哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)1摘要機(jī)械手采用一系列桿和齒輪齒條運(yùn)動(dòng)副構(gòu)建空間多邊形，桿和齒輪相應(yīng)的就是多邊形的邊和偏距。大多數(shù)機(jī)械手均有特殊的幾何關(guān)系。由桿和齒輪副構(gòu)成的封閉空間多邊形可能是能動(dòng)的，也可能是結(jié)構(gòu)。本說(shuō)明書(shū)將根據(jù)能動(dòng)度條件，并把單環(huán)單自由度的空間機(jī)構(gòu)依照其運(yùn)動(dòng)副順序列表。這些機(jī)構(gòu)有一個(gè)與機(jī)架（固定桿）相連的輸入桿（驅(qū)動(dòng)桿）及一個(gè)與機(jī)架另一端相連的輸出桿（被動(dòng)桿） 。此外，將單環(huán)單自由度機(jī)構(gòu)根據(jù)其等價(jià)球面機(jī)構(gòu)的能動(dòng)度來(lái)分組是合乎邏輯的，因?yàn)檫@構(gòu)成了它們的唯一分析的基礎(chǔ)。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式比較簡(jiǎn)單，專(zhuān)用性較強(qiáng)，僅為某機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專(zhuān)用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重讀操作，使用范圍較廣的“程序控制通用機(jī)械手” ，簡(jiǎn)稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，實(shí)用性較強(qiáng)，所以它不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用。本說(shuō)明書(shū)通過(guò)對(duì)平行四桿式機(jī)械手運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析計(jì)算并對(duì)其進(jìn)行校核，并設(shè)計(jì)零件圖及裝配圖并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)2目錄摘要 I一、技能訓(xùn)練的目的 .- 4 -二、主要技術(shù)參數(shù)與要求 .- 5 -三、原理分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 .- 6 -1、工作原理分析 .- 6 -1.1 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題 - 6 -2、運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力的計(jì)算 .- 6 -3、零件的選擇及尺寸確定 .- 7 -3.1 傳動(dòng)齒扇的的選擇及尺寸確定 - 7 -3.2 墊塊的選擇及尺寸確定 - 8 -3.3 墊片的選擇及尺寸確定 - 8 -3.4 底座的選擇及尺寸確定 - 8 -3.5 連桿的選擇及尺寸確定 - 9 -3.6 螺栓的選擇及尺寸確定 - 9 -3.7 手部的選擇及尺寸確定 - 10 -3.8 手腕的選擇及尺寸確定 - 10 -3.9 外殼的選擇及尺寸確定 - 11 -四、參數(shù)化建模與仿真 .- 11 -1、零件建模 .- 11 -1.1 傳動(dòng)齒扇的建模 - 11 -1.2 墊塊的建模 - 12 -1.3 墊片的建模 - 13 -1.4 底座的建模 - 13 -1.5 連桿的建模 - 14 -1.6 螺栓的建模 - 15 -1.7 手部的建模 - 16 -1.8 手腕的建模 - 16 -1.9 外殼的建模 - 17 -2、虛擬裝配 .- 18 -2.1 為全部建模完成的零件進(jìn)行裝配 - 18 -3、運(yùn)動(dòng)仿真 .- 18 -3.1 連桿和運(yùn)動(dòng)副的創(chuàng)建 - 19 -3.2 仿真動(dòng)畫(huà)輸出 - 19 -五、 快速成型與分析 .- 19 -1、 快速成型簡(jiǎn)介 .- 19 -2、快速成型的特點(diǎn) .- 20 -3、 快速成型的過(guò)程 .- 20 -六、工程圖圖樣設(shè)計(jì) .- 20 -1、裝配圖設(shè)計(jì) .