多軸器結(jié)構(gòu)設(shè)計及其動力座三維模擬分析

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1、 多軸器結(jié)構(gòu)設(shè)計及其動力座三維模擬分析 目錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 第1 章 緒 論 3 1.1 引言 3 1.2 研究背景 3 1.3 多軸器的概述 4 1.3.1 多軸器簡介 4 1.3.2 多軸器的種類 5 1．4 本章小結(jié) 6 第二章 多軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案論證 7 2．1 各種方案簡述 7 2．1．1方案一 7 2．1．2 方案二 7 2．1．3 方案三 8 2．2各種方案的比較 9 2．3本章小結(jié) 10 第三章 改進(jìn)的萬向式多軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及建模 11 3.1改進(jìn)的萬向式多軸器的結(jié)構(gòu) 11 3.2改進(jìn)的萬向式多軸器的工作原

2、理 11 3.3 改進(jìn)的萬向式多軸器的工效計算 11 3.4多軸器齒輪傳動系統(tǒng)的排布及計算 14 3.5 改進(jìn)的萬向式多軸器的可彎曲組件設(shè)計 16 3.6 本章小結(jié) 17 第四章 動力座的三維有限元分析及改進(jìn) 18 4.1有限單元法的計算思路 18 4.1.1 物體離散化 18 4.1.2單元特性分析 18 4.1.3 單元組集 18 4.1.4 求未知節(jié)點位移解有限元方程式得出節(jié)點位移 18 4.2 ABAQUS 介紹 19 4.3有限元分析的實現(xiàn) 19 4.4 動力座的靜力有限元模擬分析 19 4.4.1有限元模型建立 19 4.4.2材料參數(shù) 20 4.

3、4.3施加約束和載荷 20 4.4.4 劃分網(wǎng)格和計算求解 21 4.4.5查看云圖 22 4.5 結(jié)構(gòu)改進(jìn)分析 23 4.6 本章小結(jié) 24 結(jié)論 25 參 考 文 獻(xiàn) 26 致謝 27 普通鉆床改造為多軸鉆床(譯文) 28 摘 要 多軸器是廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)多孔零件的鉆孔以及攻絲加工的普通鉆床的特殊附件。裝配有多軸器的普通鉆床可以對多孔零件進(jìn)行一次性加工，大大提高了零件的加工效率。因其加工能力強(qiáng)、價格低廉，越來越受到企業(yè)的歡迎。同時客戶對于多軸器的個性化需求也越來越高，能夠快速設(shè)計出客戶需要的多軸器成為企業(yè)在競爭激烈的市場中占有一席之地的重要砝碼。一臺普通的鉆床

4、可以安裝不同的多軸器來滿足不同的加工需要，裝上多軸器后就能一次性把幾個乃至十幾、二十幾個孔或螺紋一次性加工出來，這樣就大大提高了零件的加工精度與效率，為企業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益。在這次設(shè)計中，查閱了關(guān)于多軸器的一些書刊資料，對多軸器有了基本的認(rèn)識。在這種情況下，結(jié)合所查閱到的資料，設(shè)計出了三種方案，并對這三種方案進(jìn)行了相互比較，最后選定了第三種方案。方案選定后，隨之對多軸器的傳動系統(tǒng)做了設(shè)計和計算。齒輪傳動機(jī)構(gòu)布局無干涉計算算法解決了設(shè)計人員在平面內(nèi)齒輪系快速掛接問題，從而可以使在齒輪傳動機(jī)構(gòu)重新設(shè)計的速度大幅度提高，同時為今后空間齒輪機(jī)構(gòu)布局問題的研究奠定了理論基礎(chǔ)。并且用強(qiáng)大的三維軟件SO

5、LIDWORK對改進(jìn)的萬向式多軸器進(jìn)行三建模。為實現(xiàn)有限元分析，本文對多軸器的動力座通過ABAQUS進(jìn)行了有限元靜力分析，使三維設(shè)計軟件SOLIDWORK和有限元分析ABAQUS軟件無縫連接環(huán)境下進(jìn)行導(dǎo)入計算分析受力分析，并得出應(yīng)力分布云圖等。通過結(jié)果云圖對其動力座進(jìn)行改進(jìn)分析，最后通過加大加強(qiáng)筋的厚度使其強(qiáng)度得到提高。在文章的最后簡明的介紹了做本次畢業(yè)設(shè)計的一些心得體會。 關(guān)鍵詞：多軸器 結(jié)構(gòu)設(shè)計 有限元分析 ABAQUS SOLIDWORK ABSTRACT The multiaxial regulator is widely used in mechanical industry

6、 porous parts drilling and tapping processing ordinary drilling special accessories. The multiaxial device equipped with ordinary drilling machine can on porous parts one-time processing, greatly improving the parts processing efficiency. Because of its strong processing capability, cheap, more and

7、more get the welcome of enterprises. While customers for the personalized needs of multiaxial device more and more is also high, can rapid design of a client needs multiaxial device to become the enterprise in the fierce competition in the market the important farmar occupies a place. A common drill

8、ing machine can install different multi-axis device to meet different processing need, mount multi-axis implement hind can one-time put several and even teens and more than 20 holes or threaded one-time machined out, thus greatly improved parts processing accuracy and efficiency, for enterprise brou

9、ght great economic benefits. In this design, consult the multiaxial device about some books material, of multiaxial implement have a basic understanding. In this case, together with reference to the material, design out three schemes of the three schemes are compared each other, and finally picked t

10、he third way. Plan selected, then multiaxial device for the transmission system made design and calculation. The cog-wheel gearing layout without interference computing algorithm can solve the design personnel in the in-plane gear trains, thus rapid articulated can make in the cog-wheel gearing rede

11、signed speed greatly raised, also for future space layout problems gear mechanism which lay a theoretical foundation for the research. And with powerful 3d software improvements to the universal type SOLIDWORK multiaxial implement three modeling. The finite element analysis, this paper for the reali

12、zation of multiaxial device power seat with finite element method by ABAQUS static analysis, make 3d design software SOLIDWORK and finite element analysis ABAQUS software seamless connection environment into force analysis, calculation and analysis concluded and the stress distribution of convective

13、 etc. The results of its power seat cloud improved by strengthening analysis, finally the thickness of the reinforced its strength improved. At the end of the article simply introduces do this design graduate some attainment experience. Keywords: Mutil-axis device Structure designing Finite elem

14、ent analysis ABAQUS SOLIDWORK 33 第1 章 緒 論 1.1 引言 經(jīng)濟(jì)全球化、一體化進(jìn)程的不斷加快促使全球買方市場的形成，企業(yè)在獲得機(jī)會的同時，競爭也變得越來越激烈。在這種發(fā)展趨勢下，一方面促使產(chǎn)品生產(chǎn)周期不斷縮短，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度日益加快，企業(yè)的主要生產(chǎn)模式從傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)向多品種小批量的的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變；另一方面客戶對產(chǎn)品有個更高的要求。選擇性、多樣化、個性化成為了主流，同時客戶對交貨日期的要求也越來越高。在以交貨快（Time）、高質(zhì)量（Quality）、低成本（Cost）和重環(huán)保（Environment）去爭取市場份額的市場競爭中，縮短交貨期

