务04完成的成果是否达到验收要求05是否剽窃他人成果或者直接照抄他人设计（论文）指导教师签名：毕业设计（论文）答辩资格审查小组意见：符合答辩资格，同意答辩不符合答辩资格，不同意答辩审查小组成员签名：年月日注：此表中内容综述由学生填写，资格审查项目由指导教师填写。湖南工学院2011届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表系：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学生姓名刘雄学号214090631班级机本0706答辩日期课题名称多功能行李箱的设计指导教师张家良成绩评定分值评定小计课题介绍思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，实验方法科学，分析归纳合理，结论严谨，设计（论文）有应用价值。30答辩表现思维敏捷,回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确大、深入,知识面宽。必答题40自由提问30合计100答辩评分分值：答辩小组长签名：答辩成绩a： 40指导教师评分分值：指导教师评定成绩b： 40评阅教师评分分值：评阅教师评定成绩c： 20最终评定成绩：分数：等级：答辩委员会主任签名：年月日说明：最终评定成绩a+b+c，三个成绩的百分比由各系自己确定，但应控制在给定标准的10左右。 2011届毕业设计说明书多功能行李箱的设计系、部：机械工程系学生姓名：刘雄指导教师：张家良职称副教授专业：机械设计制造及其自动化班级：机本0706班完成时间： 2011年6月摘要环保机械产品是近年来备受市场亲睐的绿色新型科技产品。我经过几个月的思考与实践，设计出了这一款多功能环保行李箱，它能帮助人们解决许多日常生活中的环保问题，也能使人们意识到环保、科技、机械之间的重要联系。在设计过程当中，通过对各数据的计算、CAD应用及工程图的绘制、机械运动仿真、PRO/E、SolidWorks中参数的选取及三维实体建模等，设计出了这款由上、中、下三箱体组成的多功能环保行李箱。关键词：SolidWorks与CAD应用；运动仿真；环保与机械；绿色新型科技产品 ABSTRACTThe environmental protection engineering products were the recent years are subject to the market kissed lai the green new science and technology product。I undergo several month-long ponders and the practice，Designed this section of green multi-purpose environmental protection suitcases，It can help the people to solve in many daily life environmental protection problems，Can also cause the people to realize between the environmental protection, technical, machinerys important relation，In designs in the middle of the process，Through to various data computation, in engineering plat plan, mechanical movement simulation, SolidWorks parameter selection and three dimensional entity modelling and so on，esigned this section the multi-purpose environmental protection suitcases which was composed of the upper, middle and lower three box of bodies.Key words： solidworks and cad application；movement simulation； environmental protection and machinery； green new science and technology product目录一绪论11.1研究背景及意义11.2 国内外状况11.3发展趋势11.4应用对象11.5设计构想1二工作原理22.1 