【文章內(nèi)容簡介】 模的軟件有很多種，最常用的是UG和Pro/E。 proe是美國PTC公司旗下的產(chǎn)品Pro/Engineer軟件的簡稱。Pro/E（Pro/Engineer操作軟件）是美國參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡稱PTC）的重要產(chǎn)品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一體化的綜合性三維軟件。 UG是Unigraphics的縮寫，UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一個產(chǎn)品，這是一個交互式CAD/CAM(計算機(jī)輔助設(shè)計與計算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。 來自Siemens PLM 的 NX 使企業(yè)能夠通過新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。 NX 包含了企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的集成應(yīng)用套件，用于產(chǎn)品設(shè)計、工程和制造全范圍的開發(fā)過程。如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是，通過產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，在持續(xù)的成本縮減以及收入和利潤的逐漸增加的要求之間取得平衡。為了真正地支持革新，必須評審更多的可選設(shè)計方案，而且在開發(fā)過程中必須根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)中所獲得的知識更早地做出關(guān)鍵性的決策。NX 是 UGS PLM 新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變更來驅(qū)動產(chǎn)品革新。 NX 獨(dú)特之處是其知識管理基礎(chǔ)，它使得工程專業(yè)人員能夠推動革新以創(chuàng)造出更大的利潤。 NX 可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識，根據(jù)已知準(zhǔn)則來確認(rèn)每一設(shè)計決策。 NX 建立在為客戶提供無與倫比的解決方案的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，這些解決方案可以全面地改善設(shè)計過程的效率，削減成本，并縮短進(jìn)入市場的時間。通過再一次將注意力集中于跨越整個產(chǎn)品生命周期的技術(shù)創(chuàng)新， NX 的成功已經(jīng)得到了充分的證實(shí)。這些目標(biāo)使得 NX 通過無可匹敵的全范圍產(chǎn)品檢驗(yàn)應(yīng)用和過程自動化工具，把產(chǎn)品制造早期的從概念到生產(chǎn)的過程都集成到一個實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理和協(xié)同的框架中。 因此鑒于UG的功能強(qiáng)大和使用人性化等因素，本次設(shè)計使用了UGNX 。 本次設(shè)計的內(nèi)容及工作量是確定管類零件噴涂跟蹤機(jī)構(gòu)的總體方案設(shè)計，總體結(jié)構(gòu)及其組成，掌握跟蹤機(jī)構(gòu)的工作原理，完成主要機(jī)械部分設(shè)計。并且對所設(shè)計的機(jī)構(gòu)和零件進(jìn)行三維建模，建模后進(jìn)行機(jī)構(gòu)裝配。此外還包括設(shè)計說明書的編寫，外文資料的翻譯工作。圖紙的繪制工作。包括：總體裝配圖1張；齒輪零件圖1張；擺動凸輪零件圖1張；圓柱凸輪零件圖1張；導(dǎo)桿零件圖1張。 