CA6140車床三維建模及運動仿真-車床設計、裝配、運動仿真【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709851課程設計說明書課程名稱機械設計方向課程設計題目CA6140車床設計、裝配、運動仿真機械工程學院（系）機械設計專業(yè)班級學號學生姓名指導教師2014年12月CA6140車床總體設計目錄目錄第一章課程設計任務書3（一）、設計目的和要求3（二）、設計學時和學分5（三）、設計的主要內容5（四）、設計的進行方式6（五）、設計時間安排6第二章機床的規(guī)格參數和用途8第三章傳動方案和傳動系統圖12第四章車床零件有限元分析17第五章機床總裝配及仿真24第六章總結與心得31第七章參考資料編目32買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709853CA6140車床總體設計買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709855CA6140車床總體設計買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709857CA6140車床總體設計買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709859CA6140車床總體設計第一章課程設計任務書（一）、設計目的和要求現代機械CAD課程設計是機械設計專業(yè)方向課程中實踐性較強、綜合性突出的重要教學環(huán)節(jié)，使該專業(yè)方向的學生在校期間最后一次（除畢業(yè)設計外）進行的較長時間、較系統、較全面的工程設計能力訓練，在實現學生總體培養(yǎng)目標中占有特別重買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098511要的地位。對于樹立學生的創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學生設計的系統性、可靠性、完整性意識，激發(fā)學生用依據理論結合計算機技術解決工程實踐問題的興趣，加深同學對課程所學內容的綜合理解和掌握具有舉足輕重的作用和十分重要的意義。本教學環(huán)節(jié)的實施目的是1、通過課程設計實踐，樹立正確的現代的機械設計思想，培養(yǎng)綜合運用機械設計、現代設計方法學、自動機械設計課程和計算機輔助設計/輔助分析/輔助制造（CAD/CAE/CAM）、有限元分析、優(yōu)化設計、可靠性設計等其他先修課程的理論與生產實踐知識來分析和解決用計算技術對現代機械的進行完整設計所涉問題的能力。2、學習用計算機技術進行現代機械設計的一般方法，掌握計算機輔助現代機械設計的一般規(guī)律和所需技術和軟件。3、用計算機進行現代機械設計基本技能的訓練例如計算（MATLAB）、分析（UG/SCINARIO、有限元分析、機構運動分析、結構分析和參數化設計模塊）、修正、繪圖（UG/DRAFTING/ASSEMBLY/FREEFORM）、查閱資料和手冊、運用標準和規(guī)范。4、有條件的話，可熟悉現代設計中涉及的計算機技術（計算機輔助制造UG/MANUFACTURING）和其他流行CAD軟件（ANSYS、ADAMS、PRO/E）的使用操作，全面掌握現代計算機輔助機械設計的全過程。CA6140車床總體設計課程設計教學的基本要求是1、能從機器功能要求出發(fā)，制定或分析設計方案，合理的選擇電動機、傳動機構和零件。2、能按機器的工作狀況用MATLAB分析和計算作用在零件的載荷，合理選擇零件材料，正確計算零件主要參數及尺寸。3、能考慮制造工藝、安裝與調整、使用與維護、經濟性和安全性等問題，對機器和零件進行結構設計。4、繪圖表達設計結果，圖樣符合國家制圖標準，尺寸及公差標注完整、正確，技術要求合理、全面。5、掌握使用計算機進行設計計算和使用計算機進行結構設計并繪制裝配圖（UG/ASSEMBLING）、零件圖（UG/DRAFTING）的方法。