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本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
論文題目：基于SolidWorks的電除塵器振打裝置設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
所在院系： 機(jī)電學(xué)院
所學(xué)專業(yè)： 機(jī)電技術(shù)教育
導(dǎo)師姓名：
完成時(shí)間：
摘 要
本文分析國(guó)內(nèi)外振打裝置技術(shù)的研究現(xiàn)狀和電除塵器振打裝置的工作原理，確定了采用既結(jié)合了我國(guó)的實(shí)際情況，又具有普遍性的側(cè)部撓臂錘振打的設(shè)計(jì)方案。針對(duì)目前側(cè)部撓臂錘振打存在的一些問(wèn)題提出改進(jìn)設(shè)計(jì)方法。本文利用Solidworks快速建立機(jī)械零件的三維實(shí)體繪圖和三維裝配這種功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助繪圖和設(shè)計(jì)軟件，對(duì)側(cè)部撓臂錘振打裝置的各個(gè)組成部分進(jìn)行實(shí)體造型設(shè)計(jì)與裝配，較完善的對(duì)側(cè)部撓臂錘振打裝置的結(jié)構(gòu)展示和設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：電除塵器；振打裝置；特征；裝配
Abstract
This paper analyzes the technology at home and abroad vibration device research and electrostatic precipitator rapping device working principle, identified using a combination of both the actual situation of our country, but also has universal flexible side arm vibration hammer design. Side view of the current torsion arm vibration hammer some issues to improve the design method. In this paper, the use of Solidworks mechanical parts to quickly create the three-dimensional graphics and three-dimensional entities, such powerful assembly of computer-aided graphics and design software, the opposite arm of the Department of torsion vibration hammer device to carry out the various components of the solid modeling design and assembly, better Department of torsion contralateral arm vibration hammer device to display the structure and design.
Keywords: Electrostatic precipitator（ESP）； vibration device； Characteristics；Assembly
目 錄
1 引 言 2
2 電除塵器振打裝置分析與設(shè)計(jì) 3
2.1 振打裝置的原理和工作過(guò)程 3
2.2 振打裝置設(shè)計(jì)方案分析 3
2.3 Solidworks軟件的選擇 4
3 振打裝置造型設(shè)計(jì)過(guò)程 5
3.1 造型設(shè)計(jì)分析 5
3.2 振打錘造型設(shè)計(jì) 5
3.2.1 設(shè)計(jì)分析 5
3.2.2 銷造型設(shè)計(jì) 5
3.2.3 夾板造型設(shè)計(jì) 6
3.2.4 錘頭造型設(shè)計(jì) 7
3.3 振打錘臂造型設(shè)計(jì) 7
3.3.1 設(shè)計(jì)分析 7
3.3.2 錘臂造型設(shè)計(jì) 7
3.4 振打軸造型設(shè)計(jì) 9
3.4.1 設(shè)計(jì)分析 9
3.4.2 軸一的造型設(shè)計(jì) 9
3.4.3 軸二的造型設(shè)計(jì) 11
3.4.4 軸三的造型設(shè)計(jì) 11
3.5 振打軸承造型設(shè)計(jì) 12
3.6 連接件造型設(shè)計(jì) 13
3.6.1聯(lián)軸套造型設(shè)計(jì) 13
3.6.1螺母和螺栓實(shí)體造型 14
4 振打裝置的虛擬裝配 14
4.1 裝配分析 14
4.2 振打錘、振打錘臂和螺栓的裝配 15
4.3 振打軸的裝配 16
4.3 總裝配仿真 16
結(jié)束語(yǔ) 17
謝辭 17
參考文獻(xiàn) 18
1 引 言
進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，環(huán)保問(wèn)題愈來(lái)愈成為全球迫切關(guān)注的問(wèn)題，國(guó)家對(duì)污染控制的標(biāo)準(zhǔn)和要求不斷提高，對(duì)粉塵排放的要求也大幅提高。電除塵器作為凈化煙氣、控制大氣污染的主要方式，在控制大氣污染方面發(fā)揮了十分巨大的作用。20世紀(jì)80年代中以來(lái)，我國(guó)的電除塵器行業(yè)獲得了迅速發(fā)展，到20世紀(jì)末，我國(guó)已經(jīng)作為世界電除塵器大國(guó)出現(xiàn)在國(guó)際舞臺(tái)。
