多用纸巾生产专用设备设计含SW三维及10张CAD图-原创.zip
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多用纸巾生产专用设备设计含SW三维及10张CAD图-原创.zip,多用,纸巾,生产,专用设备,设计,SW,三维,10,CAD,原创
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多用纸巾生产专用设备设计摘 要随着科技的发展、社会文明的进步，人们对纸的需求越来越大，促使近年来我国造纸行业的迅速蓬勃发展，作为配套的多用纸巾生产专用设备在产品的分切及质量控制方面起着关键的作用，分切是宽幅纸张生产线或印后加工的最后一道工序，在整个生产流程中占有十分重要的地位。鉴于我国多用纸巾生产专用设备仍与一些国际的品牌存在着较大的差距，多用纸巾生产专用设备又有其特有的专一性，我们有责任和义务，结合目前国内多用纸巾生产专用设备的现状及其与一些国际知名品牌之间存在的较大大差距，并吸取国内外一些知名品牌制造厂商的控制经验和新的控制思想，从结构及人性化设计、电气控制、生产制造等方面严格要求，在不断学习国外知名品牌的先进理念的同时，要勇于开拓创新、大胆走出自己的特色，研制出控制先进、操作方便可靠、更加人性化、外形简洁美观的适合用户的多用纸巾生产专用设备。首先，作者针对该多用纸巾生产专用设备的设计要求，对结构设计选择了一个最优方案。该装置是由机架、伺服电机、同步带、同步轮、圆柱导轨、可调导向机构、切片加工工作机构和自动进给机构等组成。作者对关键零部件进行设计计算，最后运用SOLIDWORKS软件对多用纸巾生产专用设备进行三维建模，并导出二维AUTOCAD工程图。关键词：多用纸巾，生产专用设备，可调导向机构，SOLIDEWORKSAbstractWith the development of science and technology and the progress of social civilization, people more and more demand for paper, promote Chinas paper industry in recent years of rapid development, as the supporting multi-purpose towel production special equipment plays a key role in cutting products and quality control, the cutting process is the last one broadsheet the production line or finishing, occupies a very important position in the whole production process. In view of our use of paper towel production equipment is still with some international brands there is a big gap, with paper towel production equipment has its own specificity, we have the responsibility and obligation, combined with the current domestic situation of special equipment between tissue production and some international brands of large gap, and learn from some domestic and foreign well-known brand manufacturers control experience and new control ideas, from the structure and humanized design, electrical control, manufacturing and other aspects of strict requirements, in the advanced concept of continuous learning of foreign brands at the same time, we must have the courage to innovation, bold out of their own characteristics, develop the advanced control and operation convenient and reliable, more humane, simple and beautiful appearance for users with paper towel production equipment.First of all, according to the design requirements of the special equipment for the production of multi tissue paper, an optimal scheme is selected. The utility model is composed of a machine frame, a servo motor, a synchronous belt, a synchronous wheel, a cylindrical guide rail, an adjustable guiding mechanism, a slicing processing mechanism and an automatic feed mechanism. The author carries on the design calculation to the key parts and components, finally uses the SOLIDWORKS software to carry on the three-dimensional modeling to the multi tissue paper production special equipment, and derives the two-dimensional AUTOCAD engineering drawing.Key words: multipurpose paper towel, production equipment, adjustable