15、，快速響應(yīng)客戶需求，已經(jīng)成為競爭的第一要素。在機(jī)械制造業(yè)中。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對大批量生產(chǎn)的大型箱體，殼體等需多面多工序加工的復(fù)雜工件，其不同加工面上的多孔加工工序，多在專用機(jī)床，組合機(jī)床盈其生產(chǎn)線上來完成，鉆孔加工在機(jī)械加工中是再普通不過的工序了。在中小批量的生產(chǎn)中 ，通常采用普通 立式鉆床，一次鉆一個孔，然后移位鉆另一個孔。這種加工方法效率很低 ，而且孔的位置度難以保證。為了解決這一矛盾，我們設(shè)計了用于普通立式鉆床的可調(diào)式多軸鉆孔頭在設(shè)備、 人力不增加的情況下，配上可調(diào)式多軸鉆孔頭，不僅可使加工效率成倍增加 ，而且加工精度及孔的位置度得到保證。而對于一些比較簡單 工序少，生產(chǎn)批量又不大的中小

16、工件來說，其多孔加工工序最適宜的加工方法是使用多軸鉆頭(下簡稱多軸鉆或多軸頭)。多軸鉆是由鉆床的主軸借助于中間傳動機(jī)構(gòu)帶動若干工作軸回轉(zhuǎn)的一種傳動裝置。使鉆床由單刀切削轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗟肚邢鳎蓪崿F(xiàn)用立鉆床代替播臂鉆床的多孔加工。靈活方便。能大大節(jié)省加工時問和輔助時問，提高勞動生產(chǎn)率． 使加工件的孔位能夠保證較高的位置精度。多軸鉆在大廠應(yīng)用較廣。而在中小工廠由于受生產(chǎn)綱領(lǐng)等日素制約，對多軸鉆的應(yīng)用幾乎還是空白，我院附屬工廠雖規(guī)模較小，但它是集教學(xué) 科研 生產(chǎn)于一體的實習(xí)、試驗，新產(chǎn)品研制基地。其產(chǎn)品存在著品種多、批量小 要求高的特點。根據(jù)該廠實際，近年來我們摸索出了一條廣泛使用多軸鉆的新路。多軸鉆在應(yīng)

17、用中發(fā)揮著重要作用，一般可提高工效3—6倍，甚至十余倍，收到良好的使用效果和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 1.2 研究背景 機(jī)床在這些企業(yè)中的運(yùn)用很普及，選擇一種高性能、高效率的機(jī)床是企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)競爭力的一種行之有效的途徑。而鉆床在機(jī)床的應(yīng)用中占了很重的份量，普通的鉆床在傳統(tǒng)的加工設(shè)計中一般只有一個鉆頭，這樣對零件加工效率就比較低，零件要求多孔加工時加工精度也不好把握，為了彌補(bǔ)以上的缺點而使鉆床的功用更加突出，多軸鉆孔器作為鉆床的特殊附件就應(yīng)用而生了。多軸鉆孔器（multi-spindle tool）俗稱多軸器、多孔鉆或多軸頭。是一種運(yùn)用于機(jī)械領(lǐng)域鉆孔、攻牙的機(jī)床設(shè)備。一臺普通的多軸鉆孔

18、器只要配上普通的鉆床就能一次把幾個乃至十幾二十個孔或螺紋一次性加工出來。如配上氣壓裝置，可自動進(jìn)行快進(jìn)、工進(jìn)（工退）、快退、停止。多孔鉆也稱群鉆,可用來鉆孔或攻牙,一般型號可同時鉆2-16孔,提升效率,固定機(jī)種軸數(shù)不拘,鉆軸形式,尺寸大小可依客戶之需進(jìn)行設(shè)計加工。 多軸鉆孔器廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)多孔零部件的鉆孔及攻絲加工。如汽車、摩托車多孔零部件：發(fā)動機(jī)箱體、鋁鑄件殼體、制動鼓、剎車盤、轉(zhuǎn)向器、輪轂、差速殼、軸頭、半軸、車橋等，泵類、閥類、液壓元件、太陽能配件等等。多軸鉆孔器可分為可調(diào)式和固定式兩種規(guī)格，可調(diào)式多軸鉆孔器在其加工范圍內(nèi)，其主軸的數(shù)量、主軸間的距離，相對可以任意調(diào)整，一次進(jìn)給同時

19、加工數(shù)孔。在其配合液壓機(jī)床工作時，可自動進(jìn)行快進(jìn)、工進(jìn)（工退）、快退、停止.同單軸鉆（攻絲）比較，工件加工精度高、工效快，可有效的節(jié)約投資方的人力、物力、財力。尤其機(jī)床的自動化大大減輕操作者的勞動強(qiáng)度。固定式多軸鉆孔器采用單件（加工件）專機(jī)的設(shè)計方案，根據(jù)其加工件加工頻率高、量大之原因，專門量身定制一件一機(jī)的設(shè)備，在其工作中勿須擔(dān)心尺寸跑偏而傷腦筋。除用到常規(guī)的產(chǎn)品外，還可根據(jù)客戶的特殊要求進(jìn)行專項設(shè)計。多軸器廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)多孔零件的鉆孔及攻絲加工，在浙江的眾多中小型企業(yè)的生產(chǎn)中發(fā)揮了很大的作用。隨著多軸器在快速發(fā)展的機(jī)械產(chǎn)品市場得到了越來越廣泛的應(yīng)用，同時市場的開放性和全球化，促使多軸器

20、生產(chǎn)設(shè)計的競爭日趨激烈。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時，會更多地追求低廉的價格和較短交貨期。這就要求企業(yè)改變傳統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)和管理模式，最大限度地利用計算機(jī)輔助設(shè)計等手段，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，降低成本，并努力縮短交貨期，同時還需要快速響應(yīng)市場和適用用戶的變化，利用有利時機(jī)迅速搶占市場。通過對浙江地區(qū)各中小型多軸器生產(chǎn)企業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，絕大部分企業(yè)對多軸器的設(shè)計還停留在二維，甚至手工設(shè)計這種效率低下的水平，由于其串行的設(shè)計生產(chǎn)模式，后續(xù)的分析及數(shù)據(jù)處理都不能有效地融入到整個產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計中，從而使設(shè)計人員對多軸器的設(shè)計不能做出快速響應(yīng)?？偟膩碇v存在以下幾個問題：由于缺乏先進(jìn)的設(shè)計、分析方法與工具 (

21、如參數(shù)化建模方法、三維建模軟件與有限元分析軟件的集成應(yīng)用、分析和評價軟件、參數(shù)化有限元分析方法以及多軸器性能測試裝置等)，新產(chǎn)品開發(fā)大多憑借直觀經(jīng)驗和類比設(shè)計，往往需要反復(fù)試制才能定型，產(chǎn)品的開發(fā)周期大大提高，且產(chǎn)品質(zhì)量難以保證?；谝陨媳尘?，本文主要研究內(nèi)容如下： (1)分析多軸器的作用和特點； （2）多軸器方案的論證及選取 (3)合理設(shè)計改進(jìn)的萬向式多軸器齒輪排布及傳動系統(tǒng)快速布局計算；（齒輪排布） (4)用SOLIDWORK繪制相關(guān)二維和三維圖； (5)對多軸器的動力座建立三維圖，并用ABAQUS軟件進(jìn)行受力分析； (6)計算相關(guān)受力點并進(jìn)行改進(jìn)； 1.3 多軸器的概述 1

