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车门玻璃升降器的设计及运动仿真[3D-UG零件]【11张CAD图纸和说明书】

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sheet_metal_model1.prt
主动臂.dwg
从动臂A.dwg
从动臂B.dwg
叉臂垫圈.dwg
安装盖板.dwg
导向槽A.dwg
导向槽B.dwg
扇形齿板.dwg
滑块.dwg
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车门 玻璃 升降器 设计 运动 仿真 3d-ug 零件 11张 cad 图纸 说明书
资源描述:

摘  要

     车门玻璃升降系统是汽车车门系统重要组成部分之一,其质量的好坏将直接影响到整个车门系统乃至整车的安全性。该系统主要功能是保证车门玻璃平稳升降、能随意停位,同时具备良好的密封性。本文讨论了在汽车车门设计中于玻璃升降器的布置有关的零件设计,同时对叉臂升降器的布局设计及仿真实现进行了分析和介绍。玻璃升降器在车门系统中的车门附件。玻璃升降是实现轿车车门玻璃升降运动的车门附件。通过玻璃升降器带动玻璃托架作上下运动,从而使得车门玻璃框的导槽或导轨作升降运动。目前常用的玻璃升降器主要有叉臂式传动和绳轮式传动两种常见结构型式。后者能够适应玻璃在大曲率的弧形升降面上移动。此外有手操纵式卒电动两种操纵方式。车门设计和布局中.正确选择和布置玻璃升降器是保证玻璃升降操纵轻便、工作可靠的关键。


关键词:玻璃升降器;汽车车门系统;仿真


Abstract


  Door window lift systems car door system is an important part of its quality will directly affect the entire door system and even the safety of the vehicle. The main function of the system is to ensure the smooth lifting of the door glass, random stop bit, and have a good seal. This article discusses the car door design relating to the arrangement of the glass lifter part design, layout design and simulation of the fork arm lifter to achieve the analysis and presentation. Lifters door accessories door system. Glass lift down movement of the car door glass door accessories. Lifters driven glass bay for up and down movement, so that the guide groove or rail door bezel for the lifting movement. The most commonly used glass lifter wishbone drive sheave drive two common structure type. The latter being able to adapt to lift the glass in a large curvature of the arcuate surface of the mobile. In addition, a hand operated pawn electric two manipulation way. Door design and layout. Proper selection and arrangement of glass lifter is the key to ensure that the glass lift manipulation of light, reliable


    Keyword:Lifters;Car door systems;Simulation


目  录

摘  要 III

Abstract IV

目  录 V

1 绪论 1

2.1?概述 2

2.2?现状分析 2

2.3?市场预测 2

2.4?主要技术指标情况 3

2.5? 汽车玻璃升降器的发展趋势 4

3? 汽车玻璃升降器的结构工作原理与技术参数 5

3.1? 结构及工作原理 5

3.2 技术参数及分析 7

4 玻璃升降器的设计方案 8

4.1 车门玻璃参数的确定 8

4.2 玻璃在车门上的干涉校核 10

4.3 玻璃升降器类型的选择 11

4.4 车窗玻璃运行弧度的确定 12

4.5叉臂组件所在平面位置的初步确定 12

5 电动玻璃升降器的机械结构设计 13

5.1导向槽的设计 13

5.2 玻璃导向与保护机构 14

5.3 叉臂组件的设计 16

5.4  驱动电机的选择 17

5.5 扇形齿板的设计 18

5.5.1 确定模数和压力角 18

5.5.2 确定主动臂的角行程 18

5.5.3 确定齿数和分度圆直径 18

6 升降器电子控制系统的设计 19

7 电动玻璃升降器数学模型(C A D )的构建 21

8 电动玻璃升降器的运动仿真 22

9有关运动部件的数据校核 23

9.1?运动行程校核 23

9.2?传动动力校核 23

9.3?结构干涉校核 25

9.4?强度分析或疲劳分析 28

10 电动玻璃升降器的基本技术要求 29

10.1  标准 29

10.2  外观 29

11 电动玻璃升降器的性能 30

11.1  基本性能 30

11.2  自锁性 30

11.3  耐温度变化性 30

11.4  绝缘介电强度 30

11.5  耐过电压 30

11.6  热保护性 30

11.7  抗干扰性 30

11.8  耐振性 30

11.9  耐腐蚀性 30

11.10 防水性 30

11.11 耐久性 30

12 结论与展望 31

12.1 结论 31

12.2不足之处及未来展望 31

致谢 32

参考文献 33

附录 34



1 绪论

    玻璃升降器升降运动来实现汽车车门玻璃门附件。玻璃电梯玻璃托架的上下运动的驱动下沿着导向槽或导轨作升降运动,使门玻璃门窗框。升降台目前主要采用横臂式四轮驱动传动和绳索两种常见的结构类型。后者可以适应在一个大的弧形表面的曲率的玻璃向下移动。另外,有手动和电动两种操作模式。门的设计和布局。玻璃升降器的正确选择和安排,是为了确保玻璃升降操纵轻便,可靠的键。

    作为运动部件的门系统,只是身体外面的电路板空间和布局相关的电梯,并且在门轨道的两侧,外玻璃含水,密封件具有一定的相关性。系统,尤其是外门和玻璃门的形状初步确认后,需要和玻璃电梯门系统的布局和分析相关的组件。

    因为如果空间布局升降台的不适宜在实际过程中,经常会遇到追赶玻璃升降,抖动,帧关车门导轨等。往往也意味着运动不顺畅,在整个运行过程中的某一行或静态或动态的机械条件状况不佳的位置。反映在现实中出现的型式试验(寿命测试)失败或部分失败,在使用过程中,如叉车的手臂长臂,短臂的磨损,滑轮葫芦钢丝绳断裂。

    要解决这些问题外可能存在的门板需要附件布局和结构设计的升降台,充分考虑其布局是合理的,应采用计算机辅助分析。合理安排升降机门系统的位置和需要解除门的设计产品设计时产生的玻璃电梯配件相关的系统布局和考虑。


2?汽车玻璃升降器

2.1?概述

电动玻璃升降器在我国诞生于90年代初,是轿车作为生产资料向消费资料变化的一个特征。最早开始应用在桑塔纳普通型的选装车上,称为豪华型轿车,以后在奥迪、捷达、富康等轿车上都开始选装电动玻璃升降器。由于电动玻璃升降器比传统的手动玻璃升降器具有许多优越性,它运行平稳,调节自如,不需要人力,给驾驶员和乘员带来一种舒适感和安全感。汽车上装有电动玻璃升降器,给汽车带来一种豪华的气氛,受人喜爱。因此,目前在中级以上轿车都将电动玻璃升降器作为一种标准配置,用以提高汽车的配置档次。

