1、<p><b>　　畢業(yè)設計說明書</b></p><p>　　GQ50型鋼筋切斷機的結構設計與運動仿真</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本產(chǎn)品的設計是根據(jù)黃河科技學院工學院機械系2012屆畢業(yè)設計的要求，在參觀調研的基礎上，對大學四年已學知識的總結、實踐與提高。按照指導老師的要求，

2、我首先查閱了大量關于此產(chǎn)品設計的資料，做好初期準備。然后到河南省長葛市黃河旋風股份有限公司參觀，深入了解鋼筋切斷機的工作原理及使用要求，在此基礎上，形成自己初步的設計思路。</p><p>　　本產(chǎn)品設計給定的原始參數(shù)是：切斷能力為（φ6-φ50）mm的圓鋼；電機功率為4kw；沖切次數(shù)為28次/min；切斷行程為40mm。此次設計的主要研究內容和技術關鍵是：根據(jù)鋼筋切斷機的使用要求，確定其工作原理，在此基礎上進行

3、鋼筋切斷機的結構設計，確定主要結構尺寸。主要包括以下幾點：1、電動機的選擇；2、傳動裝置的設計和計算；3、軸承的選擇；4、曲軸連桿機構的設計；5、機體的設計；6、刀片的設計選擇。然后根據(jù)這些設計數(shù)據(jù)進行產(chǎn)品的建模及運動仿真。</p><p>　　本次產(chǎn)品建模使用的是美國Autodesk公司的三維設計軟件Inventor 2011。首先是根據(jù)設計數(shù)據(jù)建立各個零件的草圖，在草圖的基礎上運用零件特征生成三維實體；然后在

4、Inventor 2011軟件的虛擬環(huán)境中進行虛擬裝配，建立數(shù)字樣機；最后進行應力分析、運動干涉分析及運動仿真。</p><p>　　本設計可以大幅降低鋼筋切斷機的研發(fā)周期及成本，從而提高產(chǎn)品的市場競爭力和企業(yè)的經(jīng)濟效益。</p><p>　　關鍵詞：鋼筋切斷機，結構設計，Inventor 2011，虛擬裝配，運動仿真</p><p>　　Disc Centrifu

5、ge Spindle Box Design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This product is designed according to the college of engineering science and technology of 2012 member of graduation design r

6、equirements, during a visit to a research, on the basis of the university for four years have already learn knowledge summary, practice and improve. According to the requirements of the guiding teacher, I first looked a

7、lot about this product design information, do well to the early. And then to the Yellow River in henan province ChangGe city whirlwind visit to a joint st</p><p>　　This product design parameters are given of

8、 the original: cutting ability for (phi 6-phi 50) mm round steel; The motor power for 4 kw; For punching number 28 times/min; Cut off the trip to 40 mm. The design of the main research contents, technology and the key is

9、: according to the use requirement reinforced cutting machine, determine its working principle, and based on the structure of the steel cutting machine design, confirming the main structure size. Mainly include the follo

10、wing: 1, the choi</p><p>　　This product modeling is using the company's 3 d design Autodesk Inventor 2011 software. First of all is according to the design data to set up the various parts of the sketch,

11、 in the sketch of the use part features based on 3 d entity; And then in the Inventor 2011 software virtual environment in virtual assembly, to build digital prototype; Finally in stress analysis, motion interference ana

12、lysis and simulation movement.</p><p>　　This design can dramatically reduce the reinforced cutting machine development cycle and cost, so as to improve the market competitiveness of products and the economic

13、 efficiency of enterprises.</p><p>　　Keywords: steel cutting machine, the structure design, Inventor 2011, virtual assembling, movement simulation</p><p><b>　　目 錄</b></p><

14、p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　2 設計前的準備3</p><p>　　2.1計劃任務書3</p><p>　　2.1.1 產(chǎn)品設計的依據(jù)3</p><p>　　2.1.2 計劃任務書3</p><p>　　2.2 設計前的準備3</p>&

15、lt;p>　　3鋼筋切斷機的總體設計4</p><p>　　3.1鋼筋切斷機的工作原理4</p><p>　　3.2鋼筋切斷機的基本結構4</p><p>　　4傳動方案的設計5</p><p>　　4.1 基本傳動數(shù)據(jù)計算5</p><p>　　4.1.1分配傳動比5</p><

16、p>　　4.1.2計算各州的運動及動力參數(shù)5</p><p>　　4.2 帶傳動的設計6</p><p>　　4.2.1帶型的選擇6</p><p>　　4.2.2帶輪基準直徑的確定6</p><p>　　4.2.2帶速的確定6</p><p>　　4.2.3中心距、帶長及包角的確定。6</p&

17、gt;<p>　　4.2.4 確定帶的根數(shù)7</p><p>　　4.2.5 帶輪結構與尺寸7</p><p>　　4.3 齒輪傳動的設計7</p><p>　　4.3.1選材料、確定初步參數(shù)7</p><p>　　4.3.2齒面疲勞強度計算8</p><p>　　4.3.3齒根抗彎疲勞強度驗算

18、10</p><p>　　5 Autodesk Inventor 201112</p><p>　　5.1 Inventor 2011的組成12</p><p>　　5.2三維繪圖軟件Inventor 2011的優(yōu)點12</p><p>　　5.2.1 二維工程圖處理能力比較好12</p><p>　　5.2

19、.2 具有良好的設計項目管理功能13</p><p>　　5.2.3 參數(shù)化技術和變量化技術13</p><p>　　5.2.4 簡便的操作風格13</p><p>　　5.2.5 精彩的顯示功能13</p><p>　　6 主要零件的設計及建模14</p><p>　　6.1機體的設計流程14</p

20、><p>　　6.2其他主要零件的建模效果展示23</p><p>　　7鋼筋切斷機的裝配29</p><p>　　7.1裝配流程29</p><p>　　7.2大側蓋的裝配步驟29</p><p>　　7.2.1新建文件30</p><p>　　7.2.2裝入所有零件30</p&

21、gt;<p>　　7.2.3向機體安裝大側蓋30</p><p>　　7.3裝配效果圖展示33</p><p>　　8應用Inventor軟件進行干涉檢查34</p><p>　　8.1檢查零部件之間的干涉34</p><p>　　8.2 連桿及連桿銅瓦的干涉檢查34</p><p>　　9繪制

