低噪声持久型云石机设计【含CAD图纸、SW三维、说明书】
,毕 业 论 文 中 期 答 辩,姓 名 :,论文题目 低噪声持久型云石机设计,论文已完成部分目录,目录 1绪论 2 1.1课题的来源及意义 1.2 云石机的发展 1.3课题的主要内容 2.工作原理及分析 2.1云石机的加工工艺要求 2.2机构原理简图 2.3机构原理分析,3.电机外形设计拟定与计算 3.1方案设想 3.1-1电动机功率和转速的选择 3.1-2电机的选择 3.2轴的计算 3.2-1轴的整体设计 3.2-2验算轴的最小直径 3.2-3 验算轴的扭矩 3.3轴承的选择 3.3-1 轴承种类的选择 3.3-2 轴承的校核,待完成部分目录,4外形设计 12 5三维建模及仿真 14 5.1 pro/E软件介绍 14 5.2 三维建模 14 4.3装配 18 5.4运动仿真 20 总结 24 参考文献 25 致谢 26,遇到的主要问题及困难,论文中涉及的计算公式众多, 有些理解较为困难 论文所需要的数据十分繁琐,而且寻找 最新的数据十分困难,渠道较少。 论文中需要构建的图形及模型比较困难,剩余论文的进度安排,在最后的一个月时间里,从网络图书和参考文献等方面选择最新最全面的数据完成剩余所需内容。多于导师沟通使自己的论文达到本科生的要求。从而顺利完成毕业论文工作。,谢谢观看 再见!, 毕业设计(论文)任务书(20 16届)题 目 低噪声持久型云石机设计 指导教师院 别专 业班 级学 号姓 名 日共8周一、 论文(设计)方向: 机械制造及其自动化二、 主要参考资料:1. 唐金松,简明机械设计手册(M).上海:上海科学技术出版社,2009,ISBN:978-7-5323-9506-42. 任先进.铁路转辙机用无刷直流电动机控制技术研究D.中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2007.3.Shen Jianxin, Li Peng,Study on Electromagnetic Losses in High-speed Permanent Magnet Brushless Machines-the State of the ArtCollege of Electrical EngineeringJ, Zhejiang University, Hangzhou 3100274成大先. 机械设计手册第 1 卷第四版M. 北京:化学工业出版社,2002.5陈德才,崔德容. 机械密封设计制造与使用M. 北京:机械工业出版社,1992.三、 课题的内容和任务要求: 1. 课题来自企业开发的项目,首先就对云石机的总体功能要求进行充分的了解。 2. 掌握设备要求的具体性能,技术参数,根据企业对该设备组成零部件,传动方式、成本及开发风险等的进行初步的论证。 3. 进行方案的选择、工艺分析、总体结构及相关机构设计。 4. 采用计算机辅助设计软件进行辅助设计及运动仿真,确定新型云石机的传动方式、关联尺寸等。 5. 分析、计算各个组成零件和整体的配合。 6. 零部件详细设计,包括材料选择、强度、刚度校核等。 7. 完成装配及工程图纸工作。 8. 撰写毕业设计(论文)。四、 毕业论文(设计)进度安排:起 讫 日 期工 作 内 容备 注2016.3.25- 2016.3.31了解设备开发内容,查阅相关资料,完成开题报告、外文翻译、设备开发论证。2016.4.1- 2016.4.51.了解设备性能要求、确定总体方案。2. 完成文献综述。2016.4.6- 2016.4.91. 确定传动方式、初步确定相关尺寸。2. 分析、计算零部件配合有关问题。2016.4.10- 2016.5.10完成运动仿真、零部件详细设计、装配图、工程图纸2016.5. 11- 2016.5.16完成毕业设计论文撰写2016.5.17- 2016.5.19准备毕业答辩学生(签名): 年 月 日指导教师(签名): 年 月 日系毕业设计(论文)工作指导小组意见:组长(签名) 年 月 日 二级学院毕业论文工作领导小组审核意见:主管领导(签名) 年 月 日 注:1.指导教师填写,任务下达人为指导教师,指导教师和接受任务的学生均应签字。2.此任务书最迟必须在学生毕业设计(论文)开始前下达给学生。3低噪声持久型云石机设计 摘要本选题的灵感是来自于市场上云石机存在明显不足之处,针对它们的缺点进行改造。此次的设计改造将使原有的云石机提高效率,增长寿命,最重要的是消除它的大部分噪声。利用改变驱动方式,去除齿轮提高效率,消除噪声,以及将碳刷电机改用无刷电机,增加电动机效率,提高寿命,降低噪声。新型云石机内部构造和传动原理都很简单,内部就只有一个无刷电机,直接对刀片进行驱动。本课题的主要问题有无刷电机直驱所需要的扭矩的计算以及电机的选用,去除齿轮传动后轴心位置如何向下移动使得刀片能够对一定厚度的石材进行切割。