2.2?现状分析

    现在,国内生产的中高档轿车,例如奥迪A6、别克君威、雅阁、帕萨特、东风标致307都配置了电动玻璃升降器,其他轿车和面包车也开始大量选装电动玻璃升降器。目前,大客车和卡车也有配置电动玻璃升降器的需求。车门玻璃升降器作为车门附件,其作用是保证车门玻璃平稳升降、门窗能随时并顺利地开启和关闭,并能使玻璃停留在任意位置,不随外力作用或汽车的颠簸而上下跳动。因此要求玻璃升降器结构可靠、操纵轻便省力,并需有防止玻璃升降器倒转的制动装置。随着汽车的不断改进和发展,玻璃升降器也由简单的丝杆式、单臂式逐渐发展为今天的电动式。电动玻璃升降器的发展前景是广阔的。

2.3?市场预测


内容简介:
编 号无锡太湖学院毕 业 设 计 ( 论 文 )题目:车门玻璃升降器的设计及运动仿真信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业学 号: 0923056学生姓名: 黄宇流 指导教师: 林承德 (职称:教 授 )(职称: )2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计(论文)诚 信 承 诺 书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文) 车门玻璃升降器的设计及运动仿真 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果,其内容除了在毕业设计(论文)中特别加以标注引用,表示致谢的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班 级: 机械 92 学 号: 0923056 作者姓名: 2013 年 5 月 25 日无 锡 太 湖 学 院信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业毕 业 设 计 论 文 任 务 书一、题目及专题:1、题目 车门玻璃升降器的设计及运动仿真 2、专题 滑门电动玻璃升降器的逆向设计及运动仿真 二、课题来源及选题依据课题来源:江苏省苏州奥杰汽车技术有限公司 选题依据:根据某车型使用 UG 逆向设计一款电动玻璃升降器 三、本设计(论文或其他)应达到的要求: 设计适合某车型的电动玻璃升降器。 用 UG 软件建立玻璃升降器的三维模型,并对其运动仿真,校核升降器布置是否合理,检查各部件之间是否干涉,优化结构。 查阅文献 15 篇以上,并有不少于 8000 字符的外文资料译文。 完成开题报告。 中文摘要在 400 字以内,有 34 个关键词,外文摘要在 2000字符左右。 至少完成 A0 图纸 4 张和一份 1 万字以上的设计计算说明书。 I四、接受任务学生:机械 92 班 姓名 黄宇流 五、开始及完成日期:自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日六、设计(论文)指导(或顾问):指导教师签名签名签名教 研 室 主 任学科组组长研究所所长签名系主任 签名2012 年 11 月 12 日II摘 要车门玻璃升降系统是汽车车门系统重要组成部分之一,其质量的好坏将直接影响到整个车门系统乃至整车的安全性。该系统主要功能是保证车门玻璃平稳升降、能随意停位,同时具备良好的密封性。本 文 讨 论 了 在 汽 车 车 门 设 计 中 于 玻 璃 升 降 器 的 布 置 有 关的 零 件 设 计 , 同 时 对 叉 臂 升 降 器 的 布 局 设 计 及 仿 真 实 现 进 行 了 分 析 和 介 绍 。 玻璃升降器在车门系统中的车门附件。玻璃升降是实现轿车车门玻璃升降运动的车门附件。通过玻璃升降器带动玻璃托架作上下运动,从而使得车门玻璃框的导槽或导轨作升降运动。目前常用的玻璃升降器主要有叉臂式传动和绳轮式传动两种常见结构型式。后者能够适应玻璃在大曲率的弧形升降面上移动。此外有手操纵式卒电动两种操纵方式。车门设计和布局中正确选择和布置玻璃升降器是保证玻璃升降操纵轻便、工作可靠的关键。关键词:玻璃升降器;汽车车门系统;仿真IIIAbstractDoor window lift systems car door system is an important part of its quality will directly affect the entire door system and even the safety of the vehicle. The main function of the system is to ensure the smooth lifting of the door glass, random stop bit, and have a good seal. This article discusses the car door design relating to the arrangement of the glass lifter part design, layout design and simulation of the fork arm lifter to achieve the analysis and presentation. Lifters door accessories door system. Glass lift down movement of the car door glass door accessories. Lifters driven glass bay for up and down movement, so that the guide groove or rail door bezel for the lifting movement. The most commonly used glass lifter wishbone drive sheave drive two common structure type. The latter being able to adapt to lift the glass in a large curvature of the arcuate surface of the mobile. In addition, a hand operated pawn electric two manipulation way. Door design and layout. Proper selection and arrangement of glass lifter is the key to ensure that the glass lift manipulation of light, reliableKeyword:Lifters;Car door systems;SimulationIV目 录摘 要 .IIIABSTRACT .IV目 录 .V1 绪论 .12.1 概述 .22.2 现状分析 .22.3 市场预测 .22.4 主要技术指标情况 .32.5 汽车玻璃升降器的发展趋势 .43 汽车玻璃升降器的结构工作原理与技术参数 .53.1 结构及工作原理 .53.2 技术参数及分析 .74 玻璃升降器的设计方案 .84.1 车门玻璃参数的确定 .84.2 玻璃在车门上的干涉校核 .104.3 玻璃升降器类型的选择 .114.4 车窗玻璃运行弧度的确定 .124.5 叉臂组件所在平面位置的初步确定 .125 电动玻璃升降器的机械结构设计 .135.1 导向槽的设计 .135.2 玻璃导向与保护机构 .145.3 叉臂组件的设计 .165.4 驱动电机的选择 .175.5 扇形齿板的设计 .185.5.1 确定模数和压力角 .185.5.2 确定主动臂的角行程 .185.5.3 确定齿数和分度圆直径 .186 升降器电子控制系统的设计 .197 电动玻璃升降器数学模型(C A D )的构建 .218 电动玻璃升降器的运动仿真 .229 有关运动部件的数据校核 .239.1 运动行程校核 .239.2 传动动力校核 .239.3 结构干涉校核 .259.4 强度分析或疲劳分析 .2810 电动玻璃升降器的基本技术要求 .2910.1 标准 .2910.2 外观 .29V11 电动玻璃升降器的性能 .3011.1 基本性能 .3011.2 自锁性 .3011.3 耐温度变化性 .3011.4 绝缘介电强度 .3011.5 耐过电压 .3011.6 热保护性 .3011.7 抗干扰性 .3011.8 耐振性 .3011.9 耐腐蚀性 .3011.10 防水性 .3011.11 耐久性 .3012 结论与展望 .3112.1 结论 .3112.2 不足之处及未来展望 .31致谢 .32参考文献 .33附录 .34车门玻璃升降器的设计及运动仿真11 绪论玻璃升降器升降运动来实现汽车车门玻璃门附件。玻璃电梯玻璃托架的上下运动的驱动下沿着导向槽或导轨作升降运动,使门玻璃门窗框。升降台目前主要采用横臂式四轮驱动传动和绳索两种常见的结构类型。后者可以适应在一个大的弧形表面的曲率的玻璃向下移动。另外,有手动和电动两种操作模式。门的设计和布局。玻璃升降器的正确选择和安排,是为了确保玻璃升降操纵轻便,可靠的键。作为运动部件的门系统,只是身体外面的电路板空间和布局相关的电梯,并且在门轨道的两侧,外玻璃含水,密封件具有一定的相关性。系统,尤其是外门和玻璃门的形状初步确认后,需要和玻璃电梯门系统的布局和分析相关的组件。因为如果空间布局升降台的不适宜在实际过程中,经常会遇到追赶玻璃升降,抖动,帧关车门导轨等。往往也意味着运动不顺畅,在整个运行过程中的某一行或静态或动态的机械条件状况不佳的位置。反映在现实中出现的型式试验(寿命测试)失败或部分失败,在使用过程中,如叉车的手臂长臂,短臂的磨损,滑轮葫芦钢丝绳断裂。要解决这些问题外可能存在的门板需要附件布局和结构设计的升降台,充分考虑其布局是合理的,应采用计算机辅助分析。