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中文题目：茶叶烘干机设计外文题目：Tea drying machine design毕业设计（论文）共 69 页（其中：外文文献及译文 9 页） 图纸共 张 完成日期 答辩日期 摘要 茶叶因为含可以增进人体健康的成分而被誉为世界三大饮料之一。茶叶始于中国，作为茶叶的故乡，我国的茶区主要分布在西南、华南、江南等气候温暖湿润降水充足的区域。一般茶叶的收获季节正值江南的梅雨季节，这将导致农民在收获茶叶后无法干燥，使得茶叶发霉变质，这严重影响了茶农的经济收入，而作为主要的茶叶出口国，这也会对国家经济带来较大的损失。同时如果这些发霉了的茶叶流通到市场，势必也会影响人们的身体健康。因此茶叶烘干机械对于茶叶生产行业是具有十分重要的意义的。本文主要通过查阅资料，了解了干燥技术、茶叶干燥的条件及茶叶的物理特性的基础上，设计了一种滚筒式的茶叶烘干机构，并烘干机的传动系统进行了设计，在设计过程中对传动轴采用了有限元方法进行了分析设计。该茶叶烘干机构的优势在于对烘干系统采用了热风烘干，能够很好的保证茶叶品质，同时其内部设计了一种结构能偶避免茶叶粘结到一起。总之具有结构简单，烘干效率和效果好的特点。关键词： 茶叶;滚筒式烘干机;传动系统Abstract Tea is known as one of the worlds top drinks because it can improve the health of the human body. Tea is originated from China, as the hometown of tea, Chinas tea area is mainly distributed in the southwest ,Southern China, south of the Yangtze River and other areas where is warm and humid climate. The harvest time of tea is the rainy season, which will lead the tea moldy that if the tea without fast drying. This has seriously affected the economic income of farmers, and as a major of tea exporter which will cause great loss to the national economy. At the same time, if these stale tea flow to the market, it is bound to affect peoples health. Therefore, the tea drying machine has great significance to the tea production industry. This paper mainly through access to information, understanding the physical characteristics of the drying technology and drying tea and tea based, designed a kind of drum type tea drying mechanism, and drying machine drive system design, in the design process of the transmission shaft by the finite element method for the design and analysis. The tea drying mechanism has the advantages that the drying system adopts hot air drying, which can ensure the quality of tea, and the structure can be used to prevent the tea from sticking together. In short, the structure is simple and high drying efficiency.Key words: Tea;Drum type drying machine ;drive systemI目录1前言11.1进行研究的理由以及意义11.1.1理由11.1.2意义11.2干燥技术的情况介绍11.2.1干燥的规律11.2.2干燥技术目前在国内国外的进展情况21.2.3干燥器分类方法41.2.4干燥器的选择41.3茶叶烘干机的区分51.3.1依照自动化的程度来区分51.3.2依照干燥的方式区分71.4此文的章节设计72设计茶叶烘干机的整体设计92.1设计茶叶烘干机的条件92.2茶叶干燥的特性92.2.1茶叶在物理上的特质92.2.2茶叶干燥时的特质92.2.3茶叶的干燥方法及注意事项112.3设计茶叶烘干机的选择122.3.1选择1122.3.2选择2132.3.3选择3132.4设计茶叶烘干机整体的结构142.4.1设计滚筒的整体结构142.4.2设计滚筒里面扬料板152.4.3选出合适的电机型号152.4.4支撑滚轮设计162.4.5算总传动比与每一级传动比关系172.4.6选取别的配件182.4.7茶叶烘干机全部的构造192.5章节小总结203传动机构的计算设计213.1算几个传动机构的参数213.1.1计各轴转速213.1.2算每个轴的功率213.1.3算每个轴的转矩223.2 设计V带的传动223.2.1 算设计的功率223.2.2 设计带轮基准直径233.2.3 带速v的验算233.2.4 初定中心距243.2.5 验算小带轮包角243.2.6 V带根数z的确定243.2.7 初拉力F0的确定253.2.8 轴上的力Fr的确定253.3 选择减速器253.4 算滚圈与托轮的相关数据263.4.1 算压紧力263.4.2 轮宽b的计算263.5 算传动轴和配件相关数据.273.5.1 算联轴器的相关数据283.5.2 算传动轴强度283.5.3 滚动轴承的选择354几个零件的装配和三维建模364.1三维建模出带轮364.2 三维建模出滚圈的托轮384.3三维建模出托轮的支架394.4三维建模出滚筒404.5三维建模出减速器以及电机414.6进行装配的流程414.7章节小总结435将茶叶烘干机进行运动仿真445.1分解作出爆炸视图445.2运动仿真445.2.1模型修改445.2.2进行运动副的创建465.3章节小总结486技术经济性分析497总结展望50致谢51参考文献52附录A53附录B57毕业设计（论文）1前言1.1进行研究的理由以及意义1.1.1理由 茶树为常绿性灌木，适应力非常的强。但是欲求的产量很高、品质比较好，除了具有比较优良的品种、精湛采制的技术以外，而且还要拥有优越气候和环境。一般的亚热带及其热带地区气候比较适合；年降雨量1400毫米至2400毫米均比较适合。温度在2126生长最旺，海拔从几十米至两千米，表土深，土质比较疏松，排水情况比较好的砂质土壤或者砂质黏土最佳。我国多数的茶区通常种植在南方地区或者是气候较湿润的地区。比如说在秦岭以南的茶区中，因为它会受到季风的影响，所以一般没有特别干燥期，雨量在14003100毫米，祁门茶区的降雨量在16002000毫米，相对的湿度70%90%，武夷茶区1800毫米、湿度可达到80%，分布极为的均匀。通过茶树生长的环境来看，茶叶产地一般都是气候较为湿润的地区，因此对于茶叶采摘后进行及时干燥处理是十分必要的。本文主要旨在设计一种适合茶叶干燥的滚筒式茶叶干燥机，来及时对茶叶进行烘干作业，以此来减少茶农因为气候原因导致的茶叶不能及时干燥所造成的经济损失。1.1.2意义 由于茶叶内含有能够有益人体健康的儿茶素和咖啡碱还有肌醇、泛酸这些物质从而被誉为世界三大饮料之一。茶叶始于中国，作为茶叶的故乡，我国的茶区主要分布在西南和华南还有江南这些气候比较暖而且降水比较充足的地区。一般的茶叶的收获季节是在江南梅雨的季节，这就导致了农民在收获之后无法进行干燥而使茶叶发生发霉变质，这就严重的影响了茶农经济收入，作为主要的茶叶出口大国，这会对国家的经济带来很大损失。而且如果这些发了霉的茶叶一旦流通到市场，势必会影响到人们的身体健康。所以茶叶烘干机对于茶叶的生产行业起着十分重要的意义。1.2干燥技术的情况介绍1.2.1干燥的规律干燥通常是指将热量传递给湿料，排出易挥发性物质（多数干燥工况为水）而得到一定湿含量固体产品的过程。而干燥的过程大致分为两个过程，过程1通过能量转换，使得周围环境的热能转换为物料内易蒸发物质的动能（主要是表面的水分），使其蒸发掉，过程2是从内到外，即内部的易挥发性物质传递到固体表面在通过能量转换使其挥发。1.2.2干燥技术目前在国内国外的进展情况中国目前现代干燥的技术是由20 世纪50年代一步一步的发展起来的，到了现在为止对于一些常用的干燥设备，比如说气流干燥、微波干燥、流化床干燥、红外干燥、旋转闪蒸干燥、喷雾干燥、冷冻干燥等设备，我国基本都能生产供应了市场，而对于一些比较新型的干燥额技术比如说脉动燃烧干燥、对撞流干燥、热泵干燥、冲击干燥、过热干燥等等也是都已经开发并研究，而且有的已经投入到工业化的应用。目前来说对于干燥技术，已经有了三项目标是被世界的学者所公认的，即为干燥的操作一定要保证产品的质量；干燥的作业对环境一定不能造成污染；干燥节能的研究。国内的学者于过去的30年之内于干燥的技术钻研之中获得到了好多的成果，下面就来作出简单的介绍。刘登瀛研究员他是在中国的科学院优秀的老师，他在学校内的工程物理研究所中工作。他还对在当微时间尺度还有高热流密度之发生的超急速的传热传质现象进行了仔细的钻研，以试验进行验证了非傅利叶导热（非平衡的）效应的存在，并且第一次的提出了非傅利叶热效应还有非费克扩散效应在干燥过程的影响的趋势，他还钻研了多层流化床的干燥机还有对撞流干燥机的非稳态的干燥过程。另外，对于垂直，半环和其组合对于撞流干燥进行了理论还有试验的研究。刘相东教授他是在中国农业大学的优秀的老师，他钻研探索了多孔的介质它内部所含有的水分迁移的过程还有孔道网络模拟这些手段，他对物料还有干燥介质间的热传递的过程找到了完全新颖的解读，能为干燥技术惊醒提供理论的支持，而且他还对于脉动燃烧干燥的技术作出了深入的研究。张璧光教授他是在中国林业大学内优秀的老师，他也是国内干燥木材当中的行家，经过他认真刻苦的钻研他发明出了用来除湿木材的干燥机还有多功能热泵干燥机这些机器，而且他还在太阳能干燥还有木材的干燥过程中的传热还有传质这些研究里面获得了好多很好的研究成绩。在国内著名的喷雾干燥专家中，王喜忠教授是大连理工大学的优秀的老师，他在干燥工程研究室中工作。王宝和教授还有于才渊教授这些都是他在一起工作的同事，他们曾经在一块研究了国内喷雾干燥工业之中的装置，并且曾经设计出了一年可以达到10000t多生产力的大装置。陈国华博士他是在香港科技大学的优秀的老师，他还尽力的钻研了纸的热风冲击中的穿透及冲击还有穿透干燥，而且第一次发现了有二次升速阶段，他应用了严谨的试验手段解决出学者们对此种干燥方面一系列的猜想。他还认真的钻研了中药食品这些多孔物料的微波干燥还有微波冷冻干燥等等。褚治德教授他是天津大学中优秀的老师，他刻苦的钻研在远红外加热干燥综合技术上得到了很好的成绩，他在工业应用当中获得了很好的成绩于药饮片还有涂膜薄木板干燥等方面。