- 20 -1.1 裝配圖的轉(zhuǎn)換 - 20 -1.2 裝配圖的標(biāo)注 - 21 -哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)32、零件圖的設(shè)計(jì) .- 21 -2.1 零件圖的轉(zhuǎn)換 - 21 -2.2 零件圖的標(biāo)注 - 21 -七、 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) .- 22 -結(jié)束語(yǔ) .- 23 -參考文獻(xiàn) .- 24 -哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)4一、技能訓(xùn)練的目的《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練是在學(xué)習(xí)相關(guān)專(zhuān)業(yè)方向課和專(zhuān)業(yè)選修課程后，進(jìn)行的一次綜合性設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練。通過(guò)綜合技能訓(xùn)練，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課、學(xué)科基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)平臺(tái)課和專(zhuān)業(yè)方向課的有關(guān)理論知識(shí)，以及實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過(guò)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)中的典型機(jī)構(gòu)的分析、三維設(shè)計(jì)、快速成型和工程設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的訓(xùn)練，使學(xué)生們加深對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)技巧的理解；通過(guò)對(duì)典型機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)、仿真設(shè)計(jì)和快速成型的綜合性訓(xùn)練，使學(xué)生們鞏固并加強(qiáng)對(duì)三維設(shè)計(jì)、三維高級(jí)應(yīng)用技術(shù)等知識(shí)的認(rèn)知；通過(guò)對(duì)典型機(jī)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)計(jì)算和技術(shù)文件的編寫(xiě)，使學(xué)生們掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)資料的方法，鞏固并加深對(duì)實(shí)用設(shè)計(jì)技術(shù)知識(shí)的認(rèn)知。通過(guò)對(duì)典型機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使學(xué)生們能夠獲得機(jī)電產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的綜合性技能訓(xùn)練，提高工程技術(shù)設(shè)計(jì)的能力，加強(qiáng)三維技術(shù)設(shè)計(jì)與仿真的能力，提高分析和解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力及創(chuàng)新意識(shí)，為培養(yǎng)具有高素質(zhì)的應(yīng)用型卓越機(jī)械工程技術(shù)人才奠定良好的基礎(chǔ)。哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)5二、主要技術(shù)參數(shù)與要求課程設(shè)計(jì)題目：平行四桿式機(jī)械手?jǐn)?shù)字化設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)參數(shù)與要求：手指運(yùn)動(dòng)速度 25mm/s，手指捏緊力 95N。要求水平握持工件，工件為圓柱形物體，直徑 100mm要求：1.齒輪齒條運(yùn)動(dòng)副2.采用滑桿和連桿3.