计算机辅助设计与制造课程设计.doc

长春工业大学

目录

1 设计任务 1
2 设计分析 1
3 三维设计 3
2.1 零件功能 1
2.2 结构 2
2.3 材料特性 2
2.4材料的选择原则 2
3.1 确定造型并完成三维图 3
3.2 总装配图 7
3.3装配体爆炸图。 8
3.4编制工艺方案，并进行工艺方案比较 9
3.5进入CAM模块 12
4 工程图绘制 13
5 设计总结 14
6 参考文献 14

1. 设计任务
针对现阶段移物车体积大，难于存放和移动物品单一等不足，产生了本作品的设计构思。本作品具有自平稳、可折叠、操作简便等特点，能够实现平稳、便利的承载、运输货物。本作品制造成本较低等，可以进行批量化生产。
本次课程设计的主要目的：通过完成以上的内容，可加深对CATIA软件零件设计模块、装配模块、工程图模块的理解，对软件的操作更加熟练，最终达到熟练掌握这门软件的目的。
2. 设计分析
2.1 零件功能
采用微型轮毂电机来带动前车轮运转，前轮通过转向装置与车身的转向机构联接，保证了装置的灵活运输轨迹；其次采用了折叠式载物板，通过折叠能更好的用小的面积承载更多的物体，也可以将杂乱的物品分类而整齐的摆放，能够更好的运送。同时该小车是电动的，通过轮毂电机运转车轮从运转小车，从而减少人们的劳动力。该小车利用三角形的稳定性，通过车轮圆规摆动构成三角形的稳定性来控制装载货物时保证货物的稳定性。

2.2 结构
采用了折叠式载物板，通过折叠能更好的用小的面积承载更多的物体，使用冗余堆积原理同圆规式原理在省力前提下，平稳运输货物
2.3 材料特性
需要等效减震结构实现减振目的及物体移动平顺性的要求，并采用叠加原理，减小装置存储空间
2.4材料的选择原则
2.41 材料的力学性能

材料性能应满足零件的工作需求，尽量使零件经久耐用，安全可靠。为此，必须根据零件的功用、受力状况、工作环境等，分析零件失效的形式与原因来确定材料抵抗失效应力具备的重要性能，根据主要性能来选择材料。

2.42 材料的工艺性

材料工艺性指的是零件在制作过程中，材料适应冷、热加工的性能。包括：

（1）铸造性；
（2）锻造性；
（3）焊接性；
（4）切削加工性。
3. 三维设计
3.1 确定造型并完成三维图
分析观察产品外形，确定造型策略，完成所有零件三维造型。 图3-1为三维图 ，图3-2为爆炸图

图3-1 图3-2
3.1.1零件的建模

图3-3
图3-3为小车的固定底座

先进入草图，画出300*250的矩形，然后利用凸台加厚40,运用凹槽命令在抠出深度为75的凹槽，然后利用盒体命令设置内侧厚度为20，外侧厚度为0，在此平面进入草图，画直径为30的圆，圆心与两侧平面距离均为75，退出工作台，选取类型为直到下一个平面，完成。在Y面进入草图，画一个角度为120度，高为5，底为65的平行四边形，退出工作台，运行凸台命令，点击镜像范围，选取长度为40，零件完成

图3-4
图3-4为固定底座的上盖

新建零件，运用草图命令，画出300*250的矩形，退出工作台，运行凸台长度为20，然后重新进入草图画500*50的矩形，利用相合命令让两个图案的边相合，然后凸台20，在后一个矩形的侧面点击进入草图，编辑需要凹槽的草图，退出工作台点击凹槽直到下一个平面,零件完成

图3-5
图3-5为直线滑轨

新建零件，运用草图命令画出60*60的矩形，退出工作台，运行凸台命令，长度1000，在Y面画出半径为60，并画出齿轮的一角，利用橡皮功能擦除多余线段，然后退出工作台选择圆形阵列，得到零件。打开镜像命令得到另一侧直线滑轨零件。

