【正文】 ，也可以根據(jù)需求自行改動。 三維建模裝配體的材料屬性 運(yùn)用 SolidWorks 分析三維模型的重量為 ，表面積、體積等明細(xì)如下： 裝配體的質(zhì)量屬性 配置： 45 鋼 坐標(biāo)系： 默認(rèn) 質(zhì)量（用戶覆蓋） = 千克 體積 = 3380000 立方毫米 表面積 = 平方毫米 重心 : ( 毫米 ) X = Y = Z = 慣性主軸和慣性主力矩 : ( 千克 * 平方毫米 )由重心決定。 Ix = (, , ) Px = Iy = (, , ) Py = Iz = (, , ) Pz = 慣性張量 : ( 千克 * 平方毫米 )由重心決定，并且對齊輸出的坐標(biāo)系。 Lxx = Lxy = Lxz = Lyx = Lyy = Lyz = 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 Lzx = Lzy = Lzz = 慣性張量 : ( 千克 * 平方毫米 )由輸出座標(biāo)系決定。 Ixx = Ixy = Ixz = Iyx = Iyy = Iyz = Izx = Izy = Izz = 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 ???? ?max 4 設(shè)計(jì)校核 彈簧的校核 圓柱形螺旋彈簧在工程中應(yīng)用極廣。它可以用于緩沖減震，又可以用于控制機(jī)械運(yùn)動，也可以測量力的大小。螺旋彈簧簧絲的軸線是一條空間螺旋線，其應(yīng)力和變形的精確分析比較復(fù)雜。 彈簧絲橫截面上的應(yīng)力 將內(nèi)力系簡化為一個通過截面型心的力 Fs 和一個矩為 T 的力偶，根據(jù)平衡方程， FFs? () 2dFDT ?? () 這里 Fs 為簧絲橫截面上的剪力； T 為橫截面上的扭矩 。 與剪力 Fs 對應(yīng)的切應(yīng)力 1? ，按實(shí)用計(jì)算方法，可認(rèn)為均勻分布于橫截面上，即 34dFAFs ?? ?? () 與扭矩 T 對應(yīng)的的切應(yīng)力 ?2 ，其最大值為 31m ax2 8 dFDWT ?? ?? () 在考慮了簧絲曲率和 ?1 并非均勻分布這兩個因素后，求得計(jì)算最大且應(yīng)力公式 33m a x 88) 14( dFDkdFDccc ??? ????? () c 稱為彈簧系數(shù)， k 為修正系數(shù)。 表 螺旋彈簧的曲度因數(shù) k k 4 5 6 7 8 c k 9 10 12 14 ?? c ?? 彈簧的強(qiáng)度條件是 () 式中 ?max 是求出來的最大且應(yīng)力， ??? 是材料的許用應(yīng)力。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 ?Fw 21?44163221dFDdFDIT???????? ???822222 12 82 dG DFGv ? ?? ?? ??422421 Gd nDFF ?? ?4343 648 Gd nFRGd nFD ???2DR?NmPamnRGdF )105(64 )101)(1080)(1010(64 33 43933 4 ??? ????? ? ???10101 )105(22 3 3 ?????? ? ? mmdRdDcPam mNdFDk 633 33m a x 10314)101( )1025)(( ??? ???? ? ???? 拉? ???? MPa314 彈簧的變形 當(dāng)彈簧外力從零增加到最終值時，它的功等于 () F為壓力， ? 為變形 在簧絲橫截面上，距圓心為 ? 的任一點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 () 單位體積的應(yīng)變能 () 外力完成的完成的功應(yīng)等于儲存于彈簧內(nèi)的應(yīng)變能，即 ?VW? 于是 () () 式中， 是彈簧的平均直徑 ??14 拉伸彈簧的校核 簧圈平均半徑 mmR 5? ，簧絲直徑 mmd 1? ，有效圈數(shù) 8?n 。材料的續(xù)用應(yīng)力為? ? MPa350?? ， GPaG 80? 。彈簧工作時總壓縮變形（包括預(yù)壓變形） mm10?? 彈簧所受壓力 F 為 由 R 及 d 求出 由表 查出彈簧的曲度因數(shù) k 的值為 ，故 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 NmPamnRGdF )(64 ))(1080)(105(64 33 43933 4 ??? ????? ? ???