22、.3.1 多軸器簡介 多軸器（Multi-spindle），也稱為多軸動力頭，是普通鉆床的特殊附件，廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)多孔零件的鉆孔以及攻絲加工中，如下圖1-1 和圖2-2所示。普通的鉆床在傳統(tǒng)的加工設(shè)計中一般只用單個鉆頭，這樣的話加工多孔零件效率就比較低，加工精度也不好把握。多軸器的應(yīng)用正好彌補(bǔ)了普通鉆床在加工過程中的缺陷。一臺普通的鉆床可以安裝不同的多軸器來滿足不同的加工需要，裝上多軸器后就能一次性把幾個乃至十幾、二十幾個孔或螺紋一次性加工出來，這樣就大大提高了零件的加工精度與效率，為企業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益?？烧{(diào)多軸器是利用齒輪配合萬向接頭所組成，調(diào)整距離非常方便不受齒輪所限制，可節(jié)省

23、調(diào)整的時間，亦沒死角限制，操作快而方便，是可調(diào)整式中最容易操作使用的規(guī)格。固定型機(jī)種軸數(shù)不拘，鉆軸型式尺寸大小可依客戶之需要設(shè)計。大量生產(chǎn)高精密之產(chǎn)品，請使用固定型多軸器，外型小比活動型更耐用、更精確，并可減少調(diào)整加工孔距的時間，可避免因調(diào)整錯誤，以致產(chǎn)品損壞所受的損失。不同尺寸的鉆頭或不同牙距的絲攻均可同時加工。固定型加導(dǎo)孔板多軸器準(zhǔn)確耐用，在更換工件時，有很多空間取付方便，不會受到冶具與模具之妨礙。 圖1-1 多軸器在立式鉆床中的應(yīng)用 圖1-2 多軸器在臥式鉆床中的應(yīng)用 1.3.2 多軸器的種類 隨著科學(xué)的發(fā)展與技術(shù)的成熟，市面上的多軸

24、器樣式可謂五花八門，不僅美觀新穎而且用途也越來越廣。系列化的多軸器可分為： 1．按照多軸器外形可分：方形多軸器（Square Multi-spindle）和圓形多軸器（Roundmulti-spindle）。 方形多軸器（如圖1-3 所示）在被加工零件上孔的布置成四邊形或矩形的情況下用的比較廣泛。 圓形多軸器（如圖1-4 所示）則廣泛運(yùn)用于孔的布置成圓周形狀的被加工件。 2．按多軸器可調(diào)性可分：可調(diào)式多軸器（Adjustable multi-spindle）與固定式多軸器（Fixed multi-spindle）。 可調(diào)式多軸器（如圖1-3，圖1-4 所示）的加工通用性比較好，它通過

25、調(diào)整座的調(diào)整可以加工不同布置位置的孔。 固定式多軸器（如圖1-5 所示）加工模式比較單一，但加工精度很高，它往往被用在被加工孔加工精度比較高的場合。 本文主要是設(shè)計可調(diào)節(jié)器工多軸器。 圖1-3 方形多軸器 圖1-4 圓形多軸器 圖1-5 固定式多軸器 3．按照多軸器一次加工孔的個數(shù)分可分為3 軸多軸器，6 軸多軸器，8 軸多軸器等。 1．4 本章小結(jié) 本章結(jié)合我國中、小型企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率都需要有一個新的提高，但是加工手段卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，多軸器作為機(jī)床的特殊附件，在生產(chǎn)過程中的高效性及相對于購買加工中心的廉

26、價性使它在各中小型企業(yè)越來越受歡迎，人們對多軸器的需求也是越來越多樣化、個性化。對多軸器產(chǎn)生是必然的，并對多軸器做了闡述和介紹。為下一步確定多軸器結(jié)構(gòu)設(shè)計方案奠定了基礎(chǔ)和依據(jù)。 第二章 多軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案論證 2．1 各種方案簡述 多軸器的結(jié)構(gòu)多種多樣，可以根據(jù)具體工況和工藝進(jìn)行多軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計選型。本文總結(jié)三種多軸器裝置的方案如下： 2．1．1方案一 齒輪傳動軸距可調(diào)式多軸器裝置 鉆床主軸1上裝主軸齒輪22，中間軸5上裝中間齒輪20與主軸齒輪22嚙合， 它們能改變旋轉(zhuǎn)方向，且位置可繞主軸齒輪22作圓周兩整。鉆軸上的齒輪位置視零件的孔位而定。當(dāng)鉆床主軸啟動，通過中間

27、齒輪20帶動鉆軸齒輪轉(zhuǎn)動．從而使鉆頭作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。鉆軸的數(shù)目可根據(jù)被加工零件的孔眼數(shù)目選取，軸間距可根據(jù)被加工零件的孔距要求進(jìn)行調(diào)整。其方法是I中間軸5可繞主輪 22在殼體15蓋上的T形槽圓周軌道上進(jìn)行自由調(diào)整位置。鉆軸由可調(diào)臂14 隨支承臂17繞中間齒輪20在圈周軌道上進(jìn)行調(diào)距。出于有兩個軌道可調(diào)節(jié)軸距，因而調(diào)整較靈活、方便。為了降低噪音，中間齒輪20最好采用酚醛夾布膠木材料。該裝置與鉆床連接時，可將殼蓋4上開有央緊槽的圓孔套住鉆床的主軸套簡，然后緊周夾緊環(huán)2上的螺母3。 圖2-1 齒輪傳動軸距可調(diào)式多軸器結(jié)構(gòu)圖 2．1．2 方案二 萬向節(jié)傳動軸距可調(diào)式多軸器裝置 安裝在普遙臺鉆

28、上的萬向節(jié)傳動軸距可調(diào)式多軸器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。殼蓋23可方便地安裝在臺鉆的主軸套筒上，然后借助夾緊環(huán)22，螺栓2 固定。主軸連接套2l 將主軸齒輪4與臺鉆的主軸聯(lián)接。主軸齒輪 4的四周均布幾只小齒輪軸19，該齒輪軸下方有萬向節(jié)與接套 6連接，接 軸 5可在接套 6內(nèi)上下自由滑動，接軸 5 下方另有一組萬向節(jié)與鉆軸13連接。當(dāng)鉆床啟動，主軸帶動主軸齒輪 4旋轉(zhuǎn)，使齒輪軸跟著轉(zhuǎn)動， 再經(jīng)二組萬向節(jié)使鉆軸13轉(zhuǎn)動。軸矩的調(diào)整可藕改變調(diào)節(jié)臂12的位置來達(dá)到。 圖2-2 萬向節(jié)傳動軸距可調(diào)式多軸器的結(jié)構(gòu)圖 2．1．3 方案三 改進(jìn)的萬向節(jié)傳動軸距可調(diào)式多軸器裝置 改進(jìn)的萬向式多軸鉆頭，它是

