目录
摘要
ABSTRACT
1绪论
1.1关于UG 的简要概述.......................................................................................................................................... 3
1.2 UG 的一些基本应用功能 .................................................................................................................................. 3
1.3关UG 所具有的一些优势 . ................................................................................................................................. 4
1.4 本设计所用到的模块详述 ............................................................................................................................... 4
1.4.1建模 ........................................................................................................................................................... 4
1.4.2装配 ........................................................................................................................................................... 5
1.4.3 UG钣金设计模块。 ................................................................................................................................. 5
1.5打捆机上料单元方案的选择 . ........................................................................................................................... 6
2. 打捆机上料单元的总体设计
2.1本打捆机上料单元工作原理 . ........................................................................................................................... 7
2.2上料单元结构特点 ........................................................................................................................................... 7
2.3输送装置的选则 ............................................................................................................................................... 8
2.4上料单元整体框架设计 . ................................................................................................................................. 10
2.5储料斗的设计 ................................................................................................................................................. 11 总结
参考文献
致谢
摘要
随着国家农业产业化政策和生产经济的发展，能源这个最大的课题已经提到了人们的生活和国家经济建设的重要地位上来了，由过去少量的秸杆喂牛羊到现在利用秸杆发电；利用秸杆再提炼生产出原油；利用秸杆制作出高质量的门窗等各种产品。但是，所有这些都还在刚刚初始阶段，还没有真正被广大的社会群体所认识，打捆机市场也会同联合收割机市场一样，因为市场需要这个产品，这个产品可以给人们带来富裕，打捆机也可以改变人们以往的收获，运输和储存方式推动能源市场的发展
由于UG 作为一款CAD/CAM/CAE设计软件中的佼佼者，它包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块，具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。本文是基于UG NX4的打捆机上料单元的建模、装配和干涉分析。
关键词: UG 打捆机 上料单元 建模 装配 分析
Abstract
Along with the national agricultural industrialization policies and production economic development, energy, the biggest topic has mentioned the people's life and the important position of national economic construction by past come up, a small amount of stalk feed cattle and sheep to now use straw power; Using stalk produce crude oil refining again; Use straw making a high quality the doors and Windows, and other products. But, all of these are just the initial stage, hasn't really be broad social group known; after the reapers machine market also jointly with the combined harvesters as, because the market needs to market this product, the product can give people bring rich, after the reapers machine also can change people before harvesting, transportation and storage way promote energy market development