固 彈簧強(qiáng)度符合要求。 ??14 固定彈簧的校核 簧圈平均半徑 mmR ? ，簧絲直徑 mmd ? ，有效圈數(shù) 7?n 。材料的續(xù)用應(yīng)力為? ? MPa350?? ， GPaG 80? 。彈簧工作時總壓縮變形（包括預(yù)壓變形） mm5?? 彈簧所受壓力 固F 為 拉固 FF ? ，所以 ? ???? ?? m axm ax 拉固 ，彈簧強(qiáng)度符合要求。 真空吸盤的選取 為了確保真空吸盤能完成給定的任務(wù) ,需考慮一定的安全系數(shù) ,根據(jù)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) ,真空吸盤的安全系數(shù) N一般取 ，因此 ,許用提升重 量 = 理論提升重量 /N=垂直提升力 /N??1 表 、面積、垂直提升力參數(shù)表 吸盤垂直提升力（ N） 吸盤直徑 D(mm) 10 13 16 20 25 32 40 50 吸持面積（ cm178。） 吸盤垂直提升力（ N）（ ） 由上表可知 ，當(dāng)工件重量為 2kg 時，許用提升重量為 ，欲使安全系數(shù)達(dá)到要求，只需滿足 ?許用提升力垂直提升力 () 即可，由表 選取吸盤直徑為 40mm 即可滿足 。 考慮到吸附物的可吸附尺寸（面），所選的吸盤直徑應(yīng)設(shè)定為大于所需吸盤直徑（ D）因吸盤在吸附時會變形，吸盤的外徑將增加 10%左右。因?yàn)檎婵諌毫刮P變形，所以吸附面積要比吸盤直徑 小。變形度根據(jù)吸盤的材質(zhì)，形狀，橡膠的硬度而有區(qū)別，因此，在計(jì)算得出吸盤直徑時需留出余量。安全系數(shù)中包括變形部分。盤直徑雖表示吸盤的外徑，但利用真空壓力吸附物體時，因真空壓會使橡膠變形，吸附面積也會隨之縮小?？s小后的面積即稱為有效吸附面積，此時的吸盤直徑即稱為有效吸盤直徑。根據(jù)真空壓力，吸盤橡膠的厚度以及與吸附物的摩擦系數(shù)等不同，有效吸盤直徑也會有差異，一般情況可預(yù)估會縮小 10%。 綜合上述，所選吸盤參數(shù)為： 設(shè)計(jì) 吸盤直徑 D=100mm，完全可以達(dá)到削皮工作是固定機(jī)器的需求，也可以滿足將削皮機(jī)懸掛于墻壁上放置 的需求。 由于螺桿旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，可按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件進(jìn)行校核。轉(zhuǎn)子軸的材料選取 45 鋼，調(diào)質(zhì)西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 處理，查得許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa40][ ?? 。 估算最小軸徑 3 ][5?Td? （ ） 扭矩 m in )/( )(9549 rn kwPT ? （ ） 代 P=， n=2900r/min 入公式（ ）得 = ?69824 。 代 mmNT= ?24698 入公式（ ）得 mmd ? 。 為了保險(xiǎn)起見，設(shè)置安全系數(shù)為 。所以最小軸徑尺寸設(shè)計(jì)為 10mm 滿足強(qiáng)度要求。 刀具的 ANSYS 分析 ANSYS 簡介 ANSYS 是一種廣泛的商業(yè)套裝工程分析軟件。所謂工程分析軟件，主要是在機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)受到外力負(fù)載所出現(xiàn)的反應(yīng)，例如應(yīng)力、位移、溫度等，根據(jù)該反應(yīng)可知道機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)受到外力負(fù)載后的狀態(tài)，進(jìn)而判斷是否符合設(shè)計(jì)要求。一般機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的兒何結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，受的負(fù)載也相當(dāng)多，理論分析往往無法進(jìn)行。想要解答，必須先簡化結(jié)構(gòu)，采用數(shù)值模擬方法分析。