29、一動力本體配合軸承組設(shè)有數(shù)個具有轉(zhuǎn)軸的動力齒輪，其并連設(shè)有由萬向接頭、夾頭、連動桿所構(gòu)成的可彎曲驅(qū)動組件，夾頭可組裝工具頭及配合調(diào)整座而調(diào)整定位于動力本體的殼體；其特征在于：該動力齒輪的轉(zhuǎn)軸，設(shè)成中空狀、具有非圓形孔的筒轉(zhuǎn)軸；該可彎曲驅(qū)動組件，上端的萬向接頭設(shè)成具有對應(yīng)于筒轉(zhuǎn)軸非圓形孔的非圓形伸縮連動桿，而呈長縱深插合于筒轉(zhuǎn)軸中，使得非圓形伸縮連動桿可在筒轉(zhuǎn)軸中被一體連動、及伸縮因應(yīng)可彎曲驅(qū)動組件調(diào)位的長度需要；藉由可彎曲驅(qū)動組件的非圓形伸縮連動桿與動力齒輪的筒轉(zhuǎn)軸，呈長縱深插合而組合連動，而得耐力強(qiáng)度大、分散應(yīng)力集中，尤其，可得簡易、方便、快速拆組，拆除后不徒留構(gòu)件干擾其它尚需作功的可彎曲驅(qū)

30、動組件的功效。 如圖4所示改進(jìn)的萬向節(jié)傳動軸距可調(diào)式多軸器結(jié)構(gòu)圖。各鉆頭可調(diào)設(shè)不同位置的器具，動力本體1，其上端內(nèi)設(shè)有齒輪組構(gòu)成的動力傳動、連動機(jī)構(gòu)，而組設(shè)數(shù)根（依設(shè)定面積而布設(shè)）可彎由驅(qū)動組件10，配合調(diào)整座80的鎖定、調(diào)整，而提供同時多軸轉(zhuǎn)動的作用。在可彎由驅(qū)動組件10及其動力構(gòu)析方面：傳動式的構(gòu)造，每一可彎曲驅(qū)動組件10連鳳有一動力齒輪2，其構(gòu)造一動力齒輪2調(diào)設(shè)有一體、實心的轉(zhuǎn)軸3，轉(zhuǎn)軸3設(shè)有外螺牙L、貫穿的插銷孔，其配合軸承81、螺帽4而呈凸出狀組合于動力體本體1底面，可彎曲驅(qū)動組件10，剛設(shè)成一中空的連動筒7，兩端設(shè)有萬向接頭6，向接頭6配合一彈性插銷5而與轉(zhuǎn)軸3組合一體，形成動力齒

31、輪2及其轉(zhuǎn)軸3可連動可彎曲驅(qū)動組件10旋轉(zhuǎn)作功。 圖2-3改進(jìn)的萬向節(jié)傳動軸距可調(diào)式多軸器結(jié)構(gòu)圖 2．2各種方案的比較 方案一結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整較方便，使用較可靠，加工效率較高，可以在中小批量生產(chǎn)中推廣使用；由于孔主軸相對位置固定，大大限制了調(diào)整鉆主軸的位置靈活性，使得該系列鉆頭在同時加工三個或我狐假虎威孔時，也分布比較規(guī)則時，可以比較方便調(diào)節(jié)器調(diào)整鉆孔位置，而且不會使鉆床主軸的受力情況惡化，但當(dāng)孔分布不規(guī)則時，調(diào)整比較麻煩，多數(shù)情況根據(jù)調(diào)不出來，即使可以調(diào)整到位，加工時也會使鉆床主軸受力惡化；選用該系列鉆孔頭時，要考慮鉆床的最大加工能力和待加工孔大小相匹配。 方案二具有結(jié)構(gòu)緊湊，使用

32、可靠，加工效率高，靈活性較高，適合大批量生產(chǎn)中；因不同加工物孔數(shù)的不同，需要不同的數(shù)量的可彎曲驅(qū)動組件，故必需拆除減少數(shù)量、或組裝增加數(shù)量。因只拆除半段或部分構(gòu)件，會造成不必要的空轉(zhuǎn)、甩動，進(jìn)而干擾、影響其它需要作功的可彎曲驅(qū)動組件，嚴(yán)重構(gòu)成構(gòu)件破壞的問題。拆除后，各零件非是一體化，而呈分散、凌亂及易遺失其中一零件。 方案三不僅具有方案二的優(yōu)點，而且還彌補(bǔ)了方案二的缺點，該動力齒輪的轉(zhuǎn)軸設(shè)成空狀、具有非圓形憶的筒轉(zhuǎn)軸；該可彎曲驅(qū)動組件，上端的萬向接頭設(shè)成具有對應(yīng)于筒轉(zhuǎn)軸非圓形孔的非圓形伸縮連動桿，而呈長縱深插合于筒轉(zhuǎn)軸中，使得非圓形伸縮連動桿可在筒轉(zhuǎn)軸中被一體連動，及伸縮因應(yīng)可彎曲驅(qū)動組件調(diào)

33、位的長度需要，可得簡易方便、快速拆組、拆除后不徒留構(gòu)件干擾其它尚需作功的可彎曲驅(qū)動組件的功效。 綜合上述三種方案的優(yōu)缺點以及目前市場上主流的多軸器形式，最后決定選第三種方案為本設(shè)計所采取的最終方案。 2．3本章小結(jié) 為了達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊，使用可靠，加工效率高，靈活性高的多軸器，可能有很多方法來實現(xiàn)。這次設(shè)計只考慮三種方案，前一種方案是用齒輪軸距可調(diào)式機(jī)構(gòu)，后兩種均是萬向式可調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，仔細(xì)分析對比三個方案，最后選定方案三為本次設(shè)計的最終方案。 第三章 改進(jìn)的萬向式多軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及建模 3.1改進(jìn)的萬向式多軸器的結(jié)構(gòu) 根據(jù)第二章方案的提出可知多軸器種類雖然不一，但是組成結(jié)構(gòu)基本上是相同

34、的。改進(jìn)的萬向式多軸器的結(jié)構(gòu)（如圖3-1）主要由夾緊箍、主動齒輪軸、動力座、動力座上殼體、主動齒輪、過輪、從動齒輪、軸承、萬向連接組件、調(diào)整座等組成。本文以三維軟件SOLIDWORK為平臺對改進(jìn)的萬向式多軸器三維建模，SOLIDWORK提供了強(qiáng)大的基于特征的造型功能。 （a）多軸器裝配圖 (b) 多軸器爆炸圖 圖3-1 多軸器結(jié)構(gòu)圖 3.2改進(jìn)的萬向式多軸器的工作原理 加工過程中，多軸器通過主動齒輪軸連接到機(jī)床主軸或通過聯(lián)軸器直接聯(lián)接到電動機(jī)上，用夾緊箍夾緊。主動齒輪軸通過末端的凸臺與齒輪傳動機(jī)構(gòu)中的主動齒輪相連接，并通