合理安排升降机门系统的位置和需要解除门的设计产品设计时产生的玻璃电梯配件相关的系统布局和考虑。无锡太湖学院学士学位论文22 汽车玻璃升降器2.1 概述电动玻璃升降器在我国诞生于 90 年代初,是轿车作为生产资料向消费资料变化的一个特征。最早开始应用在桑塔纳普通型的选装车上,称为豪华型轿车,以后在奥迪、捷达、富康等轿车上都开始选装电动玻璃升降器。由于电动玻璃升降器比传统的手动玻璃升降器具有许多优越性,它运行平稳,调节自如,不需要人力,给驾驶员和乘员带来一种舒适感和安全感。汽车上装有电动玻璃升降器,给汽车带来一种豪华的气氛,受人喜爱。因此,目前在中级以上轿车都将电动玻璃升降器作为一种标准配置,用以提高汽车的配置档次。2.2 现状分析现在,国内生产的中高档轿车,例如奥迪 A6、别克君威、雅阁、帕萨特、东风标致307都配置了电动玻璃升降器,其他轿车和面包车也开始大量选装电动玻璃升降器。目前,大客车和卡车也有配置电动玻璃升降器的需求。车门玻璃升降器作为车门附件,其作用是保证车门玻璃平稳升降、门窗能随时并顺利地开启和关闭,并能使玻璃停留在任意位置,不随外力作用或汽车的颠簸而上下跳动。因此要求玻璃升降器结构可靠、操纵轻便省力,并需有防止玻璃升降器倒转的制动装置。随着汽车的不断改进和发展,玻璃升降器也由简单的丝杆式、单臂式逐渐发展为今天的电动式。电动玻璃升降器的发展前景是广阔的。2.3 市场预测国内主要生产电动玻璃升降器厂商及配套车型情况见表 2-1。表 2-1 国内主要生产电动玻璃升降器生产厂一览表产品名称 企业名称 主要车型电动玻璃升降器 上海实业交通电器有限公司 桑塔纳、别克、帕萨特、金杯、猎豹张家港博泽汽车部件有限公司 桑塔纳、捷达、奥迪贵州万江电机厂 捷达、小红旗、马自达镇江 Rockwell 富康、切诺基跃进集团随车工厂 依维柯重庆力士得绳索有限公司 雅阁吉林省红钻汽车电器股份有限公司 捷达温州天球电器有限公司 浙江中欧汽车电器有限公司 目前电动玻璃升降器产品市场主要由上海实业交通电器有限公司、张家港博泽汽车部件有限公司、贵州万江电机厂占有。其市场占有率(手动+电动)见表 2-2。车门玻璃升降器的设计及运动仿真3表 2-2 1999 年被玻璃升降器总产量即主要厂商比较表产品名称 全国总产量 主要生产厂商 年销量(万只,电动)市场占有率(% )玻璃升降器 311.6 万只(手动+电动)上海实业交通电器有限公司42.48 13.6张家港博泽汽车部件有限公司26.9 8.6中国贵航集团万江电机厂2.18 0.7“十五”期间轿车将由目前 566l 万辆发展到 110121 万辆;客车由 4182 万辆发展到 5568 万辆;卡车由 5819 万辆发展到 106121 万辆,玻璃升降器的发展预测见表 2-3 表示。表 2-3 汽车需求量及玻璃升降器发展数量车型 2005 年需求量(万辆) 玻璃升降器发展量(万只)载货汽车 106-121 216-242客车 55-68 110-136轿车 110-121 440-484总量 271-310 766-862玻璃升降器的总产量从表 2-2 与表 2-3 比较可以看出,到“十五” 末将增加 2.42.75倍,可见其发展前景是很好的。其中电动玻璃升降器的发展肯定要高于手动玻璃升降器,其占玻璃升降器份额由 99 年的 22.8到 2007 年预计将达到 30。2.4 主要技术指标情况改革开放以来我国汽车行业依靠技术引进及合资,使我国汽车业的技术水平迅速发展,相应的汽车零部件制造技术也迅速发展。目前为上海大众,一汽大众配套的电动玻璃升降器都采用了德国大众的 TL82083 标准。为上海通用配套的电动玻璃升降器采用了GM 公司的 1997Buick“W” -car 门窗升降子系统的技术要求。为神龙富康配套的电动玻璃升降器采用了 B28 4250 的雪铁龙标准。由于电动玻璃升降器在国内发展很快,在国内制订一个行业标准已提到议事日程,最近武汉汽车车身附件研究所和上海实业交通电器有限公司起草制订了 QCT636-2000 汽车电动玻璃升降器的行业标准,它综合了国外先进汽车企业标准,结合我国电动玻璃升降器的实际情况,在分析试验的基础上而制订的。这将对规范我国电动玻璃升降器的设计,制造,试验技术起到指导作用。无锡太湖学院学士学位论文42.5 汽车玻璃升降器的发展趋势当前我国电动玻璃升降器的发展很快,它不但在轿车中大量配套,而且也开始在轻型客车中大量配套。最近还有在卡车中配套的意向,其使用方便,安全,舒适的特点已被越来越多的人接受。其配套市场的天地是广阔的。随着汽车工业的发展,电动玻璃升降器呈现智能性、模块化的发展趋势。为了使电动玻璃升降器保持强劲的动力,又防止在使用过程中出现不小心被夹住的不安全因素,目前的电动玻璃升降器已具有一定的智能,它能使玻璃在上升中碰到一定的阻力时,即停止上升并下降,足以防止乘客肢体不小心被夹住的小概率事件。这一功能是靠安装在摇窗电机中的电子模块来完成的,上海大众新开发的帕萨特轿车的电动玻璃升降器就具有这种防夹功能。另一发展趋势就是模块化,在国际汽车工业发展过程中,为了更好地迎合顾客的个性化要求,降低产品成本,提高汽车质量,整车厂逐渐将自制件压缩,并尽量减少整车厂的工作量,将整车厂的精力都放在新车型的开发上,因此提出了模块供货的要求,将原来直接由各供应商提供单个零件,由整车厂在生产线上组装的生产模式逐步转为由一级供应商承担模块供货,整车厂仅作模块组装,这样可大大压缩整车厂的工作时间,加速汽车的更新换代。过去汽车厂是比谁生产线长,今后可能是生产线越长,效率越低。车门玻璃升降器的设计及运动仿真53 汽车玻璃升降器的结构工作原理与技术参数3.1 结构及工作原理电动玻璃升降器从其结构特点上分,大致可分成三大类;绳轮式、叉臂式、软轴式。其结构特点及配套车型如表 3-1 所示。表 3-1 电动玻璃升降器结构特点结构形式 动力源 结构特点 国内配套车型绳轮式 直流微电机由开关改变电机极性,作正反向旋转,带动机构作上下运动。由电机传动轴带动卷丝筒旋转,卷丝筒带动钢丝绳在导轨上作上下运动,钢丝绳再带动导轨上的传动掣(用以固定窗玻璃)作上下运动,起到升降玻璃的作用。由电机传动轴上的小齿轮带动叉臂中的长臂上的扇形齿轮在角度内旋转,改变长臂与短臂的夹角,起到升降玻璃的作用直流微电机由开关改变电机极性,作正反向旋转,带动机构作上下运动。由电机传动轴上小齿轮带动螺旋型钢丝软轴在导向管内作上下运动,软轴上传动掣带动玻璃作上下运动,起到升降玻璃的作用。结构运行平稳,噪音小,车型适用范围广低,用于车门玻璃弧度较小的车门该机构简单,制造工艺比较复杂。上海:桑塔纳一汽:奥迪一汽:捷达二汽:富康上海:别克广州:雅阁上海:帕萨特包车天津:夏利北京:切诺基南京:依维柯无锡太湖学院学士学位论文6图 3.1 车门玻璃升降器的的型式a)单臂式;b)交叉双臂式;c)平行双臂式;d)绳轮式;e、f )软轴式1.扇形齿轮;2.玻璃导向槽;3.升降臂;4.小齿轮;5.弹簧;6.滑轮;7.托架;8.丝;9.齿条;10.钢丝卷车门玻璃升降器的设计及运动仿真73.2 技术参数及分析下面将电动玻璃升降器国内外主要技术指标如表 3-2 排列以供参考。表 3-2 国内外电动玻璃升降器主要技术指标技术指标内容 行业标准QC/T636-2000德国大众TL82083美国GM97Buick雪铁龙B28 4250额定电压 12V 12V 12V 13.5V工作电压 11-15V 9-15V 9-16V 1016V最大消耗电流 28A 25A 28A 25A额定负载 按图纸规定 80N 120N 65N,80N,100N上升速度或上升时间70-200mm/s 120-180mm/s 或 3-6s3.01.0s 16cm/s剩余力 按图纸规定 15050N 178355N 300N自锁性 500N 500N 450N 300N绝缘强度 550V.1MIN 750V.2s 1000V.1min绝缘电阻 0.3M 20 M环境温度 -20-+70 -20-+80 -30-+75 -40-+85防水性 IPX4 IP53 PDW5033 B30 4410(2 型)耐久性 前门 15000 循环后门 7500 循环前门 12500 循环后门 7500 循环前门 14250 循环后门 7500 循环前门 10000 循环后门 5000 循环从表 3-2 的主要技术指标对比来看,我国汽车电动玻璃升降器行业标准基本上采用了国外先进企业的标准,如按此标准制造汽车电动玻璃升降器,其产品可达到国际先进水平。从表中可看出,目前别克轿车对电动玻璃升降器的技术要求是最高的,其技术指标中额定负载大,要达 120N,剩余力最大要达 355N,其耐久性试验中一个循环的运动次数也是最多的,玻璃在一个循环中需运动 8 次。要达到这些指标,对电机、传动机构都提出了更高的要求。无锡太湖学院学士学位论文84 玻璃升降器的设计方案4.1 车门玻璃参数的确定根据车门外板窗框的结构,玻璃面(两玻璃关于 XZ 平面对称)在整车坐标中的空间位置(单位:mm)定义为:G1、G2、G3 玻璃曲线(图 4.1)在整车坐标系中的坐标如表 4-1。