基于SolidWorks的螺旋输送机(壳体部件)三维参数化设计

1、目次TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 1引言1 HYPERLINK l bookmark2 螺旋输送机的功能与结构2螺旋输送机的功能2螺旋输送机的结构2 HYPERLINK l bookmark6 螺旋输送机的材料选择3 HYPERLINK l bookmark10 二次开发的平台及其未来发展趋势4 HYPERLINK l bookmark12 3.1SOLIDWORKS软件简介43.2SOLIDWORKS的二次开发5 HYPERLINK l bookmark14 3.3SOLIDWORKS的未来发展趋势6 HYPERLINK l bookmark16 螺

2、旋输送机壳体部件的设计计算64.1螺旋输送机的计算6 HYPERLINK l bookmark28 4.2螺旋式输送机校核8 HYPERLINK l bookmark32 螺旋式输送机壳体部件的参数造型9 HYPERLINK l bookmark34 5.1螺旋叶片轴的参数造型9 HYPERLINK l bookmark36 5.2U型槽零件的参数造型10 HYPERLINK l bookmark38 5.3壳体部件的造型11 HYPERLINK l bookmark40 5.4壳体部件工程图的生成126壳体部件的设计实例12 HYPERLINK l bookmark44 设计总结13 HYP

3、ERLINK l bookmark46 致谢14 HYPERLINK l bookmark48 参考文献15 1引言改革开放以来，随着社会经济突飞猛进的发展，尤其是进入21世纪以后，各种CAD软件如雨后春笋般出现，为了争夺各自的市场，这些CAD软件向着适用于各行各业发展，功能越来越强大，几乎涵盖了制造业的方方面面，但是由于对具体行业针对性差，并不能很好地满足特定行业零部件的设计要求，笔者曾读过国内CAD专家陈伯雄的文章，他精辟分析了现代设计方法的发展过程以及现在存在的问题，他说：“所有的设计都要画图，是必然，但也很奇怪设计总要绘图，是必然，是迫不得已。一个工程师无法记住自己的设计（哪怕是较简单

4、）中的全部细节，图形表达就是唯一可能的方法。这些图首先是给设计者自己看为了记住、研究和配凑设计自己的构思;其次是给别的工程师看，为了互相讨论交流，共同合作完成设计；最后是为了给制造者看，为了将设计意图在制造车间变成实际零件。在设计的全过程中，构思的原始冲动是三维概念，这是毫元疑问的，设计实施之结果是三维实体，这也毫无疑问的。但是，在传统的设计中，在这两者之间的信息传递竟然全是二维的图形表达。这种颠过来再倒过去的现象大家早已习惯了，似乎是天经地义。为了能够比较圆满地做到这一点，许多学者还费尽心思，为我们制定了工程图表达标准，在学校里，用200多小时训练学生，忘记人类的三维描述习惯，重新建立二维投

5、影的新表述规则，并在设计过程中进一步强化这些表述技术。放着现成的原始三维构思不用，偏要人为制定二维投影规则，这是不是挺奇怪”，他还说，“人在设计零件时的原始冲动是三维的，是有颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置、相关零件、制造工艺等等关联概念的三维实体，甚至是带有相当复杂的运动关系的三维实体。只是由于以前的手段有限，人们不得不共同约定了在第一象限（美国是第三象限）平行正投影的二维视图表达规则，用有限相关联的二维投影图表达自己的三维设想。这种表达信息是极不完整的，而且绘图、读图要经过专门训练，以便纠正人类头脑中原始的、关于几何形体表达的错误”。本文的目的就是倡导人们尽快使用三维设计工具，用经验告诉

6、读者，自从我们使用了三维设计工具软件，我们几乎把原来掌握的二维设计工具软件彻底放弃了。并且在通用CAD软件的基础上，结合所设计零部件的实际需求进行二次开发、已经成为CAD能否取得客户满意的关键环节，同时二次开发已被视为目前CAD软件的一个特色，CAD软件二次开发，不仅提高通用CAD软件的针对性，同时更加方便不同文化层次的客户对产品设计过程的了解，更好地发挥CAD的效率，更直观的呈现给客户。即通过对CAD软件的二次开发，可使CAD软件实现专业化、本地化。2螺旋输送机的功能与结构2.1螺旋输送机的功能螺旋输送机俗称“绞龙”是一种无挠性牵引构件的连续输送设备，它借助旋转螺旋叶片的推力将物料沿着机槽进

