機械設計畢業(yè)論文基于solidworks的紙張耐折度實驗儀設計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　基于Solidworks的紙張耐折度實驗儀設計</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 機械

2、設計制造及自動化 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b>&

3、lt;/p><p>　　紙張耐折度測定儀——耐折度儀是光機電一體化結(jié)構(gòu)，能夠?qū)Ρ粶y試樣的雙折次數(shù)進行自動計數(shù)。儀器采用光電控制技術(shù)能使折疊夾頭在每次實驗后自動歸位，方便了下一次的操作。儀器具備強大的數(shù)據(jù)處理功能：不但能夠?qū)我辉嚇拥碾p折次數(shù)及相應的對數(shù)值進行轉(zhuǎn)換，而且能夠統(tǒng)計同組多個試樣的實驗數(shù)據(jù)，能夠統(tǒng)計出同組試樣的最大值、最小值、平均值和變異系數(shù)，這些數(shù)據(jù)被存儲在微電腦內(nèi)，并能通過數(shù)碼管顯示。</p>

4、<p>　　本論文介紹了紙張耐折度實驗儀的發(fā)展現(xiàn)狀與動態(tài)以及整個實驗原理和實驗過程。提出了實驗儀的設計方案，提出了所設計的模型實驗儀的不足之處并加以分析，研究了實驗儀的工作原理，對實驗儀的運動機構(gòu)等做出了詳細的設計，并設計出了實驗儀的模型，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分布和零部件的選擇，最后通過數(shù)據(jù)的計算證明方案的可行性。通過Solidworks三維畫圖軟件對紙張耐折度實驗儀進行了初步展示，而且還通過IPA插件做出了紙張耐折度實驗儀的模擬實

5、驗運動過程。最后，對整個設計過程進行了適當?shù)目偨Y(jié)，概括了設計中得出的結(jié)論和收獲以及對未來的展望。希望本文能對機械設計，尤其是紙張耐折度實驗儀的設計以及包裝工也得發(fā)展提供有益的參考和借鑒。</p><p>　　關鍵詞：紙張耐折度；實驗儀；設計；IPA </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The paper

6、folding endurance meter is the light integration of machinery structure, can to measure the test specimen the pair of booklet number of times carries on the automatic counting. After the instrument uses the photoelectric

7、 control technology to be able to cause to fold the cartridge each time to test turns over to the position automatically, has facilitated the next time operation. The instrument has the formidable data processing functio

8、n: Not only can and corresponding carries on the t</p><p>　　This paper describes the folding of paper status and development of experimental apparatus and the whole process of experiment and experimental wor

9、ks. Proposed design of the instrument, pointing out the shortcomings of the design model and analyze machine. Study the experimental device works, made in sports institutions, detailed design, and designed the experiment

10、al device model, the internal structure of the distribution and selection of components, and finally the calculation of the data prov</p><p>　　Keyword：paper folding endurance；instrument；Design；IPA</p>

11、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 前 言1</b></p><p>　　1.1研究現(xiàn)狀及發(fā)展階段1</p><p>　　1.2課題的目的和意義2</p><p>　　第二章 紙張耐折度實驗儀的設計思想及方案確定4</p><

12、;p>　　2.1實驗儀的總體結(jié)構(gòu)和開發(fā)方案4</p><p>　　2.1.1初步設計4</p><p>　　2.1.2平面布局設計5</p><p>　　2.1.3系統(tǒng)和總體布局5</p><p>　　2.2紙張耐折度實驗儀的設計任務和重點5</p><p>　　2.2.1設計任務及說明：5</

13、p><p>　　2.2.2課題中的設計重點5</p><p>　　第三章 實驗儀設計步驟6</p><p>　　3.1實驗儀的規(guī)格和主要技術(shù)參數(shù)6</p><p>　　3.2工作原理及結(jié)構(gòu)7</p><p>　　3.3實驗儀操作過程：9</p><p>　　第四章 關鍵零部件的機械設計

14、10</p><p>　　4.1傳動機構(gòu)的設計10</p><p>　　4.1.1 齒輪和齒條的計算和選擇10</p><p>　　4.1.2導軌的選擇：11</p><p>　　4.1.3電動機的選擇11</p><p>　　4.2指示機構(gòu)的設計12</p><p>　　4.2.1

15、彈簧的選擇12</p><p>　　4.2.2 刻度的標示12</p><p>　　4.3夾持機構(gòu)13</p><p>　　4.4.顯示機構(gòu)：13</p><p>　　第五章 實驗儀的Solidworks造型14</p><p>　　5.1 Solidworks簡介14</p><p&

16、gt;　　5.2 SolidWorks的主要特點15</p><p>　　第六章 用IPA插件介紹及動畫展示儀器的工作過程17</p><p>　　6.1 IPA的簡介17</p><p>　　6.2 用IPA展示儀器工作過程的設計過程18</p><p><b>　　結(jié)論23</b></p>

17、<p><b>　　致謝24</b></p><p><b>　　參考文獻25</b></p><p><b>　　附錄：26</b></p><p><b>　　第一章 前 言</b></p><p>　　我國企業(yè)紙張耐折度實驗儀的制造起