2管類零件噴涂跟蹤機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計引言本章針對噴涂跟蹤機(jī)構(gòu)的設(shè)計與研究，建立了一種能夠自動跟蹤管類零件并且可以同時進(jìn)行噴涂的機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)可以各種零件來完成預(yù)定運(yùn)動過程來實(shí)現(xiàn)。 管類零件噴涂跟蹤機(jī)構(gòu)設(shè)計出來后，將實(shí)現(xiàn)管類零件在連續(xù)輸送過程中，對管類零件內(nèi)壁噴涂塑料薄膜的機(jī)構(gòu)。減少人工噴涂的塑料薄膜的不均勻和工人的工作強(qiáng)度。提高管類零件噴涂的質(zhì)量和生產(chǎn)率。 管類零件噴涂跟蹤機(jī)構(gòu)用于在管類零件連續(xù)輸送過程中，對管類零件內(nèi)壁噴涂塑料薄膜的機(jī)構(gòu)。管類零件等間距的安裝在特制的鏈帶上，鏈帶由鏈輪帶動，沿順時針方向轉(zhuǎn)動。在旋轉(zhuǎn)過程中，噴槍徐徐插入殼內(nèi)進(jìn)行噴塑，完成后又迅速退回原始位置，再插入下一管類零件重復(fù)前述動作。 為了實(shí)現(xiàn)管類零件噴涂跟蹤機(jī)構(gòu)中噴槍的跟蹤噴塑目的，我們就要選擇適當(dāng)?shù)牧慵砜刂扑倪\(yùn)動。噴槍的主要運(yùn)動如下： 可以從圖中看出噴槍的主要運(yùn)動就是二個。第一個：因?yàn)楣茴惲慵堑乳g距安裝在特制的鏈輪上的，鏈帶由鏈輪帶動，噴槍要跟隨管類零件進(jìn)行運(yùn)動，對一個管類零件噴涂完成后又迅速退出，然后對下一個零件進(jìn)行噴涂，于是要求噴槍要有往復(fù)擺動。 圖22噴槍的往復(fù)擺動第二個：因?yàn)閲姌屢獙茴惲慵?nèi)壁進(jìn)行噴涂，所以噴槍徐徐插入管類零件內(nèi)部進(jìn)行噴涂，這就要求噴槍需要往復(fù)運(yùn)動，伸入管類零件內(nèi)部，然后再抽出。 圖23噴槍的往復(fù)運(yùn)動為了實(shí)現(xiàn)噴槍的跟蹤噴涂的目的，我已經(jīng)知道了噴搶的二個主要運(yùn)動，即噴槍的往復(fù)運(yùn)動和噴槍的往復(fù)擺動。采用什么方式和零部件來實(shí)現(xiàn)這個二個運(yùn)動呢？在翻閱大量資料后，我們發(fā)現(xiàn)凸輪機(jī)構(gòu)非常適合本次設(shè)計的需要。在各種機(jī)械，特別是自動機(jī)和自動控制裝置中，廣泛采用著各種形式的凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動件、機(jī)架組成的高副機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)有如下的優(yōu)點(diǎn)：從動件的運(yùn)動規(guī)律可以任意擬定，凸輪機(jī)構(gòu)可用于對從動件運(yùn)動規(guī)律要求嚴(yán)格的地方，也可以用于要求從動件作間隙運(yùn)動的地方，其運(yùn)動時間與停歇時間的比例以及停歇次數(shù)都可以任意擬定?？梢愿咚賳樱瑒幼鳒?zhǔn)確可靠。只要設(shè)計相應(yīng)的凸輪輪廓，就可以使從動件按擬定的規(guī)律運(yùn)動。由于數(shù)控機(jī)床及計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，特別是近年來可以實(shí)現(xiàn)計算機(jī)輔助設(shè)計與制造，使凸輪輪廓加工并不十分困難。其最大優(yōu)點(diǎn)是只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，而且相應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡單緊湊。正因如此，凸輪機(jī)構(gòu)不可被數(shù)控、電控等裝置完全代替。由于凸輪機(jī)構(gòu)和包含凸輪機(jī)構(gòu)的各種組合機(jī)構(gòu)能夠再現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，凸輪機(jī)構(gòu)在工程中獲得了廣泛的應(yīng)用。