guide mechanism, SOLIDEWORKS目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论71.1 课题研究背景71.2 课题研究意义71.3 国内外纸机的发展概况81.4 本论文研究的主要内容8第二章 多用纸巾生产专用设备方案的拟定92.1 驱动方案的确认92.1.1 液压驱动92.1.2 气压驱动92.1.3 电动机驱动102.1.4 方案的确认102.2 整体设计方案分析102.3 机械方案确认112.3.1 可调导向机构112.3.2 自动进给机构122.3.3 切片加工机构122.4 本章小结13第三章 整体结构的设计计算143.1 拟定设计参数143.2 自动进给机构设计计算143.2.1 伺服电机的选择143.2.2 同步带的设计计算163.2.3 压紧装置的设计183.3 切片切削机构设计计算183.3.1 X轴导轨设计计算183.3.2 X轴丝杠的设计233.3.3 X轴伺服电机的选择253.3.4 Z轴传动主要元件的设计计算263.4 本章小结26第四章 多用纸巾生产专用设备三维建模274.1 实体建模技术的发展和选用274.2 SOLIDWORKS三维软件的介绍284.3零件建模304.3.1机架三维建模的形成304.3.2 支撑立柱的三维建模形成304.3.3 TOOLBOX运用314.4 零件装配324.5 三维向二维的转换334.5 本章小结36第五章 多用纸巾生产专用设备下转轴的有限元分析365.1 有限元分析方法概述365.2 有限元分析的基本思想375.3 SOLIDWORKS SIMULATION的主要功能385.4 SOLIDWORKS SIMULATION提供的分析类型385.5 多用纸巾生产专用设备下转轴有限元分析405.5.1 多用纸巾生产专用设备下转轴零件的三维建模405.5.2 确定材料415.5.3 添加夹具425.5.4 施加载荷425.5.5 生成网格435.5.6 运算求解435.5.7 分析结果输出44第五章 结论475.1 本论文取得的结果475.2 设计体会47致 谢49参考文献50IV第一章 绪论1.1 课题研究背景随着科技的发展、社会文明的进步，人们对纸的需求越来越大，促使近年来我国造纸行业的迅速蓬勃发展，作为配套的多用纸巾生产专用设备在产品的分切及质量控制方面起着关键的作用，分切是宽幅纸张生产线或印后加工的最后一道工序，在整个生产流程中占有十分重要的地位。鉴于我国多用纸巾生产专用设备仍与一些国际的品牌存在着较大的差距，多用纸巾生产专用设备又有其特有的专一性，我们有责任和义务，结合目前国内多用纸巾生产专用设备的现状及其与一些国际知名品牌之间存在的较大大差距，并吸取国内外一些知名品牌制造厂商的控制经验和新的控制思想，从结构及人性化设计、电气控制、生产制造等方面严格要求，在不断学习国外知名品牌的先进理念的同时，要勇于开拓创新、大胆走出自己的特色，研制出控制先进、操作方便可靠、更加人性化、外形简洁美观的适合用户的多用纸巾生产专用设备。由此可见，加强对纸巾加工方法的研究，对各行各业有着非同凡响的战略意义。1.2 课题研究意义（1）掌握机电一体化系统设计过程和方法，包括参数的选择，传动的设计，零件的计算，结构的计算，培养系统分析及设计的能力。（2）综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固，加深和拓宽所学的知识。（3）训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图，运用设计资料，标准和规范，编写技术文件（说明书）等。（4）通过机械部分设计，掌握机电一体化系统典型机械零部件和执行元件的计算、选型和结构设计方法和步骤；（5）通过毕业设计提高学生应用手册、标准及编写技术说明书的能力，促进学生在科学态度、创新精神、专业技能等方面综合素质的提高。1.3 国内外纸机的发展概况 近年来,生活用纸在我国正迅速成为与消费者关系最为密切的快速消费品。我国已成为仅次于美国的全球第二大卫生纸生产国及消耗国,生活用纸的生产量和消费量均呈现出稳步上升的态势。随着新增产能的逐步释放,不少生活用纸企业(如维达、中顺、南宁凤凰、上海潜力等)选择了日本川之江的BF(BestFormerYankeePaper Machine)系列纸机,现就川之江BF-12工艺流程及纸机相关结构进行简要介绍,以促进工艺的优化改进。 目前中国人均生活用纸不到3kg/a,而美国、日 本等发达国家是13kg/a,西欧国家也在12kg/a以上。因此随着中国人生活质量的提高,生活用纸的市场前景很大。生活用纸在今后十几年内仍处于成长期,消费层次出现多样化,且向中高档过渡,消费领域不断扩大,国内、国际竞争将更加激烈。不少生活用纸企业(如维达、中顺等)在不断扩大生产规模,与此同时,它们在扩大产能的过程中不约而同地选用了日本川之江生产的BF系列纸机。 日本川之江造机株式会社从1988年开始向中国市场出售BF型卫生纸机,截止到2008年7月份,已先后与维达纸业、中顺纸业、东冠纸业、南宁凤凰等生活用纸厂家签约出售40多条BF型卫生纸生产线,仅维达等企业已投入运行以及即将投入运行的BF系列卫生纸生产线就已达到20条。现就川之江BF-12型卫生纸生产工艺流程及相关设备结构进行简要介绍,让读者更深刻的认识BF-12卫生纸生产线的主要工艺流程和相关设备。1.4 本论文研究的主要内容本人系统学习了纸巾神车设备的知识，查阅了一些相关的文献资料，在此基础上，结合目前学校运动控制课程教学实验中存在的问题，设计了一综多用纸巾生产专用设备。主要进行了以下几项工作：（1）了解清楚纸巾生产目前常用的加工技术。（2）根据设计方案，确定多用纸巾生产专用设备的工作参数，比如运动类型，动力选择，相关尺寸大小等，并用CAD软件和SLIDWORKS软件对其组成的每个非标准零部件进行结构设计，并画出二维和三维图纸，对标准零部件根据相关参考文献进行选择与校核。（3）对所设计的多用纸巾生产专用设备的主要部件进行分析计算等。第二章 多用纸巾生产专用设备方案的拟定2.1 驱动方案的确认设备的驱动方式有液压式、气动式、和电动式。下面将三种驱动方式进行分析比较。2.1.1 液压驱动设备的驱动系统采用液压驱动，有以下几个优点：(1)液压容易达到较高的压力（常用液压为2.56.3MPa），体积较小，可以获得较大的推力或转矩；(2)液压系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较高的位置精度；(3)液压传动中，力、速度和方向比较容易实现自动控制；(4)液压系统采用油液作介质，具有防锈性和自润滑性能，可以提高机械效率，使用寿命长。