乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪的设计论文

毕业设计题 目乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪的设计学生姓名学 号系 部专 业班 级指导教师二一五年X月摘要乳化沥青稀浆封层是一种经济可靠的路面处治方法，以先进可靠的配合比设计和试验检测手段为基础。本文介绍一种粘结力试验仪的工作原理和结构特点，以及对路面乳化沥青稀浆封层混合料粘结程度的测试方法等。有助于我国乳化沥青稀浆封层技术的应用和发展。本文设计的乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪包括上横梁，下底座，气缸，压头，气动原件等组成单元等组成。本次设计的重点是整机的设计。包括整机方案的确认，气缸的选型，气动原件的选型等。然后利用SOLIDWORKS软件对上横梁和下底座进行三维建模，对其强度进行有限元分析。关键词：乳化沥青稀浆混合料，粘聚力实验仪，三维建模，有限元分析AbstractEmulsified asphalt thin slurry seal is a kind of economical and reliable pavement treatment method, to cope with advanced and reliable than design and testing method as the foundation. The a bond strength testing instrument work principle and structure characteristics, and of emulsified asphalt pavement thin slurry seal mixture bonding degree of test method etc. With the development and application of slurry seal technology to help China emulsified asphalt.In this paper, the design of emulsified asphalt thin slurry mixture cohesion tester comprises an upper beam, lower base, cylinder, pressure head, pneumatic original composition unit. The design of the focus is the design of the machine. Including the confirmation of the whole machine, the selection of the cylinder, the selection of the pneumatic components, etc. Then, the 3D model of the upper beam and the lower base is carried out by using SOLIDWORKS software, and the strength of the finite element is analyzed.Keywords: emulsified asphalt slurry mixture, cohesive force tester, 3D modeling, finite element analysis目录摘要iAbstractii第一章 引言11.1 课题研究的目的及意义11.2国内外实验机研究的回顾、现状及发展趋势11.2.1国内外试验机发展及其趋势11.2.2国内外各种实验机的介绍21.3 课题设计思路41.3 课题设计结构4第二章 乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪的总体设计方案62.1乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪的组成及各部分关系概述62.2 乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪驱动方案的确认62.2.1 液压驱动62.2.2 气压驱动62.2.3 电动机驱动72.2.4 驱动方案的确认72.3 总体方案拟定7第三章 乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪整体结构的设计93.1 拟定设计参数93.2 气缸的选型与计算93.2.1 