通过SW三维软件绘制三维图,对定子位置形状进行分析,确定改造方案,并绘制总装图和必要零部件。关键词: 改造 传动方式 无刷电机 扭矩Low noise of persistent marble machine designAbstract The inspiration of this paper is from the marble machine on the market exists obvious deficiency, for their shortcomings. The renovation design will make the original marble machine to improve efficiency, increase longevity, the most important is to eliminate the noise. Use change drive way, remove the gear to improve efficiency, eliminate noise, and will use brushless motor carbon brush motor, increase the efficiency of motor, increase longevity, reduce noise. New type of marble machine internal structure and transmission principle is very simple, within only a brushless motor, directly to drive the blades. This topic the main problem for motor direct driving the required torque calculation and the choice of motor, after removal of gear transmission axis position how to move down the blade can be used to cut stone with a certain thickness. Through SW 3 d software rendering 3 d map, the position of the stator shape were analyzed, and the retrofit scheme is determined, and draw the assembly diagram and the necessary components. Keywords: Transformation The transmission way brushless motor torque1目录1绪论21.1课题的来源及意义21.2 云石机的发展21.3课题的主要内容42.工作原理及分析42.1云石机的加工工艺要求42.2机构原理简图62.3机构原理分析63.电机外形设计拟定与计算93.1方案设想9 3.1-1电动机功率和转速的选择 3.1-2电机的选择3.2轴的计算10 3.2-1轴的整体设计 3.2-2验算轴的最小直径 3.2-3 验算轴的扭矩3.3轴承的选择10 3.3-1 轴承种类的选择 3.3-2 轴承的校核4外壳设计125三维建模及仿真145.1 pro/E软件介绍145.2 三维建模144.3装配185.4运动仿真20总结24参考文献25致谢261绪论1.1课题的来源及意义通过对目前市场上的云石机观察发现它们存在不足之处,因此有了设计改造的灵感。云石机:指石材切割机。它可以用来切割石料,瓷砖,木料等。不同的材料选择相适应的切割片,选用灵活加工范围广,体积小携带方便。在大理石切割工厂,室内外装修,木材切割上广受青睐。此外还能将其改造,使其成为专用的木材切割机、型材切割机等。 云石机是由机壳、传动装置、输出轴、密封装置、云石片、手柄、碳刷电机等构成。其连接结构大致为,传动装置的一端与输出轴的一端相连,输出轴的另一端设置有云石片,输出轴与机壳之间套设有密封装置,定子固定在机壳上,转子轴通过滚动装置设置在机壳上,转子轴与传动装置的另一端相连,电路控制器设置在机壳上。然而在目前中国的云石机发展出现的问题中,许多情况不容乐观,如噪声大、工作效率低、寿命短、粉尘多环境污染严重、散热不便等等,安全性能也不是很高。 我认为目前市场上所使用的这些云石机或因为其噪声对人的听觉会有损伤,其寿命问题造成经济上的损失,因此若是解决其中这几个关键性问题,那么云石机的使用将会更加广泛。所以这次设计有以下意义。1)了解云石机的结构、特点以及工作原理。2)对云石机性能的提高有重大意义:尽可能好地满足工艺要求、便于操作。