主锥单轴拧紧机

基于Pro/E的主锥单轴拧紧机设计学生：汤丽娅指导老师：莫亚武(湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128)摘要：三维模型是物体的三维多边形表示，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。

显示的物体是可以是现实世界的实体，也可以是虚构的东西，既可以小到原子，也可以大到很大的尺寸。

任何物理自然界存在的东西都可以用三维模型表示。

三维模型广泛用于任何使用三维图形的地方。

实际上，它们的应用早于个人电脑上三维图形的流行。

现在，三维模型已经用于各种不同领域。

本文即为主锥单轴拧紧机的三维建模设计说明书，详细介绍了机械结构分析和三维建模过程。

以此为例，说明三维建模的基本过程。

关键词：三维建模，Pro/E，零件，装配The design of the main cone uniaxial tightening machine based on Pro/EStudent:Tang LiyaTutor:Mo Yawu(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract：3 d model is 3 d polygonal representation of object, usually use a computer or other video device for display. Shows that can be a real world entity objects, also can be imaginary things, can be small to atoms, can also big to big size. Any physical nature is expressed in 3 d model. 3 d models are widely used in any place using 3 d graphics. In fact, their application as early as in the popularity of personal computer 3 d graphics. Now, 3 d model has been used in various fields. This article mainly single cone shaft screw machine 3 d modeling design specifications, detailed introduces the mechanical structure analysis and 3 d modeling process. So, for example, explain the basic process of 3 d modeling.Keywords: Three-dimensional modeling，CAD，Pro/E，part, assembly parts，coordinate1 前言1.1 三维建模三维模型是物体的三维多边形表示，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。

显示的物体是可以是现实世界的实体，也可以是虚构的东西，既可以小到原子，也可以大到很大的尺寸。

任何物理自然界存在的东西都可以用三维模型表示。

三维模型经常用三维建模工具这种专门的软件生成，但是也可以用其它方法生成。

作为点和其它信息集合的数据，三维模型可以手工生成，也可以按照一定的算法生成。

尽管通常按照虚拟的方式存在于计算机或者计算机文件中，但是在纸上描述的类似模型也可以认为是三维模型。

三维模型广泛用任何使用三维图形的地方。

实际上，它们的应用早于个人电脑上三维图形的流行。

许多计算机游戏使用预先渲染的三维模型图像作为sprite用于实时计算机渲染。

现在，三维模型已经用于各种不同的领域。

在医疗行业使用它们制作器官的精确模型；电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影；视频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源；在科学领域将它们作为化合物的精确模型；建筑业将它们用来展示提议的建筑物或者风景表现；工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域；在最近几十年，地球科学领域开始构建三维地质模型。

三维模型本身是不可见的，可以根据简单的线框在不同细节层次渲染的或者用不同方法进行明暗描绘（shaded）。

但是，许多三维模型使用纹理进行覆盖，将纹理排列放到三维模型上的过程称作纹理映射。

纹理就是一个图像，但是它可以让模型更加细致并且看起来更加真实。

例如，一个人的三维模型如果带有皮肤与服装的纹理那么看起来就比简单的单色模型或者是线框模型更加真实。

除了纹理之外，其它一些效果也可以用于三维模型以增加真实感。

例如，可以调整曲面法线以实现它们的照亮效果，一些曲面可以使用凸凹纹理映射方法以及其它一些立体渲染的技巧。

三维模型经常做成动画，例如，在故事片电影以及计算机与视频游戏中大量地应用三维模型。

它们可以在三维建模工具中使用或者单独使用。

为了容易形成动画，通常在模型中加入一些额外的数据，例如，一些人类或者动物的三维模型中有完整的骨骼系统，这样运动时看起来会更加真实，并且可以通过关节与骨骼控制运动。

目前，在市场上可以看到许多优秀建模软件，比较知名的有3DMAX, SoftImage, Maya以及AutoCAD等等。

它们的共同特点是利用一些基本的几何元素，如立方体、球体等，通过一系列几何操作，如平移、旋转、拉伸以及布尔运算等来构建复杂的几何场景。

利用建模软件构建三维模型主要包括几何建模(Geometric Modeling)、行为建模(KinematicModeling)、物理建模(Physical Modeling)、对象特性建模(Object Behavior)以及模型切分(Model Segmentation)等。

