基于Solidworks的抓物機(jī)器車機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真【說(shuō)明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】
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編號(hào):
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文翻譯
(譯文)
院 (系): 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名: 韋子亮
學(xué) 號(hào): 1000110130
指導(dǎo)教師單位: 桂林電子科技大學(xué)
姓 名: 彭曉楠
職 稱: 副教授
2014年 5 月 23 日
機(jī)器零件的設(shè)計(jì)
相同的理論或方程可應(yīng)用在一個(gè)一起的非常小的零件上,也可用在一個(gè)復(fù)雜的設(shè)備的大型相似件上,既然如此,毫無(wú)疑問(wèn),數(shù)學(xué)計(jì)算是絕對(duì)的和最終的。他們都符合不同的設(shè)想,這必須由工程量決定。有時(shí),一臺(tái)機(jī)器的零件全部計(jì)算僅僅是設(shè)計(jì)的一部分。零件的結(jié)構(gòu)和尺寸通常根據(jù)實(shí)際考慮。另一方面,如果機(jī)器和昂貴,或者質(zhì)量很重要,例如飛機(jī),那么每一個(gè)零件都要設(shè)計(jì)計(jì)算。
當(dāng)然,設(shè)計(jì)計(jì)算的目的是試圖預(yù)測(cè)零件的應(yīng)力和變形,以保證其安全的帶動(dòng)負(fù)載,這是必要的,并且其也許影響到機(jī)器的最終壽命。當(dāng)然,所有的計(jì)算依賴于這些結(jié)構(gòu)材料通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定的物理性能。國(guó)際上的設(shè)計(jì)方法試圖通過(guò)從一些相對(duì)簡(jiǎn)單的而基本的實(shí)驗(yàn)中得到一些結(jié)果,這些試驗(yàn),例如結(jié)構(gòu)復(fù)雜的及現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)到的電壓、轉(zhuǎn)矩和疲勞強(qiáng)度。
另外,可以充分證明,一些細(xì)節(jié),如表面粗糙度、圓角、開槽、制造公差和熱處理都對(duì)機(jī)械零件的強(qiáng)度及使用壽命有影響。設(shè)計(jì)和構(gòu)建布局要完全詳細(xì)地說(shuō)明每一個(gè)細(xì)節(jié),并且對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行必要的測(cè)試。
綜上所述,機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)非常寬的工程技術(shù)領(lǐng)域。例如,從設(shè)計(jì)理念到設(shè)計(jì)分析的每一個(gè)階段,制造,市場(chǎng),銷售。以下是機(jī)械設(shè)計(jì)的一般領(lǐng)域應(yīng)考慮的主要方面的清單:
①最初的設(shè)計(jì)理念 ②受力分析 ③材料的選擇 ④外形
⑤制造 ⑥安全性 ⑦環(huán)境影響 ⑧可靠性及壽命
在沒(méi)有破壞的情況下,強(qiáng)度是抵抗引起應(yīng)力和應(yīng)變的一種量度。這些力可能是:
①漸變力 ②瞬時(shí)力 ③沖擊力 ④不斷變化的力
⑤溫差
如果一個(gè)機(jī)器的關(guān)鍵件損壞,整個(gè)機(jī)器必須關(guān)閉,直到修理好為止。設(shè)計(jì)一臺(tái)新機(jī)器時(shí),關(guān)鍵件具有足夠的抵抗破壞的能力是非常重要的。設(shè)計(jì)者應(yīng)盡可能準(zhǔn)確地確定所有的性質(zhì)、大小、方向及作用點(diǎn)。機(jī)器設(shè)計(jì)不是這樣,但精確的科學(xué)是這樣,因此很難準(zhǔn)確地確定所有力。另外,一種特殊材料的不同樣本會(huì)顯現(xiàn)出不同的性能,像抗負(fù)載、溫度和其他外部條件。盡管如此,在機(jī)械設(shè)計(jì)中給予合理綜合的設(shè)計(jì)計(jì)算是非常有用的。
此外,顯而易見的是一個(gè)知道零件是如何和為什么破壞的設(shè)計(jì)師可以設(shè)計(jì)出需要很少維修的可靠機(jī)器。有時(shí),一次失敗是嚴(yán)重的,例如高速行駛的汽車的輪胎爆裂。另一方面,失敗未必是麻煩。例如,汽車的冷卻系統(tǒng)的散熱器皮帶管松開。這種破壞的后果通常是損失一些散熱片,可以探測(cè)并改正過(guò)來(lái)。零件負(fù)載類型是一個(gè)重要的標(biāo)志。一般而言,變化的動(dòng)負(fù)載比靜負(fù)載會(huì)引起更大的差異。因此,疲勞強(qiáng)度必須符合。另一個(gè)關(guān)心的方面是這種材料是否直或易碎。例如有疲勞破壞的地方不易使用易碎的材料。一般的,設(shè)計(jì)師要靠考慮所有破壞情況,其包括以下方面:
①應(yīng)力 ②應(yīng)變 ③外形 ④腐蝕 ⑤震動(dòng) ⑥外部環(huán)境破壞 ⑦緊固件的松脫
零件的尺寸和外形的選擇也有很多因素。外部負(fù)荷的影響,如幾何間斷,由于輪廓而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和組合件干涉。
材料的機(jī)械性能
材料的機(jī)械性能可以被分成三個(gè)方面:物理性能,化學(xué)性能,機(jī)械性能。
物理性能
密度或比重、溫度等可以歸為這一類。
化學(xué)性能
這一種類包括很多化學(xué)性能。其中包括酸堿性、化學(xué)反應(yīng)性、腐蝕性。其中最重要的是腐蝕性,在外行人看來(lái),腐蝕性被解釋為在某處的零件抵抗腐蝕的能力。
機(jī)械性能
機(jī)械性能包括拉伸性能、壓縮性能、剪切性能、扭轉(zhuǎn)性能、沖擊性能、疲勞性能和蠕變。材料的拉伸強(qiáng)度可以通過(guò)試件的橫截面積出試件承受的最大載荷得到,這是在拉伸試驗(yàn)中,應(yīng)力沿Y軸,應(yīng)邊沿X軸變化的曲線。一種材料加載時(shí)開始發(fā)生變化的初值取決于負(fù)載的大小。當(dāng)負(fù)載去掉時(shí)可以看到變形消失。對(duì)于很多材料而言,在達(dá)到彈性極限的一定應(yīng)力值A(chǔ)之前,一直表現(xiàn)為這樣。在應(yīng)力--應(yīng)變圖中,這是可以用線性關(guān)系來(lái)描述的。這之后又一個(gè)小的偏移。
在彈性范圍內(nèi),達(dá)到應(yīng)力的極限之前,應(yīng)力和應(yīng)變是成比例的,這被稱為比例極限Ap。在這個(gè)區(qū)域,零件符合胡克定律,即應(yīng)力與應(yīng)變是成比例的,在彈性范圍內(nèi)(材料能完全恢復(fù)到最初的尺寸,當(dāng)負(fù)載去掉時(shí))。曲線中的實(shí)際點(diǎn),比例極限在彈性極限處。這可以認(rèn)為是材料恢復(fù)初值時(shí)落后于前者。這種影響在不含鐵的材料中經(jīng)常提到。
鐵和鎳有明顯的彈性范圍,而銅、鋅、錫等,即使在相對(duì)低的應(yīng)力下也表現(xiàn)為不完全彈性。實(shí)際上,能否清楚地分辯彈性極限和比例極限取決于測(cè)量設(shè)備的靈敏度。
當(dāng)負(fù)載超過(guò)彈性極限時(shí),塑性變形開始,逐漸的試件被硬化。變形比負(fù)載增加得更快時(shí)的點(diǎn)被稱成為屈服點(diǎn)Q。金屬開始抵抗負(fù)載轉(zhuǎn)變成快速變形,這時(shí)的屈服力成為屈服極限Ay。
試件的延伸率 繼續(xù)由Q到T再到,在這種塑性流動(dòng)時(shí),應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系在曲線上處于QRST區(qū)域。在點(diǎn),試件破壞且這種負(fù)載稱為破壞負(fù)載。最大負(fù)載S除以試件初始的截面積,被定義為這種金屬的最終拉伸極限或試樣的拉伸強(qiáng)度Au。
按邏輯說(shuō),在應(yīng)力不增加的情況下,一旦超出彈性極限,金屬開始屈服,并最終破壞。但是當(dāng)超出彈性極限后,在紀(jì)錄曲線上應(yīng)增大。
這種變化主要有兩個(gè)原因:
①材料的應(yīng)力硬化
②由于塑性變形而引起的試件橫截面積的變小
由于加工硬化,金屬塑性變化越大,硬化越嚴(yán)重。金屬拉伸越長(zhǎng),他的直徑(橫截面積)越小。直到到達(dá)點(diǎn)為止。點(diǎn)之后,減少的速率開始變化,超過(guò)了應(yīng)力增加的速率,應(yīng)變很大以至于在局部的某些點(diǎn)的面積減少,被稱為頸縮。橫截面積減少得非??欤灾劣诳关?fù)載的能力下降,即ST階段。破壞發(fā)生在T點(diǎn)。延伸率A和截面積變化率u被描述成材料的延展性和塑性:
a=(L0-L)/L0*100%
u=(A0-A)/A0*100%
在這里,L0和L分別是試件的最初和最終長(zhǎng)度,A0和A分別是試件的最初截面積和最終截面積。
質(zhì)量保證與控制
產(chǎn)品質(zhì)量是生產(chǎn)中最重要的。如果放任質(zhì)量惡化下去,生產(chǎn)者會(huì)很快發(fā)現(xiàn)銷售量銳減,可能從而會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)的失敗。用戶期望他們買的產(chǎn)品質(zhì)量性能好,而且如果制造商想建立并維持其信譽(yù),必須在產(chǎn)品制造前制造過(guò)程中及制造過(guò)程后進(jìn)行質(zhì)量控制和質(zhì)量保證。一般來(lái)說(shuō),質(zhì)量保證包括所有的活動(dòng),其包括質(zhì)量建立和質(zhì)量控制。質(zhì)量保證可以被分為三個(gè)主要領(lǐng)域,他們?nèi)缦滤觯?