表 4-1 G1、G2 、G3 曲线坐标G1X Y Z671.7 1499.3 1370.2677.5 1498.3 1350.0691.2 1495.8 1300.0700.0 1494.2 1266.3704.1 1493.5 1250.0716.1 1491.2 1200.0727.2 1488.9 1150.0737.5 1486.7 1100.0747.0 1484.6 1050.0750.0 1484.0 1033.4755.7 1482.6 1000.0763.6 1480.6 950.0770.6 1478.7 900.0774.1 1477.7 873.0G2X Y Z671.7 1499.3 1370.2671.7 1500.0 1370.2671.1 1600.0 1372.5670.6 1700.0 1374.1670.2 1800.0 1375.3670.0 1900.0 1376.1669.9 2000.0 1376.5669.9 2100.0 1376.6670.0 2200.0 1376.3670.1 2278.7 1375.8G3X Y Z671.7 2278.7 1375.8677.5 2279.8 1350.0691.2 2282.0 1300.0700.0 2283.4 1266.3车门玻璃升降器的设计及运动仿真9续表 4-1G3X Y Z704.1 2284.2 1250.0716.1 2286.3 1200.0727.2 2288.5 1150.0737.6 2290.7 1100.0747.0 2292.9 1050.0750.0 2293.6 1033.4755.7 2295.1 1000.0763.6 2297.3 950.0770.6 2299.4 900.0772.6 2300.1 885.0图 4.1 未倒圆的车窗玻璃外形构建一个圆柱曲面无限逼近 G1、G3 曲线,测得曲面的半径 R=3200mm(取整数) ,玻璃的四点坐标如下:点 a: X=1424 Y=655 Z=1426点 b: X=2400 Y=655 Z=1426点 c: X=2400 Y=788.5 Z=226点 d: X=1424 Y=788.5 Z=226 无锡太湖学院学士学位论文10图 4.2 玻璃面4.2 玻璃在车门上的干涉校核玻璃与周边件的配合情况:玻璃左右侧卡在玻璃导槽中,如图 4.3 所示。图 4.3 玻璃与周边件的配合 1玻璃是嵌在滑门内外板的缝隙中的,玻璃表面与滑门腰部外加强板的间隙为 10.8mm;玻璃内表面与滑门腰部内加强板的间隙为 24.5mm(图 4.4)车门玻璃升降器的设计及运动仿真11图 4.4 玻璃与周边件的配合 2由图 4.4 可知,玻璃与车门周边件没有发生干涉。4.3 玻璃升降器类型的选择在玻璃升降器的形式选择类型选择上也常以车窗弧度半径和车窗导轨布局位置来作为依据进行选型。当车窗弧度半径越小其弦高也越大(如图 4.5 所示) ,此时布置绳轮式升降器更符合这种类型的车门。无锡太湖学院学士学位论文12图 4.5 玻璃弧度对弦高(Y 向窜动量 1、2、3、4)的影响当车窗玻璃较大时可以选择双导轨形式绳轮升降器,以减少运行过程中可能产生的不正常的抖动和侧偏等现象。当玻璃弧度曲率较小且玻璃较大而形状不规整时,虽然从理论上而言绳轮式升降器由于其导轨弧度和车窗玻璃理论运行弧度轨迹更逼近(和叉臂式相比不存在弦高现象) 、运行噪音低等优势,但是叉臂式升降器零件数少(多为金属钣金件) 、加工装配方便、使用寿命长等因素目前仍旧被广泛采用。由于该车型后门玻璃半径R=3200mm,曲率较小,面积较大且形状不规整,根据表3-1,选择叉臂式玻璃升降器,同时结合客户的要求,选择电机驱动,确定结构类型为叉臂式电动玻璃升降器。车门玻璃升降器的设计及运动仿真134.4 车窗玻璃运行弧度的确定图 4.6 车窗玻璃运行弧度如图 4.6 根据滑门车窗的结构可知及客户提供的数据,可知:玻璃在 Z 向的行程 LAB=383.4mm玻璃的半径 R=3200mm由勾股定理,得:sin/2=191.7/3200玻璃的运行弧度 =2arcsin191.7/3200=20.06=0.12弧 lAB=R=0.123200=384mm4.5 叉臂组件所在平面位置的初步确定为尽量减少补偿弦高的差值以减少叉臂的变形量,叉臂组件所在平面布局在和车窗玻璃运行轨迹空间圆所在平面垂直位置上。无锡太湖学院学士学位论文145 电动玻璃升降器的机械结构设计5.1 导向槽的设计根据玻璃的外形尺寸及在整车坐标系中的位置,两个玻璃托架定位孔圆心在整车坐标系的坐标为:A(X=1749,Y=783.8,Z=817.5 )B(X=2112 ,Y=783.8,Z=817.5)经 CATIA 测定,玻璃的重心坐标:(X=1875.7 ,Y=751.3,Z=1001.2) 。在 Z 方向重心坐标在点 A、B 之间,能保证玻璃在升降运动时两个玻璃托架在 X 方向给玻璃相等的作用力,保证玻璃运行平稳。点 A、B 之间的距离为 363mm,则导向槽 A 的两个定位孔之间距离也为 363mm,为了不与车门内板上的其他部件产生干涉,导向槽 A 的长度为 384mm。图 5.1 玻璃支撑部分断面图为方便导向块装入导向槽,分别在导向槽两端设置槽口(图 5.2)。左端: 右端: 图 5.2 长导槽局部视图 1玻璃支撑臂导向块球头型铆钉长滑槽长圆孔车门玻璃升降器的设计及运动仿真15长圆孔的设置是为了在装配时方便调整两孔实际定位长度,防止因制造误差造成无法装配。同时,为防止滑块在导向槽滑动时滑出导向槽,在导向槽上设置止动结构(图5.3) 。图 5.3 长导向槽局部视图 2导向槽 B 的长度定为 228mm,左端面在 XZ 平面的坐标为 X=1907mm,导向槽 B 的对称轴在 XZ 平面的坐标为 Z=585.3mm。5.2 玻璃导向与保护机构玻璃导轨和窗框共同组成玻璃导向与保护机构(图 5.4) 。车门玻璃导轨用钢板冲压或滚压成型焊接或用螺钉连接于车门上。导轨内与玻璃接触的部位装有导槽,导槽用橡胶制成。导槽起导向、密封功能,行车和关闭车门时吸收玻璃的振动,避免玻璃直接与金属件接触,且起到美化、减小玻璃与车门外板的高度差、降低空气阻力的作用(图5.5) 。导槽与玻璃接触的表面是聚氯乙烯,为了减小玻璃摩擦部位产生的摩擦阻力,进行表面处理。采用现在广泛使用的方法:非植绒式,即在唇型部表面涂上尿烷,增加与玻璃的密封性,防止在寒冷地带的冻结,有密封条的特性。挡板(装配后加工)小凸台(装配后加工)凸台(装配后加工)无锡太湖学院学士学位论文16图 5.4 车门玻璃导轨图 5.5 玻璃导轨断面图车门玻璃升降器的设计及运动仿真175.3 叉臂组件的设计安装盖板e和短导向槽 MN固定在车门内板上。因为该车型要配置使用手动和电动升降器两种,电机安装支架的电机出轴位置通常也是摇手柄所在位置,需要将车内用户所在位置和手柄位置综合考虑。根据人机工程学原理,确定主动臂与安装盖板连接的旋转副中心点e的在整车坐标系中XZ平面的坐标为:e ( X=1791mm,Z=585.3) 。已知导向槽A上止点X方向对称轴所在坐标为X=817.5mm,下止点坐标为X=434.1mm。通过对常规叉臂式升降器直流电机性能、玻璃升降器基本性能、玻璃的行程要求等因素进行综合考虑,确定从动臂(上摆臂和下摆臂)两端定位孔的距离ac=gc=150mm,主动臂两端定位孔的距离be=300mm,bc=ec=150mm。因为玻璃安装点之间的距离hj=363mm, eN=228+1907-1791=344mm,当AB经过 e点时, acb=180, ac+bc=300mmi=360nt/60=6nt/=6623.580.7=16.13齿数 z2=iz1=16.138=129,取 z2=130分度圆 d2=mz2=2130=260mm齿顶高 haha m122mm;齿根高 hf(ha c ) m(10.25)22.5mm;齿距 pm 2mm齿厚 sm/2 3mm无锡太湖学院学士学位论文20图 5.8 齿数和分度圆直径6 升降器电子控制系统的设计1) 左门电动升降器的-1-作由左窗电动机和左窗电动机开关的动作来完成。 当开关关闭时, 36、37 相接, 电动机两端搭铁, 不工作; 开关作上升动作, 46、37 相接, 电流流向为: F146左窗电动机73搭铁, 电动机运转, 左窗玻璃上升; 开关作下降动作, 36、47 相接, 电流流向为: F147左窗电动机63搭铁,左窗电动机运转, 左窗玻璃下降。2) 右门电动升降器的工作由右窗电动机及右窗电动机开关(左、右门上各一只)的动作来完成。 当两开关均关闭时,左门上右窗电动机开关 13、23 相接, 右门上右窗电动机开关 l 一 8、29 相接, 即右窗电动机两端搭铁, 不工作; 当左门上右窗电动机开关关闭, 如右门上右窗电动机开关作上升动作, 则开关 58、29 相接, 电流流向为:F 258右窗电动机923搭铁,右窗电动机运转,右窗玻璃上升; 若右门上右窗电动机开关作下降动作, 即开关 18、59 相接,电流流向为: F2 59右窗电动机 8l3搭铁, 右窗电动机运转, 右窗玻璃下降; 在右门上右窗电动机开关关闭, 如左门上右窗电动机开关作上升动作, 开关 15、23 相接, 电流流向为:F2 5l8右窗电动机923搭铁,右窗电动机运转, 右窗玻璃上升; 若左门上右窗电动机开关作下降动作,则开关 13、25 相接,车门玻璃升降器的设计及运动仿真21电流流向为: F2529 右窗电动机8l3搭铁, 右窗电动机运转, 右窗玻璃下降。控制盒端子布置及左、右窗电动机开关、电动玻璃升降器开关的端子档位、升降器电子控制系统电路见下表。表 6-1 控制盒端子布置红绿 绿表 6-2 左窗电动机开关6-3 右窗电动机开关(左门上)黑 棕 蓝红 黄 黑端 子动 作 3 1 5 2 3上 升关 闭下 降 表 6-4 右窗电动机开关(右门上)棕 蓝 蓝红 绿 黄端 子动 作 1 8 5 9 2上 升关 闭下 降 黑 蓝 绿红 绿 黑端 子动 作 3 6 4 7 3上 升关 闭下 降 无锡太湖学院学士学位论文22图 6.1 升降器电子控制系统电路图7 电动玻璃升降器数学模型(C A D )的构建安装盖板(6)和短导轨(2)分别是固定在车门内板上的固定零件。而它们的建模方式为:电机(7)固定在安装盖板(6)上,但其输出轴为旋转副同时也是驱动部件;主动臂(5)和安装盖板(6)利用铆钉铆接并绕该铆钉设定为旋转副;电机输出轴旋转副和主动臂旋转副形成齿轮副;从动臂(4)与垫片采用焊接连接,然后垫片和主动臂(5)形成旋转副;主动臂和从动臂上都采用球头形铆钉铆接并和三个导向块(3)采用球面副连接;从动臂(4)下端的导向块(3)和短导轨(2)采用滑动副连接;主动臂车门玻璃升降器的设计及运动仿真23(5)的上端两个导向块和长导轨(1)采用滑动副连接;长导轨(1)和玻璃采用固定连接;扇形齿板(8)和主动臂(5)采用铆接固定(图7.1)。