设计理念22.2 设计原理22.3 总体模型2三、设计计算3 3.1运动情况43.2受力情况5 3.2.1 选取弹簧5 3.2.2 杆件的选取6 3.2.3 轴1旋转杆件的选取7 3.2.4 圆柱杆件的选取83.3 开口销的选择83.4箱盖、箱盖附板以及其连接设计9 3.4.1 箱盖附板的设计9 3.4.2 箱盖附板与箱盖连接设计.10 3.4.3 箱盖设计11 3.4.4 箱盖与箱体的连接设计11四、产品CAD零件图12五、运动仿真技术与Pro/ENGINEER应用125.1对产品设计理念的影响125.2产品工作装置运动仿真设计步骤12六、产品工作装置的三维实体建摸136.1工作装置零件建摸136.1.1箱体的生成136.1.2上盖的生成146.1.3座椅的生成156.1.4连杆的生成156.1.5抽屉的生成166.1.6连接销轴的生成166.2工作装置装配模型建摸176.2.1 轴1与箱体的连接模型装配186.2.2 轴2与轴1的连接模型装配196.2.3 轴3与轴2的连接模型装配196.2.4.轴3与椅子背板的连接206.2.5 椅子背板与座板的连接模型装配216.2.6 轴1与轴4的连接模型组装配216.2.7 轴4与磁铁板的连接模型装配226.2.8抽屉与磁铁板以及箱体的连接模型装配22七、整体工作装置运动仿真237.1概述237.2创建产品工作装置的机械运动仿真247.2.1连接轴的设置247.2.2创建快照247.2.3定义伺服电动机247.2.4运行运动277.2.5获取分析结构307.2.6运动机构的仿真示例31八、材料的选择338.1选材原则338.2材料类型33九、设计小结34十、致谢35十一、参考文献361 绪论1.1 研究背景及意义随着人类科学技术的不断发展，人与自然的和谐已成为当今世界的焦点。关注环境，即关注人类生存的明天。由于人们物质文化生活水平的提高，已趋于一种享受生活的精神意态。户外活动也就不断的增多，但就当我们在享受生活时，却不无意识的“伤害”到了大自然，威胁着人类自身的生存空间。针对目前的这一情况，我设计了一款简单实用的绿色多功能环保箱。其可广泛用于各类风景区、自然保护区、生态公园以及一些人们平时的户外野炊活动的场所。1.2国内外状况目前，我国的各类环保产品种类繁多，其应运已涉及到人们的日常生活当中。随着北京申奥的成功，环境保护更是与经济快速发展息息相关。随着我国经济持续、健康、高速稳定的发展，对环保产品的需求将增长，在国家经济宏观调控与环境保护的互补形式下，研究与开发类似本产品的环保机械产品，将成为各开发商新的焦点。国外尽管有类似的产品，但对于大多数的发展中国家及一些贫困地区，其高昂的费用就令人们望而止步。因此，本设计的开发在不久的将来将存在很大的市场发展空间。1.3发展趋势轻巧、方便能更好的符合人们的需求，取材以轻质塑胶为主，功能全面、适用范围广、价格适宜。环保功能更是一个新的创新。1.4应用对象户外活动群体各风景区、自然保护区、生态公园以及一些社区活动休息中心等场所。1.5设计构想（多功能、全系列）产品折叠是外形类似于普通的行李箱，分上中下三层。上层为存储空间，可适宜携装各类必备物品或工具；中间层为抽屉用于回收各类事后废弃物；下层为各机构活动的主空间，展开后可当做简易的带椅子的小桌用。2、工作原理2.1设计理念本产品以绿色设计为设计理念，以结构、材料、工艺的选择为出发点，节能省料、简化零件，采用模块化设计，从而达到即环保又适用的目的。2.2 设计原理以空间四杆机构为运动的主体，辅之于一些简易的拉伸、活动销轴等机构。2.3总体模型（如图1、图2、图3）图1 图2图33、设计计算主体桌面总长为1000 mm,总宽为500+200*2=900 mm主体箱高为300 mm3.1运动情况说明：一般成年人体重在440N980N之内，座椅背的最大摆角为30，摆动速度由弹簧控制。具体情况见图4、图5分析：图4 椅子摆动前图5 椅子摆动后座椅背摆动到最大角30时，四杆机构运动如图5。座椅背的摆动由四杆机构带动抽屉做进出运动，座椅背摆动至最大角度时，推动轴2、轴3组成的连杆向右移动，然后经轴1、轴4组成的连杆推动抽屉向外运动。各部件在水平方向的运动距离经几何计算可得，当摆动角在030间时，抽屉的进出拉伸距离S的范围S=0160 mm。几何计算过程如下：在等腰三角形中，已知=150 mm, =,则：由余弦定理易知=289.78mm同理在三角形中：=即为轴4的长度,即为所求的抽屉进出的距离S Max=160mm，=,，则：由余弦定理易知=88.86mm又取=100 mm 所以有轴1 =150+=250 mm轴2 =500+50=650 mm轴3 =300+75+=475 mm3.2受力情况（如图6、图7）图6 摆动前受力图7 摆动后受力3.2.1选取弹簧已知人体重、摆动的角度及各运动杆件的长度，由上图6、图7受力分析运用平行四边行法则可得：（取最大值30，G取980N）=Sin*G=490N （1）F=245N (2)F=k*x （3）弹簧拉伸长度x在图5中由余弦定理可知：x=92.65mm所以，Kmax=F/x=2.64据此选择弹簧材料型号：取弹簧直径D=1mm，D级钢丝弹簧，则其极限强度=2300MPa。