新型挂钩框架设计的数学建模_1

s型挂钩模具课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握S型挂钩模具的基本结构及其在生活中的应用；2. 学生能够运用本节课所学的知识，解释S型挂钩模具的设计原理和制作过程；3. 学生能够了解并描述S型挂钩模具的物理特性和力学原理。

技能目标：1. 学生能够运用课堂所学，动手制作一个简单的S型挂钩模具；2. 学生通过实践操作，培养观察、分析和解决问题的能力；3. 学生能够运用所学知识，对S型挂钩模具进行创新设计和改进。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程设计和制作的兴趣，激发学生的创新意识；2. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与表达能力；3. 学生能够认识到科技与生活的紧密联系，增强学以致用的意识。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在通过理论与实践相结合的教学方式，使学生在掌握S型挂钩模具相关知识的基础上，提高动手实践能力和创新能力。

课程目标具体、可衡量，以便学生和教师能够清晰地了解课程的预期成果，并为后续的教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 引入：通过展示生活中常见的S型挂钩模具应用实例，引发学生对本节课的兴趣和思考。

相关教材章节：第一章第三节《生活中的简单机械》2. 理论知识：a. 介绍S型挂钩模具的基本结构、设计原理和制作过程；b. 分析S型挂钩模具的物理特性和力学原理。

相关教材章节：第二章第一节《简单机械的设计与制作》、第二节《简单机械的物理特性》3. 实践操作：a. 分组进行S型挂钩模具的制作，培养学生的动手实践能力；b. 学生通过观察、分析和解决问题，对S型挂钩模具进行创新设计和改进。

相关教材章节：第三章《动手制作简单机械》4. 总结与拓展：a. 对本节课所学内容进行总结，巩固学生的知识点；b. 展示优秀作品，激发学生的创新意识和团队协作精神；c. 引导学生思考S型挂钩模具在生活中的其他应用，提高学以致用的能力。

相关教材章节：第四章《简单机械的应用与拓展》教学内容安排和进度：第一课时：引入、理论知识（1、2节）第二课时：实践操作第三课时：总结与拓展教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，制定详细的教学大纲，以便教师有序开展教学活动，帮助学生更好地掌握知识。

u形钩连杆夹具设计
材料选择：
选择高强度、耐磨损的材料，如优质合金钢，以确保夹具的可靠性和使用寿命。

结构设计：
夹具主体采用U形钩设计，其中两侧为平行的开放式钩形结构，以便于装卸工件。

钩形结构上部应该有夹紧装置，例如螺旋机构或气动夹紧系统，可通过调节螺栓或气压来实现工件的夹紧与释放。

U形钩下部设计成支撑结构，使夹具在承受力时能增加稳定性和刚性，并确保工件固定不会滑动或倾斜。

尺寸确定：
根据待夹持工件的尺寸和重量，确定U形钩的尺寸，以确保夹具能完全包围工件并提供足够的支撑面积。

考虑到工作环境和操作者的人体工程学要求，确保夹具尺寸适当，方便使用和操作。

补偿设计：
在U形钩的底部设计补偿装置，以适应不同尺寸的工件，例如可调节高度或可调节宽度的补偿部件。

确保补偿装置易于调整，并能保持稳定性和夹紧力。

安全设计：
在夹具中添加适当数量和位置的安全装置，如防滑垫片、防跌落
装置等，以确保工件在夹持过程中的安全性。

考虑到夹具的重量和使用条件，设计强固的连接件和支撑结构，以提供稳定和可靠的操作环境。

表面处理：
对夹具的表面进行镀铬、镀硬质合金或其他防腐蚀处理，增加夹具的耐用性和抗腐蚀性。

检测与验证：
在制造过程中，对夹具进行严格的检测和验证，确保各个关键部件的准确性和可靠性。

改进型搭跳挂钩的设计与应用
一、问题提出
如图1所示，传统搭跳挂钩由一根20mm圆钢整体加工而成，挂钩方向和吊环轴线方向相互垂直，结合现场使用情况来看，搭跳挂钩一般都是挂在U型棚棚梁上，这样吊环孔正好面向迎头，但是往往由于梯子放的位置不同，搭跳钢管很难正好与吊环轴线方向平行，此时吊环和钢管之间可能相互抗劲，搭跳稳定性难以保证，威胁职工安全。