Because UG as one paragraph CAD/CAM/CAE design software in the workforce, it includes the world's most powerful and most extensive product design application modules, with high-performance mechanical design and drawing function, provide the design for manufacturing high performance and flexibility to meet customer design any complex products need. This paper is based on UG on the NX4 along the modeling, material unit assembly and interference analysis
Keywords : UG modeling assembly analysis
1绪论
1.1关于UG 的简要概述
Unigraphics（简称为UG ）是美国EDS 公司出品的一套集CAD/CAM/CAE于一体的软件系统。它的功能覆盖了从概念设计到产品生产的整个过程，并且广泛地运用在航天、汽车、模具加工及设计和医疗器械行业等方面。它提供了强大的实体建模技术，提供了高效能的曲面建构能力，能够完成最复杂的造型设计。除此之外，其具有的装配功能、2D 出图功能、模具加工功能及与PDM 之间的紧密结合，使得UG 在工业界称为一套无可匹敌的CAD/CAM系统。
UG 自从1990年进入我国以来，一起强大的功能和工程背景，已经在我国的航空、航天、汽车、模具和家电等领域得到了广泛的应用。尤其UG 软件PC 版本的推出，为UG 在我国的普及起到了良好的推动作用。
UG 通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化，在工业设计、产品设计以及工程仿真和数字化制造等各个领域，将产品制造从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中，全面地改善了设计过程的效率，消减了成本，并缩短了产品进入市场的时间，将注意力集中于跨越整个产品设计周期的技术革新。因此，这就使得UG 必然有别于传统设计软件，也优于传统设计软件，从而成为当前世界上主流的CAD/CAM软件之一。
虚拟装配就是利用计算机工具，通过分析、简化、可视化、数据表示等技术，帮助设计者进行装配关系的工程决策。他是虚拟设计制造技术的一个重要环节，是实际装配过程在计算机上的反应。他是一种零件模型按约束关系进行重新定位的过程，是有效分析产品设计合理性的一种手段。并根据产品设计的形状特性、精度特性，真实地模拟产品三维装配过程，并允许用户以交互方式控制产品的三维真实模拟装配过程，以检验产品的可装配性。
1.2 UG的一些基本应用功能
（1）UG 使企业能够通过新一代数字化产品开发系统实现向产品全生命周期管理转型的目标。 UG包含了企业中应用最广泛的集成应用套件，用于产品设计、工程和制造全范围的开发过程。如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。为了真正地支持革新，必须评审更多的可选设计方案，而且在开发过程中必须根据以往经验中所获得的知识更早地做出关键性的决策。
（2）UG 是 UGS PLM 新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新。UG 独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。UG 可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。
（3）UG 建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短进入市场的时间。通过再一次将注意
力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新，UG 的成功已经得到了充分的证实。这些目标使得UG 通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。
（4）UG 为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用UG 建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状， 并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。
（5）UG 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 UG具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。UG 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统钣金、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。
（6）UG 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。
1.3关UG 所具有的一些优势
UG 每次的最新版本都代表了当时先进制造技术的发展前沿，很多现代设计方法和理念都能较快的在新版本中反映出来。第一次发布的最新版本—UG NX 5.0在很多方面都进行了改进和升级，例如并行工程中的几何关联设计、参数化设计等。
（1）可以为机械设计、模具设计及电器设计单位提供一套完整的设计、分析和制造方案。
（2）UG 是一个完全的参数化软件，为零部件的系列化建模、装配和分析提供强大的基础支持。
（3）UG 可以管理CAD 数据及整个产品开发周期中所有相关数据，实现逆向工程和并行工程等先进设计方法。
（4）UG 可以完成包括自由曲面在内的复杂模型的创建，同时在图形显示方面运用了区域化管理方式，节约系统资源。
（5）UG 具有强大的装配功能，并在装配模块中运用了引用集的设计思想，为节省计算机资源提出了行之有效的解决方案，可以极大地提高设计效率。
1.4 本设计所用到的模块详述
1.4.1建模