液压传动系统的不足之处是：(1)油液的粘度随温度变化而变化，影响工作性能，高温容易引起燃爆炸等危险；(2)液体的泄漏难于克服，要求液压元件有较高的精度和质量，故造价较高；(3)需要相应的供油系统，尤其是电液伺服系统要求严格的滤油装置，否则引起故障。液压驱动方式的输出力和功率更大，能构成伺服机构，常用于大型设备的驱动。2.1.2 气压驱动与液压驱动相比，气压驱动的特点是：(1)压缩空气粘度小，容易达到高速；(2)利用工厂集中的空气压缩站供气，不必添加动力设备；(3)空气介质对环境无污染，使用安全，可直接应用于高温作业；(4)气动元件工作压力低，故制造要求也比液压元件低。它的不足之处是：(1)压缩空气常用压力为0.40.6MPa，若要获得较大的力，其结构就要相对增大；(2)空气压缩性大，工作平稳性差，速度控制困难，要达到准确的位置控制很困难；(3)压缩空气的除水问题是一个很重要的问题，处理不当会使钢类零件生锈，导致设备失灵。此外，排气还会造成噪声污染。气动式驱动多用于点位控制、抓取、开关控制和顺序控制的设备。2.1.3 电动机驱动电动机驱动可分为普通交、直流电动机驱动，交、直流伺服电动机驱动和步进电动机驱动。普通交、直流电动机驱动需加减速装置，输出力矩大，但控制性能差，惯性大，适用于中型或重型设备。伺服电动机和步进输出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型设备。交、直伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电动机则主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。2.1.4 方案的确认 综合上述三个方式的优缺点，本文最重选用电机传动最为本次多用纸巾生产专用设备的驱动形式。2.2 整体设计方案分析总体方案设计的内容包括：系统运动方式的确定，执行机构及传动方案的确定，伺服电机类型及调速方案确定，计算机控制系统的选择。进行方案的分析、比较和论证。主要按照以下四个方面进行设计和计算： （1）系统运动方式的确定 该系统要求工作台沿坐标轴的运动有精确的运动关系因此采用连续控制方式。 （2）数控系统的选择 闭环数控系统多采用功率伺服电机作为动力单元。闭环控制系统由于有检测反馈部件，因而能纠正系统的传动误差。闭环系统结构简单，调整维修容易，在速度和精度要求比较高的场合得到广泛应用。考虑到运动精度要求比较高，我们采用伺服电机闭环系统作为驱动部分。 （3）机构的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用同步带轮作为传动副。由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动圆柱导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。 2.3 机械方案确认2.3.1 可调导向机构纸带送入多用纸巾切片机后，为了满足不同规格的材料并能保证材料的输送方向和切片加工机构在一个直线上，这里我们需要用到可调导向机构，结构图如图2-1所示： 图2-1 可调导向机构如图2-1所示：可调导向机构包括导向块、导向轮、直线导轨和滑块组成。右侧导向机构和滑块安装在一起，可以左右调节，保证能满足不同规格的材料。调节好两边导向块的间隙后，材料从中间穿过，材料的边缘卡在导向轮槽中，保证材料不会拱起，达到设计要求。2.3.2 自动进给机构自动进给机构起到的作用是每次定量向前输送一定的距离，自动进给机构包括，伺服电机、同步带轮、上下滚轮进给机构，弹簧压紧机构等组成，其结构如图2-2所示：图2-2 自动进给机构如图2-2所示：材料从上下滚轮之间穿过，弹簧提供足够的压紧力，通过伺服电机和同步轮带动下滚轮转动，达到自动进给的目的，每次进给加工的长度由伺服电机发出的脉冲数量决定，可以通过控制系统实现精确进给。2.3.3 切片加工机构切片加工机构是整个多用纸巾生产专用设备的重要组成部分，其要能实现X轴和Z轴方向上的联动。X轴方向的动作是为了满足切切片加工宽度，Z轴方向的动作是为了满足切片加工的深度，其结构如图2-3所示：图2-3 切片加工机构如图2-3所示：多用纸巾生产专用设备加工机构X轴方向上的传动由伺服电机、滚珠丝杠和圆柱导轨组成。Z轴传动是由伺服电机、滚珠丝杠和滑轨组成。Z轴机构安装在滚珠导轨的直线轴承上，使得工作头能够左右移动，移动的速度和行程由数控系统控制。同样，Z轴的进给距离和速度也由数控系统控制。切片切削部分安装一台磨光机，达到设计要求。2.4 本章小结本章对多用纸巾生产专用设备几个主要的机构方案进行确认，包括自动进给机构，导向机构和切片加工机构。通过本章的分析，整个多用纸巾生产专用设备的方案已确认，为下边的设计计算打下基础。第三章 整体结构的设计计算3.1 拟定设计参数由任务书可知，拟定具体参数如下：1、 最大切片宽度：300mm2、 最高运行速度：2m/min3、 工作台尺寸：1000X800X9004、 伺服电机脉冲当量：0.001mm/转5、 最大切削进给力：800N6、 重复定位精度：0.005mm/300mm7、 定位精度：0.005mm/300mm8、 拉动材料的外力：500N3.2 自动进给机构设计计算3.2.1 伺服电机的选择在本结构中共有一个伺服电机：驱动上下辊转动。1）选择电机类型和结构模式 由设计参数可知：外力为500N，因此我们选用小惯量系列GYS伺服电机，为了更好地控制停机时同步带的运动，应当选择配有制动器的电机。2）选择电机容量 电机工作功率计算公式， ， 参数确定：工作台上材料的质量估算为。在技术要求中指出，拉力为800N，最高运行速度为2m/min，这里我们假设在1S达到最大的速度也就是加速度应当能达到，即。考虑到滑块在移动过程中还将要克服直线导轨的摩擦力，查直线导轨的说明书可知，摩擦力，由于工作载荷超过了导轨基本额定静载荷的1/10，所以摩擦系数=0.004，而滑动件总重：。在方案设计中总共有两条直线导轨：。V=0.033m/s。计算结果：3）确定电机转速计算公式：。 在第一章第三节技术要求中指出，球拍应达到的击球速度V=0.033m/s。根据三维造型可以初步选取同步带轮的节圆直径。以上述数据为依据，综合考虑本机械系统在工作过程中经常需要急加速的要求和富士公司现有标准产品，最终选定表3-1所示型号的伺服电机，可以满足要求。电机型号如下： 表3.1 伺服电机型号型号额定转速编码器保护等级带油封/键制动额定功率重量GYS201DC2-T2A-B3000r/min17位INCIP67无油封/带键带制动0.2KW1.7Kg3.2.2 同步带的设计计算1）确定设计功率 计算公式：由3.1可知，；由文献13294页表7-25查得，。