18、步較晚，經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國的紙張耐折度實驗儀行業(yè)發(fā)展已經(jīng)初露端倪，不僅能滿足國內(nèi)市場的需求，部分還可以對外出口。近年來，國內(nèi)公司順應發(fā)達國家和我國經(jīng)濟發(fā)展走勢，在努力學習借鑒國際先進技術(shù)經(jīng)驗的同時，著重強調(diào)自主知識創(chuàng)新，開發(fā)出高精度、高速度、高質(zhì)量的具有國際競爭力的高新技術(shù)產(chǎn)品。為我國紙張耐折度實驗儀穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展，趕超歐美紙張耐折度實驗儀生產(chǎn)強國貢獻力量。在日趨激烈的國際競爭中爭取更廣闊的天地，并積極打入歐、美、日本市場，爭得一席

19、之地[1]。</p><p>　　耐折度是紙張的基本機械性質(zhì)之一，用來意味著紙張抵抗往復折疊的能力。紙張的耐折度是測量紙張受必定力的拉伸后，再經(jīng)來回折疊而使其斷裂所需的折疊次數(shù)，以次數(shù)意味著，單位是雙折次，按縱向裁樣測試的為縱向耐折度，按橫向裁樣測試的結(jié)果為橫向耐折度。一般縱向耐折度比航向耐折度高，這是由于纖維的排列及縱向纖維的結(jié)合力大的緣故。紙張耐折度是指紙和紙板板在一定張力下，所能經(jīng)受往復180°的

20、折疊的次數(shù)，以往復折疊的次數(shù)表示。是紙張質(zhì)量的一個重要屬性。故研究好紙和紙板耐折度測試儀是提高對紙張性能檢測的一個重要途徑。隨著工業(yè)自動化和包裝業(yè)的高速發(fā)展,紙張耐折度實驗儀的應用將會越來越廣泛。</p><p>　　1.1研究現(xiàn)狀及發(fā)展階段</p><p>　　紙張耐折度實驗儀是一種對紙張耐折疲勞度進行測試的新型結(jié)構(gòu)實驗儀。但隨著科學技術(shù)的進步，用微機控制的測試設備已經(jīng)問世，對各種紙張材

21、料有效的測試技術(shù)的數(shù)據(jù)庫已經(jīng)開始建立，用強大的軟件功能代替人工計算分析己成為現(xiàn)實，而且測試速度更快，分析結(jié)果精確度更高。目前，我們正處于科學技術(shù)飛速發(fā)展的信息時代，自動化、最優(yōu)化、集成化、智能化和精密化等使當代機械制造行業(yè)正經(jīng)歷著巨大變化，也是其今后發(fā)展的必然趨勢。</p><p>　　目前大部分國外的紙張耐折度實驗儀正向靈巧化、多功能、高自動化的方向發(fā)展。而我國現(xiàn)有的實驗儀器還是在70年代以后才開始發(fā)展起來的，

22、由于起步的較晚，大部分設備都是通過從國外引進的設備吸收研制出來的，和國外性能優(yōu)良的耐折度實驗儀相比還存在一定的差距。包裝機械一直是制約我國包裝工業(yè)發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié)，先進或大型的包裝設備長期依賴進口。包裝機械的落后狀態(tài)，極不符合我國目前包裝工業(yè)大國的地位。所以，只有解決好包裝機械的問題，才能鞏固我國包裝工業(yè)大國的地位。我國的包裝機械發(fā)展起步于20世紀70年代末，從改革開放前少數(shù)幾種水平落后的單機起，到80年代，在借鑒進口設備和技術(shù)的基礎

23、上，包裝機械的生產(chǎn)發(fā)生了一個巨大的變化，大量填補國內(nèi)空白的包裝機械問世，品種規(guī)格不斷增加，出現(xiàn)了大量專業(yè)的包裝機械生產(chǎn)企業(yè)，形成了一批專業(yè)化生產(chǎn)的骨干企業(yè)。許多研究機構(gòu)著手研究包裝機械，大專院校也紛紛設立包裝專業(yè)，先后成立了全國性的協(xié)會、學會、標準化機構(gòu)，出版了各種專業(yè)期刊，形成了一個獨立的包裝機械行業(yè)部門，也是原機械工業(yè)部管理的14個大行業(yè)之一。進入20世紀90年代，除繼續(xù)增加新品種外，在產(chǎn)品的技術(shù)水平和內(nèi)在質(zhì)量、性能等方面有<

24、/p><p>　　目前，我國包裝機械有上千個品種和規(guī)格，在以前出版的各種手冊和專著中往往缺少系統(tǒng)的論述 [2]。</p><p>　　紙張的耐折度取決于用來抄紙 的纖維的長度、強度、柔韌性和纖維之間的結(jié)合力，長而強韌且結(jié)合牢固的纖維抄成的紙，其耐折度較高；如果在針葉木化學漿中配加闊葉木漿或草類漿，則耐折度明顯下降。另外，紙張的定量、厚度、緊度和水分含量等對耐折度的影響也很大。同種漿抄制的同種紙

