,畢 業(yè) 論 文 中 期 答 辯,,,姓 名 ：,,,論文題目 低噪聲持久型云石機(jī)設(shè)計(jì),,論文已完成部分目錄,目錄 1緒論 2 1.1課題的來源及意義 1.2 云石機(jī)的發(fā)展 1.3課題的主要內(nèi)容 2.工作原理及分析 2.1云石機(jī)的加工工藝要求 2.2機(jī)構(gòu)原理簡圖 2.3機(jī)構(gòu)原理分析,3.電機(jī)外形設(shè)計(jì)擬定與計(jì)算 3.1方案設(shè)想 3.1-1電動機(jī)功率和轉(zhuǎn)速的選擇 3.1-2電機(jī)的選擇 3.2軸的計(jì)算 3.2-1軸的整體設(shè)計(jì) 3.2-2驗(yàn)算軸的最小直徑 3.2-3 驗(yàn)算軸的扭矩 3.3軸承的選擇 3.3-1 軸承種類的選擇 3.3-2 軸承的校核,,,待完成部分目錄,,,4外形設(shè)計(jì) 12 5三維建模及仿真 14 5.1 pro/E軟件介紹 14 5.2 三維建模 14 4.3裝配 18 5.4運(yùn)動仿真 20 總結(jié) 24 參考文獻(xiàn) 25 致謝 26,遇到的主要問題及困難,論文中涉及的計(jì)算公式眾多， 有些理解較為困難 論文所需要的數(shù)據(jù)十分繁瑣，而且尋找 最新的數(shù)據(jù)十分困難，渠道較少。 論文中需要構(gòu)建的圖形及模型比較困難,,剩余論文的進(jìn)度安排,在最后的一個月時間里，從網(wǎng)絡(luò)圖書和參考文獻(xiàn)等方面選擇最新最全面的數(shù)據(jù)完成剩余所需內(nèi)容。多于導(dǎo)師溝通使自己的論文達(dá)到本科生的要求。從而順利完成畢業(yè)論文工作。,,,謝謝觀看 再見！,, 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
任務(wù)書
（20 16屆）
題 目 低噪聲持久型云石機(jī)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
院 別
專 業(yè)
班 級
學(xué) 號
姓 名
日共8周
一、 論文（設(shè)計(jì)）方向：
機(jī)械制造及其自動化
二、 主要參考資料：
[1]. 唐金松,簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(M).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2009，ISBN:978-7-5323-9506-4
[2]. 任先進(jìn).鐵路轉(zhuǎn)轍機(jī)用無刷直流電動機(jī)控制技術(shù)研究[D].中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(碩士),2007.
[3].Shen Jianxin, Li Peng，Study on Electromagnetic Losses in High-speed Permanent Magnet Brushless Machines-the State of the ArtCollege of Electrical Engineering[J], Zhejiang University, Hangzhou 310027
[4]成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第 1 卷第四版[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.
[5]陳德才，崔德容. 機(jī)械密封設(shè)計(jì)制造與使用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.
三、 課題的內(nèi)容和任務(wù)要求：
1. 課題來自企業(yè)開發(fā)的項(xiàng)目，首先就對云石機(jī)的總體功能要求進(jìn)行充分的了解。
2. 掌握設(shè)備要求的具體性能，技術(shù)參數(shù)，根據(jù)企業(yè)對該設(shè)備組成零部件，傳動方式、成本及開發(fā)風(fēng)險等的進(jìn)行初步的論證。
3. 進(jìn)行方案的選擇、工藝分析、總體結(jié)構(gòu)及相關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4. 采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)及運(yùn)動仿真，確定新型云石機(jī)的傳動方式、關(guān)聯(lián)尺寸等。
5. 分析、計(jì)算各個組成零件和整體的配合。
6. 零部件詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括材料選擇、強(qiáng)度、剛度校核等。
7. 完成裝配及工程圖紙工作。
8. 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。
四、 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度安排：
起 訖 日 期
工 作 內(nèi) 容
備 注
2016.3.25-
2016.3.31
了解設(shè)備開發(fā)內(nèi)容，查閱相關(guān)資料，完成開題報告、外文翻譯、設(shè)備開發(fā)論證。
2016.4.1-
2016.4.5
1.了解設(shè)備性能要求、確定總體方案。
2. 完成文獻(xiàn)綜述。
2016.4.6-
2016.4.9
1. 確定傳動方式、初步確定相關(guān)尺寸。
2. 分析、計(jì)算零部件配合有關(guān)問題。
2016.4.10-
2016.5.10
完成運(yùn)動仿真、零部件詳細(xì)設(shè)計(jì)、裝配圖、工程圖紙
2016.5. 11-
2016.5.16
完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文撰寫