世界上第一臺(tái)電除塵器于1885年問(wèn)世，直到20世紀(jì)40年代，電除塵器才真正落戶于中國(guó)，卻由于歷史的原因在中國(guó)并沒(méi)有受到重視。到了20世紀(jì)70～80年代，電除塵器在中國(guó)得到飛速發(fā)展，各工業(yè)部門(mén)普遍開(kāi)展試驗(yàn)和研究，取得令人矚目的成績(jī)。特別是隨著改革開(kāi)放，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為電除塵器的廣泛應(yīng)用提供了十分廣闊的市場(chǎng)。近幾年來(lái)國(guó)產(chǎn)電除塵器運(yùn)行表明，其設(shè)備結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平，有些方面還優(yōu)于原來(lái)引進(jìn)的設(shè)備。國(guó)產(chǎn)電除塵器的設(shè)計(jì)制造和使用都積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，并且仍在不斷改進(jìn)和完善中我國(guó)電除塵行業(yè)2007年發(fā)展綜述.北京:中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)電除塵委員會(huì).2008
。
振打裝置是決定電除塵器性能的一個(gè)重要部分，做為電除塵器本體結(jié)構(gòu)的一部分，它的發(fā)展?fàn)顩r自然要受到本體研究發(fā)展?fàn)顩r的制約。發(fā)展初期許多技術(shù)主要依賴國(guó)外引進(jìn)，因?yàn)閷?duì)粉塵在收塵極上的分布規(guī)律、粉塵收集過(guò)程、振打清灰過(guò)程以及振打清灰中的連帶問(wèn)題等等技術(shù)都很匱乏，更沒(méi)有相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。為此一批批技術(shù)人員為之努力著，奉獻(xiàn)著。在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上國(guó)家大力支持自主技術(shù)的創(chuàng)新，并設(shè)立若干863火炬項(xiàng)目。我國(guó)相繼研究設(shè)計(jì)了底部撓臂錘振打、雙面撓臂錘振打、側(cè)部旋轉(zhuǎn)撓臂錘振打、中部旋轉(zhuǎn)撓臂錘振打，并將國(guó)外的頂部電磁錘振打技術(shù)與并與我國(guó)的實(shí)際情況相結(jié)合，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)取得了很好的經(jīng)濟(jì)效果。濟(jì)南北郊熱電廠2號(hào)爐改為頂部電磁錘振打電除塵器后,其效率保持99.2%以上，而且長(zhǎng)期穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)還對(duì)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，用眾多技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)施工人員的辛勤汗水換來(lái)了我國(guó)電除塵器振打裝置技術(shù)的新景象。
電除塵器廣泛用于燃煤電廠、水泥、化工等行業(yè)的煙塵凈化、回收。電除塵器本體的設(shè)計(jì)制造需要具備豐厚的機(jī)械理論知識(shí)、工程安裝知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)積累，要求設(shè)計(jì)者對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、制造加工知識(shí)的綜合運(yùn)用。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)制造中，除塵器本體的設(shè)計(jì)尺寸很大程度上依賴于需方的實(shí)際安裝要求，包括安裝地點(diǎn)的空間位置，環(huán)境條件以及與周邊設(shè)施，并結(jié)合設(shè)計(jì)人員豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成?，F(xiàn)在借助計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持,充分發(fā)揮 CAD 軟件在設(shè)計(jì)過(guò)程中的作用，實(shí)現(xiàn)電除塵器產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)，虛擬裝配，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下還要考慮到經(jīng)濟(jì)性以及后期維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性。目前的設(shè)計(jì)制造多以成功設(shè)計(jì)為參照，按照機(jī)械設(shè)計(jì)等方面設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求，盡早的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，在現(xiàn)場(chǎng)安裝之前得到一個(gè)合理的設(shè)計(jì)，即能保證所設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量又能充分滿足客戶要求，減少了設(shè)計(jì)成本，提高面向客戶與市場(chǎng)需求的能力。