25、，在必定范圍內(nèi)，當厚度和定量增加時，耐折度將明顯下降；在纖維材料中加入礦物填料可提高緊度，但會大大降低紙的耐折度；紙張含水量增加時，強度大的紙其耐折度會增加，而強度小的紙則會降低。</p><p>　　紙張耐折度實驗儀設備屬輔助包裝機械，其操作和檢測類型也因型號的不同而不同。先進程度及國內(nèi)外的差距亦有差別，但是它們的發(fā)展趨勢具有如下特點：</p><p>　　生產(chǎn)設備將向高效、多功能、高度

26、自動化的方向發(fā)展。</p><p>　　設備的零部件生產(chǎn)將向通用化、系列化、標準化和專業(yè)化方向發(fā)展。</p><p>　　高新技術(shù)的廣泛應用，使紙包裝檢測設備功能日趨先進、可靠性進一步增強。</p><p>　　在以上幾點的基礎上，還需要更新標準和對儀器工作環(huán)境的要求。目前，國家標準相對較滯后、沒有專門相對于耐折度實驗儀器的嚴格的相關標準、儀器使用環(huán)境重視不夠，以及

27、結(jié)果標計算標準的不統(tǒng)一，這些都是測試系統(tǒng)不完善的表現(xiàn)，都會直接影響測試結(jié)果。</p><p>　　利用SolidWorks軟件設計紙張耐折度儀可以使得耐折度儀的設計更加直觀、全面的展示出來。需要設計出更加方便、快捷的紙張耐折度儀以提高產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期、降低成本、增強企業(yè)的競爭力。</p><p>　　SolidWorks設計軟件充分利用Windows的優(yōu)秀界面，為設計人員提供了直觀

28、、方便、快捷的工作界面。其參考化設計確保了零件模型、裝配模型、2D工程圖和材料清單之間的全程關聯(lián)，為評價不同的設計方案、減少設計錯誤和提高設計質(zhì)量提供了強有力的途徑。</p><p>　　1.2課題的目的和意義</p><p>　　紙張耐折度實驗儀是一種對紙張耐折疲勞度進行測試的新型結(jié)構(gòu)實驗儀。但隨著科學技術(shù)的進步，用微機控制的測試設備已經(jīng)問世，對各種紙張材料有效的測試技術(shù)的數(shù)據(jù)庫已經(jīng)開始

29、建立，用強大的軟件功能代替人工計算分析己成為現(xiàn)實，而且測試速度更快，分析結(jié)果精確度更高。目前，我們正處于科學技術(shù)飛速發(fā)展的信息時代，自動化、最優(yōu)化、集成化、智能化和精密化等使當代機械制造行業(yè)正經(jīng)歷著巨大變化，也是其今后發(fā)展的必然趨勢。</p><p>　　雖然我國和世界上擁有先進包裝業(yè)的國家在總體水平上還有一定差距，但是我國在經(jīng)濟大潮的沖擊下會更有力地想更有利的方向發(fā)展的。紙張耐折度實驗儀的研究也會更上一步臺階的

30、。發(fā)適合我國國情的先進紙張耐折度實驗儀系統(tǒng)，是我國包裝機械開發(fā)人員責無旁貸的責任，完全照搬國外的包裝機械并不能完全滿足我國經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的需要。我國人口眾多，人均消費水平比發(fā)達國家低，而且城鄉(xiāng)差異較大，紙張耐折度實驗儀的設計應以價廉物美為主，不能盲目追求高精尖。因此，提出適合我國國情的先進包裝機械開發(fā)課題，是我國科技工作者必須考慮的問題。</p><p>　　我國在紙張耐折度儀的開發(fā)與應用方面與國外相比還是存在著一

31、定的差距，但是隨著近年來諸多大型造紙企業(yè)的興起，在紙張測試這一領域，我國正在加快追趕的步伐。</p><p>　　第二章 紙張耐折度實驗儀的設計思想及方案確定</p><p>　　2.1實驗儀的總體結(jié)構(gòu)和開發(fā)方案</p><p>　　紙張耐折度實驗儀其實是一個稍微有點復雜的系統(tǒng)，它集成了計算機，現(xiàn)代電子，材料及測量等領域的技術(shù)成就。它的設計和規(guī)劃首先要經(jīng)過初步設計

32、，然后通過零部件的功能和作用分析，進行平面布局設計。綜合現(xiàn)有的模型再確定系統(tǒng)的總體布局。最后儀器關鍵部位進行選擇和確定進行數(shù)據(jù)的驗算并進行數(shù)據(jù)的驗算。設計過程中根據(jù)瀑布發(fā)展理論交叉、反復進行，以使得結(jié)果的更加完善。在進行機械設計時，盡量減少機械零部件的數(shù)量，以達到容易運輸、外形美觀、安裝的效果[3]。在電氣控制部分，可以對原有調(diào)速系統(tǒng)進行改善，使測試精度更高，運行更平穩(wěn)。</p><p>　　圖2.1 設計流程圖