其中，几何建模的创建与描述，是虚拟场景造型的重点。

1.2 CAD与Pro/E计算机辅助设计 (Computer Aided Design，简称CAD)是指工程技术人员以计算机为工具进行设计活动的全过程：包括资料检索、方案构思、分析计算、工程绘图和编制技术文件等，是随着计算机、外围设备及软件的发展而形成的一门综合性很高的新技术。

经过多年发展， CAD技术的广泛应用己经引起了一场工程设计领域的技术革命，特别是近二十年来，由于计算机硬件性能的不断提高， CAD技术有了大规模的发展。

目前CAD技术己经应用于许多领域，如机械、汽车、飞机、船舶、电子、建筑、化工、纺织及服装等。

Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。

是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM 软件之一。

经过20多年不断的创新和完善， pore现在已经是三维建模软件领域的领头羊之一。

1.3 建模工具选择Pro/E具有如下功能：1特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）。

2.参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）。

3．通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计。

4支持大型、复杂组合件的设计 (规则排列的系列组件，交替排。

Pro／PROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等)。

5．贯穿所有应用的完全相关性 (任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动)。

通过调查发现，当今Pro/E的使用率已经达到60%-70%，与其他CAD/CAM相比具有突出的优点， pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，我们可以随意勾画草图，轻易改变模型。

单一数据库 Pro/Engineer 是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。

换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上，大大缩短了对零件与组件的修改时间。

例如，一旦工程详图有改变， NC 工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。

这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计过程结合为一体。

这些优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。

综上，使用Pro/E作为本次建模软件。

2 二维图纸分析拧紧系统的机械系统由主要六部分组成：1、反力矩装置；2、拧紧轴安装箱；3、拧紧轴；4、滑板装置；5、气路系统；6、机架。

结构总体如下所示：2.1反力矩装置反力矩装置是起到平衡扭矩的作用。

当拧紧套筒套在锁紧螺母上将锁紧螺母拧到主锥上时，需要套筒带动锁紧螺母旋转，而主锥不旋转。

主锥是通过花键与凸缘总成配合的，因此只要将凸缘总成固定不转，主锥就不转。

反力矩装置是起平衡扭矩的作用的实质就是使凸缘不转。

反力矩装置由反力臂座、反力套筒、反力键、凸缘过度盘、反力销、弹簧和弹簧导柱等组成。

反力臂座通过螺钉安装在拧紧轴安装箱的下部，随拧紧轴安装箱沿直线导轨上下移动，这样就可以带动反力套筒、反力键、凸缘过度盘等上下移动。

弹簧和弹簧导柱可以使得反力套筒压紧在凸缘过度盘上，随着反力臂座的转动，通过两个反力销带动反力套筒旋转，反力套筒上的凸部就插入凸缘过度盘的凹部，凸缘过度盘又通过反力销固定在主锥的凸缘总成上。

凸缘过度盘做成两种形式，一种如图5所示，用于后桥主锥的凸缘总成，共做3件，用于3个不同的后桥品种；另一种如图6所示，用于中桥主锥的凸缘总成，共做2件，用于2个不同的中桥品种。

2.2 拧紧轴安装箱拧紧轴安装箱起到容纳拧紧轴的作用，拧紧轴安装在箱体的上表面，通过止口定位，用圆周上6个螺钉拧紧；箱体的下表面安装反力距装置，同样采用止口定位，用圆周上6个螺钉拧紧；箱体是用8个8个螺孔用螺钉将拧紧轴安装箱固定在滑板装置上，随滑板装置上下，从而带动拧紧轴和反力距装置上下。

图5 凸缘过度盘图aFig. 5 The drawing of flange plate of figure a图6 凸缘过度盘图bFig. 6 The drawing of flange plate of figure b2.3 拧紧轴图8是拧紧轴模块结构图，它由伺服电机、减速器和扭矩输出装置三大部分组成，是整个拧紧机的核心部件。

2.4 滑板装置滑板装置主要由两根直线导轨、四个滑块和一块滑动板组成。