7、行输送，是现代化生产和物流运输不可缺少的重要机械设备之一，在国民经济的各个部门中得到了相当广泛的应用，已经遍及冶金、采矿、动力、建材、轻工、码头等一些重工业及交通运输等部门。主要是用来运送大宗散货物料，如煤、矿石、粮食、砂、化肥等，但是它不适宜输送易变质的、粘性的和易结块的物料。螺旋输送机使用的环境温度为-2050C;物料温度小于200C;；输送机的倾角CW20。C;；输送长度一般小于40m，最长不超过70m。螺旋输送机的螺旋叶片有实体螺旋面型、带式螺旋面型及叶片螺旋面型三种，实体螺旋面称为S制法，本设计采用实体螺旋面型，因此螺旋节距GX型为叶片直径的0.8倍。2.2螺旋输送机的结构本文以草料

8、和饲料为主要输送原料进行螺旋输送机的相关结构和参数设计，草料和饲料运输工业中螺旋输送机主要用于原料的输送，一般采用实体螺旋叶片，中间吊挂轴承等螺距的全叶式螺旋即S制法螺旋输送机。其结构图如下图1所示。777777；P77777777T7777777777仁驱动装置2,联轴器3、壳体4*岀料口丈旋转螺旋轴仏中间吊挂轴承7、支座&进料口图1它由一根装有螺旋叶片的转轴和料槽组成。转轴通过轴承安装在料槽两端轴承座上，转轴一端的轴头与驱动装置相联。料槽顶面和槽底开有进、出料口。其工作原理是：物料从进料口加入，当转轴转动时，物料受到螺旋叶片法向推力的作用，该推力的径向分力和叶片对物料的摩擦力，有可能带着物

9、料绕轴转动，但由于物料本身的重力和料槽对物料的摩擦力的缘故，才不与螺旋叶片一起旋转，而在叶片法向推力的轴向分力作用下，沿着料槽轴向移动。2.3螺旋输送机的材料选择螺旋输送机壳体部件的材料选择范围比较广，因为其对材料性能要求不高，通常情况下45钢、50钢、20Mn2、20Cr、40Cr、20MnV、20CrMn、20CrMnTi等都可以满足。其程序界面如图2所示。图2点击壳体部件材料选择框内的文本框右边的黑三角符号，即可选择本设计提供的相应的材料，点击螺栓材料选择框内的查找按钮连接数据，打开数据库表格，即可选择相应的螺栓性能。3二次开发的平台及其未来发展趋势Solidworks软件简介二次开发即

10、是在现有的软件基础上进行定制修改，功能的扩展，然后达到自己想要的功能和结果，通常情况下不会改变原有软件系统的内核。目前，在我国的CAD市场上比较流行的三维CAD软件有SolidWorks、MDT、UG、Pro/E、SolidEdge等。但就价位来讲UG、Pro/E是高中档价位的产品，SolidWorks、MDT、SolidEdge是中低档价位的产品，SolidWorks的全球用户超过30万，国外大多数制造公司招聘时都要求应聘人具备操作SolidWorks的能力。国际上很多一流的名校都将SolidWorks定为大学本科学生的必修课，如麻省理工学院、英国剑桥大学等。95%的西方企业要求员工会运用S

11、olidWorks软件，SolidWorks连续几年被美国一些杂志评为优秀的CAD软件。SolidWorks是一种非常优秀的三维机械设计软件，易学易用，目前是市场份额增长最快、技术发展最快、市场前景最好、性能价格比最优的软件。在全球的销量已经达30万套，排名处于3DCAD软件销售榜首，遥遥领先于其他同类产品。随着SolidWorks的普及，学SolidWorks的人越来越多，需要SolidWorks三次开发的单位、企业也越来越多，但有关SolidWorks二次开发方面的学习资料很少，广大初学者只能靠自己去摸索，在开发的过程中肯定会遇到种种困难，肯定会希望能得到一些指点与帮助。特别是连接编程语言

12、，更是难上加难。本文正是为了让广大初学者少走弯路，节省学习时间，提高学习效率而编写的，本文将告诉读者如何利用三维SolidWorks设计软件，进行本企业产品的开发，其思想与原先在三维CAD平台上进行的二次开发思路基本一致，但我们现在所借助的平台是三维的SolidWorks为开发平台，是一个比较详细的开发过程。3.2SolidWorks的二次开发Solidworks二次开发通常有两种形式：一是独立应用程序（Standaloneapplication），用户程序作为一个独立的应用程序（*.exe）,通过API接口调用SolidWorks提供的服务，完成对SolidWorks的控制和操作；二是插件形

