180度旋转机构的三维设计及实现
180度旋转机构的三维设计及实现
机械（英文名称：machinery）是指机器与机构的总称。机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置，像筷子、扫帚以及镊子一类的物品都可以被称为机械，他们是简单机械。而复杂机械就是由两种或两种以上的简单机械构成。本论文主要阐述了180度旋转机构的三维设计，此旋转机构由三个部分组成，旋转部分，定位的基体部分，以及传递外力的传递机构，作为核心部分的旋转部分主要利用类似螺旋及凸轮的机构。设计过程中需注意设计的合理性，尺寸尽可能的做到精确合理便于加工，并对该机构实际运动的可行性做一些简单的校核分析。
采用solidworks进行三维建模，记录绘制所设计机构的步骤，最后对各个部分进行装配并对核心部分进行受力分析和计算。
关键词 旋转机构，设计，制造，solidworks绘制
1 绪论 1
1.1 课题研究意义 1
1.2 机械CAD/CAM简介 2
1.3 主要研究方法和手段 2
1.4 课题应达到的要求 3
2 180度旋转机构的总体设计方案 3
2.1 设计思路 3
2.2 设计原理 3
2.3 设计要求 3
3 180度旋转机构三维设计 3
3.1 旋转台面的设计 4
3.2 旋转轨道的设计 5
3.3 旋转部分的修整 11
3.4 基台的设计 12
3.5 杠杆的设计 16
4 180度旋转机构的装配 19
5 180度旋转机构工程图的制作 23
5.1 旋转部分工程图的制作与标注 24
5.2 基台工程图的制作与标注 25
5.3 杠杆工程图的制作与标注 26
5.4 装配图的制作 26
6 180度旋转机构的部分计算 27
6.1 杠杆长度的尺寸分析和计算 27
6.2 导柱与轨道之间摩擦力的分析 28
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
1 绪论
机械(机构)制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科，是以提高质量、效益、竞争力为目标，包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。
改革开放三十年以来，中国制造业有了显著的发展，无论制造业总量还是制造业技术水平都有很大的提高。机械制造业从产品研发、技术装备和加工能力等方面都取得了很大的进步，但具有独立自主知识产权的品牌产品却不多。对于现在这样一个充分信息化的社会，机械行业不做出改变是不行的，在未来，机械行业不会再拘泥于单一的机械工程技术，而是会与先进的电子控制技术，和软件工程技术紧密的结合起来，使机械工程真正的信息化，智能化，敏捷化，把人类从繁重的劳动中彻底的解放出来，从而来进行更高层次的创造性劳动。
目前，我国正处于经济发展的关键时期，但机械制造技术是我们的薄弱环节,它的发展已经跟不上国民经济的发展。因此要想跟上先进制造技术的世界潮流，必须将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地，才能促进国民经济的发展。
1.1 课题研究意义
在人类文明和社会发展的过程中，制造业始终是创造社会财富的主要来源，是衡量国家综合国力的重要指标。当今世界经济全球化，各国的综合实力和竞争能力体现于机械产品的设计能力。因为制造业的灵魂是设计，而制造和被制造机械的灵魂是机构，所以现代机构学的理论研究是制造业的基础，是现代机械产品发明创造的源泉，是提高国家制造业水平和国际竞争力的关键。
机械伴随甚至推动了人类社会的进步和文明的发展，提高了人类改造大自然的能力。机 械延伸和加强了人类自身四肢的功能，而计算机又大大延伸和加强了人类大脑的功能。现代机械是由机械和计算机构成的一体化系统，它由机构、驱动、控制、传感与信息处理五个子系统构成，而机构系统是现代机械的骨架和执行器。
机构创新设计决定了产品的创新性。如果机构的设计有缺陷，则制造出的将会是有先天不足的产品或称之为“有残疾的机械”。对产品的创新而言，机构拓扑创新设计具有原创的特征性质，是机械发明中最具有挑战性和发明性的核心内容。所以，现代机构学的研究对提高我过机械产品的自助设计、创新和国际竞争能力有着十分重要的意义。
1.2 机械CAD/CAM简介
产品的生产从市场需求分析开始，需经过产品设计和制造等过程，才能将产品从抽象的概念变成具体的最终产品。这一过程具体包括产品设计、工艺设计、数控编程、加工、装配、检测等阶段。
计算机辅助设计与制造简称CAD/CAM，是指以计算机作为主要技术手段帮助人们处理各种信息，进行产品设计与制造等活动的总称。
目前市场上使用的CAD/CAM软件如AutoCAD、Pro/E、UG、SolidWorks、MasterCAM等等。SolidWorks软件只是其中的一种，SolidWorks2010具有更强大的绘图功能，易用性以及更高的设计效率的新特性。