气缸的选型93.2.2 气缸的推力计算93.3 压力表的选择103.4 换向阀的选择103.5 调压阀的选择113.6 支撑柱的设计113.6.1 支撑柱强度校核123.7 上横梁外包罩壳的设计123.8 上横梁的设计133.9 底座的设计133.10 气动回路的设计143.11 本章小结15第四章 上横梁和底座三维造型及有限元分析164.1 Solidworks软件简介164.2 底座的有限元分析184.2.1 底座零件的三维建模184.2.2 确定材料184.2.3 添加夹具194.2.4 施加载荷204.2.5 生成网格204.2.6 运算求解214.2.7 分析结果输出21第五章 结论275.1 本论文所取得的结果275.2 技术展望27参考文献28致谢30第一章 引言1.1 课题研究的目的及意义乳化沥青稀浆封层同样属于表面处治路面的一种预防性养护施工方法。旧的沥青路面经常出现裂缝和坑洼，当表面受到磨损后，在路面上用乳化沥青稀浆封层混合料摊铺成薄层，并使其尽快固化，从而使沥青混凝土路面得到养护。它是以恢复路面功能为目的，防止进一步损坏的维修养护。乳化沥青稀浆封层是用于适当级配的石屑或砂与乳化沥青、外加剂和水，按一定比例拌合而成的流动状态的浆状乳化沥青混合料，经均匀摊铺在路面上形成的沥青封层，简称SSC。由于这些乳化沥青混合料稠度较稀呈浆糊状，铺筑厚度较薄，一般在3cm以下，可以使磨损、老化、裂缝、光滑、松散等路面伤害处迅速得到恢复，起到防水、防滑、平整、耐磨和改善路面功能的封层作用。新铺沥青路面，如贯入式、粗粒式沥青混凝土、沥青碎石等比较粗糙的路面表面做稀浆封层后，作为保护层和磨耗层，能显著提高路面质量，但不能起承重性的结构作用。实践证明，稀浆封层对密封表面裂缝、延迟松懈、提高抗滑性，不失为一种经济的多功能的路面铺筑方式。其发展十分迅速，现已在世界各地广为采用。阳离子乳化沥青的出现大大推进了稀浆封层的发展。本文介绍一种粘结力试验仪的工作原理和结构特点，以及对路面乳化沥青稀浆封层混合料粘结程度的测试方法等。有助于我国乳化沥青稀浆封层技术的应用和发展。通过本课题，让学生在毕业设计过程中综合大学所学基础课程及专业课程，培养学生综合应用所学知识和技能去分析和解决一般工程技术问题的能力；进一步培养学生分析问题、创造性地解决实际问题的能力。1.2国内外实验机研究的回顾、现状及发展趋势1.2.1国内外试验机发展及其趋势近些年来，随着航空，冶金，造船，化工和机械工业生产技术水平的迅速发展，对金属材料试验提出的要求也越来越高，许多产品的重要的零部件甚至整机，常常需要在各种复杂的情况下进行模拟试验。因此，在材料试验机中不断地采用了一些新技术，例如电液伺服系统，电子计算机等。所有这些新技术的应用，不仅使材料试验机的性能在为提高，而且使材料试验机的结构也随之发生了很大的变化。近来国外生产的一些万能试验机，由于应用了一些新技术，试验机的性能有所提高，应用范围也有所扩大。这种试验机除了能做拉压，弯，剪切等表态试验外，还可以做蠕变和松弛试验，有的还能做动态试验，测定材料的疲劳极限。国外生产的万能试验机和拉力试验机，主要分为机械式，液压式和电子式三种。近来电液伺服系统万能试验机后来居上。此外，有时又按其他特征分为高温，低温，大型，微型和自动试验机等。机械式万能试验机的加荷机械和测力机械一般采用机械传动装置。这种试验机具有足够的精度和稳定性。但负荷能力受到一定限制，最大负荷多在10吨以下。因测力机械的惯性较大，加荷速度受到一定限制。所以，国外一些主要生产厂已经不再生产，有的仅放在次要的地位。液压万能试验机，应用液压传动加荷。范围一般为10-200吨。最大负荷高达5500吨。与机械万能试验机相比较，除负荷较大外，加荷平衡，加荷速度可自由调节。近些年来，各国都在大力发展电子万能试验机与电子拉力试验机。这是一种将电子技术应用于试验机负荷系统与变形系统中，精确地进行测量和记录的新型材料试验机。1.2.2国内外各种实验机的介绍试验机是用来进行材料力学性能指标测定的设备，在各类材料的产品质量检验、生产过程质量控制、材料科学研究和教学试验中都需要应用试验机来进行力学性能测试。而其中在静态万能材料试验机上的拉伸、压缩、弯曲、剪切等试验尤为广泛。我国静态万能试验机为数众多，遍布于全国各地，大部分不具备电测能力，以手动调整进、回油阀的方式运行，试验手段落后，有劳动量大和测试结果不准确等缺点。若对其指示、记录系统及控制系统进行适当的技术改造，则可以充分地发挥设备的潜能，大大提高其技术性能及使用价值，更好地为材料研究、质量控制和实验教学服务。 本系统将先进的虚拟仪器技术、传感技术、测试技术和控制技术相结合并应用于静态试验机，来实现力学性能参数的自动检测，其中试验数据的实时采集、自动处理分析和试验中的加载速率控制是本系统研究的重点。 