具有合理的强度与刚度,使用可靠,好的经济性,重量轻,制造维修方便。3)培养学生的自主设计能力1.2 云石机的现状与发展 市场上现有的云石机主要使用串激电机, 而串激电机在使用时噪音较大, 而且受本身结构限制, 串激电机需要使用碳刷, 碳刷和滑环表面相接触, 由于弹簧压力作用和材料弹性变形的缘故, 使直接接触部分互相嵌入。当相对滑动时, 因摩擦作用而形成磨损。还有就是这些云石机都是利用齿轮传动的,传动方式为,电机带动齿轮,齿轮带动齿轮轴再带动云石片切割。这样的设计存在以下缺点:噪声大,磨损快、寿命短,效率低等。当然也有比较先进的设计已经将碳刷电机改成无刷电机解决了其中一部分问题。 有关于噪声的问题需要从根本上解决,产生的原因主要有以下几方面: 机械零部件运动 、机械零件之间直接接触 、机械零件之间力的传递 、机械零件与外围或内包介质的相互作用。而云石机产生噪声的主要原因是,机械零件之间直接接触 如相互啮合的齿轮对齿面之间的接触。在齿轮轮齿啮合时,由于冲击而使齿轮产生很大的加速度,并会引起周围介质扰动,由这种扰动产生的声辐射,称为齿轮的加速度噪声;另一方面,在齿轮动态啮合力作用下,系统的各零部件会产生振动,这主要是两相互作用的零件有着不可避免的一些缺陷,再加上机构本身的固有振动的激励, 使零件产生噪声。当然噪声还有其他来源另一方面,碳刷电机的噪声也不可忽略。 其次关于寿命问题,依靠碳刷工作的各种电机,由于碳刷颗粒粗硬, 或含有如金刚砂之类的硬质颗粒, 则会使机械磨损大大增加。同时由于碳刷中含有少量的碳化铁、 碳化硅即金刚沙灰粉, 以提高电刷的耐磨性能, 但也会使集电环表面拉成沟槽, 一旦形成沟糟对电机的危害极大。而且碳刷要依靠弹力与滑环表面接触,如果压力过小碳刷和滑环表面接触不稳定, 容易引起电弧, 使电器磨损增大 。因此当碳刷磨损到一定程度就应更换碳刷,否则将会使碳刷接触不良危及电机安全。由于碳刷磨损的存在致使云石机的寿命缩减。还有就是用来传动的齿轮长期使用也会发生磨损,当磨损到一定程度齿轮发生打滑那就很危险了。在这两方面的影响之下云石机一般使用不了多久。 最后便是效率问题,这个问题是综合前两方面的导致的,首先如果碳刷是非金属导电材料,电阻系数大,是铜的400倍。电阻产生的能耗高; 持续的滑动摩擦导电产生的接触电阻、 机械摩擦热耗, 加上电刷的电阻能耗转化为高热易使弹簧失压及导线老化, 引起接触不良、 产生火花,严重影响电机正常运行。然后就是齿轮传动以及齿轮之间摩擦需要消耗一部分能量,就这两方面造成的效率损失将近30%。 云石机的发展也就是针对以上问题的改进。 首先便是将有刷电机改装成无刷电机无刷电机运用到云石机中可以有以下优点:噪音小,无碳刷磨损,效率提高30,机器寿命高,无刷电机工作电压为30V,特别适应潮湿环境中使用以及能使用湿片操作。 无刷电机的直驱。传统的云石机使用的碳刷电机由于扭矩的不足无法直接驱动刀片进行切割。因此只能利用齿轮传动,这样做缺点是: 传动链长, 可控性差, 系统效率低、 功率因数低、 维护费用高、 噪声大等 。而无刷电机直接驱动刀片, 去掉了齿轮传动的机械装置, 简化整个系统的结构, 缩短了传动链,大大提高了云石机的机械效率、 机械传动装置的可靠性及运行效率, 同时降低了制造成本, 节约了资源,而且最关键的是将齿轮传动带来的噪声消除了!1.3课题的主要内容(一)研究的主要内容1)目前市场上的云石机所存在的缺点和不足之处2)产生这些弊端的原因涉及哪些方面3)解决这些存在的弊端,提高一些不足之处的设计方法2.工作原理及分析2.1云石机的加工工艺要求一般情况下云石机除了切割瓷砖类规则的食材之外,在一些情况下需要切割一些形状不规则的石块或者岩石等以保证不同的市场需要。但多数情况是用于装潢中的瓷砖切割,因此除了切割范围广的要求外,噪声与粉尘这方面的缺点也需要改善。2.2机构原理简图2.3机构原理分析通过上述结构图可直观的看出刀片连接在电机的轴上电机通过直驱带动刀片旋转进行切割。轴的末端有一个散热用的风扇通过过盈配合与轴配合,向外抽风达到散热效果。切割时开启机器,随后将云石机平整的放在石材表面移动切割。在切割材料的过程中,要有水喷射到圆锯片上,来降低切割过程中所产生的粉尘对人体的危害。切割时手要握紧手柄保证切割过程中整个设备不因电机的震动而移动,同时也保证了切口的平整性。3.电机的设计拟定与计算3.1电动机的选择电动机选择内容应包括:电动机的类型、电压、转速、以及容量(功率)等、而且这些方面的参数应综合考虑73.1-1电动机功率和转速的选择由于很难找到电机选择的相关数据,如果通过计算来选择所需要电机的功率可行性不高,所以可根据类比法来选择电机的额定功率。上一代云石机通过齿轮传动,其切割转速功率与新型云石机相差无几可以通过上一代云石机的相关数据来确定所选的电机。