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颚式破碎机三维模型的开发与初步研究
发布时间：2013-09-26 08:55 来源：未知
颚式破碎机以其方便的操作、简单的结构等优良性能，目前已经被广泛地用于矿山、冶金、建材、化工、铁路等行业。然而，与此不相称的是破碎机的设计还比较传统，目前我国许多破碎机制造和设计单位仍然多用手工和二维CAD进行设计，而发达国家目前已经到了三维CAD系统建模的普及阶段�？杉�，与国外先进的机械制造与设计手段相比，颚式破碎机在三维设计与建模方面确实存在着较大的差距。而三维建模在CAD/CAM/CAE中有着十分重要的作用，是一项基础性工作。因此，在新型外动颚匀摆颚式破碎机的设计中引入三维建模技术（也叫实体建模技术），使该型破碎机的设计与开发逐步进入到以三维模型为基础，以先进的分析软件为研究手段的现代化设计阶段，具有非常重要的现实意义。
L、三维CAD系统的特点概述
所谓三维CAD系统，就是将设计中涉及的机械、设备、结构件等三维物体用尽可能与实体特性接近的几何形状进行操作处理的CAD系统，即以具有真正意义上的三维立体几何建模工具为核心所开发的计算机辅助三维设计系统称为三维CAD系统。一般在计算机上进行几何形状操作处理的技术称为几何建模(Geometric Modeling)．实现这项技术的软件称为几何建模工具或三维CAD系统。到目前为止，已经有多种三维CAD系统被广泛地应用于三维建模实践中，常用的如Pro/E，Solid Works，SolidEdge等。这些三维建模系统都具有高度集成的设计功能，可以快速方便地完成各种设计任务；同时，三维模型可以为CAM和CAE直接提供数据输入。
下面通过具体的零件建模和装配建模等来简要介绍破碎机三维模型的开发。
2、三维建模简述
受文章篇幅所限，本文仅以新型外动颚匀摆低矮颚式破碎机的可调颚组为例说明三维建模过程中的某些相关建模技术。
2.1 可调颚组的三维零件建模
2.1.1可调颚体零件模型的创建。在三维模型窗口中选择草绘方式，系统进入草绘环境，在草绘环境下绘制可调颚体的第一部分拉伸草图，然后对草图标注尺寸，结果如图1所示。该草图共有3大部分：拉伸部分1，它包括可调颚体底座和横向竖肋；拉伸部分2，它是可调颚调整部分的安装座槽形拉伸体；拉伸部分3，它包括猫耳及其圆孔（直径为65）；另外是直径为90的圆孔切削体l。在创建模型时，并不一定要按此顺序进行。
草图绘制完成后，使系统回到三维模型环境。在此环境中，利用第一部分草图的拉伸部分1创建可调颚体的第一部分拉伸模型；如果所绘制的拉伸草图有错误，系统将拒绝模型的创建，并会提示用户草图的错误所在，此时应返回到草绘环境中修改草图，直到草绘成功后才可以回到三维模型环境中建模。
选择可调颚调整部分的安装座槽形拉伸体草图，在模型环境中创建拉伸部分2的三维模型。其它切削体草图的模型待相关拉伸体模型建立之后再创建。
创建可调颚体的第二部分草图，它包括4条纵向拉肋。接着先平移参考平面至符合要求的位置，再利用此参考平面创建可调颚轴孔的拉伸草图。利用该拉伸草图进行拉伸建模，然后对拉伸体外形按照设计要求进行切削。此后，再利用前面建立的圆形草图进行切削建模。
利用草图创建可调颚轴孔的拉伸模型。然后以可调颚体下底面为参考平面，绘制圆孔切削体草图，如图2所示，在模型环境中创建这些圆孔的切削模型。当然，这些圆孔也可以阵列方式创建，阵列建模方式主要适合于形状简单、分布有规律的特征建模。
最后，对可调颚体模型进行必要的处理。根据设计要求对所有的圆形突台两端的圆或圆弧和直线棱边进行圆角处理，圆角参数为R=15或其它合适的参数。
此后．可获得可调颚体的最终三维模型，如图3所示。
2.1.2可调颚组其它零件的三维模型�？傻黩ψ槠渌慵娜９逃氪死嗨疲诖瞬辉僮鹘＝樯�，它们的三维模型在后面可调颚组的爆炸图中可以看到。
2.2可调颚组模型的装配