諸如在各種半自動和全自動金屬切削機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、礦石破碎機(jī)、模鍛機(jī)、冷鐓機(jī)、鋼管冷軋機(jī)、自動包裝機(jī)、織機(jī)、家用和工業(yè)用縫紉機(jī)、自動繞線機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)、印刷機(jī)以及多種農(nóng)業(yè)機(jī)械等，均采用了凸輪機(jī)構(gòu)。在許多自動化儀表中。也采用凸輪機(jī)構(gòu)作為輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于凸輪機(jī)構(gòu)是由從動件、凸輪組成的高副機(jī)構(gòu)，因此可按照凸輪的形狀、從動件的形狀和運(yùn)動形式、凸輪與從動件維持高副接觸的方式等特點(diǎn)對凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類。按照凸輪的形狀分類（1）盤形凸輪：凸輪是一個變曲率半徑的盤形構(gòu)件。（2）移動凸輪：具有曲線形狀的作往復(fù)直線運(yùn)動的構(gòu)件。（3）圓柱凸輪：在圓柱體上開出曲面輪廓的凹槽或在其端面上做出曲面形狀輪廓。盤形凸輪和移動凸輪與從動件的運(yùn)動在同一平面內(nèi)，稱為平面凸輪機(jī)構(gòu)。圓柱凸輪機(jī)構(gòu)屬空間凸輪機(jī)構(gòu)。按照從動件的形狀分類（1）尖頂從動件：該種從動件與凸輪之間為點(diǎn)接觸，可以與任意復(fù)雜形狀的凸輪輪廓保持接觸，但尖頂容易磨損，一般用于傳遞動力較小的低速凸輪機(jī)構(gòu)中。（2）滾子從動件：滾子的轉(zhuǎn)動把從動件與凸輪之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減少凸輪機(jī)構(gòu)的磨損，并且可以傳遞較大的動力，因此應(yīng)用較為廣泛。（3）平底從動件：這種從動件的受力較為平穩(wěn)，容易形成油膜，因此在高速凸輪中應(yīng)用較廣。（4）曲底從動件：這種從動件具有尖頂與平底從動件的雙重優(yōu)點(diǎn)，但制造困難。 按照從動件的運(yùn)動形式分類為直動和擺動從動件兩大類。按照維持凸輪與從動件高副接觸的方式分類力封閉（又稱鎖合）和形封閉兩種形式。力封閉凸輪機(jī)構(gòu):是依靠重力\彈簧力等外力維持凸輪與從動件之間的高副接觸。形封閉凸輪機(jī)構(gòu):是其依靠凸輪或從動件特殊的幾何形狀來維持高副接觸。等寬凸輪機(jī)構(gòu):兩高副接觸點(diǎn)之間的距離b保持不變。就本機(jī)構(gòu)而言先前我們分析了所設(shè)計的機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。因?yàn)楣茴惲慵r安裝在一個圓盤鏈傳動上的。我們假設(shè)上面有n個管類零件，并且每個管類零件都是均布分布，它們之間的夾角α=360176。/n；管類零件是內(nèi)壁噴涂，在這一過程中我們必須保證噴槍和管類零件一起運(yùn)動，所以噴槍在一個方向上的角速度跟鏈傳動的圓盤的角速度應(yīng)該一致。經(jīng)過篩選我選用了滾子擺動從動動件盤形凸輪，因?yàn)閲姌屌c擺桿相連接通過設(shè)計相應(yīng)的輪廓線，凸輪會帶動噴槍也進(jìn)行往復(fù)擺動。這種設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單方便，并且符合噴槍運(yùn)動要求。 在進(jìn)行噴涂時需要噴槍從上而下均勻噴涂 當(dāng)噴涂結(jié)束后，噴槍應(yīng)該快速向上收回并且回到最初的原點(diǎn)迎接下一個管類零件。所以在噴槍的軸向方向上，我們不能采用平面凸輪了，因此我對空間凸輪進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，我們采用圓柱凸輪可以實(shí)現(xiàn)噴槍的往復(fù)運(yùn)動。