以下是一种云石机的部分数据:表3-1 东成云石机 Z1E-FF-110额定电压(V)220额定频率(Hz)50砂轮片最大直径(mm)110砂轮片孔径(mm)30额定输入功率(kw)1.2额定转速(r/min)13000净重(kg)3.0所以设计的新型云石机所切割的深度与上一代云石机的切割深度差不多,故可以依照该云石机的额定功率和转速来定所选电机的功率,考虑到其他因素,可以选择比云石机大点的功率和转速,可选择电机额定功率P额=1.5kw,额定转速15000r/min。3.1-2电机的选择查相关资料可知,由于所设计的切割机不要求调速、对启动性能没有过高的要求,而电动机工作环境多粉尘且湿度较高,故选择封闭型、外壳防护的无刷电机。3.2轴的设计轴的设计应考虑很多方面的因素和要求,其中主要问题是轴的材料、结构、强度和刚度,对于高速运转的轴还应考虑振动稳定性问题。11图3-2 轴的设计图3.2-1轴的整体设计考虑到经济实用性,选择45钢来作为轴的材料。如图4-2,左边最外面17部分用来固定圆锯片,两个台阶前面17部分用来与轴承过盈配合,最末端8部分端用来与散热风扇过盈配合。3.2-2验算轴的最小直径因在该设计中轴的受力主要为扭转力,所以在校核时,主要考虑的是扭转强度。由查表得,45钢的许用扭转应力T=30Mpa,轴的扭转强度条件为 (3-1)式中:T为扭转切应力,Mpa; T为轴所受的扭矩,Nmm; WT为轴的扭转截面系数,mm3 n为轴的转速,r/min; P为轴传递的功率,Kw; d为计算截面处轴的直径,mm;由式(3-1)可得轴的直径应该满足以下条件: (3-2)轴上有两个深沟球轴承,查相关资料可知轴承的传动效率为0.99。P=1.5x0.992=1.47Kwn=15000r/minT取较大值,A0取较小值的情况是:弯矩较小或只受扭矩作用、载荷较平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴只做单向旋转。所设计的新型云石机的轴所受的弯矩小载荷平稳,只做单向旋转且无轴向载荷,故可取T=45MPa,A0=103。由式(3-2)得有图4-2可知,轴最小的直径dmin=8mm4.78mm,所以轴的直径符合设计要求。3.2-3 验算轴的扭矩图3-2.3 轴的受力分析(1)水平受力计算图3-2.4 水平方向的受力分析由式(4-2)可知为了画出AC段的弯矩图,需要将AC段分成AB段和BC段用1表示AB段中任意横截面到左端的距离,用2表示BC段中任意横截面到左端的距离图4-6 水平弯矩图当时有最大水平转矩(2)垂直方向的受力计算图4-7 垂直方向的受力分析由式(4-1)可知,有以上可得为了画出AC段的弯矩图,需要将AC段分成AB段和BC段用x3表示AB段中任意横截面到左端的距离,用x4表示BC段中任意横截面到左端的距离。AB段弯矩方程:BC段的我就方程:图4-8 垂直方向的弯矩图(3)计算总弯矩(4)计算轴的扭矩图4-9 扭矩图 (4-5)(5)校核轴的强度在B处弯矩最大,直径也比较小,所以在B处最容易收到破坏,计算应力 (4-6)此处的取0.6对于直径为d的圆轴,弯曲应力为,扭转切应力为,将和代入得到 (4-7)式中:轴的计算应力,MPa; M轴所受的弯矩,; T轴所受的扭矩,; W轴的抗弯截面系数,; 对称循环变应力时轴的许用弯曲压力;由资料可知,根据式(4-6)由资料可知45钢的所以轴的强度满足该课题的要求。3.3 轴承的选择轴承的选择主要是对轴承的类型、额定动载荷、基本额定动载荷、当量动载荷、使用寿命的计算与校核12。3.3-1 轴承种类的选择新型云石机的轴承放在云片的轴上,受到的力主要是径向力,同时也有较小的轴向力,根据要求,可以选用单列深沟球轴承。出于对轴和安装方便的考虑,初选型号16003的深沟球轴承,其相关参数如下:图4-10 深沟球轴承表4-3 16003轴承部分参数基本尺寸/mm基本额定尺寸/kN极限转速/rmin-1质量/kg脂油1735863.318000220000.0323.3-2 轴承的校核受力分析如图4-3所示,有以上对轴的运算可知,在B点的受力最大,故应选择B处的轴承来校核。A、B两处装的都是16003轴承。(1)轴承受到的径向力;由于无法求得锯片和带轮的轴向力,可以估算给轴向力一个值,所取值。(2)计算相对轴向载荷: (4-8) (4-9)由式(4-8)和(4-9)可知,轴承所相对应的相对轴向载荷取0.025,对应的判断系数。由于,所以。(3)计算实际当量动载荷(4)预期计算寿命水泥瓦切割机是间断使用的机械,中断使用后果比较严重,故预期计算寿命。轴承应具有的基本额定动载荷值C为: (4-10)式中:P当量动载荷,N; n轴承的转速,r/min; 指数。对于球轴承,;对于滚子轴承,;将P=338.32N,n=2800r/min, =3代入式(4-10)可得出轴承应具有的基本额定动载荷值:由表4-3可知,6205轴承的额定动载荷,所以可选用这种轴承。