特殊情况下，需要搭跳挂钩挂在帮上拉条上时，此时吊环孔正好面向左帮或右帮，此时就不能满足搭跳要求。

图1 传统搭跳挂钩示意图
二、解决方案
针对上述问题，本文对搭跳挂钩吊环部位进行改进，使其可自行灵活调节角度，以满足各种条件下的搭跳要求，克服了传统搭跳挂钩的使用缺陷。

改进型搭跳挂钩结构图（如图2所示）
改进型搭跳挂钩
图2 改进型搭跳挂钩结构图。

挂钩课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握XX学科的基本概念、基本原理和基本方法，培养学生解决实际问题的能力和创新精神。

通过本课程的学习，学生应该能够：1.熟练掌握XX学科的基本知识和技能，了解学科发展动态。

2.能够运用所学知识解决实际问题，具备一定的实践能力。

3.培养学生的科学思维和逻辑推理能力，提高学生的综合素质。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括XX学科的基本概念、基本原理和基本方法。

具体包括以下几个部分：1.XX学科的基本概念：介绍XX学科的基本术语和概念，帮助学生建立学科的基本框架。

2.XX学科的基本原理：讲解XX学科的基本原理和规律，使学生能够理解并运用这些原理解决实际问题。

3.XX学科的基本方法：介绍XX学科的研究方法和技巧，培养学生的实践能力。

三、教学方法为了实现教学目标，我们将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握XX学科的基本知识和技能。

2.案例分析法：通过分析具体案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题的解决。

3.实验法：通过实验操作，使学生掌握XX学科的基本实验技能，培养学生的实践能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习材料。

2.参考书：推荐学生阅读相关参考书，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作多媒体课件，提高课堂教学的趣味性和生动性。

4.实验设备：准备必要的实验设备，为学生提供实践操作的机会。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试等方面，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。

具体评估方式如下：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式评估学生的学习态度和积极性。

2.作业：布置适量的作业，评估学生对知识点的掌握程度和应用能力。

3.考试：进行定期的考试，全面评估学生的知识掌握和运用能力。

六、教学安排本课程的教学安排如下：1.教学进度：按照教材和大纲的要求，合理安排每个章节的教学内容和进度。

任务二吊钩二维草图绘制1、认识Pro/E 4.0二维草绘界面中常用绘图命令的使用意义2、了解尺寸标注及约束命令的使用原则3、能以典型图例进行二维参数化草图的绘制，掌握草图绘制、尺寸标注、约束工具的应用方式及使用技巧。

教师通过局域网多媒体教学软件演示操作，引领学生运用Pro/E 4.0完成吊钩零件的二维草图绘制(图2-1)，引导学生掌握Pro/E 4.0二维草绘界面中常用的工具命令其使用方法及操作技巧。

图2-1 吊钩一 、草图图2-2二、草图绘制的基本流程1、绘制草图的几何形状，见（图2-3）2、标注尺寸及设置约束条件，见（图2-4）草绘就是二维截面的绘制，绝大部分的三维模型都是通过对二维截面的一系列操控而得到的，所以草绘在三维设计当中具有相当重要的地位。

良好的草绘习惯能够在很大程度上减少错误的发生，提高草绘的质量与效率。

通常情况下，建立草绘图都是在三维建模的过程中，也可以直接新建一个草绘文件，在以后需要时进行调用，其文件后缀名为 .sec ，见（图2-2）。

弱尺寸输入文件名图2-3强尺寸弱尺寸（颜色是灰色的）垂直约束···平行约束图2-43、修改尺寸数值，见（图2-5）双击弹出修改框，输入尺寸数值图2-5三、草图绘制的常用工具命令1、绘制线条图2-6所示为下拉式菜单草绘下面绘制各种几何图型的命令，为方便使用，Pro/E 在主窗口界面的右侧也显示出这些命令的快捷按钮，如图2-7所示。

