CADCAECAM实习.

1、实践教学环节课程名称CAD/CAE/CAM课程编码佳木斯大學设计说明书（CAD/CAE/CAM 实习）题 目木耳装料机学 院：机械工程学院专 业： 机械设计制造及其自动化姓 名：指导教师：完成日期：佳木斯大学机械工程学院目录摘要 3Abstract 4第1章 装料机的机构设计 51.1 电机选用原则 51.1.1 送料斗处电机选择 51.1.2 冲压机构和转盘处电机的选择 61.2 辅助机构设计 61.2.1离合器 61.2.1 不完全齿轮机构 61.3 本章小结 8第2章 传动齿轮的 CAM 加工 92.1创建Pore制造模型92.2 创建铣床操作 102.3 加工工序定义 112.4路径播

2、放与输出.NCL 文件122.5后置处理 122.6 动画分析 142.7 本章小结 14第3章传动齿轮的CAE分析153.1 基本设置 153.1.1 设定分析作业名和标题 153 . 1 .2定义单元类型 153 . 1 .3定义材料属性 163.2 动力学分析 163.2.1 导入文件 163.2.2对齿轮体进行网格划分 163.2.3进行模态设置 173 . 2 .4施加边界条件 183.2.5进行求解 183.2.6进行模态扩展设置 193.2.7 进行扩展求解 203.2.8 查看结果 203.2.9查看总变形 203.2.10 查看 von Mises 应力 213.2.11 动

3、画显示模态形状 223.3 本章小结 22总结 23致谢 24参考文献 25摘要代料栽培食用菌已经形成了一种新兴产业，正在全国各地蓬勃发展，食用菌生产配套 的机械设备也在不断更新进步，其中培养料装袋机对食用菌生产发展起着有力的促进作 用。通过对木耳装料机的了解，并在已有机构的基础之上进行改进和完善，设计出这种立 式装料机。同时也进行了计算和 CAE 分析校验，通过三维制图软件模拟了设备的工作过 程。立式冲压装袋机与搅拌机、输送带、 储备机相配套，实现了装袋流水线的工厂化生 产，不但提高了生产效率，而且大大降低了人们劳动强度，提高了装袋质量。 关键词 ：代料栽培；冲压装袋机；工厂化9Abstra

4、ctSubstitute cultivation of edible fungi have formed a new industry, which is booming across the coun try, the mach inery and equipme nt for the product ion of the edible mushrooms are con sta ntly updat ing progress. Among which training materials bagg ing mach ine plays a powerful role in promot i

5、ng the mushroom producti on developme nt. By knowing more about the fun gus loader, the vertical loading machine was designed on the basic of existing institutions were improved and perfected. At the same time calculati on and calibrati on CAE an alysis was done, the working process of the device wa

6、s simulated by three-dimensional mapping software. A baggi ng line of factory producti on was achieved by the match of vertical bagg ing machi ne and mixer stamp ing mach ine conv eyor reserves, in this way, not only the product ion efficie ncy is improved but the labor inten sity of the people is g

7、reatly reduced, and the quality of baggi ng is also improved.Keywords: substitute cultivati on; stampi ng bagg ing machi ne;factory-like第1章装料机的机构设计1.1电机选用原则电动机是生产机械和家用电器的主要动力来源，对使用者来说，电动机的选择十分重 要。简单地说，电动机的选择就是根据不同性质负载和不同使用条件的要求，合理选择不 同类型和不同规格的电动机。实际上，要想做到正确、合理地选择电动机并不是一件很简 单的事情，需要有一定的专业知识和一定的实践经验。电动

8、机的选择要包括电动机类型及 其结构型式的选择、电动机额定电压、额定转速和额定功率的选择，以及电动机的性能及 其经济性的选择等。电动机的正确、合理选用可以保证电机具有良好的运行性能以及良好 的经济性和可靠性。否则，轻者将造成资源的不必要浪费，重者可能酿成事故。1.1.1送料斗处电机选择1. 螺旋轴转数ni= 60 ( 1-1)式中n表示每袋螺旋轴的转数为7转/袋；t表示螺旋出料时间取1.5s；则n1=280r/min。n12. 传动比i(1-2)式中n2表示电动机转数 710r/min ；山表示螺旋轴的转数 280r/min ;贝9 i=2.5。3.皮带轮直径DDL D1(1-3)式中D1表示小