2）选择带型（节距）根据设计功率和同带轮转速，查文献13295页图7-4得，选取L或H型同步带，由于移动过程中无要急加速，所以选择H型为佳。再查文献13296页表7-30得，。3）带轮节圆直径计算公式：。根据转速630r/min和带型H，查文献13295页表7-26及表7-27得,=14，。4）确定带长 由于所用同步带传动机构两轮大小相同，所以带长计算公式：其中，这里的按照设计参数长度确定为1000；计算结果按文献13295页表7-28圆整成2318。最终结果。带的长度代号为900，带的齿数为180。5）确定带宽计算公式：根据设计要求，设计功率。而，。参数确定：由于我们设计的同步带机构两带轮大小相等，所以；查文献13296页表7-29得，；查文献13298页表7-32得，；计算结果：按文献13297页表7-30圆整成，带的宽度代号为200。综上述，同步带机构的型号选择如下：表3.2 同步带轮型号型号长度代号宽度代号H900（2318mm）50（15mm）3.2.3 压紧装置的设计辊式送料借助于辊子和坯料之间的摩擦力实现，为了防止在送料过程中辊子与坯料之间产生相对滑动，影响送料精度，应设置压紧装置对辊轴施加适当的压力，以产生必要的摩擦力。可采用的压紧装置有螺旋弹簧式、板簧式、和弹簧杠杆式，本设计采用板簧式压紧装置，原理如图3-1所示。图3-1 板簧式压紧装置原理图本送料装置中的压紧装置采用两个弹簧间接压紧的形式，且弹簧所提供的压紧力可根据实际情况调节弹簧上面的螺母，从而达到调节弹簧压紧力的效果。3.3 切片切削机构设计计算由第二章方案可知，切片切削机构一共有两台伺服电机，每台伺服电机分别驱动X轴和Z轴，利用滚动丝杠传动。3.3.1 X轴导轨设计计算3.3.1.1 导轨1、导轨的功用在各类机器和仪器上，运动部件在支撑部件上运动，两个部件相互接触的部分称为导轨。导轨的功用是为运动部件导向和承受载荷。在导轨副中，运动的一方称为动导轨，不动的一方称为支撑导轨。动导轨相对于支撑导轨一般只有一个自由度的运动。导轨和轴承在功用、工作原理和机构上都有很多相同之处，特别是圆周运动的导轨更是如此，导轨设计和轴承设计有许多共同之处。导轨还常常是整个机器或仪器的安装、装配和工作基准。2、对导轨的基本要求 （1）导向精度是指运动部件沿着导轨运动的轨迹的准确性。这是导轨工作质量最重要的指标。特别是精密机械和仪器。影响导向精度的因素有:1导轨的结构和截面形状；2导轨的加工质量（几何精度、接触精度和粗糙度）以及装配调整质量；3导轨和其支撑件的刚度及热变形；4润滑状况。（2）精度的保持性要在规定的期限内保持导轨的初始精度。对精密或大型机械，由于成本高，希望能比较长的时间保持精度。影响精度保持性的因素有：耐磨性。耐磨性与导轨的材料、硬度和摩擦表面的情况有关，还与导轨副的材料匹配有关。1)导轨的结构和截面形状（磨损后能否自动补偿或调整很方便）2)润滑状况好坏。3)防护装置的好坏。3、运动的平稳性和灵敏性要保证在低速运动或微量运动时不产生爬行，能实现要求的定位精度。影响运动平稳性和灵敏度的因素有:1)导轨面的摩擦特性（与导轨的材料、类型机润滑状态有关）。2)传动系统的刚度。3)负载情况。4、其他1)结构简单可靠。2)工艺性好。3）维修方便。4）价格合理。3） 导轨的分类按运动形式分类（1）直线运动导轨1）直线运动导轨副，动导轨支撑在静导轨上，支撑载荷并作往复直线运动。2）直线运动导轨的动导轨和支撑导轨（静导轨）一般不等长，动导轨常比支撑导轨短。若动导轨在支撑导轨上移动的位置和长度经常改变，则支撑导轨外露部分容易调入异物损坏导轨，需注意防护。此外，支撑导轨在长度方向上磨损不均匀，会影响导向精度。3）直线运动导轨的长度决定于运动部件的尺寸、行程及对强度、寿命、刚度的要求。4）直线运动导轨一般由螺旋螺母、齿轮齿条、液压缸和气缸等传动驱动。这些传动件没有导向作用，导轨起导向和支撑作用。当精度要求特别高时，为了减小导轨磨损而增设副导轨，专门用于承受载荷。（2）回转运动导轨1）回转运动导轨起支撑和定中心作用。2）回转运动导轨的动、静导轨在整个圆周上始终接触，导轨没有外露。因此在圆周方向上没有磨损不均匀问题，但在径向由于半径不同，各点磨损不均匀。导轨不外露，防护简单，但散热困难。3.3.1.2 滑轨的选择根据设计参数确认：本设计的X轴向运动的行程为300mm，无明显碎屑，要求寿命为10年。精度、刚性满足一般要求。负荷方式，承受竖直向下的力和较小的转矩。切削力为：800N，X轴装置假设总重为300N。1） 选择导轨型号直径20mm，配直线轴承座2）导轨工作计算（1）受力条件1）进给部分工作台安装有两个个导轨；2）进给部分重量为；（2）受力计算进给部分重力给每个滑块的力： （3）寿命计算当圆柱导轨承受负荷并作运送时，珠道表面与钢珠因不断的受到循环应力的作用，一旦到达滚动疲劳的临界值，接触面就会开始产生疲劳破损，并在部分表面发生鱼鳞状薄片的剥落现象，此种现象叫做剥离。寿命，珠道表面及钢珠因材料疲劳而产生表面剥离现象时为止的总运行时间。计算寿命时间公式 ：寿命时间 h：运行速率 ：负荷比由选型样本，圆柱的基本动额定载荷18.74。负荷大小（根据负荷状况与使用速度选择）f根据由表3.3选择运行速率，带入上式中符合要求。表 3.3 负荷系数f负荷状况使用速度F无冲击力且平滑微笑冲击力普通负荷力受冲击力及振动V15m/min15m/minV60m/min60m/min120m/min11.21.21.51.52.02.03.54）互换性单出件精度根据型号与等级选择，本设计因受力较小精度要求不高，选用普通级。以下列出圆柱导轨的各项精度：高度H 宽度N 成对高度H的相互误差 成对宽度N的相互误差 行走平行度精度 （5）导轨预紧 预紧力是预先给予钢珠负荷力，利用钢珠与钢道之间负向间隙给予预紧，以提高圆柱导轨的刚性及消除间隙。小规格建议选用轻预紧，以避免因预紧选用过重降低其使用寿命。本设计中抛光机负荷轻且要求一定精度，选用的导轨是小规格的，采用轻预紧。采用预紧力为 ()（6）刚性导轨承受负荷时，滑块或圆柱导轨等在容许负荷的范围之内作弹性变形，此时的变形量与负荷的比就是圆柱导轨的刚性值。可以依据刚性值计算圆柱导轨的变形量，以确定是否影响设备精度。变形量的计算公式： 变形量工作负荷（）：刚性值：负荷系数在上述计算中知工作负荷 圆柱导轨圆柱导轨采用轻预紧选择刚性值 选用 ，代入式符合要求。3.3.2 X轴丝杠的设计 滑动螺旋的特点：结构简单，加工方便；易于实现逆行程自锁，工作安全可靠；摩擦阻力大，传动效率低；容易磨损，轴向刚度较差。 滚珠螺旋的特点：摩擦阻力小，传动效率高；磨损小、寿命长、工作可靠性好；具有运动的可逆性，应设防逆动装置；轴向刚度较高，抗冲击性能较差；结构复杂，加工制造较难；预紧后得到很高的定位精度（约达5um/300）和重复定位精度（可达12um）。