潘永康教授是在天津科技大学中的优秀的老师，他还有他的同事李占勇教授和赵丽娟副教授等人发现了有一些生物物料干燥在对生物活性物料还有蔬果动态的干燥一旦进风的湿球温度已经要达到生物物料发酵的温度时候，它就能够最大限度保存出生物产品的活性（90%以上）在研究时候。这个蔬果切片的动态急速干燥能够于半小时之内就能让它从初始水分含量接近到90%达到终水分含量10%，它的有效营养成分达能到最佳保留。他们对于流化床工业应用作出了开发研究的工作，使得振动流化床布风比较均匀，还有它不漏粉料，使得物料于床内停留的时间可以在比较大的范围之内进行调整。设计各种的特殊的破碎装置，令受热之后结团的物料，比如聚酯颗粒还有吸水树脂，都能有效地干燥。东北大学的徐成海教授他是我国冷冻干方面的专家，近年以来他成功研制出了连续真空干燥设备还有连续真空冷冻干燥设备，可以冷冻干燥活菌、活毒还有皮肤、骨骼和角膜这些相关的生物制品等等，这些都在医学的领域起着十分重要的意义。董铁友博士他是在河南科技大学优秀的老师，他努力的钻研了新型微波干燥技术，他还提出过在微波干燥室内的能量分布规律，其依据天线辐射应该能够来分布出来瓣型以此确定的理论方法。他还对典型载荷作用下的微波干燥室的能量反射特性还有稻米微波干燥技术问题方面的研究等等，得到了对于实际应用具有了重要的参考价值数据，运用了微波冷冻干燥技术，并且创造性地研究出了中华菜肴食品加工技术以及基础工艺参数。刘广文高工是在东北化工设计院之中工作的，他很深入的刻苦的钻研了染料干燥的工艺以及其设备结合等等问题，他还发觉了转晶规律那是在染料进行干燥的时候所存在的，他还出版了染料加工技术还有喷雾干燥应用技术大全这些有名的书籍。梁运章教授他是在内蒙古大学里的优秀的老师，他钻研出一种十分独特的高压静电干燥，它能使人参等物品在脱水的时候保证最佳的质量。此外还有许许多多的学者和公司在新设备的开发还有旧设备的改进地方作出了好多的工作，因为篇幅有限，就不在这里进行列举。1.2.3干燥器分类方法干燥设备中需求量最大的一类是纸的连续干燥设备，最常见的是烘缸，但是烘缸是直接对物料进行烘烤干燥，不适合农产品的干燥。在农产品中最常用的是喷雾干燥和冷冻干燥。通过对比其烘干的过程，可将烘干器分为以下几类。以传热方式分类：（a）传导加热；（b）对流加热；（c）辐射加热；（d）微波加热。1）干燥容器的类型分类：托盘、滚筒、转鼓、喷雾等等。2）按产品干燥时间分类：干燥时间小于一分钟的有闪急、喷雾、转鼓等。干燥时间大于一小时的有隧道、小推车或带式干燥器。1.2.4干燥器的选择干燥器的选择需要主要来参考因素有：1）被干燥物料的一些性质 在选择一种干燥器最初的方法是以被干燥物料的性质为基础的。在选择干燥器的时候，最先应该考虑的是被干燥物料的形态，物料不一样的形态，就应该选择出不一样的干燥器用来处理干燥物料。2）湿物料的干燥特性 不同的湿物料，它的干燥特性曲线或者是临界含水量也都不相同，所以需要的干燥时间可能会相差很多，应该要选择出不同类型的干燥器。所以应该去针对湿物料的湿分的类型(结合水、非结合水或二者兼有)； 初始和最终湿含量； 允许的最高干燥温度； 产品的粒度分布； 根据不同的条件来确定不一样的种类干燥器，比如说物品的形态和色还有味道等等。3）处理量 还有一个在选择干燥器时要被考虑的主要问题就是被干燥湿物料的量。一般来说，当处理量比较小的时候，就最好选用厢式干燥器等间歇操作类型的的干燥器，当处理量比较大的时候，进行连续操作的干燥器就会更加的适合一些。但是操作方式并不是确定生产能力唯一的因素。4）回收问题干燥过程的回收问题主要是指： 粉尘回收；溶剂回收。5） 能源价格、安全操作和环境因素能源的价格日益上升、进行污染的防止、进行工作条件的改善还有在安全性方面愈加严格的立法，全都直接影响着设计还有工业干燥器的选择。为了能够节约能源，在满足干燥的基本条件之下，应该尽量可能地去选择一些热效率比较高的干燥器。如果排出来的废气之中含对环境有污染的粉尘和有毒物质，就选择适合的干燥器以此减少排出来的废气量，还有就是对排出的废气加以利用或者处理。另外，在进行干燥器选择的时候，还必须要考虑噪音等问题。我们通常对于设备价格、操作费用和产品质量还有安全以及方便安装等等提出了折中的计划用来作为干燥器的选择条件。对于不确定情况，应该去作一些初步的试验用来查明设计还有操作数据和对特殊操作的适应性。对于一些干燥器，还要在作几个比较大型的实验才能够建立出可靠设的计还有操作数据。 进行干燥器选择的步骤：在进行干燥器选择的时候，第一应该根据湿物料的形态、干燥特性还有产品的要求和处理量以及所应用的热源作为出发点，以此来进行干燥的实验，并且确定出干燥的动力学以及其传递的特性，之后确定出干燥设备的工艺尺寸结合环境的基本要求，来选择出适合干燥器的型式，如果几种干燥器都同时适用，就要进行成本的核算还有方案的比较，选择其中最合适的。1.3茶叶烘干机的区分1.3.1依照自动化的程度来区分1）手拉百叶方式的烘干机图1.1上可以看出，这整个的机械是由操作手柄、出茶斗、箱体、百叶板、鼓风机接口这些部分所组成的。它工作的原理就是在把热空气去送入到箱体内部进行烘干的时候，用手工的操作来让茶叶一层一层下落然后烘干最后在出茶斗就得到了干燥好的的茶叶。像此类的茶叶烘干机，它和抽屉式的烘干箱对比起来，它的生产效率会提高十分多，可是由此获得的茶叶的品质还有工人的操作熟练程度以及操作的经验都有着非常大的关联，茶叶烘干的均匀性还有后来得到的水分的含量全都不能够得到保障。图1.1 手拉百叶方式的烘干机Fig. 1.1 drying machine for hand pulling2）半自动百叶式烘干机还有一种和手动百叶式烘干机结构差不多的，那就是半自动百叶式烘干机。不同的是这种烘干机它可以自动的出茶叶。它可以减少由于人工控制不当而对茶叶品质造成的的影响，通过链上所装有的拔块，用来拔动连杆并且让百叶板能定时的自动翻转。缺点是它对于茶叶的干燥出的均匀性会差 。3）自动板链式的烘干机自动链板式烘干机存在着漏茶还有生产效率低这样的一些缺点，6CH系列茶叶烘干机是我国农机部于20世纪70年代的时候研发出来的一种自动链板式烘干机。它是含输送装置和干燥箱还有传动装置与送风装置和热风炉等部分一起构成的（可看下图1.）。它工作的原理：由干燥的介质（空气）于热风炉里面进行加热一直到121左右，是靠着送风装置把它送入干燥箱内，和湿物料（茶叶）所接触到，于是干燥介质里面的热量就会靠着对流的方发传递给湿物料。湿物料里面水分就会被吸收的热量所气化而随着气体从干燥箱内出去，像这样一直循环着，然后就能使湿物料干燥的目的达到。这一类机型很好的提高了劳动的生产率，从而大幅度的减小因为人为因素而使茶叶的品质受到的影响，这样也能改善了工人们的工作的环境。但是这个机械结构比较复杂、成本比较高。图1.2 自动板链式的烘干机 Figure 1.2 automatic plate chain type dryer1.3.2依照干燥的方式区分依照干燥的方式能够将茶叶烘干机分成热风干燥和金属传导干燥以及辐射干燥。不一样的干燥方法因为传热和着热形式还有叶温变化以及蒸发速率等等不相同，所以就会形成了不一样的品质茶叶。其中大家比较常见的方法就是热风干燥的方法，它的主要的过程就是靠着空气的导热为主其传热速度比较快速，茶叶的温度的增加比较平稳。在进行干燥的过程，它主要通过热风作为媒介，以此来让被干燥的物料能够有着适合的温度、湿度还有流速与其接触，来达成能够均匀干燥。在这之中自动链板式烘干机，有着代表性。铁锅是金属传导干燥热量主要传递物，它的传热比较快速，它还需要不停翻炒着茶叶，而让茶叶的温度变化不太稳定，最后造成了局部受热不太均匀，反而影响了茶叶的品质，在这种方法之中瓶式炒干机是代表。辐射干燥是使用红外线或使用微波用来作为它传热的介质的干燥方法，这样也能够烘干茶叶，可是红外线的穿透能力比较弱，还有微波的处理能力比较弱，这样相关的研究还有所期待能有进展。1.4此文的章节设计本文第一章主要是介绍了本文的研究目的和意义，并通过整理资料，对茶叶烘干机的分类和原理进行了简介。第二章是对茶叶烘干机的整体方案的设计，从结构组成到各配件的选型，严格参照机械设计手册来进行。第三章主要对茶叶烘干机所用到的传动机构进行了计算和校核。第四章是根据第三章的计算结果对茶叶烘干机的各零件进行结构设计和三维建模，最终完成烘干机的装配设计。第五章是进行仿真处理。第六章是进行技术还有经济性方面的情况作出分析。第七章则是本次毕业设计所进行的展望还有一些总结。2设计茶叶烘干机的整体设计2.1设计茶叶烘干机的条件已知条件为所设计茶叶烘干机为滚筒式烘干机，滚筒转速要求为1522r/min，台时产量为5075kg。其内部以茶叶被扬料板扬起后以瀑布装散落，使得热风充分与茶叶接触最佳。2.2茶叶干燥的特性2.2.1茶叶在物理上的特质鲜茶叶的含水百分率比较高，它的含水百分率和茶叶老嫩的程度还有采摘的季节有关系，春茶的含水率百分率一般可达75%78%，秋茶成熟叶片的含水率百分率为65%70%之间，储存干茶叶含水百分率应该不大于6%。说明了干茶叶干制的过程中损失的重量差不多达到鲜茶叶的3/4。通过前面对干燥技术的了解，我们知道了干燥的过程就是能量转换的过程，因此茶叶的含水率应该是和茶叶的比热容有关系的，二者之间的关系可用下式来表示。（2-1）其中：湿茶叶的比热容，为干茶坯的比热容, 为含水率。经过试验测定。则。而茶叶的热导率是水、干茶、空气三相物质的热传导率与各自的容积成分乘积之和。2.2.2茶叶干燥时的特质茶叶的平衡含水率同其他的物料一样，与所处的环境及相对湿度有关系。相对湿度大，则平衡含水高，环境温度较高，则平衡含水低。在时，测得的茶叶平衡含水的百分率如图2-1所示。图2.1 茶叶平衡含水的百分率Fig. 2.1 percentage of the tea leaves从图中可以明显的看到，干茶叶暴漏在空气中时是很容易受潮变质的。特别是当环境的水分含量超过50%时，它变质的速度就变快。在一定干燥条件下茶叶中水分与时间之间的曲线称之为干燥曲线，如图2.2所示。图2.2 茶叶干燥曲线Fig 2.2 drying curve of tea 从图中可以看到茶叶干燥初期，其含水率下降较快，而且近似为一条直线，这是恒率干燥过程，也就是上一章节所说的干燥过程1，而随着茶叶表面的水分的减少至消失，茶叶中汽化的水分慢慢的靠着和它内在的水分向外部的扩散，这时就开始发生了干燥的过程2。通过观察曲线，可以明显的看到干燥过程2中其脱水的速度越来越慢，当含水率小于10%时逐渐趋于稳定状态。用来反映茶叶的干燥速度以及含水率之间关系的曲线被称之为茶叶的干燥速度曲线，图2.3所示。图2.3茶叶干燥的速度曲线图Fig. 2.3 the speed curve of the drying of tea in Figure 2从图中可以看出加热温度是影响茶叶干燥速度较为重要的因素。但是随着茶叶含水率的逐渐减少，干燥速度也在逐渐降低，尤其是含水率小于65%时较为明显。2.2.3茶叶的干燥方法及注意事项起初没有辅助设备来辅助干燥的时候，茶叶主要是通过鲜叶滩放来辅助干燥的。茶叶滩放的目的是除去叶子表面的附着水，同时可以减少茶叶中混杂的青草味道，通过滩放不仅可以减少制茶的工艺能耗，同时可以在杀青之前使茶叶的含水率基本保持一致，在杀青时可以提高茶叶的品质，所谓杀青就是炒茶，通过高温锅来破坏茶叶中的酶的活性，增加茶的香气。但是这样做会增加茶叶的制作周期，而且南方茶产地气候湿度较大，如果遇到梅雨天气，茶叶长时间放置会导致发霉，因此茶叶的干燥设备的出现时不可避免的。茶叶在干燥时，应控制叶温为左右，因此在干燥过程中对于温度的控制是尤为重要的，否则会破坏茶叶的酶的活性，另外在烘干过程中药防止茶叶粘结成团。基于以上原因，我们提出了三种茶叶烘干的方案，对比择优。