振打裝置是電除塵器的一個(gè)重要部分，其設(shè)計(jì)合理與否直接影響電除塵器的除塵性能，而且設(shè)計(jì)中還要結(jié)合除塵器的原理方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)尺寸、預(yù)期除塵效率等多方面因素。本畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇電除塵器振打裝置作為設(shè)計(jì)內(nèi)容，利用SolidWorks這一款功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助繪圖和設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，對(duì)振打裝置進(jìn)行造型設(shè)計(jì)裝配。
2 電除塵器振打裝置分析與設(shè)計(jì)
2.1 振打裝置的原理和工作過(guò)程
電除塵器的工作原理是孫峰. 靜電除塵應(yīng)用原理. 黑龍江工程學(xué)院.2005
：電除塵器是根據(jù)靜電荷的異性相吸、同性相斥的原理而設(shè)計(jì)的，將兩垂直豎立的極板接通高壓靜電負(fù)極，稱為陰極板；在陰極板間放置一個(gè)極板并接通正極，稱為陽(yáng)極板，在陰陽(yáng)極板之間形成高壓靜電場(chǎng)。當(dāng)粉塵中的塵粒通過(guò)高壓靜電場(chǎng)時(shí)，與電極間的正負(fù)離子和電子發(fā)生碰撞而荷電，帶上電子和離子的塵粒在電場(chǎng)力的作用下向異性電極運(yùn)動(dòng)并積附在異性電極上。而振打裝置就是用在電除塵器的清灰系統(tǒng)中，振打裝置撞擊積塵極板，極板在振打力的作用下產(chǎn)生振打加速度，使積附在極板、極線上的灰塵振落下來(lái)落入灰斗，完成清灰過(guò)程。
2.2 振打裝置設(shè)計(jì)方案分析
目前，靜電除塵的振打裝置均為敲打式結(jié)構(gòu)，分為頂部式和側(cè)面式。在滿足振打裝置要求的前提下，根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，現(xiàn)初步制定以下方案。
方案一：頂部電磁錘振打；
方案二：側(cè)部撓臂錘振打。
頂部電磁錘振打技術(shù)最先是由國(guó)外引進(jìn)，具有結(jié)構(gòu)尺寸小, 可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。近些年國(guó)內(nèi)對(duì)其進(jìn)行一定改進(jìn)設(shè)計(jì)取得了良好的效果，但是考慮到經(jīng)濟(jì)因素以及其對(duì)安裝技術(shù)的要求，目前的應(yīng)用范圍很有限。側(cè)部撓臂錘振打是一種比較傳統(tǒng)的振打技術(shù)，在國(guó)內(nèi)使用時(shí)間較長(zhǎng)，而且具有相當(dāng)廣闊的應(yīng)用范圍。在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中不斷的積累經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并不斷的改進(jìn)，但是依然存在許多問(wèn)題: 如振打裝置設(shè)計(jì)參數(shù)選取不當(dāng), 致使振打力過(guò)大或過(guò)小; 振打軸支持不夠發(fā)生斷裂；與振打軸承連接處過(guò)早磨損等等薛永元 ,于英虎.電除塵器振打裝置及其最佳運(yùn)行.河北理工學(xué)院學(xué)報(bào).2002.（04）
。面對(duì)如此廣大的市場(chǎng)空間和尚需解決的技術(shù)問(wèn)題，加上本人在工廠實(shí)習(xí)期間接觸過(guò)側(cè)部撓臂錘振打裝置，故本設(shè)計(jì)選擇側(cè)部撓臂錘振打?yàn)樵O(shè)計(jì)方案，在振打錘的設(shè)置、振打力傳遞等環(huán)節(jié)上進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，希望對(duì)該技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新作出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。
側(cè)部撓臂錘振打是由傳動(dòng)裝置旋轉(zhuǎn)提升撓臂錘使錘達(dá)到最高勢(shì)能位置時(shí)回轉(zhuǎn)下落去振打整組捕塵極板排下面振打桿端部的砧板, 通過(guò)撞擊使板面上各處獲得振打加速度，激發(fā)極板表面震動(dòng)。現(xiàn)結(jié)合實(shí)習(xí)中遇到的較普遍性的中型電除塵器為參照，對(duì)側(cè)部撓臂錘振打裝置作出具體設(shè)計(jì)如下。
側(cè)部撓臂錘振打通常由振打錘、振打錘臂、振打軸、振打軸承及連接螺栓組成，見(jiàn)圖1所示。振打錘臂由兩個(gè)半錘臂通過(guò)螺栓連接做成，用來(lái)實(shí)現(xiàn)振打軸與振打錘的固定連接；振打錘在離心力和自身重力的作用下撞擊振打砧，振打砧是與極板相連接，振打力通過(guò)振打砧傳遞給極板可以避免長(zhǎng)期振打?qū)O板造成的局部磨損與破壞。