NX 的混合建模提供了多种工具，设计人员可以从一个基础形状开始，应用公用的特征（比如空、凸台、切口和圆角等），从而加快了实体建模的创建速度。基于特征的方法会自动进行几何操作，并且根据选择的参数值对部件进行建模。参数化建模能够通过捕捉设计意图来加快设计改动，从而很容易直观、尺寸驱动的技术来进行改动，通过这些工具，
设计人员能够用一系列不受限制的操作哦来处理几何图形，包括曲线和样条、扫掠、旋转和放样后的立体；Boolean 操作——增加、减少和相交立体；通过曲线和点组成的一个网络进行精密曲面建模。
1.4.2装配
该模块提供了并行的、自顶向下、自底向上和混合建模的产品开发方法。在装配过程中，可以进行零部件的设计和编辑。零部件可灵活地配对和定位，并保持其关联性。装配件的参数化建模还可以描述各部件之间的配对关系。这种体系结构允许建立非常庞大的产品结构，并在各设计组之间进行共享，使产品开发组成员能够并行工作。
（1）自顶向下建模
该装配建模方法是在装配中参考装配体中其他零部件，对当前的工作部件进行设计修改的方法。该方法中显示的部件为装配部件，工作部件是装配的组件，所做的任何操作都作用在工作部件上，而不是装配体上，可以利用间接关系建立从其他部件到工作部件之间的几何关联，利用这种关联，可以引用其他部件中的几何对象到当前工作部件中，再生成几何体。这种不仅可以提高设计效率，而且可以保证部件之间的关联性。
（2）自底向上建模
该装配建模方法是通过装配组件的添加操作，将已经设计好的部件加入到当前装配建模中，然后通过装配组件之间的链接约束操作，来确定这些组件之间的相互位置关系。这种装配建模的方法在日常的产品设计中使用的比较广泛。
（3） 混合装配
该装配建模的方法是将自底向上装配建模方法和自顶向下装配建模方法结合在一起的装配建模方法，即先创建几个主要部件模型，然后将这些部件装配在一起，再根据装配体设计其他部件的装配建模方法。
1.4.3 UG钣金设计模块。
UG软件提供了专供钣金设的钣金设计模块UG ／Sheet Metal Design，它能帮助钣金工程师利用设计与制造相关联的观点来合理化设计过程，从板料的生成、各道工序的完成来逐步创建钣金零件。它可以看作是一个加工钣金零件的虚拟环境，工程师可以直接在计算机屏幕上进行零件设计和装配，产品的制作过程与真实的产品制造过程几乎没有差别，计算机屏幕上的产品就是未来产品的三维图像。打捆机的应用前景和意义
一谈到打捆机很多人就想到了只有牧草，硷草或者苜蓿草等可以用打捆机，其实打捆机的使用范围不仅仅是这些已经扩大到其他多种秸杆的收获作业中了；而且很多不了解的人们只认为打捆机的作业时间很短，每年只有一个多月的作业时间。其实这两个认识都错误和不足的地方，原因就是对我们国家现在的市场还不够了解，我们的相关部门的宣传和市场引导不够及时所造成的。现在打捆机不仅仅在秋季作业，而且是从麦收开始一直到各种秸杆只要符合打捆作业是都可以作业的。
随着国家农业产业化政策和生产经济的发展，能源这个最大的课题已经提到了人们的生活和国家经济建设的重要地位上来了，由过去少量的秸杆喂牛羊到现在利用秸杆发电；利用秸杆再提炼生产出原油；利用秸杆制作出高质量的门窗等各种产品。但是，所有这些都还在刚刚初始阶段，还没有真正被广大的社会群体所认识，就象90年代初期联合收割机市场一样，随着国家政策的改变，市场的推动和人们认识的提高，购买联合收割机的浪潮可以说铺天盖地，很多早期购买机器的农民真正赚到了大钱。
打捆机市场也会同联合收割机市场一样，因为市场需要这个产品，这个产品可以给人们带来富裕，打捆机也可以改变人们以往的收获，运输和储存方式推动能源市场的发展。打捆机目前在国内的种类很多，国产的，进口的，仿造的等等不下是十几种；有的机器只可以对牧草进行作业；有的不仅对牧草而且还可以对多种秸杆进行作业，这样就给打捆机提出了很高的要求。由于市场的发展需要，各种秸杆都需要打捆作业，因为秸杆的收集，运输，储存等都需要打了捆后才可以解决这些问题 。传统的收集，运输和储存方式既不经济又不安全，而且还产生了非常大的浪费。
我们国家地大物博，各种秸杆遍布全国各地，农作物秸秆作为一种农业生产的副产品，产量大、种类多、分布广，同时也是一项重要的生物资源。据有关方面统计，我国年产农作物秸秆6亿吨以上，资源拥有量居世界首位。根据猜测，随着农业生产技术的不断提高，秸秆总量将呈增长趋势，至2010年达，年产量将达到7.26亿吨。现在利用这些秸杆的企业也非常多，例如：造纸，发电，养殖等等，但是由于宣传的不够人们还没有真正发现和认识到利用打捆机的市场前景以及经济效益的可观。普通的收割机只可以对小麦，水稻收获，而且需要更换专用装置才可以对玉米或者大豆进行收获，同时还要受地区的限制；但是打捆机就不同了，不需要更换任何其他装置就可以对麦秸，豆秸，水稻秸杆，棉花秸杆，玉米秸杆，芦苇秸杆等进行作业，更不受地区和时间的限制。
1.5打捆机上料单元方案的选择
现有的打捆机的上料单元有很多类型，大部分是移动式的，像将散落在地面的稻草和秸秆捡拾起来并送入打捆机的打捆单元内。这种方式可以实现将从收割到打捆的全自动化，但它的应用范围有限。为了实现将已经集中放置的材料打捆运输，像家具厂的锯末、牧场晒干后粪便等的必须需要一个固定的上料单元，结合装载机工作，将散装的材料打捆以便于运输和贮藏，本文针对这种情况的出现，结合现有产品开发设计固定式的打捆机上料单元，主要参考了挪威MP2000机型及Göweil Maschinenbau GmbH 及相关机型进行设计。如图所示上料单元实物图。
图1.1
图1.2
2. 打捆机上料单元的总体设计
2.1本打捆机上料单元工作原理
本打捆机上料单元是将各种散装料（锯屑、堆肥、泥煤、塑料、谷粒、鸡粪猪粪等）自动送入打捆单元。动力是由电动机提供，经链轮带动链条，随着链条刮板的移动将散料从料斗源源不断的送入打捆单元，在使用完后，可将上料单元折叠后固定方便打捆机的移动。
2.2上料单元结构特点
从图2.1可明显看出，本上料单元是一个可折叠式的结构，料斗中翼也是可折叠式的，这样整个水平部分可以折
图2.1打捆机上料单元三维模型
2.3输送装置的选则
物料输送设备有很多种，固体物料输送有斗式提升、带式输送、螺旋输送、链条输送等。
斗式提升机:适用于低处往高处提升，供应物料通过振动台投入料斗后机器自动连续运转向上运送。根据传送量可调节传送速度，并随需选择提升高度。适用于食品、医药、化学工业品、螺丝、螺帽等产品的提升上料，可通过包装机的信号识别来控制机器的自动停启。
带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它可以将物料在一 带式输送机定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中，广泛应用带式输送机。它用于水平运输或倾斜运输。使用非常方便。带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备(如机车类) 相比，带式输送机具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。带式输送机主要特点是机身可以很方便的伸缩，设有储带仓，机尾可随采煤工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑，可不设基础，直接在巷道底板上铺设，机架轻巧，拆装十分方便。当输送能力和运距较大时，可配中间驱动装置来满足要求。根据输送工艺的要求，可以单机输送，也可多机组合成水平或倾斜的运输系统来输送物料。带式输送机广泛地应用在冶金、煤炭、交通、水电、化工等部门，是因为它具有输送量大、结构简单、维修方便、成本低、通用性强等优点。带式输送机还应用于建材、电力、轻工、粮食、港口、船舶等部门。