33、</p><p><b>　　2.1.1初步設計</b></p><p>　　根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和零件作用對實驗儀的輪廓進行大體裝配，確定裝配順序。處于外部的夾持機構(gòu)是紙張耐折度實驗儀的重要組成部分，確定其大體位置,再根據(jù)零部件的復雜程度按裝配順序分析來確定工件數(shù)量及確定是在一個裝配系統(tǒng)內(nèi)完成還是在多個系統(tǒng)裝配內(nèi)完成。對整體，首先確定實驗儀器的結(jié)構(gòu)和裝配狀態(tài)，畫出圖紙并明確

34、顯示各個部分的連接方向。實驗儀器的圖紙可以提供裝配儀器的全貌。其次，明確安裝設計的順序，并做出順序分析。按實際比例在圖紙上表現(xiàn)出來。裝配順序規(guī)劃時各個分組的操作裝配秩序應以總體結(jié)構(gòu)為基礎。</p><p>　　2.1.2平面布局設計</p><p>　　平面布局設計的目的是根據(jù)現(xiàn)有的空間和時間使裝配系統(tǒng)按工藝流程達到最佳配置。平面設計圖可以進一步分為粗略設計與精細設計。裝配系統(tǒng)最終確定后才

35、能作精細設計，而且通常只能對某個裝配零件的各個工位做精確設計。在粗略設計中，確定實驗儀的總尺寸。</p><p>　　2.1.3系統(tǒng)和總體布局</p><p>　　在初步設計的基礎上，根據(jù)設計計劃的各個階段編制的說明書和計劃表，以便選擇安裝儀器。再根據(jù)內(nèi)容結(jié)構(gòu)，作精細計劃以便確定最后結(jié)果。作出詳細平面布置計劃，同時，把整個系統(tǒng)的平面布置分解為一個個來攻克。在工作的進行中修訂并優(yōu)化設計方案，

36、以獲得最經(jīng)濟優(yōu)化的總體方案。</p><p>　　2.2紙張耐折度實驗儀的設計任務和重點</p><p>　　2.2.1設計任務及說明：</p><p>　　根據(jù)國家標準設計一臺紙張耐折度實驗儀，探討其工作原理，進行零件結(jié)構(gòu)設計并裝配。在設計新的儀器中，充分利用機械技術(shù)和電子技術(shù)有機結(jié)合而提供的新的技術(shù)手段即機電一體化技術(shù)。簡化機械結(jié)構(gòu)、擴充產(chǎn)品功能、提高測試質(zhì)量、

37、提高機械產(chǎn)品的自動化程度和測試精確率的效果。參考相關的意見和建議，針對現(xiàn)階段紙張耐折度實驗儀存在的問題及不足，設計一種運行更平穩(wěn)、性能更好的耐折度實驗儀。為提高實驗儀的測試結(jié)構(gòu)的準確性，紙張耐折度實驗儀的精度和自動化程度起著決定性的作用。</p><p>　　2.2.2課題中的設計重點</p><p>　　耐折度測定值波動最主要的原因是由于耐折應力僅施加到紙面上，折斷就發(fā)生在這一點的紙面上

38、，而不是象正常的張力測試那樣斷裂發(fā)生在試驗紙條最薄弱點上，因此耐折度值波動很大。此外耐折試驗是一種累積操作，在試驗點的強度是以近似于指數(shù)關系降低。因此對于兩個在測試點具有近似抗張強度，在折疊過程中強度損失相同的試樣會給出非常不同的耐折次數(shù)。遺憾的是過去一直用雙折次數(shù)表示耐折度，而以10為底雙折次數(shù)對數(shù)值表示耐折度提供了一貫誤差較少，更為真實的結(jié)果。但是直到現(xiàn)在結(jié)果表示還沒有統(tǒng)一。由于耐折實驗過程的復雜性和不可視性，往往是通過不同的實驗條

39、件下獲得的實驗結(jié)果來說明紙張的耐折度。到目前為止還沒有形成一個完整數(shù)據(jù)庫來分析實驗結(jié)果。</p><p>　　另外，要獲得實驗結(jié)果的高度精確性，除了要有一整套合理的實驗步驟保證外，實驗設備的制造精度和自動化程度起著決定性作用。但是，現(xiàn)有的紙張耐折度實驗儀普遍存在某些參數(shù)不能精確控制，人為影響因素較多的問題，如在更換和調(diào)整夾頭時，必須由人工調(diào)整，并通過多次試驗來得到最佳的實驗結(jié)果，否則很難保證測試結(jié)果的高度精確性。

40、雖然紙張耐折度實驗儀的設計面臨諸多難題，但是克服了這些難題，技術(shù)研究也就前進了一大步。</p><p>　　第三章 實驗儀設計步驟</p><p>　　3.1實驗儀的規(guī)格和主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　主要技術(shù)指標和性能參數(shù)符合ISO5626和GB2679·5的有關規(guī)定。>> 技術(shù)參數(shù) 電 源：AC220±10%，50