4 外机壳的设计 总结在本次设计中,主要是在对企业绕线机内部结构进行充分理解的基础上,根据企业要求,将双工位改造成四工位,以提高设备的工作效率。通过方案比较,并充分利用pro/E软件进行三维建模以及运动仿真,基本上能够证明,运动原理是正确的。由于该机构方向受力情况比较复杂,两个方向的主要运动都不是匀速运动,所以相关计算方面缺乏计算的经验,只在一些尺寸上满足机构运动过程。齿轮尺寸以及齿宽等参数在参照原有机构的基础上,进行了简单推算,这也是本次毕业设计做得不够的地方。参考文献1 高艳霞.设备改造技术分析J.机电信息, 2011-25-252 汪久根.论机械结构的设计J.教育学院论坛, 2012-02-153 濮良贵,纪名刚. 机械设计M.北京:高等教育出版社, 2006:186-192.4 王丹丹,机械设备改造理论及方法探讨J.内蒙古石油化工. 2011-07-305 刘伟, 利用计算机辅助制造的加工模拟提高产品加工质量J. 信息与电脑 2011-04-156 林清安,Pro/E Wildfire 5.0动态机构设计与模拟M. 电子工业大学出版社20017 赵晓东,董哲,王敏,全自动绕线机的研制J. 电子工业专用设备 2010-118 Manas Bajaj,SIMULATION-BASED DESIGN Georgia Institute of Technology,2008-129 Springer Series in Solid and Structural Mechanics,3Volumes form 2013-2014,ISSN:2195-351110 黄锡恺,郑文伟.机械原理.北京:人民教育出版社,2006致谢本设计是在朱炜老师的悉心指导下完成的,朱老师严谨的工作作风、创新的学术知识和丰富的经验令我受益匪浅。在设计期间给予了我很大的帮助,使我得以朝着正确的研究方向前进。设计过程中有很多难点都在老师悉心教导下解决。在此向老师致以最诚挚的谢意!同时感谢工程与设计学院各位领导和老师们给予的支持和帮助。感谢公司里的员工和老板对本设计的参考和建议。感谢在本论文完成过程中帮助我的所有同学和朋友! 17 毕业设计(论文)(2016 届)题 目 低噪声持久型云石机设计 指导教师 院 别 班 级 学 号 姓 名 年 三月二十一日 毕业设计(论文)开 题 报 告 (2016届)题 目低噪声持久型云石机设计指导教师院 别班 级学 号姓 名 年 月 日一、选题的意义目前市场上最为常见的电动式瓷砖切割机为云石机。它可以用来切割石料,瓷砖,木料等。不同的材料选择相适应的切割片,选用灵活加工范围广,体积小携带方便。在大理石切割工厂,室内外装修,木材切割上广受青睐。此外还能将其进行改造,使其成为专用的木材切割机、型材切割机等。云石机是由机壳、传动装置、输出轴、密封装置、云石片、手柄、碳刷电机等构成。其连接结构大致为,传动装置的一端与输出轴的一端相连,输出轴的另一端设置有云石片,输出轴与机壳之间套设有密封装置,定子固定在机壳上,转子轴通过滚动装置设置在机壳上,转子轴与传动装置的另一端相连,电路控制器设置在机壳上。然而在目前中国的云石机发展出现的问题中,许多情况不容乐观,如噪声大、工作效率低、寿命短、粉尘多环境污染严重、散热不便等等,安全性能也不是很高。 我认为目前市场上所使用的这些云石机或因为其噪声对人的听觉会有损伤,其寿命问题造成经济上的损失,因此若是解决其中这几个关键性问题,那么云石机的使用将会更加广泛。所以这次设计有以下意义。1)了解云石机的结构、特点以及工作原理。2)对云石机性能的提高有重大意义:尽可能好地满足工艺要求、便于操作。具有合理的强度与刚度,使用可靠,好的经济性,重量轻,制造维修方便。3)培养学生的自主设计能力二、研究的主要内容,拟解决的主要问题(阐述的主要观点)(一)研究的主要内容1)目前市场上的云石机所存在的缺点和不足之处2)产生这些弊端的原因涉及哪些方面3)解决这些存在的弊端,提高一些不足之处的设计方法(二)拟解决的主要问题1)针对云石机噪声污染大这个缺点,设计一个降低或消除噪声的方案2)针对其加工寿命短的问题,改进其结构或更改原件增加寿命 三、研究(工作)步骤、方法及措施(思路)(一)研究步骤1. 认真研究毕业设计课题的要求和内容,查阅相关文献资料。2对设计的设备进行初步研究,学撑其原理及设计要点等,在导师的指导下完成文献综述及开题报告。3通过设计方案的比较确定本次设计的总体方案。4对主要机构及传动部件进行详细设计。5. 绘制总装图及相关件图纸。6. 完成毕业设计说明书及其他相关文档。(二)研究的方法1.调查法调查法是通过咨询社会上与使用云石机有关的工作人员,了解他们实际工作中云石机所带来的一些问题,以及他们希望改进的一些地方。总结后得出结论,朝着这方面进行研究分析,是改造后的及其更加亲民。2.