参照设计要求发现，滑动螺旋和滚动螺旋均可满足要求。拟选定滚动螺旋传动方式。(1)滚珠丝杆副的选用与校核计算导轨摩擦力 Fu=u(m1+m2)g=22N 其中m1 =80切削力； m2 =30X轴质量； u 导轨的动摩擦因素 0.02(2)轴向载荷Fxmax和等效轴向载荷Fm的计算其中负载移动阻力系数k=1.15 ; Fx负载移动阻力；Fz= g; G= g; =0.1m/s; Fxmax=Fm=34.3N;(3)预设滚动丝杆基本参数螺纹公称直径d0=15mm ；导程Ph=5mm；钢球直径Dw=1.488mm;圈数列数ik=2.51；螺杆滚道曲率rs=0.52 Dw;转速;(4)计算动载荷Ca：Ca=KhKFKHKlFm/kn=26280N寿命系数：Kh =(Lh/500)1/3工作寿命Lh查下表3-4： 表3-4 各类机械预期工作时间机械类型Lh备注普通机械普通机床数控机床精密机床测试机械航空机械50001000010000150002000020000150001000250（天）16（h）10（年）0.5（开机率）=20000由于是普通丝杆传动，选Lh =15000h；又查表3-5得： 表3-5a载荷系数载荷性质无冲击平稳时一般运行有冲击和振动KF1-1.2 1.2-1.51.5-2表35b 硬度系数硬度系数大于等于585550KH1.01.111.56表3-5c 精度系数精度系数1、2、34、57KA1.00.90.8由上表知： 载荷系数KF=1.2；动载荷硬度系数KH=1.0;转速系数Kn=（33.3/n）1/3,其中n是丝杆转速； 短行程系数KL=1.0。即：（5）螺旋导程角=arctan Ph/d0= arctan0.417=4.6（6）基本额定载荷校核CaCa=fc（icosa）0.7Z2/3Dwtana=32145Nfc= KFKHKA Fm=262.8其中fc：与滚珠丝杆副滚道的几何形状制造精度和材料有关的系数一圈螺纹滚道内的钢球数量Z=d0/Dw； 钢球滚到便面在接触点处的公法线与螺纹轴线的垂直线间的夹角a=45o由上可知：Ca大于Ca所以符合要求。3.3.3 X轴伺服电机的选择已知条件：负载Fu=34.3N，即：T丝杠所需驱动转矩NmF丝杠的轴上作用力NPh丝杠的导程m丝杠的传动效率 0.9根据产品样本，电机的扭矩要为所需驱动扭矩的1.5倍，即：以上述数据为依据，综合考虑本机械系统在工作过程中经常需要急加速的要求和富士公司现有标准产品，最终选定表3-6所示型号的伺服电机，可以满足要求。电机型号如下： 表3.6 伺服电机型号型号额定转速编码器保护等级带油封/键制动额定功率重量GYS101DC2-T2A-B3000r/min17位INCIP67无油封/带键带制动0.2KW1.3Kg3.3.4 Z轴传动主要元件的设计计算Z轴的传动和X轴相似，我们按照上述X轴元件选型计算公式计算即可，这里我们就不作详细介绍。3.4 本章小结本章主要对多用纸巾生产专用设备，主要部件的元器件的选型和计算，最终确认，自动进给机构，切片切削机构的设计计算。第四章 多用纸巾生产专用设备三维建模4.1 实体建模技术的发展和选用20世纪50年代在美国诞生第一台计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术。60年代初期出现了CAD的曲面片技术，中期推出商品化的计算机绘图设备。70年代，完整的CAD系统开始形成，后期出现了能产生逼真图形的光栅扫描显示器，推出了手动游标、图形输入板等多种形式的图形输入设备，促进了CAD技术的发展。80年代，随着强有力的超大规模集成电路制成的微处理器和存储器件的出现，工程工作站问世，cad技术在中小型企业逐步普及。80年代中期以来，CAD技术向标准化、集成化、智能化方向发展。一些标准的图形接口软件和图形功能相继推出，为CAD技术的推广、软件的移植和数据共享起了重要的促进作用；系统构造由过去的单一功能变成综合功能，出现了计算机辅助设计与辅助制造联成一体的计算机集成制造系统；固化技术、网络技术、多处理机和并行处理技术在CAD中的应用，极大地提高了CAD系统的性能；人工智能和专家系统技术引入cad，出现了智能CAD技术，使CAD系统的问题求解能力大为增强，设计过程更趋自动化。在计算机辅助设计中，交互技术是必不可少的。交互式cad系统，指用户在使用计算机系统进行设计时，人和机器可以及时地交换信息。采用交互式系统，人们可以边构思、边打样、边修改，随时可从图形终端屏幕上看到每一步操作的显示结果，非常直观。实体造型技术是计算机视觉、计算机动画、计算机虚拟现实等领域中建立3D实体模型的关键技术。实体造型技术是指描述几何模型的形状和属性的信息并存于计算机内，由计算机生成具有真实感的可视的三维图形的技术。4.2 SOLIDWORKS三维软件的介绍首先我要对Solidworks进行介绍一下，它是一种先进的，智能化的参变量式CAD设计软件，在业界被称为“3D机械设计方案的领先者”，易学易用，界面友好，功能强大，在机械制图和结构设计领域，掌握和使用Solidworks已经成为最基本的技能之一。与传统的2D机械制图相比，参变量式CAD设计软件具有许多优越性，是当代机械制图设计软件的主流和发展方向。传统的CAD设计通常是按照一定的比例关系，从正视，侧视，俯视等角度，根据投影，透视效果逐步绘出所需要的各个单元，然后标注相应尺寸，这就要求制图和看图人员都必须具备良好的绘图和三维空间想象能力。如果标注尺寸发生变化，几何图形的尺寸不会同步变更；如果改变了几何图行，其标注尺寸也不会发生变化，还要重新绘制，标注，因此绘图工作相当繁重。参变量式CAD设计软件，是参数式和变量式的统称。在绘制完草图后，可以加入尺寸等数值限制条件和其他几何限制条件，让草图进入完全定义状态，这就是参数式模式。由于软件自动加入了关联属性，如果修改了标注尺寸，几何图形的尺寸就会同步更新。也可以暂时不充分的限制条件，让草图处于欠定义状态，这就是变量式操作模态。美国Solid Works公司是一家专门从事开发三维机械设计软件的高科技公司，公司宗旨是使每位设计工程师都能在自己的微机上使用功能强大的世界最新CAD/CAE/CAM/PDM系统，公司主导产品是世界领先水平的Solid Works软件。90年代初，国际微机市场发生了根本性的变化，微机性能大幅提高，而价格一路下滑，微机卓越的性能足以运行三维CAD软件。为了开发世界空白的基于微机平台的三维CAD系统，1993年PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁成立SolidWorks公司，并于1995年成功推出了SolidWorks软件，引起世界相关领域的一片赞叹。