旋转的螺旋叶片将物料推移而进行螺旋输送机输送，使物料不与螺旋输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。螺旋输送机旋转轴上焊的螺旋叶片，叶片的面型根据输送物料的不同有实体面型、带式面型、叶片面
型等型式。螺旋输送机的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承以随物料给螺旋的轴向反力，在机长较长时，应加中间吊挂轴承。螺旋机广泛应用于各行业，如建材、化工、电力、冶金、煤矿炭、粮食等行业，适用于水平或倾斜输送粉状、粒状和小块状物料，如煤矿、灰、渣、水泥、粮食等，物料温度小于200℃。螺旋机不适于输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。在混凝土搅拌站中, 螺旋输送机的作用得到了最大的体现. 螺旋输送机的特点是：结构简单、横截面尺寸小、密封性好、工作可靠、制造成本低，便于中间装料和卸料，输送方向可逆向，也可同时向相反两个方向输送。输送过程中还可对物料进行搅拌、混合、加热和冷却等作业。通过装卸闸门可调节物料流量。但不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的及大块的物料。输送过程中物料易破碎，螺旋及料槽易磨损。单位功率较大。使用中要保持料槽的密封性及螺旋与料槽间有适当的间隙。垂直螺旋输送机适用于短距离垂直输送。可弯曲螺旋输送机的螺旋由挠性轴和合成橡胶叶片组成，易弯曲，可根据现场或工艺要求任意布置，进行空间输送。螺旋输送机叶片有现拉式和整拉失，现拉式可做成任意厚度与规格尺寸，整拉式不宜制作非标准螺旋
链式输送可分：链条式、链板式、链网式、板条式、链斗式、托盘式、台车式，此外，也常与其他输送机、升降装置等组成各种功能的生产线。应用范围：广泛用于食品、罐头、药品、饮料、化妆品和洗涤用品、纸制品、调味品、乳业及烟草等的自动输送、分配、和后道包装的连线输送。主要特点：输送能力大，高效的输送机允许在较小空间内输送大量物料，输送能力；输送能耗低，借助物料的内摩擦力，变推动物料为拉动，使其与螺旋输送机相比节电；. 密封和安全，全密封的机壳使粉尘无缝可钻，操作安全，运行可靠；使用寿命长，用合金钢材经先进的热处理手段加工而成的输送链，其正常寿命＞5年，链上的滚子寿命（根据不同物料）≥2~3年；工艺布置灵活，可高架、地面或地坑布置，可水平或爬坡（≤15°）安装，也可同机水平加爬坡安装，可多点进出料；使用费用低，节电且耐用，维修少，费用低（约为螺旋机的1/10），能确保主机的正常运转，以增加产出、降低消耗、提高效益。链条输送机是以链条作为牵引和承载体输送物料, 链条可以采用普通的套筒滚子输送链, 也可采用其它各种特种链条（如积放链, 倍速链）。输送链条结构形式多样, 并且有多种附件, 易于实现积放输送, 可用做装配生产线或作为物料的储存输送。链式流水线是以链条作为牵引和承载体输送物料，链条可以采用普通的套筒滚子输送链，也可采用其它各种特种链条； 输送能力大，可承载较大的载荷；. 输送速度准确稳定，能保证精确的同步输送；易于实现积放输送，可用做装配生产线或作为物料的储存输送；可在各种恶劣的环境（高温、粉尘）下工作，性能可靠； 、采用特制铝型材制作，易于安装；结构美观，实用噪音低；多功能，自动化程度高。
集中方案比较后，链式输送能耗低使用寿命长, 易于实现积放输送, 可用做装配生产线或作为物料的储存输送可在各种恶劣的环境（高温、粉尘）下工作，性能可靠；采用特制铝型材制作，易于安装；结构美观，实用噪音低；多功能，自动化程度高，最终选用刮板链式传动作为本设计的输送方式。
链条基体选为28A ，链条结构和和刮板链接结构如图2.0，刮板节距为链条的三倍
图2.0链条三维模型图
2.4上料单元整体框架设计
上料单元主题框架作为整个上料单元的骨架，不仅要要有足够的强度和结构的灵活性，本设计的特点是：水平单元可以用柱塞式液压缸的带动折叠上去，从而便于将倾斜单元固定在打捆机上。本设计上料单元整体框架材料选用槽钢和方钢作为整个上料不装的支撑材料，水平侧板选用16槽钢，倾斜侧板选用25a 槽钢，横梁选用80x80的方钢壁厚为3，由于上料单元承载的重力不大, 水平托板和倾斜侧板用板厚为3的钢板, 各零部件的焊装位置根据选用链条的规格俩定, 各零件尺寸和要求见零件图, 整个框架三维模型见图2.2。
见图2.2 打捆机上料单元整个框架三维模型
水平侧板与倾斜侧板展开时的夹角为135度，折叠后分析其角度为20度，水平侧板折叠上去的过程旋转了115度。
图2.3折叠后的效果图
2.5储料斗的设计
打捆机上料单元储料斗是暂时储存待上的料材，可以让加料装备可以间歇工作的装置，储料斗容积根据打捆机打捆单元的工作能力确定，由于上料单元是可折叠式的，所以斗翼也必须设计成可折叠式的、可拆装式的，本设计中料斗中翼可沿着中间折叠起来, 前翼可以拆下来。具体的三维模型见图2.4，折叠后的图见图
2.5
图2.4储料斗安装在框架的装配图
图2.5出料斗拆装折叠图
总结
本次设计先是说明打捆机的应用前景及对今后农业发展重要意义，而且将会得到迅速发展。然后介绍三维设计软件UG NX4，主要介绍了如何基于UG NX4三维设计开发产品，如何将自己的设计转化成三维模型，可以检验二维设计的干涉现象，这样不用将在零件装配的过程中将一些由于装配关系难以确定尺寸设计出来，然后测量其尺寸作为最终零件的尺寸。顺便将打捆机上料单元工作时的空间位置通过三维模型反映出来并检验了是否干涉和合理。
参考文献
[1] 《机械工程材料性能数据手册》编委会，机械工程材料性能数据手册，北京：机械工业出版社1994：100～103，
[2] 曹岩 UG NX4 CAD精通篇．北京 化工工业出版社，2007.8
[3] 胡仁喜 刘昌丽 UG NX5 5.0 中文版使用详解， 北京：电子工业出版社 2008.5
[4] 刘鸿文 材料力学．北京 ：高等教 育出版社 ，1 979
[5] 哈尔滨工业大学理论力学教研室 理论力学 高等教育出版社
[6] 孙桓 机械原理（第6版） 高等教育出版社
[7] AutoCAD 2010 基本教程
致谢
首先感谢我的导师王家忠教授，在他们的严格要求和细心指导下，本毕业设计得以顺利完成，导师严谨的治学作风，兢兢业业的工作态度，热情待人的品格，深厚的学术造诣和勇于探索的科学精神，使我受益颇多。感谢我的舍友和同学等在设计过程中给予我无私的帮助。同时向机电工程学院的几位老师、朋友在设计期间给予的支持和帮助，在此表示真诚的谢意。
在本次毕业设计过程中，我查阅了大量文献资料，我还掌握了如何应用互联网的丰富资源来帮助自己，开阔自己的视野，掌握最新的第一手资料，和从事相关工作的老师，同学和科研人员们进行交流沟通，使半挂车各部分的设计更合理。通过在网上查阅资料，还培养了我的信息检索及筛选能力，这对于身处信息时代的年轻人是具有相当重要意义的。在此，感谢学校提供丰富的网络资源，感谢各文献作者的宝贵知识财富。