35、過齒輪傳動機(jī)構(gòu)把來自動力設(shè)備的扭矩傳遞給萬向連接機(jī)構(gòu)，萬向連接機(jī)構(gòu)再把動力傳遞給最終的執(zhí)行機(jī)構(gòu)多軸鉆來一次性完成零件上所有的孔的加工，除此可調(diào)式多軸器還可以通過調(diào)整座來調(diào)整萬向連接機(jī)構(gòu)來適應(yīng)加工孔的范圍，使多軸器可以加工出在一定范圍內(nèi)變動的帶孔零件。 3.3 改進(jìn)的萬向式多軸器的工效計算 多軸器的工效是否滿足客戶需求是判斷所設(shè)計多軸器是否合格的重要指標(biāo)之一。設(shè)計人員用多軸器的工效計算結(jié)果來驗收產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。本文通過多軸器工效的計算來確定多軸器的切削用量，并通過經(jīng)驗公式確定了多軸器的動力參數(shù)及多軸器主軸功率。這些參數(shù)的確定為多軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及有限元分析奠定了基礎(chǔ)?？焖儆嬎隳K中的程序流將自

36、動對多軸器的工效及動力參數(shù)進(jìn)行計算。多軸器加工循環(huán)如3-2 圖所示： 圖3-2 多軸器加工循環(huán)圖 由上圖可知，多軸器的工作循環(huán)由快速進(jìn)給Lp，工作進(jìn)給Lo，快速退回Lq三部分組成。 工作進(jìn)給長度等于被加工部位長度與刀具切入和切除長度之和。刀具的切入長度為 5-10mm，切出長度為： （3-1） 式中：Lr為切出長度。 d 為鉆孔直徑。 多軸器的工作進(jìn)給長度為： （3-2） 式中： L 為多軸器工作進(jìn)給長度。 Ls為

37、切入長度，Lr為切出長度，Lo工作進(jìn)給長度。 理想生產(chǎn)率Q ： （3-3） 式中： A 為被加工零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)，件/年。 為年工時總數(shù)。 實際生產(chǎn)率： （3-4）+ （ 3-5） 式中：多軸器加工單個零件所用時間。 為多軸器工作進(jìn)給速度。 為多軸器快速進(jìn)給與后退速度。 為工件裝夾的時間。 生產(chǎn)效率判斷: ≥ （3-6） 根據(jù)以上關(guān)系式可以推出多軸器工作進(jìn)給速度Vf ，結(jié)合加

38、工孔徑的大小可以確定出多軸器的切削用量，并通過經(jīng)驗公式計算出多軸器的動力參數(shù)。 多軸器單軸動力參數(shù)計算經(jīng)驗公式如下： （3-7） （3-8） = （3-9） 式中： F 為多軸器進(jìn)給力。 HB 工件材料的硬度。 D 為加工孔的直徑。 f 為進(jìn)給量。 v 為切削速度。 M 為單軸切削轉(zhuǎn)矩。 P 為單軸切削功率。 多軸器主軸功率： （3-10） 式中： n 為加工軸數(shù)量。 h

39、為加工效率。 3.4多軸器齒輪傳動系統(tǒng)的排布及計算 多軸器齒輪傳動系統(tǒng)的排布問題簡單地說就是尋求給定幾何體在給定空間中的無干涉布置，并滿足各種約束條件，多軸器齒輪傳動布局設(shè)計直接關(guān)系到多軸器傳動系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，是多軸器齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計中重要的核心問題之一。設(shè)計人員在設(shè)計多軸器齒輪傳動機(jī)構(gòu)時，先進(jìn)行一級齒輪傳動的掛接布局，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在齒輪干涉現(xiàn)象時（如下圖3-3 所示），再重新設(shè)計計算齒輪，增加過輪，重新調(diào)整齒輪位置進(jìn)行齒輪的掛接，如下圖3-4 所示。在重新布置齒輪的過程中，設(shè)計人員對齒輪的計算并裝配的過程復(fù)雜且知識無繼承性，因此在設(shè)計開發(fā)過程中浪費了很長的時間。當(dāng)客戶要求開發(fā)加工能力不同的多

40、軸器時（如一次性能加工5 個孔），設(shè)計人員需要重新對齒輪進(jìn)行設(shè)計并進(jìn)行從一級齒輪開始的掛接不干涉判斷。這樣做了很多重復(fù)設(shè)計工作，浪費了大量的時間。因此，如果能有一套方法能自動對齒輪傳動機(jī)構(gòu)的布局進(jìn)行無干涉計算的話，將使設(shè)計效率大大提高。在多軸器齒輪傳動系統(tǒng)中，主動齒輪帶動動力齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著加工孔的增多，動力齒輪的分布會發(fā)生干涉現(xiàn)象，我們通過增加過輪來避免干涉的產(chǎn)生，當(dāng)加工孔的個數(shù)進(jìn)一步增加后過輪也隨之增加，當(dāng)使用過輪無法解決干涉問題時，我們把平面問題的齒輪布局轉(zhuǎn)換到齒輪的空間三維布局中去解決。三維布局問題還有待進(jìn)一步研究。通過兩幅圖來對問題進(jìn)行分析，如圖3-3 所示是不加過輪齒輪傳動機(jī)構(gòu)動力齒

41、輪發(fā)生干涉時的臨界圖。如圖3-4 是加過輪后的二次齒輪傳動簡圖。 圖3-3不加過輪發(fā)生干涉時的臨界圖 圖3-4加過輪后的二次齒輪傳動 算法描述如下： 1．計算兩動力齒輪臨界干涉時的角。 （3-11） 式中：n為一級齒輪最多加工孔數(shù)。 （3-12） （

42、3-13） （3-14） 式中：為臨界狀態(tài)的傳動比，R 為主動齒輪的半徑，r為動力齒輪的半徑。 2．通過關(guān)系式計算出一級傳動齒輪系在客戶給定傳動比的情況下最多可以加工孔的數(shù)量，其中為客戶給定傳動比。 3．對客戶需求進(jìn)行判斷，當(dāng)被加孔件孔數(shù)小于n時，則無需過輪既可以對齒輪系進(jìn)行布局。 4．通過客戶給定傳動比即加工孔數(shù)匹配各齒輪參數(shù)； （3-15） （3-16） 式中：為兩

43、孔之間的夾角，為主動齒輪齒數(shù)，為動力齒輪齒數(shù)。 5．判斷是否使用過輪： 當(dāng)被加工孔數(shù)大于 n時，使用過輪。 6．進(jìn)行傳動比劃分： （3-17） （3-18） 式中：為主動齒輪與過輪之間的傳動比。 為過輪與動力齒輪之間的傳動比。 7．判斷干涉： 當(dāng)動力齒輪與過輪有其一發(fā)生干涉時，匹配失敗，重新配傳動比，如此循環(huán)。 8．齒輪參數(shù)配湊計算； （3-19）

44、 （3-20） （3-21） 式中：為主動輪齒數(shù)，為動力齒輪齒數(shù)，為過輪齒數(shù)， 為兩孔之間的夾角。 設(shè)計者可以根據(jù)不同的需求和加孔數(shù)及傳動比對其進(jìn)行分析計算，本文設(shè)計應(yīng)用了六個加工孔，根據(jù)以上算法本設(shè)計取=42，=42，=28，m=2,如圖3-5所示二級齒輪無干涉?zhèn)鲃印? 圖3-5 改進(jìn)的萬向式多軸器二級齒輪無干涉?zhèn)鲃? 3.5 改進(jìn)的萬向式多軸器的可彎曲組件設(shè)計 改進(jìn)的萬向式多軸器的可彎曲組件如圖3-6所示，動力齒輪傳動配合軸承81組設(shè)有數(shù)個具有轉(zhuǎn)軸的動力齒輪