在SolidWorks软件的促动下，1998年开始，国内、外也陆续推出了相关软件；原来运行在UNIX操作系统的工作站CAD软件，也从1999年开始，将其程序移植到Windows操作系统中。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以原来一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。功能描述（1） TopDown(自顶向下)的设计（2） DownTop(自下向上)的设计（3） 配置管理（4） 易用性及对传统数据格式的支持（5） 零部件镜像（6） 装配特征（7） 工程图（8） eDrawingSolidworks模形由零件，装配体和工程图等文件组成，没有生成零件之前的图纸称为草图。由2D，3D草图直接生成3D模形和工程图时，如果修改了草图的标注尺寸，其3D模形和工程图会同步更新；相反，如果修改了工程图的标注尺寸，其3D模形和草图也会同步更新。软件使用起来非常方便，大大减少了设计人员的工作量，提高了工作效率。通常，从打开一个零件文件或建立一个新零件文件开始，绘制草图、生成基体特征、然后在模型上添加更多的特征，生成零件。也可以从其他软件导入曲面或几何实体开始，编辑特征，生成零件和装配体工程图。这是常用的设计方法，也就是自下而上的设计方法。草图绘制从零件文件开始，对于一个新的产品设计，要首先建立零件文件。由于零件、装配体及工程图的相关性，所以当其中一个视图改变时，其他两个视图也会自动改变。Solidworks2014允许自定义功能,选择菜单栏中的“工具”-“选择”命令,可以显示.定义”系统选项”和”文件属性”选项卡.Solidworks2014可以自动保存工作.自动恢复功能可以自动保存零件,装配体或工程图文件的信息,在系统死机时不会丢失数据.如果设定此选项,则选择”工具”_”选项”菜单命令.在”系统选项”选项卡上,单击”备份”选项,选择”每(n)次更改后,自动恢复信息”复选框,然后设定信息自动保存前应发生的变更次数.Solidworks2014具有很强的文件交换功能,可以输入,输出数十种文件格式,可以与AutoCAD，pro/ENGINEER,Solid Edge,CAM等软件很方便地进行文件交换。Solidworks2014在草图绘制模式及工程图中提供显示网格线和捕捉网格线功能。可将网格线与模型边线对齐，还可捕捉到角度。网格线和捕捉功能在Solidworks2014中不太使用，因为SolidWorks是参变量软件，尺寸和几何关系已提供了所需的精度。4.3零件建模4.3.1机架三维建模的形成在SolidWorks中，机架的形成比较容易实现，通过拉伸、阵列等指令，机架的三维模型如图4-1所示。图4-1 机架三维图4.3.2 支撑立柱的三维建模形成由于支撑立柱的三维模型比较复杂，运用了拉伸，切除，圆角，等特征，形成支撑立柱的三维模型。如图4-2所示图4-2 支撑立柱三维图4.3.3 TOOLBOX运用另外，SolidWorks里toolbox里包含了各种传动件，螺栓，螺母，螺钉，轴承等数据，可直接调用输入自己参数即可。 轴承的建模，从toolbox中选择轴承，滚动轴承如图4-3所示图4-3 添加轴承4.4 零件装配零件设计好了，可以将其在组建模式下通过一定的方式组合在一起，从而造成一个组件或完整产品模型。零件装配需要在专门的组件设计模式下进行。在Solidworks2014 中，可以按照以下步骤来创建一个组件设计文件：单击新建按钮，打开“新建”对话框。在“类型”选项组中选择“组件”单选按钮，在“子类型”选项组中寻则“设计”单选按钮，在“名称”文本框中输入组件名称，清除“使用缺省模板”复选框，然后单击“确定”按钮。弹出“新建文件选项”对话框。从“模板”选项组的列表框中选择“mmns _SLDASM_design”，单击“确定”按钮。在组件设计中（装配设计），主要有两种主流设计思路，即自底向上设计和自顶而下设计。通俗一点而言，前者是将已设计好的零部件按照一定的装配方式添加到装配体中；而后者则是从顶层的产品结构着手，由顶层的产品结构传递设计规范到所有相关子系统，从而有利于高效地对整个设计流程项目进行协作管理。在组件设计模式下，系统允许采用多种方法将元件添加到组件，包括使用放置定义集（简称约束集）和使用元件界面自动放置等。通常元件放置根据放置定义集而定，这些集合决定了元件与组件的相关方式及位置，这些集既可以是由用户定义的，也可以是预定义的。用户定义的约束集含有0个或多个约束；预定义约束集（也叫连接）具有预定义数目的约束。约束放置是较为常用的装配方式。在 Solidworks2014元件放置操控板的约束列表框中，提供了多种放置约束的类型选项，包括缺省、固定、曲面上的边、曲面上的点、直线上的点、相切、坐标系、插入、匹配、对其、和自动。在使用约束放置选项时，需要注意约束放置的一般原则及注意事项。例如，“匹配”约束或“对齐”约束的一组参照的类型要相同（平面对平面、旋转对旋转、点对点、轴对轴）；一次只能添加一个也是，譬如不能使用一个单一的“匹配”约束选项将一个零件上的两个不同的平面与另一个零件上的两个不同的平面配对，二必须定义两个单独的“匹配”约束；元件的装配需要定义放置约束集，放置约束集由若干个放置约束构成，用来组合定义元件的放置和方向。装配通过一个中心线重合，面重合或给定距离来配合圆弧曲面的零件。首先进行部装，在得到多用纸巾生产专用设备的装配图，总装配图见下图4-4所示：图4-4 多用纸巾生产专用设备三维装配体4.5 三维向二维的转换SolidWorks作为一套功能强大的计算机辅助绘图和设计软件，可以建立零件的三维实体图，三维装配体图及二维工程图，且大多数生产一线的工程技术人员对二维绘图软件，如autocad，caxa电子图版，等更加熟悉，而且二维软件在绘制，尤其是标注装配体，零件图时，具有独特的优势。所以，充分利用SolidWorks和二维图之间的转换，把SolidWorks自动生成的工程视图与二维软件的标注结合起来，达到“以二维之长补三维之短”的目的。一下是三维建模生成二维工程图的详细过程。在SolidWorks中生成二维工程图。在SolidWorks中的新建模板中，新建一个工程图模板，打开工程图工具条，在工程图工具条中点击“新建”按钮，并在作图区域中单击右键，“从文件中选择”，确认要生成工程图的三维模型，并选择要形成工程图的视图方向；在绘制区域内单击左键，以确定图形位置，单击“确定，完成工程图的绘制，并将其保存为“dwg/dxf”格式的文件。如图4-5所示图4-5新建工程选用标准图纸，或自定义图纸大小，如图4-6所示图4-6选择图纸打开需要生成工程图的零件，并将其拖入此工程图。左键确定位置，继续移动鼠标，会显示鼠标移动方向的视图。