振打錘由夾板和錘頭通過(guò)銷相連接。在振打過(guò)程中將產(chǎn)生瞬間的強(qiáng)烈振打，所以設(shè)計(jì)銷的兩端會(huì)留出一段用于焊接，達(dá)到經(jīng)濟(jì)可靠的固定。振打錘臂與振打錘通過(guò)銷連接以使振打錘能夠繞銷自由擺動(dòng)。
振打錘臂自身以及和振打軸都采用螺栓連接，擰緊螺母后均用點(diǎn)焊進(jìn)行放松處理。 圖1 側(cè)部撓臂錘振打
從一個(gè)電場(chǎng)所需振打錘都裝在一根軸上考慮,為避免振打錘同時(shí)振打引起的二次揚(yáng)塵,安裝時(shí)將振打錘相互錯(cuò)開(kāi)一個(gè)角度。錯(cuò)開(kāi)多大的角度合適需要通過(guò)計(jì)算，并要在實(shí)際工作中反復(fù)驗(yàn)證以得到最佳角度。結(jié)合實(shí)習(xí)期間遇到的一個(gè)比較成功的例子，預(yù)設(shè)電除塵器中有13塊極板，振打軸上需要安裝13個(gè)振打錘，現(xiàn)設(shè)計(jì)振打錘錯(cuò)開(kāi)的角度為30°，如圖9所示。
振打軸考慮安裝加工方便，設(shè)計(jì)為由三根軸通過(guò)聯(lián)軸套連接而成。振打軸由振打軸承支撐，設(shè)計(jì)振打軸承為滑動(dòng)軸承，以便于軸的安裝。并將軸承數(shù)目設(shè)計(jì)為四個(gè)，具體安裝位置參見(jiàn)圖26所示。這樣的設(shè)計(jì)可以保證振打軸有效的支撐，避免了因支撐不夠和受力不均導(dǎo)致的軸的偏心甚至軸的斷裂，以及由此造成的軸承過(guò)早磨損。本設(shè)計(jì)方案具有：振打強(qiáng)度大；振打力比較均勻，性價(jià)比高，應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。
2.3 Solidworks軟件的選擇
SolidWorks是世界上第一款完全基于Windows的3DCAD軟件，優(yōu)異的三維設(shè)計(jì)功能,操作簡(jiǎn)單等一系列的優(yōu)點(diǎn),極大地提高了設(shè)計(jì)效率。SolidWorks有全面的零件實(shí)體建模功能和簡(jiǎn)潔化的零件快速裝配功能 ,還能夠自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)約束檢查。用SolidWorks的拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、倒角、高級(jí)抽殼、特征陣列、打孔和倒圓等功能可以更簡(jiǎn)單地得到要設(shè)計(jì)的實(shí)體模型。而且自SolidWorks2001后內(nèi)置的animator插件，秉承SolidWorks一貫的簡(jiǎn)便易用的風(fēng)格,可以很方便的生成工程機(jī)構(gòu)的演示動(dòng)畫(huà)。Solidworks作為Windows環(huán)境下的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，具有使用方便、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，其強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能可滿足決大多數(shù)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需要。針對(duì)本設(shè)計(jì)是對(duì)振打裝置的設(shè)計(jì)，目的是為了讓大家能更好的對(duì)電除塵器振打裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理的理解和掌握。所以選用SolidWorks軟件就能比較方便、快速的達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。
3 振打裝置造型設(shè)計(jì)過(guò)程
3.1 造型設(shè)計(jì)分析
本實(shí)體建模設(shè)計(jì)采用SolidWorks2007來(lái)完成，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量明確建模過(guò)程，簡(jiǎn)化建模特征步驟，從而有利于生成比較理想的實(shí)體效果。該振打裝置主要由振打錘、振打錘臂、振打軸及連接螺栓組成。在造型設(shè)計(jì)中需要有清晰的設(shè)計(jì)思路，用最少的設(shè)計(jì)步驟，設(shè)計(jì)出最理想的實(shí)體效果。所以分別對(duì)振打裝置的各個(gè)組成部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程如下。
3.2 振打錘造型設(shè)計(jì)
3.2.1 設(shè)計(jì)分析
振打錘由銷、夾板、錘頭三個(gè)零件裝配組成，分別對(duì)三個(gè)零件設(shè)計(jì)如下；
3.2.2 銷造型設(shè)計(jì)
（1）啟動(dòng)SolidWorks 2007，單擊【新建】工具按鈕，單擊【零件】，創(chuàng)建一個(gè)新的零件文件藍(lán)榮香等. SolidWorks零件設(shè)計(jì)技術(shù)與實(shí)踐2007版.北京:電子工業(yè)出版社.2007
。
（2）該零件中的第一個(gè)特征是從所繪制的圓形輪廓拉伸而成的圓柱。單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】工具按鈕，選擇“上視基準(zhǔn)面”作為草圖繪制平面，單擊“標(biāo)準(zhǔn)視圖”工具欄中的“正視于”按鈕，在上視基準(zhǔn)面上繪制銷草圖輪廓，用工具【圓】繪制并用【智能尺寸】標(biāo)注尺寸，繪制草圖如圖2所示。