本系统在充分掌握大量试验机的动态信息的基础上，采用虚拟仪器技术，进行了静态万能材料试验机数控化系统的硬件搭建及软件设计。下面对各种试验机作简单介绍：1液压万能材料试验机传统的材料试验机是液压式的, 这种材料试验机存在一些不足之处。它通过油泵向油缸输油加压, 由流量调节阀控制流量。油泵和测力油缸的液压系统容易发生故障, 不但影响试验机的运行和试验质量, 而且增加了维修工作量; 它的液压夹具的钳口座比较笨重, 容易损坏; 采用摆锤测力计测量试验力,摆锤的惯性大, 对载荷的测量精度低, 且量程范围小。2电子万能试验机电子材料试验机的特点是能够实现应力、应变、位移的闭环控制; 试验中无须选择量程, 可实行全过程自动控制; 装卸夹具和附件方便; 软件包功能强大, 用户通过PC 可直接存储数据、计算并输入测试结果和打印试验报告。计算机控制整个试验过程, 保证了试验的质量。电子万能试验机是先进的机械技术与现代的电子技术相结合的产物，是充分发挥了机、电技术各自特长而设计成的大型精密测试仪器，它具有高科技特点，其设计方法是模块化的。采用集散技术，有效地利用了微机功能对各种附件和功能单元进行组合管理、控制、实现多种功能试验。材料试验机测试装置包括机身、横梁及其支撑部件、钳口和引伸计等。其中机身、横梁及支撑装置只需满足强度、刚度和稳定性要求即可, 而引伸计和试验钳口则是试验机的关键测量装置和部件。电子材料试验机由计算机控制系统进行自动控制。首先, 通过计算机可完成试验阶段的设置。对于金属材料的常规拉伸试验, 通常划分为三个阶段, 即弹性阶段、屈服阶段和强化阶段。在三个试验阶段设置中, 均要选择速率控制类型和最大存储频率等主要参数值。同时, 计算机可实现测量数据的存储, 并由计算软件对试验数据进行处理, 给出检测结果,最后, 完成试验报告的打印。3扩大试验机试验吨位的机械增力装置该装置属于材料试验设备，能在一定的试验条件下解决小吨位高频拉压试验机不能进行大吨位试验的问题。它利用弹性内封闭力系的原理，通过改变装置系统内部的约束尺寸来实现增力，运用实验应力分析技术通过电阻、电桥、应变仪、指示器、光标及“动态静标法”来实现检测。该装置能确保原试验机的各项性能指标及使用寿命，能达到“以小改大、一机多用”的目的，具有结构紧凑、工艺简单、测试精确、使用方便等优点。4机械式带传动万能材料试验机 基于主机架采用门式结构，使得造型匀称美观大方结构简单、成本低。尤其配以滚珠丝杠与同步齿型胶带的传动系统，使得整机运行平稳，响应快、噪声低、效率高。对测量系统，微机可以对其进行自动调零，自动标定、自动换档，从而保证了测量系统的稳定可靠性，并大大地提高了工作效率。通过对传统材料试验机的分析, 发现其不足主要表现在以下几个方面:(1) 无法保证角度及位移测量的精度。现代位移测量系统普遍采用光栅、磁栅、感应同步器、球栅和容栅等栅式测量系统, 利用增量测量方法来确定位置和材料延伸率, 精度达到011m, 速度可达16m / s ; 传统试验机多通过游标卡尺人工测量, 无法满足这一要求。(2) 数据人工生成。采用人工读取的形式获得数据, 数据无法即时汇总和分析。(3) 速度调节为机械的有级调速, 速度控制为开环控制, 不能构建转速闭环。(4) 不能测量材料的屈服强度s、弹性模量E、硬化指数n和塑性应变比r等参数。事实上, 多功能材料试验机、万能材料试验机等, 其实验原理与当前主流的计算机控制材料试验机并没有实质性的变化, 其被控对象都比较相似, 对控制效果的要求也相似。计算机控制材料试验机主要是在控制系统上引入了CAT (Computer Aided Test, 计算机辅助测试) , 具有液压伺服或者交直流电机伺服驱动、高精度的位移传感器、数据采集与控制装置等。1.3 课题设计思路1） 参考所有与乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪产品相关数据，了解整个乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪的整机系统的组成。 2）乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪整机方案的确认。3）乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪整机的设计计算。4）乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪底座和上横梁的有限元分析。1.3 课题设计结构本文以乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪项目作为应用背景，对其机械结构进行了研究。