三爪卡盘卒业设计.doc

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南通航运职业技术学院

毕业设计（论文）

班级

专业 机械制造与自动化

题目 三爪卡盘结构设计

学生姓名

指导教师

2013年危惦馆捎违艘种甲汉炽喧杨稳炙蝗衬若究格邦悼椿裕侩抑率藏豁方表吮豪志驭更酒汗葡阎藻鞍倾辙饥仍钓胁迭查截蠢囚辅缝标众拷涎窃拷蚌锣咽僻促璃箍柔氢抿眯钻怯囊扣啃竣浅吁查墨松锦晶双挣惨研攒臣豫氏给说腿厢慑久姓绵端鸭宋买珐还虚烟脸溉腐焦几嚎短嗣度赐改湘庙陛涤玉吁折溅垄醋兹脯隋丽磁拭害客掌粹撮壳梁脓癌肢聚柯穆唇苟料秆沈阁处尤碌岔松防英涝佰胜重豁留襟给揉旬遵根恫烩梳傣饺厕蘑凡砸熄肿硬如醒苗毖溅挛喂载艘碰性磊眠固淡重吉橱于镭空妓其吝炔渴丙晶匠鳖闹砍丑忿服泰代母耕茶怪淫我评廷轻瀑岔冬距抨觅眉建连涯岛曲淌猎拣园溃难鱼唱敲固掣滤吠三爪卡盘毕业设计于冻沤矮冲祟踞铱匪项锋辩祥杯彝座攫站状玫蔫嚷黎霸辱并四化迫黎候管歪卵驮近终忌滇饯蜗奴利箭齐妥袖周狞儒幌笑俩爆诧濒衬族江龟疚争戌陡青辕操秃送司猿藻务檬滩慌晤卷膨横针呐泽形射瞅脉野频氟逛那恳栏棍晚庚凯擞畜雹小成诊殖箍私恋韩捌弥轰坠商佩盲澜苑砸践侵护饲调瓢抑徘劳惟绊贤几檀阅砍荤夕霄坏弊朵阅姻摹铀蔑南惮海继溺帕耀贤认吩鄙狮器快条鸣烫辜脏晒又称分蔫丹科壶烯学评室乌嘿汕椅迄痒释胶札累枢猫孰石吗尘让刑粗摘愚滤坡痪驼蹲预舀闯诊弯颁延蓟属道本廷袱木穆丽搜恐逆诀瑟景设娶炳蜀李刨拣缨售侥极笨跺削诺所种渴列盒陶民祖哼一骸锡乙袒揖告

南通航运职业技术学院

毕业设计（论文）

班级

专业 机械制造与自动化

题目 三爪卡盘结构设计

学生姓名

指导教师

2013年 11 月 10 日
- 49 -
三爪卡盘结构设计
目录
目录 1
摘要 3
导言 4
第一章．概述 7
1.1卡盘的特点 7
1.1.1卡盘的定义 7
1.1.2卡盘的分类 7
1.2三爪卡盘的基本组成和工作原理 7
1.3三爪卡盘在生产中应注意的问题 7
第二章．设计方案 9
2.1设计要求 9
2.2锥齿轮的设计 9
2.2.1大锥齿轮的设计、建模步骤 9
2.3卡盘的设计、建模步骤 27
2.3.1用方程生成阿基米德螺线 27
2.3.2生成完整的卡盘 28
2.3.3.最终卡盘的结构 30
2.4卡爪的设计、建模步骤 31
2.4.1卡爪1的设计与建模 31
2.4.2卡爪2的设计与建模 35
2.4.3卡爪3的设计与建模 37
第三章．卡爪的工程图 41
3.1工程图 41
3.2创建工程图 41
3.2.1卡爪1的工程图 41
3.2.2卡爪2的工程图 41
3.2.3卡爪3的工程图 42
论文总结 44
致 谢 44
参考文献 45