6、進行有限元分析（UG/MASTERFEM或ANSYS）、機械運動動態(tài)分析（UG/MOTION或ADAMS）或和機械結構分析（UG/STRUCTURES或ADAMS）并對整個裝置進行針對性分析并取得合理的改進。（二）、設計學時和學分學時3周學分15（三）、設計的主要內容課程設計題目常以一般用途的機械裝置為主，也可以做其他設計買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098513題目，其他工作量相當于C6140機床的主傳動部分設計。每個學生應相對獨立完成確定機器或傳動裝置的總體方案，選定電動機和傳動機構，并完成其運動學計算；進行傳動零件以及軸、軸承、鍵聯接、聯軸器的設計計算，選擇有關零、部件的規(guī)格；結合設計計算，穿插進行主要零件的結構設計；用繪圖機器或傳動裝置的總體結構設計并綜合考慮其潤滑與密封等問題；進行軸的精確校核計算；用計算機繪圖軟件（UG或PRO/E）繪制正式裝配圖和零件圖；用有限元分析模塊（UG/MOTION或ADAMS）和機械結構分析模塊（UG/STRUCTURES或ADAMS）對整個裝置進行分析并取得合理的改進，整理、撰寫設計說明書；總結設計，準備答辯內容。設計題目可僅給機器所需實現的功能，由學生自行設計傳動方案；亦可給定傳動方案，由學生分析后進行設計。學生應提交的設計成果包括1機器或部件正式計算機裝配圖1張（UG/ASSEMBLY），A0圖紙。2零件工作圖3張（UG/DRAFTING），A2、A3或A4圖紙。通常為關鍵軸、關鍵零件工作圖。3有限元分析效果圖1張（UG/MASTERFEM）4設計計算說明書一份，說明書應包括確定裝置總體方案，運動學、動力學計算（MATLAB程序），關鍵零件的設計計算，軸、軸承、鍵聯接的校核計算（MATLAB程序）等內容。CA6140車床總體設計（四）、設計的進行方式由指導老師給出設計課題，學生在規(guī)定時間內。在規(guī)定的地點由教師指導獨立完成設計。（五）、設計時間安排按以下進程安排4周，共20天設計周期（1）方案設計（含選電動機、傳動裝置的運動學、動力學計算）（2天）；（2）傳動件設計（0、51天）；（3）裝配草圖設計（45天）；（4）裝配工作圖設計（3、54、5天）；（5）零件工作圖設計（0、5天）；（6）有限元分析效果（3天）；（7）機械運動動態(tài)分析圖（1、52天）；（8）機械結構分析圖（1、52）；（9）某個零部件的修正圖（0、51天）；（10）編寫設計計算說明書（12天）；（11）答辯（1天）。設計過程中安排一次機床或成熟機械裝置裝拆試驗和觀摩模型實物展覽室，進一步增強學生的感性認識；安排1624學時集中講課，講解各軟件及其模塊的使用要點；其他時間采取集體輔導與個別指導相結合的指導方式。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098515其中講課、輔導穿插在各階段進行。第二章機床的規(guī)格參數和用途CA6140型臥式車床是普通精度級的萬能機床,它的特有功能是車削一定范圍內的各種螺紋,包括切削公制螺紋、英制螺紋、模數螺紋和徑節(jié)螺紋的功能。進給傳動鏈的變速機構能嚴格準確地按照標準螺距數列來變化。CA6140型臥式車床進給箱固定在床身左前面,內有進給運動的變換裝置及操縱機構,其功能是改變被加工螺紋的螺距或機動進給的進給量。變換裝置包括移換機構,實現倒數關系及特CA6140車床總體設計殊因子距機構,來實現車削出導程值按等差數列排列的螺紋機構,來實現車削螺紋的導程值成倍數關系變化的螺紋。圖21車床結構組成三維造型如圖22所示圖22車床造型CA6140型普通車床的加工范圍較廣,由于它的結構復雜,而且自動化程度低,所以適用于單件、小批生產它的結構主要部件組成有主軸箱,主軸箱內裝有主軸,以及主軸變速和變向的傳動齒輪。通過卡盤等夾具裝夾工件使主軸帶動工件按需要的轉速旋轉,以實現主買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098517運動。刀裝部件，主要由床鞍、大拖板、橫拖板、小拖板和四方刀架等組成。用于裝夾車刀，并使車刀作縱向、橫向或斜向的運動。