45、21，其并連設(shè)有由萬向接頭6、夾頭8、連動桿27所構(gòu)成的可彎曲驅(qū)動組件20，夾頭8可組裝工具頭及配合調(diào)整座而調(diào)整定位于加工位置。其特征在于：該動力齒輪21的轉(zhuǎn)軸設(shè)成中空狀、具有非圓形孔22（例如：六角孔）的筒轉(zhuǎn)軸23，筒轉(zhuǎn)軸23設(shè)有環(huán)槽24，設(shè)予C型扣25而與多軸器本體組固成一體，且筒轉(zhuǎn)軸23只稍露出動力座的內(nèi)底面，呈現(xiàn)幾乎全埋入動力座中，該可彎由組個20，上端的萬向接頭6設(shè)成具有對應(yīng)于筒轉(zhuǎn)軸23非圓形孔22的非圓形伸縮連桿26，而呈長縱深插合于筒轉(zhuǎn)軸23中，使得非圓形伸縮連動桿26可在筒轉(zhuǎn)軸23中被一體運(yùn)動、及伸縮因應(yīng)可彎曲驅(qū)動組件調(diào)節(jié)器位的長度需要。如圖3-7所示改進(jìn)的萬向式多軸器的可彎曲

46、組三維模型。 圖3-6 改進(jìn)的萬向式多軸器的可彎曲組件 圖3-7可彎曲組件三維模型 3.6 本章小結(jié) 本章對改進(jìn)的萬向式多軸器結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了闡述，并對多軸器的工效計算進(jìn)行了推理，為多軸器設(shè)計的傳動系統(tǒng)排布計算奠定了基礎(chǔ)。文章設(shè)計了一套能進(jìn)行齒輪傳動系統(tǒng)布局無干涉計算算法，使設(shè)計人員的設(shè)計效率大大提高。最后對其基于三維軟件SOLIDWORK對改進(jìn)的萬向式多軸器建立模型，為下一步動力座有限元分析奠定基礎(chǔ)。 第四章 動力座的三維有限元分析及改進(jìn) 多軸器動力座是多軸器組成當(dāng)中非常重要的部件，

47、它的性能的好壞直接關(guān)系到整個多軸器的使用壽命跟加工精度。本文以多軸器動力座為對象，本文以ABAQUS 有限元分析軟件為平臺，對多軸器動力座進(jìn)行了靜態(tài)分析。為多軸器動力座的結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化及多軸器的整機(jī)設(shè)計提供了設(shè)計依據(jù)，同時為進(jìn)一步的動力學(xué)分析奠定了基礎(chǔ)。 4.1有限單元法的計算思路 有限單元法是隨著電子計算機(jī)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代計算方法。它是五十年代首先在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域――飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)特性分析中應(yīng)用起來的一種有效的數(shù)值計算方法。有限元法分析計算的思路和作法可歸結(jié)如下： 4.1.1 物體離散化 將某個工程結(jié)構(gòu)離散為由各單元組成的計算模型。離散后單元與單元之間利用單元的節(jié)點相

48、互連接起來；單元節(jié)點的設(shè)置、性質(zhì)、數(shù)目等應(yīng)視問題的性質(zhì)，描述變形形態(tài)的需要和計算精度而定。一般情況，單元劃分越細(xì)，則描述變形情況越精確，即越接近實際變形，但計算量越大。 4.1.2單元特性分析 1）選擇位移模式 在有限單元法中，選擇節(jié)點位移作為基本未知量時稱為位移法；取一部分節(jié)點力和一部分節(jié)點位移作為基本未知量時稱為混合法；選擇節(jié)點力作為基本未知量時稱為力法。位移法易于實現(xiàn)計算自動化，所以，在有限單元法中應(yīng)用最廣。 當(dāng)采用位移法時，物體或結(jié)構(gòu)離散化之后，就可以把單元中的一些物理量如位移、應(yīng)變和應(yīng)力等由節(jié)點位移來表示。這時可以對單元中位移的分布采用一些能逼近原函數(shù)的近似函數(shù)予以描述。通常

49、，我們就將位移表示為坐標(biāo)變量的簡單函數(shù)。這種函數(shù)稱為位移模式或位移函數(shù)。 2）分析單元的力學(xué)性質(zhì) 根據(jù)單元的材料性質(zhì)、形狀、尺寸、節(jié)點數(shù)目、位置及其含義等，找出單元節(jié)點力和節(jié)點位移的關(guān)系式，這是單元分析中的關(guān)鍵一步。此時需要應(yīng)用彈性力學(xué)中的幾何方程和物理方程來建立節(jié)點力和節(jié)點位移的關(guān)系式，從而導(dǎo)出單元剛度矩陣。 3）計算等效節(jié)點力 物體離散化后，假定力是通過節(jié)點從一個單元傳遞到另一個單元。但是，對于實際的連續(xù)體，力是從單元的公共邊界傳遞到另一個單元中去的。因而，這種作用在單元邊界上的表面力、體積力或集中力都需要等效地移到節(jié)點上去，也就是用等效節(jié)點力來代替所有作用在單元上的力。 4.1

50、.3 單元組集 利用結(jié)構(gòu)力的平衡條件和邊界條件把各個單元按原來的結(jié)構(gòu)重新聯(lián)接起來，形成整體有限元方程： K q = f 式中,K 是整體結(jié)構(gòu)的剛度矩陣；q 是節(jié)點位移列陣；f 是載荷列陣。 4.1.4 求未知節(jié)點位移解有限元方程式得出節(jié)點位移 可以看出，有限元法的基本思想是“一分一和”，分是為了進(jìn)行單元分析，和則是為了對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析。 4.2 ABAQUS 介紹 ABAQUS 是功能強(qiáng)大的有限元軟件，可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，模擬非常龐大復(fù)雜的模型，處理高度線性問題。ABAQUS 具有十分豐富的單元庫，可以模擬任意實際形狀。ABAQUS 也具有相當(dāng)豐富的材料

51、模型庫，可以模擬大多數(shù)典型工程材料的性能，包括金屬、橡膠、聚合物、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮的彈性泡沫以及地質(zhì)材料（例如土壤和巖石）等。作為一種通用的模擬工具，應(yīng)用ABAQUS 不僅能夠解決結(jié)構(gòu)分析（應(yīng)力/位移）問題，而且能夠模擬和研究熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、電子元器件的熱控制的熱控制（熱-電耦合分析）、聲學(xué)、土壤力學(xué)（滲流-應(yīng)力耦合分析）和壓電分析等廣闊領(lǐng)域中的問題。 ABAQUS 使用起來十分簡便，可以很容易地為復(fù)雜問題建立模型。例如，對于多部件問題，可以首先為每個部件定義材料參數(shù)，劃分網(wǎng)格，然后將他們組裝成完整模型。對于大多數(shù)模擬（包括高度非線性的問題），用戶僅需提供結(jié)構(gòu)的幾何形狀、材料特