2.3设计茶叶烘干机的选择2.3.1选择1选择1如图2.4所示，主要由电机、减速器、滚轮摩擦传动组件、传动轴加热装置，为了防止茶叶粘结在一起，要让茶叶能够在桶内能够实现抛扬，因此在将筒体内部设计为内螺旋槽结构，使得滚筒在旋转过程中茶叶能够被螺旋城抛扬，加热采用直接加热的办法，通常可以直接使用炉火、电炉等直接加热，滚筒在转动过程中对茶叶进行烘干。该方案的存在的问题是茶叶虽然能够在桶内实现抛扬，但是由于加热装置温度不可控制，会导致桶内受热不均匀，破坏茶叶的品质。图2.4选择1Figure 2.4 select 1 2.3.2选择2选择2如图2.5所示，其结构组成基本与方案一致，与方案一不同的是加热采用将电炉丝缠绕在筒体上的办法，由于电炉丝温度是恒定，所以保证了桶内的均匀受热，但是由于湿茶叶很容易粘着在一起，所以这种方案虽然实现了使茶叶能够均匀受热，但是容易出现炒胡的现象，就方案一和方案二滚筒设置内螺旋槽结构，筒体尺寸较大是没有办法直接加工的，而通过焊接加工的话，其螺旋结构也是不好焊接的。图2.5选择2Figure 2.5 select 2 2.3.3选择3考虑到前面两种方案的缺陷，对其进行改进，并确定最终方案如下图所示，其加热装置采用热风加热方式，具体是在风机前安装电加热炉，通过电加热炉将风加热，后对桶内进行热风烘干。在干燥过程中通过变频器来控制电热炉的的温度和风机的效率，从而实现对温度的控制。这样就避免了茶叶炒焦的现象，同时风的吹动也能够使得桶内的茶叶在抛扬过程中均匀受热。筒体内部用钢板做成的扬料板取代螺旋槽结构，降低加工难度。图2.6 选择3Figure 2.6 select 32.4设计茶叶烘干机整体的结构2.4.1设计滚筒的整体结构根据调研，通常未经干燥的茶叶含水量一般为80%,而成品茶叶的含水量一般要求应小于或等于4%，而在产品的干燥过程中，产品的表示方法通常有三种，一种是以完全没有水分的物料（纯干物料）来表示的时产量，记作；第二种是以最终产品来表示的时产量，记作；第三种是以需要干燥的原料来表示的时产量，记作。在干燥过程中，假定没有损耗。则纯干物料的质量是固定不变的，据此，可得到式2-2 （2-2）其中表示干燥之后产品的含水量，为原料的含水量。在本设计中，。带入式2-2中，求得茶叶原料。按每次平均加热时间为15分钟计算，一次的出茶量最多应为18.75kg。入料茶叶至少应为90kg。据此，假设茶叶在滚筒内所占体积为1/4，根据现有资料估算茶叶的密度为780kg/m3。跟据公式2-3计算得到滚筒的体积应至少为0.48m3。（2-3）取圆筒直径径为0.6m,计算得到圆筒长度。最终经过圆整，参照文献5中的理论滚筒式烘干机长度与直径比为410，确定的圆筒参数为d=600mm，L=2400mm。得到圆筒的体积为，满足了设计需求。为了加工和安装方便，我们将圆筒分成规格相同的三段，即每一段的规格为d=600mm，l=800mm。最后在装配时，将其焊接到一起，由于厚度只有1mm，焊接时。材料选取具有较好焊接性能的Q235，其密度为为7.85g/cm3，厚度选取1mm，因此计算其总重为106kg。2.4.2设计滚筒里面扬料板依据文献5选取折弯型扬料板，如图2.7所示，在此设计中，BC=2AB=6cm,扬料板也分为三段，每段长度为790mm，厚度为3mm。扬料板为6块均布，直接焊接在筒体上。材料同筒体一样为Q235，计算其重量为30kg。图2.7 算出扬料板的厚度Figure 2.7 to calculate the lifting plate thickness 综上所述，计算得到滚筒的总重量为136kg。2.4.3选出合适的电机型号看图2.8，在滚筒转动的扭矩最高的时候，就是在茶叶都在B的区域之内的时候。茶叶的实际进给量为132kg，因此，计算其扭矩如式2-4。（2-4）本设计中传动机构初步采用般圆柱齿轮减速器和摩擦传动，查阅机械设计手册，查的其传动效率依次为，计算其总的传动效率如式2-5所示。（2-5）根据式2-6求得所需功率为：（2-6）图2.8茶叶在滚筒内的分布Fig. 2.8 distribution of tea in the drum另外考虑到摩擦损失及滚筒自重所引起的转矩，查阅机械设计手册，选取Y系列三相异步的电动机，选取的型号是Y90L-6，它的额定的功率是1.1KW，它的同步的转速达到1000r/min。2.4.4支撑滚轮设计滚筒式干燥机通常都是利用滚圈和托轮作为一对支撑副。滚筒的重量都是通过滚圈传递到托轮。这之中每一个滚圈一般都靠着一对托轮支撑。滚圈还有托轮数目就是支撑点数量可以看着滚筒具体的长度来确定，有两点、三点、四点等。一般情况下滚圈与托轮的直径的比应该是43，可是我知道应该尽量减少在托轮之上某一个固定的位置和滚圈之上某一个固定的位置接触的频率，要让托轮的直径的整数倍不与滚圈直径所相等。在本设计中，对于传动尺寸紧凑性要求不高，考虑性价比、噪声低、能缓冲等条件，对于托轮的摩擦副材料选择弹胶体与金属的组合。托轮与滚圈的安装角度如图2.9所示。记两托轮与滚筒中心的夹角为，滚筒的总质量为m，托轮对滚筒的支持力为。根据受力平衡则有（2-7）图2.9确定滚圈和托轮安装的夹角Figure 2.9 determine the angle between the rolling ring and the wheel mounting滚圈与托轮之间单侧依靠摩擦来传递动力，因此托轮所提供的扭矩为，其中R为滚圈的半径。为了保证滚筒达到所需的转速，则橡胶轮所提供的转矩应大于滚筒转动所需的转矩，计算过程见电机选型部分。（2-8）通过2-7与2-8，选滚圈与托轮间摩擦系数为0.8（2-9）取安装角度为，此时托轮所提供的转矩为（2-10）从式2-10可以看出设计的安装角是能够满足传动动力的。2.4.5算总传动比与每一级传动比关系根据设计要求，筒体的最大转速为22r/min，而电机的转速为1000r/min，因此求得其总传动比为：（2-11）记减速机构的传动比为，托轮和滚圈的传动比为，依据上面所设计的托轮和滚圈的安装尺寸，考虑结构的紧凑性，初步选定滚圈的直径为650mm，托轮的直径为180mm，计算托轮滚圈的传动比为：（2-12）所以减速器的传动比 ，查阅机械设计手册，常用减速机构的传动比如图2.10所示。图2.10常用减速机构的传动比Fig. 2.10 transmission ratio of common gear reducer通过表可以看出，如果选用单级圆柱齿轮是无法满足传动比要求的，而如果选择蜗杆传动，传动效率会变的更低，考虑到结构的紧凑性和经济效益，选择在单级减速器的输入端增加效率较高价格低廉的V带传动来实现传动比的合理分配。选取单级圆柱齿轮减速器传动比为4，记V带传动的传动比为，则。2.4.6选取别的配件茶叶烘干机除了上述传动机构，还需配备加热设备、风机和变频器。加热设备选择散热式可直接安装的U型或W型加热管，其基本性能参数如下表：表2.1选用的加热管Table 2.1 selection of heating tube型号不锈钢316散热式加热管电压380V功率2KW长度400mm管径风机选择功率为370W的三相离心式中压风机。由于风在桶内的传输距离较长，因此要使风速可调，同时为了使茶叶在滚筒内完全被抄板抛洒，提高干燥速率，实现滚筒转速在1522r/min范围内可调，所以选择变频器是十分必要的。选择IG5-4的变频器，它的性能的参数在表2-2。表2-2选用的变频器的参数Table 2-2 selection of the parameters of the inverter型号IG5-4电压380V功率2.2KW滤波器内置1A滤波器控制方式电流矢量调节方式PWM控制2.4.7茶叶烘干机全部的构造茶叶烘干机整体结构如图2.11所示。其主要由风机、加热器、滚筒、滚圈、托轮、电机、减速机构、传动轴、支座等组成。图2.11茶叶烘干机全部的构造Fig. 2.11 the whole structure of tea drying machine2.5章节小总结本章主要通过给定的生产量对滚筒体积进行了初步计算，再依据滚筒体积对茶叶烘干机整体的结构还有传动的方法作了分析设计，而且在所要用的标准件作了初步选型。3传动机构的计算设计在上一章节中主要完成了整体方案的设计，也对茶叶烘干机的整体传动比进行了计算和分配。比较具体传动的系统流程看图3-1。 图3-1 具体的传动流程Figure 3-1 specific transmission processes3.1算几个传动机构的参数3.1.1计各轴转速记电机转速为，轴转速为，轴转速为，滚筒转速为。轴：（3-1）轴：（3-2）滚筒：（3-3）3.1.2算每个轴的功率记电动机输出功率为、轴功率为，轴功率为，滚筒功率为，V带传动的效率为，单级圆柱齿轮减速器传动效率为，滚轮托轮传动效率为。轴：（3-4）轴：（3-5）滚筒：（3-6）3.1.3算每个轴的转矩记电动机输出转矩为，轴功率为，轴功率为，滚筒功率为（3-7）轴：（3-8）轴：（3-9）滚筒：（3-10）将上面计算得到的传动机构的动力和运动参数列入下表：表3-1轴号Table 3-1参数电机轴轴轴滚筒转速n(r/min)1000333.383.322功率P(kw)1.11.0561.0350.93转矩T（N.m）10.530.24118.5405.5传动比343.8效率0.960.980.93.2 设计V带的传动3.2.1 算设计的功率查阅机械设计手册第三册第13章，得到V带的设计功率计算公式如下式所示：（3-11）为带轮的设计功率，在V带传递的功率，为工况系数，此处取，计算得到设计功率3.2.2 设计带轮基准直径根据V带的计算功率和小带轮转速，参照图3-2来选取V带的型号及小带轮基准直径。图3-2 V带的选择Figure V 3-2 band selection已知，小带轮转速为电机输出转速1000r/min，查得小带轮的基准直径为，V带型号为Z型普通V带。用3-12来算出该大轮的基准直径。（3-12）由于在一般的带传动中滑动率不大，因此可以忽略不计。计算得到，查阅设计手册第三卷表13-1-11，将其圆整最终确定大带轮的基准直径。3.2.3 带速v的验算依据式子3-13来计算带速v。带速不宜过高或过低，一般应使，最高不宜超过30m/s，且不小于5m/s。（3-13）通过式3-13可以看出所选带轮对于带速验算是符合要求的。3.2.4 初定中心距依据式3-14来初定带轮之间的中心距，可根据结构需要进行修改。（3-14）将带轮的基准直径带入到上式中去，得到，初选中心距。以此根据式3-15来计算相应的带长。（3-15）求得，查照设计手册第三卷表13-1-4，选取V带基准长度。则传动的实际中心距近似为（3-16）因为带轮制造和带长误差以及带的弹性还有由于带松弛而产生了补充张紧的要求，所以中心距变动的范围是（3-17）3.2.5 验算小带轮包角显而易见小带轮的包角小于大带轮的包角，因此小带轮上的总摩擦力相应的小于大带轮上的总摩擦力，因此打滑只可能在小带轮上发生，为了提高带传动的工作能力，应使其值大于120。，至少要大于90。如式3-18所示。（3-18）3.2.6 V带根数z的确定普通V带的根数计算公式为：（3-19）分别查机械设计手册第三卷表13-1-19、13-1-22、13-1-23手册得到，带入求得z=1.3，将其圆整，取z=2。3.2.7 初拉力F0的确定单根V带它的初拉力应该是：（3-20）其中m为单位长度V带的质量，查表13-1-24得到m=0.06kg/m，计算得到初拉力为。3.2.8 轴上的力Fr的确定于轴上作用力的公式是：（3-21）此处已考虑新带的安装，考虑的是作用在带上的最大力。求得。3.3 选择减速器之前我们算出了轴的传动比还有转速，所以准备使用的是单级圆柱齿轮减速器型号是ZDY-80的减速器，187750r/min为他的公称转速，80mm是它的中心距，9kw输入的公称功率。其中热平衡许用功率还有机械强度着两个是对于减速器承载的能力的限制。