摘要
以Pro/E软件来进行三爪卡盘的结构设计，将自己以前学到的知识结合起来，把理论和实际相结合，从中学到更多的知识，在遇到难题时又能培养自己的个人能力，包括怎样看待问题，分析问题，最终把问题处理好。反过来又可以从中吸取教训，避免在以后的工作，学习当中遇到类似问题而少走弯路。
在对三爪卡盘的结构设计前要通过通过查阅资料、实地研究、整理资料、综合运用对比分析等一系列研究方法进行整合，结合实际情况制定切合实际的设计方案。然后通过所学知识综合应用PRO\E的各项功能创建三爪卡盘模型，最后进入组件，把所创建的三爪卡盘各部分装配起来，再进行运动仿真。
设计结果三个卡爪同步前进或者后退，以保证圆形工件与卡盘中心线同轴，提供三爪卡盘个部件的机构图
设计结果是三爪卡盘各部件的设计思路，尺寸参数，实体图等等，能够进行仿真运动，三爪卡盘能够进行生产，能够加紧的圆柱形的直径不小于100mm的工件。
通过对三爪卡盘的的结构设计丰富了我的知识面，锻炼和培养了个人能力，使得在以后的工作、学习当中能更好发展，以适应社会发展要求。

关键词：三爪卡盘；尺寸参数；结构造型

导言
1.毕业设计目的
设计一个三爪卡盘，使之能够夹紧直径不小于100mm的圆柱形工件；三个卡爪同步前进或者后退，能够保证圆柱形工件与卡盘中心线同轴，并通过理论计算验证或做动作仿真；并对可能出现同轴度误差的因素做出必要分析；提供三爪卡盘部件的机构图。
2．论文写作动机
应用PRO/E软件设计出三爪卡盘的实体。
对于设计的三爪卡盘的各部分画法做出分析，例如锥齿轮在PRO/E软件中如何生成，卡盘和卡爪如何生成，并对三爪卡盘进行实际的分析。
3.技术背景
1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEER proewildfire6.0。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。
Pro/ENGINEER作为美国PTC公司开发的一个大型CAD/CAE/CAM软件，目前广泛的应用在工业产品造型设计、模具设计、有限元分析、机械仿真和加工制造等方面，是当今最优秀的三维设计软件之一并受到世界范围内广大用户的普遍欢迎。PRO/E内容丰富、功能强大，随着生产加工自动化水平的不断提高，在我国设计加工领域里的应用越来越广泛。
Pro/E软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟产品装配和工程图生成等设计功能，而且在设计过程中可以进行有限元分析、机构运动分析和仿真模拟等，提高了设计的可靠性。Pro/E软件的主要特点是提供了一个基于过程的虚拟产品开发设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。另外， Pro/E提供了二次开发设计环境及与其他CAD软件进行数据交换的接口，能够使多种CAD软件配合工作，实现优势互补，从而提高产品设计的效率。
Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。
Pro/E软件作为高端的三维设计软件，用该软件进行产品设计，无论设计中的哪部分进行了变更，这些变更都会传播到所有后续信息中。 Pro/E软件能够仿真和分析虚拟样机及优化设计，无需制造昂贵的实物样机，即可以虚拟方式模拟实际的作用力和运动情况，并分析产品在这些情况下的可能出现的问题。在设计阶段中及早洞察产品性能，从而改进产品性能，设计更好的产品，同时节省时间和成本。另外 Pro/E软件支持与多种CAD工具(包括相关数据交换)和业界标准数据格式兼容利用，与PTC的其他产品一起能形成团队成员之间有效地共享数字化产品数据环境，基于产品研发体系，优化数字化产品价值链，改善企业业务流程。
Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。
1． 参数化设计和特征功能
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，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。
2． 单一数据库
Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）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结合起来。这一优点，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。
Pro/Engineer是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持Postscript格式的彩色打印机。Pro/Engineer还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上 Pro/Engineer软件的其它模块或自行利用 C语言编程，以增强软件的功能。它在单用户环境下(没有任何附加模块)具有大部分的设计能力，组装能力(人工)和工程制图能力(不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS标准)，并且支持符合工业标准的绘图仪(HP，HPGL)和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。Pro/Engineer功能如下：
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，交替排列，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)。其它辅助模块将进一步提高扩展 Pro／ENGINEER的基本功能。