22、各主要零件的工程圖37</p><p>　　10 傳動結構的運動仿真41</p><p>　　10.1建立一個簡單的裝配41</p><p>　　10.2運動仿真步驟41</p><p><b>　　致謝45</b></p><p><b>　　參考文獻46</b>

23、;</p><p><b>　　附 錄48</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　鋼筋切斷機是建筑機械的一種。它是鋼筋加工必不可少的設備之一，主要用語房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切斷。鋼筋切斷機與其他切斷設備相比，具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點，

24、因此近年來逐步被建筑工地和小型軋鋼廠等廣泛采用，在國民經(jīng)濟建設的各個領域發(fā)揮了重要的作用。</p><p>　　新中國成立初期，建筑工程中鋼筋加工技術非常落后，主要依靠手工或者簡單工具，勞動強度大、生產(chǎn)效率低、工程質量很難保證。太原重型機械學院是國內最早生產(chǎn)鋼筋切斷機的單位之一。他們于1958年首次引進蘇聯(lián)的臥式鋼筋切斷機圖紙，生產(chǎn)了國內第一臺鋼筋切斷機。隨后又于1985年引進了日本立式鋼筋切斷機和德國臥式鋼筋切

25、斷機，并在此基礎上研發(fā)了GQ40、GQ50、GQ65等一系列開式、封閉式及半封閉式切斷機。該系列的鋼筋切斷機均是采用機械輪剪切進行切斷的。此外，沈陽建筑工程學院工廠、陜西渭南農業(yè)科技股份有限公司、黑虎建筑機械公司等企業(yè)也生產(chǎn)過不同類型的機械式鋼筋切斷機。</p><p>　　目前，國內的鋼筋切斷機多以機械輪剪式切斷為主。其工作過程基本為：電動機輸出動力經(jīng)過帶傳動和三級齒輪傳動減速后，帶動曲軸旋轉，曲軸推動連桿使滑

26、塊和動刀片在機座的滑道中做往復直線運動，使動刀片和定刀片相錯而切斷鋼筋。</p><p>　　近年來，我國在鋼筋切斷機技術裝備方面有了長足的進步，但產(chǎn)品的技術水平與國外先進水平相比，尚有以下幾個方面的差距：</p><p>　　1)國外切斷機偏心軸的偏心距較大。如日本立式切斷機偏心距24mm，而國內一般為17mm?？此剖×?、齒輪結構偏小些，但給用戶帶來麻煩，不易管理。因為在由切大料到切小料

27、時，不是換刀墊就是換刀片，有時還需要轉換角度。</p><p>　　2)國外切斷機的機架都是鋼板焊接結構，零部件加工精度、粗糙度尤其熱處理工藝過硬，使切斷機在承受過載荷、疲勞失效、磨損等方面都超過國產(chǎn)機器。</p><p>　　3)國內切斷機刀片設計不合理。單螺栓固定，刀片厚度夠薄，40型和50型刀片厚度均為17mm；而國外都是雙螺栓固定，25～27mm厚，因此國外刀片在受力及壽命等綜合性

28、能方面都較國內優(yōu)良。</p><p>　　4)國內切斷機每分鐘切斷次數(shù)少。國內一般為28～31次，國外要高出15～20次，最高高出30次，工作效率較高。</p><p>　　5)國外機型一般采用半開式結構。齒輪、軸承用油脂潤滑，曲軸軸徑、連桿瓦、沖切刀座、轉體處用手工加稀油潤滑。國內機型結構有全開、全閉、半開半閉3種，潤滑方式有集中稀油潤滑和飛濺潤滑2種。</p><p

29、>　　6)國內切斷機外觀質量、整機性能不盡人意。國外廠家一般都是規(guī)模生產(chǎn)，在技術設備上舍得投入，自動化生產(chǎn)水平較高，形成一套完整的質量保證加工體系。尤其對外觀質量更是精益求精，外罩一次性沖壓成型，油漆經(jīng)烤漆噴涂處理，色澤搭配科學合理，外觀看不到哪兒有焊縫、毛刺、尖角，整機光潔美觀。而國內一些廠家雖然生產(chǎn)歷史較長，但沒有一家形成規(guī)模，加之設備老化，加工過程拼體力、經(jīng)驗，生產(chǎn)工藝幾十年一貫制，所以外觀質量粗糙、觀感較差。</p&

30、gt;<p>　　從鋼筋切斷機的發(fā)展趨勢看，隨著建筑設計與建筑施工技術的國際化，建筑工程設計與應用鋼筋必將進入商品化供應時代，即根據(jù)建筑配筋表采購鋼筋，鋼筋使用現(xiàn)場轉化成可用鋼筋，商品化供應鋼筋。而鋼筋的一體化生產(chǎn)就要求鋼筋切斷機必須實現(xiàn)自動控制——鋼筋自動送料，定尺寸后自動切斷、落料。</p><p>　　另一方面，國外的產(chǎn)品充分融合了液壓技術、機械技術、電子技術等，形成了以機械為筋骨、液壓為肌肉

31、、電氣為神經(jīng)的機電液一體化綜合控制技術，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，體現(xiàn)綜合最優(yōu)驅動及控制能力。因此，鋼筋切斷機不但要求實現(xiàn)定長剪切的高精度控制，同時要求其具有相對高的生產(chǎn)效率。所以，如何使鋼筋切斷機的機電液系統(tǒng)有機地高度集成，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，將是今后研究的主要方向。</p><p><b>　　2 設計前的準備</b></p><p><b>　　2.1計劃任務

32、書</b></p><p>　　2.1.1 產(chǎn)品設計的依據(jù)</p><p>　　本設計是在對河南省長葛市黃河旋風股份有限公司進行生產(chǎn)參觀后，對鋼筋切斷機形成初步認識后，深刻理解其工作原理與結構特點，根據(jù)自己大學四年所學的機械方面的各種知識，對鋼筋切斷機做一個機構設計，并建立數(shù)字樣機進行運動仿真。本設計力求高效、快速的完成產(chǎn)品研發(fā)與校驗，并使產(chǎn)品具備完善可靠的性能，滿足市場需求，