9、皮带轮的直径取为 100mm；贝U D2=250mm4. 螺旋装袋机的生产效率Q(1-4)Q =60式中：D表示螺旋直径取0.09m； s表示螺旋节距取0.03m； m螺旋轴转数280r/min；表示螺旋填充系数取0.7; 物料容重0.72t/h; Q=1.62t/h5. 螺旋推料所需的功率N(1-5)QL3.6 102式中：C表示其余阻力系数一般为3-5,取5; Q表示螺旋出料的生产效率1.62t/h; L表示螺旋推料长度0.21m；表示物料在圆筒内滑动摩擦系数取 6;则N=0.03kw6电机所需功率NiNi(1-6)式中k表示电机功率备用系数取1.4；表示驱动装置总效率为0.9-0.94取

10、0.9； N表示螺旋轴驱动功率0.03kw;则N1=0.05kw。综合以上电机的转速和所需功率参考机械设计手册选择Y132S-8电机即可满足条件1O1.1.2冲压机构和转盘处电机的选择综合考虑装料机的工作过程及其各个零件之间的运作配合，在冲压机构和转盘处选 择相同的电机即可完成整个工作目的3。1. 假设取电机转速为 1430r/min，则传动比i=n亦1=1430/600=2.4,取小带轮直径为 100mm那么大带轮直径为240mm。2. 估算转盘总重约为50kg，转盘直径为350mm。那么转盘转动时所产生的扭矩大约 为 500*0.35=175Nm。在满足以上两个条件下选取 Y100L1-4

11、型电机来做动力来源。1.2辅助机构设计1.2.1离合器离合器是螺旋推料动力结合或切断的机构，保护电动机不致因频繁启动过载而损坏, 因此，离合器所能传递的摩擦力矩必须大于螺旋推料最大扭矩。因食用菌培养料在装入塑 料袋内时，离合器及时传递动力，螺旋在圆筒内需克服阻力，并需要短时间启动推料，装 袋时冲击小，运行平稳，工作结束后，快速分离，螺旋不再运转，减少电机启动次数，节 省培养料，保证人工操作的安全 。1.2.1不完全齿轮机构不完全齿轮机构是一种由标准渐开线齿轮演变而成的间歇回转运动机构。与其他同类机构相比，具有以下一些特性：1不完全齿轮机构的从动轮既可作整周运动，也可在一周中做多次停歇，因此它可

12、以 在非常广阔的范围内选择运动特性系数 k,并可自由地配置从动轮每转的停歇次数。2在不完全齿轮运作时间的中段，啮合传动的情况与标准渐开线齿轮一样，做定传动 比传动，因此，有可能实现间歇的匀速运动。3在运动时间的始末，从动轮有速度突变，并存在啮合线外齿顶滑动接触的情况，故 动力学性能和磨损寿命较差，但如配以附加的瞬心线机构，则可保证在运动时间的始末， 从动轮的速度按预定规律变化，磨损情况也同时得到改善。因此不完全齿轮机构是一种具有特色的间歇运动机构，特别是对于低速、轻载、要求 间歇匀速传动的情况，尤为适宜。所以在冲压机构和转盘处分别采用了此机构来实现二者 之间的低速配合工作。1.2.2不完全齿轮

13、的计算Ki是一个间歇周期中运动时间和整个周期时间之比取0.5; K是主动轮每次运动拨过得从动轮齿数；M是主动轮每转从动轮停歇次数 3； N从动轮每转停歇次数33。表1-1方案排列KZ2Z=Z 2+1Z2=(Z2+K)NZi =M/k 1(Z 1+K -1)*f11126239Z2小于173412停算451521292312远远小于1341545183656214232315341836452142562448672754约为0.946730607833668936729103978约为1则参考线图可选取Z2=27,39;zi=54,78。进一步优化令 Z1 =Z1+M则Z；=57, 81取模数