全文共分为五章，各章的主要内容如下：第一章前言部分，主要介绍乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪的研究现状和课题研究的目的及意义；第二章对整个乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪的整机方案进行确认，包括传动系统，驱动系统等确认。第三章完成整个乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪的设计计算；第四章对乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪底座和上横梁的有限元分析。第五章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方向。第二章 乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪的总体设计方案2.1乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪的组成及各部分关系概述乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪主要由机械系统(执行系统、驱动系统)组成。 执行系统：执行系统是乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪完成工作的部件。驱动系统：为执行系统各部件提供动力，并驱动其动力的装置。常用的有内燃机传动、液压传动、气压传动和电传动。2.2 乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪驱动方案的确认设备的驱动方式有液压式、气动式、和电动式。下面将三种驱动方式进行分析比较。2.2.1 液压驱动设备的驱动系统采用液压驱动，有以下几个优点：(1)液压容易达到较高的压力（常用液压为2.56.3MPa），体积较小，可以获得较大的推力或转矩；(2)液压系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较高的位置精度；(3)液压传动中，力、速度和方向比较容易实现自动控制；(4)液压系统采用油液作介质，具有防锈性和自润滑性能，可以提高机械效率，使用寿命长。液压传动系统的不足之处是：(1)油液的粘度随温度变化而变化，影响工作性能，高温容易引起燃爆炸等危险；(2)液体的泄漏难于克服，要求液压元件有较高的精度和质量，故造价较高；(3)需要相应的供油系统，尤其是电液伺服系统要求严格的滤油装置，否则引起故障。液压驱动方式的输出力和功率更大，能构成伺服机构，常用于大型设备的驱动。2.2.2 气压驱动与液压驱动相比，气压驱动的特点是：(1)压缩空气粘度小，容易达到高速；(2)利用工厂集中的空气压缩站供气，不必添加动力设备；(3)空气介质对环境无污染，使用安全，可直接应用于高温作业；(4)气动元件工作压力低，故制造要求也比液压元件低。它的不足之处是：(1)压缩空气常用压力为0.40.6MPa，若要获得较大的力，其结构就要相对增大；(2)空气压缩性大，工作平稳性差，速度控制困难，要达到准确的位置控制很困难；(3)压缩空气的除水问题是一个很重要的问题，处理不当会使钢类零件生锈，导致设备失灵。此外，排气还会造成噪声污染。气动式驱动多用于点位控制、抓取、开关控制和顺序控制的设备。2.2.3 电动机驱动电动机驱动可分为普通交、直流电动机驱动，交、直流伺服电动机驱动和步进电动机驱动。普通交、直流电动机驱动需加减速装置，输出力矩大，但控制性能差，惯性大，适用于中型或重型设备。伺服电动机和步进输出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型设备。交、直伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电动机则主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。2.2.4 驱动方案的确认通过比较上述三种驱动方案，本文选用气动驱动方案。2.3 总体方案拟定因为本乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪的要求是便携式，所以本次设计的乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪采用如图2-1所示的结构形式： 图2-1 乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪原理图粘结力试验仪的结构如图2-1所示。支撑柱将横梁和底座连接起来，汽缸固定在横梁上，汽缸活塞杆头部的下面连接有压头和一个橡胶垫。