图3-6
图3-6为小车的载物板

新建零件，进入草图命令，利用矩形命令画出轮廓图1200*300，退出工作台，利用凸台命令得到长方体，然后点击零件上方表面继续进入草图命令画出70*15的矩形距离大矩形最外侧35，运用镜像命令得到另一侧矩形，利用凸台命令拉伸25。在矩形里侧面定义凸台长度250，矩形为40*10居中，之后运行矩阵功能得到另外5个载物板。

图3-7
图3-7为滑轮下端

新建零件，运行草图画120*70的矩形，退出工作台拉伸5cm，完成，在X面进入草图编辑图形，退出工作台运行旋转命令得到圆台，然后在零件底面进入草图画矩形5*100，运用镜像命令镜像到另一侧，退出工作台，运行凹槽命令拉伸50，在侧面进入草图画直径为10的圆，退出工作台运行凹槽命令，得到两个圆孔。完成零件

图3-8
图3-8为滑轮上端

新建零件，进入草图命令，画出80*160的矩形，中间画圆直径为10，退出工作台，定义凸台长度为5，得到面板，重新进入草图，画70*120的矩形，距上边距与侧边距均为20，运行镜像功能，得到另一侧矩形，退出工作台，定义凸台长度50，在零件侧面进入草图，画直径为10的圆，退出工作台，利用凹槽命令得到另外一侧的圆孔，完成零件

图3-9
图3-9为小车底轮

新建零件，进入草图功能，画圆直径为75，退出工作台，定义凸台厚度为23，点击确定，然后定义孔，扩展选择“直到下一个”直径选择10，类型选择简单，点击确定，完成零件。
图3-10
图3-10为连杆

新建零件，进入草图画1000*10矩形，在两侧画半径为10的圆，利用双击橡皮，将多余部分移除，然后退出工作台定义凸台进行拉伸长度为5，点击确定，然后重新进入草图，在长方体端点出画圆，点击定义的约束按钮，选择同心度，约束圆的直径为8，选择镜像按钮，退出工作台，选择凹槽按钮，直到下一个平面，点击确定，完成零件。
此零件负责载物版的连接和曲轴，并将活塞所受作用力传给曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

图3-11
图3-11为收纳板

新建零件，进入草图命令，画出500*1200的矩形，退出工作台，定义凸台，长度为5。重新进入草图，画150*20的矩形，点击定义约束，使矩形的短边与侧面相合，退出工作台，点击凹槽命令，选择深度为5，点击确定，完成零件。此零件是在小车处于闲置状态，便将载物板收纳以达到节省空间的目的。

图3-12
图3-12为联轴器

新建零件，画圆半径为40，定义凸台，长度33，点击确定，然后在上台点击进入草图，画圆直径为100，退出工作台，定义凸台长度为5，，点击镜像得到另一侧圆台，然后在后一个圆台面上点击进入草图，直径为50，退出工作台，进行定义凸台，长度为77，在圆柱上画草图5*30矩形，退出工作台，进行凸台定义长度为30，进行镜像得到另一个长方体。另一面采用同样操作。此零件负责轮子与手扶把之间的连接与旋转

图3-13
图3-13为底部轮

新建零件，进入草图画圆，退出工作台定义凸台，然后进入x面进入草图，距离120画圆直径为10，退出工作台，点击Y面进入草图画直径为120的圆，退出草图，点击勒，选择直径为10的圆，勒选择直径120的图，完成，然后进入草图画中间的支柱，退出工作台，定义圆形阵列，选择5个，调好角度，点击确定，完成零件。
图3-14
图3-14为手扶把

新建零件，画一个直径30的圆，退出工作台，定义凸台，长度500，在Y面进入草图，在圆柱末端画50*150的矩形，同时画直径20 的圆并镜像到另一侧，退出工作台，定义凸台，选择长度15，点击确定，绕道另一面，选择凹槽，进入草图页面画140*20的矩形，退出工作台，选择下一个平面，点击确定，完成零件

