【《基于UG的某水面垃圾清理装置部件三维设计案例》1800字】

基于UG的某水面垃圾清理装置部件三维设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u3550基于UG的某水面垃圾清理装置部件三维设计案例 -1-111211.1参数化草图整体设计 -1-124021.2垃圾清理装置部件的建模 -1-99751.3垃圾清理装置的三维装配 -3-58221.4垃圾清理装置的运动仿真 -4-1.1参数化草图整体设计当垃圾清理装置的重要部件设计完成后，能否按照上述设计的方案实现其预定的打捞功能，需要建立三维模型来检查是否在设计中存在不合理。随着当前计算机辅助软件的广泛应用，基于特征的三维建模技术[23]在机械设计方面得到了广泛的应用，对于垃圾打捞的动力装置、传输装置、收集装置运动关系以及轴与轴承的配合等，都需要在三维软件中直观的显示。目前使用较为普遍的三维软件，主要有Solidworks、UG、Catia等，通过平面的草图进行尺寸设计，依靠基于特征的参数化造型，最后将各个部件进行自顶而下[24]的装配体，从而完成垃圾清理装置的建模，其中非标准件如船体、转向装置、动力装置、传输装置、破碎装置、收集装置等，需要经过拉伸、切除、扫描以及镜像等命令依靠参数化建模完成；标准化的机械传动装置、驱动电机、减速装置、紧固装置等可在三维软件自带的数据库中进行调用。最后在模型中可直观的对装置的尺寸和连接方式进行检查，当设计出现变更或者重要的零部件有设计缺陷时，依靠参数化的特征参数能够快速的对装置的相关部件和装配进行更改，显著提高了设计效率。此外还能够对其尺寸以及连接方式等具体细节进行优化、装配模拟和运动干涉分析[25,26]等，在一定程度上提高了设计的可行性。1.2垃圾清理装置部件的建模在对本装置的三维建模过程中，一般来说模型主体、转向装置、传输装置、破碎装置等主要依靠拉伸、扫描、镜像、阵列、求差、求和以及分割等命令，当某个特征之前发生变更时，后面的特征也会发生相应的更新，其中传动装置[27,28]是重要而复杂的一个主要组件，其主要包扩减速器、V带、传动轴、轴承支座等。在对本装置的建模过程中，图4-1a为采用参数化建立的动力装置，图4-1b为破碎装置，在建模过程中轴承座的内孔与轴承可以建立参数化联系，即轴承的外圆与轴承座的内孔建立接触对，当轴承型号尺寸发生更改时，另一个尺寸也会相应的发生改变，这样能够保证破碎装置的齿轮与轴承三维数模的装配尺寸链完整。（a）动力装置（b）破碎装置图4-1动力与破碎装置装置空间设计的合理性对其运行精度有着重要的影响，一方面需要满足结构功能性要求；另一方面还需要满足经济性，即尽可能的减小部件的尺寸，从而降低装置的安装空间。如图4-2所示为垃圾收集装置，当垃圾破碎一定时间后，底部垃圾装满前，气缸推动收集盒向右运动，使得垃圾盒进入右舱的垃圾箱，当关闭竖板后，气缸拉动收集盒向左运动，继续盛装破碎完毕掉落的垃圾。图4-2分拣传送轴图4-3为本设计的垃圾收集装置，其中前部为垃圾收集回转叶片，两边各采用四个叶片进行打捞，在动力形式上由第一级和第二级的V带进行传动，采用动力换向的锥齿轮副来驱动打捞叶片。图4-3垃圾收集装置1.3垃圾清理装置的三维装配当本设计的主要部件，如转向装置、动力装置、传输装置、破碎装置、收集装置等设计完成后，需要建立整体的三维模型，其中相关标准件从UG自带的标准件库中进行调取，如紧固件、轴承以及连接板等[29]。根据上述装配关系建立装置的相应尺寸，采用自上而下的装配方法进行装配，基于参数化和模块化的装配顺序，得到本设计工作区域的三维模型。当设计存在缺陷或需要优化时，只需要单独对上述指定的装置部件或特征进行参数化修改即可，最后得到图4-4的整体三维模型。图4-5装置三维模型1.4垃圾清理装置的运动仿真当创建完成本设计的三维模型后，为了验证机构的设计合理性，需要采用运动仿真的形式进行仿真[30]，下面采用UG软件进行仿真分析，这里对螺旋桨进行运动仿真：首先选择“新建仿真”；接着右键单击“motion_1”，点击“新建连杆”；再选择船体为固定连杆；最后建立旋转部件，如图4-6a所示。下面对各个运动机构部件之间的自由变量、约束条件和运动形式进行定义：（1）进入运动仿真模块。首先建立转向装置；再定义其质量特性，主要包括质量、质心、惯性矩、初始速度等，当其质量特性定义完成后还需要定义各个部件的材料，这是计算上述参数的主要初始常量。（2）创建运动副。这里需要定义三角臂、连杆等主要部件的运动副，选择举升机构中需要约束的连杆自由度，包括确原点和方向。如图4-6b所示。（a）创建固定连杆（b）创建运动副图4-6运动仿真设置（3）解算。当上述运动副创建完毕后点击“解算