所以一定要算出它的机械强度还有热平衡许用功率在选择使用减速器的。（1）选用减速器的公称输入功率，应满足下式：（3-22）其中为机械强度计算功率，负载功率，为工况系数，为安全系数，为减速器公称输入功率。第二章中计算出负载功率，查阅机械设计手册第四卷表16-2-416-2-8，得到，计算得到。（2）热平衡许用功率的检验核对：（3-23）其中为计算热功率，减速器无冷却装置热功率，系数，查阅表格16-2-1016-2-12， ，查阅表16-2-7选取工况为露天，得到，。通过以上计算，公称输入功率和热平衡许用功率都是合格的，故可以选用ZDY-80单级圆柱齿轮减速器。3.4 算滚圈与托轮的相关数据依据传动功率、传动比、转速及传动尺寸的限制，选择圆柱摩擦轮传动，摩擦轮采用弹胶体材料的摩擦副，干式绝对不允许有润滑剂，取拖轮的基准直径，滚圈的基准直径。其摩擦许用因数，其相应的滑动率取，通过图3-3查取最大摩擦因数，以此计算其安全系数为。（3-24）3.4.1 算压紧力两轮之间径向压紧力按下式计算：（3-25）其中工况系数，传递的功率，托轮的直径，托轮的转速。带入上式得到。在上面章节中计算了滚筒对托轮的压紧力为2274N，因此靠滚筒和物料的自重就能够实现压紧。3.4.2 轮宽b的计算中心距因满足式3-24。（3-26）查表12-2-3，取需用滚压应力，此处取0.3，计算得到，而本设计中中心距，是满足要求的，所以托轮宽度。综上，对于托轮和滚圈的计算参数如下表所示。表3-2摩擦传动计算参数Table 3-2 friction drive calculation parameters参数计算结果180mm650mma415mmb125mm材料采用弹性胶体摩擦副润滑剂无3.5 算传动轴和配件相关数据在本设计中需要设计的轴为轴。其基本尺寸应根据筒体与托轮之间的装配关系来确定。图3-3滚筒装配的简图Fig 3-3 roller assembly如图所示，通常取，求得滚圈与托轮的安装距离。因此托轮的联接轴长度至少为1400mm。3.5.1 算联轴器的相关数据算联轴器转矩：（3-27）其中T是该轴的理论转矩，是动力机系数，工况系数，启动系数，温度系数，取，带入上式得到。根据减速器输出轴的直径,键宽，选取联轴器型号为，电机轴端为Y型，轴孔长度为82mm，传动轴端为J型，轴孔长度为60mm选其公称转矩为224Nm，满足了联轴器的选用。3.5.2 算传动轴强度（1）按扭转强度估算最小轴的直径（3-28）传动轴的材料选用40Cr，查阅手册，取，计算得到，考虑到轴上有一个键槽，因此将轴颈增加5%7%，圆整后取d=28mm。（2）分析轴上所受的力初步设计周的结构如图3.4所示，该轴所受的外载荷为转矩和托轮上的作用力。前面已经计算得到该轴上的转矩为，托轮上受到的滚筒对其的支反力为,将其分解为圆周力和径向力得到：（3-29）（3-30）图3.4轴的结构Fig. 3.4 axis structure考虑到其受力较为复杂，而现在有限元软件使用非常广泛，对于轴的强度校核使用有限元计算会十分便利的。所谓的有限元分析就是我们把比较容易的问题来代替一些比较困难麻烦的问题然后在最后求出它的解。它把每一个单元来假设出一个比较适合的（比较容易的）比较近似的解，就是把求解域这个问题当作它由很多的被称之是有限元这样的小的互连子域所组成的，在之后来将这个域的总体应该所满足的条件（比如说结构平衡的条件等）来推导求解，所以能得出这个问题它的解。但是得出的这个解并不是准确的解，它得到的是近似的解，一些实际的问题它变成了一些比较容易的问题这就是它真实的原因。因为很多的实际的难题都是比较不容易能求出准确解的，还有就是有限元的计算精度是很高的，它还能将各种各样的复杂形状很好的适应，所以在工程分析的方法中它是很有效果的一种手段。有些集结到了一块还能够表示出来实际的连续域的离散单元是有限元。它的基本的概念早就诞生出了而且还应用到了就在几个世纪之前，比如说以多边形（就是有限个直线的单元）来逼近圆以此来求出圆的周长，可是它被当成一种方法来提出的时候，那就是最近的事情了。矩阵近似的方法这就是有限元法在最开始的时候的叫法，它能被应用到，在计算航空器的结构强度的时候，因为它有着方便性和实用性还有有效性，所以它使在力学研究方面的科学家对它很有兴趣。在几十年很短时间的努力之中，还有的就是因为计算机的技术它的发展的速度非常快还有传播很远推广的很好，使得有限元的方法在结构工程强度的分析之中的计算一下子就用到了差不多其他很多的科学技术领域之中，而且它变成了一个内容丰富、使用范围很大还有就是实用的效率数值分析的方式。有限元的技术一直到了现在，它的计算的软件有很多的样式，比较通常见到的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC是比较有名的比较大型企业，此中ADINA和ABAQUS于非线性分析的领域有着很好的效果，而且是在当前来说于业内中最被大家所认可的两个有限元分析的软件，而ANSYS还有MSC在中国应用的时间很靠前因此于国内的知名度非常的高并且应用十分的广。在现在的多物理场耦合的多个比较大型的企业使能够达到在结构和流体还有热的耦合的分析，可是于ADINA之外的另外三个一定要和其他的软件进行搭配以此来迭代分析，只有一个可以做到真正的流固耦合软件就是ADINA。ANSYS它商业化时间是很靠前的一种软件，现在它的企业收购了好多的别的软件于自己的下面。ABAQUS它注重在结构的分析现在还无流体的模块。MSC它现在属于很老式的一种软件，而且现在更新的速度还是很慢的。ADINA它属于于一个体系之下所开发的一个有结构和流体还有热分析的一个软件，它的能力十分的强大可是它来到国内的时间还是很晚的所以它的市场并未完全的展开。虽然能够进行有限元计算的软件非常多而且功能很强大，但是这些软件大多其自身的建模模块发展较弱，通常都是利用别的三维软件来进行建模，然后再转换格式然后倒入到专门的有限元软件中去，这往往会导致数据丢失，或者模型的一些细节问题丢失。而现在很多的三维软件也开发了自己的有限元计算模块，虽然功能还有欠缺，但是对于简单的模型其计算结果是准确的，而且方便快速。本文所有零件三维建模是基于在汽车工业应用非常广泛的软件CATIA进行的，而CATIA自身就带有很强大有限元分析模块，该有限元模块式基于ABAQUS平台研发，因此直接在CATIA中对传动轴的受力进行分析，快速而且可靠。有限元分析的步骤一般都是：1建模；2.对模型富裕材料特性；3进行网格划分，网格划分时有限元计算的核心，其主要是将大模型、复杂的模型进行微元话。4.对受力对象添加约束和载荷；5.求解；6结果分析。本位中对轴的具体分析步骤如下：首先基于CATIA对轴进行三维建模，建模结果如下图所示。图3.5 基于Catia 的三维建模Figure 3.5 three dimensional modeling based on Catia完成三维建模后查阅材料手册，轴所选材料40Cr的杨氏模量为，泊松比为0.3 ，密度为，屈服极限为，材料安全系数选用，则其许用应力的大小为138.89MPa。将上述参数赋予模型，如图3.6所示。图3.6 材料的属性栏Figure 3.6 properties of the material bar接着点击软件开始菜单栏，将模型空间切换到分析模拟Generative Structure Analysis模块，进行有限元分析。首先对轴进行画网格，网格划分越细，计算结果越准确，此处设置网格大小为10mm，结果如图3.7所示。图3.7 划分后的网格Fig. 3.7 grid after division对轴添加约束，将装轴承的位置添加固定约束，在装拖轮的位置添加均布载荷，将滚筒对其产生的支反力的两分量分别赋给Fx和Fy，对轴添加垂直于Z向的扭矩。参数设置如图3-8所示。 （a）均布载荷设置 （b）扭矩设置(a) uniform load setting (b) torque setting 图3-8 载荷参数设置Fig. load parameter setting of 3-8设置成功之后对它进行应力的分析看下图。图3-9 应力的分析的云图Fig. the analysis of the stress of 3-9从结果来看，其危险截面发生在托轮的安装位置，其最大应力为，远远小于材料的许用应力138.89MPa。接着对其变形进行分析，其位移云图如图3-10所示。图3-10 位移云图Figure 3-10 displacement contour从结果来看轴的整体变形最大只有0.00722mm，非常小，基本是没有变形的，满足了设计要求。（3）算轴上花键的尺寸花键计算使用5开发的软件计算，花键类型为平键联接。其参数对话框及计算结果如图3-11所示。图3-11 平键计算结果Figure 3-11 flat key calculation results从上图计算结果来看，平键的计算比压154.29Pa超出了许用比压值，因此需增加装平键的轴段尺寸。将其调整为35mm，再次计算，其结果满足了要求，如图3-12所示。轴径修改后，联轴器的型号不变，只是将传动轴端的变更为J型直径d=35mm，轴孔深度L=60mm。图3-12 修正尺寸后计算结果Figure 3-12 calculated results after revision3.5.3 滚动轴承的选择初选轴承型号为中系列深沟球轴承6009，其基本尺寸为内径d=45mm，外径D=75mm，宽度b=16，其基本额定动载荷Cr=21Kn，基本额定静载荷C0r=14.8kN。所受径向载荷为滚筒对其的支反力，即。轴向载荷考虑到滚筒在实际装配时为了方便卸料，需要将其倾斜。此处取安装角为计算其所受轴向载荷大小为。则，取e=0.35。，取径向动载荷系数X=0.56，轴向动载荷系数Y=1.3，按式3-31计算其当量动载荷。（3-31）取，计算得到P=5148.8N，取其预计使用寿命为，按式3-32计算其实际使用寿命。（3-32）计算得到，因此轴承选择符合需求。4几个零件的装配和三维建模4.1三维建模出带轮根据上一章节计算选定V带型号为的Z型，查阅机械设计手册第三卷表13-1-10，依据带轮的基准直径，选取带轮所对应打型号进行三维建模。小带轮直接连接在点击输出轴上，查手册，电机的输出轴直径d=24mm，采用平键连接，平键尺寸为（用上一章用到的键的校核软件查取），小带轮上的键槽深度为3.3mm。大带轮与减速器上的输入轴端连接，查手册减速器输入轴的直径d=24mm，键的尺寸，大带轮上键槽深度为3.3mm。带轮的形式根据标准，带轮的基准直径，（d安装带轮的轴的直径）时采用实心，当时采用腹板式，同时如果时，可采用孔板式；当时，采用轮辐式其结构形式。本设计中小带轮采用腹板式，其基本参数如表4-1所示。大带轮采用轮辐式，其参数如表4-2所示。表4-1带轮基本参数的表格Table 4-1 table with the basic parameters of the belt wheel槽型Z型基准直径槽基准宽度8.5mm槽顶高2mm槽根高7mm槽间距ef min7带轮槽角48mmL26mm75mmS6.5mm表4-2大带轮的基本参数表Table 4-2 large pulley basic parameters table槽型Z型基准直径槽基准宽度8.5mm槽顶高2mm槽根高7mm槽间距ef min7带轮槽角56mmL26mm375mm27mm22mm11mm基于三维软件CATIA对进行结构设计结果如图4.1所示。 图4.1带轮的三维模型Fig. 4.1 three dimensional model of belt wheel 带轮的轴端固定方式选择轴端挡的圈固定模式，如图4.2所示，螺栓选择M3x5。