图7.1 电动玻璃升降器总成图8 电动玻璃升降器的运动仿真参考运动仿真视频,见 PPT1 长导向槽2 短导向槽3 导向块4 从动臂(短臂)5 主动臂(长臂)6 安装盖板7 电机8 扇形齿板无锡太湖学院学士学位论文249 有关运动部件的数据校核9.1 运动行程校核为提高车窗的密闭性,需在原来的行程上加上 10mm 的上升量,即在没有导轨约束的情况下当玻璃到达上止点后仍能上升 10mm。则 Lbg=232.2+10=242.2mm;由勾股定理,得Leg2=3002242.2 2=31339, Leg=177mmeM=116mm从动臂 B 不与导向槽 B 干涉。说明叉臂在上止点 ab下止点 ab升降时满足行程要求。车门玻璃升降器的设计及运动仿真25图 9.1 叉臂行程9.2 传动动力校核表 9-1 臂式玻璃升降器各部分的阻力实测值比率主要因素 阻力()玻璃升降运动 30.2玻璃质量 28.2齿轮部分 27.6玻璃支承部分 11.5升降臂的质量和齿轮的摩擦 6.4平衡弹簧的作用 -3.9合计 100.0因为目前设计的是电动式升降器,升降器在车窗玻璃行程内任一点通过电机的自锁力都能自锁,不需要平衡弹簧进行自锁,所以将表 9-1 修改为表 9-2。表 9-2 臂式电动玻璃升降器各部分的阻力实测值比率主要因素 阻力()玻璃升降运动 29.1玻璃质量 27.1齿轮部分 26.6玻璃支承部分 11.1升降臂的质量和齿轮的摩擦 6.1无锡太湖学院学士学位论文26合计 100.0由运动行程可知,当升降器由下向上运动到上止点时,主动臂在 Z 方向上的驱动力最小,升降器总成在 Z 方向的阻力最大。小齿轮与扇形编 号无锡太湖学院毕 业 设 计 ( 论 文 )相 关 资 料题目:车门玻璃升降器的设计及运动仿真信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业学 号: 0623005学生姓名: 黄宇流 指导教师: 林承德 (职称:教 授 )(职称: )2013 年 5 月 25 日目 录一、毕业设计(论文)开题报告二、毕业设计(论文)外文资料翻译及原文三、学生“毕业论文(论文)计划、进度、检查及落实表”四、实习鉴定表无锡太湖学院毕 业 设 计 ( 论 文 )开 题 报 告题目:车门玻璃升降器的设计及运动仿真信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业学 号: 0923056 学生姓名: 黄宇流 指导教师: 林承德 (职称:教 授 )(职称: )2012 年 11 月 27 日 课题来源江苏省苏州奥杰汽车技术有限公司科学依据(包括课题的科学意义;国内外研究概况、水平和发展趋势;应用前景等)(1)课题科学意义正在开发中的某车型的滑门需要一款玻璃升降器作为车门附件,用来控制滑门车窗的开启和关闭。本课题主要着重负责玻璃升降器的逆向设计,运用 UG 软件建立玻璃升降器的三维数模,通过运动仿真模块校核玻璃升降器在滑门上的布置和干涉情况,从而优化结构,方便汽车配件厂尽快实现数控加工,加快汽车新产品上市。我国电动玻璃升降器的发展很快,它不但在轿车中大量配套,而且开始在轻型客车中大量配套。目前国内外很多主机厂和汽车配件厂实现了基于原有设计平台的逆向设计,加快了产品开发的过程,将来将会实现产品系列参数化设计,只需对三维数模某些结构尺寸修改参数,就能实现产品的快速开发。随着汽车工业的发展,电动玻璃升降器将呈现智能化、模块化的发展趋势。研究内容一玻璃升降器设计部分:1适合该车型的玻璃升降器方案选择;2逆向设计玻璃升降器的机械结构。 二玻璃升降器的运动仿真三玻璃升降器运动校核部分:1运动行程校核;2. 传动动力校核;3结构干涉校核。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析分析国内外电动玻璃升降器市场各种电动玻璃升降器的特点以及适应性、电动玻璃升降器开发中的问题、各种电机性能、各部件机构及工作原理、机械设计过程,通过对升降器各部件的性能分析,最终开发出一款适合该车型的电动玻璃升降器。运用 UG 软件进行逆向设计,分析玻璃升降器总成及各部件的位置结构和功能,建立三维数模,对总成进行运动仿真,分析运动数据,优化结构布置。江苏省苏州奥杰汽车技术有限公司在汽车设计领域,运用 当今汽车工业最先进的计算机辅助造型(CAS)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)软件进行设计开发,至今已积累了数十个车型,整车平台及零部件开发经验。在玻璃升降器方面具备很强的设计开发能力,同时国内外市场对电动玻璃升降器的需求不断扩大,对电动玻璃升降器的智能化、模块化越来越高,具备很大的市场可行性。研究计划及预期成果研究计划:2012 年 11 月 12 日-2012 年 12 月 25 日:按照任务书要求查阅论文相关参考资料,填写毕业设计开题报告书。2013 年 1 月 11 日-2013 年 3 月 5 日:填写毕业实习报告。2013 年 3 月 8 日-2013 年 3 月 14 日:按照要求修改毕业设计开题报告。2013 年 3 月 15 日-2013 年 3 月 21 日:学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013 年 3 月 22 日-2013 年 4 月 11 日:CAD 绘图。2013 年 4 月 12 日-2013 年 4 月 25 日:UG 设计。2013 年 4 月 26 日-2013 年 5 月 21 日:毕业论文撰写和修改工作。预期成果:达到预期的实验结论:使用 CAD 设计绘制车门玻璃升降器装配图,并用 UG 绘制三维图像,制作 PPT 文件,以及仿真。特色或创新之处玻璃升降器的整个机构、功能、性能都可通过 UG 逆向设计得以实现,实现了产品的快速设计;通过运动仿真可以校核是否存在结构干涉情况,降低了样品试制的成本和风险。交叉臂式电动玻璃升降器 适用负载较大车门玻璃,结构简单,制造成本低,使用寿命长,采用高防护电机驱动,实现车门玻璃的自动升降,乘员操作方便灵活,提高了车型的整体舒适度和豪华感。已具备的条件和尚需解决的问题已具备的条件:电脑;相关开发软件;部分技术资料。尚需解决的问题:学习 UG 软件;确定产品的结构尺寸和技术要求;逆向设计建立三维数模;总成运动仿真校核。指导教师意见指导教师签名:年 月 日教研室(学科组、研究所)意见教研室主任签名:年 月 日系意见主管领导签名:年 月 日英文原文Machine design theory The machine design is through designs the new product or improves the old product to meet the human need the application technical science. It involves the project technology each domain, mainly studies the product the size, the shape and the detailed structure basic idea, but also must study the product the personnel which in aspect the and so on manufacture, sale and use question.Carries on each kind of machine design work to be usually called designs the personnel or machine design engineer. The machine design is a creative work. Project engineer not only must have the creativity in the work, but also must in aspect and so on mechanical drawing, kinematics, engineerig material, materials mechanics and machine manufacture technology has the deep elementary knowledge. If front sues, the machine design goal is the production can meet the human need the product. The invention, the discovery and technical knowledge itself certainly not necessarily can bring the advantage to the humanity, only has when they are applied can produce on the product the benefit. Thus, should realize to carries on before the design in a specific product, must first determine whether the people do need this kind of product1 LathesLathes are machine tools designed primarily to do turning, facing and boring, Very little turning is done on other types of machine