手指夾緊工件，確保不滑落1—扇形齒輪；2—齒條；3—滑桿；4—支座；5，6—連桿；7—手指平行四桿式機(jī)械手哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)6三、原理分析和仿真計(jì)算1、工作原理分析1.1 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題1.1.1 應(yīng)具有足夠的夾緊力在確定手指的握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。1.1.2 手指間應(yīng)有一定的開(kāi)閉角兩個(gè)手指張開(kāi)與閉合的兩個(gè)極限位置所夾的角度稱為手指的開(kāi)閉角。手指的開(kāi)閉角保證工件能順利進(jìn)入或脫開(kāi)。若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。1.1.3 應(yīng)保證工件的準(zhǔn)確定位為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。1.1.4 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度以防止折斷或彎曲變形，但應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自重輕。1.1.5 應(yīng)考慮被抓取對(duì)象的要求應(yīng)根據(jù)抓取工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同，來(lái)設(shè)計(jì)和確定手指的形狀。2、動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)計(jì)算 ]1[平面平行移動(dòng)型，驅(qū)動(dòng)力為 P ，兩連桿對(duì)拉桿的反作用力 ，由拉桿力654R?的平衡條件，即 ：ixF0??哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)7?sin245PR?因 ABl13'6 )180cos(?????。BCHl )cos(?????BCHl則 )cos(613' ???ABCl由于桿為二力桿，故 、 ，ABCD 為平行四邊形機(jī)構(gòu)，則 與DFABl?BFAl 31'R方向平行，根據(jù)手指受力平衡，可列向量方程式 及21R 0213??NR，因而可求得：31''3??'cosN?因 13'3'R?將上式帶入得： NlPBCA)cos(in2?????3、主要零部件選擇3.1 傳動(dòng)齒扇的選擇及參數(shù)確定根據(jù)夾緊力、手指運(yùn)動(dòng)速度及連桿長(zhǎng)度等，確定齒扇參數(shù)，如圖 3-1 所示圖 3-1接連桿處直線距離 32mm，外圓直徑 45mm，螺栓孔直徑 13.5mm，齒扇120°，齒扇與外圓夾角 82.23°，齒扇厚 10mm，外圓處厚 16mm3.2 墊塊的選擇及參數(shù)確定墊圈按用途可分為一般襯墊用的、防止松動(dòng)及特殊用的幾種。一半的圓平墊圈襯墊在緊固件下用以增加支撐面、遮蓋較大的孔眼以及防止損傷零件表面。圓墊圈和小圓墊圈多用于金屬，大圓墊圈多用于木質(zhì)零件。本次設(shè)計(jì)中我們選哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)8擇小圓墊圈。小圓墊圈的尺寸主要有所襯墊位置的圓柱銷(xiāo)和工件與墊圈的接觸表面來(lái)確定。其三維視圖如圖 3-2 所示圖 3-2外圓直徑 35mm，內(nèi)圓直徑 13mm，厚 8mm3-3 墊片的選擇及參數(shù)確定墊片主要用來(lái)在軸上或孔中將零件定位、鎖緊或止退。而所選的墊片在螺栓與端面接觸中有有效的的止退作用。墊片的確定由螺栓的直徑來(lái)確定，防止螺母松動(dòng)。墊片的形狀如圖 3-3 所示圖 3-3本機(jī)械手選擇的墊圈是標(biāo)準(zhǔn)件：墊圈 16GB848-663-4 底座的選擇及參數(shù)確定對(duì)于機(jī)械手來(lái)說(shuō)有機(jī)架作用的底座是必不可少的零件之一。底座既可以約束運(yùn)動(dòng)副的自由度，又可以確定齒條的運(yùn)動(dòng)軌跡，還可以有效的防止灰塵或其他物質(zhì)落入機(jī)構(gòu)，避免潤(rùn)滑油收到污染。其主要尺寸由四連桿運(yùn)動(dòng)的極限位置及連桿本體尺寸、齒扇和齒條的參數(shù)進(jìn)行最終確定，三維視圖如圖 3-4 所示。哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)9圖 3-4 底座長(zhǎng) 300mm，寬 240mm，四個(gè)螺紋孔均為標(biāo)準(zhǔn)的 M12，上層螺紋孔左右間距 212.5mm，下層螺紋孔左右間距 220mm，上下間距 136mm，底座厚 10mm，導(dǎo)軌深 4mm3-5 連桿的選擇及參數(shù)連桿的主要作用是連接動(dòng)力裝置，從而拉動(dòng)手臂，使整個(gè)機(jī)械手進(jìn)行工作。連桿所受應(yīng)力主要和手指有關(guān)，所以通過(guò)手部相關(guān)計(jì)算就可以的到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。其三維視圖如圖 3-5 所示。圖 3-5連桿的相關(guān)尺寸為：連桿總長(zhǎng) 240mm，通孔直徑 13.5mm，端面半徑 15mm3-6 螺栓的選擇及參數(shù)確定 ]2[螺栓作用通常為連接、緊固和特殊三種，在此僅選擇連接用螺栓。常用的連接螺栓有圓柱頭、半圓頭、沉頭、半沉頭等，在此選擇圓柱頭。其三維視圖如圖 3-6 所示。哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)10圖 3-6整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇了三個(gè)不同尺寸的國(guó)標(biāo)零件。圓柱頭螺栓的選擇：M10×45GB68-66；M10×58GB68-66；M8×35GB68-663-7 手的選擇及參數(shù)確定 ]3[作為整個(gè)機(jī)械手中唯一直接接觸工件的部件，它用來(lái)夾緊工件并進(jìn)行相關(guān)的移動(dòng)和操作，可以算是所有機(jī)械手中最重要的部分。本機(jī)械手選擇了 V 型手部設(shè)計(jì)，以減小相關(guān)的應(yīng)力，盡量避免磨損工件。其三維視圖如圖 3-7 所示。圖 3-7手指間夾角 124.67°，孔直徑為 M12，與手腕連接處寬 60mm，長(zhǎng) 25mm，厚8mm，指尖外端距離 138mm，手厚 16mm。3-8 手腕的選擇及參數(shù)確定手腕是手與傳遞動(dòng)力的連桿之間的聯(lián)系，固定了手部，運(yùn)動(dòng)范圍由連桿與輔助桿的運(yùn)動(dòng)范圍確定。其三維視圖如圖 3-8 所示。哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)11圖 3-8手腕的參數(shù)：矩形部分長(zhǎng) 50mm，寬 60mm，厚 16mm，半圓端面半徑 30mm，兩孔中心距 41mm，與手結(jié)合處長(zhǎng) 25mm，厚 8mm。3-9 外殼的選擇與參數(shù)確定外殼的作用是防止異物落入運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，破壞齒輪齒條間的潤(rùn)滑，保證部件不會(huì)因脫落而迸濺傷人，起到雙重保護(hù)的作用。其三維視圖如圖 3-9 所示。圖 3-9外殼的主要參數(shù)：總長(zhǎng) 300mm，總寬 239.87mm，兩孔中心距 220mm，兩孔間齒條運(yùn)動(dòng)通道寬 140mm，高度 45mm，殼體厚 4mm，孔距端面 57.32mm。四、參數(shù)化建模與仿真1、零件建模1.1 傳動(dòng)齒扇的建模打開(kāi) UG 選擇【起始】-【建模】命令進(jìn)入建模界面。單擊【草繪】進(jìn)行傳動(dòng)齒扇的基本草繪，輸入相關(guān)尺寸后，完成草繪圖形，如圖 4-1 所示。哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)12圖 4-1完成草繪后，點(diǎn)擊【拉伸】功能按鈕，選擇草繪完成的齒扇平面圖形，對(duì)其進(jìn)行拉伸。在拉伸長(zhǎng)度中輸入 10mm，點(diǎn)擊確定，完成齒扇的基本建模。緊接著要對(duì)傳動(dòng)齒扇連接連桿的部分進(jìn)行修剪操作。點(diǎn)擊【草繪】按鈕，選擇齒扇為草繪平面，進(jìn)入草繪。繪制一個(gè)尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)的圖形來(lái)對(duì)齒扇進(jìn)行修改，圖形不宜過(guò)大，以能覆蓋需要修改的齒扇為最佳，繪制后點(diǎn)擊完成草繪按鈕。