图4.2 带轮的轴端固定Figure 4.2 shaft end fixing with wheel4.2 三维建模出滚圈的托轮根据上一章节选定的滚圈直径d1=650mm，托轮直径d2=180mm，通常烘干机都需采用挡轮结构来抑制滚筒的轴向窜动，为了简化设计，本设计中在滚圈上加了导向槽，传动时托轮在滚圈的槽内转动，结构如图4.3所示。图4.3托轮滚圈的结构Fig. 4.3 structure of roller ring托轮采用孔板式结构，如图4-4所示，其轮毂采用Q235，摩擦面材质采用弹性胶体。滚圈材料选择Q235，通过焊接的方式固定在滚筒上。图4.4 托轮的三维模型Fig. 4.4 3D model of supporting wheel4.3三维建模出托轮的支架托轮支架结构如图4.5所示，托轮厚度为125mm，设计托轮的安装空间为140mm，装配时两边各留7.5mm，避免了托轮旋转时与支架发生摩擦。采用套筒对托轮轴向定位，同时套筒另一端对轴承内圈进行轴向定位。轴承的另一端用轴承盖对其定位。具体如图4.6所示。图4.5 简单托轮支架示意图Fig. 4.5 schematic diagram of simple support wheel图4.6 将托轮支架装配之后的图示Figure 4.6 after the bracket assembly4.4三维建模出滚筒依据前面章节中计算的滚筒尺寸，在CATIA中对其进行三维建模，扬料板通过焊接的方式固联在筒体上。筒体端部盖板的结构如图4.7所示，用螺栓固定在筒体的端部，方便拆卸，其正面装有5mm厚的有机玻璃，方便观察桶内工况。有机玻璃上开有直径为150mm的进气口和出气口。筒体上设有200mmx200mm的入料口和出料口。 图4.7在筒体进行三维模型的图示Figure 4.7 illustration of the three-dimensional model of the tube4.5三维建模出减速器以及电机对于标准件，查阅机械设计手册，依照其安装尺寸在CATIA中对其进行三维建模，结果如图4-8所示。 (a)减速器三维模型 （b）电机三维模型(a) three dimensional model of reducer (b) three dimensional model of motor 图4.8电机和减速器的三维模型Fig. 4.8 3D model of motor and reducer4.6进行装配的流程基于CATIA装配模块对茶叶烘干机进行装配，首先点击开始菜单机械设计装配设计进入到装配空间去，点击插入现有部件，弹出对话框如图4.9所示，将所有零件模块选中插入到装配空间内，如图4.10所示。图4.9将零件加入的栏Figure 4.9 the parts to join the bar图4.10将零件加到装配空间的成果Figure 4.10 the results of the parts added to the assembly space以筒体装配为例，首先选择相合约束，分别选择筒体与滚圈的轴线，使的筒体与滚圈的轴线重合，然后点击更新按钮，结果如图4.11所示。图4.11滚筒装配Figure 4.11 roller assembly然后点击距离约束，对滚圈轴向进行约束，首先定义两滚圈之间的距离为1400mm，然后定义左端滚圈到滚筒的距离为400mm，点击更新按钮，完成滚筒的装配，结果如图4.12所示。图4.12筒体装配Figure 4.12 cylinder assembly在CATIA中使用相合和距离约束这两个命令就可以完成设备的整体装配了，快速方便因此对于其他零件的装配就不再赘述了。4.7章节小总结本章主要是基于三维软件CATIA对茶叶烘干机的零件进行了三维建模，并进行了装配，最终装配完成的滚筒烘干机如图4-13所示。图4-13茶叶烘干机的装配模型Figure 4-13 assembly model of tea dryer5将茶叶烘干机进行运动仿真5.1分解作出爆炸视图在上一章节中主要完成了对茶叶烘干机的三维建模及主要零件图的绘制，完成三维装配如图4.13所示，先对其做爆炸视图，在CATIA装配设计模块中点击分解图标，得到爆炸视图如图5.1所示。图5.1作出的爆炸视图Exploded view of Figure 5.15.2运动仿真5.2.1模型修改基于CATIA数字化装备中的DMU运动机构模块对其进行运动仿真。在茶叶烘干机机构中有带传动，齿轮传动，还有摩擦传动，这三种传动均可使用模块中的齿轮结合来实现，但是由于软件自身存在的缺陷，在使用齿轮结合时，相对传递运动的两个构件必须有相同的载体，即其机架必须为同一零件。因此需对模型进行修改，将所有传动件的机架在一个零件体中进行建模，为了简化模型将传动轴与减速器输出端的联轴器去掉，直接将减速器的输出轴与传动轴作为一个整体。具体按照如图5.2所示的位置关系建立机架三维模型，并在CATIA装配设计模块中将其装入模型中，并对其添加约束，使得滚筒机架与滚筒的轴线重合，减速器输入轴机架与减速器输入轴重合，输出轴机架与减速器输出轴重合，电机输出轴机架与电机输出轴重合。最后将传动轴与减速器输出轴修改为同一根轴，为了方便观察，将减速器的上端盖隐藏掉，完成后的模型如图5.3所示图5.2机架位置Figure 5.2 rack location图5.3运动的仿真Fig. 5.3 simulation of motion5.2.2进行运动副的创建在DMU运动机构模块中首先使用旋转结合为各组传动件和其机架之间添加旋转副。如图5.4所示，以小带轮为例，点击旋转结合按钮直线1和直线2以此选取小带轮的轴线与电机输出轴机架，平面1和平面2以此选取小带轮的端面电机的输出轴机架端面，并将两平面的位置关系选为偏移（要注意的是此处两平面必须为平行平面，后面位置关系选取偏移，系统会自动根据设计的装配约束计算出两平面之间的约束距离）。勾选下面的驱动角度。按此步骤依次为大带轮，减速器中的大小齿轮、托轮和滚筒添加旋转副。需要注意的是只有在各传动的输入端菜勾选驱动角度选项，即在为小齿轮、和托轮添加转动副的时候需勾选驱动角度。图5.4旋转副的添加Fig. 5.4 the addition of rotating pairs添加完旋转副后设置其转速，由于各输入端全部为角度驱动，因此在设置转速时，需进行单位换算，以电机输出轴为例，其转速为1000r/min,换算成一秒旋转6000。设置时首先在模型树中找到角度驱动命令，并选取，然后点公式按钮，对其转速进行编辑，如图5.5所示图5.5转速设置Fig. 5.5 speed setting完成转速设置后为每组传动件添加齿轮结合，以V带传动为例，如图5.6所示，依次在模型树上选取旋转1（小带轮与电机轴机架之间的旋转）和旋转2（大带轮与减速器输入轴机架之间的旋转），勾选旋转结合1的驱动角度，设置传动比为带轮的传动3，设置仿真行程为020000deg（此处考虑到录制动画的时间所以设置了较大的行程）。注意齿轮和托轮摩擦传动设置时需将旋转方向设置为相反。图5.6 齿轮结合的添加Fig. 5.6 addition of gear完成上述步骤后，将机架固定，系统会自动提示该机构可以进行仿真了。仿真设置如图所示5.7所示。依次将命令3、4、5的值设置为最大值20000，点击开始按钮录制动画仿真。图5.7仿真设置Fig. 5.7 simulation setup5.3章节小总结本章完成了滚筒式茶叶烘干机的整体模型的装配，装配完成后，给机构添加运动副进行了运动仿真，并录制了仿真动画，通过运动仿真能够清楚的检查传动系统存在的缺陷及传动方案的可行性，这对实际工程应用来说可以缩短设备的研发周期。6技术经济性分析 这次对茶叶烘干机的设计中我都运用了很多的方法比如说使用CATIA来对零件进行三维建模，还有将零件图装配成装配图以及进行了受力分析仿真模拟等。还有就是在受力分析时运用了有限元的理论等等。干燥的过程中使用了变频器以此控制电热炉的的温度和风机的效率，这样就实现了对温度的控制。就能够避免将茶叶炒焦，可大大减少损失。风的吹动也能够让桶内的茶叶在抛扬过程中均匀受热。筒体内部用钢板做成的扬料板取代螺旋槽结构，降低加工难度。减少了加工的费用，提高了成品的品质，就提高了经济效益。7总结展望本次毕业设计主要是设计了一台滚筒式的茶叶烘干机。本次毕业设计是对大学所学专业课程的一次应用。本设计中主要涉及了常见的传动机构，如带传动、齿轮传动、摩擦传动等，也涉及了常用标准件的选型方法，如V带和带轮的选型，减速器的选型，电机的选型等。通过本次的毕业设计不仅让我熟悉了设计一个实际设备所经历的流程，同时熟悉了机械设计手册的使用方法，理论与实际相结合，发现了自己的不足之处。本次毕业设计存在的问题有：在设计过程中发现自己对于基础知识的掌握还存在一定的欠缺，另外由于设计经验不足，对于传动比的分配存在问题，导致了V带传动的大带轮的尺寸过大，与减速器的尺寸比例不协调，影响了整体结构的紧凑性。致谢 时光匆匆，转眼我已经在学习生活四年了，现在即将面临着毕业，在此我要感谢机械学院对我的培养，感谢我的老师们对我们的悉心栽培，感谢我身边亲爱的同学们，感谢你们陪我一起走过四年，感谢你们在生活学习上对我的帮助！感谢！我在这里很想谢谢的就是我论文的指导教师王劲松老师。这个文章于选题和列出提纲还有写初稿，一直修改到了最后的定稿，一直都是于王劲松老师耐心的指导还有帮助下所完成的。因为这回的毕业论文让我不但学习到了非常多的理论的知识，而且也让我熟悉了要编辑文档的时候的一系列需要的流程，还有就是王劲松老师严于律己，他对学生的那份责任感让我十分有感触。 最后感谢我的爸爸妈妈，感谢你们在我求学期间对我支持与关怀！参考文献1成大先，王德夫.机械设计手册5版（14卷）M.北京：化学工业出版社，2007.11.2濮良贵，纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社，2005.3万凤岭， 谢苏江， 周昭军 干燥设备的现状及发展趋势J化工装备技术， 2006(1):10124潘永康，王喜忠，刘相东 现代干燥技术( 2 版) M 北京: 化学工业出版社， 20075王继焕 稻谷和油菜籽烘干特性研究J 粮食储藏， 20026郭载德茶叶初制机械讲座第八讲茶叶烘干机茶叶，1989（4）51567王继焕.稻谷和油菜籽烘干特性研究J.粮食储藏,2003(31),3:40-418刘相臣.国内外干燥设备的现状及发展趋势J.化工装备技术,2000,21(6): 13-149Da-WenSun, Byrne C. 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Lee(机械和生产工程部，新加坡国立大学，新加坡) 注射模是一种由与塑料制品有关的和与制品无关的零部件两大部分组成的机械装置。本文提出了（有关）注射模装配造型的两个主要观点，即描述了在计算机上进行注射模装配以及确定装配中与制品无关的零部件的方向和位置的方法，提出了一个基于特征和面向对象的表达式以描述注射模等级装配关系，该论述要求并允许设计者除了考虑零部件的外观形状和位置外，还要明确知道什么部份最重要和为什么。因此，它为设计者进行装配设计（DFA）提供了一个机会。同样地，为了根据装配状态推断出装配体中装配对象的结构，一种简化的特征几何学方法也诞生了。在提出的表达式和简化特征几何学的基础上，进一步深入探讨了自动装配造型的方法。关键字：装配造型；基于特征；注射模；面向对象。1、简介 注射成型是生产塑料模具产品最重要的工艺。需要用到的两种装备是：注射成型机和注射模。现在常用的注射成型机即所谓的通用机，在一定尺寸范围内，可以用于不同形状的各种塑料模型中，但注射模的设计就必须随塑料制品的变化而变化。模型的几何因素不同，它们的构造也就不同。