3.2 总装配图
对各零件装配完毕的悬架的总装配图如图3-15所示

图3-15
3.3装配体爆炸图。
如图3-16所示

图3-16

3.4编制工艺方案，并进行工艺方案比较
对选择的零件，导入CAM模块中。编制工艺方案，并进行工艺方案比较。加工零件如下图3-17所示

图3-17
3.5进入CAM模块
对选择的零件转入CAM模块中，进行刀具选择、参数设置、刀路轨迹设置、 毛坯设置，并保存相应的文件，具体操作如图3-18（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）（i）所示

（a）

（b）

（c）

(d)
(e)

(f)
(g)

(h)

(i)
图3-18

3.6 输出文本NC代码（部分）。
由于NC代码过多只摘取部分示意
（1）
Tool Change.1 1 5
Profile Contouring.1 6 49
Drilling.2 49 -1

Tool Change.1 15 25
Profile Contouring.1 26 75
Drilling.2 76 85

%
N1 G40 M08
N6 T1 M06
N11 S0
N16 F0 M08
N21 G01 X-23 Y32.5 Z0 S70 F1000 M03
（2）
G94 G43 H01
N26 G01 Y32.137 Z-4.844
N31 G01 Y31.056 Z-9.58
N36 G01 Y29.281 Z-14.101
N41 G01 Y26.853 Z-18.308
N46 G01 Y23.824 Z-22.106
N51 G01 Y20.263 Z-25.41
N56 G01 Y16.25 Z-28.146
N61 G01 Y11.874 Z-30.253
N66 G01 Y7.232 Z-31.685
N71 G01 Y2.429 Z-32.409
N76 G01 Y-2.429
N81 G01 Y-7.232 Z-31.685
N86 G01 Y-11.874 Z-30.253
N91 G01 Y-16.25 Z-28.146
（3）
N96 G01 Y-20.263 Z-25.41
N101 G01 Y-23.824 Z-22.106
N106 G01 Y-26.853 Z-18.308
N111 G01 Y-29.281 Z-14.101
N116 G01 Y-31.056 Z-9.58
N121 G01 Y-32.137 Z-4.844
N126 G01 Y-32.5 Z0
N131 G01 Y-32.137 Z4.844
N136 G01 Y-31.056 Z9.58
N141 G01 Y-29.281 Z14.101
N146 G01 Y-26.853 Z18.308
N151 G01 Y-23.824 Z22.106 N156 G01 Y-20.263 Z25.41 N161 G01 Y-16.25 Z28.146
（4）
N166 G01 Y-11.874 Z30.253
N171 G01 Y-7.232 Z31.685
N176 G01 Y-2.429 Z32.409
N181 G01 Y2.429
N186 G01 Y7.232 Z31.685
N191 G01 Y11.874 Z30.253
N196 G01 Y16.25 Z28.146
N201 G01 Y20.263 Z25.41
N206 G01 Y23.824 Z22.106
N211 G01 Y26.853 Z18.308
N216 G01 Y29.281 Z14.101
N221 G01 Y31.056 Z9.58
N226 G01 Y32.137 Z4.844
N231 G01 Y32.5 Z0
N236 G00 X24 Y0

4. 工程图绘制
零件工程图

装配工程图

5. 设计总结
通过已经建立好的三维模型，通过有限元分析软件ABAQUS等分析类的软件，对商品载运装置的一些机构进行，强度和刚度的一些校正。还通过CATIA等软件对该产品进行运动仿真，虚拟真实的环境，让产品能够在虚拟的场景中工作，然后我们从中，观察改产品的不足和优点。然后不断的测试数据，然后同构统计这些数据，进行合理的修改。

6. 参考文献
机械设计课程设计  巩云鹏、田万禄等主编. . 沈阳：东北大学出版社 2000
几何量公差与测量技术  张 玉，刘 平主编.沈阳：东北大学出版社 1999
材料力学.  刘鸿文主编.  北京：高等教育出版社1991
百度文库

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