基于UG连接薄板切断机构设计及有限元分析
摘要 摘要：薄板切断机的应用较为广泛，既可以在机械工厂用来切板材，又可被劳动人民用来切木板、甘蔗等。简易薄 板切断机构可以使用连杆机构来实现。连杆机构又称为低副机构，由多个面接触连接构成。连杆机构有很多优点， 例如：承受的载荷大，方便润滑，加工制造方便，并且可以获得比较高的精度；不但如此，连杆机构还可以实现很 多种运动规律。 本课题使用连杆机构和齿轮传动设计了一种薄板切断机构，根据工作需要设计了平行四边形机构的主要尺寸， 选择确定了主要动力源齿轮机构的主要参数，并结合 NX 三维软件，完成了机构的造型与工作情况的有限元分析，为 普通简易切断机构的设计与生产提供了参考。 关键词：连杆机构；齿轮机构；板材切断；造型实现；有限元分析
Abstract Abstract:Sheet cutting machine is widely used, it can be used not only in mechanical factories, but also in the working people to cut wood, sugar cane and so on. The simple thin plate cutting mechanism can be realized by connecting rod mechanism. The linkage mechanism, also called low-pair mechanism, is composed of multiple surface contact connections. The linkage mechanism has many advantages, such as large load bearing, convenient lubrication, convenient machining and manufacturing, and can obtain higher precision; not only this, the linkage mechanism can also achieve many kinds of motion rules. In this paper, a thin plate cutting mechanism is designed by means of connecting rod mechanism and gear transmission. The main dimensions of parallelogram mechanism are designed according to the need of work, the main parameters of the main power source gear mechanism are selected and determined, and the three-dimensional software of NX is combined with the main parameters of the main power source gear mechanism. The finite element analysis of the modeling and working condition of the mechanism is completed, which provides a reference for the design and production of the common simple cutting mechanism. Key words:Connecting rod mechanism, gear mechanism, plate cutting, modeling realization, finite element analysis
第一章 绪论 1.1 课题简介 切断机的可以在两种行业应用，分别为金属行业和非金属行业，一般情况下，非金 属行业的切断机会设计的比较细致，比如：切割石板的石材切割机、锯齿切割机、水切 割机、木材切割机、布料切割机等等，金属的有板材切割机等等。切断机构的价值，在 生活中就完全的体现了出来，比如：人们最常见的许多中药就是需要使用切断机将其切 断的，自动切断机，不仅可以均匀稳定的切断中药材，还可以节省许多的人力物力，方 便了人民；除了医，人们最不能离开的就是吃，那么切断机在这又起到了大的作用，年 糕是生活中最常见的一种食物，人们在追求美味的同时，还要求食物美观，让人看着有 食欲，那么切断机就有了大的作用，它不但能够更好更完美的切出年糕的相同长度，还 可以提高效率，节省成本，非常实用的一个切断机；机械厂最常见的切断机就是钢筋切 断机，因为钢筋材质较硬，人力切断必然是耗费巨大的，但是钢筋切断机不但大大的节 省了人力和物力，切断速度还快，大大提高了钢筋的切断效率，并且还因为切断机的合 理设计，还提高了切断机的安全系数，解决了许多人力切断的安全问题等等。 本论文主要是完成一个四边形连杆机构的切断机设计，主要是对四边形连杆机构进 行分析论述，四边形连杆机构主要是由各个转动副或者是移动副组合而成的一种平面连 杆机构，这种四边形连杆机构在生活中是最常见的，也是应用最广泛的。同时也可以用 最基础的四边形连杆机构组合成复杂的连杆机构进行应用。连杆切断机构的设计最讲究 的就是要有很好的顺滑性，要耐磨耐用并且还要有很好的精度，还需要注意机构之间的 夹角，摇杆的摆动角的关系，要精确的知道运动机构的运动性的各个参数值还有各个结 构之间的尺寸关系。 1.2 国内外发展状况 国内外切断机的发展状况也是不一样的，因为切断机的技术含量比较低，容易仿造 并且利润不高等各种原因，所以最近国内几十年厂家基本都是维持现状，发展也不快， 所以与国外对比还是有些差距的，例如：国外的切断机偏心轴的偏心距较大，而国内的 就偏小，所以给客户带来了许多的不便，不是要换刀片就是要换刀片垫，有时还需要转 换角度来使用；国外的切断机基本都是用钢板焊接起来使用的，对于零件的加工精度和 热处理都是过高的技术要求的，不管是承受的载荷还是磨损等都远远超过国内的机器；
发明切断机的目的就是为了提高工作效率，但是国内的切断机的工作效率远低于国外生 产的切断机，而且国内的切断机自动化水平也远不如国外的切断机；国内的切断机外观 质量整体的性能也远不如国外生产的，并且许因为我国的工厂都抱着老旧的思想，生产 不出精美又实用的切断机。即便切断机在我国的发展不如国外的好，可在我国的切断机 应用还是非常多的，因为我国经济的迅速发展切断机行业也出现发展迅速的状态，随着 中国加入国际组织，我国的切断机也在进行出口生意，后来因为经济危机的爆发，对切 断机行业造成了巨大的影响，但随后我国的经济迅速恢复和发展，切断机行业也在随之 好起来，重新进入了良好的发展轨道上。 1.3 课题研究内容 （1）根据技工工作需求，设计计算出连接板切断机构的尺寸参数,主要包括机架部 分、连杆部分、曲柄部分等构件。 （2）使用 NX 三维软件绘制出连杆机构的零件模型，进行装配仿真验证零件的干 涉情况。（3）对该机构进行工艺分析和有限元分析。确定主要零件的安全工作条件。 1.4 本章小结 主要叙述了该机构的实用性，对该机构进行了简单的分析。应当如何设计出该机构， 设计该机构的过程中应当注意什么。同时介绍了该机构的优点，其优点可以给人们生活 带许多便利。
目录 第一章 绪论..................................................................................................................1
1.1 课题简介..........................................................................................................1
1.2 国内外发展状况..............................................................................................2
1.3 课题研究内容..................................................................................................2
1.4 本章小结..........................................................................................................2
第二章 连接板切断机构的设计与造型实现..............................................................3
2.1 设计方案的提出与对比..................................................................................3
2.1.1 应用场合..................................................................................................3
2.2 机构设计..........................................................................................................3
2.2.1 连杆机构的设计......................................................................................6
2.2.2 齿轮机构的设计......................................................................................6
2.3 三维软件的介绍..............................................................................................6
2.4 机构的造型绘制..............................................................................................7
2.4.1 刀架建模..................................................................................................8
2.4.2 切刀建模..................................................................................................9
2.4.3 锁块建模................................................................................................11
2.4.4 旋转连杆建模........................................................................................12
2.4.5 连杆建模................................................................................................13
2.4.6 有轴锁块建模........................................................................................14
2.4.7 齿轮建模................................................................................................15
2.5 本章小结.......................................................................................................15
第三章 连接板切断机构的装配、爆炸图、运动仿真............................................16
3.1 机构模型的装配............................................................................................16
3.2 切断机构的爆炸图........................................................................................20
3.3 连接板切断机构的齿轮加工工艺路线........................................................20
3.4 运动仿真........................................................................................................21
3.5 本章小结........................................................................................................22
第四章 连接板切断机构的有限元分析....................................................................23
4.1 连接板切断机构的有限元分析....................................................................23
4.2 本章小结........................................................................................................28
第五章 回顾总结........................................................................................................29
致谢..............................................................................................................................30
参考文献......................................................................................................................31
附件..............................................................................................................................32
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