调压阀用于调节气压动作的压力，换向阀用于执行气缸的升降，压力表用于用户读取系统压力。粘结力试验仪是将初凝后的稀浆封层混合料放在粘结力试验仪的气动橡胶垫下面， 对橡胶垫施加0.193M Pa (相 当于普通 汽车轮 胎) 的压力。然后用扭力矩仪确定扭力值的大小。试验中每隔15 20min对橡胶垫重复施加扭矩，直到获得最大定值扭矩值时为止。每次试验位于同一位置。达到最大扭矩所需时间就是养护时间，或者直到橡胶垫运动时不能把稀浆混合料里的任何颗粒带出的时间就是养护时间。第三章 乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪整体结构的设计3.1 拟定设计参数1、 橡胶垫直径：28.6mm；2、 压头直径：28.6mm；3、 压头厚度：28mm4、 橡胶垫厚度： 6.4mm；5、 橡胶垫硬度： HRC60；6、 最大压力： 1Mpa；7、 外形尺寸： 539 209 556 （长宽高） 。3.2 气缸的选型与计算3.2.1 气缸的选型已知压头对试件的压力0.193MPa,压头的直径为28.6mm，即压头对气缸的作用力为：本机气缸的作用是提供压紧力，同时要保证扭力扳手有位置可夹，所以本次设计选用双作用双头气缸，其具体型号为CG1KWBN20-100，行程为100mm，缸径为20mm，活塞杆直径为8mm,其外形图如下图3-1所示：图3-1 双头气缸 3.2.2 气缸的推力计算气缸推力计算公式如3-1所示： (3-1)式中：F气缸理论推力，单位N D气缸缸径，单位mm d活塞杆直径，单位mm P工作压力，单位MPa及气缸的最大推力为：符合要求。3.3 压力表的选择本次选定的系统压力在0-1MPA范围内，所以本次选用的压力表的量程最大要有1MPA，本次设计选用SMC压力表，具体型号为G46-10-01M-C，其外形图如下图3-2所示：图3-2 压力表3.4 换向阀的选择本次设计考虑的使用的便利性，可以不接电源，本次选用SMC的三位四通手动换向阀，其中位为常闭，通过左右切换实现气缸的伸缩，具体型号为：VH210-02，外形图如图3-3所示：图3-3 换向阀3.5 调压阀的选择为了方便调整试验的压力，本次设计设有调压阀，型号为：AR20-02H，外形图如图3-4所示：图3-4 调压阀3.6 支撑柱的设计支撑柱是连接上横梁和下横梁的关键部件，本次设计采用硬铬棒为主材，设计图如图3-5所示：图3-5 支撑住 3.6.1 支撑柱强度校核1、支撑柱强度计算支撑柱的直径按下式进行校核 （3-2）式中，为支撑柱上的作用力；为支撑柱材料的许用应力，=,n一般取1.40，=598MPA。符合要求3.7 上横梁外包罩壳的设计上横梁外包罩壳起到两个作用，第一是美观，第二是固定气动元器件，本次设计的上横梁外包罩壳如图3-6所示：图3-6 上横梁外包罩壳3.8 上横梁的设计上横梁的作用是固定气缸，同时支撑气缸的作用力，本次设计的上横梁如图3-7所示：图3-7 上横梁3.9 底座的设计底座是支撑整个装置，同时是进行试验的工作台，设计图如图3-8所示：图3-8 底座3.10 气动回路的设计气动原理图如图3-9所示；图4-1 驱动系统原理图1-空气压缩机；2-油水分离器；3-调压阀； 4-压力表 5-消声器； 6-三位四通手动换向阀；7-单向调速阀；气动系统包括三位四通换向阀、气缸、压力表、调压阀、调速阀、消声器等。图中的调速阀控制气缸上升和下降速度，防止速度过大对物料的冲击；三位四通换向阀是改变气缸的运动方向；3.11 本章小结 本章主要介绍气缸、横梁、气动回路等的设计。29第四章 上横梁和底座三维造型及有限元分析4.1 Solidworks软件简介首先我要对Solidworks进行介绍一下，它是一种先进的，智能化的参变量式CAD设计软件，在业界被称为“3D机械设计方案的领先者”，易学易用，界面友好，功能强大，在机械制图和结构设计领域，掌握和使用Solidworks已经成为最基本的技能之一。与传统的2D机械制图相比，参变量式CAD设计软件具有许多优越性，是当代机械制图设计软件的主流和发展方向。传统的CAD设计通常是按照一定的比例关系，从正视，侧视，俯视等角度，根据投影，透视效果逐步绘出所需要的各个单元，然后标注相应尺寸，这就要求制图和看图人员都必须具备良好的绘图和三维空间想象能力。如果标注尺寸发生变化，几何图形的尺寸不会同步变更；如果改变了几何图行，其标注尺寸也不会发生变化，还要重新绘制，标注，因此绘图工作相当繁重。参变量式CAD设计软件，是参数式和变量式的统称。在绘制完草图后，可以加入尺寸等数值限制条件和其他几何限制条件，让草图进入完全定义状态，这就是参数式模式。由于软件自动加入了关联属性，如果修改了标注尺寸，几何图形的尺寸就会同步更新。也可以暂时不充分的限制条件，让草图处于欠定义状态，这就是变量式操作模态。