SolidWorks的特点：
（1） 可以随时改变模型尺寸、加入关联条件与修改几何形状，各特征之间甚至可以互相对调，或者回复至原先状态；所有设计资料均可以进行编辑修改；零件、装配组建及工程图之间具有交互关联性，而且随时可更新并永远保持最新设计
（2） 与Windows完全相同的操作环境，例如：下拉式菜单、光标单击选取功能、剪切与粘贴鼠标拖动与放置等，设计工作更加方便、快捷
（3） 特征管理树，可以有效的组织与管理复杂的设计流程
（4） 提供的特征调色板可将已经使用的标准零件与特征有组织的进行分类，并且记录保存起来
1.3 主要研究方法和手段
本课题采用机械设计、机械原理、理论力学、材料力学相互结合的研究方法，并结合实际生活中的产品和相关资料进行整体设计，具体方法如下：
（1）广泛阅读我国的旋转机构的论文和期刊，参考各种国外的旋转机构的设计方案；
（2）分析各种可能的方案，确定最佳方案，并对任务进行实用性评估；
（3）对设计的机构件的强度进行校核；
（4）工作总结。
1.4 课题应达到的基本要求
（1）180度旋转功能机构的产品设计；
（2）装配以及仿真；
（2）设计产品的实际加工。
2 180度旋转机构的总体设计方案
2.1 设计思路
根据本课题的设计要求所设计出来的机构有实现180度旋转的功能，即该机构受一个外力的短暂作用，工作台面进行180度的旋转之后自锁，再次经受外力作用后旋转180度、自锁，完成一周的旋转并且能够在条件允许的情况下多次实现180度的旋转。旋转机构中能实现旋转的部分是整个旋转机构设计的核心部分，选择材料时主要考虑旋转的平稳性、经济性。
2.2 设计原理
设计一个杠杆撬动的旋转机构，上半部分为旋转台面，下半部分为固定基台，通过手动撬动底面机构，使得连接旋转台面的机构沿着一定的螺旋槽或轨道，来控制上半部分的台面旋转，并且当外力撤出之后能够实现台面旋转180度自锁。
2.3 设计要求
机构的设计是出于当前技术条件下，根据生活的需要提出的，正确的设计和选用所需实现功能的传动机构，设计时应全面综合地进行考虑:
(1)采用合理的设计思路及方法，使设计参数最优化，设计的数据应尽可能的准确合理。
(2)选用合理的材料，并尽可能采用新的工艺和新结构
(3)尽可能的改善设计机构的结构工艺性，使其用料少，易加工和易装配。
(4)设计的机构必须具有一定的寿命和使用可靠性。
机械（英文名称：machinery）是指机器与机构的总称。机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置，像筷子、扫帚以及镊子一类的物品都可以被称为机械，他们是简单机械。而复杂机械就是由两种或两种以上的简单机械构成。本论文主要阐述了180度旋转机构的三维设计，此旋转机构由三个部分组成，旋转部分，定位的基体部分，以及传递外力的传递机构，作为核心部分的旋转部分主要利用类似螺旋及凸轮的机构。设计过程中需注意设计的合理性，尺寸尽可能的做到精确合理便于加工，并对该机构实际运动的可行性做一些简单的校核分析。
采用solidworks进行三维建模，记录绘制所设计机构的步骤，最后对各个部分进行装配并对核心部分进行受力分析和计算。
关键词 旋转机构，设计，制造，solidworks绘制
1 绪论 1
1.1 课题研究意义 1
1.2 机械CAD/CAM简介 2
1.3 主要研究方法和手段 2
1.4 课题应达到的要求 3
2 180度旋转机构的总体设计方案 3
2.1 设计思路 3
2.2 设计原理 3
2.3 设计要求 3
3 180度旋转机构三维设计 3
3.1 旋转台面的设计 4
3.2 旋转轨道的设计 5
3.3 旋转部分的修整 11
3.4 基台的设计 12
3.5 杠杆的设计 16
4 180度旋转机构的装配 19
5 180度旋转机构工程图的制作 23
5.1 旋转部分工程图的制作与标注 24
5.2 基台工程图的制作与标注 25
5.3 杠杆工程图的制作与标注 26
5.4 装配图的制作 26
6 180度旋转机构的部分计算 27
6.1 杠杆长度的尺寸分析和计算 27
6.2 导柱与轨道之间摩擦力的分析 28
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
1 绪论
机械(机构)制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科，是以提高质量、效益、竞争力为目标，包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。