13、式（AddInapplication），用户程序作为一个插件（*.dll）集成到SolidWorks中去。插件形式下，用户程序跟Solidworks程序运行在同一进程空间，运行效率高，而且用户可以在SolidWorks中添加自己的菜单、工具栏、属性页等,使用户程序跟SolidWorks程序浑然容为一体。由于插件程序跟SolidWorks运行在同一进程空间，插件程序的异常会导致SolidWorks程序的不稳定，因此在做开发时也要更加小心。相对应的独立应用程序跟SolidWorks程序运行在不同的进程空间，客户程序的异常不会影响SolidWorks，但由于涉及到跨进程调用，它的效率会相对比较低，而

14、且这种方式下用户不可以在SolidWorks中添加自己的菜单、工具栏和属性页等。为了方便用户进行二次开发，SolidWorks提供了几百个API（ApplicationProgramInterface，应用程序接口）函数，这些API函数是SolidWorks的OLE（ObjectLinkingEmbedding，对象的嵌入与链接）或COM（ComponentObjectModel，组件对象模型）接口，用户可以使用VBVBAVCDelphi等高级语言对SolidWorks进行二次开发，建立适合用户需要的、专用的SolidWorks功能模块。3.3Solidworks的未来发展趋势近几年来，我国C

15、AD软件的开发和应用取得了一些成绩，国内已初步形成了二维CAD商品化软件市场，在一些企业也引进了CAD系统，并取得一些效益。但与国外相比差距仍然很大，目前我国CAD软件仅仅作为绘图工具，缺乏设计方法和设计理论的指导，虽然我国CAD软件开发虽然已形成了几个系统，但自主研发三维绘图软件很少，技术仍然不成熟，或没有什么创新，缺乏设计方法和设计理论上的研究，因此所开发出的软件稳定性和可靠性差，自然在市场上就无竞争力。另外，图形CAD系统只能将设计过程的最后阶段一一绘图阶段搬到计算机上，而设计过程仍然在设计师头脑中完成，这样设计效率并没有太大的提高。另外我国CAD技术开发创新少、仿制多，没有创新就没有竞

16、争力，只仿制就不能开发出有竞争力的产品。从我国二维CAD到目前研制的三维CAD都存在这一问题，随着CAD技术在企业中应用的不断深人，各种CAD设计软件得到了广泛的应用。Solidworks软件是Solidworks公司推出的世界上第一个专门在windows环境下进行机械设计的三维CAD软件，Solidworks软件提供完整的、功能强大的开发工具(API)。SolidWorks将CAD/CAE/CAM/PDM集成一体,实现了从设计、制造到管理，产品生命周期的全过程的无缝集成，另外拥有灵活的外部接口，良好的开放性，功能增大的开发语言等，其次SolidWorks是一款中端CAD系统软件，企业使用So

17、lidWorks可以花较小的投入即可满足设计的要求，大大的节约了成本，缩短了设计周期，因此SolidWorks特别适合于中小企业的产品设计。针对上述国内CAD市场的信息，可以得出SolidWorks将在我国内市场占据相当的优势，未来发展趋势非常好。4螺旋输送机壳体部件的设计计算4.1螺旋输送机的计算首先要选择螺旋输送机输送的物料，其次确定物料的特征:物料松散密度P、物料的最大粒度及其比率，以及物料的温度、含水率、粘度、琢磨性及腐蚀性等，再次确定需要的输送能力Q,由于本次设计的螺旋输送机是水平放置的，所以倾角为零，最后进行下面的计算。1螺旋直径（D）的计算：D=KQ/p1|JC（m）式中：Q输送

18、能力（t/h）；用户根据需要自己确定。K物料特性系数，见软件使用说明书表21；屮一填充系数，见软件使用说明书表22；p物料松散密度（t/mJ,见软件使用说明书表23,C倾角系数；见软件使用说明书表24；按上式计算得出的D值应圆整为下列标准直径：150、200、250、300、400、500、600mm。2螺旋叶片螺距（t）的计算t=0.8D（m）式中：D螺旋直径（m）本设计采用实体螺旋面型，因此螺旋节距GX型为叶片直径的0.8倍。3输送轴功率（P）计算P=QwL/367（kW）式中：Q输送能力（t/h）；用户根据需要自己确定。w物料阻力系数，见软件使用说明书表25；L螺旋输送机长度，用户根据需

