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一种仿古密码锁的结构设计与3D模型打印【优秀机械毕业设计论文】【有三维图纸】
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毕 业 设 计 （ 论 文 ） 设计 (论文 )题目： 一种仿古密码锁的结构设计与 3D 模型打印 学生姓名： 指导教师： 二级学院： 专 业： 班 级： 学 号： 提交日期： 年 月 日 答辩日期： 年 月 日 金陵科技学院学士学位论文 目录 I 目 录 摘 要 . I . 引 言 . 1 题的来源与研究的目的和意义 . 1 课题研究的内容 . 1 统意义上锁的介绍 . 2 的功能 . 2 2 计基础 . 2 图绘制 . 5 准特征，参考几何体的创建 . 6 伸、旋转、扫描和放样特征建 . 7 程图的设计 . 10 配设计 . 11 3 仿古密码锁 总体结构的设计 . 12 古密码锁 的总体方案图 . 12 4 各主要零部件强度的校核 . 14 接杆 强度的校核与计算 . 14 栓 强度的校核计算 . 15 5 仿古密码锁 中主要零件的三维建模 . 17 芯 的三维建模 . 18 接杆 的三维建模 . 19 胆 的三维建模 . 21 装图 的三维建模 . 23 6 设计总结 . 24 结 论 . 25 致 谢 . 26 参考文献 . 27 金陵科技学院学士学位论文 摘要 种仿古密码锁的结构设计与 3摘 要 太极八卦密码锁，外形为古代横开锁为原型，加上现代密码锁内部设计，外观为西游记中太上老君所用的太极八卦炉，结合太极阴阳两鱼与金木，水，火，土五行以圆周方式排列在锁芯中连接杆线上。密码则为四位八面，每面对应一卦像。 国内仿古密码锁的研发及制造要与全球号召的传统多变、韵味悠久等主题保持一致，仿古密码锁的研发与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。 本次设计是一种仿古密码锁的结构设计与 3过对传统的仿古密码锁 结构 进行优化，使得此种类型的仿古密码锁的使用范围更广 泛，更加灵活，并且对今后的选型设计工作有一定的参考价值。 关键词： 仿古密码锁； 机械工业；改进；参考价值 金陵科技学院学士学位论文 n D as to in ao in in a in is to a is of to so a to of of is a of D of of of a 金陵科技学院学士学位论文 引言 1 1 引 言 题的来源与研究的目的和意义 我国生产的 仿古密码锁 结构简陋， 其安全系数 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 仿古密码锁 的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距 ， 仿古密码锁 的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的 仿古密码锁 势在必行！ 相信此种 仿古密码锁 的出现将会大大提高 传统意义上仿古密码锁的安全系数 ，为 我国传统文化的继承效应 带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了 仿古密码锁 工业的不断发展。 随着国际标准化（ 实施 ， 世界 仿古密码锁 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 司将新开发的 仿古密码锁 应用到该公司的子公司 业生产密码锁的子 公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美国 司之后，德国的 司也看到了 该仿古密码锁 的利润所在，投入了相当大的人力和精力来开发研制 仿古密码锁 ，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。当前，全世界各大厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行 仿古密码锁 的研发工作。现在国外等著名 仿古密码锁的品牌中，都有 仿古密码锁 的销售，全世界 仿古密码锁 的应用越来越广泛。有一点值得注意的是， 仿古密码锁 的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此 仿古密码锁 是当今 污水处理 加工企业比配的设备已经成为主要趋势。西方资本主义国家有巨大的 仿古密码锁 销售市场， 水处理 工业 是西方资本主义国家的机械工业之一。 目前 仿古密码锁 将逐渐被全自动 仿古密码锁 所代替。传统的 仿古密码锁 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 仿古密码锁 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 仿古密码锁 ，然而我国所需的 仿古密码锁部分零部件需要 依赖进口， 传统的仿古密码锁的产品图如下图 1、图 2、图 3 所示： 金陵科技学院学士学位论文 引言 2 图 1 图 2 金陵科技学院学士学位论文 引言 3 图 3 课题研究的内容 本设计主要针对一种仿古密码锁的结构进行设计，先规划出仿古密码锁的整体方案，然后从这个方案入手 ，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、该 仿古密码锁的方案设计，通过查找相关资料和文献，确定仿古密码锁的总体方案以及组成结构。 