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ABSTRACT
1绪论
1.1关于UG 的简要概述.......................................................................................................................................... 3
1.2 UG 的一些基本应用功能 .................................................................................................................................. 3
1.3关UG 所具有的一些优势 . ................................................................................................................................. 4
1.4 本设计所用到的模块详述 ............................................................................................................................... 4
1.4.1建模 ........................................................................................................................................................... 4
1.4.2装配 ........................................................................................................................................................... 5
1.4.3 UG钣金设计模块。 ................................................................................................................................. 5
1.5打捆机上料单元方案的选择 . ........................................................................................................................... 6
2. 打捆机上料单元的总体设计
2.1本打捆机上料单元工作原理 . ........................................................................................................................... 7
2.2上料单元结构特点 ........................................................................................................................................... 7
2.3输送装置的选则 ............................................................................................................................................... 8
2.4上料单元整体框架设计 . ................................................................................................................................. 10
2.5储料斗的设计 ................................................................................................................................................. 11 总结
参考文献
致谢
摘要
随着国家农业产业化政策和生产经济的发展，能源这个最大的课题已经提到了人们的生活和国家经济建设的重要地位上来了，由过去少量的秸杆喂牛羊到现在利用秸杆发电；利用秸杆再提炼生产出原油；利用秸杆制作出高质量的门窗等各种产品。但是，所有这些都还在刚刚初始阶段，还没有真正被广大的社会群体所认识，打捆机市场也会同联合收割机市场一样，因为市场需要这个产品，这个产品可以给人们带来富裕，打捆机也可以改变人们以往的收获，运输和储存方式推动能源市场的发展
由于UG 作为一款CAD/CAM/CAE设计软件中的佼佼者，它包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块，具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。本文是基于UG NX4的打捆机上料单元的建模、装配和干涉分析。
关键词: UG 打捆机 上料单元 建模 装配 分析
Abstract
Along with the national agricultural industrialization policies and production economic development, energy, the biggest topic has mentioned the people's life and the important position of national economic construction by past come up, a small amount of stalk feed cattle and sheep to now use straw power; Using stalk produce crude oil refining again; Use straw making a high quality the doors and Windows, and other products. But, all of these are just the initial stage, hasn't really be broad social group known; after the reapers machine market also jointly with the combined harvesters as, because the market needs to market this product, the product can give people bring rich, after the reapers machine also can change people before harvesting, transportation and storage way promote energy market development