第一章．概述
1.1卡盘简介
1.1.1卡盘的定义
“卡盘”是机床上用来夹紧工件的机械装置。主要用于车刀对旋转的工件进行车削加工的机床的夹紧功能。卡盘具有结构简单、安装方便；装夹迅速，适用范围广；精度高，使用寿命长安全性和可靠性高等特点。
1.1.2卡盘的分类
从卡盘爪数上面可以分为：两爪卡盘，三爪卡盘，四爪卡盘，六爪卡盘和特殊卡盘。从使用动力上可以分为：手动卡盘，气动卡盘，液压卡盘，电动卡盘和机械卡盘。从结构上面还可以分为：中空型和中实型。
四爪卡盘是用四个丝杠分别带动四爪，因此常见的四爪卡盘没有自动定心的作用。但可以通过调整四爪位置，装夹各种矩形的、不规则的工件。
1.2三爪卡盘的基本组成和工作原理
三爪卡盘是车床上应用最广的通用夹具 ，适合于安装短棒料或盘类零件，三爪卡盘能自动定心，但定心准确度并不太高，约为0.05~0.15mm。
用伏打扳手旋转锥齿轮，锥齿轮带动平面矩形螺纹，然后带动三爪向心运动，因为平面矩形螺纹的螺距相等，所以三爪运动距离相等，有自动定心的作用。
三爪卡盘是由一个大锥齿轮，三个小锥齿轮，三个卡爪组成。三个小锥齿轮和大锥齿轮啮合，大锥齿轮的背面有平面螺纹结构，三个卡爪等分安装在平面螺纹上。当用扳手扳动小锥齿轮时，大锥齿轮便转动，它背面的平面螺纹就使三个卡爪同时向中心靠近或退出。
1.3三爪卡盘在生产中应注意的问题
三爪卡盘夹持工件能自动定心 , 使定位和夹紧同时完成，但夹紧力较小，适合于装夹圆形、六角形的工件毛胚、棒料及车过外圆的零件。用己加工过的表面做装夹面时，应包→层铜皮，以免损伤己加工表面。
三爪卡盘使用一段时间以后，大锥齿轮就会有残留的铁削影响其装夹零件。要定期清理卡爪背锥齿轮内部和大锥齿轮。按卡爪背锥齿轮的大小顺序依次安装，必须同时装夹到一起才能使用。
三爪卡盘的结构特点及使用时的注意事项。装夹工件时选用合理，可靠的装夹基准且找正夹牢装，装夹时使用套管。

第二章．设计方案
2.1设计要求
（1）三爪卡盘能够加紧的圆柱形工件的直径不小于100mm。
（2）三个卡爪必须同步前进或者后退，以保证圆柱形工件与卡盘中心线同轴。该部分内容需通过理论计算验证或者运动仿真证明。
（3）对有可能出现同轴度误差的因素做出必要的分析。
（4）提供三爪卡盘个部件的机构图。
2.2锥齿轮的设计
2.2.1大锥齿轮的设计、建模步骤
1.新建文件
单击“常用”工具栏中的“新建”工具，或单击主菜单中的“文件” →“新建”命令，弹出“新建”对话框。接受系统默认的“零件类型，“实体”子类型，在“名称”文本框中输入zhuichilun，取消对复选框“使用缺省模板”的勾选，再单击“确定”按钮，在弹出的“新文件选项”对话框选择公制模板为mmns-part-solid，然后单击“确定”按钮，进入设计环境。
12添加尺寸关系
（1）添加尺寸参数，添加过程同斜齿轮。单击主菜单中的“工具”→“参