（查机械设计手册软件版2008）而Max=F/A=1441.58 MPa=2300MPa 满足要求。3.2.2杆件的选取一般成年人体重F=440N980N；查机械设计手册软件版2008 选用碳素钢Q195作为杆件。其应力b=315 MPa390 MPa，=2 min=315/2 图8 轴力图由杆件的轴力图8可知：受力杆件各截面上的轴力相等，但为满足产品轻巧原则，杆件材料选空心碳素结构钢。则其横截面面积为： A= （4）（其中空心杆件管壁厚为2mm）则危险截面上的最大正应力：Max= = （5）代入即可求的2.25mm故可取=25mm3.2.3轴1的旋转杆件的选取图9 受力分析图如图9所示，经受力分析可知：= = = （6） (其中m 为轴1的质量，为轴1直径，)由M, 图知CD段为纯弯曲则：= 100 （7）(已知为100mm, =7.8kg/)横放时销轴的最大弯曲正应力为：Max= min=157.5 MPa （8）（其中为销轴的直径）即可求的0.34mm故可取=25mm3.2.3如图所示圆柱杆件的选取图10如图10所示，经受力分析可知：（9）由M, 图9知:2.45Nm （10）(其中=20mm)Max= min=157.5 MPa （11）即可求的0.54mm故可取=25mm3.3开口销的选取（如图11）图11由与销轴连接的两杆件直径为25mm,故查表GB/T8822000 可知此处销钉长度在620mm之内，所以开口销直径D=3.2mm。则开口销材料为Q235,不经表面处理,其=530 MPa560 MPa，强度核算，最大剪切力为： Max=312.1 MPa （12）满足题意，故取开口销直径D=3.2mm3.4箱盖、箱盖附板以及其连接设计3.4.1箱盖附板的设计箱盖附板的板长a为980mm，宽b为200mm，受到的附着力F最大值为600N，采用Q195碳素结构钢。 =320MPa （如图12、图13）图12图13对其应力分析如下： 1.92 10-3mm （13） 9 10-3mm （14）取d=2mm3.4.2箱盖附板与箱盖连接设计箱盖附板与箱盖连接如图14所示，拉出方式采用手动拉出，连接装置的材料为Q195碳素结构钢，=320MPa，其中单侧受正压力为F=300，a=10mm图14 = （15）所以取=2mm同理可得取=2mm3.4.3箱盖的设计箱盖的长度a=1000mm，宽为b=500mm，箱盖受力为F=600N选材料Q195碳素结构钢。（如图15）图15 （16）（17）取d=2mmC=7d=72=14mm 箱盖中间可加以长度与箱体长相同的筋板，这样当桌面承受一定的重量时，可减少桌面的受力弯曲程度。3.4.4箱盖与箱体的连接箱体与箱盖的连接采用合叶连接，如图16所示图164、CAD零件图（附：零件图图纸）5、运动仿真技术与Pro/ENGINEER应用5.1对产品设计理念的影响以计算机仿真和产品生命周期为基础；以机械运动学，动力学和控制理论为核心，借助成熟的三维计算机图形技术,图形用户界面技术，信息技术，集成技术，多媒体技术，并行处理技术等。将分散的产品设计开发和分析过程集在一起，使得产品相关的所有人员能在产品研制的早期直观形象的对虚拟的产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真以及使用仿真等。而Pro/ENGINEER应用软件在工程中的应用，使机械二维、三维动态造型仿真的更直观更形象。而对本产品实行绿色设计的理念无疑将起着重大的作用。5.2 产品工作装置运动仿真设计步骤（如图17）图17工程图见整体装配图6、产品工作装置三维实体建模6.1工作装置零件建模合理运用Pro/ENGINEER的各种不同的生成方法，合理、高效、快速的生成三维实体模型。6.1.1箱体的生成（如图18）图18箱体建模主要采用拉伸，首先选定草绘平面进入草绘模式，绘出箱体二维草图，然后进行拉伸生成箱体三维实体，再在其上半部分为打盲孔，下半部分选择深度方式为穿透，应注意保证主要尺寸的准确性（尺寸见零件图）。6.1.2上盖的生成（如图19）图19采用拉伸方法建立上盖基本体，然后采用对齐的方式插入边沿两平板。6.1.3座椅的生成（如图20）图20先建立底盘框架，采用裁减命令生成槽钢结构，在框架上生成后续特征。座椅的生成主要采用了拉伸命令，裁减命令和复制命令。