图2-6 图2-71) 绘制直线直线的类型有：直线、相切直线、中心线，快捷工具按钮如图2-8所示。

图2-8直线：以鼠标左键点选两个点，即可产生一条直线，按鼠标滚轮可终止直线的绘制，若接着再按滚轮一次则退出直线绘制命令，如图2-9所示。

选取工具线条工具几何工具 放弃尺寸标注 约束设置 文字 完成绘制线条的命令令图2-9切线：点选两个圆或圆弧，即可产生与圆/圆弧相切的切线（内切线或外切线），如图2-10所示。

学习情境3－挂钩模具设计1 设计任务及方案分析设计题目：挂钩模具设计零件图：制品的零件图。

挂钩零件图设计要求1．材料：增强尼龙10102．生产批量：大批量3．未注公差取MT5级精度此零件长宽尺寸较小，但高度尺寸相对较大，无特殊尺寸精度和表面质量要求。

根据零件的结构特点，拟定如下表所示的工艺方案进行比较分析，勾选的方案为本章所选用的方案。

2 加载参照模型挂钩模具采用一模四件的矩形布局，可以通过定位参照零件的方法进行零件的定位和型腔的布局。

2.1. 建立模具工程目录打开Pro/E之后，首先设置好工作目录，然后将随书光盘中本章原始文件“06-gou.pet”复制工作目录中。

2.2 新建文件执行“文件＞新建”命令，在“新建”对话框的“类型”选项区内选择“制造”单选按钮，在“子类型”选项区中选择“模具型腔”单选按钮。

并在“名称”文本框内输入“gou”，取消对“使用缺省模板”复选框的勾选，单击“确定”按钮，完成文件的新建。

2.3 定位参照零件单击“菜单管理器”面板中的“模具型腔＞定位参照零件”命令，此时程序将弹出“打开”对话框，在工作目录中打开目录中打开名为“06-gou.prt”的文件，单击“打开”按钮。

在“创建参照模型”对话框中单击“确定”按钮，使默认参照类型，如图1-1所示。

在“布局”对话框中单击“选取”按钮，对参照模型的方向进行重定向，在弹出的“菜单管理器”面板中单击“动态”命令，如图1-2所示。

图1-1使用默认参照类型图1-2动态调整方向在“参照模型方向”对话框中将参照模型的坐标系统X轴旋转、90度，在相应的模型预览对话框中可以看到开模方向与Z轴方向相同，如图1-3所示。

图1-3调整开模方向2.4 型腔布局下面要按一模四件矩形布局的方式来分布参照模型。

在“布局”对话框中设置布局方式为举行布局，定向方式为“Y对称”，X和Y方向的数量均为“2”增量为“30”，单击“预览”按钮，绘图区中即会显示布局成功的参照模型，如图1-4所示。

基于UG的塑料挂钩注塑模具设计1发布时间：2021-01-12T11:28:34.927Z 来源：《基层建设》2020年第25期作者：刘广泽孔繁星* [导读] 摘要塑料模具在机械、电子产品、航天航空、及日用品生产中受到广泛应用，其发展对国家工业水平提高有着重大意义。

吉林化工学院机电工程学院吉林 132022摘要塑料模具在机械、电子产品、航天航空、及日用品生产中受到广泛应用，其发展对国家工业水平提高有着重大意义。

本文详细阐述了塑料模具行业发展现状，利用三维UG软件对塑料挂钩注射模具进行辅助设计，论述了总体结构及零部件具体设计过程，并进行了准确计算和校核，以及对模具结构进行合理性分析，进而完善和优化设计模具。

关键词注塑模具；CAD/CAM；UG中图分类号 TH1281 引言现代生产中合理加工工艺、高效设备、先进模具是必不可少的三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。