33、增強企業(yè)競爭力。</p><p>　　2.1.2 計劃任務書</p><p>　　根據(jù)建筑市場的使用需求，GQ50型鋼筋切斷機的規(guī)格參數(shù)設定，見表2-1。</p><p>　　表2-1 鋼筋切斷機的參數(shù)</p><p>　　2.2 設計前的準備</p><p>　　接到任務書初期，先查閱了大量有關鋼筋切斷機的的論文、資

34、料。其后，為了在產(chǎn)品設計前能對鋼筋切斷機有一個整體、大概的認識，我在王良文教授的幫助指導下，對河南省長葛市黃河旋風股份有限公司進行了為期一天的參觀、調研，認真觀察了鋼筋切斷機的結構及生產(chǎn)過程，在其間遇到的各種問題，仔細聽取了黃河旋風股份有限公司建筑機械部張工程師的講解。</p><p>　　回到學校后，收集、整理鋼筋切斷機的相關資料，通過分析其性能和技術指標，并結合自己所學的理論知識進行設計。</p>

35、<p>　　3鋼筋切斷機的總體設計</p><p>　　3.1鋼筋切斷機的工作原理</p><p>　　工作原理：采用電動機經(jīng)過一級帶傳動和三級齒輪傳動減速后，帶動曲軸旋轉，曲軸推動連桿，使滑塊和動刀片在機座的滑道中做往復直線運動，這樣，活動刀片和固定刀片就能相錯而切斷鋼筋。</p><p>　　3.2鋼筋切斷機的基本結構</p><

36、;p>　　傳動方案簡述：首先是一級帶傳動，然后是三級齒輪減速。</p><p>　　首先采用一級帶傳動，因為它具有緩沖、吸震、運行平穩(wěn)、噪聲小、過載保護等優(yōu)點。然后采用三級齒輪減速，因為齒輪傳動可以用來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力，并具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比準確，使用壽命長，工作安全可靠等優(yōu)點。 </p><p>　　動力是由電動機輸出，通過減速系統(tǒng)傳動，把動力輸入到執(zhí)行

37、機構。由于傳動系統(tǒng)做的是回轉運動，而鋼筋切斷機的執(zhí)行機構需要的是直線往復運動。為了實現(xiàn)這種轉換，可以采用曲柄滑塊機構或者齒輪齒條機構?？紤]到現(xiàn)實使用條件，決定采用曲柄滑塊機構作為本機械的執(zhí)行機構。</p><p>　　考慮到工地上的機械需要經(jīng)常變幻地方，且考慮到經(jīng)濟性，應盡量使產(chǎn)品的尺寸減小、結構緊湊，所以本設計中的小齒輪都采用齒輪軸的形式。為了節(jié)能、儲能和減震，本設計運用了飛輪的優(yōu)點。為了使飛輪的結構尺寸不至于

38、過大，本產(chǎn)品把飛輪與大帶輪作為一個整體來設計，安裝在第一根軸上。</p><p>　　本設計基本結構如圖3.2</p><p>　　1.電機 2.小帶輪</p><p>　　3.大帶輪 4.一軸</p><p>　　5.二軸連軸齒輪 6.三軸 </p><p><b>

39、　　7.曲軸大齒輪 </b></p><p>　　8.機體 9.二軸 </p><p><b>　　10.三軸連軸齒輪</b></p><p>　　11.曲軸 12.連桿</p><p>　　13.活動刀座 14.活動刀片</p><p&g

40、t;<b>　　15.固定刀片</b></p><p><b>　　4傳動方案的設計</b></p><p>　　4.1 基本傳動數(shù)據(jù)計算</p><p>　　4.1.1分配傳動比</p><p>　　電動機功率為4kw，選擇型號為Y112M-2，其滿載轉速為2890r/min。</p>

41、<p><b>　　1）總傳動比 </b></p><p>　　2）分配傳動裝置的傳動比 </p><p>　　上式中分別為帶傳動與減速器（三級齒輪減速）的傳動比，為使V帶傳動的外廓尺寸不致過大，同時使減速器的傳動比圓整以便更方便的獲得圓整地齒數(shù)。初步取=1.6，則減速器的傳動比為 </p><p>　　3）分配減速器的各級傳動比

42、</p><p>　　查閱機械設計手冊，取=4，=4，則=4。</p><p>　　4.1.2計算各州的運動及動力參數(shù)</p><p><b>　　1）各軸的轉速</b></p><p><b>　?、褫S </b></p><p><b>　?、蜉S </b

43、></p><p><b>　?、筝S </b></p><p><b>　　曲軸 </b></p><p><b>　　2）各軸的輸入功率</b></p><p>　　查《機械設計課程設計手冊》表1-7，取帶傳動的傳動效率=0.96 ，取齒輪傳動的傳動效率為0.97。

44、則</p><p><b>　?、褫S </b></p><p><b>　?、蜉S </b></p><p><b>　?、筝S </b></p><p><b>　　曲軸 </b></p><p><b>　　3）各

45、軸的輸入轉矩</b></p><p>　　電動機的輸出轉矩 </p><p><b>　?、褫S </b></p><p><b>　?、蜉S </b></p><p><b>　?、筝S </b></p><p><b>　　曲

46、軸 </b></p><p>　　4.2 帶傳動的設計</p><p>　　4.2.1帶型的選擇</p><p>　　由設計數(shù)據(jù)可知，V帶的傳動功率為4kw，小帶輪的轉速為2890r/min，大帶輪的轉速為1806r/min。</p><p>　　查《機械設計》可知，工況系數(shù)取 KA=1.5 ，Pc=1.5×4=6kw

47、。根據(jù)以上數(shù)值及小帶輪的轉速查相應得圖表選取B型V帶。</p><p>　　4.2.2帶輪基準直徑的確定</p><p>　　查《機械設計》表8-4a ，取小帶輪的基準直徑為200mm，則大帶輪的基準直徑為320mm。</p><p>　　4.2.2帶速的確定</p><p>　　4.2.3中心距、帶長及包角的確定。</p>&