注射模的主要任务是把塑料熔体制成塑料制品的最终形状，这个过程是由型芯、型腔、镶件、滑块等与塑料制品有关的零部件完成的，它们是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件，因此，这些零件称为成型零件。（在下文，制品指塑料模具制品，部件指注射模的零部件。）除了注射成型外，注射模还必须完成分配熔体、冷却，开模，传输、引导运动等任务，而完成这些任务的注射模组件在结构和形状上往往都是相似的，它们的结构和形状并不取决于塑料模具，而是取决于塑料制品。显示了注射模的结构组成。 成型零件的设计从塑料制品中分离了出来。近几年，CAD/CAM技术已经成功的应用到成型零件的设计上。成型零件的形状的自动化生成也引起了很多研究者的兴趣，不过很少有人在其上付诸实践，虽然它也象结构零件一样重要。现在，模具工业在应用计算机辅助设计系统设计成型零件和注射成型机时，遇到了两个主要困难。第一，在一个模具装置中，通常都包括有一百多个成型零部件，而这些零部件又相互联系，相互限制。对于设计者来说，确定好这些零部件的正确位置是很费时间的。第二，在很多时候，模具设计者已想象出工件的真实形状，例如螺丝，转盘和销钉，但是CAD系统只能用于另一种信息的操作。这就需要设计者将他们的想法转化成CAD系统能接受的信息(例如线，面或者实体等)。因此，为了解决这两个问题，很有必要发展一种用于注射模的自动装配成型系统。在此篇文章里，主要讲述了两个观点：即成型零部件和模具在计算机上的防真装配以及确定零部件在模具中的结构和位置。 这篇文章概括了关于注塑成型的相关研究，并对注射成型机有一个完整的阐述。通过举例一个注射模的自动装配造型，提出一种简化的几何学符号法，用于确定注射模具零部件的结构和位置。2、相关研究 在各种领域的研究中，装配造型已成为一门学科，就像运动学、人工智能学、模拟几何学一样。Libardi作了一个关于装配造型的调查。据称，很多研究人员已经开始用图表分析模型会议拓扑。在这个图里，各个元件由节点组成的，再将这些点依次连接成线段。然而这些变化矩阵并没有紧紧的连在一起，这将严重影响整体的结构，即，当其中某一部分移动了，其他部分并不能做出相应的移动。Lee and Gossard开发了一种新的系统，支持包含更多的关于零部件的基本信息的一种分级的装配数据结构，就像在各元件间的“装配特征”。变化矩阵自动从实际的线段间的联系得到，但是这个分级的拓扑模型只能有效地代表“部分”的关系。 自动判别装配组件的结构意味着设计者可避免直接指定变化的矩阵，而且，当它的参考零部件的尺寸和位置被修改的时候，它的位置也将随之改变。现在有三种技术可以推断组件在模具中的位置和结构：反复数值技术,象征代数学技术，以及象征几何学技术。Lee and Gossard提出一项从空间关系计算每个组成元件的位置和方向的反复数值技术。他们的理论由三步组成：产生条件方程式，降低方程式数量，解答方程式。方程式有：16个满足未知条件的方程式，18个满足已知条件的方程式，6个满足各个矩阵的方程式以及另外的两个满足旋转元件的方程式。通常方程式的数量超过变量的数量时，应该想办法去除多余的方程式。牛顿迭代法常用来解决这种方程式。不过这种方法存在两种缺点：第一，它太依赖初始解；第二：反复的数值技术在解决空间内不能分清不同的根。因此，在一个完全的空间关系问题上，有可能解出来的结果在数学理论上有效，但实际上却是行不通的。 Ambler和Popplestone提议分别计算每个零部件的旋转量和转变量以确定它们之间的空间关系，而解出的每个零部件的6个变量(3个转变量和3旋转量)要和它们的空间关系一致。这种方法要求大量的编程和计算，才能用可解的形式重写有关的方程式。此外，它不能保证每次都能求出结果，特别是当方程式不能被以可解答的形式重写时。为了能确定出满足一套几何学限制条件的刚体的位置与方向，Kramer开发了一种特征几何学方法。通过产生一连串满足逐渐增长的限制条件的动作推断其几何特征，这样将减少物体的自由度数。Kramer使用的基本参考实体称为一个标识，由一个点和两正交轴构成。标识间的7个限制条件（coincident, in-line, in-plane, parallelFz,offsetFz, offsetFx and helical)都被定了义。对于一个包括独立元件、相互约束的标识和不变的标识的问题来说，可以用动作分析法来解决问题，它将一步一步地最后求出物体的最终的几何构造。在确定物体构造的每一个阶段，自由度分析将决定什么动作能提供满足限制物体未加限制部位的自由度。然后计算该动作怎样能进一步降低物体的自由度数。在每个阶段的最后，给隐喻的装配计划加上合适的一步。根据Shah和Rogers的分析，Kramer的理论代表了注射模具最显著的发展，他的特征几何学方法能解出全部的限制条件。和反复的数值技术相比，他的这种方法更具吸引力。不过要实行这种方法，需要大量的编程。现在虽然已有很多研究者开始研究注射成型机，但仍很少有学者将注意力放在注射模设计上。Kruth开发了一个注射模的设计支援系统。这个系统通过高级的模具对象(零部件和特征)支持注射模的成型设计。因为系统是在AUTOCAD的基础上设计的，因此它只适于线和简单的实体模型操作。3、注射模装配概述 主要讲述了关于注射模自动装配造型的两个方面：注射模在电脑上的防真装配和确定结构零件在装配中的位置和方向。在这个部分，我们基于特征和面向对象论述了注射模装配。 注射模在电脑上的防真装配包含着注射模零部件在结构上和空间上的联系。这种防真必须支持所有给定零部件的装配、在相互关联的零部件间进行变动以及整体上的操作。而且防真装配也必须满足设计者的下列要求：支持能表达出模具设计者实体造型想象的高级对象。2）成型防真应该有象现实一样的操作功能，就如装入和干扰检查。 为了满足这些要求，可用一个基于特征和面向对象的分级模型来代替注射模。这样便将模型分成许多部分，反过来由多段模型和独立部分组成。因此，一个分级的模型最适合于描述各组成部分之间的结构关系。一级表明一个装配顺序，另外，一个分级的模型还能说明一个部分相对于另一个部分的确定位置。与直观的固体模型操作相比，面向特征设计允许设计者在抽象上进行操作。它可以通过一最小套参数快速列出模型的特征、尺寸以及其方位。此外，由于特征模型的数据结构在几何实体上的联系，设计者更容易更改设计。如果没有这些特征，设计者在构造固体模型几何特征时就必须考虑到所有需要的细节。而且面向特征的防真为设计者提供了更高级的成型对象。例如，模具设计者想象出一个浇口的实体形状，电脑就能将这个浇口造型出来。 面向对象造型法是一种参照实物的概念去设计模型的新思维方式。基本的图素是能够将数据库和单一图素的动作联系起来的对象。面向对象的造型对理解问题并且设计程序和数据库是很有用的。此外，面向对象的装配体呈现方式使得“子”对象能继承其“父”对象的信息变得更容易。参考文献1. K. H. Shin and K. Lee, “从干涉面的自动检测注塑模具侧芯的设计”, 杂志设计与制造, 3(3), pp. 225236, 1993.12.2. Y. F. Zhang, K. S. Lee, Y. Wang, J. Y. H. Fuh and A. Y. C. Nee, “自动滑核心创作设计注塑模具的滑块/升降”, CIRP国际会议在模具设计和制作及展览, pp. 3338, 土耳其, 1997.6.19-21.3. E. C. Libardi, J. R. Dixon and M. K. Simmon, “研究综述：为机械组件设计的计算机环境”, 工程与计算机, 3(3), pp. 121136, 1988.4. K. Lee and D. C. Gossard, “一种表示组件的分层数据结构”, 计算机辅助设计, 17(1), pp. 15 19, 1985.1.5. K. Lee and D. Gossard, “组件在组件中的位置推断”, 计算机辅助设计, 17(1), pp.2024 , 1985.1.6. A. P. Ambler and R. J. Popplestone, “从指定的空间关系推断机构的位置”,人工智能, 6, pp. 157174, 1975.7. G. Kramer, 解决几何约束系统: 运动学的个案研究,麻省理工学院出版社，剑桥，麻省， 1992.8. J. J. Shah and M. T. Rogers, “基于特征设计的装配建模”, 工程设计研究, 5(3&4), pp. 218237, 1993.9. J. P. Kruth, R. Willems and D. Lecluse, “一种高层次模具设计支持系统”, CIRP国际会议在模具设计和制作及展览, pp. 3944, Turkey, 1997.6.1921.10. J. J. Shah, “特征技术评价”, 计算机辅助设计, 23(5), pp. 331343, 1991.6.11. S. R. Gorti, A. Gupta, G. J. Kim, R. D. Sriram and A. Wong, “面向产品和设计过程的一种面向对象表示方法”, 计算机辅助设计, 30(7), pp. 489501, 1998.6.12. J. Rumbaugh, M. Blaha, W. Premerlani, et al. 面向对象的建模与设计, Prentice Hall出版社，黄俊英，新泽西州，1991.13. Unigraphics要点用户手册, Unigraphics 解决方案有限公司., 马里兰高地, MO, 1997.14. IMOLD主页 http:/.sg/imold, Manusoft塑料私人有限公司新加坡.附录BAutomated Assembly Modelling for Plastic Injection MouldsX. G. Ye, J. Y. H. Fuh and K. S. LeeDepartment of Mechanical and Production Engineering, National University of Singapore, Singapore An injection mould is a mechanical assembly that consists of product-dependent parts and product-independent parts. Thispaper addresses the two key issues of assembly modellingfor injection moulds, namely, representing an injection mouldassembly in a computer and determining the position andorientation of a product-independent part in an assembly. Afeature-based and object-oriented representation is proposedto represent the hierarchical assembly of injection moulds.This representation requires and permits a designer to thinkbeyond the mere shape of a part and state explicitly whatportions of a part are important and why. Thus, it providesan opportunity for designers to design for assembly (DFA). Asimplified symbolic geometric approach is also