美国Solid Works公司是一家专门从事开发三维机械设计软件的高科技公司，公司宗旨是使每位设计工程师都能在自己的微机上使用功能强大的世界最新CAD/CAE/CAM/PDM系统，公司主导产品是世界领先水平的Solid Works软件。90年代初，国际微机市场发生了根本性的变化，微机性能大幅提高，而价格一路下滑，微机卓越的性能足以运行三维CAD软件。为了开发世界空白的基于微机平台的三维CAD系统，1993年PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁成立SolidWorks公司，并于1995年成功推出了SolidWorks软件，引起世界相关领域的一片赞叹。在SolidWorks软件的促动下，1998年开始，国内、外也陆续推出了相关软件；原来运行在UNIX操作系统的工作站CAD软件，也从1999年开始，将其程序移植到Windows操作系统中。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以原来一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。功能描述（1） TopDown(自顶向下)的设计（2） DownTop(自下向上)的设计（3） 配置管理（4） 易用性及对传统数据格式的支持（5） 零部件镜像（6） 装配特征（7） 工程图（8） eDrawingSolidworks模形由零件，装配体和工程图等文件组成，没有生成零件之前的图纸称为草图。由2D，3D草图直接生成3D模形和工程图时，如果修改了草图的标注尺寸，其3D模形和工程图会同步更新；相反，如果修改了工程图的标注尺寸，其3D模形和草图也会同步更新。软件使用起来非常方便，大大减少了设计人员的工作量，提高了工作效率。通常，从打开一个零件文件或建立一个新零件文件开始，绘制草图、生成基体特征、然后在模型上添加更多的特征，生成零件。也可以从其他软件导入曲面或几何实体开始，编辑特征，生成零件和装配体工程图。这是常用的设计方法，也就是自下而上的设计方法。草图绘制从零件文件开始，对于一个新的产品设计，要首先建立零件文件。由于零件、装配体及工程图的相关性，所以当其中一个视图改变时，其他两个视图也会自动改变。Solidworks2014允许自定义功能,选择菜单栏中的“工具”-“选择”命令,可以显示.定义”系统选项”和”文件属性”选项卡.Solidworks2014可以自动保存工作.自动恢复功能可以自动保存零件,装配体或工程图文件的信息,在系统死机时不会丢失数据.如果设定此选项,则选择”工具”_”选项”菜单命令.在”系统选项”选项卡上,单击”备份”选项,选择”每(n)次更改后,自动恢复信息”复选框,然后设定信息自动保存前应发生的变更次数.Solidworks2014具有很强的文件交换功能,可以输入,输出数十种文件格式,可以与AutoCAD，pro/ENGINEER,Solid Edge,CAM等软件很方便地进行文件交换。Solidworks2014在草图绘制模式及工程图中提供显示网格线和捕捉网格线功能。可将网格线与模型边线对齐，还可捕捉到角度。网格线和捕捉功能在Solidworks2014中不太使用，因为SolidWorks是参变量软件，尺寸和几何关系已提供了所需的精度。4.2 底座的有限元分析首先，对底座的主体结构进行三维建模。完成三维建模后，再对相应部分进行有限元分析。由于底座的轴承，螺栓等零件无需单独进行受力分析，而且如果对底座整体结构进行静态分析，将会产生庞大的数据，系统的计算时间将会持续几天甚至更多。所以为了使计算更加精确，缩短系统计算时间，我们在这里只对底座主体进行分析，即直接将底座主体分离出来单独进行静态分析，以确保系统的强度和稳定性。底座有限元分析的具体步骤如下：4.2.1 底座零件的三维建模 利用SOLIDWORKS软件对底座零件进行三维模型，这个的具体绘图过程就不一一详细描述。得到的三维模型如图4-1所示。 图4-1 底座模型4.2.2 确定材料 零件的反应取决于其所构成的材料，程序必须知道零件材料的弹性属性，通过从材料库选择材料来给零件指派材料。由于底座承受重量大，底座主体会受到较大的压力和拉应力，所以底座材料选择普通碳钢。但在用Solidworks Simulation对底座进行应力分析时，由于材料库没有这一材料，因此选择近似的材料碳钢，具体选择如下图4-2所示。 图4-2 材料选取 4.2.3 添加夹具在夹具选项卡中，可以定义固定约束。每个约束可以包含多个面。受约束的面在所有方向都受到约束。必须至少约束零件的一个面，以防由于刚性实体运动而导致分析失败。在对底座主体进行应力分析前，首先要确定其夹具固定的部分。如图4-3所示，选择底座下底面为固定端，即模拟夹具夹住底座下底面固定端部分。