改革开放三十年以来，中国制造业有了显著的发展，无论制造业总量还是制造业技术水平都有很大的提高。机械制造业从产品研发、技术装备和加工能力等方面都取得了很大的进步，但具有独立自主知识产权的品牌产品却不多。对于现在这样一个充分信息化的社会，机械行业不做出改变是不行的，在未来，机械行业不会再拘泥于单一的机械工程技术，而是会与先进的电子控制技术，和软件工程技术紧密的结合起来，使机械工程真正的信息化，智能化，敏捷化，把人类从繁重的劳动中彻底的解放出来，从而来进行更高层次的创造性劳动。
目前，我国正处于经济发展的关键时期，但机械制造技术是我们的薄弱环节,它的发展已经跟不上国民经济的发展。因此要想跟上先进制造技术的世界潮流，必须将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地，才能促进国民经济的发展。
1.1 课题研究意义
在人类文明和社会发展的过程中，制造业始终是创造社会财富的主要来源，是衡量国家综合国力的重要指标。当今世界经济全球化，各国的综合实力和竞争能力体现于机械产品的设计能力。因为制造业的灵魂是设计，而制造和被制造机械的灵魂是机构，所以现代机构学的理论研究是制造业的基础，是现代机械产品发明创造的源泉，是提高国家制造业水平和国际竞争力的关键。
机械伴随甚至推动了人类社会的进步和文明的发展，提高了人类改造大自然的能力。机 械延伸和加强了人类自身四肢的功能，而计算机又大大延伸和加强了人类大脑的功能。现代机械是由机械和计算机构成的一体化系统，它由机构、驱动、控制、传感与信息处理五个子系统构成，而机构系统是现代机械的骨架和执行器。
机构创新设计决定了产品的创新性。如果机构的设计有缺陷，则制造出的将会是有先天不足的产品或称之为“有残疾的机械”。对产品的创新而言，机构拓扑创新设计具有原创的特征性质，是机械发明中最具有挑战性和发明性的核心内容。所以，现代机构学的研究对提高我过机械产品的自助设计、创新和国际竞争能力有着十分重要的意义。
1.2 机械CAD/CAM简介
产品的生产从市场需求分析开始，需经过产品设计和制造等过程，才能将产品从抽象的概念变成具体的最终产品。这一过程具体包括产品设计、工艺设计、数控编程、加工、装配、检测等阶段。
计算机辅助设计与制造简称CAD/CAM，是指以计算机作为主要技术手段帮助人们处理各种信息，进行产品设计与制造等活动的总称。
目前市场上使用的CAD/CAM软件如AutoCAD、Pro/E、UG、SolidWorks、MasterCAM等等。SolidWorks软件只是其中的一种，SolidWorks2010具有更强大的绘图功能，易用性以及更高的设计效率的新特性。
SolidWorks的特点：
（1） 可以随时改变模型尺寸、加入关联条件与修改几何形状，各特征之间甚至可以互相对调，或者回复至原先状态；所有设计资料均可以进行编辑修改；零件、装配组建及工程图之间具有交互关联性，而且随时可更新并永远保持最新设计
（2） 与Windows完全相同的操作环境，例如：下拉式菜单、光标单击选取功能、剪切与粘贴鼠标拖动与放置等，设计工作更加方便、快捷
（3） 特征管理树，可以有效的组织与管理复杂的设计流程
（4） 提供的特征调色板可将已经使用的标准零件与特征有组织的进行分类，并且记录保存起来
1.3 主要研究方法和手段
本课题采用机械设计、机械原理、理论力学、材料力学相互结合的研究方法，并结合实际生活中的产品和相关资料进行整体设计，具体方法如下：
（1）广泛阅读我国的旋转机构的论文和期刊，参考各种国外的旋转机构的设计方案；
（2）分析各种可能的方案，确定最佳方案，并对任务进行实用性评估；
（3）对设计的机构件的强度进行校核；
（4）工作总结。
1.4 课题应达到的基本要求
（1）180度旋转功能机构的产品设计；
（2）装配以及仿真；
（2）设计产品的实际加工。
2 180度旋转机构的总体设计方案
2.1 设计思路
根据本课题的设计要求所设计出来的机构有实现180度旋转的功能，即该机构受一个外力的短暂作用，工作台面进行180度的旋转之后自锁，再次经受外力作用后旋转180度、自锁，完成一周的旋转并且能够在条件允许的情况下多次实现180度的旋转。旋转机构中能实现旋转的部分是整个旋转机构设计的核心部分，选择材料时主要考虑旋转的平稳性、经济性。
2.2 设计原理
设计一个杠杆撬动的旋转机构，上半部分为旋转台面，下半部分为固定基台，通过手动撬动底面机构，使得连接旋转台面的机构沿着一定的螺旋槽或轨道，来控制上半部分的台面旋转，并且当外力撤出之后能够实现台面旋转180度自锁。
2.3 设计要求
机构的设计是出于当前技术条件下，根据生活的需要提出的，正确的设计和选用所需实现功能的传动机构，设计时应全面综合地进行考虑:
(1)采用合理的设计思路及方法，使设计参数最优化，设计的数据应尽可能的准确合理。
(2)选用合理的材料，并尽可能采用新的工艺和新结构
(3)尽可能的改善设计机构的结构工艺性，使其用料少，易加工和易装配。
(4)设计的机构必须具有一定的寿命和使用可靠性。
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