引言

在實(shí)踐中,通常采用圖形結(jié)合運(yùn)動分析與計算來進(jìn)行機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計,但單靠幾何圖形來設(shè)計動態(tài)機(jī)構(gòu),尤其是要實(shí)現(xiàn)一個精準(zhǔn)的運(yùn)動機(jī)構(gòu),其實(shí)是有一定困難的。這樣的設(shè)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(fù)雜的計算來對動作過程進(jìn)行分析。如此一來,不僅設(shè)計難度加大,設(shè)計的周期也會延長。

1機(jī)構(gòu)設(shè)計過程

如果將CAD繪圖與激光加工相結(jié)合,可直接通過CAD進(jìn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計與分析,再將CAD設(shè)計的機(jī)構(gòu)零件進(jìn)行激光加工,最終對實(shí)物零件進(jìn)行裝配與運(yùn)動演示。

1.1設(shè)計分析

本文以曲柄齒輪齒條機(jī)構(gòu)的設(shè)計為例,具體地進(jìn)行激光加工與CAD相結(jié)合的方法探究。

該機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu),主要包含曲柄擺桿機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu),總體為組合機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的工作原理是:當(dāng)曲柄盤轉(zhuǎn)動時,曲柄銷在滑槽內(nèi)滑動,帶動滑槽齒輪進(jìn)行往復(fù)擺動,滑槽齒輪再帶動齒條來回移動。

1.2設(shè)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(shè)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(shè)計的圖形如圖4所示。

2激光切割加工

將設(shè)計的CAD圖形進(jìn)行排版,如圖5所示,轉(zhuǎn)成dxf格式,導(dǎo)入到激光加工機(jī)的軟件中,進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,然后激光加工。最后對加工的零件進(jìn)行組裝,如圖6所示。

3結(jié)語

對于機(jī)構(gòu)的設(shè)計,其中的零件圖形也許并不復(fù)雜,但如果需要一個運(yùn)動狀態(tài),尤其是需要一個精準(zhǔn)的運(yùn)動狀態(tài)時,單靠靜態(tài)圖形來設(shè)計動態(tài)機(jī)構(gòu),其實(shí)是有難度的,除了需要大量的計算,還要反復(fù)進(jìn)行運(yùn)動分析。但如果通過CAD軟件與激光加工相結(jié)合來進(jìn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計與裝配,不僅可以通過CAD繪圖來減少計算量,從而降低設(shè)計的難度,還能夠通過加工出的實(shí)物來進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動演示,尤其是復(fù)雜機(jī)構(gòu)的演示?？偟膩碇v,將激光加工與CAD繪圖相結(jié)合來進(jìn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計與裝配,不僅可以化難為易,同時還能提高設(shè)計效率。