从而确定所需工程图，如图4-7所示。图4-7工程图创建此外，还可通过上方的工具来分析剖视图。也可标注此装配体的零件及其名称。因此图还将在CAD中修改，故在此未标注零件序号及名称，最后完成的工程图如图4-8所示：图4-8多用纸巾生产专用设备工程图纸4.5 本章小结本章对整个多用纸巾生产专用设备进行三维建模，完成三维的设计。第五章 多用纸巾生产专用设备下转轴的有限元分析5.1 有限元分析方法概述有限元法是一种离散化的数值解法，是用于求解各类实际工程问题的方法。应力分析中稳态的、瞬态的、线性的、非线性的问题及热力学、流体力学、电磁学以及高速冲击动力学问题都可以通过有限元法得到解决。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。20 世纪 60 年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫（CloSOLIDWORKSh）教授形象地将其描绘为：“有限元法=Rayleigh Ritz 法分片函数”，即有限元法是 Rayleigh Ritz 法的一种局部化情况。不同于求解（往往是困难的）满足整个定义域边界条件的允许函数的 RayleighRitz 法，有限元法将函数定义在简单几何形状（如二维问题中的三角形或任意四边形）的单元域上（分片函数），且不考虑整个定义域的复杂边界条件，这是有限元法优于其他近似方法的原因之一5.2 有限元分析的基本思想有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）的基本思想是用较为简单的问题代替比较复杂的问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互联子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所替代。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元法不仅计算精度高，而且能适应各种复杂情况，因而有限元分析成为行之有效的工程分析手段。有限元法的基本思想可归结为两个方面，一是离散，二是分片插值。离散就是将一个连续的求解域人为地划分为一定数量的单元，单元又称网格，单元之的连接点称为节点，单元间的相互作用只能通过节点传递，通过离散，一个连续体便分割为由有限数量单元组成的组合体。离散的目的就是将原来具有无限自由度的连续变量微分方程和边界转换条件转换为只包含有限个节点变量的代数方程组，以利于用计算机求解。 有限元法的离散思想借鉴于差分法，但做了适当改进。首先，差分法是对计算对象的微分方程和边界条件进行离散，而有限元法是对计算对象的物理模型本身进行离散，即使该物理模型的微分方程尚不能列出，但离散过程依然能够进行。其次，有限元法的单元形状并不限于规则网格，各个单元的形状和大小也并不要求一样，因此在处理具有复杂几何形状和边界条件以及在处理具有像应力集中这样的局部特性时，有限元法的适应性更强，离散精度更高。 变分法是在整个求解域用一个统一的试探函数逼近真实函数，当真实函数性态在求解域内趋于一致时，这种处理是合理的。但如果真实函数的性态很复杂，再用统一的试探函数就很难得到较高的逼近精度，或者说要得到较高的精度就需要阶次很高的试探函数。同时由于不能在求解域的不同部位对试探函数提出不同的精度要求，往往由于局部精度的要求问题的求解很困难。所以这类方法一般用于求解函数交规则和边界条件较简单的问题。 分片插值的思想是有限元法与里兹法的一个重要区别，它是针对每一个单元选择试探函数（也称插值函数），积分计算也是在单元内完成。由于单元形状简单，所以容易满足边界条件，且用低阶多项式就可获得整个区域的适当精度。对于整个求解域而言，只要试探函数满足一定条件，当单元尺寸缩小时，有限元就能收敛于实际的精确解。 从以上分析可知，有限元法是差分法的一种发展，又可以看成是里兹法的一种新形式。它兼顾了两者的优点，同时克服了各自的不足，因而具有更大的优越性和实用性。5.3 SOLIDWORKS SIMULATION的主要功能SOLIDWORKS SIMULATION有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，目前，有限元法从它最初应用的固体力学领域，已经推广到温度场、流体场、电磁场、声场等其他连续介质领域。在固体力学领域，有限元法不仅可以用于线性静力分析，也可以用于动态分析，还可以用于非线性、热应力、接触、蠕变、断裂、加工模拟、碰撞模拟等特殊问题的研究。软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型。SOLIDWORKS SIMULATION的前处理模块主要有两部分内容：实体建模和网格划分。分析计算模块分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力。后处理模块后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了200种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。5.4 SOLIDWORKS SIMULATION提供的分析类型SOLIDWORKS SIMULATION软件提供的分析类型如下：结构静力分析用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。SOLIDWORKS SIMULATION程序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。结构动力学分析结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。SOLIDWORKS SIMULATION可进行的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。结构非线性分析结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。SOLIDWORKS SIMULATION程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。动力学分析结构动力学分析研究结构在动载荷作用的响应（如位移、应力、加速度等得时间历程），以确定结构的承载能力的动力特性等。SOLIDWORKS SIMULATION程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。