文献法 文献法是通过对文献进行查阅、分析、整理从而找出事物本质属性的一种研究方法。它是设计研究中的一项重要任务和内容。本文通过文献阅读参考文献了解市场上的云石机的工作传动原理,以及对其结构得到了了解。还可以知道产生一些弊端的原因,然后从根本上研究解决这些问题。 3.观察实践法观察与实践相结合是通过对实体机器的拆分详细了解他的内部构造。理论与实践相结合,可以让我更加深刻的了解文献中的内容。以及对电机传动等方面的知识得到巩固,使接下来的设计工作更加方便快捷。(3) 解决问题的措施 1.针对噪声问题。机械噪声是机械零部件在运转过程中相互间发生碰撞、摩擦、冲击、产生振动而发生的,其声源 是固体面的振动1。云石机声源主要来自两方面电机自身的声音以及齿轮传动的声音。传统的碳刷电机由于直驱扭力不够,利用减速齿轮减速增加扭力带动刀片加工,而齿轮间的摩擦则会产生噪声。其次是碳刷电机本身就会噪声就大。因此通过更换成无刷电机,无刷电机本身扭力可达到切割标准因此可以直驱,所以可以去除齿轮减小大部分噪声,又因为无刷电机本身噪声很小,顺利解决噪声问题。 2.针对寿命短的问题。目前市场上的电机多碳刷电机,由于有刷电机的结构原因,电刷和换向器的接触电阻很大,造成电机整体电阻较大,容易发热。依靠碳刷工作的各种电机, 其碳刷的磨损是不可避免的, 当碳刷磨损到一定程度(约为新刷的一半) , 就应更换碳刷, 否则将会使破刷接触不良2。而且永磁体是热敏元件,如果温度太高的话,磁钢是会退磁的,使电机性能下降,影响有刷电机的寿命。电流做功在电机内部电阻上了,所以电能有很大程度转化为了热能,所以有刷电机的输出功率不大,效率也不高。通过更换为无刷电机有效的解决电机噪声大寿命短效率低的问题。四、毕业论文(设计)提纲1.绪论 1.1课题研究背景 1.2课题研究目的 1.3研究的主要内容 2.新型云石机的设计 2.1新型云石机材料和相关参数 2.2新型云石机的运动和原理 2.3新型云石机的工艺分析 3.新云石机内部电机的选择及传动方案 4.新型云石机外部机构分析设计 4.1散热问题 4.2安全问题 5.三维仿真模型和非标准件二维图纸的绘制 5.1三维仿真动画的制作 5.2非标准件的二维图纸的绘制 6.样机及后期细节的修改 6.1样机的制作 6.2人工操作界面的细节优化 6.3考虑后期维护需要再对原设计进行优化 6.4实体产品的最终定型五、主要参考文献 1仝志永,牟伟,王思伟,机械噪声的产生及其控制方法J 中国船舶重工集团公司 2008 2维亚.电机碳刷磨损的一种报警方法电气时代J , Electric Age,1994 3任先进.铁路转辙机用无刷直流电动机控制技术研究D.中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2007. 4Wae-Gyeong Shin ,An analysis of the main factors on the wear of brushes for automotive small brush-type DC motorM,Korean Society of Mechanical Engineers,2010 5Shen Jianxin, Li Peng,Study on Electromagnetic Losses in High-speed Permanent Magnet Brushless Machines-the State of the ArtCollege of Electrical EngineeringJ, Zhejiang University, Hangzhou 310027 6陈德才,崔德容.机械密封设计制造与使用M. 北京:机械工业出版社,1992.指导教师意见:(表格放在同一页)(时间填写统一按毕业设计安排(2015.03.032015.03. 10之间)填写)签名: 年 月 日毕业设计(论文)工作指导小组意见:(时间填写统一按毕业设计安排(2015.03.10)填写)(各小组内填写日期一致) 签名:年 月 日我的开题报告,低噪声持久型云石机设计,一、选题的意义,前市场上最为常见的电动式瓷砖切割机为云石机。它可以用来切割石料,瓷砖,木料等。不同的材料选择相适应的切割片,选用灵活加工范围广,体积小携带方便。在大理石切割工厂,室内外装修,木材切割上广受青睐。此外还能将其进行改造,使其成为专用的木材切割机、型材切割机等。 云石机是由机壳、传动装置、输出轴、密封装置、云石片、手柄、碳刷电机等构成。其连接结构大致为,传动装置的一端与输出轴的一端相连,输出轴的另一端设置有云石片,输出轴与机壳之间套设有密封装置,定子固定在机壳上,转子轴通过滚动装置设置在机壳上,转子轴与传动装置的另一端相连,电路控制器设置在机壳上。 然而在目前中国的云石机发展出现的问题中,许多情况不容乐观,如噪声大、工作效率低、寿命短、粉尘多环境污染严重、散热不便等等,安全性能也不是很高。 