尾架，主要用其后頂尖支撐工件，也可安裝鉆頭、絞刀導孔加工刀具。以進行孔加工，還可適當調整，實現加工長錐形的工件。進給箱，進給箱內有進給運動的變速裝置及操縱機構其功能是改變被加工螺紋的螺距或機動進給的進給量。溜板箱溜板箱的功能是把進給箱的運動傳遞給刀架，使刀架實現縱向進給、橫向進給快速移動或車螺紋。床身床身是車床的基本支撐件，為機床各部件的安裝基準，使機床各部件在工作過程中保持準確的相對位置。光杠和絲杠，光杠用于一般車削，絲杠用于車削螺紋。規(guī)格參數工件最大回轉直徑在床面上400毫米在床鞍上210毫米工件最大長度（四種規(guī)格）750、1000、1500、2000毫米主軸孔徑48毫米主軸前端孔錐度400毫米主軸轉速范圍正傳（24級）101400轉/分反傳（12級）141580轉/分加工螺紋范圍公制（44種）1192毫米CA6140車床總體設計英制（20種）224牙/英寸模數（39種）02548毫米徑節(jié)（37種）196徑節(jié)進給量范圍細化00280054毫米/轉縱向（64種）正常008159毫米/轉加大171633毫米/轉細化00140027毫米/轉橫向（64種）正常004079毫米/轉加大086316毫米/轉刀架快速移動速度縱向4米/分橫向4米/分主電機功率75千瓦轉速1450轉/分快速電機功率370瓦轉速2600轉/分冷卻泵功率90瓦買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098519流量25升/分工件最大長度為1000毫米的機床外形尺寸（長寬高）266810001190毫米重量約2000公斤第三章傳動方案和傳動系統圖1確定極限轉速已知主軸最低轉速NMIN為10MM/S,最高轉速NMAX為1400MM/S，轉速調整范圍為RNNMAX/NMIN142確定公比選定主軸轉速數列的公比為1123求出主軸轉速級數ZZLGRN/LG1LG14/LG1121244確定結構網或結構式2423225繪制轉速圖CA6140車床總體設計（1）選定電動機一般金屬切削機床的驅動，如無特殊性能要求，多采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。Y系列電動機高效、節(jié)能、起動轉矩大、噪聲低、振動小、運行安全可靠。根據機床所需功率選擇Y160M4，其同步轉速為1500R/MIN。（2）分配總降速傳動比總降速傳動比為UIINMIN/ND10/1500667,NMIN為310主軸最低轉速，考慮是否需要增加定比傳動副，以使轉速數列符合標準或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，并分擔總降速傳動比。然后，將總降速傳動比按“先緩后急”的遞減原則分配給串聯的各變速組中的最小傳動比。（3）確定傳動軸的軸數傳動軸數變速組數定比傳動副數16（4）繪制轉速圖先按傳動軸數及主軸轉速級數格距LG畫出網格，用以繪制轉速圖。在轉速圖上，先分配從電動機轉速到主軸最低轉速的總降速比，在串聯的雙軸傳動間畫上UKK1MIN再按結構式的級比分配規(guī)律畫上各變速組的傳動比射線，從而確定了各傳動副的傳動比。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098521CA6140車床總體設計CA6140車床的傳動系統如圖31所示買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098523圖31傳動系統圖CA6140車床總體設計第四章車床零件有限元分析選擇如圖41齒輪軸做有限元分析。此軸為進給箱輸入軸，動力由主軸箱通過兩個大齒輪傳遞進來。圖41齒輪軸41計算數據根據41950MNNPT可算出軸上的扭矩42MNRT273651582360MIN/14590）（買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709852542有限元分析421新建高級仿真，新建FEM，所有選項選擇默認確定。如圖42圖22新建FEM422指派材料，選擇STEEL。