tools, and none can do it with equal facility. Because lathes also can do drilling and reaming, their versatility permits several operations to be done with a single setup of the work piece. Consequently, more lathes of various types are used in manufacturing than any other machine tool.The essential components of a lathe are the bed, headstock assembly, tailstock assembly, and the leads crew and feed rod.The bed is the backbone of a lathe. It usually is made of well normalized or aged gray or nodular cast iron and provides s heavy, rigid frame on which all the other basic components are mounted. Two sets of parallel, longitudinal ways, inner and outer, are contained on the bed, usually on the upper side. Some makers use an inverted V-shape for all four ways, whereas others utilize one inverted V and one flat way in one or both sets, They are precision-machined to assure accuracy of alignment. On most modern lathes the way are surface-hardened to resist wear and abrasion, but precaution should be taken in operating a lathe to assure that the ways are not damaged. Any inaccuracy in them usually means that the accuracy of the entire lathe is destroyed.The headstock is mounted in a foxed position on the inner ways, usually at the left end of the bed. It provides a powered means of rotating the word at various speeds . Essentially, it consists of a hollow spindle, mounted in accurate bearings, and a set of transmission gears-similar to a truck transmissionthrough which the spindle can be rotated at a number of speeds. Most lathes provide from 8 to 18 speeds, usually in a geometric ratio, and on modern lathes all the speeds can be obtained merely by moving from two to four levers. An increasing trend is to provide a continuously variable speed range through electrical or mechanical drives.Because the accuracy of a lathe is greatly dependent on the spindle, it is of heavy construction and mounted in heavy bearings, usually preloaded tapered roller or ball types. The spindle has a hole extending through its length, through which long bar stock can be fed. The size of maximum size of bar stock that can be machined when the material must be fed through spindle.The tailsticd assembly consists, essentially, of three parts. A lower casting fits on the inner ways of the bed and can slide longitudinally thereon, with a means for clamping the entire assembly in any desired location, An upper casting fits on the lower one and can be moved transversely upon it, on some type of keyed ways, to permit aligning the assembly is the tailstock quill. This is a hollow steel cylinder, usually about 51 to 76mm(2to 3 inches) in diameter, that can be moved several inches longitudinally in and out of the upper casting by means of a hand wheel and screw.The size of a lathe is designated by two dimensions. The first is known as the swing. This is the maximum diameter of work that can be rotated on a lathe. It is approximately twice the distance between the line connecting the lathe centers and the nearest point on the ways, The second size dimension is the maximum distance between centers. The swing thus indicates the maximum work piece diameter that can be turned in the lathe, while the distance between centers indicates the maximum length of work piece that can be mounted between centers.Engine lathes are the type most frequently used in manufacturing. They are heavy-duty machine tools with all the components described previously and have power drive for all tool movements except on the compound rest. They commonly range in size from 305 to 610 mm(12 to 24 inches)swing and from 610 to 1219 mm(24 to 48 inches) center distances, but swings up to 1270 mm(50 inches) and center distances up to 3658mm(12 feet) are not uncommon. Most have chip pans and a built-in coolant circulating system. Smaller engine lathes-with swings usually not over 330 mm (13 inches ) also are available in bench type, designed for the bed to be mounted on a bench on a bench or cabinet.Although engine lathes are versatile and very useful, because of the time required for changing and setting tools and for making measurements on the work piece, thy are not suitable for quantity production. Often the