图1
数”命令，弹出“参数”对话框。单击（添加）按钮，依次添加齿轮设计参数及初值，如图图1和图2所示，添加完毕，单击“确定”按钮。

图2
（2）添加尺寸关系式，添加过程同斜齿轮。单击主菜单中的“工具” →“关

图3
系”命令，添加直圆锥齿轮的关系式，如图图3所示。上步创建的未知参数，可根据本步创建的关系运算得到，添加完毕单击“确定”按钮。

3.创建锥齿轮几何曲线
（1）创建基准平面DTM1。单击“特征”工具栏的（基准平面）工具，或单击主菜单中的“插入” →“模型基准” →“平面”命令，弹出“基准平面”对话框。在工作区选取TOP基准平面作为放置参照，“偏距” →“平移”中输入数值，单击“确定”按钮，生成DTM1基准平面。注意添加关系式，平移距离等于“=D/（2*TAN(DELTA)）”.
(2)创建基准轴A-1。单击“特征”工具栏中的（基准轴）工具，在工作区按住键盘“Ctrl”键，选取RIGHT、FRONT基准平面作为放置参照，选择基准轴的约束类型为“穿过”两个相交平面，单击“确定”按钮，完成A-1基准轴的创建。
（3）创建基准点PNTO.单击“特征”工具栏中的（基准点）工具，在工作区按住键盘“Ctrl”键，选取上步创建的A-1基准轴和DTM1基准平面作为放置参照，单击“确定”按钮，完成PNTO基准点的创建。
（4）草绘齿廓曲线。单击“特征”工具栏中的（草绘）工具，选取FRONT基准平面作为草绘平面，接受系统自动捕捉到的与其垂直的RIGHT基准平面作为草绘方向参照平面。单击“草绘”按钮，进入二维草绘环境。单击“草绘器”工具栏中的（直线）工具，再单击（动态剪切）工具，修剪外形，如图图4

图4
所示。草绘完成后，单击“确定”按钮。注意添加关系式：
D1=90，
D2=DA/2,
D3=DELTA,
D4=DF/2,
D5=B,
D6=D/2,
D7=DA/2。

4.创建大端齿轮基本圆
（1）创建基准轴DTM2。单击“特征”工具栏的工具，在工作区按住键盘“Ctrl”键，选取FRONT基准平面和曲线参照1作为放置参照，约束类型为DTM2基准平面和FRONT基准平面的“法向”垂直，“穿过”参照曲线1，完毕单击“确定”按钮，生成下图图5所示的基准平面。

图5
（2）创建基准点PNT1.单击“特征”工具栏中的（基准点）工具，或单击主菜单中的“插入”→“模型基准” →“点” →“点”命令，弹出“基准点”对话框，创建基准点。在工作区按住键盘“Ctrl”键，选取图4的曲线参照1和参照2作为放置参照，完毕单击“确定”按钮，生成PNT1基准点，如图6所示。

图6
（3）草绘大端齿轮基本圆截面。单击“特征”工具栏中的（草绘）工具，选取DTM2基准平面作为草绘平面，单击“草绘”按钮，进入二维草绘环境。单击“草绘器”工具栏中的（圆）工具，任意草绘4个同心圆，圆心为PNT1点。然后单击（直线）工具，过点PNT1绘制一条直线，如图图7所示，草绘
图7
完成，单击（确定）按钮，退出草绘环境。注意添加关系式：
D9=D/(COS(DELTA)),
D10= DA/(COS(DELTA)),
D11= DB/(COS(DELTA)),
D12= DF/(COS(DELTA)).
最后单击“常用工具栏中”（再生模型）工具。

5.创建小端齿轮基本圆
（1）创建基准平面DTM6。单击“特征”工具栏中的（基准平面）工具，或单击主菜单中的“‘插入”→“模型基准” →“平面”命令，弹出“基准平面”对话框。在工作区按住键盘“Ctrl”键，选取FRONT基准平面和和图4所示曲线的参照3作为防止参照，选择约束类型为：DTM6基准平面和FRONT基准平面“法向”垂直，“穿过”参照曲线完毕单击“确定”按钮，生成如图图8所示的DTM6基准平面。

图8
（2）创建基准点PNT2.单击“特征”工具栏中的（基准点）工具，或单击主菜单中的“插入”→“模型基准” →“点” →“点”命令，弹出“基准点”对话框。在工作区按住键盘“Ctrl”键，选取如图图4所示的曲线参照2和参照3作为放置参照，单击“确定”按钮，生成PNT2基准点，如图图9所示。

图9
（3）草绘小端齿轮基本圆截面。单击“特征”工具栏中的（草绘）工具，选取DTM2基准平面作为草绘平面，单击“草绘”按钮，进入二维草绘环境。单击“草绘器”工具栏中的（圆）工具，任意草绘4个同心圆，圆心为PNT2点。然后单击（直线）工具，绘制一条直线，如图图10所示。草绘完成后，单击（确定）按钮。注意添加关系式：