48、lt;p>　　由《機械設計》式8-20知，帶的中心距為</p><p>　　0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2) 則</p><p>　　0.7(200+320)<a0<2(200+320) 得 364〈a0〈1040</p><p>　　初步確定中心距為800mm。</p><p>　　根據(jù)相關公式

49、初步計算帶的基準長度： </p><p>　　查表選取帶的長度為2500mm</p><p><b>　　計算實際中心矩：</b></p><p><b>　　驗算小帶輪包角：</b></p><p>　　4.2.4 確定帶的根數(shù)</p><p>　　查表知 p1=0.97

50、Δp1=0.11 ka=0.82 kl=0.93 則 </p><p><b>　　取Z=2</b></p><p>　　4.2.5 帶輪結構與尺寸</p><p>　　帶輪結構與尺寸設計詳見附錄圖紙。</p><p>　　4.3 齒輪傳動的設計</p><p>　　為加工方便和降低成本，本設計

51、中，小齒輪均以齒輪軸代替。此外，本設計采用三級齒輪傳動減速，齒輪的詳細結構及尺寸設計見附錄圖紙。在此僅以第一級的齒輪設計為例，詳述其設計過程。第一級齒輪設計過程如下：</p><p>　　4.3.1選材料、確定初步參數(shù)</p><p>　　1）選材料 齒輪軸：40Cr鋼調制，平均取齒面硬度為260HBS</p><p>　　大齒輪： 45鋼調制，平均取齒面硬度為2

52、60HBS</p><p>　　2）初選齒數(shù) 取齒輪軸的齒數(shù)為14，則大齒輪的齒數(shù)為14×4=56</p><p>　　3) 齒數(shù)比即為傳動比 </p><p>　　4) 選擇尺寬系數(shù)ψd和傳動精度等級情況，參照相關手冊并根據(jù)以前學過的知識選取 ψd=0.5，初估齒輪軸的直徑d1=50mm，則小齒輪的尺寬為b=ψd× d1=0.5×50

53、=25mm</p><p>　　5) 齒輪圓周速度為：</p><p>　　參照手冊選精度等級為9級。</p><p>　　6) 計算小齒輪轉矩T1</p><p>　　確定載荷系數(shù) KH 、KF</p><p>　　確定使用系數(shù) KA：查閱手冊選取使用系數(shù)為KA=1.85</p><p>　　

54、確定動載系數(shù)Kv：查閱手冊選取動載系數(shù)Kv=1.10</p><p>　　確定齒間載荷分布系數(shù)KHa、KFa：</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　載荷系數(shù)KH、KF 的確定，由公式可知</p><p>　　4.3.2齒面疲勞強度計算</p><p>　　確定許用應

55、力[σH]</p><p>　　① 總工作時間th，假設該切斷機的壽命為10年，每年工作300天，每天工作8個小時，則： </p><p>　?、?應力循環(huán)次數(shù) N1、N2</p><p>　?、?壽命系數(shù) Zn1、Zn2 ，查閱相關手冊選取Zn1=1.0、Zn2=1.15</p><p>　?、?接觸疲勞極限?。害襤lim1=720MPa、

56、σhlim2=580MPa</p><p>　　⑤ 安全系數(shù)?。篠h=1.0</p><p>　　⑥ 許用應力 [σh1]、[σh2]</p><p>　　彈性系數(shù)ZE 查閱機械設計手冊可選取</p><p>　　節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH查閱機械設計手冊可選取ZH=2.5</p><p>　　求所需小齒輪直徑d1</p&

57、gt;<p>　　與初估大小基本相符。</p><p><b>　　計算模數(shù)</b></p><p>　　取模數(shù)m為標準值4 。</p><p>　　6）確定分度圓、中心距</p><p>　　分度圓直徑d1,d2</p><p>　　確定尺寬：取大齒輪齒寬為 b1=56×

58、0.5=28mm</p><p>　　齒輪軸齒寬取 b2=40mm</p><p><b>　　中心距a：</b></p><p>　　4.3.3齒根抗彎疲勞強度驗算</p><p>　　求許用彎曲應力 [σF]</p><p>　　① 應力循環(huán)次數(shù)NF1、NF2</p><p

59、>　?、?壽命系數(shù)Yn1、Yn2 ，查閱相關手冊選取Yn1=1、Yn2=1</p><p>　?、?極限應力取：σFlim1=290MPa、σFlim2=220MPa</p><p>　　④ 尺寸系數(shù)Yx：查閱機械設計手冊選，取Yx=1.5</p><p>　?、?安全系數(shù)SF：參照表9-13，取SF=1.5</p><p>　?、?需

60、用應力[σF1] 、[σF2] 由式（9-20），許用彎曲應力</p><p>　　齒形系數(shù)YFa1、YFa2 由圖9-19，取</p><p>　　YFa1=2.56 YFa2=2.15</p><p>　　應力修正系數(shù)Ysa1、Ysa2 由圖9-20，取</p><p>　　Ysa1=1.62 Ysa2=1.82</p>

61、;<p>　　校核齒根抗彎疲勞強度 由式（9-17），齒根彎曲應力</p><p>　　5 Autodesk Inventor 2011</p><p>　　Autodesk Inventor軟件是美國AutoDesk公司于1999年底推出的三維可視化實體模擬軟件，目前已推出最新版本Inventor 2012，而我在本次設計中使用的是目前比較成熟穩(wěn)定的版本Inventor20

62、11。它包含三維建模、信息管理、協(xié)同工作和技術支持等各種特征。使用Autodesk Inventor可以創(chuàng)建三維模型和二維制造工程圖、可以創(chuàng)建自適應的特征、零件和子部件，還可以管理上千個零件和大型部件，它的“連接到網(wǎng)絡”工具可以使工作組人員協(xié)同工作，方便數(shù)據(jù)共享和同事之間設計理念的溝通。Inventor在用戶界面簡單，三維運算速度和著色功能方面有突破的進展。它是建立在ACIS三維實體模擬核心之上，設計人員能夠簡單迅速地獲得零件和裝配體的