如圖43圖43選擇材料423選擇3D四面體網格，單元大小自動，如圖24CA6140車床總體設計圖44建立四面體網格424新建仿真，在軸承連接處添加固定約束。如圖45圖25添加固定約束425添加載荷，選擇齒輪連接處，添加扭矩載荷，大小為2736NM。如圖46買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098527圖46添加扭矩載荷426求解圖47求解427查看結果CA6140車床總體設計圖48位移節(jié)點的結果圖49旋轉節(jié)點的結果買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098529圖410應力單元的結果圖411應力單元節(jié)點的結果CA6140車床總體設計圖412反作用力節(jié)點的結果428導出報告（附有限元分析報告）。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098531第五章機床總裝配及仿真CA6140車床的總運動由電動機經過皮帶輪傳到主軸箱，主軸箱的齒輪轉動一部分傳到主軸，可以通過三爪卡盤加緊工件使其轉動，另一部分通過齒輪傳動到進給箱，再由絲桿和光桿傳到溜板箱，使溜板箱實現橫向的自動進給。CA6140車床運動仿真由主軸箱，進給箱和溜板箱組成，刀架手動調整。三維展示圖51三維造型1CA6140車床總體設計圖52三維造型2運動仿真1、選擇軸整體作為連桿1如圖51圖53選擇連桿2、選擇運動副，連桿選擇連桿1，指定原點為軸的中心，方向選擇軸端面的法向，驅動選擇函數，數據類型為速度。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098533圖54選擇運動副圖55選擇驅動3、新建函數，選擇STEP函數，輸入函數值STEPTIME,200,19,250,STEPTIME,350,0,400,STEPTIME,550,19,600,STEPTIME,750,0,800,19。表示軸的轉速與時間關系如表51時間S020202525353540406060656575758080轉速19190001919190001919CA6140車床總體設計R/S表51軸轉速與時間的關系圖56插入函數4、選擇軸整體作為連桿2。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098535圖57選擇連桿5、選擇運動副，連桿選擇連桿2，指定原點為軸的中心，方向選擇軸端面的法向，驅動不用選擇。圖58選擇旋轉副6、選擇齒輪副，第一個運動副及第二個運動副分別選擇運動副1、2，比率即為傳動比，選擇5638。CA6140車床總體設計圖59設定傳動比7、第一對齒輪副完成。后面的齒輪運動方法同上。圖510最終圖8、選擇結算方案，時間2000，步數400，求解。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098537圖511解算方案圖512播放動畫9、注意事項做溜板箱橫向自動進給時，需要把溜板箱刀架以及溜板箱內的非連桿零件做成一個整體的連桿，而溜板箱內的連桿零件設定連桿時需要與溜板箱整體嚙合，這樣才能實現整體運動。CA6140車床總體設計第六章總結與心得經過這三周的時間，課程設計總算是接近尾聲了，在這三周的時間里，我感受最多的是以前學過的知識并且忘了的，經過這三周的回想都記起來了。在課程設計中，我們由剛開始的不知所措到各自完成分配任務，這期間做了許多的規(guī)劃，而我在整個過程中，不僅僅是作為組長完成任務分配，還有自己也參與到完成任務之中，在所有人完成基本零件三維圖繪制后，我還得完成整個車床的裝配及改進。其實，在這個過程中，裝配只是比較重要的一步，重要的是裝配后面的運動仿真，要讓整個機構動起來。在整個運動仿真的過程中，我們剛開始的時候是什么都不知道弄，然后通過網上的運動仿真視頻，邊看邊學。遇到不會的就一遍一遍的試，等到做到和預想的運動仿真視頻相差無幾的時候才罷休。在這期間，我從中發(fā)現在裝配過程中有些約束對運動仿真的影響是比較大的，所以我學會了裝配和運動仿真是無法分開的，仿真和約束間是有緊密的聯系。這