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数控旋切机典型件三维造型设计及有限元分析

作　者: 张涛
导　师: 李世杰
学　校: 河北工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 数控旋切机 变导程丝杠 UG三维设计 进给结构设计 有限元分析
分类号: TS64
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 30次
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内容摘要


旋切机是对木材进行剥皮加工,加工薄板木制品所应用的设备,数控旋切机则是近几年出现的新产品。单纯采用数控及伺服系统对主要用于农业生产的单位来说成本较高。因此改进旋切机的传动结构,简化控制方法,降低生产成本对当前数控旋切机械的发展有着重要的意义。文章在充分论证的基础上,对其进给结构提出了采用变导程丝杠进给的新设计,通过此设计可以使用PLC进行简单控制即可实现恒线速切削,降低了旋切机的生产成本,主要分析了旋切机的基本工作环境,对旋切机的基本运动及受力参数进行了相关计算,并对关键部件进行了有限元分析。分析结果表明,丝杠最大应力位于丝杠进给螺纹处,其余部分相对较小,通过对零件分析校核,零件满足设计要求。由于在设计时对相关运动进行了精密计算,并对关键部件进行了有限元分析,降低了数控旋切机的研发成本,并且使旋切机的控制更加方便,为企业和社会带来了巨大的社会效益和经济效益。本文所采用的研究技术和方法对其他机械产品的设计和研发也有一定的参考价值。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-15
  1-1 旋切机技术简介  8
  1-2 发展现状  8-11
    1-2-1 有卡轴旋切机  9-10
    1-2-2 无卡旋切机  10
    1-2-3 机械结构无卡旋切机主要的问题  10-11
    1-2-4 目前旋切机特点  11
    1-2-5 当前问题  11
  1-3 无卡旋切机工作原理  11-12
  1-4 旋切机发展概况及发展趋势  12-13
  1-5 课题研究目的及意义  13-15
第二章 旋切机的运动分析  15-35
  2-1 旋切机木材运动速度分析  15-18
  2-2 旋切机力学分析  18-23
    2-2-1 旋切机动力矩的计算  18-20
    2-2-2 系统切削总阻力的计算  20
    2-2-3 卡轴旋切机主传动功率的计算  20-21
    2-2-4 电机控制原理分析  21-23
  2-3 变导程丝杠展开图分析  23-25
    2-3-1 角速度为常量展开图分析  23-24
    2-3-2 线速度为常量展开图分析  24
    2-3-3 角速度、线速度均为变量的展开图分析  24
    2-3-4 变导程螺旋线展开图的作图  24-25
  2-4 基本参数选择与机架设计  25-28
  2-5 进给系统设计  28-33
    2-5-1 选择电机  28
    2-5-2 丝杠、螺母的计算及校核  28-33
  2-6 驱动辊系统设计  33
  2-7 旋刀系统的设计  33-34
    2-7-1 设计要求  34
    2-7-2 系统总体结构设计  34
    2-7-3 调节装置设计  34
  2-8 本章小结  34-35
第三章 关键部件变导程丝杠的三维建模及加工  35-49
  3-1 UG NX 的技术介绍  35
  3-2 UG NX 的结构  35-36
  3-3 UG NX 的优势  36
  3-4 UG NX 主要功能  36-38
    3-4-1 工业设计和风格造型  36
    3-4-2 产品设计  36
    3-4-3 仿真、确认和优化  36-37
    3-4-4 NC 加工  37
    3-4-5 模具设计  37
    3-4-6 开发解决方案  37-38
  3-5 UG NX 二次开发  38
  3-6 建模方法介绍  38-40
    3-6-1 变导程螺旋线画法  38-39
    3-6-2 丝杠的绘制  39-40
  3-7 车削加工方法  40-43
    3-7-1 变导程螺纹的数控加工方法  41-42
    3-7-2 等齿宽变导程螺纹加工  42
    3-7-3 后角计算  42-43
  3-8 自动编程加工方法  43-48
  3-9 本章小结  48-49
第四章 关键部件有限元分析  49-57
  4-1 UG 有限元介绍  49-50
  4-2 仿真文件结构  50-51
    4-2-1 正被分析的原设计部件  50
    4-2-2 设计部件文件的理想化复制  50-51
    4-2-3 有限元模型（FEM）文件  51
    4-2-4 仿真文件  51
  4-3 高级仿真工作流程  51
  4-4 仿真导航器  51-53
    4-4-1 在仿真导航器中的节点  52
    4-4-2 仿真文件视图  52-53
  4-5 变导程丝杠有限元分析  53-56
    4-5-1 有限元网格形成  53-54
    4-5-2 对模型进行理想化  54
    4-5-3 建立网格  54-55
    4-5-4 有限元分析  55-56
  4-6 传动机构薄弱环节分析与结构设计改进建议  56
  4-7 本章小结  56-57
第五章 结论与展望  57-58
参考文献  58-61
附录 A  61-62
附录 B  62-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 木材加工工业、家具制造工业 > 加工机具与设备
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