actual chip-production tine is less than 30% of the total cycle time. In addition, a skilled machinist is required for all the operations, and such persons are costly and often in short supply. However, much of the operators time is consumed by simple, repetitious adjustments and in watching chips being made. Consequently, to reduce or eliminate the amount of skilled labor that is required, turret lathes, screw machines, and other types of semiautomatic and automatic lathes have been highly developed and are widely used in manufacturing.2 Numerical ControlOne of the most fundamental concepts in the area of advanced manufacturing technologies is numerical control (NC). Prior to the advent of NC, all machine tools ere manually operated and controlled. Among the many limitations associated with manual control machine tools, perhaps none is more prominent than the limitation of operator skills. With manual control, the quality of the product is directly related to and limited to the skills of the operator. Numerical control represents the first major step away from human control of machine tools. Numerical control means the control of machine tools and other manufacturing systems through the use of prerecorded, written symbolic instructions. Rather than operating a machine tool, an NC technician writes a program that issues operational instructions to the machine tool. For a machine tool to be numerically controlled, it must be interfaced with a device for accepting and decoding the programmed instructions, known as a reader.Numerical control was developed to overcome the limitation of human operators, and it has done so. Numerical control machines are more accurate than manually operated machines, they can produce parts more uniformly, they are faster, and the long-run tooling costs are lower. The development of NC led to the development of several other innovations in manufacturing technology:Electrical discharge machining,Laser cutting,Electron beam welding.Numerical control has also made machine tools more versatile than their manually operated predecessors. An NC machine tool can automatically produce a wide of parts, each involving an assortment of widely varied and complex machining processes. Numerical control has allowed manufacturers to undertake the production of products that would not have been feasible from an economic perspective using manually controlled machine tolls and processes.Like so many advanced technologies, NC was born in the laboratories of the Massachusetts Institute of Technology. The concept of NC was developed in the early 1950s with funding provided by the U.S. Air Force. In its earliest stages, NC machines were able to made straight cuts efficiently and effectively. However, curved paths were a problem because the machine tool had to be programmed to undertake a series of horizontal and vertical steps to produce a curve. The shorter the straight lines making up the steps, the smoother is the curve, Each line segment in the steps had to be calculated. This problem led to the development in 1959 of the Automatically Programmed Tools (APT) language. This is a special programming language for NC that uses statements similar to English language to define the part geometry, describe the cutting tool configuration, and specify the necessary motions. The development of the APT language was a major step forward in the fur ther development from those used today. The machines had hardwired logic circuits. The instructional programs were written on punched paper, which was later to be replaced by magnetic plastic tape. A tape reader was used to interpret the instructions written on the tape for the machine. Together, all of this represented a giant step forward in the control of machine tools. However, there were a number of problems with NC at this point in its development.A major problem was the fragility of the punched paper tape medium. It was common for the paper tape containing the programmed instructions to break or tear during a machining process. This problem was exacerbated by the fact that each successive time a part was produced on a machine tool, the paper tape carrying the programmed instructions had to be rerun