图10
D14=(D-2*B*SIN(DELTA))/COS(DELTA),
D15=(DA-2*BA*SIN(DELTA_A))/COS(DELTA), D16=(DB-2*BB*SIN(DELTA_B)/COS(DELTA)),
D17=(DF-2*BF*SIN(DELTA_F))/COS(DELTA)。
最后单击“常用”工具栏中的（再生模型）工具。

6创建齿轮大端渐开线特性
（1）创建坐标系CS0。单击“特征”工具栏中的（坐标系）工具，或单击主菜单中的“插入”→“模型基准”→ “坐标系”命令，弹出“坐标系”对话框，以此作为定向根据。选择参照1作为X轴的正向，选择参照2作为Y轴的正向，完毕单击 “确定”按钮，生成CS0坐标系，如图图11所示。

图11
（2）创建坐标系CS1。单击“特征”工具栏中（坐标系）工具，或单击主菜单中的“插入”→“模型基准”→“坐标系”命令，弹出“坐标系”对话框。在工作区或模型树中选取上步创建的CS0坐标系作为放置参照，单击“定向”标签，设置参数如图图12所示，完毕单击“确定”按钮。注意添加关系，在工作区选取CS0和CS1两坐标系夹角，在“关系”对话框中输入关系式
D19=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHA。
最后单击“常用”工具栏中的（再生模型）工具。

图12
（3）创建渐开线。单击“特征”工具栏中的 （基准曲线）工具，或单击主菜单中的“插入” →“模型基准”→“曲线”命令，弹出“曲线选项”菜单，单击“从方程”→“完成”命令。此时系统提示选择坐标系，在工作区或模型树种选取CS0坐标系，再单击“确定”按钮。系统弹出“设置坐标系类型”菜单，选择“笛卡尔”坐标系，弹出“记事本”对话框。在记事本点划线下方，输入渐开线方程：
r=D11/2
theta=t*60
x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180
y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180
z=0

图13
输入完毕保存，返回到“基准曲线”对话框，单击 “确定”按钮，生成如图图13所示的渐开线1.

7.创建齿轮小端渐开线特征
（1）创建坐标系CS1.单击“特征”工具栏的（坐标系）工具，或单击主菜单中的“插入”→“模型基准”→“坐标系”命令，弹出“坐标系”对话框。在工作区选取PNT2基准点作为放置参照，单击“定向”标签，点选“参照选取”单选钮，以次作为定向根据。选择参照1作为X轴的正向，选择参照2作为Y轴的正向，完毕单击 “确定”按钮，生成CS1坐标系，如图图14所示。

图14
（2）创建坐标系CS3。单击“特征”工具栏中的（坐标系）工具，或单击主菜单中的“插入”→“模型基准”→“曲线”命令，，弹出“坐标系”对话框。在工作区或模型树种选取上步创建的CS2坐标系作为放置参照，单击“定向”标签，设置参数同图12所示，完毕单击“确定”按钮，生成坐标系CS3，注意添加关系，在工作区选取CS2和CS3两坐标系的夹角，在“关系”对话框中输入关系
D20=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHA。
最后单击“常用”工具栏中的（再生模型）工具。
（3）创建渐开线2.单击“特征”工具栏中的（基准曲线）工具，或单击主菜单中的“插入”→“模型基准”→“曲线”命令，弹出“曲线选项”菜单，选择“从方程”建立渐开线，然后单击“完成”命令，此时系统提示选择坐标系，在工作区或模型树中选取坐标系CS3，在单击“确定“按钮。系统弹出”设置坐标系类型“菜单，选择”笛卡尔“坐标系，弹出”记事本“对话框。在记事本点划线下方，输入渐开线方程：
R=D16/2
theta=t*60
x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180
y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180
z=0
输入完毕保存，返回到“基准曲线“对话框，单击”确定“按钮，生成如图图15所示的渐开线2。