我认为目前市场上所使用的这些云石机或因为其噪声对人的听觉会有损伤,其寿命问题造成经济上的损失,因此若是解决其中这几个关键性问题,那么云石机的使用将会更加广泛。所以这次设计有以下意义。 1)了解云石机的结构、特点以及工作原理。 2)对云石机性能的提高有重大意义:尽可能好地满足工艺要求、便于操作。具有合理的强度与刚度,使用可靠,好的经济性,重量轻,制造维修方便。 3)培养学生的自主设计能力,二、研究的主要内容,拟解决的主要问题(阐述的主要观点),(一)研究的主要内容 1)目前市场上的云石机所存在的缺点和不足之处 2)产生这些弊端的原因涉及哪些方面 3)解决这些存在的弊端,提高一些不足之处的设计方法 (二)拟解决的主要问题 1)针对云石机噪声污染大这个缺点,设计一个降低或消除噪声的方案 2)针对其加工寿命短的问题,改进其结构或更改原件增加寿命,三、研究(工作)步骤、方法及措施(思路),(一)研究步骤 1. 认真研究毕业设计课题的要求和内容,查阅相关文献资料。 2对设计的设备进行初步研究,学撑其原理及设计要点等,在导师的指导下完成文献综述及开题报告。 3通过设计方案的比较确定本次设计的总体方案。 4对主要机构及传动部件进行详细设计。 5. 绘制总装图及相关件图纸。 6. 完成毕业设计说明书及其他相关文档。,(二)研究的方法 1.调查法 调查法是通过咨询社会上与使用云石机有关的工作人员,了解他们实际工作中云石机所带来的一些问题,以及他们希望改进的一些地方。总结后得出结论,朝着这方面进行研究分析,是改造后的及其更加亲民。 2.文献法 文献法是通过对文献进行查阅、分析、整理从而找出事物本质属性的一种研究方法。它是设计研究中的一项重要任务和内容。本文通过文献阅读参考文献了解市场上的云石机的工作传动原理,以及对其结构得到了了解。还可以知道产生一些弊端的原因,然后从根本上研究解决这些问题。 3.观察实践法 观察与实践相结合是通过对实体机器的拆分详细了解他的内部构造。理论与实践相结合,可以让我更加深刻的了解文献中的内容。以及对电机传动等方面的知识得到巩固,使接下来的设计工作更加方便快捷。,解决问题的措施 1.针对噪声问题。机械噪声是机械零部件在运转过程中相互间发生碰撞、摩擦、冲击、产生振动而发生的,其声源 是固体面的振动1。云石机声源主要来自两方面电机自身的声音以及齿轮传动的声音。传统的碳刷电机由于直驱扭力不够,利用减速齿轮减速增加扭力带动刀片加工,而齿轮间的摩擦则会产生噪声。其次是碳刷电机本身就会噪声就大。因此通过更换成无刷电机,无刷电机本身扭力可达到切割标准因此可以直驱,所以可以去除齿轮减小大部分噪声,又因为无刷电机本身噪声很小,顺利解决噪声问题。 2.针对寿命短的问题。目前市场上的电机多碳刷电机,由于有刷电机的结构原因,电刷和换向器的接触电阻很大,造成电机整体电阻较大,容易发热。依靠碳刷工作的各种电机, 其碳刷的磨损是不可避免的, 当碳刷磨损到一定程度(约为新刷的一半) , 就应更换碳刷, 否则将会使破刷接触不良2。而且永磁体是热敏元件,如果温度太高的话,磁钢是会退磁的,使电机性能下降,影响有刷电机的寿命。电流做功在电机内部电阻上了,所以电能有很大程度转化为了热能,所以有刷电机的输出功率不大,效率也不高。通过更换为无刷电机有效的解决电机噪声大寿命短效率低的问题。,四、毕业论文(设计)提纲,1.绪论 1.1课题研究背景 1.2课题研究目的 1.3研究的主要内容 2.新型云石机的设计 2.1新型云石机材料和相关参数 2.2新型云石机的运动和原理 2.3新型云石机的工艺分析 3.新云石机内部电机的选择及传动方案 4.新型云石机外部机构分析设计 4.1散热问题 4.2安全问题 5.三维仿真模型和非标准件二维图纸的绘制 5.1三维仿真动画的制作 5.2非标准件的二维图纸的绘制 6.样机及后期细节的修改 6.1样机的制作 6.2人工操作界面的细节优化 6.3考虑后期维护需要再对原设计进行优化 6.4实体产品的最终定型,谢谢。, 毕业设计(论文)文献综述(2016届)题 目低噪声持久型云石机设计 指导教师院 系班 级学 号姓 名 年一月十日毕业设计(论文)文献综述随着科技的发展,社会的一切都在进步,都朝着机械自动化的方向发展,而机械的改进与发明成为了现在的首要任务。现阶段较大型的突破就是无刷电机的出世,碳刷电机在很多器械中被无刷电机取代。云石机工作于建筑工程,装饰作业,石材加工等对水磨石,大理石,花岗岩,陶瓷砖,石棉水泥板以及玻璃钢等非金属硬脆性材料的切割加工。它具有切割效率高, 加工质量好等明显特点, 切割时需要适当加水冷却云石片。1但是老式的云石机在设计制造方面还存在一定缺陷,因此在这方面的改进也不能落后。一关于云石机的现状 市场上现有的云石机主要使用串激电机, 而串激电机在使用时噪音较大, 而且受本身结构限制, 串激电机需要使用碳刷, 碳刷和滑环表面相接触, 由于弹簧压力作用和材料弹性变形的缘故, 使直接接触部分互相嵌入。