因?yàn)樵O(shè)計相應(yīng)的輪廓曲線，我們可以使噴槍在進(jìn)入噴涂時緩慢而均勻而在離開管類零件時快速的抽出，從而節(jié)約時間并且為下次加工做好準(zhǔn)備。噴槍往復(fù)的運(yùn)動中，選擇的擺桿凸輪通過擺桿的來回擺動控制噴槍的往復(fù)運(yùn)動進(jìn)而實(shí)現(xiàn)滑塊支座帶動噴槍作反復(fù)擺動。通過擺桿凸輪和圓柱凸輪的相互協(xié)調(diào)，就可以使設(shè)計的機(jī)構(gòu)完成所需要的運(yùn)動。管類零件是安裝在特制的鏈帶上，鏈帶是由鏈輪帶動，沿順時針方向轉(zhuǎn)動。鏈輪連在主軸上，主軸通過減速器與電動機(jī)相連。主軸上又安裝有齒輪來帶動圓柱凸輪和擺動凸輪的運(yùn)動，通過擺桿凸輪和圓柱凸輪的相互協(xié)調(diào)，就可以使設(shè)計的機(jī)構(gòu)完成所需要的運(yùn)動。機(jī)構(gòu)原理圖如下：圖24機(jī)構(gòu)原理圖管類零件等間距的安裝在特制的的鏈傳動帶上，主軸通過減速器與電動機(jī)相連，在旋轉(zhuǎn)過程中，噴槍插入管內(nèi)進(jìn)行噴涂，完成后又迅速推出。圖中鏈輪4沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)，傳動軸帶動齒輪10，圓柱凸輪14和齒輪11，凸輪6旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動擺桿5和導(dǎo)桿13，噴槍組件3，噴槍 ，噴槍構(gòu)件由滾子12嵌在圓柱凸輪14的槽內(nèi)構(gòu)成 。當(dāng)傳動軸9旋轉(zhuǎn)時，凸輪14和6的輪廓曲線滿足噴槍一方面做軸向往復(fù)移動，另一方面又作往復(fù)擺動，從而實(shí)現(xiàn)噴槍的跟蹤噴塑的目的。通過設(shè)計凸輪與圓柱凸輪的協(xié)調(diào)性動作，能夠?qū)崿F(xiàn)噴槍的往復(fù)移動和往復(fù)擺動的一致性，并使每一次噴塑完后，噴槍能夠回到原位置，以實(shí)現(xiàn)下一次的動作過程。經(jīng)過如此的連續(xù)運(yùn)動，就實(shí)現(xiàn)了在管類零件連續(xù)輸送過程中，噴槍的跟蹤噴塑。并且由于凸輪的運(yùn)用，有了急回特性，從而提高了生產(chǎn)效率。傳動軸9轉(zhuǎn)動，帶動齒輪10和圓柱凸輪14一起轉(zhuǎn)動。圓柱凸輪的轉(zhuǎn)動使支座小球沿凹槽運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)噴槍的移動。齒輪10同時又帶動齒輪11作反向運(yùn)動，齒輪11帶動凸輪6轉(zhuǎn)動，凸輪的轉(zhuǎn)動帶動擺桿擺動，擺桿又帶動導(dǎo)桿繞傳動軸9轉(zhuǎn)動，從而使滑塊支座帶動噴槍作反復(fù)擺動。這樣就實(shí)現(xiàn)了噴槍的往復(fù)移動與往復(fù)擺動的協(xié)調(diào)一致性動作。 噴涂跟蹤機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動就是往復(fù)擺動運(yùn)動和往復(fù)運(yùn)動，這二個運(yùn)動分別是由擺動凸輪和圓柱凸輪來控制的。相應(yīng)的擺動凸輪和圓柱凸輪有其各自的運(yùn)動規(guī)律。 在本次設(shè)計中擺動凸輪是來控制噴槍的往復(fù)擺動運(yùn)動的。滾子擺動從動平面凸輪是由滾子、凸輪組成的。在往復(fù)運(yùn)動中噴槍要隨著管類零件一起運(yùn)動，如圖： 圖25 為了使生產(chǎn)更方便和規(guī)范，我們設(shè)圓盤鏈傳動上有六個管類零件，并且設(shè)管類零件為均布分布所以每個零件之間的夾角α=60176。；假設(shè)圓盤的角速度為ω那么噴槍的速度也是ω只有這樣才能保證噴槍和管類零件運(yùn)動一致，當(dāng)噴槍和管類零件在A點(diǎn)正好對準(zhǔn)并且開始噴涂，當(dāng)管類零件運(yùn)動到B點(diǎn)時（B點(diǎn)為二個零件夾角α的一半及α=αo/2），此時管類零件運(yùn)動了S=Rα（R為圓盤鏈傳動的半徑）。