圖2 銷草圖輪廓 圖3 銷拉伸及倒角特征
（3）單擊【退出草圖】工具按鈕，在彈出的“拉伸”屬性管理器中，選擇“終止條件”為“給定深度”，設(shè)置“深度”為110mm。單擊“確定”按鈕，拉伸后的零件效果如圖3所示。
（4）該零件的第二個(gè)特征為倒角特征。單擊【倒角】，選擇“倒角類型”為“角度距離”，并設(shè)置距離值為1mm，角度值為45°。選擇銷實(shí)體棱邊，效果如圖3所示。保存到文件“銷.sldprt”關(guān)閉窗口。
3.2.3 夾板造型設(shè)計(jì)
（1）單擊【新建】→零件→確定，創(chuàng)建一個(gè)新的零件文件。
（2）該零件的第一個(gè)特征為拉伸。單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】，在上視基準(zhǔn)面上用工具【圓】繪制夾板草圖輪廓，并用標(biāo)注尺寸，如圖4所示：
（3）單擊【退出草圖】工具按鈕，在彈出的“拉伸”屬性管理器中，選擇“終止條件”為“給定深度”，設(shè)置“深度”為10mm。單擊“確定”按鈕，拉伸后的零件效果如圖5所示。
（4）該零件的第二個(gè)特征為倒角特征。單擊【圓角】，在圓角項(xiàng)目下設(shè)置半徑為 2mm，選擇實(shí)體側(cè)面四條交線，效果如圖5所示。保存到文件“夾板.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖4 夾板草圖輪廓 圖5 夾板完成效果圖
3.2.4 錘頭造型設(shè)計(jì)
（1）單擊【新建】→零件→確定，創(chuàng)建一個(gè)新的零件文件。
（2）該零件設(shè)計(jì)步驟同“夾板造型設(shè)計(jì)”，繪制輪廓如圖6所示，拉伸特征設(shè)置“深度”為60mm，圓角特征設(shè)置半徑為5mm，實(shí)體效果如圖7所示。保存到文件“錘頭.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖6 錘頭草圖 圖7 錘頭完成效果圖
3.3 振打錘臂造型設(shè)計(jì)
3.3.1 設(shè)計(jì)分析
振打錘臂由上下兩個(gè)零件構(gòu)成，考慮到簡(jiǎn)化以后的裝配過(guò)程，現(xiàn)按一個(gè)零件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，零件為對(duì)稱實(shí)體所以可以考慮使用鏡像實(shí)體特征。
3.3.2 錘臂造型設(shè)計(jì)
（1）繪制草圖。創(chuàng)建一個(gè)新的零件文件，單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】，在“前視基準(zhǔn)面”上打開(kāi)草圖繪制平面，單擊【中心線】按鈕，繪制三條垂直和一條水平輔助中心線，水平中心線與一條垂直中心線交與坐標(biāo)原點(diǎn)，該零件零件為薄板零件可先畫(huà)出草圖的一側(cè)然后使用【等距實(shí)體】工具并設(shè)置“距離”為10mm，最后用直線封閉圖形所得繪制草圖如圖8所示。按圖示尺寸使用“智能尺寸”對(duì)草圖進(jìn)行尺寸設(shè)定和標(biāo)注。
（2）單擊退出草圖，設(shè)置“深度”為70mm。拉伸后的零件如圖9所示。
（3）鏡像特征。單擊【鏡像】工具按鈕，在鏡向面/基準(zhǔn)面下，在圖形區(qū)域里展開(kāi)FeatureManager 設(shè)計(jì)樹(shù)選擇“上視基準(zhǔn)面”，在要鏡向的實(shí)體下在圖形區(qū)域中選擇所拉伸的模型，選中“選項(xiàng)”中的“合并實(shí)體”復(fù)選框，單擊確定效果如圖9所示。
（4）以“上視基準(zhǔn)面”為基面創(chuàng)建拉伸切除。繪制圓輪廓尺寸為φ14mm和φ18mm。設(shè)置“終止條件”為“兩側(cè)對(duì)稱”。設(shè)置“深度”為60mm。拉伸完成如圖9所示。保存到文件“振打錘臂.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖8 振打錘臂草圖尺寸
圖9 振打錘臂拉伸、鏡像、切除后效果
3.4 振打軸造型設(shè)計(jì)
3.4.1 設(shè)計(jì)分析
通過(guò)合理布置振打軸上振打錘的周向布置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)極板的周期性振打，可以滿足振打過(guò)程的平穩(wěn)要求，又能達(dá)到理想的清灰效果。該振打軸上的振打錘采用周向均布方式，按順時(shí)針?lè)较蛞来五e(cuò)開(kāi)30°的角度，如圖10-圖11所示。
圖10 錘頭鏡像布置圖 圖11 軸上孔中心線效果
3.4.2 軸一的造型設(shè)計(jì)
軸一的一端接聯(lián)軸器是一個(gè)階梯軸，實(shí)體可通過(guò)兩次拉伸完成。小徑段上設(shè)有一個(gè)鍵槽，大徑段需要安裝振打錘，設(shè)有兩個(gè)與軸一中心線相垂直的的通孔，兩個(gè)通孔的中心線需要錯(cuò)開(kāi)30°的角度。
（1）繪制草圖。創(chuàng)建一個(gè)新的零件文件，單擊【拉伸凸臺(tái)/基體】，在“右視基準(zhǔn)面”上打開(kāi)草圖繪制平面，繪制草圖并標(biāo)注尺寸如圖12所示。
（2）退出草圖，在彈出的“拉伸”屬性管理器中，選擇“終止條件”為“給定深度”，設(shè)置“深度”為60mm。拉伸完成后，選擇所得實(shí)體的右端面創(chuàng)建拉伸特征，繪制草圖并標(biāo)注尺寸如圖13所示。
（3）退出草圖，在彈出的“拉伸”屬性管理器中，選擇“終止條件”為“給定深度”，設(shè)置“深度”為1150mm。拉伸后的零件如圖14所示。
圖12 軸一階梯段草圖 圖13 在端面在創(chuàng)建草圖圓