單擊【拉伸】功能按鈕，選擇修改圖形進(jìn)行反向拉伸，并選擇求差，輸入8mm 后完成修改，如圖 4-2 所示。圖 4-2在與連桿連接處位置處利用【拉伸】命令打一個(gè)通孔，并建立兩個(gè)基準(zhǔn)平面使用完成后單擊保存，完成傳動(dòng)齒扇的建模。1.2 墊塊的建模哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)13新建文件，進(jìn)入建模界面后，單擊草繪進(jìn)行墊塊的基本草繪，如圖 4-3 所示。圖 4-3點(diǎn)擊【拉伸】功能按鈕對(duì)外殼進(jìn)行拉伸操作，在拉伸長(zhǎng)度中輸入 8mm，完成拉伸。使用【打孔】命令在外殼中心開(kāi)一個(gè)直徑 13mm，深 8mm 的通孔，此通孔用來(lái)給連接連杠的螺栓足夠的運(yùn)動(dòng)范圍，如圖 4-4 所示。圖 4-41.3墊片的建模墊片與墊圈的建模過(guò)程一致，只是拉伸的高度不同，墊圈只拉伸2mm1.4底座的建模哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)14新建文件，進(jìn)入建模界面后，單擊草繪進(jìn)行外殼的基本草繪，如圖 4-5 所示。圖 4-5點(diǎn)擊【拉伸】功能按鈕對(duì)外殼進(jìn)行拉伸操作，在拉伸長(zhǎng)度中輸入 10mm，完成拉伸。使用【打孔】命令在外殼四角開(kāi)四個(gè) M12 螺紋孔，分別用來(lái)給連接兩連桿和固定外殼，如圖 4-6 所示。圖 4-61.5連桿的建模新建 UG 文件，進(jìn)入建模界面。單擊【草繪】按鈕在草繪界面中畫(huà)長(zhǎng)210mm，寬 30mm 的矩形，完成草繪。點(diǎn)擊【拉伸】功能按鈕，選擇剛剛完成的草繪圖形，輸入 10mm 后單擊確定，完成拉伸。哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)15在拉伸完成的兩端中心分別建立兩個(gè)直徑 30mm 的半圓，并拉伸至同樣高度，而后利用【打孔】功能按鈕，打兩個(gè)直徑 13.5 的通孔，此通孔用來(lái)插入螺栓，并定位連桿。建模完成后如圖 4-7 所示，點(diǎn)擊保存按鈕。圖 4-71.6 螺釘?shù)慕Ｂ葆敼灿?3 種，以其中螺釘 M10×58 GB 68-66 為例進(jìn)行建模。新建文件，并進(jìn)入建模界面。用草繪和拉伸完成螺釘?shù)幕窘?。利用拉伸求差法?duì)螺釘頭倒斜角后的大圓面進(jìn)行修剪，從而得出深度為2.5mm，寬度為 3mm 的擰口。以倒斜角后所剩小圓面為基準(zhǔn)面草繪一個(gè)直徑為10mm 的圓。使用【拉伸】功能按鈕對(duì)新畫(huà)圓拉伸，拉伸長(zhǎng)度為 53.2mm。點(diǎn)擊【倒斜角】功能按鈕對(duì)新拉伸圓柱末端倒角，輸入偏置 1mm，角度 45°。最后點(diǎn)擊【螺紋】功能按鈕為螺釘添加長(zhǎng)度為 35mm 的螺紋，如圖 4-8 所示。完成建模后，單擊保存。哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)16圖 4-81.7 手的建模新建 UG 文件，并進(jìn)入建模界面。點(diǎn)擊【草繪】按鈕，繪制手的基本草圖，進(jìn)行拉伸，選擇端面為基準(zhǔn)，繪制與手腕結(jié)合的部分，進(jìn)行打孔，完成后如圖4-9 所示。 圖 4-91.8 手腕的建模新建 UG 文件，并進(jìn)入建模界面。點(diǎn)擊【草繪】按鈕，繪制手的基本草圖，進(jìn)行拉伸，打孔。選擇端面為基準(zhǔn)，繪制與手結(jié)合的部分，進(jìn)行拉伸，打孔，完哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)17成后如圖 4-10 所示。圖 4-101.9 外殼的建模新建 UG 文件，進(jìn)入建模界面。單擊【草繪】 ，繪制一個(gè)矩形，完成草繪，進(jìn)行拔模，在拔模處應(yīng)用圓角，并進(jìn)行打孔操作。如圖4-11所示。圖4-11哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)182、虛擬裝配2.1 為全部建模完成的零件進(jìn)行裝配裝配的必要約束共有 8 種，分別為：配對(duì)、對(duì)齊、角度、平行、垂直、中心對(duì)齊、距離和相切。