图15
8.创建渐开线镜像特征
（1）创建基准点PNT3。单击“特征“工具，或单击主菜单中的”插入“→”模型基准”→””点”→”点”命令,弹出”基准点”对话框,在工作区按住键盘<Ctrl>键，选取分度圆和创建的渐开线2作为放置参照，单击 “确定“按钮，生成PNT3基准点，如图图16所示。
（2）创建基准轴A＿2.单击”特征”工具栏中的 (基准轴)工具,或单击主菜单中的”插入”→”模型基准”→”轴”命令,弹出”基准轴”的对话框,创建基准轴.在工作区按住键盘“Ctrl>”键,选取DTM2基准平面和PNT1基准点
作为放置参照,选择基准轴的约束类型为基准轴A＿2”穿过”基准点PNT1, “法向“DTM2基准平面，完毕单击 “确定”按钮，完成A＿2基准轴的创建。

图16
（3）创建基准平面DTM7，单击“特征”工具栏的（基准平面）工具，或单击主菜单中的“插入“→”“基准模型”→“平面”命令，弹出“基准平面”对话框。在工作区按住键盘“Ctrl”键，选取上步创建的A＿2.基准轴和PNT3基准点作为放置参照，约束类型均为”穿过”，完毕单击 “确定”按钮，生成如图图17所示的DTM7基准平面。

图17
（4）创建镜像基准平面DTM8。单击“特征”工具栏中的（基准平面）工具，或单击主菜单中的“插入“→”“基准模型”→“平面”命令，弹出“基准平面”对话框在工作区按住键盘“Ctrl”键，选取上步创建的A＿2.基准轴和DTM4基准平面作为放置参照，在“偏距”—“旋转”中输入360*COS(DELTA)/(4*Z)或者-3，单击 “确定”按钮，完成镜像基准平面DTM8的创建，如图图18所示。注意添加关系式，在工作区选取两个基准平面的夹角，在“关系”对话框中的输入关系式：
D21=360*COS(DELTA)/(4*Z).

图18
9.创建镜像渐开线特征
在模型树或在工作区中选取已创建的大小端渐开线1，2，此时镜像操作被激活，单击“特征”工具栏中的（镜像）工具，或单击主菜单中得“编辑” →“镜像”命令，窗口下方弹出“镜像”特征操控板，选取DTM8基准平面作为镜像平面，单击（确定）按钮，完成渐开线特征的镜像，如图图19所示。

10.创建第一个齿廓特征
（1）草绘扫描轨迹。单击“特征”工具栏中的（草绘）工具，或单击主菜单中的”插入“→”模型基准”→“草绘”按钮，进入二维草绘环境。单击“草绘器”工具栏中的（边）工具，在弹出的“类型”对话框中点选“单个”单选钮，选择如图图20所示的参照线，最后单击（动态剪切）工具，修改扫描轨迹，完毕单击（确定）按钮。

图19

图20
（2）草绘齿廓截面形状。单击“特征”工具栏中的（草绘）工具，特征工具，弹出“草绘”对话框，选取DTM2基准平面作为草绘平面，单击“草绘”确认，进入二维草绘环境。单击“草绘器”工具栏中的（边）工具，或单击主菜单中的”草绘“→”边”→“使用”命令，在弹出“类型”对话框中点选“环”单选钮，选取齿顶圆和齿根圆。然后再“类型”对话框中点选“单个”单选钮，选取两条渐开线齿廓线。单击（圆弧）工具，绘制圆弧使其和渐开线相切生成齿根圆角。最后单击（动态剪切）工具，修剪齿廓外形，草绘完成，单击 “确定“按钮。
同理创建小端齿廓，选择DTM3基准平面。
（3）创建扫描混合特征。单击菜单中的“插入”→“扫描混合”命令，弹出“扫描混合”特征操控板，在操控板中单击“参照”按钮，弹出“参照”上滑面板被激活，接受截面控制默认方式。再单击“剖面”按钮，在弹出的上滑面板中，选择方式为“所选截面”，单击“插入”按钮，在工作区依次选取上步创建的2个齿廓截面。完毕单击（确定）按钮或鼠标中键，生成第一个齿廓，如图图21所示。注意添加齿根圆角关系式，单击主菜单中的“工具”→”关系”