圖14 軸一造型效果
（4）設(shè)計(jì)鍵槽。鍵槽可通過(guò)拉伸切除材料來(lái)完成，在使用拉伸切除特征之前需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新參考基準(zhǔn)面，以便繪制草圖輪廓和確定切除位置。單擊參考幾何體工具欄上的【基準(zhǔn)面】工具按鈕，出現(xiàn)基準(zhǔn)面 PropertyManager，在“選擇”下選擇等距距離，以前視基準(zhǔn)面為參照設(shè)置距離為15mm，生成“基準(zhǔn)面1”，參見(jiàn)圖14所示。
單擊【拉伸切除】工具按鈕，在新建的“基準(zhǔn)面1”上繪制如圖15所示的草圖輪廓。退出草圖，在 PropertyManager 中，在方向1下為“終止條件”選擇“完全貫穿”。 如有必要，單擊反向來(lái)反轉(zhuǎn)拉伸切除的方向。完成效果參見(jiàn)圖14所示。
圖15 鍵槽草圖輪廓
（5）創(chuàng)建通孔。軸一上設(shè)有兩個(gè)通孔，左起第一個(gè)通孔以上視基準(zhǔn)面為基面創(chuàng)建拉伸切除完成即可。繪制圓輪廓如圖16所示。退出草圖，設(shè)置“終止條件”為“兩側(cè)對(duì)稱”。設(shè)置“深度”為55mm。拉伸完成參見(jiàn)圖14所示。
因?yàn)檩S一上第二個(gè)通孔的中心線錯(cuò)開(kāi)了30°的角度，需要先創(chuàng)建一個(gè)新的參考基準(zhǔn)面。新建“基準(zhǔn)面”以上視基準(zhǔn)面為參照，選擇”兩面夾角”并設(shè)置角度為30°，得到“基準(zhǔn)面2”如圖17所示。以基準(zhǔn)面2為基面創(chuàng)建拉伸切除，草圖和拉伸切除效果如圖14所示。對(duì)軸兩端面邊線創(chuàng)建2×45°的倒角特征，保存到文件“軸一.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖16 孔草圖尺寸圖 圖17 基準(zhǔn)面2和孔草圖
3.4.3 軸二的造型設(shè)計(jì)
軸二是一根直徑為φ50mm長(zhǎng)度為2490mm的光軸，軸上設(shè)有5個(gè)φ14mm的通孔，每相鄰兩孔的中心線錯(cuò)開(kāi)30°的角度，相距500mm，第一個(gè)孔的中心線距端面245mm。結(jié)合以上的設(shè)計(jì)步驟可知，設(shè)計(jì)軸二上通孔的關(guān)鍵問(wèn)題是要?jiǎng)?chuàng)建合理的基準(zhǔn)面，按照每創(chuàng)建一個(gè)基準(zhǔn)面完成一個(gè)拉伸切除特征，需要?jiǎng)?chuàng)建5個(gè)基準(zhǔn)面，按順時(shí)針?lè)较?，依次以前一基?zhǔn)面為參照，選擇”兩面夾角”并設(shè)置角度為30°，得到所需基準(zhǔn)面。最后完成實(shí)體如圖18所示。對(duì)軸兩端邊線創(chuàng)建2×45°的倒角特征，保存到文件“軸二.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖18 軸二造型
3.4.4 軸三的造型設(shè)計(jì)
軸三是一根直徑為φ50mm長(zhǎng)度為2800mm的光軸，軸上設(shè)有六個(gè)φ14mm的通孔，每相鄰兩孔的中心線錯(cuò)開(kāi)30°的角度，相距500mm，最左邊的孔的中心線距端面245mm。結(jié)合以上的設(shè)計(jì)步驟可知，設(shè)計(jì)軸三上通孔的關(guān)鍵問(wèn)題是要?jiǎng)?chuàng)建合理的基準(zhǔn)面，按照每創(chuàng)建一個(gè)基準(zhǔn)面完成一個(gè)拉伸切除特征，需要?jiǎng)?chuàng)建6個(gè)基準(zhǔn)面，按順時(shí)針?lè)较?，依次以前一基?zhǔn)面為參照，選擇”兩面夾角”并設(shè)置角度為30°，得到所需基準(zhǔn)面。最后完成實(shí)體如圖19所示。然后對(duì)軸兩端面邊線創(chuàng)建2×45°的倒角特征，保存到文件“軸三.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖19 軸三造型效果
3.5 振打軸承造型設(shè)計(jì)
該振打軸承系實(shí)現(xiàn)了滑動(dòng)軸承的功能，基本尺寸由已制造過(guò)的實(shí)物確定。振打軸承在振打裝置中一方面對(duì)振打軸起到支撐及定位的作用，同時(shí)還用以與下部槽鋼的連接。與其它部件的連接不在本設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，故僅對(duì)振打軸承的本體進(jìn)行設(shè)計(jì)?？悸实胶?jiǎn)化裝配對(duì)軸承的上蓋和下蓋不分別設(shè)計(jì)，而是作為一個(gè)零件一次性建模完成。
注意圖18之中的尺寸0.01mm，是考慮到上蓋與和下蓋之間的配合而設(shè)計(jì)的，這樣在一個(gè)零件上近似表現(xiàn)了配合的形式，繪制時(shí)要注意草圖輪廓的閉合，否則將導(dǎo)致不能成功創(chuàng)建拉伸特征。
（1）拉伸特征。創(chuàng)建一個(gè)新的零件文件，在“前視基準(zhǔn)面”上創(chuàng)建拉伸特征，并在原點(diǎn)中心線的左側(cè)繪制草圖及標(biāo)注尺寸如圖20所示。設(shè)置拉伸“深度”為50mm，拉伸效果如圖21所示。
（2）鏡像特征。單擊【鏡像】工具按鈕，選擇“右視基準(zhǔn)面”，選擇要鏡向的實(shí)體所拉伸的模型，選中“選項(xiàng)”中的“合并實(shí)體”復(fù)選框，確定后效果如圖23所示。