63、真實感，這樣就縮短了用戶設計意圖的產(chǎn)生與系統(tǒng)反應時間的距離，從而最小限度的影響設計人員的創(chuàng)意和發(fā)揮。</p><p>　　在二維繪圖軟件市場中，AutoCAD 是目前應用最為廣泛的通用交互式計算機輔助繪圖與設計軟件。其強大生命力在于它的通用性、多工業(yè)標準和開放的體系結構。與AutoCAD 同出一家的Inventor 2011具有相同的特點，所不同之處在于AutoCAD 在繪制二維圖方面具有不可比擬的優(yōu)點，但在三維

64、造型方面功能欠缺。Inventor 011特點在于處理三維造型、虛擬裝配、運動模擬等方面具有獨特的優(yōu)勢。其功能強大的三維造型給設計者提供了空前的想象力，從尺寸、外形、顏色各個方面給人以真實的感覺。同時在設計過程中可以及時發(fā)現(xiàn)紕漏，并及時處理，避免造成不必要的制造成本</p><p>　　5.1 Inventor 2011的組成</p><p>　　Inventor 2011包括 5 個模塊

65、：零件造型、鈑金、裝配、表達視圖、工程圖。這些模塊創(chuàng)建了相互關聯(lián)而又獨立的文件。另外，它還集成了應力分析、運動仿真、Inventor Studio、AEC交換等功能，方便用戶對產(chǎn)品做進一步研發(fā)。</p><p>　　5.2三維繪圖軟件Inventor 2011的優(yōu)點</p><p>　　5.2.1 二維工程圖處理能力比較好</p><p>　　因為機械設計的最終目的

66、是為了出工程圖，為產(chǎn)品加工、裝配打基礎。所以機械設計軟件必須具有優(yōu)良的二維工程圖創(chuàng)建和處理能力。三維軟件Inventor 2011的二維工程圖處理能力是比較好的一個，由于建立了統(tǒng)一的工程設計數(shù)據(jù)庫，其二維圖素與三維模型關聯(lián)，因此在工程圖中也能逆向修改三維模型的尺寸。</p><p>　　5.2.2 具有良好的設計項目管理功能 </p><p>　　Inventor 2011 能夠相當完整地

67、以設計項目為線索，自動管理相關的文件及設計數(shù)據(jù)，而不需要其他管理軟件的介入。 </p><p>　　5.2.3 參數(shù)化技術和變量化技術 </p><p>　　從功能上劃分，三維設計軟件可以分為參數(shù)化技術和變量化技術兩類。參數(shù)化技術用“順序方法”對約束求解，達到全數(shù)據(jù)相關、全尺寸約束、用尺寸驅動設計結果的修改；變量化技術用“幾何圖形約束和方程耦合”來求解，達到將參數(shù)化技術中的全尺寸約束細分為

68、“尺寸約束”和“幾何約束” ，而工程關系就可以直接與幾何約束耦合處理，實現(xiàn)基于裝配關系的關聯(lián)設計[8]。從Inventor 2011的功能設置和實際使用中所表現(xiàn)的結果，Inventor 2011屬于變量化技術一類。因此，它能處理局部約束的更改，能基于工程關系求解、能顯示處理約束等等，與其它軟件相比更容易理解、更適合于完成工程師原始設計構思的表達和實現(xiàn)，對創(chuàng)新設計提供了有效的支持，可以基于裝配關系，利用現(xiàn)有結構創(chuàng)造全新零件。 </p

69、><p>　　5.2.4 簡便的操作風格 </p><p>　　Inventor 2011 完全沒有命令行交互的操作。所有的操作都是通過功能圖標、菜單、對話框和鼠標的操作進行。易學易用，不用背記那些枯燥的操作命令，對于初學者易學易用，應用方便。</p><p>　　5.2.5 精彩的顯示功能 </p><p>　　Inventor 2011的顯示

70、表達十分理想，在透視效果，甚至剖切效果下實時地渲染、轉動、放縮都有出眾的表達效果和速度。還有逼真的運動模擬，多數(shù)的機構都能被驅動“真的”運動起來。</p><p>　　6 主要零件的設計及建模</p><p>　　實際使的鋼筋切斷機的所有零件加起來有一百多個，其中主要的零件有：機體，小帶輪，大帶輪（有飛輪的作用），各個齒輪軸及大齒輪，曲軸，連桿，刀座及刀片。在這里，我以機體的建模設計過程為

71、例，其他零件只展示建模后的效果圖，它們的設計建模過程可參照機體的設計。</p><p>　　6.1機體的設計流程</p><p>　　機體的設計過程簡略如下：</p><p>　　啟動Autodesk Inventor 2011軟件，選擇【新建】 ，新建類型為【standard.ipt】 。如圖6-1所示：</p><p>　　圖6-1 啟動

72、Autodesk Inventor 2011軟件</p><p>　　在【草圖】面板，創(chuàng)建機體整體輪廓草圖。如圖6-2所示：</p><p>　　圖6-2 機體整體輪廓草圖</p><p>　　退出【草圖】環(huán)境，進入【特征】面板，選擇【拉伸】操作，拉伸結果如圖6-3所示：</p><p><b>　　圖6-3 拉伸結果</b&

73、gt;</p><p>　　確定三根軸及曲軸的位置，并在側面上建立草圖，選擇【拉伸】操作，拉伸結果如圖6-4所示：</p><p><b>　　圖6-4</b></p><p>　　確定螺孔位置，建立草圖，創(chuàng)建【打孔】特征，選擇螺紋孔，打孔結果如圖6-5所示：</p><p><b>　　圖6-5</b&

74、gt;</p><p>　　在此平面創(chuàng)建草圖，并由【拉伸】操作，創(chuàng)建出軸孔特征。軸孔特征如圖6-6所示：</p><p><b>　　圖6-6</b></p><p>　　在另一面，運用【拉伸】操作，創(chuàng)建出滑塊的滑道及大側蓋的基本配合輪廓。創(chuàng)建結果如圖6-7所示：</p><p><b>　　圖6-7</

75、b></p><p>　　運用【拉伸】及【打孔】特征，完全建立大側蓋的配合部分以及緊固螺孔。創(chuàng)建結果如圖6-8所示：</p><p><b>　　圖6-8</b></p><p>　　運用【拉伸】特征，在機體上平面拉伸出凸起，并再次運用【拉伸】切除操作，拉伸出機體上視孔。結果如圖6-9所示：</p><p><

