【正文】 除了 CATIA V5 的 100 多個(gè)產(chǎn)品， CATIA V5 開(kāi)放的應(yīng)用架構(gòu)也允許越來(lái)越多的第三方供應(yīng)商提供針對(duì)特殊需求的應(yīng)用模塊。 毛皮沖孔機(jī)的設(shè)計(jì) 30 CATIA V5 是在一個(gè)企業(yè)中實(shí)現(xiàn)人員、工具、方法和資源真正集成的基礎(chǔ)。在這個(gè)環(huán)境中，可以對(duì) 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程 的各個(gè)方面進(jìn)行仿真，并能夠?qū)崿F(xiàn)工程人員和非工程人員之間的電子通信。 CATIA V5 版本是 IBM 和達(dá)索系統(tǒng)公司長(zhǎng)期以來(lái)在為數(shù)字化企業(yè)服務(wù)過(guò)程中不斷探索的結(jié)晶。哈爾濱、沈陽(yáng)、西安、成都、景德鎮(zhèn)、上海、貴陽(yáng)等都選用 CATIA 做為其核心設(shè)計(jì)軟件。 CATIA 的著名用戶包括在世界制造業(yè)中具有舉足輕重的地位一大批知名企業(yè)，如波音、克萊斯勒、寶馬、奔馳等。在世界上有超過(guò) 13,000 的用戶在使用共 13 萬(wàn)套以上的CATIA 為其工作，大到飛機(jī)、載人飛船和汽車，小到螺絲釘和釣魚(yú)桿， CATIA 可以根據(jù)不同規(guī)模、不同應(yīng)用定制完全適合本企業(yè)的解決方案。 CATIA 提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領(lǐng)域的大、中、小型企業(yè)需要。 CATIA 是英文 Computer Aided TriDimensional Interactive Application（計(jì)算機(jī)輔助三維交互式應(yīng)用）的 縮寫(xiě)。最后選擇滾動(dòng)軸承和聯(lián)軸器，完成毛皮沖孔機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算。結(jié)合運(yùn)動(dòng)參 數(shù)，進(jìn)行主要傳動(dòng)零件即蝸輪蝸桿，直齒圓柱齒輪，錐齒輪，凸輪，槽輪的相關(guān)計(jì)算。 GYS2 型凸緣聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)見(jiàn)下表 圖 3－ 2 凸緣聯(lián)軸器參數(shù)表 型號(hào) 公稱轉(zhuǎn)矩T/(N m)， TC﹤ Tn。 圖 3－ 12 聯(lián)軸器 K= TC=9550 KP/n=9550 (N 圖 3－ 5 主軸受力簡(jiǎn)圖 垂直面剪力圖： 圖 3－ 6 主軸垂直面剪力圖 水平面剪力圖： 毛皮沖孔機(jī)的設(shè)計(jì) 26 圖 3－ 7 主軸水平面剪力圖 垂直面彎矩圖： 圖 3－ 8 主軸垂直面彎矩圖 水平面彎矩圖： 圖 3－ 9 主軸水平面彎矩圖 合成彎矩圖： 圖 3－ 10 主軸合成彎矩圖 上海理工大學(xué)本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 27 扭矩圖： 圖 3－ 11 主軸垂扭矩圖 危險(xiǎn)截面如受力圖中所示 彎曲應(yīng)力校核 因此強(qiáng)度足夠。 = N Fa1= F’ cos δ 1= cos 45176。 圖 3－ 4 主軸零件圖 分析軸上各零件的受力： 大直齒輪： 大齒輪分度圓直徑為： d=mZ=4 83=332 mm Ft=2T3/d=2 上海理工大學(xué)本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 25 Fr=Fttanα n= tan 20176。 外凸鎖止弧張開(kāi)角γ =2π /k2ψ 01=4π /3。 槽頂側(cè)壁厚 e=()xr=68mm，取 e=7mm。 槽底高 b=a(R+r)(35)=4547mm，取 b=45mm。 圓銷半徑 r=R/6=10mm。 （ 4）外槽輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸計(jì)算 已知槽輪的槽數(shù) Z=6，圓銷數(shù) K=1，槽輪機(jī)構(gòu)的中心距 a=120mm。 (k常取 48) 選擇槽輪槽數(shù) Z=6,圓銷數(shù) K=1 (3) 槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù) 設(shè)計(jì)生產(chǎn)率 Q=1200 件 /時(shí)，由生產(chǎn)率 Q計(jì)算工作循環(huán)時(shí)間 T， T=6s)，槽輪槽數(shù) Z=6，最長(zhǎng)工序時(shí)間的確定： 沖程、回程 各 1s，沖頭刺入皮板后停留 2s，針盤滯后時(shí)間 ,共 ，槽輪靜止時(shí)間 tj=；槽輪轉(zhuǎn)位時(shí)間 tz=Ttj==(s)。 圓銷數(shù) k 的選擇： 若要使撥盤轉(zhuǎn)一周而槽輪轉(zhuǎn)幾次，可采用多圓銷槽輪機(jī)構(gòu)。由于角加速度ε 2的存在。槽輪回轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)器一般不進(jìn)行加工，所以τ愈小，槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間愈少，即縮短了機(jī)器非加工時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。由于 tm=2j1/ω 1 及 T=2π /ω 1，因此，單圓銷外槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù) : 分析上式可知 : 1)由于槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系數(shù)必須大于零 ,可得槽輪的槽數(shù) z≥ 3。 