一种便携式镗床的机构设计与运动仿真
摘要
如今，许多机械制造公司都在进行各种大型施工设备的生产，然而售后维修仍然处于薄弱环节，所以各种各样的便携式维修设备不断涌现。其中挖掘机、推土机等设施在工作中，因粉尘问题而产生的转轴孔磨损现象频繁出现，大大拖延了施工进度。因此，国内外都缺少一种对其简易、快捷的现场维修装备，社会也普遍期盼一种新型设备可以改变现状，便携式镗床便应运而生。便携式镗床相对于普通镗床，它能够进行现场修理设备，来解决设备转轴孔磨损的问题。
本课题主要研究解决“便携式镗床的机构设计与造型”，介绍了便携式镗床操作时的注意事项，运用NX10.0来进行机构的造型设计。总方案设计有四个部分组成，分别为功能设计、结构设计、造型设计、仿真模拟组成。为了发现便携式设备中存在的缺点，对它进行解决改造，以减少施工设备维修的时间，便于加快基础设施建设。
关键词：便携式；维修装备；造型设计
Abstract
Today, many mechanical manufacturing companies are producing a variety of large-scale construction equipment, but after-sales maintenance is still in the weak link, so a variety of portable maintenance equipment continues to emerge. Among them, excavators, bulldozers and other equipment are in operation, and the phenomenon of shaft hole wear caused by dust problems frequently occurs, which greatly delays the construction progress. Therefore, there is a lack of simple and fast on-site maintenance equipment at home and abroad. The society also generally hopes that a new type of equipment can change the status quo, and portable trampolines will emerge. Compared to ordinary trampolines, portable trampolines are capable of on-site repair equipment to solve the problem of equipment shaft hole wear.
This topic mainly studies and solves the "design and shape of the portable trampoline", introduces the precautions for the operation of the portable trampoline, and uses NX10.0 to design the mechanism. The total scheme design consists of four parts, which are functional design, structural design, modeling design, and simulation. In order to find the shortcomings in portable equipment, it is solved and modified to reduce the maintenance time of construction equipment, to speed up the construction of infrastructure.
Keywords: Portable; maintenance equipment; design
目 录
摘要： 2
关键词： 2
目 录 3
第一章 引言 4
1.1 概述 4
1.1.1 镗床的应用背景 4
1.1.2 问题的提出 4
1.2本课题的研究方向及意义 5
1.3便携式镗床的国内外研究现状 5
1.4 本课题的研究内容及其方案设计 7
1.5 本章小结 7
第二章 便携式镗床机构设计 8
2.1 方案的提出与对比 8
2.1.1 用途 8
2.1.2 结构方案设计与对比 8
2.2 镗床结构设计与工作原理 9
2.2.1 工作原理 9
2.2.2 齿轮机构设计 10
2.2.3 箱体机构设计 12
2.2.4 支架机构设计 12
2.3 本章小结 13
第三章 便携式镗床的造型与装配 13
3.1 NX软件介绍 13
3.2 机架的建模 14
3.2.1 支架的建模 14
3.2.2 螺钉的建模 20
3.2.3 螺栓的建模 23
3.3 旋转机构的建模 25
3.3.1 箱体的建模 25
3.3.2 轴的建模 29
3.3.3 刀架的建模 33
3.3.4 齿轮的建模 37
3.4 镗床的装配 38
3.5 本章小结 42
第四章 便携式镗床的运动仿真 43
第五章 总结与展望 46
致谢 47
第一章 引言