76、;b>　　圖6-9</b></p><p>　　在上加工面創(chuàng)建草圖，并在此草圖上建立【打孔】特征。結果如圖6-10所示：</p><p><b>　　圖6-10</b></p><p>　　運用【拉伸】特征，做出尾座上的固定刀座的卡槽以及放鋼筋的凹槽。結果如圖6-11所示：</p><p><b&

77、gt;　　圖6-11</b></p><p>　　運用【拉伸】特征，創(chuàng)建出送料軸的安裝槽，結果如圖6-12所示：</p><p><b>　　圖6-12</b></p><p>　　運用【拉伸】特征，創(chuàng)建出機器行走輪軸的安裝部分，前后輪兩處，如圖6-13及6-14所示：</p><p><b>　　

78、圖6-13</b></p><p><b>　　圖6-14</b></p><p>　　為了使機器轉向方便，把機器的前輪設計為可轉向輪，其轉向軸安裝孔的建立如圖6-15所示：</p><p><b>　　圖6-15</b></p><p>　　調整切斷鋼筋直徑的調整軸安裝部分設計如圖6-

79、16所示：</p><p><b>　　圖6-16</b></p><p>　　機體整體展示，如圖6-17所示：</p><p><b>　　圖6-17</b></p><p>　　6.2其他主要零件的建模效果展示</p><p><b>　　圖6-17齒輪軸Ⅰ&l

80、t;/b></p><p><b>　　圖6-18齒輪軸Ⅱ</b></p><p>　　圖6-19 齒輪軸Ⅲ</p><p>　　圖6-20 Ⅱ軸大齒輪</p><p><b>　　圖6-21 大帶輪</b></p><p><b>　　圖6-22 大側蓋&l

81、t;/b></p><p>　　圖6-23 Ⅰ軸端蓋</p><p>　　圖6-24 活動刀座</p><p><b>　　圖6-25 連桿</b></p><p><b>　　圖6-26 曲軸</b></p><p>　　圖6-27 游動大齒輪</p>

82、<p>　　圖6-28 游動大齒輪芯套</p><p><b>　　7鋼筋切斷機的裝配</b></p><p>　　在Inventor2011中，可以將主軸箱的三維實體零件或部件按照一定的裝配約束條件裝配成一個部件，同時這個部件也可以作為子部件裝配到其他的部件中去，最后零件和子部件構成一個符合設計構思的整體部件。按照通常的設計思路，設計者和工程師首先創(chuàng)建布局

83、，然后設計零件，最后把所有零件組裝為部件，這種方法稱之為自下而上的設計方法。使用Autodesk Inventor 2011，創(chuàng)建部件可以在位創(chuàng)建零件或者放置現(xiàn)有零件，從而使設計過程更加簡單有效，稱之為自上而下的設計方法。自上而下的設計方法的優(yōu)點是：</p><p>　?。?）這種以部件為中心的設計方法支持自上而下、自下而上和混合的設計策略。Inventor可以在設計過程中的任何環(huán)節(jié)創(chuàng)建部件，而不是在最后才創(chuàng)建部

84、件。</p><p>　　（2）如果用戶正在做一個全新的設計方案，可以從一個空的部件開始，然后在具體設計時創(chuàng)建部件。</p><p>　?。?）如果要修改部件，可以在位創(chuàng)建新零件，以使它們與現(xiàn)有的零件相配合。對外部零部件所作的更改將自動反映到部件模型和用于說明的工程圖中。</p><p><b>　　7.1裝配流程</b></p>

85、<p>　　主軸箱的裝配過程簡略如下：</p><p>　　裝入所有零件→向機體上安裝Ⅰ軸→向機體上安裝Ⅱ軸→向機體上安裝Ⅲ軸→向機體上安裝曲軸→向Ⅰ軸上安裝大帶輪→向Ⅱ軸上安裝齒輪→向Ⅲ軸上安裝齒輪→向曲軸上安裝游動大齒輪芯套→向芯套上安裝游動大齒輪→向曲軸上安裝軸瓦→向曲軸上安裝連桿→向連桿上安裝活動刀座→向活動刀座上安裝活動刀片→向機體上安裝固定刀座→向固定刀座上安裝固定刀片→向機體上安裝頂蓋→

86、向各個軸上安裝對應型號的軸承→向機體上安裝大側蓋→向機體上安裝兩側的軸端蓋→向機體上安裝送料軸→向機體上安裝行走輪軸→向行走輪軸上安裝行走輪→向機體上安裝調整六方→向機體上安裝吊環(huán)→向機體上安裝各個螺栓（為運行更流暢，裝配圖中省略安裝墊片，實際機器需要對應墊片）→向機體安裝送料輥。</p><p>　　7.2大側蓋的裝配步驟</p><p>　　在這里我以向機體安裝大側蓋為例，其他零件的安

87、裝方法參照此例。向機體裝入大側蓋的流程為：</p><p>　　7.2.1新建文件 </p><p>　　運行Inventor 2011，選擇【文件】菜單下的【新建】選項，在【打開】對話框中的【默認】選項卡下，選擇【Standard.iam】選項，新建一個部件。</p><p>　　7.2.2裝入所有零件</p><p>　　選擇部件面板上的

88、【裝入零部件】工具，打開打開對話框，選擇可以裝入的零部件，裝入后如圖7-1所示。</p><p>　　圖7-1 裝入所有零件</p><p>　　7.2.3向機體安裝大側蓋</p><p>　　a）選擇部件【裝配】面板上的【約束】工具，打開【放置約束】對話框，裝配類型選擇為【配合】選項，然后選擇如圖7-2所示的兩條軸線，單擊【確定】按鈕即可完成【配合】約束，此時部件

89、如圖7-3所示。</p><p><b>　　圖7-2</b></p><p><b>　　圖7-3</b></p><p>　　b）單擊【約束】工具，打開【放置約束】對話框，裝配類型選擇為【配合】選項，選擇如圖7-3所示的兩個平面，單機【確定】。裝配效果如圖7-4所示：</p><p><b