圖 3－ 3 外槽輪機(jī)構(gòu) （ 2）槽輪槽數(shù) Z和圓銷數(shù) K 的選擇 211 所示外槽輪機(jī)構(gòu)中，為了避免圓銷與外徑向槽發(fā)生沖擊，圓銷進(jìn)入徑向槽或自徑向槽脫出時(shí)，徑向槽的中心線應(yīng)與圓銷速度方向一致，得圓銷從進(jìn)槽到出槽的轉(zhuǎn)角 2j1 與槽輪相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度 2j2 的關(guān)系為： 上海理工大學(xué)本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 23 2φ 1+2φ 2=π 槽輪轉(zhuǎn)角與槽數(shù) z 的關(guān)系為 : 2φ 2=2π /Z 兩式聯(lián)立得 : 2φ 1=π 2φ 2=π 2π /Z 對(duì)于單圓銷的外槽輪機(jī)構(gòu)，撥盤轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間，用 T 表示，設(shè)一個(gè)工作循環(huán)中槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 tm，定義τ =tm/T,τ稱為槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系數(shù)。 （ 3）凸輪材料 凸輪工作條件：低速輕載 凸輪材料： 45 從動(dòng)件接觸端材料： 45 凸輪轉(zhuǎn)速 n=10r/min 針盤沖程采用絲杠螺母進(jìn)行調(diào)節(jié)，上壓腳采用彈簧浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的控制裝置，以適應(yīng)不同毛皮皮板的結(jié)構(gòu)、性能及毛被密度等的差異，并保證沖頭的使用壽命。 2/6=120176。 2/6=120176。凸輪回程角 d=60176。針盤凸輪 (圖 24中件 4′ )輪廓角分配計(jì)算如下： 工作循環(huán)時(shí)間 T=6s，其中： 升程時(shí)間 Tk=1s，回程時(shí)間 =Td1s，工作停留時(shí)間 Ts=2s，初始位置停留時(shí)間 To=2s， 凸輪升程角 k=360176。 凸輪的封閉方式：力封閉 利用彈簧力、從動(dòng)件自重等外力使從動(dòng)件與凸輪始終保持接觸。 4) 初定齒輪齒數(shù) Z1=30，大齒輪齒數(shù) Z2=Z1Xi3=30 （ 2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1) 試選載荷系數(shù) Kt= 2) 選取常用齒寬系數(shù)φ R=1/3 3) 查得 (表 106)材料彈性系數(shù) ZE=4) 查得（ 1021d）齒輪的接觸 疲勞強(qiáng)度極限σ lim=550MPa. 5) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 [σ H]=KHNσ lim/S 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60njL= 查得（圖 1019）接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1= 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1 [σ H]=KHNσ lim/S=550Mpa 6) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪分度圓直徑： = 7) 核算載荷系數(shù) K=KAKVKα Kβ 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》，確定： 原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)且傳動(dòng)較為平穩(wěn)，選（表 10— 2） KA=1 計(jì)算圓周速度 v=，查得 KV=（圖 108） 直齒輪，故選 Kα =1 選 KHβ be=（表 109） ,Kβ = be= 故 K=1 1 = 毛皮沖孔機(jī)的設(shè)計(jì) 20 8) 校正分度圓直徑值 = 9) 計(jì)算模數(shù) m=d1/Z1= 查得《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=8 （ 3）校核齒根彎曲強(qiáng)度 1) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查得 (圖 1020c)彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σ FE=380MPa N1=N2= 查得 (圖 1018),彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN= 取彎曲疲勞安全系數(shù) S= [σ F]=KFNσ FE/S= 2) 計(jì)算載荷系數(shù) K=KAKVKα Kβ 取 KA=1 查得 KV= 直齒輪，故選 Kα =1 選 Kβ = 故 K=1 1 = 3) 計(jì)算當(dāng) 量齒數(shù) ZV Cotσ 1=tanσ 2=u=1 故σ 1=σ 2=45176。 3) 材料選用。 （ 4）其他尺寸確定 d1=mZ1=4 25=100mm d2=mZ2=4 74=296mm 齒頂高： ha1=ha2=ha*m=4mm 齒根高： hf1=hf2=m(ha*+c*)=5mm 中心距： a=(d1+d2)/2=198mm 齒輪寬度： b=φ dd1=1 100=100mm 取 B1=105mm B2=100mm 齒厚： S=mπ /2= 圖 3－ 1 直齒圓柱齒輪的零件圖 上海理工大學(xué)本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 19 錐齒輪的計(jì)算 （ 1）選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及初設(shè)齒數(shù) 1) 按傳動(dòng)方案設(shè)定，選用直齒錐圓柱齒輪傳動(dòng)。 （ 2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1) 試選載荷系數(shù) Kt= 2) 選取齒寬系數(shù)（表 107）φ d=1 3) 查得 (表 106)材料彈性系數(shù) ZE=4) 查得（ 1021b） 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σ lim1=400MPa 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σ lim2=342MPa 5) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 [σ H]=KHNσ lim/S 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60njL=(300X15X2X8)= N2=N1/i= 查得（圖 1019）接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=， KHN2= 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1 [σ H1]=KHN1σ lim1/S=400Mpa [σ H2]=KHN2σ lim2/S= 6) 按齒面 接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)小齒輪分度圓直徑，帶入 [σ H]較小值： 上海理工大學(xué)本科 生 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 17 = 7) 核算載荷系數(shù) K K=KAKVKα Kβ 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》，確定： 原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)且傳動(dòng)較為平穩(wěn)，選（表 10— 2） KA=1； 計(jì)算圓周速度 v=，查得 KV=（圖 108）； 直齒輪，故選 Kα =1 Φ d=,軟齒面 7 級(jí)精度非對(duì)稱布置，選 Kβ =（表 104） 故 K=1 1 = 8) 校正分度圓直徑值 = 9) 計(jì)算模數(shù) m=d1/Z1=（ 3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查得 (圖 1020a)彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σ FE1=175MPa σ FE2=160MPa 查得 (圖 1018),彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=,KFN2= 取彎曲疲勞安全系數(shù) S= [σ F]=KFNσ FE/S 則 [σ F1]=125MPa， [σ F2]=120MPa 2) 計(jì)算載荷系數(shù) K=KAKVKα Kβ 查得 KA=1， KV= 直齒輪，故選 KFα =1 選 KFβ =（表 104） K=1 1 = 3) 查得齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) (表 105) YFa1=,YSa1=, YFa2=,YSa2= 毛皮沖孔機(jī)的設(shè)計(jì) 18 4) 計(jì)算比較大、小齒輪 YFa1YSa1/[σ F1]=YFa2YSa2/[σ F2]=小齒輪數(shù)值較大 5) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) = 對(duì)比計(jì)算結(jié)果 ,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) ,由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力 ,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力 ,僅與齒輪直徑有關(guān) ,可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) ,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=4mm,并取由接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d1=,算出小齒輪齒數(shù)Z1=d1/m=，取 25， Z2=Z1Xi==≈ 74。選擇小齒輪材料為 HT300，硬度為 250HBS，大齒輪材料為 HT300，硬度為 200HBS。 2) 傳 動(dòng)為一般工作機(jī)器，速度不高，選用 7級(jí)精度（ GB1009588）。KFN== 故有σ F≤ [σ F]，所以彎曲強(qiáng)度滿足。KFN 據(jù)表 118查得鑄錫磷青銅制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 [σ F]180。 1) 蝸桿： 軸向齒距 Pa=mπ = 直徑系數(shù) q=10 分度圓直徑 d1=63mm 齒頂圓直徑 da1=m(q+2)= 齒根圓直徑 df1=m()= 分度圓導(dǎo)程角 r=5176。 （ 4）確定蝸桿和蝸輪主參數(shù)和幾何尺寸 齒頂高系數(shù) ha*=1,頂隙系數(shù) c*=,壓力角σ n=20176。= 6) 計(jì)算中心距 可選取中心距為 125mm（《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 112），從表 112中取模數(shù) m=，蝸桿分度圓直徑 d1=63mm,此時(shí) d1/a=63/125=，則 Zp180。=268MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60jn2Lh 蝸輪轉(zhuǎn)速 n2=工作壽命 Lh=108000h 蝸輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)輪齒嚙合的次數(shù)為 j=1。 傳動(dòng)中心距： 1) 作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 =