相應(yīng)的噴槍也運(yùn)動了S=Rα。如果此時噴槍依舊跟著管類零件繼續(xù)運(yùn)動則不能在下一個管類零件到達(dá)時回到原點(diǎn)A，從而不能對下一個零件進(jìn)行噴涂，這樣就會造成到對接不起。所以凸輪要控制噴槍在它們之間夾角的一半處開始讓噴槍回程，只有這樣才能使噴槍在下個時間段相互結(jié)合。由此設(shè)計出擺盤形凸輪的從動件運(yùn)動規(guī)律如圖26圖26擺動凸輪運(yùn)動規(guī)律（1） OA段是噴槍跟隨管類零件進(jìn)行噴涂的階段；（2） AB段是噴槍噴涂完畢后回到原點(diǎn)的階段；電動機(jī)通過減速器帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸帶動齒輪10轉(zhuǎn)動，齒輪10 帶動齒輪11反向轉(zhuǎn)動，齒輪11帶動盤形凸輪轉(zhuǎn)動。我們設(shè)齒輪10和齒輪11為等比傳動則傳動軸做等速轉(zhuǎn)動，因此盤形凸輪也做等速轉(zhuǎn)動，且盤形凸輪轉(zhuǎn)速與齒輪轉(zhuǎn)速一致。設(shè)；鏈傳動的圓盤轉(zhuǎn)速為ω0；鏈傳動的圓盤的半徑為R；齒輪的轉(zhuǎn)速為ω1；則盤裝凸輪的角速度為ω2t；圓柱凸輪的速度為ω3；圓柱凸輪的半徑為R1。我們設(shè)在圓形鏈上的二個管類零件之間的夾角為α；噴槍工作的行程為h；進(jìn)過設(shè)計我們可以得到盤形凸輪的從動件運(yùn)動規(guī)律如下圖圖27由【1】公式（93a）、（93b）可得擺動滾子推桿盤裝凸輪的從動件運(yùn)動規(guī)律S=(α/2π)δ1 (0δ1 π )S=α(α/2π)δ( πδ1 2π) 在軸向方向上，我們要控制的是噴槍的往復(fù)移動，在這方面噴槍要在鏈傳動轉(zhuǎn)過αo/2的時間內(nèi)完成一個運(yùn)動循環(huán)，及深入管類零件內(nèi)部然后在抽出，為了噴涂均勻和噴涂質(zhì)量較好我認(rèn)為噴槍進(jìn)入管類零件內(nèi)部時應(yīng)該是勻速的并且所占噴涂時間的比例應(yīng)該是比較大的。噴槍抽出后，噴槍就應(yīng)該進(jìn)入一段近休止等到鏈傳動把下個管類零件送到，這個時間是由鏈傳動決定的。并且噴槍的往復(fù)移動還要配合好擺動滾子推桿盤裝凸輪的運(yùn)動，只有這二個結(jié)合好才能實(shí)現(xiàn)。所以在擺動滾子推桿盤裝凸輪轉(zhuǎn)過π時。往復(fù)移動就要完成一個循環(huán)運(yùn)動，我們上面提到噴涂的時間應(yīng)該大于噴槍抽回去的時間，我設(shè)噴涂時間為滾子直動從動動件圓柱形凸輪轉(zhuǎn)過5π/6時，噴槍開始抽回。則其運(yùn)動規(guī)律如圖28 圖28（1） OA階段圓柱凸輪帶動噴槍伸入管類零件內(nèi)部（2） AB階段圓柱凸輪帶動噴槍快速從管類零件內(nèi)部收回（3） BC階段圓柱凸輪帶動噴槍準(zhǔn)備迎接下一個零件設(shè)；鏈傳動的圓盤轉(zhuǎn)速為ω0；鏈傳動的圓盤的半徑為R；齒輪的轉(zhuǎn)速為ω1；則盤裝凸輪的角速度為ω2t；圓柱凸輪的速度為ω3；圓柱凸輪的半徑為R1。我們設(shè)在圓形鏈上的二個管類零件之間的夾角為α；噴槍工作的行程為h；進(jìn)過設(shè)計我們可以得到圓柱凸輪的從動件運(yùn)動規(guī)律如下圖29圖29由【1】中（93a）、（93b）可得圓柱凸輪的從動件運(yùn)動規(guī)律S=(6s/5π)δ2 (0δ25π/6)S=6h(1δ2/π) (5π/6δ2π)S=0 (πδ22 π ) 滾子直動從動動件圓柱形凸輪與擺動滾子推桿盤裝凸輪之間的相互聯(lián)系如圖210圖210二個凸輪運(yùn)動的規(guī)律圖可以清晰的展現(xiàn)出，當(dāng)管類零件進(jìn)入到原點(diǎn)位置后，噴槍由擺動凸輪帶動與管類零件一起以同樣的速度進(jìn)行運(yùn)動，同時噴槍由圓柱凸輪帶動伸入管類零件內(nèi)部進(jìn)行噴