41、Hz，2A測量范圍：0～99999次。折疊角度135±2°，折疊速度175±10次/min。折疊頭寬度為19±1mm，折口半徑0.38±0.02mm。彈簧張力4.91～14.72N， 折疊口夾縫的距離為0.25，0.50，0.75，1.00mm。折疊夾頭旋轉(zhuǎn)偏心引起的張力變化不大于0.343N。環(huán)境條件： 溫度20～40℃、相對濕度＜85％外形尺寸： 長×寬&#

42、215;高＝ 310 X 360 X 420 mm重 量： 25 kg </p><p>　　3.2工作原理及結(jié)構(gòu)</p><p>　　紙張耐折度實驗儀是根據(jù)試樣在一定張力下，一定速度及往復一定角度的條件下來回折疊，直至試樣斷裂，并自動記錄折疊次數(shù)的原理。</p><p>　　所設計的試驗儀如圖3.1、3.2所示，是由試樣的夾持機構(gòu)，折疊機構(gòu)，傳動機構(gòu)，

43、指示機構(gòu)及數(shù)字顯示機構(gòu)等組成。</p><p>　　夾持機構(gòu)：由夾板、手柄軸、手柄、擋板等組成。</p><p>　　折疊機構(gòu)：由折疊頭、定位塊、手柄等組成。</p><p>　　傳動機構(gòu)：由電動機、齒輪、齒條、偏心輪等組成。</p><p>　　指示機構(gòu)：由張力桿、指針、標尺等組成。</p><p>　　數(shù)字顯示機構(gòu)

44、：由顯示器、按鍵組成。</p><p>　　圖3.1 實驗儀的側(cè)面示意圖</p><p>　　圖3.2 實驗儀平面示意全圖</p><p>　　1.砝碼盤 2.指針 3.微調(diào)螺釘 4.上夾頭 5.折疊頭 6.油孔 7.開關</p><p>　　8.顯示器 9.手柄 10.螺釘 11.緊定螺釘 12.張力桿</p><p&

45、gt;　　3.3實驗儀操作過程：</p><p>　　接通電源、按動開關、儀器顯亮。</p><p>　　試樣按GB450—89《紙和紙板試樣的采取》及GB10739《紙和紙板試樣處理》等標準執(zhí)行。</p><p>　　轉(zhuǎn)動旋鈕，使折疊頭夾口停在中間位置。</p><p>　　按下張力桿，使指針指在所需的張力上（一般紙為9.8N，紙板為9.8

46、或14.7N）轉(zhuǎn)動緊定螺釘將張力桿固定。</p><p>　　松開手柄，將試樣平整的夾在上夾頭內(nèi)，旋轉(zhuǎn)手柄固定試樣。</p><p>　　將試樣垂直夾于折疊頭上，松開緊定螺針，觀察指針是否在所需力值位置，如有偏差，需重新調(diào)整。</p><p>　　按動“啟動”鍵，儀器開始工作試樣開始受到折疊，顯示器同時計數(shù)，試樣斷裂、顯示器停止計數(shù)，計數(shù)器所顯示的數(shù)值即為該試樣折疊

47、時的雙折疊次數(shù)。</p><p>　　進行下一次實驗，顯示器可連續(xù)計數(shù)，按動“清零”鍵，計數(shù)重新計數(shù)。</p><p>　　實驗中間需停機時按“停止”鍵即可。</p><p>　　需不同折疊頭間隙時，可更換折疊頭[3]。</p><p>　　第四章 關鍵零部件的機械設計</p><p>　　4.1傳動機構(gòu)的設計

48、</p><p>　　4.1.1 齒輪和齒條的計算和選擇</p><p>　　該運動機構(gòu)是由齒輪和齒條組成的齒條副運動機構(gòu)。齒輪與精確齒條單面嚙合時，在被測齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)，實際所轉(zhuǎn)距離以分度圓圓弧長計值[4]。如圖4.1該機構(gòu)的運動過程為：電動機帶動母輪轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，固定在上面的滑塊沿著兩導軌隨著做上下運動。兩導軌帶動整個機構(gòu)架沿豎直導軌做上下運動，其上的齒條和齒輪嚙合從而帶動齒輪轉(zhuǎn)動?；瑝K的上下

49、移動量等于齒輪分度圓圓周的一半，所以齒條副中的齒輪做半周運動。從而帶動與其相連的外部的折疊頭，實現(xiàn)了折疊頭不停的做半周運動。</p><p>　　圖4.1傳動機構(gòu)平面示意圖</p><p>　　設滑塊上下移動的距離為L，齒輪分度圓半徑為R。選擇標準齒輪，設標準模數(shù)為m，齒距為P。</p><p><b>　　則P=m∏[5]</b></p

50、><p>　　所以齒數(shù)n=2∏R/m∏[6]</p><p>　　由實驗儀實驗原理知，齒輪只做半周運動。</p><p>　　又由[3]知：L=∏R</p><p><b>　　故 n=2L/∏</b></p><p>　　本設計中m=1，L=10∏</p><p><b

51、>　　所以 n=20</b></p><p>　　齒條副中齒條的齒數(shù)稍大于10即可[7]。</p><p>　　4.1.2導軌的選擇：</p><p>　　導軌是機械的關鍵部位之一，其功能是導向和承載，導軌的好壞將直接影響機械的工作質(zhì)量承載能力和使用使命[8]?？紤]到耐折度實驗儀的導軌為直線運動且運動速度不是很高，故本設計選用普通滑動導軌。其特點：