19、要自己确定。输送轴的功率计算是为了方便选择螺旋输送机的电动机功率，因为本次设计只是针对螺旋输送机壳体部件的二次开发，所以不做深入讨论。4螺旋轴转速n的计算nWA/VD（r/min）式中：A物料综合系数；见软件使用说明书表26；D经圆整为下列标准的螺旋直径：150、200、250、300、400、500、600mm。按上式计算的转速n应圆整为下列转速：20、30、35、45、60、75、90、120、150、190r/min。程序的计算界面如下图3所示。点击系数选择框里的选择按钮可以选择相应的系数。图3螺旋式输送机校核本设计螺旋输送机的校核主要针对物料填充系数屮的验算。由公式屮二Q/（47D2n

20、ptC）进行验算。式中：Q输送能力（t/h）；用户根据需要自己确定；D螺旋直径（m）；n螺旋轴转速；（r/min）；P物料松散密度，见软件使用说明书表23；t螺距（m）,前面已经算出，带入即可；C倾角系数；见软件使用说明书表24。根据该公式算出的屮与设计要求窗体的屮的取值范围进行比较，如果在其范围内，这说明校核合格，如果不在其范围内，这说明校核不合格，应重新设计或重新取的值。5螺旋式输送机壳体部件的参数造型5.1螺旋叶片轴的参数造型根据前面螺旋直径D（即螺旋叶片的直径）的计算，可以得出螺旋轴的直径d的值，计算公式D=5d，这些参数有了之后，选定螺旋叶片的厚度之后（螺旋输送机的长度L在前面已经确

21、定），就可以进行实体造型了。根据本次设计的开发思路，首先打开Solidworks建立一个尺寸草图，其作用是将尺寸草图与后面建立的草图用方程式连接起来，然后建立螺旋轴和叶片的直径草图，标好尺寸，建立拉伸特征，螺旋叶片特征要用扫描特征命令完成，由于建成螺旋叶片不能从轴一端到另一端，因此要做切除特征，由于本零件是旋转类零件，所以选用旋转切除特征最好，既方便，又省事，一次旋转切除就可以完成了，最后为了考虑本零件在装配体里面的配合特征，所以要建立一个基准轴，因为本零件的螺旋直径和螺旋轴的草图都建在右视面上，所以建立基准轴特征时选择上视基准面和前视基准面。建好零件模型后，存为模板即存成.prtdot格式。

22、图4U型槽零件的参数造型根据螺旋叶片轴零件的参数螺旋直径D（即螺旋叶片的直径，可以初步设计U型槽零件的内槽直径D1,根据要设计要求只要满足D1大于螺旋直径D大小的510mm即可，其次确定U型槽零件的槽壁高度H1,这些参数有了之后，选定螺旋叶片的厚度之后，就可以进行实体造型了。根据本次设计的开发思路，首先打开Solidworks建立一个尺寸草图，其作用是将尺寸草图与后面建立的草图用方程式连接起来，然后建立U型槽零件的内槽直径D1的草图，标好尺寸，建立拉伸特征，由于该零件草图不是封闭的，实际上建立的是薄壁拉伸特征，选择薄壁的厚度，薄壁方向向外，由于草图是建立在右视面上的，U型槽长度可采用两侧对称，

23、然后将U型槽两端封闭，为了确定U型槽出料口的位置，可以选择上视基准面，重新建立一个基准面建立，然后在该基准面上建立出料口草图，由于U型槽零件是关于前视基准面对称的，所以只需要确定其与坐标原点的水平距离即可，最后确定出料口尺寸大小，建立拉伸特征，选择成型到一面，点击U型槽外底面即可，然后将U型槽与出料口结合的地方切除，U型槽与螺旋叶片轴配合时，U型槽两端应切除两个圆孔，最后为了考虑本零件在装配体里面的配合特征，所以要建立一个基准轴，因为本零件的螺旋直径和螺旋轴的草图都建在右视面上，所以建立基准轴特征时选择上视基准面和前视基准面。建好零件模型后，存为模板即存成.prtdot格式。具体零件图如下图5

24、所示。图55.3壳体部件的造型建立好所需的零件模型后，将所有零件装配到一起，主要用到配合特征，特别指出，由于导入SolidWorks装配体的第一个零件默认是固定的，可以它设为浮动，然后用配合特征将它的三个基准面与装配体三个相应的基准面配合即可满足固定，然后依次装配各零件，最后要保证螺旋叶片轴能旋转，各零件间不干涉即可。如下图6所示。l2图65.4壳体部件工程图的生成将壳体部件的装配体投影到SolidWorks平面图上，该剖视要画剖面图，标好基准尺寸及相关属性，特别指出，要选择好图纸大小，才能调整好工程图比例大小，图纸格式要按要求。6壳体部件设计的代码由上面螺旋输送机壳体部件的主要零件螺旋叶片轴