2、 对确定好的方案进行结构在细化，包括该装置中零件所使用的材料的确定以及结构的确定。 3、 仿古密码锁的方案的分析和确定。 4、 运用三维绘图软件绘制仿古密码锁的三维图纸。 5、 运用 件绘制出仿古密码锁的二维零件图纸。 6、编写和整理设计说明书。 统意义上锁的介绍 太极八卦密码锁 （以下简称此锁），外形为古代横开锁为原型，加上现代密码锁内部设计，外观为西游记中太上老君所用的太极八卦炉，结合太极阴阳两鱼与金木，水，火，土五行以圆周方式排列在锁芯中连接杆线上。密码则为四位八面，每面对应一卦像。 金陵科技学院学士学位论文 引言4 的功能 一般传统的仿古密码锁的保密性良好，密码转子为四位八面，每一面皆为乾，坤，震， 兑 ， 离 ， 巽，坎，艮 ，此八卦，共可有 4000 多种密码组合。且转子为开放式，正确密码的位置全由您个人所知，提高了保密度。 密码可更改，转子分为内外两面，中间以间隙配合接触，并有定位突起与 凹槽此锁解锁后，将锁扣抽出一段距离，轻轻转动转子，发现转不动以后稍加用力再转动转子，则会感到咔咔震动，每震动一次则为改变一次密码。 金陵科技学院学士学位论文 计基础 5 2 本论文主要研究运用 仿古密码锁进行设计。在设计过程中，了解 司成立于 1993 年，由 司的技术副总裁与 司的副总裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（ 。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 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， 法国 达索（ 司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。件是世界上第一个基于 发的三维 统。由于技术创新符合 术的发展潮流和趋势， 司于两年间成为 业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得 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获得全球微机平台统评比第一名。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 业杂志 续 4 年授予 佳编辑奖，以表彰 创新、活力和简明。至此， 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。 由于 色的技术和市场表现，不仅成为 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 以三亿一千万美元的高额市值将 资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高 额的回报，创造了 业的世界纪录。并购后的 为 业一家高素质的专业化公司。 维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的 品。 由于使用了 术、直观式设计技术、先进的 核（由剑桥 提供）以及良好的与 第三方软件 的集成技术。 为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的 件使用许可约 28 金陵科技学院学士学位论文 计基础 6 万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品 /消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1千家企业。在教育市场上，每年来自全球 4， 300 所教育机构的近 145， 000 名学生通过 培训课程。 据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它 3D 件相比， 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 维软件，越来越多的企业需要 才。 件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是 五大特点。使得 维软件成为目前全球领先的三维 决方案。 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 决方案中， 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。 件是世界上第一个基于 发的三维 统，由于技术创新符合 术的发展潮流和趋势， 司于两年间成为 业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得 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获得全球微机平台 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 业杂志 续 4 年授 佳编辑奖，以表彰 创新、活力和简明。至此， 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。由于 色的技术和市场表现，不仅 成为 成为华尔街青睐的对象。