52、</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便。</p><p>　?。?）沒有形成完全液體摩擦，動靜摩擦系數(shù)較大，低速易爬行。</p><p>　?。?）磨損大，壽命低。</p><p>　　（4）加工工藝簡單，成本較低[9]。</p><p>　　為了提高壽命也可選用鑲金屬導軌，使運動更平穩(wěn)。但是鑲金屬導軌的工

53、藝復雜，成本高。該實驗儀拆卸簡單，故可經(jīng)常更換零部件。雖然摩擦較大，但是并不影響試驗的結(jié)果。所以本設計認為選擇普通導軌更為合適。在此設計中采用“V”形導軌，因其導向精度高，磨損后能自動補償，有利于排屑。最適合這種低速運行的機械[10]。</p><p>　　4.1.3電動機的選擇</p><p>　　由公式：Pw=TwnW/9550 [11]</p><p>　　把

54、設計中實驗儀的轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速代入公式得</p><p>　　Pw=0.165KW</p><p>　　查表Y系列三相異步電動機選擇設計數(shù)據(jù)表[12]</p><p>　　應選用Y2-632-4型電動機。</p><p>　　儀器內(nèi)選擇適當?shù)膫鲃颖仁鼓篙嗈D(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速達到175次/分。</p><p>　　4.2指示機構(gòu)的設計&l

55、t;/p><p>　　4.2.1彈簧的選擇</p><p>　　彈簧是能產(chǎn)生較大彈性變形的零件，它利用了材料的彈性并制成容易變形的合理結(jié)構(gòu)。彈簧在受載時產(chǎn)生變形，同時將機械功轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃文?，卸載時則恢復原形并將變形能變?yōu)闄C械功[13]。在此彈簧的作用是測力?？紤]到實驗儀所用彈簧秤的特點，選擇螺旋壓縮彈簧。其特性線呈線性，能受的載荷和變形范圍都比較大，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，應用較廣[14]。本試驗所

56、需要的彈簧如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 彈簧的示意圖</p><p>　　4.2.2 刻度的標示</p><p>　　刻度的數(shù)值范圍在4.9N~14.7N。擇彈簧時其勁度系數(shù)K應與指針移動量相對應。安裝后張力彈簧的校驗：將砝碼盤放在砝碼盤上，觀察指針指示是否與砝碼相等。校驗三點：4.9，9.8，14.7N每點三次，如有偏差，應移動指針位置，使其達到

57、正確值。如偏差小，可用微調(diào)螺釘進行調(diào)節(jié)。本設計中張力桿和夾持機構(gòu)是一體的。見夾持機構(gòu)圖4.3。</p><p><b>　　4.3夾持機構(gòu)</b></p><p>　　夾持機構(gòu)由夾板、手柄軸、手柄等組成。本設計中和張力桿是一體的，如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 張力桿和夾持機構(gòu)</p><p>　　張力

58、桿摩擦力的檢驗：將砝碼放在砝碼盤上，先用力將張力桿輕輕托起，然后緩慢下至平衡位置，標尺上讀數(shù)為F1。再將張力桿向下拉，然后緩慢放松使其恢復到平衡位置，讀取數(shù)值F2。張力桿摩擦力不得超過0.25N。其計算公式如下：</p><p>　　F=F1-F2/2＜0.25N.</p><p><b>　　4.4.顯示機構(gòu)：</b></p><p>　　采

59、用單片機微機技術(shù)，光電形卡技術(shù)。在此不做詳細討論。</p><p>　　第五章 實驗儀的Solidworks造型</p><p>　　5.1 Solidworks簡介</p><p>　　Solidworks是達梭（Dassault Systemes S.A.【NASDAQ:DASTY】）下的子公司Solidworks公司推出的優(yōu)質(zhì)計算機輔助設計工具，它是窗口環(huán)境

60、下發(fā)展出來的3D實體模型建筑系統(tǒng)，它強大的建模功能可以使設計師輕松完成繪圖設計工作；其良好的兼容性，可以保證與其他CAD軟件共同作業(yè)；數(shù)年來Solidworks公司不斷完善Solidworks的功能，推出的新版本逐漸完善。 Solidworks公司創(chuàng)立于1993年，作為一家專注于三維CAD技術(shù)的專業(yè)化軟件公司，三維CAD是公司唯一的開發(fā)方向，將三維CAD軟件雕琢得盡善盡美是他們始終不渝的目標。公司自創(chuàng)辦之日起，

61、就非常明確自己的宗旨：“三維機械CAD軟件，工程師人手一套”。正是基于這樣一個思路，Solidworks軟件以性能優(yōu)越、易學易用、價格便宜等特點而在微機三維CAD市場稱雄。在開發(fā)、運作產(chǎn)品18年的時間里，Solidworks已在全球總計發(fā)行了200多萬套軟件，名列微機三維CAD軟件之首。</p><p>　　Solidworks是在Windows平臺下原創(chuàng)的三維機械設計軟件。Solidworks一貫倡導三維機械設