例如：面與面的匹配需要用到匹配和對(duì)其；銷(xiāo)與孔的匹配需要用到中心對(duì)齊和距離等。裝配的順序沒(méi)有固定要求，但盡量依照從內(nèi)到外，從繁到簡(jiǎn)的的順序。點(diǎn)擊【起始】-【裝配】 ，進(jìn)入裝配界面，以下方外殼為接地固定零件進(jìn)行裝配。裝配時(shí)，各個(gè)零件必須添加相應(yīng)約束，合理的約束是運(yùn)動(dòng)仿真的必要前提。裝配的必要約束如圖 4-12 所示。圖 4-123、運(yùn)動(dòng)仿真由于運(yùn)動(dòng)仿真為播放動(dòng)畫(huà)，故沒(méi)有插圖解說(shuō)，只做簡(jiǎn)單操作介紹。具體的仿真內(nèi)容為通過(guò)添加運(yùn)動(dòng)副和經(jīng)過(guò)輸出后形成的可動(dòng)的三維模型，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參見(jiàn)說(shuō)明書(shū)配套光盤(pán)。哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)193.1 連桿和運(yùn)動(dòng)副的創(chuàng)建3.1.1 連桿的創(chuàng)建打開(kāi)裝配完成圖，依次點(diǎn)擊【起始】-【運(yùn)動(dòng)仿真】 ，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真界面。點(diǎn)擊【連桿】功能按鈕：將外殼、支撐塊、兩個(gè)長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)及與其連接的擋圈和墊圈設(shè)置為連桿 1；將左手臂杠桿、左圓弧夾塊和與其相連接的沉頭螺釘設(shè)置為連桿 2；將右手臂杠桿、右圓弧夾塊和與其相連接的沉頭螺釘設(shè)置為連桿 3；將拉桿、短圓柱銷(xiāo)及與其相連接的擋圈和墊圈設(shè)置為連桿 4。3.1.2 運(yùn)動(dòng)副的創(chuàng)建在運(yùn)動(dòng)仿真界面內(nèi)點(diǎn)擊【運(yùn)動(dòng)副】功能按鈕：點(diǎn)擊拉桿，設(shè)置為滑動(dòng)副，選擇諧波運(yùn)動(dòng)方式，輸入數(shù)值：幅值 60；頻率1.3；相位角 30。點(diǎn)擊短圓柱銷(xiāo)和與其接觸的兩手臂杠桿滑槽，設(shè)置為滑動(dòng)副，并添加 3D接觸。點(diǎn)擊兩場(chǎng)圓柱銷(xiāo)和與其接觸的兩手臂杠桿，設(shè)置為旋轉(zhuǎn)副。3.2 仿真動(dòng)畫(huà)輸出完成連桿和運(yùn)動(dòng)副的設(shè)置，點(diǎn)擊【動(dòng)畫(huà)】功能按鈕，輸入【時(shí)間】和【步數(shù)】 ，等待系統(tǒng)自動(dòng)分析運(yùn)算后，可以輸出仿真動(dòng)畫(huà)。選擇【諧波】播放方式，點(diǎn)擊播放，運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫(huà)自動(dòng)運(yùn)行。5、快速成型與分析1、快速成型簡(jiǎn)介快速成型工藝也稱光造型或立體光刻，是基于粉末被照射后凝固的原理工作的。這種粉末材料在一定波長(zhǎng)和強(qiáng)度的紫外光照射下能迅速發(fā)生光聚合反應(yīng)，分子量急劇增大，材料也就從粉末轉(zhuǎn)變成固態(tài)。機(jī)器中盛滿粉末材料，激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用下，能在粉末表面上掃描，掃描的軌跡及光線的有無(wú)均有計(jì)算機(jī)控制，光點(diǎn)打到的地方，粉末就固化。成型開(kāi)始時(shí)，工作平臺(tái)在一個(gè)確定的深度，聚焦后的激光在粉末上按計(jì)算機(jī)的指令逐哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)20點(diǎn)掃描，即逐點(diǎn)固化。當(dāng)一層掃描完成后，未被照射的地方仍是粉末形態(tài)。然后升降臺(tái)帶動(dòng)平臺(tái)下降一層高度，已成型的層面上又布滿一層粉末，然后進(jìn)行下一層的掃描，新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重復(fù)直到整個(gè)零件制造完畢，得到一個(gè)三維實(shí)體模型。