52、性、邊界條件和載荷工礦等工程數(shù)據(jù)。在非線性分析中，ABAQUS 能自動選擇合適的載荷增量和收斂準(zhǔn)則，并在分析過程中不斷地調(diào)整這些參數(shù)值，確保獲得精確地解答，用戶幾乎不必去控制任何參數(shù)就能控制問題的數(shù)值求解過程。ABAQUS 包含一個全面支持求解器的前后處理模塊ABAQUS/CAE,以及兩個主求解器模塊ABAQUS/Standard 和ABAQUS/Explicit。ABAQUS 還提供了專用模塊，包括ABAQUS/Design、ABAQUS/Aqua、ABAQUS/Foundation、MOLOFLOW 接口、ADAMS接口等。 4.3有限元分析的實現(xiàn) 有限元分析軟件分為三個階段：前處理階

53、段、求解階段和后處理階段。在這三個處理階段中，第一個階段用時最長，第三個階段次之，第二個階段相對較少。也就是說，利用有限單元法分析工程結(jié)構(gòu)問題時，主要的時間是用于工程結(jié)構(gòu)的離散和結(jié)果的后處理。前處理階段即分析對象的有限元網(wǎng)格剖分與數(shù)據(jù)生成。首先，對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行坐標(biāo)系和單元類型的確定，生成實體模型，進(jìn)而建立有限元分析模型，并且進(jìn)行劃分網(wǎng)格，控制節(jié)點和單元，載荷與材料參數(shù)直接輸入與公式參數(shù)化導(dǎo)入，有限元分析載荷數(shù)據(jù)的生成等等。這里需要說明的是生成模型兩種不同的方法：直接實體建模和參數(shù)化建模。求解階段針對有限元模型進(jìn)行單元分析，在此階段，要進(jìn)行有限單元庫的建立、材料庫及相關(guān)算法、約束處理算法等的選擇

54、。在準(zhǔn)備工作結(jié)束后，就可進(jìn)行求解，我們命令程序針對所選擇的分析類型求解控制方程并計算出結(jié)果。后處理階段根據(jù)工程結(jié)構(gòu)模型與設(shè)計要求，對有限元分析結(jié)果進(jìn)行用戶所要求的加工和檢查，并以圖形方式將結(jié)果提供給用戶，輔助用戶判定計算結(jié)果與設(shè)計方案的合理性。具體包括有限元分析結(jié)果的數(shù)據(jù)平滑性；結(jié)構(gòu)并行圖和應(yīng)力分布圖等的顯示；根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化與模型修改等。 4.4 動力座的靜力有限元模擬分析 4.4.1有限元模型建立 有限元模型建立的好壞關(guān)系到以后分析計算準(zhǔn)確性和計算成本。建立有限元模型可以采用有限元分析軟件直接建立模型，也可以采用采用其它三維實體造型軟件建立部件的三維實體模型，然后通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

55、調(diào)入到有限元分析軟件中，進(jìn)而建立模型。由于動力座在ABAQUS軟件中的建模比較麻煩，故先運(yùn)用SolidWorks軟件建立動力座的三維模型，將模型的Parasolid文件導(dǎo)出后，導(dǎo)人到ABAQUS中在本文中。在建立模型過程中，為了便于有限元分析，對模型進(jìn)行了簡化，主要包括螺紋連接孔、忽略空刀槽、倒角等局部特征。經(jīng)過這樣的簡化可以提高計算效率，并且對計算結(jié)果精度影響很小。如圖4-1為動力座的三維外觀圖。圖4-2導(dǎo)入ABAQUS后的外觀圖。 圖4-1 動力座的三維外觀圖 圖4-2導(dǎo)入ABAQUS后的外觀圖 4.4.2材料參數(shù) 因為動力

56、座主要采用40Cr鋼, 40Cr鋼是機(jī)制造業(yè)使用最廣的鋼種之一,經(jīng)調(diào)質(zhì)后具有良好的綜合力學(xué)性能,它的切削加工性和淬透性尚好,經(jīng)碳氮共滲和高頻淬火后,可作受載荷較大及要求耐磨又不受很大沖擊的零件。材料參數(shù)如表4-1。 表4-1 材料參數(shù) 參數(shù)量 彈性模量(N/m） 泊松比 密度（kg/m^3） 輸入量 2.06e11 0.28 7800 4.4.3施加約束和載荷 根據(jù)多軸器的工作狀況分析可知，動力座上表面為全約束，底面承受面壓力載荷。根據(jù)加工時的工況，令該壓力為100N/m^2。施加約束和載荷后的模型如圖4-3所示。 圖4-3施加約束和載荷后的模型 4.4.4

57、劃分網(wǎng)格和計算求解 網(wǎng)格質(zhì)量是指網(wǎng)格幾何形狀的合理性。質(zhì)量好壞將影響計算精度。質(zhì)量太差的網(wǎng)格甚至?xí)兄褂嬎恪Ｖ庇^上看,網(wǎng)格各邊或各個內(nèi)角相差不大、網(wǎng)格面不過分扭曲、邊節(jié)點位于邊界等份點附近的網(wǎng)格質(zhì)量較好。網(wǎng)格質(zhì)量可用細(xì)長比、錐度比、內(nèi)角、翹曲量、拉伸值、邊節(jié)點位置偏差等指標(biāo)度量。在此我們可以將整個動力座一起做網(wǎng)格劃分，化出整個動力座的網(wǎng)格圖，單元類型選3D stress,如圖4-4所示網(wǎng)格化的模型。之后即可計算分析了，如圖4-5所示為計算對話框。 a 劃分網(wǎng)格種子 b 劃分網(wǎng)格 4-4 網(wǎng)格化的模型 圖4-5

58、計算對話框。 4.4.5查看云圖 經(jīng)過ABAQUS模擬分析后，我們可以通過查看應(yīng)力云圖了解到整個動力座的應(yīng)力分布情況，如圖4-6所示，應(yīng)力分布云圖，如圖4-7所示，位移分布云圖，如圖4-8所示，反作用力分布云圖。 圖4-6 應(yīng)力分布云圖 圖4-7 位移分布云圖 圖4-8 反作用力分布云圖 4.5 結(jié)構(gòu)改進(jìn)分析 通過ABAQUS的有限元靜力分析可得到應(yīng)力分布云圖和位移分布云圖及反作用分布云布，從云圖中可得出：筋板與底圓柱相交接處出現(xiàn)應(yīng)力集中分布，并且使受壓力面上的位移較大。由此可以將筋板厚度加大并且適當(dāng)?shù)丶用芙畎宓臄?shù)目，可以得有很好的結(jié)構(gòu)改善。當(dāng)加強(qiáng)筋厚度加大一倍時