终于在 1997 年由法国 达索公司 以三亿一千万美元的高额市值将 资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了 业的世界纪录。并购后的 原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为 维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的 品。 金陵科技学院学士学位论文 计基础 7 由于使用了 术、直观式设计技术、先进的 （由剑桥 提供）以及良好的与 第三方软件 的集成技术， 为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的 件使用许可约 28 万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品 /消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育市场上，每年来自全球 4， 300 所教育机构的近 145， 000 名学生通过 据世界上著名的人才网站检索，与其它 3D 统相比，与 关的招聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的 工程师使用来越多的企业雇佣 才。据统计，全世界用户每年使用 时间已达 5500 万小时。在美国，包括 麻省理工学院 （ 斯坦福大学 等在内的著名大学已经把 为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如 哈尔滨工业大学 、 清华大学 、 浙江工业大学 、 浙江大学 、 华中科技大学 、 北京航空航天大学 、 大连理工大学 、 北京理工大学 、 武汉理工大学 等也在应用 件功能强大，组件繁多。 功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得 为领先的、主流的三维 决方案。 够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。 仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来 说，操作简单方便、易学易用。 现今社会阶段逐渐广泛应用，并且 司对中国市场重点开发，日后 用将会更加完善，更加普遍。通过前文对 深入了解后，往后会对 行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力学分析等。 图绘制 掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图绘。 准特征 金陵科技学院学士学位论文 计基础 8 清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的方法；灵活运用各种建立基准连接杆方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。 伸、旋转、扫描和放样特征建模 灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描 、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。 程图设计 灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。 配设计 灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用 能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。 金陵科技学院学士学位论文 仿古密码锁总体结构的设计 9 3 仿古密码锁总体结构的设计 古密码锁的总体方案图 太极八卦密码锁（以下简称此锁），外形为古代横开锁为原型，加上现代密码锁内部设计，外观为西游记中太上老君所用的太极八卦炉，结合太极阴阳两鱼与金木，水，火，土五行以圆周方式排列在锁芯中连接杆线上。密码则为四位八面，每面对应一卦像。其总体方案图如下图 1示： 1体方案图 金陵 科技学院学士学位论文 各主要零部件强度的校核 10 4 各主要零部件强度的校核 接杆强度的校核 与计算 按弯扭合成应力校核连接杆的强度 校核连接杆上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）的强度。由文献、可知，取 ，连接杆的计算应力： 3252232 （ 选定连接杆的材料为 45 钢，调质处理，由文献 1表 115 可知， 601 此， 1 故安全。 （ 7）精确校 核连接杆的疲劳强度 判断危险截面 从应力集中对连接杆的疲劳强度的影响来看，截面 V 引起的应力集中最严重，而 V 受的弯矩较大；从受载的情况来看，截面 C 的应力最大，但应力集中不大，所以 C 面不用校核。只需校核截面 V 的应力。 截面 V 左侧 抗弯截面系数 3 dW （ 抗扭截面系数 5 4 8 8 0 01 4 3 （ 截面 V 左侧的弯矩 M 为 M （ 截面 V 上的扭矩 T 为 32000001 T 截面上的弯曲应 4 4 00 6 6 5 70 （ 截面上的扭转切应力 8 8 0 03 2 0 0 0 0 01 T （ 连接杆的材料为 45 钢，调质处 理。