14、为4选取Zi=57, Z2=27。表1-2几何尺寸几何参数主动轮从动轮节圆半径11454齿顶圆半径11858齿根圆半径10949中心距1681.3本章小结通过这些天的学习让我明白一次实习不光是自己能够独立完成了设计任务，更重要的 是在这段时间内使自己深刻感受到设计工作的那份艰难。而这份艰难又体现在设计内容与 过程中为了精益求精所付出的艰辛，在开始的时候感觉设计无非就是按照条条框框依葫芦 画瓢的过程，有的时候感觉挺无聊的，反正按照步骤一定可以完成设计任务。其实不然， 设计过程中有许多内容必须靠我们自己去理解，去分析，去取舍。就拿电动机型号选择来 说，可以分别比较几种型号电动机总传动比，以结构紧凑

15、为依据来选择；也可以考虑性价 比来选择。前者是结构选择，后者确实经济价格选择。如何将两者最优化选择才是值得我 们好好深思的。第2章传动齿轮的CAM加工2.1创建Pore制造模型2.1.1创建文件打开Pore操作界面，如图2-1,创建制造文件。导入要制造的参照零件如图2-2。13图2-1创建制造界面图2-2 导入参照零件导入后“缺省”固定，如图2-3所示。图2-3 缺省固定2.1.2拟定毛坯勾选Pore界面中，定义毛坯，如图2-4所示图2-4定义毛坯2.2创建铳床操作2.2.1创建铣削窗口平面点选Pore命令创建铣削窗口，如图2-5所示图2-5 削窗口创建然后点击“操作”，如图2-6。再出现的“

16、操图2-7操作设置r步聂r分忻信息(N)应/二艺善理駅|迥握作Q)1用户R1卫操作仓建或扁辑撓乍图2-6点击选项2.2.2定义夹具、机床(1) Pore界面中的“步骤”， 作设置”窗口，如图2-7所示。(2) 设置机床夹具，点击“操作设置”中的，设置机床夹具，勾选确定图2-8 机床夹具即可，如图2-8所示。(3) 设置机床类型，点击“操作设置”中的丄I,设置机床，点选“铣削”、 “3轴”，如图2-9所示。图2-9 机床设置2.3加工工序定义点选Pore界面為进入加工序列菜单管理器，点击完成即可，如图2-10。进入“编辑序列参数” “体积块铣削”，如图2-11所示，输入相关参数。图2-10 菜单

17、管理器图2-11编辑序列选取蓝色的边界框如图2-12示，然后“完成序列”图2-12选取项目2.4路径播放与输出.NCL文件右击.弧二|门临：1选择“播放路径”，如图2-13所示。然后界面出现如图2-14所示的画面，等待gwFGocwij u MC_ASI Z7hC_ASI 7 NC_A5I 曲NC_A邛 ” SILUh+ OMFGM fcFiEIPOWk|翻貉径花 MACHCjJtOPOlO+ :h-勘注会。然后生成播放画面，如图2-15、2-16 所示。图2-14制造信息图2-13选择播放路径图2-15准备播放图2-16模拟加工2.5后置处理点击工具栏中的“工具”，出现如图2-17所示的下拉

18、菜单选择“CL数据” “编辑”，在弹出的菜单管理器选择“ NC序列”“体积块铣削”，如图2-17,2-18所示。Ml?郴-或徨G；JS逵 IE图2-17首次操作（a）图2-18 首次操作（b）然后保存文件，如图2-19所示，如图2-20表示保存完毕15I 年)fCM i HFEMIIS Win .1 町IW1I tH fflm f 电s m：i .i in, ii it-)i winr_ffl roiiEi1 *1115 f IVit图2-25保存目录图2-26 G代码17图2-19保存文件 图2-20保存完毕。点击工具栏中的“工具”，出现如图2-17所示的下拉菜单选择“CL数据” “后处理”

19、，在弹出的菜单管理器选择上次保存过的，如图2-21所示。在弹出的菜单管理器中选择完成，在后置处理列表选择“UNCX01.P11”如图2-22所示。niK=B4flI Tl 1 j. !l X企触件夷J mil0 輛 wBOI.ikLUHCX&iP12UNCXOl.14ijisiCXQlUIMCXD 1UHCX&lUN2OUNCXO1.P2-1UIMC.XD1UNCXO1PM-1UHCXO1.P43IJNCXJPJ7UhlCXD 1FMHUHCX0-;!UN-CX&1P5OUINCXCH.151图2-21 后处理图2-22选择第一个之后等待生成G代码，如图2-23所示 代码的生成。最后出现如图2