热分析程序可处理热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射。热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热结构耦合分析能力。电磁场分析主要用于电磁场问题的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等。还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析领域。流体动力学分析SOLIDWORKS SIMULATION流体单元能进行流体动力学分析，分析类型可以为瞬态或稳态。分析结果可以是每个节点的压力和通过每个单元的流率。并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的图形显示。另外，还可以使用三维表面效应单元和热流管单元模拟结构的流体绕流并包括对流换热效应。声场分析SOLIDWORKS SIMULATION把声学归为流体，程序的声学功能用来研究在含有流体的介质中声波的传播，或分析浸在流体中的固体结构的动态特性。这些功能可用来确定音响话筒的频率响应，研究音乐大厅的声场强度分布，或预测水对振动船体的阻尼效应。压电分析压电效应分析是一种结构电场耦合分析，给压电材料加电压会产生位移，反之使压电材料振动则产生电压，一个典型的压电分析的应用是压力换能器。SOLIDWORKS SIMULATION压电分析用于分析二维或三维结构对AC（交流）、DC（直流）或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。这种分析类型可用于换热器、振荡器、谐振器、麦克风等部件及其它电子设备的结构动态性能分析。可进行四种类型的分析：静态分析、模态分析、谐波响应分析、瞬态响应分析。5.5 多用纸巾生产专用设备下转轴有限元分析首先，对多用纸巾生产专用设备下转轴的主体结构进行三维建模。完成三维建模后，再对相应部分进行有限元分析。由于多用纸巾生产专用设备下转轴的螺栓、导向杆等零件无需单独进行受力分析，而且如果对多用纸巾生产专用设备下转轴整体结构进行静态分析，将会产生庞大的数据，系统的计算时间将会持续几天甚至更多。所以为了使计算更加精确，缩短系统计算时间，我们在这里只对多用纸巾生产专用设备下转轴主体进行分析，即直接将多用纸巾生产专用设备下转轴主体分离出来单独进行静态分析，以确保系统的强度和稳定性。多用纸巾生产专用设备下转轴有限元分析的具体步骤如下：5.5.1 多用纸巾生产专用设备下转轴零件的三维建模 利用SOLIDWORKS软件对多用纸巾生产专用设备下转轴零件进行三维模型，这个的具体绘图过程就不一一详细描述。得到的三维模型如图5-1所示。 图5-1 多用纸巾生产专用设备下转轴模型5.5.2 确定材料 零件的反应取决于其所构成的材料，程序必须知道零件材料的弹性属性，通过从材料库选择材料来给零件指派材料。由于多用纸巾生产专用设备下转轴承受重量大，多用纸巾生产专用设备下转轴主体会受到较大的压力和拉应力，所以多用纸巾生产专用设备下转轴材料选择普通碳钢。但在用Solidworks Simulation对多用纸巾生产专用设备下转轴进行应力分析时，由于材料库没有这一材料，因此选择近似的材料碳钢，具体选择如下图5-2所示。 图5-2 材料选取 5.5.3 添加夹具在夹具选项卡中，可以定义固定约束。每个约束可以包含多个面。受约束的面在所有方向都受到约束。必须至少约束零件的一个面，以防由于刚性实体运动而导致分析失败。在对多用纸巾生产专用设备下转轴主体进行应力分析前，首先要确定其夹具固定的部分。如图5-3所示，选择多用纸巾生产专用设备下转轴两轴承固定段为固定端，即模拟夹具夹住多用纸巾生产专用设备下转轴两轴承固定段部分。图5-3添加夹具5.5.4 施加载荷多用纸巾生产专用设备下转轴我们设定载荷拉力为500N。在载荷选项卡上，可以应用力和压力载荷至模型的面，可以应用多个力至单个或多个面。由多用纸巾生产专用设备下转轴实际工况得出其受力情况见图5-4 图5-4 多用纸巾生产专用设备下转轴竖直方向施加载荷5.5.5 生成网格接下来需对多用纸巾生产专用设备下转轴划分网格。实体模型的网格化由两个基本阶段组成。在第一阶段，网格器将节放置于边界上，此阶段称为曲面网格化。如果第一个阶段成功，网格程序开始第二个阶段，将在内部生成节，以四面单元填充体积，并将中侧节放置于边线上。在实际操作中，我们先要选择网格的参数，如图5-5所示，将网格密度设置为良好。选择好网格参数之后，对多用纸巾生产专用设备下转轴模型生成定义的网格。图5-5 多用纸巾生产专用设备下转轴网格化 5.5.6 运算求解网格化参数后点击运行，软件开始自动对算例进行计算分析，求解过程如下图5-6所示。 图5-6运行算例分析当运行结束后，就可以得到多用纸巾生产专用设备下转轴模型应力、应变、位移和安全系数等各项参数的有限元分析结果。5.5.7 分析结果输出Simulation的结果选项卡中生成的图解可以生动形象的表现出多用纸巾生产专用设备下转轴各部位的应力应变情况、位移情况及安全系数情况，如图5-7所示。结果选项卡的第一个屏幕显示多用纸巾生产专用设备下转轴所有位置的最小安全系数。标准工程规则通常要求安全系数为 1.5 或更大。对于给定的最小安全系数，Simulation程序会将可能的安全与非安全区域分别绘成蓝色与红色。多用纸巾生产专用设备下转轴主体部分有限元分析的应力、位移、应变及合位移分布云图如图5-8至5-11所示。图5-7 输出结果图5-8 合位移图图5-9 位移分布图图5-10 应变分布图图5-11 应力分布图由图5-11可知，多用纸巾生产专用设备下转轴在工况载荷下，施加载荷时候的最小安全系数是1.05，。根据图5-10所示，多用纸巾生产专用设备下转轴的屈服力大约为220MPA，而所用材料的抗拉强度为490MPA，完全符合设计要求。第五章 结论5.1 本论文取得的结果(1) 完成了多用纸巾生产专用设备本体方案分析确定，进行了多用纸巾生产专用设备机械结构和零件的设计(2) 进行了多用纸巾生产专用设备关键零部件的设计计算(3) 对多用纸巾生产专用设备完成三维SOLIDWORKS建模(4) 对多用纸巾生产专用设备下转轴进行有限元分析设计5.2 设计体会此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一个转折点。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料、老师指导、与同学交流、找相关人士咨询、反复修改图纸
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