由文献 1表 115 可知， 640B 金陵科技学院学士学位论文 各主要零部件强度的校核 11 2751 1551 由文献 1 附表 83 可知，用插入法求出 k， 文献 1 附图 43 可知，表面质量系数为： 连接杆未经表面强化处理， 1q 固得综合系数为 （ 由文献 1 13 ， 23 可知，碳钢的特性系数 取 取 所以连接杆在截面 V 左侧的安全系数为 （ （ （ 综上：该连接杆在截面 V 左侧的强度是足够的。 截面 V 右侧 抗弯截面系数 3 dW 金陵科技学院学士学位论文 各主要零部件强度的校核 12 抗扭截面系数 4 3 9 4 0 01 3 3 截面 V 左侧的弯矩 M 为 M 面 V 上的扭矩 T 为 3200000T 截面上的弯曲应力 9 7 00 6 6 5 70 面上的扭转切应力 9 4 0 03 2 0 0 0 0 01 T面上由于连接杆肩而形成的理论应力集中系数 及 按文献 1附表 23 查取。因 ， 又由文献 1附图 13 可得连接杆的材料的敏感系数为 q ， q 故有效应力集中系数按文献 1，附 43 为 (1 （ (1 由文献 1附图 23 可得连接杆的截面形状系数为 由文献 1附图 33 可得连接杆的材料的敏感扭转剪切尺寸系数为 综合系数为 所以连 接杆在截面 V 左侧的安全系数为 金陵科技学院学士学位论文 各主要零部件强度的校核 13 51 故该连接杆在截面 V 左侧的强度是足够的。 栓强度的校核计算 螺栓的强度在机械联接中至关重要，特别是在重要的场合，其强度校核和计算尤其重要。其受力简图如上图所示，图中以合力 代替均匀分布的作用力假设应力在剪切面内是均匀分布的，若 为剪切面面积，则应力为： 与剪切面相切，故为剪应力。 2、挤压实用计算 在工程上也使用相似剪切的计算方法，假设挤压应力是均匀分布的，则 挤压面面积 为挤压面的正投影面积。对于平键接触面面积就是挤压面面积；对于螺栓挤压面面积 就是直径平面面积，其值为 。 3、强度条件 金陵科技学院学士学位论文 各主要零部件强度的校核 14 剪切和挤压的强度条件如下： 剪切强度条件： 挤压强度条件： 式中 塑性材料： 脆性材料： 先按剪切强度设计： ? d 再用挤压强度条件设计，挤压力为 ，所以： 金陵科技学院学士学位论文 各主要零部件强度的校核 15 d 最后得到螺栓的抗大强度和抗剪强度是合适的。 金陵科技学院学士学位论文 仿古密码锁中主要零件的三维建模 16 5 仿古密码锁中主要零件的三维建模 芯的三维建模 4芯 接杆的三维建模 4接杆 金陵科技学院学士学位论文 仿古密码锁中主要零件的三维建模 17 胆的三维建模 4胆 装图的三维建模 18 4装图的三维建模 金陵科技学院学士学位论文 设计总结 19 6 设计 总结 通过本次设计 ,让我学习到了许多知识，特别是对机构设计的应用方面，是我收获最大的地方。本次的设计的传动机构包含了直线导杆机构这一最典型的机构，通过查找与它相关的设计资料，到计算推动扫描台移动所需要在输出扭矩从而对直线导杆进行设计，包括导杆的选型，例如材料，直径的确定以及之后的强度校核部分的设计，都花费了我好多精力。同时，也让我学到了好多知识。 在相关的实际问题的讨论中， 我的导师 总是孜孜不倦的引导着我，帮助着我。每周一次的进度检查和问题讨论，促使我在正确的道路上大步前进，不 仅工作的按时保质保量的完成得到了保证，我本人的研究能力，工作的态度也得到了充分的锻炼和提高。这些宝贵的品质影响着我，毫无疑问，它们对我以后的工作，学习，生活都会起到深远而长久的良好影响。也能为人生打下一个夯实地基础！ 在具体的研究设计过程中，同学们也在平日的学习与生活中提供了无私与周到的帮助，充分用他们的工作热情感染着我，鼓励着我，让我少走了很多弯路，再次一并致谢！另外也感谢我的父母，朋友和同学们的帮助。在做设计感觉受挫，枯燥与迷茫时，是他们在悉心的为我释放压力，鼓励我不要气馁，勇敢面对。每周一次和父母的通 话，与朋友和同学的长谈后都使我精神放松，斗志倍增，以饱满的热情重新投入到工作中去，感谢他们，正是他们的不懈支持和充分理解才能使我顺利完成毕业设计。 最后，感谢学校各位领导与老师给了我在 滨海 学院学习生活四年以及参加这次毕业设计的宝贵的锻炼机会，它使我深刻认识到在知识的汪洋大海面前我是多么无知和微不足道。这是一个最好的时代，也是尊重知识，充分学习知识，掌握知识的时代。只有持续的不间断地学习，才不会在激烈的竞争中落后于别人，也 金陵科技学院学士学位论文 设计总结 20 才能用自己的真才实学为社会做出自己应有的贡献。知识是无止境的，无价的，我愿在求 真的道路上下而求索！ 金陵科技学院学士学位论文 结论 21 结 论 到如今，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于用于仿古密码锁统的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是一种仿古密码锁的结构设计与 3D 模型打印，通过初期的方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻 研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。 金陵科技学院学士学位论文 致谢 22 致 谢 时间过得很快，论文总算完成了，我的心里感到特别高兴和激动，在这里，我打心里向我的导师和同学们表示衷心的感谢
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