20、-24所示的对话框完成Gu.ji n鼻0（：也址側血曲存科识1丧叫图2-23生成G代码图2-24完成对话框保存的工作目录下可以找到丄 cadcaecamti 丄阳科I APSOOW07出 MqOOOl.KlI seqDOOl.lstseqOOOl.nnbKIgj MqDOOl.ncl.lI seqDOOl.ncl.lilseqDOOlitapG代码如图2-25所示。部分G代码指令，如图2-26201 射6/19 1344 201312/4 丄砂 201W16 丄(価 201W/19 17;39 201W/19 17;39 201W/19 17;31 201W19 17：2B 201W1,9 1

21、7：2BKI WIS I7；29 KIWIS 17；31目鞭砂 LSI文件 MBX袁祥 Pro/ENiGDNI TL1如 TAP童母n anti wsn说 i frTIlHKOQ|-,wp:ezialDefied从主菜单选择 Main Menu: PreprocessorMaterial Props Material Model 命令，打开定义材料属性对话框。并在相应的子菜单中设置弹性模量为 2.06e11, 泊松比为0.3,密度为7.8e3,如图3-4所示。I-steri aL lo-ScLs 阳hi.L；虽Lmit Mcmlsjusar 建Dsnsity If ThcrraJ Ixpvis

22、iixn.4- r： -x： i匸=-：j.图3-4材料属性对话框 Structura呼 L Mils ar發 Orthntrnpic 藝 Anisn-lTcrpic;10 Ilutic3.2动力学分析3.2.1导入文件在Proe中将齿轮的图格式转化iges格式之后将其导入到analysis中3.2.2对齿轮体进行网格划分（1）从主菜单中选择 Main Menu: Preprocessor MeshingT MeshTool 命令, 打开网格对话框。如图3-5所示。MHhTbd|71 旦一|71旦Dm*LfaiFks I图3-5网格划分22$3 才 W r h忖険 i NrI加和ZMih |

23、Ehu定义完网格后的结果如图3-6所示。28图3-6划分网格323进行模态设置(1) 从主菜单中选择 Main Menu: Solution-* Analysis Type New Analysis 命令，选择分析种类“ Model”(2) 从主菜单中选择 Main Menu : Solution Analysis TypeAnalysis Option命令，打开模态分析设置对话框。选择“Block Lanczos”，并在相应的文本框中输入相应的数据，如图3-7所示。A ModdAnihmt MMflOGPT| Modv drirtiriKn mrthzc恫 Bfcck Lanuenir KG

24、 Ljebkr KKi udr UnijMATlikr广 QRr &uprrcdi!g OF1D eWKtfij；toe 巾闵血d lor 皐岂rgC tviR VnEipend nw* shapu-thMOCI. No. 口mcdc in r-adindEk-ik GskuHMempfrw如Use Jumpedjppra?厂 MPfTH| IM厂 丽C*C|0內 g bf pprTfiTiin神ux 7Consum vAutU Canalvrrl udua itiarEVALUE询iu#Fipspnij irip Bq1r no图3-10选择约束类型325进行求解(1)从主菜单中选择 Mai

25、n Menu: Solution Solve * Current LS 命令，打开一个确认对话框和状态列表，如图 3-10所示，要求查看列出的求解选项。图3-11求解选项(2)确认后等待出现如图3-12所示，求解完成图3-12求解完成3.2.6进行模态扩展设置(1)选择 Main Menu: SolutionLodes Step Opts* ExpansionPass Single Expand Expand modes命令，打开一个“ Expand Analysis” 设置对话框，并输 入如图3-13所示的相关数据。图3-13设置频率范围（2 ）从主菜单中选择Ma in Me nu: Sol

26、ution、Lodes Step Opts OutputCtrls DB/Results命令，打开数据输出设置对话框，并输入如图3-14所示选项。图3-14数据输出设置（3）从主菜单中选择 Ma in Me nu : Solution Lodes Step Opts Output Ctrls * SolutionPrintout命令，打开结果输出设置对话框，并输入如图 3-15所示 选项。图3-15结果输出对话框327进行扩展求解从主菜单中选择 Main Menu : Solution； Solve； Current LS 命令，打开一个确认对话框，然后开始求解，最后关闭提示求解结束多话框。如