随着国家工业化建设不断发展，模具行业也在不断更新，其中塑料模具为国家经济建设做出了巨大贡献。

在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM 技术应用面已大为扩展，UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的三维设计软件，已经成为模具行业三的一个主流应用。

因此将UG等计算机辅助设计软件应用于模具设计对提高产品质量和效率有着重要意义[1-4]。

2 总体结构设计2.1 塑件整体分析在模具设计之前需要对塑件形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量等工艺性进行仔细研究和分析，恰当确定塑件制品所需模具结构和模具精度。

挂钩结构较为简单，生产量大，要求低模具成本，成型容易和精度高。

塑料挂钩材料选择ABS，其无毒，无气味，呈微黄色，成型塑料有较好光泽，不透明，密度为1.05g/cm3。

其价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一，是一种良好热塑性塑料。

数学建模框架介绍如下：
1.问题定义：首先，明确问题的定义和目标。

理解问题的背景，
包括相关的物理、工程或实际应用情境。

2.数据收集：根据问题的需要，收集相关的数据。

这可能包括实
验数据、历史数据、统计数据等。

3.建立数学模型：根据问题的特性和收集的数据，选择合适的数
学工具和概念，建立数学模型。

这可能包括代数方程、微分方程、概率模型等。

4.模型求解：使用适当的数学方法和技术，对建立的模型进行求
解。

这可能包括数值计算、符号计算、优化方法等。

5.模型验证：将模型的解与实际数据进行比较，验证模型的准确
性和有效性。

如果模型不准确或无效，可能需要返回步骤3进行修改。

6.模型应用：一旦模型被验证，它可以用来预测新情况、制定策
略或进行决策。

7.模型评估与改进：定期评估模型的有效性和适用性，并根据需
要对其进行改进或更新。

基于ANSYS Workbench的吊钩优化设计【摘要】将有限元分析方法和优化设计理论相结合，以ANSYS软件为工具，构建了吊钩的优化设计。

将形状优化和参数优化相兼容，在保证安全性的前提下，优化了吊钩的结构形状和结构参数，使得吊钩质量减少14.41%，为该类吊钩的设计探索提供了新的方法。

【关键词】ANSYS Workbench；吊钩；有限元；优化设计引言近年来，由于国内大型电厂、核电站、大型石化等设施的建设，起重机不断朝大吨位、超大吨位方向发展。

吊钩是起重机上应用最广泛的一种取物装置，也是起重机的主要承载部件，吊钩的强度及其设计的合理性对起重机工作的安全性和经济性至关重要。

因此，应用现代有限元分析方法，对吊钩的强度进行分析，发现吊钩的最大变形位置，揭示其应力分布规律和危险截面，为吊钩强度的研究设计提供理论依据，具有重要的工程意义。

本文对承载5t的板状吊钩进行优化，减轻了吊钩重量，为设计出优秀承载大吨位的吊钩提供依据。

1.建立吊钩三维模型1.1确定建模数据吊钩简化后的几何模型如图 1.1（a）所示，设置吊钩宽度为W1，高度为H1，钩孔半径为R1，钩柄宽度为W2，钩柄高度为H2，吊钩销孔半径为R2，吊钩厚度为T1.吊钩各尺寸数据如表1.1所示。

1.2建立三维模型本文采用ANSYS Workbench的DM模块直接建立吊钩的三维模型，创建后的模型如图1.1（b）所示。

1.3添加尺寸参数为对吊钩进行参数优化，定义吊钩的宽度参数为width，高度参数为height，厚度参数为thickness。

2.建立有限元模型并进行静态应力分析建立有限元模型即给建好的吊钩三维模型添加材料属性并进行网格划分。

静态应力分析包括施加载荷和约束边界条件并对应力和总变形进行求解。

2.1建立吊钩有限元模型首先定义吊钩的材料属性，吊钩采用结构钢制造，密度为7850kg/m3，弹性模量为2×105MPa，泊松比0.3。

其次对吊钩进行网格划分，吊钩采用四面体网格类型，单元尺寸为5mm，可能应力集中区域单元尺寸为2mm。