座椅建模过程中需注意翻转座背连接杆的正确定位及角度控制。6.1.4连结杆的生成（如图21）图21连杆的生成比较简单，主要采用了拉伸命令，需要注意的是在草绘截面时尺寸的标注，要保证主要尺寸的准确，比如两孔中心距。6.1.5抽屉的生成（如图22）图22抽屉建模主要采用拉伸，首先选定草绘平面进入草绘模式，绘出抽屉二维草图，然后进行拉伸生成抽屉三维实体，再在其上打盲孔，应注意保证主要尺寸的准确性（尺寸见零件图）。6.1.6连接销轴的生成（如图23）图23销轴建模主要采用旋转命令，先绘制一条旋转轴，接着草绘截面，再绕旋转轴旋转360度就可生成销轴实体，然后生成轴端的限位孔，最后在需要倒角的部位倒角。要注意的是建立限位孔时需先创建与柱面相切的基准面作为草绘截面。6.2 工作装置装配模型建模零件设计完成后，往往需要根据设计要求对零件进行装配。在Pro/ENGINEER的装配模块中，通过定义零件之间的位置约束关系，可以把子零件装配成一个装配件，并检查零件之间是否有干涉以及装配体的运动情况是否合乎设计要求。同时在生成装配体过程中，用户可以根据需要添加生成新的零件和特征。使用Pro/E 进行装配设计有两种基本方法，示意图如图24所示。在上面两种方法中，第1种方法相对第2种方法是比较低端的方法。因为在真正的概念设计中，很少利用一个零件来控制整个装配体的设计，往往都是在拿出产品的外在概念和功能概念后，逐步对产品进行设计上的细化，直至细化到单个零件。（a）由底向上的设计方法(b)由顶向下的设计方法图24 Pro/E的装配件设计方法前面已经生成多功能环保箱的各种底层零件的三维模型，然后采用由底向上的装配设计方法对这些零件进行空间定位来生成装配件。在装配件设计时，可以根据需要对装配件中的零件进行修改，比如修改零件尺寸，移动零件在装配件中的位置，生成新的特征等。对于一个装配件，当其中所有的零件都被完全约束时，这种装配件就称为参数化的装配件，否则就是非参数化的装配件。下面对本次多功能环保箱工作装置模型的装配设计过程作简要叙述：6.2.1连杆1与箱体的连接模型装配：连杆1与箱体之间采用销轴连接，轴对齐为元件的A-10轴与主体的A-41轴。（如图25）图256.2.2连杆2与连杆1的连接模型装配连杆2与连杆1采用销轴连接，轴对齐为元件的A-13轴与连杆1的A-4轴，之后调整位置使连杆2与连杆1成90度。（如图26）图266.2.3连杆3与连杆2的连接模型装配连杆3与连杆2采用销钉连接，轴对齐方式为元件的A-4轴与连杆2的A-4轴，之后调整位置使连杆3与连杆2成180度角。（如图27）图276.2.4 连杆3与椅子背板的连接连杆3与椅子背板采用销钉连接，轴对齐为元件的A-13轴与连杆3的A-8轴，调整位置使连杆3与椅子背板成90度角。（如图28）图286.2.5 椅子背板与座板的连接模型装配：椅子背板与座板的销钉连接，轴对齐为元件的A-15轴与椅子背板的A-4轴，调整位置使椅子背板与座板成90度角。（如图29）图296.2.6 连杆1与连杆4的连接模型组装配：连杆1与连杆4采用销钉连接，轴对齐为元件的A-8轴与连杆1的A-7轴，调整位置使连杆1与连杆4成90度角。（如图30）图306.2.7 连杆4与磁铁板的连接模型装配：连杆4与磁铁板采用销钉连接，轴对齐为元件的A-2轴与连杆4的A-4轴，调整位置使连杆4与磁铁板成180度角。（如图31）图316.2.8抽屉与磁铁板以及箱体的连接模型装配：抽屉的两个外侧面与箱体的两个内侧面分别采用平面连接，抽屉的底面与磁铁板的平面采用刚性连接。（如图32、33、34）图32图33图347、整体工作装置的运动仿真7.1概述完成整体工作装置的装配模型设计后，就要开始进行本次设计的核心内容多功能环保箱工作次试验才确定的。可能因为初次设计，缺乏经验的原因，但也能够看出正确的装配方法是确保运动仿真能够实现的关键。在Pro/ENGINEER的“机械（ Mechanism）”模块中，可进行一个机械装置的机械运动仿真，并将其结果输入到 Pro/MECHANICA中，以便于进一步进行力学分析，也可以将“机械”模型带入到“设计动画”中来创建一个动画序列。7.2创建整体工作装置的机械运动仿真7.2.1连接轴的设置设置仿真组件的连接后，可以通过连接轴的设置功能多主体的现对位置、零位置参照和运动范围进行设置。7.2.2拖动和快照拖动功能可以在允许的运动范围内移动元件，快照将在组件中为初始条件定义所有主体的位置。适用拖动和快照，能够验证运动关系是否正确，有利于添加运动关系，作为分析的起始点。7.2.3 创建伺服电动机连接伺服电动机能够为机构提供驱动，通过伺服电动机可以

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。