（3）旋轉(zhuǎn)切除特征。軸承的內(nèi)孔為旋轉(zhuǎn)切除特征，單擊【旋轉(zhuǎn)切除】工具按鈕，在“右視基準(zhǔn)面”上繪制如圖21所示草圖，退出草圖，以水平中心線為旋轉(zhuǎn)軸，選擇“單向”和默認(rèn)角度為360°，完成效果參見(jiàn)圖23所示。
（4）拉伸切除。選擇軸承兩肩平面，創(chuàng)建拉伸切除特征，繪制草圖輪廓如圖22所示。設(shè)置“終止條件”為“完全貫穿”，單擊反向反轉(zhuǎn)拉伸切除的方向，完成效果如圖23所示。保存到文件“振打軸承.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖20 軸承草圖尺寸 圖21 內(nèi)孔拉伸切除草圖輪廓
圖22 螺栓孔草圖尺寸 圖23 振打軸承造型效果圖
3.6 連接件造型設(shè)計(jì)
3.6.1聯(lián)軸套造型設(shè)計(jì)
聯(lián)軸套用以振打軸之間的連接固定，尺寸由經(jīng)驗(yàn)尺寸所得，聯(lián)軸套為圓筒型零件，外徑為φ70mm，內(nèi)徑φ50mm。首先使用【拉伸凸臺(tái)/基體】工具，繪制草圖輪廓，拉伸“深度”為130mm得到實(shí)體。再對(duì)實(shí)體兩端面共計(jì)四條邊線創(chuàng)建2×45°的倒角特征。完成零件參見(jiàn)圖24所示。保存到文件“聯(lián)軸套.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖24 聯(lián)軸套 圖25 旋轉(zhuǎn)切除草圖 圖26 螺母 圖27 螺栓
3.6.1螺母和螺栓實(shí)體造型
螺栓用于振打錘臂自身的連接以及與振打軸的連接，需要用到的是GB5782-86螺栓M12×80和M16×40以及GB6170-86螺母M12和M16。尺寸根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》確定。指出螺紋部分為標(biāo)準(zhǔn)形式，也不影響裝配效果，故在本設(shè)計(jì)里省略。
（1）螺母設(shè)計(jì)。螺母實(shí)體可先從六邊形草圖輪廓拉伸得到六棱柱實(shí)體，然后對(duì)兩端面邊線處使用【旋轉(zhuǎn)切除】工具進(jìn)行圓角處理，草圖輪廓如圖25所示。使用拉伸切除得到內(nèi)孔，再為內(nèi)孔創(chuàng)建0.9×45°的倒角特征。效果如圖26所示。
（2）螺栓設(shè)計(jì)。同以上步驟，拉伸得到實(shí)體后僅對(duì)一端面邊線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切除圓角處理，另一端面繼續(xù)拉伸得到螺柱實(shí)體，再創(chuàng)建倒角特征，完成效果如圖27所示。
（3）分別設(shè)計(jì)完成 “螺母M12.sldprt”、 “螺栓M12-80.sldprt”、 “螺母M16.sldprt”、 “螺栓M16-40.sldprt”保存并關(guān)閉窗口。
振打裝置的主要組成結(jié)構(gòu)以設(shè)計(jì)完成。
4 振打裝置的虛擬裝配
4.1 裝配分析
完成以上零件的造型設(shè)計(jì)之后，利用SolidWorks強(qiáng)大的裝配仿真功能，可以動(dòng)態(tài)地查看裝配體的所有運(yùn)動(dòng)，并且可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)的干涉檢查。裝配之前一定要明確裝配要求，制定簡(jiǎn)潔清晰的裝配過(guò)程，針對(duì)裝配體零部件的相應(yīng)特征選擇合適的裝配方式葉修梓,陳超祥.Solidworks2007高級(jí)教程:高級(jí)裝配.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2006
。本裝配設(shè)計(jì)需要滿足的裝配要求參見(jiàn)圖28所示。裝配所需零件有軸一、軸二、軸三、振打軸承共4件、連軸套共2件、振打錘與振打錘臂及連接螺目螺栓各13件，制定以下裝配方案：首先裝配振打錘、振打錘臂和螺栓，保存為裝配體文件，同時(shí)另存為零件文件，以便用于總裝使用；其次裝配振打軸和聯(lián)軸套；最后是振打裝置的總裝。
圖28 振打裝置裝配圖
4.2 振打錘、振打錘臂和螺栓的裝配
（1）啟動(dòng)SolidWorks 2007，單擊【新建】工具按鈕，單擊【裝配體】，創(chuàng)建一個(gè)新的裝配文件，命名保存為“振打錘部件.sldasm”。
（2）單擊【插入零部件】工件按鈕，單擊“瀏覽”，然后瀏覽至“銷.sldprt”單擊“打開(kāi)”，在圖形區(qū)域中單擊即放置零件。使用同樣的方法將“夾板.sldprt”、 “錘頭.sldprt”、 “振打錘臂.sldprt”、 “螺母M12.sldprt”、 “螺栓M12-80.sldprt” 、“螺母M16.sldprt”、 “螺栓M16-40.sldprt”零部件按所需數(shù)量添加到裝配體。
（3）裝配振打錘。裝配要求見(jiàn)圖29所示。單擊【配合】工具按鈕，兩個(gè)夾板零件之間的配合關(guān)系為【距離】，設(shè)置距離為75mm，可以單擊來(lái)調(diào)整配合方向。銷和夾板上的孔以及錘頭中心孔為【同軸心】配合關(guān)系。結(jié)合【重合】工具，如有必要，單擊反向來(lái)反轉(zhuǎn)配合方向，或者單擊同向?qū)R與反向?qū)R來(lái)反轉(zhuǎn)配合方向。錘頭與銷對(duì)中裝配，端面與相鄰?qiáng)A板面相距75mm。裝配過(guò)程中要避免配合沖突，直至達(dá)到圖示配合效果。
（4）裝配振打錘臂。裝配要求如圖30所示，螺栓、螺母與錘臂的配合使用【同軸心】和【相切】配合關(guān)系完成。