through the reader. If it was necessary to produce 100 copies of a given part, it was also necessary to run the paper tape through the reader 100 separate tines. Fragile paper tapes simply could not withstand the rigors of a shop floor environment and this kind of repeated use.This led to the development of a special magnetic plastic tape. Whereas the paper carried the programmed instructions as a series of holes punched in the tape, the plastic tape carried the instructions as a series of magnetic dots. The plastic tape was much stronger than the paper tape, which solved the problem of frequent tearing and breakage. However, it still left two other problems.The most important of these was that it was difficult or impossible to change the instructions entered on the tape. To made even the most minor adjustments in a program of instructions, it was necessary to interrupt machining operations and make a new tape. It was also still necessary to run the tape through the reader as many times as there were parts to be produced. Fortunately, computer technology became a reality and soon solved the problems of NC associated with punched paper and plastic tape.The development of a concept known as direct numerical control (DNC) solved the paper and plastic tape problems associated with numerical control by simply eliminating tape as the medium for carrying the programmed instructions. In direct numerical control, machine tools are tied, via a data transmission link, to a host computer. Programs for operating the machine tools are stored in the host computer and fed to the machine tool an needed via the data transmission linkage. Direct numerical control represented a major step forward over punched tape and plastic tape. However, it is subject to the same limitations as all technologies that depend on a host computer. When the host computer goes down, the machine tools also experience downtime. This problem led to the development of computer numerical control. 3 TurningThe engine lathe, one of the oldest metal removal machines, has a number of useful and highly desirable attributes. Today these lathes are used primarily in small shops where smaller quantities rather than large production runs are encountered.The engine lathe has been replaced in todays production shops by a wide variety of automatic lathes such as automatic of single-point tooling for maximum metal removal, and the use of form tools for finish on a par with the fastest processing equipment on the scene today.Tolerances for the engine lathe depend primarily on the skill of the operator. The design engineer must be careful in using tolerances of an experimental part that has been produced on the engine lathe by a skilled operator. In redesigning an experimental part for production, economical tolerances should be used.Turret Lathes Production machining equipment must be evaluated now, more than ever before, this criterion for establishing the production qualification of a specific method, the turret lathe merits a high rating. In designing for low quantities such as 100 or 200 parts, it is most economical to use the turret lathe. In achieving the optimum tolerances possible on the turrets lathe, the designer should strive for a minimum of operations.中文译文机械设计理论机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它涉及工程技术的各个领域,主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思,还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者机械设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性,还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。 如前所诉,机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处,只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而,应该认识到在一个特定的产品进行设计之前,必须先确定人们是否需要这种产品1.车床车床主要是为了进行车外圆、车端面和镗孔等项工作而设计的机床。车削很少在其他种类的机床上进行,而且任何一种其他机床都不能像车床那样方便地进行车削加工。由于车床还可以用来钻孔和铰孔,车床的多功能性可以使工件在一次安装中完成几种加工。因此,在生产中使用的各种车床比任何其他种类的机床都多。车床的基本部件有:床身、主轴箱组件、尾座组件、溜板组件、丝杠和光杠。床身是车床的基础件。它能常是由经过充分正火或时效处理的灰铸铁或者球墨铁制成。它是一个坚固的刚性框架,所有其他基本部件都安装在床身上。通常在床身上有内外两组平行的导轨。有些制造厂对全部四条导轨都采用导轨尖朝上的三角形导轨(即山形导轨) ,而有的制造厂则在一组中或者两组中都采用一个三角形导轨和一个矩形导轨。导轨要经过精密加工以保证其直线度精度。为了抵抗磨损和擦伤,大多数现代机床的导轨是经过表面淬硬的,但是在操作时还应该小心,以避免损伤导轨。导轨上的任何误差,常常意味着整个机床的精度遭到破坏。主轴箱安装在内侧导轨的固定位置上,一般在床身的左端。它
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