Because UG as one paragraph CAD/CAM/CAE design software in the workforce, it includes the world's most powerful and most extensive product design application modules, with high-performance mechanical design and drawing function, provide the design for manufacturing high performance and flexibility to meet customer design any complex products need. This paper is based on UG on the NX4 along the modeling, material unit assembly and interference analysis
Keywords : UG modeling assembly analysis
1绪论
1.1关于UG 的简要概述
Unigraphics（简称为UG ）是美国EDS 公司出品的一套集CAD/CAM/CAE于一体的软件系统。它的功能覆盖了从概念设计到产品生产的整个过程，并且广泛地运用在航天、汽车、模具加工及设计和医疗器械行业等方面。它提供了强大的实体建模技术，提供了高效能的曲面建构能力，能够完成最复杂的造型设计。除此之外，其具有的装配功能、2D 出图功能、模具加工功能及与PDM 之间的紧密结合，使得UG 在工业界称为一套无可匹敌的CAD/CAM系统。
UG 自从1990年进入我国以来，一起强大的功能和工程背景，已经在我国的航空、航天、汽车、模具和家电等领域得到了广泛的应用。尤其UG 软件PC 版本的推出，为UG 在我国的普及起到了良好的推动作用。
UG 通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化，在工业设计、产品设计以及工程仿真和数字化制造等各个领域，将产品制造从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中，全面地改善了设计过程的效率，消减了成本，并缩短了产品进入市场的时间，将注意力集中于跨越整个产品设计周期的技术革新。因此，这就使得UG 必然有别于传统设计软件，也优于传统设计软件，从而成为当前世界上主流的CAD/CAM软件之一。
虚拟装配就是利用计算机工具，通过分析、简化、可视化、数据表示等技术，帮助设计者进行装配关系的工程决策。他是虚拟设计制造技术的一个重要环节，是实际装配过程在计算机上的反应。他是一种零件模型按约束关系进行重新定位的过程，是有效分析产品设计合理性的一种手段。并根据产品设计的形状特性、精度特性，真实地模拟产品三维装配过程，并允许用户以交互方式控制产品的三维真实模拟装配过程，以检验产品的可装配性。
1.2 UG的一些基本应用功能
（1）UG 使企业能够通过新一代数字化产品开发系统实现向产品全生命周期管理转型的目标。 UG包含了企业中应用最广泛的集成应用套件，用于产品设计、工程和制造全范围的开发过程。如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。为了真正地支持革新，必须评审更多的可选设计方案，而且在开发过程中必须根据以往经验中所获得的知识更早地做出关键性的决策。
（2）UG 是 UGS PLM 新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新。UG 独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。UG 可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。
（3）UG 建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短进入市场的时间。通过再一次将注意
力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新，UG 的成功已经得到了充分的证实。这些目标使得UG 通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。
（4）UG 为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用UG 建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状， 并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。
（5）UG 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 UG具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。UG 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统钣金、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。
（6）UG 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。
1.3关UG 所具有的一些优势
UG 每次的最新版本都代表了当时先进制造技术的发展前沿，很多现代设计方法和理念都能较快的在新版本中反映出来。第一次发布的最新版本—UG NX 5.0在很多方面都进行了改进和升级，例如并行工程中的几何关联设计、参数化设计等。
（1）可以为机械设计、模具设计及电器设计单位提供一套完整的设计、分析和制造方案。
（2）UG 是一个完全的参数化软件，为零部件的系列化建模、装配和分析提供强大的基础支持。
（3）UG 可以管理CAD 数据及整个产品开发周期中所有相关数据，实现逆向工程和并行工程等先进设计方法。
（4）UG 可以完成包括自由曲面在内的复杂模型的创建，同时在图形显示方面运用了区域化管理方式，节约系统资源。
（5）UG 具有强大的装配功能，并在装配模块中运用了引用集的设计思想，为节省计算机资源提出了行之有效的解决方案，可以极大地提高设计效率。