presented toinfer the configurations of assembly objects in an assemblyaccording to the mating conditions. Based on the proposedrepresentation and the simplified symbolic geometric approach,automatic assembly modelling is further discussed.Keywords: Assembly modelling; Feature-based; Injectionmoulds; Object-oriented 1.Introduction Injection moulding is the most important process for manufacturingplastic moulded products. The necessary equipment consistsof two main elements, the injection moulding machineand the injection mould. The injection moulding machines usedtoday are so-called universal machines, onto which variousmoulds for plastic parts with different geometries can bemounted, within certain dimension limits, but the injectionmould design has to change with plastic products. For differentmoulding geometries, different mould configurations are usuallynecessary. The primary task of an injection mould is to shapethe molten material into the final shape of the plastic product.This task is fulfilled by the cavity system that consists of core,cavity, inserts, and slider/lifter heads. The geometrical shapes and sizes of a cavity system are determined directly by theplastic moulded product, so all components of a cavity systemare called product-dependent parts. (Hereinafter, product refersto a plastic moulded product, part refers to the component ofan injection mould.) Besides the primary task of shaping theproduct, an injection mould has also to fulfil a number oftasks such as the distribution of melt, cooling the moltenmaterial, ejection of the moulded product, transmitting motion,guiding, and aligning the mould halves. The functional partsto fulfil these tasks are usually similar in structure and geometricalshape for different injection moulds. Their structuresand geometrical shapes are independent of the plastic mouldedproducts, but their sizes can be changed according to theplastic products. Therefore, it can be concluded that an injectionmould is actually a mechanical assembly that consists ofproduct-dependent parts and product-independent parts. Figure1 shows the assembly structure of an injection mould. The design of a product-dependent part is based on extractingthe geometry from the plastic product. In recent years,CAD/CAM technology has been successfully used to helpmould designers to design the product-dependent parts. The automatic generation of the geometrical shape for a productdependentpart from the plastic product has also attracted alot of research interest 1,2. However, little work has beencarried out on the assembly modelling of injection moulds,although it is as important as the design of product-dependentparts. The mould industry is facing the following two difficultieswhen use a CAD system to design product-independentparts and the whole assembly of an injection mould. First,there are usually around one hundred product-independent partsin a mould set, and these parts are associated with each otherwith different kinds of constraints. It is time-consuming forthe designer to orient and position the components in anassembly. Secondly, while mould designers, most of the time,think on the level of real-world objects, such as screws, plates,and pins, the CAD system uses a totally different level ofgeometrical objects. As a result, high-level object-oriented ideashave to be translated to low-level CAD entities such as lines,surfaces, or solids. Therefore, it is necessary to develop anautomatic assembly modelling system for injection moulds tosolve these two problems. In this paper, we address the followingtwo key issues for automatic assembly modelling: representinga product-independent part and a mould assembly ina computer; and determining the position and orientation of acomponent part in an assembly. This paper gives a brief review of related research inassembly modelling, and presents an integrated representationfor the injection mould assembly. A simplified geometric symbolicmethod is proposed to determine the position and orientationof a part in the mould assembly. An example of automaticassembly modelling of an injection mould is illustrated. 2.Related Research Assembly modelling has been the subject of research in diversefields, such as, kinematics, AI, and geometric modelling. Libardiet al. 3 compiled a research review of assembly modelling.They reported that many researchers had used graphstructures to model assembly topology. In this graph scheme,the components are represented by nodes, and transformationmatrices are attached to arcs. However, the transformation matrices are not coupled together, which seriously affects the transformation procedure, i.e. if a subassembly is moved, all its constituent parts do not move correspondingly. Lee and Gossard 4 developed a system that supported a hierarchical assembly data structure containing more basic information about assemblies such as “mating feature” between the components. The transformation matrices are derived automatically