引言
在實踐中,通常采用圖形結合運動分析與計算來進行機構的方案設計,但單靠幾何圖形來設計動態(tài)機構,尤其是要實現(xiàn)一個精準的運動機構,其實是有一定困難的。這樣的設計方式,往往需要一個相對較長的時間周期,同時也需要較復雜的計算來對動作過程進行分析。如此一來,不僅設計難度加大,設計的周期也會延長。
1機構設計過程
如果將CAD繪圖與激光加工相結合,可直接通過CAD進行機構的設計與分析,再將CAD設計的機構零件進行激光加工,最終對實物零件進行裝配與運動演示。
1.1設計分析
本文以曲柄齒輪齒條機構的設計為例,具體地進行激光加工與CAD相結合的方法探究。
該機構要求如圖1所示,固定軸之間的距離為40mm,擺動角度為60°。分析該機構,主要包含曲柄擺桿機構、齒輪齒條機構,總體為組合機構。該機構的工作原理是:當曲柄盤轉動時,曲柄銷在滑槽內(nèi)滑動,帶動滑槽齒輪進行往復擺動,滑槽齒輪再帶動齒條來回移動。
1.2設計計算
由擺動角度60°,計算出a=r×sin30°,得a=20mm,由此計算出曲柄長度為20mm,如圖2所示。
再根據(jù)極限位置,由Lmin=40-20=20mm,Lmax=40＋20=60mm,L>40mm,確定滑槽的長度及位置,如圖3所示。
然后計算齒輪齒條部分,根據(jù)齒輪公式d=mz,設m=2,z=30,得d=60mm,周長L=m×60,則齒條移動距離S=(m×60×60)/360=31.4mm。最終設計的圖形如圖4所示。
2激光切割加工
將設計的CAD圖形進行排版,如圖5所示,轉成dxf格式,導入到激光加工機的軟件中,進行參數(shù)設置,然后激光加工。最后對加工的零件進行組裝,如圖6所示。
3結語
對于機構的設計,其中的零件圖形也許并不復雜,但如果需要一個運動狀態(tài),尤其是需要一個精準的運動狀態(tài)時,單靠靜態(tài)圖形來設計動態(tài)機構,其實是有難度的,除了需要大量的計算,還要反復進行運動分析。但如果通過CAD軟件與激光加工相結合來進行機構的設計與裝配,不僅可以通過CAD繪圖來減少計算量,從而降低設計的難度,還能夠通過加工出的實物來進行機構的運動演示,尤其是復雜機構的演示。總的來講,將激光加工與CAD繪圖相結合來進行機構的設計與裝配,不僅可以化難為易,同時還能提高設計效率。
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