1.4 本设计所用到的模块详述
1.4.1建模
NX 的混合建模提供了多种工具，设计人员可以从一个基础形状开始，应用公用的特征（比如空、凸台、切口和圆角等），从而加快了实体建模的创建速度。基于特征的方法会自动进行几何操作，并且根据选择的参数值对部件进行建模。参数化建模能够通过捕捉设计意图来加快设计改动，从而很容易直观、尺寸驱动的技术来进行改动，通过这些工具，
设计人员能够用一系列不受限制的操作哦来处理几何图形，包括曲线和样条、扫掠、旋转和放样后的立体；Boolean 操作——增加、减少和相交立体；通过曲线和点组成的一个网络进行精密曲面建模。
1.4.2装配
该模块提供了并行的、自顶向下、自底向上和混合建模的产品开发方法。在装配过程中，可以进行零部件的设计和编辑。零部件可灵活地配对和定位，并保持其关联性。装配件的参数化建模还可以描述各部件之间的配对关系。这种体系结构允许建立非常庞大的产品结构，并在各设计组之间进行共享，使产品开发组成员能够并行工作。
（1）自顶向下建模
该装配建模方法是在装配中参考装配体中其他零部件，对当前的工作部件进行设计修改的方法。该方法中显示的部件为装配部件，工作部件是装配的组件，所做的任何操作都作用在工作部件上，而不是装配体上，可以利用间接关系建立从其他部件到工作部件之间的几何关联，利用这种关联，可以引用其他部件中的几何对象到当前工作部件中，再生成几何体。这种不仅可以提高设计效率，而且可以保证部件之间的关联性。
（2）自底向上建模
该装配建模方法是通过装配组件的添加操作，将已经设计好的部件加入到当前装配建模中，然后通过装配组件之间的链接约束操作，来确定这些组件之间的相互位置关系。这种装配建模的方法在日常的产品设计中使用的比较广泛。
（3） 混合装配
该装配建模的方法是将自底向上装配建模方法和自顶向下装配建模方法结合在一起的装配建模方法，即先创建几个主要部件模型，然后将这些部件装配在一起，再根据装配体设计其他部件的装配建模方法。
1.4.3 UG钣金设计模块。
UG软件提供了专供钣金设的钣金设计模块UG ／Sheet Metal Design，它能帮助钣金工程师利用设计与制造相关联的观点来合理化设计过程，从板料的生成、各道工序的完成来逐步创建钣金零件。它可以看作是一个加工钣金零件的虚拟环境，工程师可以直接在计算机屏幕上进行零件设计和装配，产品的制作过程与真实的产品制造过程几乎没有差别，计算机屏幕上的产品就是未来产品的三维图像。打捆机的应用前景和意义
一谈到打捆机很多人就想到了只有牧草，硷草或者苜蓿草等可以用打捆机，其实打捆机的使用范围不仅仅是这些已经扩大到其他多种秸杆的收获作业中了；而且很多不了解的人们只认为打捆机的作业时间很短，每年只有一个多月的作业时间。其实这两个认识都错误和不足的地方，原因就是对我们国家现在的市场还不够了解，我们的相关部门的宣传和市场引导不够及时所造成的。现在打捆机不仅仅在秋季作业，而且是从麦收开始一直到各种秸杆只要符合打捆作业是都可以作业的。
随着国家农业产业化政策和生产经济的发展，能源这个最大的课题已经提到了人们的生活和国家经济建设的重要地位上来了，由过去少量的秸杆喂牛羊到现在利用秸杆发电；利用秸杆再提炼生产出原油；利用秸杆制作出高质量的门窗等各种产品。但是，所有这些都还在刚刚初始阶段，还没有真正被广大的社会群体所认识，就象90年代初期联合收割机市场一样，随着国家政策的改变，市场的推动和人们认识的提高，购买联合收割机的浪潮可以说铺天盖地，很多早期购买机器的农民真正赚到了大钱。
打捆机市场也会同联合收割机市场一样，因为市场需要这个产品，这个产品可以给人们带来富裕，打捆机也可以改变人们以往的收获，运输和储存方式推动能源市场的发展。打捆机目前在国内的种类很多，国产的，进口的，仿造的等等不下是十几种；有的机器只可以对牧草进行作业；有的不仅对牧草而且还可以对多种秸杆进行作业，这样就给打捆机提出了很高的要求。由于市场的发展需要，各种秸杆都需要打捆作业，因为秸杆的收集，运输，储存等都需要打了捆后才可以解决这些问题 。传统的收集，运输和储存方式既不经济又不安全，而且还产生了非常大的浪费。
我们国家地大物博，各种秸杆遍布全国各地，农作物秸秆作为一种农业生产的副产品，产量大、种类多、分布广，同时也是一项重要的生物资源。据有关方面统计，我国年产农作物秸秆6亿吨以上，资源拥有量居世界首位。根据猜测，随着农业生产技术的不断提高，秸秆总量将呈增长趋势，至2010年达，年产量将达到7.26亿吨。现在利用这些秸杆的企业也非常多，例如：造纸，发电，养殖等等，但是由于宣传的不够人们还没有真正发现和认识到利用打捆机的市场前景以及经济效益的可观。普通的收割机只可以对小麦，水稻收获，而且需要更换专用装置才可以对玉米或者大豆进行收获，同时还要受地区的限制；但是打捆机就不同了，不需要更换任何其他装置就可以对麦秸，豆秸，水稻秸杆，棉花秸杆，玉米秸杆，芦苇秸杆等进行作业，更不受地区和时间的限制。
1.5打捆机上料单元方案的选择
现有的打捆机的上料单元有很多类型，大部分是移动式的，像将散落在地面的稻草和秸秆捡拾起来并送入打捆机的打捆单元内。这种方式可以实现将从收割到打捆的全自动化，但它的应用范围有限。为了实现将已经集中放置的材料打捆运输，像家具厂的锯末、牧场晒干后粪便等的必须需要一个固定的上料单元，结合装载机工作，将散装的材料打捆以便于运输和贮藏，本文针对这种情况的出现，结合现有产品开发设计固定式的打捆机上料单元，主要参考了挪威MP2000机型及Göweil Maschinenbau GmbH 及相关机型进行设计。如图所示上料单元实物图。
图1.1
图1.2
2. 打捆机上料单元的总体设计
2.1本打捆机上料单元工作原理
本打捆机上料单元是将各种散装料（锯屑、堆肥、泥煤、塑料、谷粒、鸡粪猪粪等）自动送入打捆单元。动力是由电动机提供，经链轮带动链条，随着链条刮板的移动将散料从料斗源源不断的送入打捆单元，在使用完后，可将上料单元折叠后固定方便打捆机的移动。
2.2上料单元结构特点
从图2.1可明显看出，本上料单元是一个可折叠式的结构，料斗中翼也是可折叠式的，这样整个水平部分可以折
图2.1打捆机上料单元三维模型
2.3输送装置的选则
物料输送设备有很多种，固体物料输送有斗式提升、带式输送、螺旋输送、链条输送等。
斗式提升机:适用于低处往高处提升，供应物料通过振动台投入料斗后机器自动连续运转向上运送。根据传送量可调节传送速度，并随需选择提升高度。适用于食品、医药、化学工业品、螺丝、螺帽等产品的提升上料，可通过包装机的信号识别来控制机器的自动停启。