90、>　　圖7-4</b></p><p>　　b）單擊【約束】工具，打開【放置約束】對話框，裝配類型選擇為【配合】選項，選擇如圖7-5所示兩條軸線，單機【確定】。裝配效果如圖7-5所示：</p><p><b>　　圖7-5</b></p><p>　　7.3裝配效果圖展示</p><p>　　裝配效果圖

91、如圖7-6及圖7-7（透明視圖）所示。</p><p><b>　　圖7-6</b></p><p><b>　　圖7-7</b></p><p>　　8應用Inventor軟件進行干涉檢查</p><p>　　8.1檢查零部件之間的干涉 </p><p>　　在部件中，兩個

92、或多個零部件不能同時占用相同的空間。要檢測這樣的錯誤，可以檢查部件中的干涉。在零部件交疊處，干涉部分臨時顯示為實體。另外，inventor2011還可以檢查子部件中零部件之間或所選的一組零部件或兩組零部件之間的干涉。</p><p>　　檢查出干涉之后，干涉體積顯示為實體。干涉報告列出干涉的零件或子部件，給出干涉體積形心的 x、y、z 坐標，列出干涉的體積。根據(jù)檢查，可以編輯零部件以刪除干涉。</p>

93、<p>　　普通零件干涉檢查及解決方案的過程和方法都是一樣的，故在此僅以其中兩個零件之間的干涉檢查過程為例來說明。這里以連桿和連桿銅瓦的干涉檢查為例。</p><p>　　另外，使用Inventor 2011設計的螺紋，為了提高運行效率，并不是真實地切削加工來把螺紋表達出來，而是在表面貼一層涂層，給人以真實螺紋的感覺。因此，在進行螺紋裝配時， 本來是正確的裝配關系， 進行干涉檢查時，系統(tǒng)會提示有干涉

94、，如果干涉部分是指螺紋處，可以不予理睬。因為那是系統(tǒng)本身的錯誤。</p><p>　　8.2 連桿及連桿銅瓦的干涉檢查</p><p>　　1）選擇【檢驗】面板中的【過盈分析】選項，打開如圖所示的【干涉檢查】對話框。</p><p>　　2）點擊【定義選擇集1】按鈕前的箭頭按鈕，然后選擇連桿；點擊【定義選擇集2】按鈕前的箭頭按鈕，然后選擇連桿銅瓦。點擊【確定】按鈕顯

95、示檢查結果。</p><p>　　3）如果檢查不到任何的干涉存在，則打開對話框顯示【沒有干涉檢查】，則說明部件中沒有干涉存在。否則會打開【檢查到過盈】對話框，如圖8-1所示。</p><p>　　9繪制各主要零件的工程圖</p><p>　　9.1 inventor2011繪制工程圖的優(yōu)點</p><p>　　與Autodesk公司的二維繪圖

96、軟件AutoCAD相比，Inventor的二維繪圖功能更加強大和智能：</p><p>　　1）Inventor可以自動由三維零部件生產(chǎn)二維工程圖，不管是基礎的三視圖，還是局部視圖、剖視圖、打斷視圖等，都可以十分方便、快速生產(chǎn)。</p><p>　　2）由實體生產(chǎn)的二維圖也是參數(shù)化的，二維三維雙向關聯(lián)，如果更改了三維零部件的尺寸參數(shù)，那么它的工程圖的對應尺寸參數(shù)自動更新；也可以通過直接修改

97、工程圖上的零件尺寸而對三維零件的特征進行修改。 </p><p>　　3）有些時候，快速創(chuàng)建二維工程圖要比設計實體模型具有更高的效率。使用Inventor，用戶可以創(chuàng)建二維參數(shù)化工程圖視圖，這些視圖也可以用作三維造型的草圖。</p><p>　　4）用inventor2011可以直接創(chuàng)建standard.dwg格式的工程圖，與AutoCAD創(chuàng)建的圖紙格式完全互通，通用性、交流性沒有任何障

98、礙。</p><p>　　9.2 創(chuàng)建零部件工程圖</p><p>　　以創(chuàng)建連桿的工程圖為例。其他零件圖或者裝配圖參照以下方法和步驟。具體的結構和數(shù)據(jù)查看零件圖紙和裝配圖紙。</p><p>　　1）單擊標準工具欄中的【新建】按鈕，然后從【默認】選項卡中選擇standard.dwg格式的工程圖模板，如圖9-1所示。</p><p>　　默認

99、制圖標準基于安裝 Autodesk Inventor 時指定的設置。默認工程圖是一張帶有標題欄和圖框的空白圖紙，如圖9-2所示。</p><p><b>　　圖9-1新建工程圖</b></p><p>　　圖9-2 默認的工程圖</p><p>　　2）在【工程視圖】工具面板上，單擊【基礎視圖】，如圖9-3所示。</p><

100、p>　　3）在【工程視圖】對話框中，單擊【文件】框旁邊的【瀏覽】按鈕以查找軸套。</p><p>　　圖9-3找到“連桿.ipt”文件</p><p>　　4）接受默認的比例、視圖名稱和其他設置。光標處將附著一個視圖預覽。單擊工程圖紙上的一點以放置視圖并關閉對話框。</p><p>　　5）在【工程視圖】工具面板上，單擊【投影視圖】。投影基礎視圖，創(chuàng)建右視圖和

101、剖視圖，為圖面布局合理，將右視圖從主視圖左邊移動到右邊，改為向視圖。如圖9-4所示。</p><p>　　圖9-4 連桿的三視圖</p><p>　　6）在各個視圖單擊鼠標右鍵，下拉【菜單】中，選擇【自動中心線】和【自動檢索】，就可以畫中心線和標注主要已知尺寸。</p><p>　　7）編輯工程圖紙，包括制圖標準、圖紙樣式、標注樣式、剖視圖處理、技術要求等，如圖9-

102、5所示。</p><p>　　圖9-5編輯工程圖紙</p><p>　　8.編輯好工程圖紙后，選擇【文件】菜單下的【保存】選項，在【保存】對話框中的【保存類型】中默認即【連桿.dwg】，單擊【確定】按鈕及完成。可以在AutoCAD 中打開，如圖9-6所示。</p><p>　　圖9-6 保存為【連桿.dwg】</p><p>　　10 傳動結