快速成型將原來(lái)制造一個(gè)模型所需的 1 年時(shí)間減少到 1 周左右時(shí)間，將成型效率提高了足足 50 多倍。2、快速成型的特點(diǎn)①可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體；②高效快速；③高度柔性；④快速成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程學(xué)科多年來(lái)追求的兩大先進(jìn)目標(biāo)，即材料的提取過(guò)程與制造過(guò)程一體化和設(shè)計(jì)與制造一體化；⑤與反求工程、CAD 技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等相結(jié)合，成為產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)的有力工具。3、快速成型的過(guò)程①產(chǎn)品的三維模型的構(gòu)建。由于 RP 系統(tǒng)是由三維 CAD 模型直接驅(qū)動(dòng)，因此首先要構(gòu)建所加工工件的三維 CAD 模型。②激光快速成型。利用計(jì)算機(jī)分析，用激光將粉末一層一層的灼燒定型，直至整個(gè)模型完成③成型零件的后處理。從成型系統(tǒng)里取出成型件，將其放入高溫?zé)南炛?，直至液蠟完全沁入零件，取出待干。六、工程圖樣設(shè)計(jì)由于 UG 軟件中不提供國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB） ，所以進(jìn)行設(shè)計(jì)前，點(diǎn)擊主菜單【文件】 ，依次選擇【實(shí)用工具】-【用戶自定義設(shè)置】 ，進(jìn)入后對(duì) UG 文件內(nèi)圖紙、線條、注釋等進(jìn)行國(guó)標(biāo)（GB）設(shè)置。設(shè)置完成后，重新啟動(dòng) UG 軟件，設(shè)置生效。 [6]1、裝配圖設(shè)計(jì)1.1 裝配圖的轉(zhuǎn)換打開(kāi) UG 軟件，新建文件，并點(diǎn)選【非主模型板塊】前面的“√” 。此時(shí)出現(xiàn)對(duì)話框，選擇裝配圖模型點(diǎn)擊確定進(jìn)入。點(diǎn)擊【起始】-【制圖】 ，進(jìn)入制圖界面，選擇圖紙尺寸為 A1[7]，設(shè)置投影面方向?yàn)椤白蟆?，點(diǎn)擊確定進(jìn)入制圖界面。點(diǎn)擊【基本視圖】按鈕，按照主視圖、哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)21左視圖和俯視圖的順序放置圖形。右鍵點(diǎn)擊其中一圖形邊界，點(diǎn)擊【擴(kuò)展】按鈕，利用【曲線】工具中的【藝術(shù)線條】勾勒出需要進(jìn)行剖面的區(qū)域，然后郵件單擊圖外區(qū)域取消【擴(kuò)展】命令。點(diǎn)擊【局部剖】功能按鈕，利用剛剛所做的藝術(shù)線條對(duì)視圖進(jìn)行局部剖。1.2 裝配圖的標(biāo)注點(diǎn)擊【自動(dòng)判斷尺寸】功能按鈕對(duì)二維視圖的長(zhǎng)度、寬度、直徑等基本尺寸進(jìn)行標(biāo)注。點(diǎn)擊【插入】-【符號(hào)】- 【表面粗糙度符號(hào)】對(duì)特殊部位進(jìn)行表面粗糙度標(biāo)注。點(diǎn)擊【注釋構(gòu)造器】功能按鈕，為二維視圖添加技術(shù)要求等文本。完成二維視圖后，將 UG 文件導(dǎo)出成為 Auto CAD 使用的 DWG 文件，進(jìn)行出圖。2、零件圖的設(shè)計(jì)2.1 零件圖的轉(zhuǎn)換打開(kāi) UG 軟件，新建文件，并點(diǎn)選【非主模型板塊】前面的“√” 。此時(shí)出現(xiàn)對(duì)話框，選擇裝配圖模型點(diǎn)擊確定進(jìn)入。點(diǎn)擊【起始】-【制圖】 ，進(jìn)入制圖界面，選擇圖紙尺寸為 A3[7]，設(shè)置投影面方向?yàn)椤白蟆?，點(diǎn)擊確定進(jìn)入制圖界面。點(diǎn)擊【基本視圖】按鈕，按照主視圖、左視圖和俯視圖的順序放置圖形。右鍵點(diǎn)擊其中一圖形邊界，點(diǎn)擊【擴(kuò)展】按鈕，利用【曲線】工具中的【藝術(shù)線條】勾勒出需要進(jìn)行剖面的區(qū)域，然后右鍵單擊圖外區(qū)域取消【擴(kuò)展】命令。