带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它可以将物料在一 带式输送机定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中，广泛应用带式输送机。它用于水平运输或倾斜运输。使用非常方便。带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备(如机车类) 相比，带式输送机具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。带式输送机主要特点是机身可以很方便的伸缩，设有储带仓，机尾可随采煤工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑，可不设基础，直接在巷道底板上铺设，机架轻巧，拆装十分方便。当输送能力和运距较大时，可配中间驱动装置来满足要求。根据输送工艺的要求，可以单机输送，也可多机组合成水平或倾斜的运输系统来输送物料。带式输送机广泛地应用在冶金、煤炭、交通、水电、化工等部门，是因为它具有输送量大、结构简单、维修方便、成本低、通用性强等优点。带式输送机还应用于建材、电力、轻工、粮食、港口、船舶等部门。
旋转的螺旋叶片将物料推移而进行螺旋输送机输送，使物料不与螺旋输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。螺旋输送机旋转轴上焊的螺旋叶片，叶片的面型根据输送物料的不同有实体面型、带式面型、叶片面
型等型式。螺旋输送机的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承以随物料给螺旋的轴向反力，在机长较长时，应加中间吊挂轴承。螺旋机广泛应用于各行业，如建材、化工、电力、冶金、煤矿炭、粮食等行业，适用于水平或倾斜输送粉状、粒状和小块状物料，如煤矿、灰、渣、水泥、粮食等，物料温度小于200℃。螺旋机不适于输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。在混凝土搅拌站中, 螺旋输送机的作用得到了最大的体现. 螺旋输送机的特点是：结构简单、横截面尺寸小、密封性好、工作可靠、制造成本低，便于中间装料和卸料，输送方向可逆向，也可同时向相反两个方向输送。输送过程中还可对物料进行搅拌、混合、加热和冷却等作业。通过装卸闸门可调节物料流量。但不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的及大块的物料。输送过程中物料易破碎，螺旋及料槽易磨损。单位功率较大。使用中要保持料槽的密封性及螺旋与料槽间有适当的间隙。垂直螺旋输送机适用于短距离垂直输送。可弯曲螺旋输送机的螺旋由挠性轴和合成橡胶叶片组成，易弯曲，可根据现场或工艺要求任意布置，进行空间输送。螺旋输送机叶片有现拉式和整拉失，现拉式可做成任意厚度与规格尺寸，整拉式不宜制作非标准螺旋
链式输送可分：链条式、链板式、链网式、板条式、链斗式、托盘式、台车式，此外，也常与其他输送机、升降装置等组成各种功能的生产线。应用范围：广泛用于食品、罐头、药品、饮料、化妆品和洗涤用品、纸制品、调味品、乳业及烟草等的自动输送、分配、和后道包装的连线输送。主要特点：输送能力大，高效的输送机允许在较小空间内输送大量物料，输送能力；输送能耗低，借助物料的内摩擦力，变推动物料为拉动，使其与螺旋输送机相比节电；. 密封和安全，全密封的机壳使粉尘无缝可钻，操作安全，运行可靠；使用寿命长，用合金钢材经先进的热处理手段加工而成的输送链，其正常寿命＞5年，链上的滚子寿命（根据不同物料）≥2~3年；工艺布置灵活，可高架、地面或地坑布置，可水平或爬坡（≤15°）安装，也可同机水平加爬坡安装，可多点进出料；使用费用低，节电且耐用，维修少，费用低（约为螺旋机的1/10），能确保主机的正常运转，以增加产出、降低消耗、提高效益。链条输送机是以链条作为牵引和承载体输送物料, 链条可以采用普通的套筒滚子输送链, 也可采用其它各种特种链条（如积放链, 倍速链）。输送链条结构形式多样, 并且有多种附件, 易于实现积放输送, 可用做装配生产线或作为物料的储存输送。链式流水线是以链条作为牵引和承载体输送物料，链条可以采用普通的套筒滚子输送链，也可采用其它各种特种链条； 输送能力大，可承载较大的载荷；. 输送速度准确稳定，能保证精确的同步输送；易于实现积放输送，可用做装配生产线或作为物料的储存输送；可在各种恶劣的环境（高温、粉尘）下工作，性能可靠； 、采用特制铝型材制作，易于安装；结构美观，实用噪音低；多功能，自动化程度高。
集中方案比较后，链式输送能耗低使用寿命长, 易于实现积放输送, 可用做装配生产线或作为物料的储存输送可在各种恶劣的环境（高温、粉尘）下工作，性能可靠；采用特制铝型材制作，易于安装；结构美观，实用噪音低；多功能，自动化程度高，最终选用刮板链式传动作为本设计的输送方式。
链条基体选为28A ，链条结构和和刮板链接结构如图2.0，刮板节距为链条的三倍
图2.0链条三维模型图
2.4上料单元整体框架设计
上料单元主题框架作为整个上料单元的骨架，不仅要要有足够的强度和结构的灵活性，本设计的特点是：水平单元可以用柱塞式液压缸的带动折叠上去，从而便于将倾斜单元固定在打捆机上。本设计上料单元整体框架材料选用槽钢和方钢作为整个上料不装的支撑材料，水平侧板选用16槽钢，倾斜侧板选用25a 槽钢，横梁选用80x80的方钢壁厚为3，由于上料单元承载的重力不大, 水平托板和倾斜侧板用板厚为3的钢板, 各零部件的焊装位置根据选用链条的规格俩定, 各零件尺寸和要求见零件图, 整个框架三维模型见图2.2。
见图2.2 打捆机上料单元整个框架三维模型
水平侧板与倾斜侧板展开时的夹角为135度，折叠后分析其角度为20度，水平侧板折叠上去的过程旋转了115度。
图2.3折叠后的效果图
2.5储料斗的设计
打捆机上料单元储料斗是暂时储存待上的料材，可以让加料装备可以间歇工作的装置，储料斗容积根据打捆机打捆单元的工作能力确定，由于上料单元是可折叠式的，所以斗翼也必须设计成可折叠式的、可拆装式的，本设计中料斗中翼可沿着中间折叠起来, 前翼可以拆下来。具体的三维模型见图2.4，折叠后的图见图
2.5
图2.4储料斗安装在框架的装配图
图2.5出料斗拆装折叠图
总结
本次设计先是说明打捆机的应用前景及对今后农业发展重要意义，而且将会得到迅速发展。然后介绍三维设计软件UG NX4，主要介绍了如何基于UG NX4三维设计开发产品，如何将自己的设计转化成三维模型，可以检验二维设计的干涉现象，这样不用将在零件装配的过程中将一些由于装配关系难以确定尺寸设计出来，然后测量其尺寸作为最终零件的尺寸。顺便将打捆机上料单元工作时的空间位置通过三维模型反映出来并检验了是否干涉和合理。
参考文献
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[7] AutoCAD 2010 基本教程
致谢
首先感谢我的导师王家忠教授，在他们的严格要求和细心指导下，本毕业设计得以顺利完成，导师严谨的治学作风，兢兢业业的工作态度，热情待人的品格，深厚的学术造诣和勇于探索的科学精神，使我受益颇多。感谢我的舍友和同学等在设计过程中给予我无私的帮助。同时向机电工程学院的几位老师、朋友在设计期间给予的支持和帮助，在此表示真诚的谢意。
在本次毕业设计过程中，我查阅了大量文献资料，我还掌握了如何应用互联网的丰富资源来帮助自己，开阔自己的视野，掌握最新的第一手资料，和从事相关工作的老师，同学和科研人员们进行交流沟通，使半挂车各部分的设计更合理。通过在网上查阅资料，还培养了我的信息检索及筛选能力，这对于身处信息时代的年轻人是具有相当重要意义的。在此，感谢学校提供丰富的网络资源，感谢各文献作者的宝贵知识财富。