62、計軟件的“功能強大”、“易用性”和高效性，從1995年Solidworks公司發(fā)布第一個Solidworks商品化版本開始，Solidworks得到了迅速的推廣和應用。Solidworks全面支持微軟的OLE技術(shù)。它支持OLE2.0的API后繼開發(fā)工具，并且已經(jīng)改變了CAD/CAE/CAM領域傳統(tǒng)的集成方式，使不同的應用軟件能集成到同一個窗口，共享同一數(shù)據(jù)信息，以相同的方式操作，沒有文件傳輸?shù)臒?。“基于Windows的CAD/CAE/

63、CAM/PDM桌面集成系統(tǒng)”貫穿于設計、分析、加工和數(shù)據(jù)管理整個過程。Solidworks因其在關鍵技術(shù)的突破、深層功能的開發(fā)和工程應用的不斷拓展，而成為CAD市場中的主流產(chǎn)品。Solidworks內(nèi)容博大精深，基本涉及到平面工程制圖、三維造型、求逆運算、加工制造、工業(yè)標準交互傳輸、模擬加工過程、電纜布線和電子線路等應用領域[13-14]。</p><p>　　5.2 SolidWorks的主要特點</p&

64、gt;<p>　　Solidworks軟件是在總結(jié)和繼承了大型機械CAD軟件的基礎上，在Windows環(huán)境下實現(xiàn)的第一個機械CAD軟件。它在API應用方面的創(chuàng)舉，帶動了整個工業(yè)，使微軟的優(yōu)秀技術(shù)在CAD/CAE/CAM的集成上跨越了障礙，各個專業(yè)領域的精英能在極短的時間里集成到同一環(huán)境的同一模型數(shù)據(jù)上。其用戶界面友好，運行環(huán)境大眾化，可以十分方便地實現(xiàn)復雜的三維零件實體造型、復雜裝配體和生成工程圖。今天，Solidwork

65、s的成功充分證明了Windows原創(chuàng)軟件在大規(guī)模產(chǎn)品設計和復雜形狀建模中的高超性能。</p><p>　　Solidworks產(chǎn)品具有以下特色：</p><p>　　超動感的用戶界面和獨到的特征管理樹;</p><p>　　智能化得裝配，處理大型裝配表現(xiàn)更佳；</p><p>　　動態(tài)的運動模擬，直觀的干涉檢查；</p><

66、;p>　　照片級得產(chǎn)品處理效果；</p><p>　　輕便的圖形文件E-mail傳送工具eDrawing。</p><p>　　基于特征及參數(shù)化的造型，各種零件組成了Solidworks的裝配體，而各種特征（例如凸臺、螺紋孔、筋板等）又組成了零件。這種特征造型方法，直接地向人們展示了所熟悉的物體，表達了設計者的設計目的；Solidworks創(chuàng)作的過程包括了二維和三維交替的過程，所以完

67、整的設計文件包括裝配文件、零件文件和二者的工程圖文件。Solidworks軟件對創(chuàng)作過程中存在多重關聯(lián)性的問題進行了成功的處理，使得設計過程簡單、準確及順暢；Solidworks易于使用者學習，便于使用者進行設計。制造和交流。</p><p>　　熟悉Windows系統(tǒng)的人基本上都可以運行Solidworks軟件進行設計，而且軟件圖標的設計簡單明了，自帶教程豐富，幫助文件詳細，又采用核心漢化，易學易懂。其他三維C

68、AD軟件學習通常三個月，而Solidworks只需要兩星期。</p><p>　　功能強大、易學易用和技術(shù)創(chuàng)新則是Solidworks的三大特點。本設計中利用Solidworks軟件來對紙張耐折度實驗儀進行初步的展示。做出了Solidworks的零件圖和結(jié)構(gòu)裝配圖以用來用IPA插件做二次開發(fā),作出動畫來模擬實驗儀的工作過程[15]。</p><p>　　圖5.1 紙張耐折度試驗儀外觀模型

69、</p><p>　　第六章 用IPA插件介紹及動畫展示儀器的工作過程</p><p>　　6.1 IPA的簡介</p><p>　　IPA——產(chǎn)品交互動畫——Interactive Product Animator(IPA) 動態(tài)模擬裝配。當人們剛發(fā)現(xiàn)SolidWorks直觀易用的裝配設計功能能在Windows下有效地實現(xiàn)時，不少人感到驚訝。而IPA這一創(chuàng)新工具

70、的引入或許會讓人們發(fā)現(xiàn)自己要進行的裝配設計的確還不能算是完成。已有的裝配設計并沒有表達零部件的裝配順序和裝配方式，而這將直接影響設計的可實現(xiàn)性。IPA自動從SolidWorks中獲得裝配模型，然后生成產(chǎn)品的動態(tài)裝配仿真過程。所有的操作以人們在Windows下熟悉的方式進行，如"拖動、釋放"等，沒有太多CAD使用經(jīng)驗的人也可駕輕就熟。所述的動態(tài)仿真過程不但生動地體現(xiàn)了零部件的關系和裝配作業(yè)方式，而且有逼真的視覺效果，如