1.1 概述
1.1.1 镗床的应用背景
在西方，镗床最早应用于加工内孔，经过不断的发展，第一次在军事领域得到了广泛的应用，例如火炮炮筒的精加工工序只能通过镗床来实现，这便间接推动了火炮的技术水平。其次，使用镗床对蒸汽机的气缸加工这一道必不可少的工序更让镗床在众多机床中的地位大大提升。在此之后，各式各样的镗床不断出现并得到广泛的应用。如今，机床行业朝着数控化的目标不断发展，镗床也与时俱进的大力发展数控化设备，基本实现了机械自动化。通过这次毕业设计，对我在学校学习到的工程力学、机械设计学、电工学等知识进行了一次严格的检验，同时也提升了专业知识的水平，拓宽了知识面。
1.1.2 问题的提出
如今，许多机械制造公司都在进行各种大型施工设备的生产，然而售后维修仍然处于薄弱环节，所以各种各样的便携式维修设备不断涌现。其中挖掘机、推土机等设施在工作中，因粉尘问题而产生的转轴孔磨损现象频繁出现，大大拖延了施工进度，造成预料之外的损失。在这种情况下，国内外都需要一种可以完成简易携带、快捷运输的现场维修设备，社会也普遍期盼一种对工作环境有较好适应能力的新型设备可以改变现状。
1.2本课题的研究方向及意义
在所述问题中，我们提出了对转轴孔磨损现象进行便捷组装、维护的要求。因此，我们设计了一种新型的镗床机构，它既可以用于对大型设备进行现场维修作业，也便于携带和组装，也就是便携式镗床。便携式镗床相对于工厂里的普通镗床而言，第一个优势便是它的简易性，便携式镗床结构并不复杂，只要是会操作普通镗床的工人，只需少量的时间就可以掌握便携式镗床的操作技巧，大大节省了时间。第二个优势就是便于携带并且可以快速安装，各类型不易搬运的大型施工设备产生的转轴孔磨损现象得到了很好的解决。其次，便捷式镗床的小型化规格凸显了它的低能耗性，减少了对环境的污染，提高了能源资源的利用效率，降低了维修成本。
综上所述，本课题所设计的便携式镗床，具备了便于运输、操作简易、适应力强、能耗小等优点，这些都是普通镗床无法实现的。
现代社会经济发展离不开基础设施的建设，而在大量基础建设带来的大型施工设备转轴孔磨损现象当中，一种便携式镗床便可以起到至关重要的作用。因此，便携式镗床的应用前景是非常广泛的，具备了非常大的发展潜力和提升空间，无论是对国家经济还是市场需求而言，便携式镗床的研究都具有非常重大的意义。
1.3便携式镗床的国内外研究现状
便携式镗床一直是我国的重点研究发展对象，每年投入巨大，在镗床产品质量、产品性能、科技水平等方面都取得了很大的进展。但相比之下，国外的同类镗床产品性能更加优越，技术水平更加高端，结构设计更加合理、简洁。所以，本课题研究如何将镗床更加小型化、简易化，以适应各种复杂多样的施工环境。
我国目前生产便携式镗床的企业一般汇集在天津、山东一带，可以生产各种工程机械、零配件以及便携式维修设备。国外的生产厂家有美国的Snyder公司，德国的希斯庄明有限公司等。目前市场中一部分便携式镗床介绍如下表1所示。
表1：国内外一部分便携式镗床介绍
公司名称 主要的产品型号 便携式镗床性能简介
国内 天津市铸泰源工程机械制造厂 便携式镗床
ZTY
ZTY-A
ZTY-B
ZTY-E 便携式镗孔机可自动也可以自动，操作方便，尺寸精度高，可以加工各类轴孔。机床硬度高，精度非常高，可以用来进行各种深孔加工，安全可靠。
新乡市蓝图机床有限公司 便携式镗床
LTT-50
LTT-40
ILT-40 便携式镗孔机，适于现场轴孔维修，体积小，重量轻，性能优越，使用寿命长。一个人就能对现场进行维修，减少了劳动力和资源的浪费。
国外 德国希斯庄明有限公司 FB-270
FB-330
便捷式镗孔机，可手动可自动，操作方便，安装快捷简单。适合于各种行业，例如野外挖矿，海上施工等恶劣环境。
美国Snyder公司 KBN-145
KBN-170
KBN-175 便携式镗孔机，经久耐用，使用周期长，性能强大，携带方便，结构设计合理，可单人操作，用途广泛。定位装置优势突出，操作时定位准确，精度高，大大的提升了生产效率。
由上表可知，我国有很多不足的地方，第一是缺乏自主创新力，国内高科技领域的发明专利数量较少，国内很多生产厂家使用的核心部件都是从国外购买的产品。第二是产品质量差距大，一个产品的质量好坏决定了这个产品的经济价值，是用户在选购设备时一定会考虑的一方面。本课题也是针对这个两个方面对便携式镗床设计与改进。
综上所述，我国的工业发展起步较晚，错失了很多工业发展的良机，导致生产规模和技术水平远落后于国外工业发达国家。但我国有具备成为工业发达国家的潜质，具有很多国外没有的优势，有着巨大的发展空间。我国人口众多，能源资源也有很多，产业分工非常明确、细致，政府制定一系列优惠政策大力扶持工业的发展。依靠着这些优势，我国会向着工业强国的目标不断前进。
1.4 本课题的研究内容及其方案设计
本课题探究了镗床结构如何优化。使其更加便捷，易于携带，可以单人就能对大型机械的轴孔磨损进行修理，以UG为基础对设计的镗床进行建模，仿真，并且在仿真后进行对比，找出其中不足的地方，再次进行改进，争取能完美的解决便携式镗床的制造设计。课题分为四个部分，方案设计部分、参数设计部分、造型装配部分、运动仿真部分。各个部分又细化，对不同的结构设计，造型设计和参数设计进行对比，找出最适合当前课题的方案。
1.5 本章小结
本章节主要写了镗床的应用背景和提出的问题，探讨了便携式镗床的研究方向及意义，进一步研究对比了国内外的便携式镗床，还说明了本课题的研究内容.