①制造之前的原材料的檢查
②在制造加工過(guò)程中的質(zhì)量控制
③制造之后的質(zhì)量保證
生產(chǎn)制造后的質(zhì)量控制包括保證書和面對(duì)產(chǎn)品用戶的服務(wù)。
生產(chǎn)制造之前的原材料檢驗(yàn)
質(zhì)量保證常常在實(shí)際生產(chǎn)制造之前就開始了。這些都是生產(chǎn)者在供應(yīng)原材料、散件或配件的車間里進(jìn)行檢驗(yàn)。生產(chǎn)制造公司的原材料檢驗(yàn)員到供應(yīng)廠并且檢查原材料及于制造的另配件。原材料檢驗(yàn)為生產(chǎn)者提供了一次機(jī)會(huì),那就是在原料及散件被運(yùn)到生產(chǎn)車間之前先進(jìn)行挑選淘汰。原料檢察員的責(zé)任是去檢查原料和零件是否達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)格并且淘汰那些未達(dá)到特殊指標(biāo)的原料。原料檢驗(yàn)有很多于檢查產(chǎn)品相同的檢驗(yàn)。其如下所述:
①目測(cè)
②冶金測(cè)試
③尺寸測(cè)試
④損傷檢驗(yàn)
⑤性能檢驗(yàn)
目測(cè)
目測(cè)檢驗(yàn)一種產(chǎn)品或原料的某些特征,如顏色、紋理、表面光潔度或部件的總體外觀,從而判斷其是否具有明顯的缺損。
冶金測(cè)試
冶金測(cè)試常常是原料間嚴(yán)厲的一個(gè)很重要的部分,尤其是像棒料、建筑材料毛坯一些原材料。金屬測(cè)試包含所有主要的檢驗(yàn)類型,其中有目測(cè),化學(xué)檢驗(yàn),光譜檢驗(yàn)和機(jī)械性能檢驗(yàn),其包括硬度、伸縮性能、剪切性能、壓縮性能和合成成分的光譜分析。冶金測(cè)試既可用于成品件也可用于預(yù)制件。
尺寸檢驗(yàn)
質(zhì)量控制的一些領(lǐng)域是重要的生產(chǎn)件的要求尺寸。尺寸在檢驗(yàn)過(guò)程中,像其在生產(chǎn)過(guò)程中一樣重要。如果這些零件是為總成供應(yīng)的,那尺寸尤其嚴(yán)格。一些尺寸在生產(chǎn)車間用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量工具進(jìn)行檢驗(yàn),像特種接頭、造型和需求的功能標(biāo)準(zhǔn)度量。符合尺寸規(guī)格對(duì)所制造多部件的互換性和對(duì)多部件成功組裝成復(fù)雜的裝置,如汽車、輪船、飛機(jī)和其他多部件產(chǎn)品都地極其重要的。
損傷檢驗(yàn)
在一些情況下,對(duì)原材料或零部件采取損傷測(cè)試的原始測(cè)驗(yàn)是很必要的。特別是涉及到大批的原材料時(shí)。例如,在被運(yùn)到生產(chǎn)車間作最終機(jī)器之前,對(duì)鑄件進(jìn)行X-射線、電磁離子、染色滲透劑技術(shù)的探傷是很必要的,又對(duì)機(jī)器總成的電子或持久運(yùn)作測(cè)試而確定的規(guī)格,是無(wú)損測(cè)試的又一例證。有時(shí),對(duì)材料及零件的測(cè)試是很必要的,但由于無(wú)損測(cè)試的花費(fèi)和成本及時(shí)間不是任何時(shí)候都允許的。
例如,有壓力測(cè)試決定在設(shè)計(jì)中其是否安全。損傷測(cè)試經(jīng)常用于設(shè)計(jì)樣機(jī)的測(cè)試,而不是原材料或零件的常規(guī)檢驗(yàn)。一旦設(shè)計(jì)達(dá)到了所希望的材料強(qiáng)度,通常對(duì)零件做進(jìn)一步的損傷測(cè)試是不必要的,除非他們確實(shí)存在疑點(diǎn)。
性能測(cè)試
性能測(cè)試在零部件被其他產(chǎn)品被安裝之前,檢查部件的功能,尤其是那些機(jī)械構(gòu)造復(fù)雜的部件。例如電子設(shè)備零件,飛機(jī)和汽車發(fā)動(dòng)機(jī),泵、閥及其他需要在裝運(yùn)和最后安裝前進(jìn)行性能測(cè)驗(yàn)的機(jī)械系統(tǒng)。
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