25、零件为例，编好VB程序和界面，待设计报告输出，确认无误后，点图形生成窗体里的螺旋叶片轴零件按钮，即可调用SolidWorks新建一个螺旋叶片轴零件图。它的代码如下所示：DimswAppAsObjectDimpartAsObjectDimfileNameAsStringDimCurCFGAsObjectDimConfNameAsStringcurrentdir=CurDir()SetswApp=CreateObject(SldWorks.Application)swApp.Visible=TrueSetpart=swApp.NewDocument(currentdir+jiaolong.sldp

26、rt,0,0,0)fileName=part.GetTitleSetCurCFG=part.GetActiveConfiguration()ConfName=CurCFG.Nameboolstatus=part.Extension.SelectByID(D1尺寸草图+fileName+.SLDPRT,DIMENSION,0.041,-0.0415,0.00516,False,0,Nothing)part.Parameter(Dl尺寸草图).SystemValue=Val(Frm壳体部件l.txtL)/1000boolstatus=part.Extension.SelectByID(D2尺寸草图

27、+fileName+.SLDPRT,DIMENSION,0.04l,-0.04l5,0.005l6,False,0,Nothing)part.Parameter(D2尺寸草图).SystemValue=Val(Frm壳体部件1.D2)/1000 boolstatus=part.Extension.SelectByID（D3尺寸草图+fileName+.SLDPRT,DIMENSION,0.041,-0.0415,0.00516,False,0,Nothing）part.Parameter（D3尺寸草图）.SystemValue=Val（Frm壳体部件1.D1）/1000boolstatus=p

28、art.Extension.SelectByID（D4尺寸草图+fileName+.SLDPRT,DIMENSION,0.041,-0.0415,0.00516,False,0,Nothing）part.Parameter（D4尺寸草图）.SystemValue=Val（Frm壳体部件l.bl）/1000boolstatus=part.Extension.SelectByID（D5尺寸草图+fileName+.SLDPRT,DIMENSION,0.041,-0.0415,0.00516,False,0,Nothing）part.Parameter（D5尺寸草图）.SystemValue=Val

29、（Frm壳体部件1.L1）/1000boolstatus=part.Extension.SelectByID（D6尺寸草图+fileName+.SLDPRT,DIMENSION,0.041,-0.0415,0.00516,False,0,Nothing）part.Parameter（D6尺寸草图）.SystemValue=Val（Frm壳体部件1.h）/1000part.EditRebuildpart.ShowNamedView2*等轴测,7part.ViewZoomtofit2设计总结此次毕业设计充分体现了大学教育的宗旨，全面且彻底的考验了我们的自主学习能力，同时考验了我们的抗压能力及学习效

30、率。我的设计题目是基于SolidWorks的螺旋输送机（壳体部件）三维参数化设计，最开始以为只需要前期的计算和后期的三维软件绘图能力，当随着设计的深入，慢慢对自己的课题有了进一步的了解，它还需要通过计算机语言来设计成一个小软件的形式。当中还要用到数据库的相关知识。至此我发现，这些我都是很陌生的，尤其是以前比较熟悉的SolidWorks，完全不是我所想象的那样，二次开发API完全需要自学。而我们的设计题目又不简简单单是说你会了些皮毛就能做好的。它需要你对这三个软件有比较熟练的掌握后才能很好的进行本课题的设计。前期的基础知识学习仅仅是一个基础，因为它会耗去相当多的时间，当然为了学好这些软件，我去图

31、书馆参阅了大量书籍，同时我也看了同学所借的相关的参考书，当然学习基础的过程离不开实践，尤其是学习编程软件，需要你做很多的小例子，来熟悉它的很多功能，老师们所看到的是我们的设计成果，而在这背后，还有许许多多的试验品，一次次失败一次次重来，最终迎来了丰硕的果实。它们的牺牲与积累才最终换来了设计的成果，我深深的感觉到即使结果怎么不好，只要是自己认真、细心做的，那都是最好的。当然，学习的过程中也免不了出现问题和困难，我也积极的与同学进行讨论，上网搜索，上论坛里请教专业人士。如果还得不出结果，就找老师问，要知道发现问题并解决问题的过程中你学到的知识是最牢固的。我十分享受这种过程。到了后期，真正开始课题的设计时，也并