图4-3添加夹具4.2.4 施加载荷底座我们设定载荷为气缸最大推力263.76N。在载荷选项卡上，可以应用力和压力载荷至模型的面，可以应用多个力至单个或多个面。由底座实际工况得出其受力情况见图4-4 图4-4 底座竖直方向施加载荷4.2.5 生成网格接下来需对底座划分网格。实体模型的网格化由两个基本阶段组成。在第一阶段，网格器将节放置于边界上，此阶段称为曲面网格化。如果第一个阶段成功，网格程序开始第二个阶段，将在内部生成节，以四面单元填充体积，并将中侧节放置于边线上。在实际操作中，我们先要选择网格的参数，如图4-5所示，将网格密度设置为良好。选择好网格参数之后，对底座模型生成定义的网格。图4-5 底座网格化 4.2.6 运算求解网格化参数后点击运行，软件开始自动对算例进行计算分析，求解过程如下图4-6所示。 图4-6运行算例分析当运行结束后，就可以得到底座模型应力、应变、位移和安全系数等各项参数的有限元分析结果。4.2.7 分析结果输出Simulation的结果选项卡中生成的图解可以生动形象的表现出底座各部位的应力应变情况、位移情况及安全系数情况，如图4-7所示。结果选项卡的第一个屏幕显示底座所有位置的最小安全系数。标准工程规则通常要求安全系数为 1.5 或更大。对于给定的最小安全系数，Simulation程序会将可能的安全与非安全区域分别绘成蓝色与红色。底座主体部分有限元分析的应力、位移、应变及安全系数分布云图如图4-8至4-11所示。图4-7 输出结果图4-8安全系数图4-9 位移分布图图4-10 应变分布图图4-11 应力分布图由图4-8可知，底座在工况载荷下，施加载荷时候的最小安全系数是66.17，。根据图4-11所示，底座的屈服力大约为220MPA，而所用材料的抗拉强度为490MPA，完全符合设计要求。根据同样的方法得到上横梁的有限分析结果如图4-12到4-15所示：图4-12安全系数图4-13 位移分布图图4-14 应变分布图图4-15 应力分布图复合强度要求。第五章 结论5.1 本论文所取得的结果1、完成了乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪了本体结构方案设计。2、根据乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪的设计要求完成了乳化沥青稀浆混合料粘聚力实验仪整体方案的设计3、最后，运动三维软件SOLIDWORKS完成底座和上横梁的有限元分析。5.2 技术展望此次多功能粘聚力试验仪的设计不仅重温了过去所学知识，而且学到了很多新的内容。相信这次毕业设计对我今后的工作会有一定的帮助。所以，我很用心的把它完成。在设计中体味艰辛，在艰辛中体味快乐。通过本次设计我可以更加系统的了解多功能粘聚力试验仪方面的知识；能够加强多功能粘聚力试验仪结构设计能够加强多功能粘聚力试验仪功能部件的选型和设计计算；能够加强多功能粘聚力试验仪的方法和理论；能够检验自己能否将四年学习的理论知识转化为实际应用；能够培养自己自学和与人合作的能力。这次设计不但锻炼我的思维能力，还锻炼我的查阅资料获取有用信息的能力，通过绘制设计图纸，使我熟练的掌握了CAD和SOLIDWORKS绘图软件的使用，我把自己的理论用到实际当中去，在设计过程当中遇到的各种困难，我通过思考和咨询同学和全老师获得了多解决问题的方法和方式。毕业设计的过程是艰辛的，解决问题的过程是快乐的，成长过程是痛苦的，我相信只要我们保持严谨的学习态度，我一定能够成长起来。参考文献1 熊滨生. 现代机械机构设计. 北京：化学工业出版社，20042 张晓玲，沈韶华. 实用机构设计分析. 北京：北京航空航天大学出版社，20053 吴宗泽. 机械设计实用手册. 北京：化学工业出版社，2004，773-779，2626-26274 成大先. 机械设计手册. 第四版第五卷. 北京：化学工业出版社，2005，5 吴宗泽. 机械设计师手册（下册). 北京：机械工业出版社，2004，1309-13176 程友联. 机械原理北京：中国农业出版社，2007，136-1377 孙桓，陈作模，葛文杰. 机械原理北京：高等教育出版社，2001，240-2448 徐灏. 机械设计手册第二版第三卷. 北京：机械工业出版社，2000，26-59 濮良贵，纪名刚. 机械设计第七版. 北京：高等教育出版社，2001，390-40210 陆玉，何在洲，佟庭伟. 机械设计课程设计. 北京：机械工业出版社，2000，126-12711 曹国安，毕宝庆，沈维蕾，等. 机械设计与制造. 北京：机械工业出版社 2001，39-4012 周伟平. 机械制造技术. 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