有了三维模型，就可以完成机构的虚拟装配。虚拟装配实际上是对真实零件的实际安装位置、配合关系等装配本质的反映。
在完成了可调颚组全部零件的模型创建工作之后，即可以对这些零件进行装配。装配时首先应该选择好一个装配基准件或装配基础或地基，在本装配中，选择可调颚体作为装配基准件；其次要确定好基准件的基本安装平面，在本装配中，选择可调颚体内底面作为装配的基本安装平面；然后依次将可调颚齿板、可调颚压板、螺栓和螺帽等进行装配。
在进行装配时，如果零件模型有装配方面的错误，那么，在装配中系统就会提示出错的地方和原因，从而可以及时纠正设计错误。纠错时要根据实际零件的各种装配关系先对装配错误进行分析，再确定错误所在，最后对错误进行修正；如有必要，可以进入零件环境，对有错误的零件进行修改或重新建模。
下面简述可调颚上压板和齿板的装配过程。
先装配可调颚上压板。在装配上压板时，首先根据表面匹配装配原则，确定上压板与可调颚体基本安装平面之间的匹配关系为第一个装配关系，然后根据该装配原则，确定上压板与轴端安装平面之间的匹配关系为第二个装配关系。最后根据平面对正装配原则，确定上压板与可调颚体侧面之间的平面对正关系为第三个装配关系。当这三个装配关系确定以后，上压板在装配模型中的位置已经完全确定，其装配即告完成。
再装配可调颚齿板。首先根据表面匹配装配原则，确定可调颚齿板与可调颚体基本安装平面之间的匹配关系为第一个装配关系。然后根据同轴装配原则，确定可调颚齿板圆孔与可调颚体圆形切削体之间的关系为第二个装配关系即同轴关系。最后根据平面对正装配原则，确定可调颚齿板与可调颚体侧面之间的平面对正关系为第三个装配关系。当这三个装配关系确定以后，可调颚齿板在装配中的位置就完全确定了，其装配工作即告完成。
可调颚组其它零件的装配方式基本与此相似，但有一点需要特别提出，在装配螺丝、螺母时，最好的方法是选择“插入”装配方式，这样既简单又可确保装配无误�？傻黩ψ榈淖钪兆芭浣峁缤�4所示。
装配图可以进行爆炸处理，从而获得该装配的爆炸图�？傻黩ψ榈谋ㄍ既缤�5所示。
2.3工程图的获取
零件工程图的获取可以在零件三维模型创建完成以后的任何时候进行，装配的工程图的获取可以在装配建模完成之后的任何时候进行，方法十分简单。在Draft环境中，打开一张新的工程图纸，然后按照系统的工程图创建方式，打开相应的零件模型或装配模型，选择工程图中所需要的基本内容，如正视图、轴侧图等，此后即可在工程图环境中获得相应零件或装配的工程图。图6是可调颚体零件的工程图，图中尺寸已经删除。同样，可获得可调颚组的工程图，如图7所示，图中全部尺寸都未标注。
实际上尺寸标注既可以在工程图环境下手工进行，也可以让系统自动完成，既从相应的三维模型中继承而来，然后再作一些必要的补充和修改即可。
同样可获得可调颚组各个零件的基本物理特性。这些基本物理特性主要是零部件的质量参数，它们在设计过程中是很有用处的，比如零部件的质量和转动惯量在分析零部件的动态受力时就很有用，用它来计算惯性力和惯性力偶矩就显得非常方便。
用同样的方法可以获得同一零件的任一部分的基本物理特性，其中的质量、面积、转动惯量等在进行结构的动态分析时很有用。另外，还可以比较方便地获取零件任一组成部分的质心。
4、结束语
应用三维建模系统创建新型颚式破碎机的三维模型主要内容应该包括：①创建各零件的三维模型；②创建装配的三维模型；③对各零件和装配进行基本物理特性的初步分析，既获取各零件和装配的质量参数。同时，利用三维模型，一方面可以获取破碎机各零件的工程图，也可以根据装配模型获取破碎机整机或装配的爆炸图；另一方面，可以应用其它三维模型有限元分析软件对模型进行应力、振动等分析，并根据分析结果对模型进行修改和优化，从而实现破碎机的现代设计。利用三维模型获取工程图的方法很简单，而工程图的形式和标注内容等都与二维CAD基本相似，但本方法成图速度快，操作方便，可以大幅度提高设计效率。无疑，破碎机三维模型的开发是实现其动态设计的基础性工作，它将极大地加快破碎机设计的现代化进程，进一步提高破碎机的设计效率。