103、構的運動仿真</p><p>　　設計出的鋼筋切斷機成品一共包含了很多零件，包括一些緊固件、密封件和輔助結構。但為了演示的更加清晰，在這里的運動仿真中，僅僅取設計的傳動部分，即三級減速器及曲柄連桿機構，來進行仿真。這樣，可以取得清晰明了的仿真結果，易于觀察，又不影響實際效果。</p><p>　　10.1建立一個簡單的裝配</p><p>　　為了使本說明書的附件更

104、加分明，故仿真沒有使用總裝配圖，而是另外做了一個簡單的傳動結構的裝配，具體裝配方法詳見本說明書的第七章。在此，僅展示其裝配效果圖。如圖10-1所示。另外，在運動仿真之前，其裝配結構是不完全約束的，保留了各個齒輪嚙合運動中繞軸旋轉的自由度。</p><p>　　圖10-1裝配效果圖</p><p>　　10.2運動仿真步驟</p><p>　　1）進入【環(huán)境】面板，選

105、擇【運動仿真】模塊。如圖10-2所示。</p><p><b>　　圖10-2</b></p><p>　　2）如圖10-2，仿真播放器已自動打開，此時需要打開【構造模式】，選中菜單中的【插入運動約束】，選擇運動模式為【傳動：外齒輪嚙合運動】，然后【零部件1】選擇軸Ⅰ的分度圓，【零部件2】選擇Ⅱ軸大齒輪的分度圓，點擊【確定】。如圖10-3所示。</p>

106、<p><b>　　圖10-3</b></p><p>　　3）按上述方法，依次確定各個齒輪間的運動鏈接類型。然后，在運動仿真樹結構中，選擇Ⅰ軸與Ⅱ軸大齒輪的鏈接，右鍵單機選擇【特性】，加入驅動【轉矩】和驅動【速度】。點擊【確定】。如圖10-4所示</p><p><b>　　圖10-4</b></p><p>

107、　　4）點擊【仿真播放器】上的【播放】按鈕，即可清晰的觀察到傳動機構按真實傳動比速度下的運動情況。并且可以在【輸出圖示器】中觀察到各個齒輪的運動速度及轉矩等各項參數(shù)。如圖10-5所示。</p><p><b>　　圖10-5</b></p><p>　　5）運行【運動仿真】面板上的【發(fā)布電影】，將仿真過程錄制為一段.avi格式的視頻，保存名稱為【總裝圖-運動仿真.av

108、i】文件，與附其他附件一并保存在光盤中。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　大學四年轉眼過去了，在最后的一段時間里是最考驗我們的時候。畢業(yè)設計是我們在大學里的最后一課，任務非常艱巨，要求也很嚴格。通過本次畢業(yè)設計，使我對以前所學知識進行的一次系統(tǒng)而全面的鞏固和復習。在設計中，遇到了許多問題，在這里我要特別感謝我的指導老師王良文教授，他不管有

109、多忙，每次都會不辭幸苦，從長葛市驅車趕來，耐心地為我們解答，使我們學到很多，獲益匪淺。</p><p>　　本次設計是在王教授的精心指導和悉心的關懷下完成的。王教授知識淵博，治學態(tài)度嚴謹，責任心強，使我的專業(yè)知識水平得到大大的提高，并激勵我在今后的工作中奮發(fā)向上。借此設計完成之際，我向王良文教授表示衷心的感激，并致以崇高的敬意。</p><p>　　同時也要感謝我們的小組同學的互幫互助，在

110、共同探討的過程中，遇到不懂的問題，他們都耐心地和我一起分析和并講解一些他們自己的觀點，從他們那里我學到了很多知識，受益匪淺。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 孫恒，陳作模，葛文杰主編.機械原理（第七版）[M].高等教育出版社，2006.5.</p><p>　　[2] 鄭修本主編.機械制造工藝學（第二版

111、）[M].機械工業(yè)出版社，2011.2.</p><p>　　[3] 濮良貴，繼明剛主編.機械設計（第八版）[M].高等教育出版社 2006.5.</p><p>　　[4] 吳宗澤，羅勝國主編. 機械設計課程設計手冊（第三版）[M].高等教育出版社，2006.5.</p><p>　　[5] 機械設計委員會主編.機械設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

112、</p><p>　　[6] 朱張校主編.工程材料（第三版）[M].北京：清華大學出版社.2000.</p><p>　　[7] 胡仁喜，趙偉，劉昌麗等主編.Inventor 2009中文版機械設計高級應用實例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[8] 劉極峰主編.計算機輔助設計與制造[M].北京：高等教育出版社，1979.1.</p

113、><p>　　[9] Aberdeen Group, Inc. Managing Product Relationships: Enabling Iteration and Innovation in Design[M]. USA: Aberdeen Group.2006 . 8 .</p><p>　　[10] 施平主編.機械工程專業(yè)英語[M].北京：北京電子工業(yè)出版社，2003.<

114、;/p><p>　　[11] Aberdeen Group, Inc. Product Lifecycle Collaboration Benchmark Report: The Product Profitability “X Factor”? [M]. USA: Aberdeen Group. 2006.8.</p><p>　　[12] 灝主編.機械設計手冊（第四卷）[M].北京：機械

115、工業(yè)出版社，1991.9.</p><p>　　[13] 灝主編.機械設計手冊（第二版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.</p><p>　　[14] 鄒宜候主編.機械制圖（第四版）[M].北京：清華大學出版社，2001.</p><p>　　[15] Aberdeen Group, Inc. The Product Lifecycle Managemen

116、t for Small to Medium-Size Manufacturers Benchmark Report[M]. USA: Aberdeen Group. 2006.3.</p><p>　　[16] 邱宣懷等主編.機械設計（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2004.</p><p>　　[17] Aberdeen Group, Inc. Design for So

117、urcing: Improving Product Lifecycle Profitability[M].USA: Aberdeen Group. 2006.3. </p><p>　　[18] 文英主編.金屬工藝學上冊（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2003.5.</p><p>　　[19] 劉鴻文編著.材料力學[M].北京：高等教育出版社，2004.1.</p>