（5）振打錘和錘臂可繞銷任意轉(zhuǎn)動(dòng)，考慮到除塵器工作狀態(tài)下，振打裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，振打錘在離心力的作用下將處于圖30所示狀態(tài)，所以振打錘臂小徑孔面與銷“同軸心”配合，結(jié)合【平行】配合關(guān)系達(dá)到圖示裝配效果。保存后再另存為零件“振打錘部件.sldprt”作為總裝配的插入零件。
圖29 振打錘 圖30 振打錘和振打錘臂
4.3 振打軸的裝配
（1）創(chuàng)建一個(gè)新的裝配文件，命名保存為“振打軸.sldasm”。將“軸一.sldprt”、 “軸二.sldprt”、 “軸三.sldprt”、 “聯(lián)軸套.sldprt”零部件按所需數(shù)量添加到裝配體。
（2）聯(lián)軸套與軸的裝配關(guān)系如圖31所示。聯(lián)軸套對(duì)稱裝配，軸端面配合關(guān)系為【距離】，設(shè)置距離為10mm。在裝配軸端面相鄰的兩軸上的兩個(gè)通孔時(shí)，可選擇其通孔中心線，配合關(guān)系為角度并設(shè)置30°的角度，單擊反向來(lái)反轉(zhuǎn)配合方向。選擇左視圖裝配效果如圖32所示。保存后再另存為零件“振打軸.sldprt”作為總裝配的插入零件。
圖31 聯(lián)軸套與軸裝配示意 圖32 軸上孔輪廓
4.3 總裝配仿真
（1）創(chuàng)建一個(gè)新的裝配文件，命名保存為“振打裝置.sldasm”。將“振打軸.sldprt”、13件“振打錘部件.sldprt”、4件“振打軸承.sldprt”零部件按所需數(shù)量添加到裝配體。
（2）將其中一個(gè)振打軸承設(shè)為固定，其余全部為浮動(dòng)。依次對(duì)振打軸和振打錘臂進(jìn)行裝配，振打錘臂中螺栓M12與振打軸上的孔φ14mm為“同軸心”配合關(guān)系、振打錘臂大徑內(nèi)表面與振打軸外表面為“同軸心”配合，裝配效果參見(jiàn)圖33、圖34所示。振打軸承裝配尺寸按圖28來(lái)確定，軸承內(nèi)圈與振打軸是“同軸心”配合。裝配效果如圖35所示。
圖33 總裝左視效果 圖34 局部段觀察效果
圖35 振打裝置
（3）干涉檢查。單擊【干涉檢查】工具按鈕，計(jì)算結(jié)果為。
（4）仿真模擬。仿真模擬需要使用SolidWorks Animator動(dòng)畫(huà)插件，制作過(guò)程不在本設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，這里不再詳述僅附帶動(dòng)畫(huà)效果“振打裝置.avi”以便觀看學(xué)習(xí)。
結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快。我國(guó)大氣污染控制仍任重道遠(yuǎn)。作為生產(chǎn)大氣污染控制主要設(shè)備之一的電除塵器行業(yè)，有良好的發(fā)展空間。同時(shí)，立足國(guó)內(nèi)，走向世界也仍然是我國(guó)電除塵器行業(yè)拓展市場(chǎng)的方向。振打裝置作為電除塵器的一部分結(jié)構(gòu)，電對(duì)除塵器的性能參數(shù)有著很大的影響，還需要不斷的改進(jìn)設(shè)計(jì)。通過(guò)本設(shè)計(jì)過(guò)程也體現(xiàn)了SolidWorks強(qiáng)大的三維造型設(shè)計(jì)和虛擬裝配功能，相信一定能為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)很大的方便。
本設(shè)計(jì)主要是在參考和借鑒前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出的，加上個(gè)人水平有限，設(shè)計(jì)中難免存在疏漏和不足之處，懇請(qǐng)讀者提出寶貴意見(jiàn)。我一定總結(jié)本次設(shè)計(jì)中所取得的啟發(fā)與感悟以及存在的問(wèn)題與不足，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、汲取教訓(xùn)，復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)專業(yè)知識(shí)以利于今后的學(xué)習(xí)與工作！
謝辭
本文的順利完成首先要感謝叢老師的精心指導(dǎo)。本文選題在尊敬的叢老師的精心指導(dǎo)下完成的, 在作畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的每一步都離不開(kāi)叢老師耐心、細(xì)致、負(fù)責(zé)的指導(dǎo)。無(wú)論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了叢老師悉心細(xì)致的教誨和無(wú)私的幫助。她廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益，在此向叢老師表示真誠(chéng)地感謝和深深的謝意！
在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，同時(shí)還到許多在工作過(guò)程中許多同事的支持和幫助，在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。感謝所有關(guān)心、支持、幫助過(guò)我的良師益友。
最后，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)審并提出寶貴意見(jiàn)的各位專家表示衷心地感謝！
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