27、图3-16所示。mBLEM EilHEIClCMttL.DJY, 3-JDEGREES W PRBEWL 亦 UY 惦IWHLYE TMPE .亠亠亠亠耳耳.HQIMILEXTRACT IOM METHOD. 亠亠m .BUK34 UNCZDEI4UAT9OH SOLUIB OPT DM. NUMBER: OF NOQER TO EKTRACT. HOWL KTRflCTIUH BflNGEr DALLY AStEJiBLEf HAT ltX a NUHBliFI OF HO歸 TO KKyANI HODAL EKFAKEION RANGE .-SPAISE15. 札朋殖io ePieEwVH

28、hETAJ丄ETO a.lbMIM!E+B&ELEMENT REEULTE DILCULAT30MLQftO ElF NfnHEJL 亠亠-m m m1FRHT OUTPUT CONTBOLETEH FREQUHHCV COHPONENT图3-16求解结束对话框328查看结果（1）列表显示分析结果从主菜单中选择 Main Menu: General Postproc Results Summary命令，打 开列表显示结果，如图3-17所示。* INDEM OF DATA SETS ON RESULTS F) L *hh+SETTIMEZFREQLOAD STEPSUBSTEPCUMULAT10

29、.9W0I11201.000012230.S1259E-0513341.4710i4451/704115&2.23281G&74.299117?&.22S7iS898.4433199109.75B3110ie119.S05?111li1211.267112121311.707113131412-4101141-11512.77411515图3-17分析结果的列表显示（2）读取一个载荷步的结果，从主菜单选择 Main Menu : General Postproc * Read Results * Last Set命令。3.2.9查看总变形(1)从主菜单中选择 Ma in Menu : Ge n

30、eral Postproc Plot Result Con tour Plot Nodal Solu命令，打开“等值线显示节点解数据”对话框，并选择如图3-18 所示的选项。图3-18等值线显示节点解数据对话框总变形结果如图3-19所示。AN5ZET- 3lB -3ft rwDi.iTr a mHIK771moc3E -.4i9：E-44 SS -.49：E-44E LI 3434M=De：2b图3-19总变形结果3.2.10 查看 von Mises应力从主菜单中选择 Main Menu: General Postproc * Plot Results Con tourPlot ? Noda

31、l Solu命令，打开“等值线显示节点解数据”对话框，并选择如图3-20 所示的选项。图3-20等值线显示节点解数据对话框30输出结果，“von Mises”等效应力分布如图3-21所示。5JEF-300 -1$ FM2.7TJT 3E l 剧、 ZMX .-95LE-C4 册-14.M7 EH -.25LE+P714. EHF 曲PEvm4 13 2DL4 nil 漑dynuHicof b qkbii右冒站!.ia7 刘匪T门扯黔的34图3-21等效应力图3.2.11动画显示模态形状(1)从实用菜单中选择 Utility Menu : PlotCtrlsT Animate-* Mode Sh

32、ape, 选择如图3-22所示的选项。图3-22设置动画显示(2)动画分析从动画中可以了解到传动齿轮的径向变形和轴向变形都比较大，而且在轮齿啮合处齿轮由于刚性不足可能会发生齿断裂，分析结果显示在键槽处也存在变形 现象。那么对齿轮的优化是一个比较复杂的过程， 其详细的过程可以参看齿轮传 动的振动分析与动态优化设计。3.3本章小结通过对齿轮有限元的动态分析让我对 anasys软件有了进一步了解，也熟练 掌握了该如何对零件进行施加载荷并求解来判断零件在工作时是否合格。在这个过程中也让自己对以前学过的材料力学知识进行了加强和巩固。有限元数值模拟技术是提升产品质量、缩短设计周期、提高产品竞争力的一项有效手段，所以， 随着计算机技术和计算方法的发展，有限元法在工程设计和科研领域得到了越来 越广泛的重视和应用，已经成为解决复杂工程分析计算问题的有效途径，从汽车 到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算。总结CAD/CAE/CAM 是学习机械的非常重要的一环，每一次实习的过程都是对 自己已经学过的知识的一种实践和巩固， 在这短短的两周之内