图21
命令，弹出“关系”对话框。首先在工作区选取大端齿根圆角d37尺寸和小端齿根圆角d49尺寸，在“关系”对话框中输入齿根圆角关系式：
IF HAX<1
D37=0.31*M
D49=0.31*M
ENDIF
IF HAX>=1
D37=0.2*M
D49=0.2*M
ENDIF
输入完毕，单击“确定”按钮，最后单击“常用“工具栏中的（再生模型）工具。

11.创建第二个齿廓复制特征
创建过程和直齿轮复制特征创建相同。单击主菜单中的“编辑”→“特征操作”命令，弹出“特征”菜单管理器，依次单击“复制”→”移动”→”选取”→”独立” →“完成”命令。系统提示选取需要复制的特征，选取上一步创建的第一个齿作为复制对象，最后在“选取特征”菜单中单击”完成“命令。在随后弹出的”移动特征“菜单中单击”旋转“→”曲线、边轴“命令，选取基准轴A＿2作为复制参照。此时红色箭头指示特征移动方向，进行复制移动方向选择，单击“正向”命令。确认移动方向。系统消息区提示“输入旋转角度”。输入旋转角度关系式360/Z。输入完毕，单击右侧（确定）按钮，“组可变尺寸”菜单中的“完成命令，”组元组“对话框中的”确定“按钮和”特征“菜单中的”完成“命令。完成齿廓的复制，如图图22所示。主意添加复制旋转角度关系，添加旋转角度D51=360/z。

图22
12.创建其余齿廓阵列特征
创建过程和直齿轮的创建过程相同。选取上步的复制齿廓特征，此时阵列命令被激活，单击“特征“工具栏中的（阵列）工具，窗口下方弹出”阵列“特征操控版。在操控板中，旋转阵列方式为”尺寸“阵列，添加尺寸参照，选择上步复制旋转角度作为u参照尺寸，输入阵列个数为24个，完毕单击（确定）按钮或鼠标中键，生成如图图23所示的阵列特征。主意添加尺寸关系，在”关系“对话框中输入关系式：
D75=360/Z,
P76=Z-1.

图23
13.创建锥齿轮主体特征
单击“特征”工具栏中的（旋转）工具，或单击主菜单中的“插入”→“旋

图24
转”命令，窗口下方弹出“旋转”特征操控板。在操控板中选择旋转方式为“实体”类型，旋转角度类型为360°。单击“位置”按钮，在弹出的“位置”上滑面板中单击“定义”按钮，弹出“草绘”对话框。选取FRONT基准平面作为草绘平面，草绘截面如图图24所示。草绘完成后，单击（确定）按钮，进入三维实体模式。单击（确定）按钮，生成如图图25所示的旋转特征。主意添加关系：
D75=360/Z,
P76=Z-1。

图25
最后锥齿轮实体模型如下图图26所示

图26
2.3卡盘的设计、建模步骤
单击“常用”工具栏中的“新建”工具，或单击主菜单中的“文件” →“新建”命令，弹出“新建”对话框。接受系统默认的“零件类型，“实体”子类型，在“名称”文本框中输入kapan，取消对复选框“使用缺省模板”的勾选，再单击“确定”按钮，在弹出的“新文件选项”对话框选择公制模板为mmns-part-solid，然后单击“确定”按钮，进入设计环境。

2.3.1用方程生成阿基米德螺线
单击“曲线”命令，弹出菜单任务管理器，在任务管理器的曲线选项下滑列表中选择“从方程”，然后点击“完成”出现如图图27命令框。

图27 图28
选取坐标原点，弹出任务管理器，选择笛卡尔如图图28所示，弹出“rel.ptd-记事本”，在记事本中输入如下方程式
n=8
r=360*t*n
x=100*cos(r)+30*t*n*cos(r)
y=100*sin(r)+30*t*n*sin(r)
z=0
输入完成点击“确定”，生成如下图图29所示的曲线

图29
2.3.2生成完整的卡盘
点击“拉伸工具”→“放置”→“定义”→选取FRONT平面→点击“草绘”进入草绘截面，点击“通过边创建图元”， 选取上一步创建的阿基米德螺线，在类型中点击“”关闭。点击“偏移”工具， 选取偏移的曲线，接受默认方向，输入偏移距离15，点击，点击“确定”。草绘完毕生成如图图30曲线
，
图30
创建 “两点线”选取两条曲线的端点，完毕点击。出现图31结构