點(diǎn)擊【局部剖】功能按鈕，利用剛剛所做的藝術(shù)線條對(duì)視圖進(jìn)行局部剖。2.2 零件圖的標(biāo)注點(diǎn)擊【自動(dòng)判斷尺寸】功能按鈕對(duì)二維視圖的長(zhǎng)度、寬度、直徑等基本尺寸進(jìn)行標(biāo)注。點(diǎn)擊【插入】-【符號(hào)】- 【表面粗糙度符號(hào)】對(duì)特殊部位進(jìn)行表面粗糙度標(biāo)注。 [6]點(diǎn)擊【注釋構(gòu)造器】功能按鈕，為二維視圖添加技術(shù)要求等文本。完成二維視圖后，將 UG 文件導(dǎo)出成為 Auto CAD 使用的 DWG 文件，進(jìn)行出圖。哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)22七、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)23結(jié)束語(yǔ)不知不覺(jué)中，三周的技能訓(xùn)練接近尾聲，回想三周來(lái)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴可謂是受益匪淺。本次技能訓(xùn)練中，通過(guò)與隊(duì)友的配合和相互之間的幫助，我們順利的完成了這次技能訓(xùn)練的任務(wù)。技能訓(xùn)練中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都給我們帶來(lái)了很多收獲，不論是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的更深入的了解，還是對(duì) UG 軟件的操作更加得心應(yīng)手，不論是大收獲還是小收獲，當(dāng)它們累積到一起以后，對(duì)我們而言都是一次個(gè)人能力的巨大升華。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，很多資料都需要自己去查閱，每天都要奔波圖書(shū)館好多次，或者百度一遍又一遍，但是掌握的新知識(shí)卻是一筆不小的財(cái)富。這次技能訓(xùn)練的順利完成離不開(kāi)我的隊(duì)友和老師。隊(duì)友的配合和鼓勵(lì)，明確的分工，按時(shí)完成各自的任務(wù)，都是順利完成最后任務(wù)的前提條件。老師幫助糾正了很多設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤，也提出了很多更加合理的意見(jiàn)和建議，為我的設(shè)計(jì)鋪墊了一條更加合理化的道路。在此，我要特別感謝段老師、劉老師和唐老師三位老師，感謝他們讓我學(xué)到了更多的知識(shí)。本次技能訓(xùn)練對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)增添了更多的知識(shí)力量，真心的感謝所有幫助過(guò)我的人，不論是老師、隊(duì)友還是圖書(shū)館的阿姨，謝謝你們對(duì)我的幫助！最后，由于學(xué)習(xí)面的狹窄和個(gè)人能力的不足，本次技能訓(xùn)練中可能會(huì)出現(xiàn)很多不足和錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)答辯老師給與指正和教導(dǎo)。哈爾濱理工大學(xué)《數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真》技能訓(xùn)練說(shuō)明書(shū)24參考資料[1] 天津大學(xué)編寫(xiě)組 《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 天津科學(xué)技術(shù)出版社[2] 王健石 《 機(jī)械通用零部件優(yōu)選手冊(cè)》 中國(guó)電力出版社，2008 年[3] 東北工學(xué)院 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 冶金工業(yè)出版社 第三版，1977 年[4] [美]J.達(dá)菲 《機(jī)構(gòu)和機(jī)械手分析 》 北京郵電學(xué)院出版社 [5] 王樹(shù)勛 《 UG NX4.0 三維建模教程》 華南理工大學(xué)出版社，2006 年[6] 張麗萍 《 UG NX5.0 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