当相对滑动时, 因摩擦作用而形成磨损。1还有就是这些云石机都是利用齿轮传动的,传动方式为,电机带动齿轮,齿轮带动齿轮轴再带动云石片切割。这样的设计存在以下缺点:噪声大,磨损快、寿命短,效率低等。当然也有比较先进的设计已经将碳刷电机改成无刷电机解决了其中一部分问题。 有关于噪声的问题需要从根本上解决,产生的原因主要有以下几方面: 机械零部件运动 、机械零件之间直接接触 、机械零件之间力的传递 、机械零件与外围或内包介质的相互作用。而云石机产生噪声的主要原因是,机械零件之间直接接触 如相互啮合的齿轮对齿面之间的接触。2在齿轮轮齿啮合时,由于冲击而使齿轮产生很大的加速度,并会引起周围介质扰动,由这种扰动产生的声辐射,称为齿轮的加速度噪声;另一方面,在齿轮动态啮合力作用下,系统的各零部件会产生振动3,这主要是两相互作用的零件有着不可避免的一些缺陷,再加上机构本身的固有振动的激励, 使零件产生噪声。2 当然噪声还有其他来源另一方面,碳刷电机的噪声也不可忽略。 其次关于寿命问题,依靠碳刷工作的各种电机,由于碳刷颗粒粗硬, 或含有如金刚砂之类的硬质颗粒, 则会使机械磨损大大增加。同时由于碳刷中含有少量的碳化铁、 碳化硅即金刚沙灰粉, 以提高电刷的耐磨性能, 但也会使集电环表面拉成沟槽, 一旦形成沟糟对电机的危害极大。1而且碳刷要依靠弹力与滑环表面接触,如果压力过小碳刷和滑环表面接触不稳定, 容易引起电弧, 使电器磨损增大 。因此当碳刷磨损到一定程度就应更换碳刷,否则将会使碳刷接触不良危及电机安全。4由于碳刷磨损的存在致使云石机的寿命缩减。还有就是用来传动的齿轮长期使用也会发生磨损,当磨损到一定程度齿轮发生打滑那就很危险了。在这两方面的影响之下云石机一般使用不了多久。 最后便是效率问题,这个问题是综合前两方面的导致的,首先如果碳刷是非金属导电材料,电阻系数大,是铜的400倍。电阻产生的能耗高; 持续的滑动摩擦导电产生的接触电阻、 机械摩擦热耗, 加上电刷的电阻能耗转化为高热易使弹簧失压及导线老化, 引起接触不良、 产生火花,严重影响电机正常运行。1然后就是齿轮传动以及齿轮之间摩擦需要消耗一部分能量,就这两方面造成的效率损失将近30%。 二新型云石机的研究方向及发展趋势 新型的云石机针对以下几点进行改进 1、用无刷电机取代碳刷电机。无刷电机运用到云石机中可以有以下优点:噪音小,无碳刷磨损,效率提高30,机器寿命高,无刷电机工作电压为30V,特别适应潮湿环境中使用以及能使用湿片操作。1 2、无刷电机的直驱。传统的云石机使用的碳刷电机由于扭矩的不足无法直接驱动刀片进行切割。因此只能利用齿轮传动,这样做缺点是: 传动链长, 可控性差, 系统效率低、 功率因数低、 维护费用高、 噪声大等 5 。而无刷电机直接驱动刀片, 去掉了齿轮传动的机械装置, 简化整个系统的结构, 缩短了传动链,大大提高了云石机的机械效率、 机械传动装置的可靠性及运行效率, 同时降低了制造成本, 节约了资源。三新型云石机的设计产生的新问题与解决问题的大致方案设计主要问题与难点在于新型云石机外壳的设计。由于它结构的简化去除了齿轮的传动用无刷电机直驱。但是电机的轴若是在中间云石片将无法深出切割部分或是伸出太少,另外无刷电机含有电路板,电路板的摆放也是需要考虑。此外还要考虑电机散热的问题。这些问题在接下来的外壳设计过程中都要考虑进去。针对上述问题,大致的应对方案是将电机的定子外壳上半部分设计为平面将电路板放置在它上面,然后下半部分放置于最低端。机器的最后加一个风扇往里吹空气,云石机前端设有出风口有。四结论此产品的外部结构设计是一个相当复杂的问题,必须从设计开始就加以注意,全面考虑,统筹解决。设计的结果可能不是一个实际问题的具体最终解,而是某种从初始问题状态到最终解的一个“中间”解。随着问题情景的变化,解也相应进行调整和改变。7参考文献 1姜卫亮,应时立,一种云石机P,CN,2009. 2仝志永,牟伟,王思伟,机械噪声的产生及其控制方法J 中国船舶重工集团公司 2008. 3白洪金,张金美,姚剑浩 齿轮传动的噪音分析及减噪设计M,嘉兴市机械研究所,2010 4维亚.电机碳刷磨损的一种报警方法电气时代J , Electric Age,1994 5许德宝,无刷直流电机直驱抽油机系统控制器设计山J,东理工大学 电气与电子工程学院,2012. 6任先进.铁路转辙机用无刷直流电动机控制技术研究D.中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2007. 7谭浩,赵江洪,王巍,张军产品造型设计思维模型与应用D, 湖南大学现代车身技术教育部重点实验室,2006
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