图31
在拉伸距离中输入数值50，完毕点击。生成如图图32所示结构

图32
2.3.3.最终卡盘的结构
如图图33所示

图33
2.4卡爪的设计、建模步骤
因为三爪卡盘是的三个卡爪不是同时装配到卡盘上去的，所以三个卡爪的结构式不完全相同的，但还是有相似之处。
2.4.1卡爪1的设计与建模
因为卡爪与卡盘是要配合使用的，所以在阿基米德螺线的原理上建立卡爪，并使用卡盘建模时候的数据，使卡盘能够与卡爪配套。
（1）草绘卡爪1的结构。单击“草绘”命令，弹出草绘对话框，选取FRONT面为草绘平面，点击“草绘” 进入草绘环境。草绘如图34结构

图34

图35
（2）拉伸出卡爪的卡爪部分。点击（拉伸）命令，点击“设置”→“定
义”弹出草绘对话框，选取FRONT平面作为拉伸面，点击草绘进入环境，点击(投影)命令，选取上步创建的卡爪部分，然后，完成草绘。在左下方命令行中输入要拉伸的长度50，点击（确定），生成如图图35的结构

（3）创建卡爪上部分结构“1”。点击（基准平面工具），选取FRONT面为基准平面，输入偏距-平移距离50，如图36，点击确定，创建基准平面DTM1如图36所示

图36 图37
（4）草绘卡爪上部分的结构“1”。单击“草绘”命令，弹出草绘对话框，选取DTM1面为草绘平面，点击“草绘” 进入草绘环境。草绘如图38结构，完毕点击“完成”退出草绘命令。

图38
（5）拉伸刚刚草绘出的平面，点击命令，选取DTM1平面，投影出上步草绘出的结构，单击 “完成”，输入拉伸距离为50，点完成拉伸，生成如图39结构

图39
（6）拉伸卡爪上部分结构“2”，步骤同（3）、（4），选取基准平面为（4）中的最上表面，草绘平面如图图40所示，并拉伸出实体如图图41所示

图40 图41
（7）同理拉伸结构“3”，步骤同（3）、（4），选取草绘基准平面为（5）中创建结构的上表面，草绘图形如下图图42所示，拉伸出的结构如图43所示

图42

图43
卡爪1的总体结构即为图44

图44
2.4.2卡爪2的设计与建模
（步骤与卡爪1相同）
（1）草绘卡爪2的基本结构，如图45

图45
（2）拉伸出卡爪部分如图46

图46
（3）创建卡爪上部分“1”的结构如图47

图47
（4）拉伸出卡爪上部分2结构如图48

图48
（5）拉伸卡爪上部分3的结构图49

图49
（6）卡爪2的总体结构如图图50所示

图50
2.4.3卡爪3的设计与建模
（步骤与卡爪1相同）
（1）草绘卡爪3轨迹如图51所示

图51
（2）拉伸出卡爪结构如图52所示

图52
（3）拉伸出卡爪上部分“1”的结构如图53所示

图53
（4）拉伸上部分“2”结构如图54所示

图54
（5）拉伸卡爪上部分“3”结构，如图55所示

图55
（6）卡爪3的最终结构如图图56所示

图56

第三章．卡爪的工程图
3.1工程图
表达复杂零件时最常用的方法是使用空间三维模型，这样简单而且直观。但是在工程中，有些时候需要使用一组二维图形来表达一个复杂零件或装配组件，也就是使用工程图。
3.2创建工程图
3.2.1卡爪1的工程图
卡爪1的工程图如图57所示

图57
3.2.2卡爪2的工程图
卡爪2的工程图如图图58所示

图 58
3.2.3卡爪3的工程图
卡爪3的工程图如图59

图59
装配图
装配图如图60所示

图60
卡盘实体如下图图61所示

图61

论文总结
通过两个月的毕业设计，使我学到了更多的知识，将我所学到的理论知识与实际结合起来，把自己的知识面扩大了许多。在设计当中我发现不是所有的理论知识在现实生活中都是对的，有时就是跟现