71、豐富的光源和視角、以及色彩斑斕的紋理和賞心悅目的動畫。IPA已經(jīng)成為企業(yè)各個部門三維機械產(chǎn)品設計結(jié)果交流的標準工具。IPA使得您的用戶、市場宣傳人員、設計工程師、維修工程師還有其他人員能夠在產(chǎn)品的設計階段真實地看到產(chǎn)品的實際形狀，并對產(chǎn)品進行交互操作。</p><p>　　6.2 用IPA展示儀器工作過程的設計過程</p><p>　　(1)裝配耐折度實驗儀的各個零件形成裝配體。各個零件及

72、裝配體如圖6.5所示。</p><p><b>　　圖6.1機箱</b></p><p>　　圖6.2張力桿和夾持機構(gòu)</p><p><b>　　圖6.3夾頭</b></p><p><b>　　圖6.4折疊片</b></p><p><b>

73、;　　圖6.5 裝配體</b></p><p>　　(2) 打開IPA程序，選擇“文件”再選擇打開新文件，引入第一步的裝配體。</p><p>　　圖6.6 打開新文件</p><p>　　(3) 點選對象后，再點選“Add Object”命令，產(chǎn)生該對象的時間軸。</p><p>　　選取“create path”命令，或是直

74、接點選“create path”圖標，進入編輯命令窗口。分別確定一個零件運動的起始位置，打?qū)μ柎_定。輸入零件運行的時間，開始位置，最后按“OK”按鈕，完成編輯程序的第一步。</p><p>　　圖6.7 編輯命令窗口</p><p>　　(4) 一個零件運動程序編輯結(jié)束后，可按上面的步驟繼續(xù)編輯另外一個零件。若需要修改，可在編輯路徑上點鼠標右鍵進行修改。</p><p&

75、gt;　　圖6.8 最終路徑圖</p><p>　　編輯結(jié)束后可按播放鍵進行動畫預覽。若沒有問題則保存成avi格式以便以后播放[16-17]。見附件。</p><p><b>　　圖6.9動態(tài)仿真</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　紙張耐折度實驗儀是一種測試紙張耐

76、折度對紙張耐折疲勞度進行測試的新型結(jié)構(gòu)實驗儀。在本論文中，根據(jù)其原理對其分析，并對其結(jié)構(gòu)進行設計，研究和分析。經(jīng)計算和實驗驗證，得出結(jié)論：</p><p>　　通過設計過程中發(fā)現(xiàn)已有模型實驗儀的不足之處，并指出在以后的設計、實驗過程中應注意到的問題。以期以后對該實驗儀有進一步的完善。</p><p>　　紙張耐折度實驗儀的工藝要求不是很高，成本低，結(jié)構(gòu)不是很復雜，容易制造，質(zhì)量不是太大，容

77、易裝卸，運輸方便。</p><p>　　簡單的設計出了一臺紙張耐折度實驗儀。設計并選擇了實驗儀關鍵部分的零件。從理論方面證實了實際應用的可靠性和可行性。 </p><p>　　用SolidWorks軟件對實驗儀進行了簡單的外觀展示。</p><p>　　用IPA插件做出了動畫，簡單、生動地將耐折度實驗儀的整個工作過程展示出來。</p><p>

78、;　　心得體目的和意義通過本次設計，首先了解了當前國內(nèi)包裝工業(yè)的發(fā)展狀況和應用前景，分析了紙張耐折度實驗儀的運動機構(gòu)系統(tǒng)，并建立了相應的實體模型。在這次設計中重新回顧了大學四年以來的基本機械設計理論和方法，介紹了機構(gòu)設計的過程和類型。利用簡化的紙張耐折度實驗儀的機體結(jié)構(gòu)，提出了紙張耐折度實驗儀的機械結(jié)構(gòu)設計。并利用一般設計方法，設計出了紙張耐折度實驗儀的結(jié)構(gòu)和尺寸。受到加工條件和時間的限制，未能完成對單片機工作特性進行研究.分析實驗和精

79、度標定實驗，與此同時也未能真正把儀器的體積的向微型化發(fā)展。如果想要把該實驗儀的做成商品來賣，還需對機器的機械結(jié)構(gòu)進行改善，減小體積，改善實驗儀的機械構(gòu)件的裝配靈活性，便于實驗儀的檢查和維修，使用性能穩(wěn)定的驅(qū)動器和驅(qū)動電源，提高實驗儀的工作穩(wěn)定性。</p><p>　　我國在紙張耐折度儀的開發(fā)與應用方面與國外相比還是存在著一定的差距，但是隨著近年來諸多大型造紙企業(yè)的興起，在紙張測試這一領域，我國正在加快追趕的步伐。

80、利用SolidWorks軟件設計紙張耐折度儀可以使得耐折度儀的設計更加直觀、全面的展示出來。需要設計出更加方便、快捷的紙張耐折度儀以提高產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期、降低成本、增強企業(yè)的競爭力。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]宋天虎. 積極發(fā)展適合我國國情制造技術(shù). 中國機械工程.1998,9(11):1-5</p>

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