from the associations of virtual links, but this hierarchical topology model represents only “part-of” relations effectively. Automatically inferring the configuration of components in an assembly means that designers can avoid specifying the transformation matrices directly. Moreover, the position of a component will change whenever the size and position of its reference component are modified. There exist three techniques to infer the position and orientation of a component in the assembly: iterative numerical technique, symbolic algebraic technique, and symbolic geometric technique. Lee and Gossard 5 proposed an iterative numerical technique to compute the location and orientation of each component from the spatial relationships. Their method consists of three steps: generation of the constraint equations, reducing the number of equations, and solving the equations. There are 16 equations for “against” condition, 18 equations for “fit” condition, 6 property equations for each matrix, and 2 additional equations for a rotational part. Usually the number of equations exceeds the number of variables, so a method must be devised to remove the redundant equations. The NewtonRaphson iteration algorithm is used to solve the equations. This technique has two disadvantages:first, the solution is heavily dependent on the initial solution; secondly, the iterative numerical technique cannot distinguish between different roots in the solution space. Therefore, it is possible, in a purely spatial relationship problem, that a mathematically valid, but physically unfeasible, solution can be obtained. Ambler and Popplestone 6 suggested a method of computing the required rotation and translation for each component to satisfy the spatial relationships between the components in an assembly. Six variables (three translations and three rotations) for each component are solved to be consistent with the spatial relationships. This method requires a vast amount of programming and computation to rewrite related equations in a solvable format. Also, it does not guarantee a solution every time, especially when the equation cannot be rewritten in solvable forms. Kramer 7 developed a symbolic geometric approach for determining the positions and orientations of rigid bodies that satisfy a set of geometric constraints. Reasoning about the geometric bodies is performed symbolically by generating a sequence of actions to satisfy each constraint incrementally, which results in the reduction of the objects available degrees of freedom (DOF). The fundamental reference entity used by Kramer is called a “marker”, that is a point and two orthogonal axes. Seven constraints (coincident, in-line, in-plane, parallelFz, offsetFz, offsetFx and helical) between markers are defined. For a problem involving a single object and constraints between markers on that body, and markers which have invariant attributes, action analysis 7 is used to obtain a solution. Action analysis decides the final configuration of a geometric object, step by step. At each step in solving the object configuration, degrees of freedom analysis decides what action will satisfy one of the bodys as yet unsatisfied constraints, given the available degrees of freedom. It then calculates how that action further reduces the bodys degrees of freedom. At the end of each step, one appropriate action is added to the metaphorical assembly plan. According to Shah and Rogers 8, Kramers work represents the most significant development for assembly modelling. This symbolic geometric approach can locate all solutions to constraint conditions, and is computationally attractive compared to an iterative technique, but to implement this method, a large amount of programming is required. Although many researchers have been actively involved in assembly modelling, little literature has been reported on feature based assembly modelling for injection mould design. Kruth et al. 9 developed a design support system for an injection mould. Their system supported the assembly design for injection moulds through high-level functional mouldobjects (components and features). Because their system was based on AutoCAD, it could only accommodate wire-frame and simple solid models.3. Representation of Injection Mould Assemblies The two key issues of automated assembly modelling for injection moulds are, representing a mould assembly in computers, and determining the position and orientation of a product- independent part in the assembly. In this section, we present an object-oriented and feature-based representation for assemblies of injection moulds. The representation of assemblies in a computer involves structural and spatial relationships between individual parts. Such a representation must support the construction of an assembly from all the given parts, changes in the relative positioning of parts, and manipulation of the assembly as a whole. Moreover, the
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