59、，應(yīng)力分布云圖如圖4-9所示。顯然可見，加大加強(qiáng)筋厚度的應(yīng)力更小了，使其強(qiáng)度更大，更可靠。 圖4-9 改進(jìn)后的動力座應(yīng)力分布云圖 4.6 本章小結(jié) 本章介紹了有限元理論和有限元方法的實現(xiàn)，采用ABAQUS有限元分析技術(shù),模擬多軸器動力座在某一工況下工作時的受力狀況,并進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析,得到了應(yīng)力分布云圖和位移分布云圖及反作用分布云布，確定了各部位的應(yīng)力分布和局部應(yīng)力集中點,結(jié)合實際情況對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn),加強(qiáng)了強(qiáng)度,受力情況得到很好的改善。 結(jié)論 在這次設(shè)計中，查閱了關(guān)于多軸器的一些書刊資料，對多軸器有了基本的認(rèn)識。在這種情況下，結(jié)合所查閱到的資料，設(shè)計出了三種方案，并對這三種方

60、案進(jìn)行了相互比較，最后選定了第三種方案。方案選定后，隨之對多軸器的傳動系統(tǒng)做了設(shè)計和計算。齒輪傳動機(jī)構(gòu)布局無干涉計算算法解決了設(shè)計人員在平面內(nèi)齒輪系快速掛接問題，從而可以使在齒輪傳動機(jī)構(gòu)重新設(shè)計的速度大幅度提高，同時為今后空間齒輪機(jī)構(gòu)布局問題的研究奠定了理論基礎(chǔ)。并且用強(qiáng)大的三維軟件SOLIDWORK對改進(jìn)的萬向式多軸器進(jìn)行三建模。為實現(xiàn)有限元分析，本文對多軸器的動力座通過ABAQUS進(jìn)行了有限元靜力分析，使三維設(shè)計軟件SOLIDWORK和有限元分析ABAQUS軟件無縫連接環(huán)境下進(jìn)行導(dǎo)入計算分析受力分析，并得出應(yīng)力分布云圖等。通過結(jié)果云圖對其動力座進(jìn)行改進(jìn)分析，最后通過加大加強(qiáng)筋的厚度使其強(qiáng)度

61、得到提高。 畢業(yè)設(shè)計是對四年中所學(xué)知識的一次綜合性的考察，它可以比較全面的檢查我們的專業(yè)知識水平，及時讓我們發(fā)現(xiàn)缺點和不足。在畢業(yè)設(shè)計中，我回顧了四年所學(xué)的知識充分認(rèn)識到了自己的欠缺，學(xué)會了運(yùn)用手冊和查閱相關(guān)書籍資料，學(xué)會了用標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范自己。畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文是本科生培養(yǎng)方案的重要環(huán)節(jié)。所謂“溫故而知新”，只有對已學(xué)過的知識真正掌握了，才能吸收新的知識。而新的知識反過來則可以進(jìn)一步促進(jìn)對已學(xué)知識有新的理解。 參 考 文 獻(xiàn) [1]陸文玉. H10-UK72型數(shù)控多軸鉆孔專用機(jī)床的設(shè)計[J].人造板機(jī)器，1998，12：13-16. [2] 黃中央，謝興強(qiáng).可調(diào)式多軸鉆孔頭設(shè)計[J]

62、.制造材料，2001，39（446）：39-41. [3] 楊世成.基于PLC控制的三軸鉆專用機(jī)床設(shè)計[D].中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2006. [4] 李伯虎, 柴旭東. 復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)工程冊[J]. 計算機(jī)集成制造系統(tǒng), 2002, 8(9): 678-683. [5] 雷曉燕. 有限元法[M]. 北京: 中國鐵道出版社, 2000. [6] 黃菊花, 黎雪芬, 饒進(jìn)軍. 材料成形計算機(jī)模擬中的參數(shù)化有限元法[J]. 中國機(jī)械工程, 2003,14(1):145-147. [7] 石建奎. 汽車連桿的有限元模態(tài)分析[J]. 裝備制造技術(shù), 2009, 14(8): 23-24. [8]

63、 王勖成. 有限單元法[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2002. [9] 石亦平, 周玉蓉. ABAQUS 有限元分析實例詳解[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2006. [10]吳宗澤、羅圣國，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊（第三版）[M]， 北京　高等教育出版社，2006.5 4～170 [11]濮良貴、紀(jì)名剛等，機(jī)械設(shè)計（第八版）[M]，北京 高等教育出版社，2006.6 186～272 [12]成大先等，機(jī)械設(shè)計手冊（第四版）[M]北京　化學(xué)工業(yè)出版社，2001.11 210～351 [13]機(jī)械設(shè)計常用標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械原理及零件教研室[M]，北京　機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6 50

64、2～553　 [14]《現(xiàn)代機(jī)械傳動手冊》編輯委員會，現(xiàn)代機(jī)械傳動手冊（第二版），北京　機(jī)械工業(yè)出版社，2002.5 145～167 [15]廖希亮等，計算機(jī)繪圖與三維造型[M]，北京 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.9 23～345 [16]楊黎明、黃凱、李恩至、陳實現(xiàn)，機(jī)械零件設(shè)計手冊[M]，北京 國防工業(yè)出版社，1987.6，225～287 [17]孫桓，機(jī)械原理[M]， 北京　高等教育出版社，2006.5 174～201 [18]傅衣銘、熊慧而等，材料力學(xué)[M]，長沙　湖南大學(xué)出版社，2007.1 209～219 [19]廖念釗、莫雨松等，互換性與技術(shù)測量(第四版) [M]

65、，北京 中國計量出版社，2006.7 　1～117 [20]朱孝錄等，機(jī)械傳動設(shè)計手冊[M]，北京 電子工業(yè)出版社，2007.7 120～357 致謝 本次設(shè)計是在尊敬的xx教授和xx老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，導(dǎo)師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高度的責(zé)任心以及嚴(yán)于律己、待人誠懇的思想品德深深的影響著我，這不僅使我順利完成了此項設(shè)計，而且也將成為使我受益終生的寶貴財富。幾個月的時間里，從課題的選定、資料的收集、方案的擬定、課題的具體設(shè)計到論文的審定改進(jìn)，xx老師都給與了極大的幫助，傾注了大量的心血。通過這次的畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生不僅開拓了思路、擴(kuò)大了視野、豐富了知識面，

66、還初步掌握了處理具體實踐問題的科學(xué)方法，為學(xué)生今后發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。 從課題的選擇到完成，xx教授和xx老師都始終給予我耐心細(xì)致的指導(dǎo)和不懈的支持和督促，在此謹(jǐn)向xx教授和xxxx老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在完成論文的過程中，還得到了機(jī)械工程學(xué)院xx等多位老師的建議和指導(dǎo)，同時也得到了一些同學(xué)的的熱情幫助和鼓勵，對此，表示深深的感謝和衷心的祝福。 普通鉆床改造為多軸鉆床(譯文) 目前，我國中、小型企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率都需要有一個新的提高．但是加工手段卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要．許多中小型企業(yè)都結(jié)合自己的實際對設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行改進(jìn)，通過強(qiáng)化自身．以求自我發(fā)展.普通鉆床為單軸機(jī)床，但安裝上多軸箱就會成為多軸的鉆床，改造成多軸鉆床后，能大大地縮短加工時間，提高生產(chǎn)效率。 多軸加工應(yīng)用：據(jù)統(tǒng)計，一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時間很少超過全部工作時間的15%。其余時間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測量　以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī)床雖然能提高85%，但購置費用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時間。不同的加