由于計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展，相應(yīng)的軟件也應(yīng)運(yùn)而生， ANSYS 軟件在工程上應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在機(jī)械、電機(jī)、土木、電了及航空等領(lǐng)域的使用，都能達(dá)到某種程度的可信度，頗獲各界好評。使用該軟件，能夠降低設(shè)計(jì)成本，縮短設(shè)計(jì)時問。 ANSYS 分析的主要步驟 （以去核切片刀具為例） (1)使用 ANSYA 分析水果削皮機(jī)去皮刀具如圖所示 (2)求解在力片作用在 A點(diǎn)的變形，條件如下： (3)刀具末端小孔處完全約束，對此圓盤進(jìn)行模態(tài)分析。 (4)刀具的材料屬性：彈性模量 PaEE 112? ，泊松比 ?? ，密度 3/ mkgE?? ， 在圓形去皮刀刃上受到均勻載荷，壓強(qiáng)為 10MPa 1)定義工作名和工作標(biāo)題 （ 1） 定義工作名。選擇菜單 Utility Menu→ File→ Change Jobname,彈出的? ?FILNAM/ 文本框后輸入“ example1”將“ New log and error files”后面的復(fù)選框中，使其處于“ yes”狀態(tài)，單機(jī)“ ok”按鈕，關(guān)閉 對話框。 （ 2） 定義工作標(biāo)題。 （ 3） 重新顯示。 （ 4） 設(shè)置優(yōu)選項(xiàng) 2） 定義單元類型和材料屬性 （ 1） 定義單元類型。選擇菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Element Type→西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 Add/Edit/Delete，彈出“ Element Types”對話框，單機(jī)“ add”鍵，彈出“ Library of Element Types”對話框。選擇“ Elastic 4node 63”按鈕。再單擊“ Close”按鈕，關(guān)閉對話框。 （ 2） 定義實(shí)常數(shù)。選擇菜單 Main Menu → Preprocessor → Element Type →Add/Edit/Delete，彈出“ Real Constants”對話框，單擊“ Add”按鈕，彈出對話框，單擊“ ok”在“ TK”后面的輸入框中分別輸入“ ”單擊“ ok”按鈕，返回到“ Real Constants”對話框，此時，顯示出新建編號為 1 的實(shí)常量，單擊“ Close”按鈕，關(guān)閉對話框。 （ 3） 定義材料屬性。選擇菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Material Props→Material，彈出“ Define Material Model Behavior”對話框，在左側(cè)的列表中連續(xù)雙擊“ Structural→ Linear→ Elastic→ Isotropic”選項(xiàng)，彈出” Linear Isotropic Properties for Material Number 1”對話框，在該對話框的“ EX”后面的輸入框中輸入“ 2e11”，在“ PRXY”后面的輸入框中輸入“ ”。在右側(cè)列表中單擊“ Density”選項(xiàng)，彈出“ Density for Material Number1”對話框，在“ DENS”后面的輸入框中輸入“ ”，單擊“ OK”。 3） 導(dǎo)入模型和劃分網(wǎng)絡(luò) （ 1） 將三維模型導(dǎo)入 ANSYS 中 （ 2） 劃 分網(wǎng)絡(luò)。選擇菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Meshing→ Mesh→ Areas→Free，彈出一個拾取對話框，單擊“ Pick All”按鈕，輸入單元數(shù) 4） 加載進(jìn)行靜力求解 （ 1） 給模型施加約束； （ 2） 施加載荷。沿環(huán)形去核刀片的受力面施加沿 z 軸方向的大小為 10N 的力； （ 3） 定義分析類型； （ 4） 設(shè)置求解選項(xiàng)。 5） 結(jié)果分析 ??17 去核切片刀具有限元分析 通過靜力學(xué)分析可驗(yàn)證機(jī)架的剛性和強(qiáng)度，按以下步驟進(jìn)行靜力分析： （ 1） 采用 SolidWorks 建模，將模型以實(shí)體形式保存為 IGES 格式導(dǎo)入 ANSYS。 （ 2） 設(shè)定單元類型，選擇 10NODE92 單元模型，該單元模型是專門用于解決三維問題的單元類型。 （