2016.5.17-
2016.5.19
準(zhǔn)備畢業(yè)答辯
學(xué)生（簽名）：
年 月 日
指導(dǎo)教師（簽名）：
年 月 日
系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作指導(dǎo)小組意見：
組長（簽名）
年 月 日
二級學(xué)院畢業(yè)論文工作領(lǐng)導(dǎo)小組審核意見：
主管領(lǐng)導(dǎo)（簽名）
年 月 日
注：1.指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師，指導(dǎo)教師和接受任務(wù)的學(xué)生均應(yīng)簽字。
2.此任務(wù)書最遲必須在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開始前下達(dá)給學(xué)生。
3
低噪聲持久型云石機(jī)設(shè)計(jì)
摘要
本選題的靈感是來自于市場上云石機(jī)存在明顯不足之處，針對它們的缺點(diǎn)進(jìn)行改造。此次的設(shè)計(jì)改造將使原有的云石機(jī)提高效率，增長壽命，最重要的是消除它的大部分噪聲。利用改變驅(qū)動方式，去除齒輪提高效率，消除噪聲，以及將碳刷電機(jī)改用無刷電機(jī)，增加電動機(jī)效率，提高壽命，降低噪聲。新型云石機(jī)內(nèi)部構(gòu)造和傳動原理都很簡單，內(nèi)部就只有一個無刷電機(jī)，直接對刀片進(jìn)行驅(qū)動。本課題的主要問題有無刷電機(jī)直驅(qū)所需要的扭矩的計(jì)算以及電機(jī)的選用，去除齒輪傳動后軸心位置如何向下移動使得刀片能夠?qū)σ欢ê穸鹊氖倪M(jìn)行切割。通過SW三維軟件繪制三維圖，對定子位置形狀進(jìn)行分析，確定改造方案，并繪制總裝圖和必要零部件。
關(guān)鍵詞： 改造 傳動方式 無刷電機(jī) 扭矩
Low noise of persistent marble machine design
Abstract
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 torque
1
目錄
1緒論 2
1.1課題的來源及意義 2
1.2 云石機(jī)的發(fā)展 2
1.3課題的主要內(nèi)容 4
2.工作原理及分析 4
2.1云石機(jī)的加工工藝要求 4
2.2機(jī)構(gòu)原理簡圖 6
2.3機(jī)構(gòu)原理分析 6
3.電機(jī)外形設(shè)計(jì)擬定與計(jì)算 9
3.1方案設(shè)想 9
3.1-1電動機(jī)功率和轉(zhuǎn)速的選擇
3.1-2電機(jī)的選擇
3.2軸的計(jì)算 10
3.2-1軸的整體設(shè)計(jì)
3.2-2驗(yàn)算軸的最小直徑
3.2-3 驗(yàn)算軸的扭矩
3.3軸承的選擇 10
3.3-1 軸承種類的選擇
3.3-2 軸承的校核
4外殼設(shè)計(jì) 12
5三維建模及仿真 14
5.1 pro/E軟件介紹 14
5.2 三維建模 14
4.3裝配 18
5.4運(yùn)動仿真 20
總結(jié) 24
參考文獻(xiàn) 25
致謝 26
1緒論
1.1課題的來源及意義
通過對目前市場上的云石機(jī)觀察發(fā)現(xiàn)它們存在不足之處，因此有了設(shè)計(jì)改造的靈感。云石機(jī)：指石材切割機(jī)。它可以用來切割石料，瓷磚，木料等。不同的材料選擇相適應(yīng)的切割片，選用靈活加工范圍廣，體積小攜帶方便。在大理石切割工廠，室內(nèi)外裝修，木材切割上廣受青睞。此外還能將其改造，使其成為專用的木材切割機(jī)、型材切割機(jī)等。
云石機(jī)是由機(jī)殼、傳動裝置、輸出軸、密封裝置、云石片、手柄、碳刷電機(jī)等構(gòu)成。其連接結(jié)構(gòu)大致為，傳動裝置的一端與輸出軸的一端相連，輸出軸的另一端設(shè)置有云石片，輸出軸與機(jī)殼之間套設(shè)有密封裝置，定子固定在機(jī)殼上，轉(zhuǎn)子軸通過滾動裝置設(shè)置在機(jī)殼上，轉(zhuǎn)子軸與傳動裝置的另一端相連，電路控制器設(shè)置在機(jī)殼上。
然而在目前中國的云石機(jī)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如噪聲大、工作效率低、壽命短、粉塵多環(huán)境污染嚴(yán)重、散熱不便等等，安全性能也不是很高。 我認(rèn)為目前市場上所使用的這些云石機(jī)或因?yàn)槠湓肼晫θ说穆犛X會有損傷，其壽命問題造成經(jīng)濟(jì)上的損失，因此若是解決其中這幾個關(guān)鍵性問題，那么云石機(jī)的使用將會更加廣泛。所以這次設(shè)計(jì)有以下意義。?
1）了解云石機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及工作原理。
2）對云石機(jī)性能的提高有重大意義:盡可能好地滿足工藝要求、便于操作。具有合理的強(qiáng)度與剛度，使用可靠，好的經(jīng)濟(jì)性，重量輕，制造維修方便。
3）培養(yǎng)學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力
1.2 云石機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展
市場上現(xiàn)有的云石機(jī)主要使用串激電機(jī), 而串激電機(jī)在使用時噪音較大, 而且受本身結(jié)構(gòu)限制, 串激電機(jī)需要使用碳刷, 碳刷和滑環(huán)表面相接觸, 由于彈簧壓力作用和材料彈性變形的緣故, 使直接接觸部分互相嵌入。當(dāng)相對滑動時, 因摩擦作用而形成磨損。還有就是這些云石機(jī)都是利用齒輪傳動的，傳動方式為，電機(jī)帶動齒輪，齒輪帶動齒輪軸再帶動云石片切割。這樣的設(shè)計(jì)存在以下缺點(diǎn)：噪聲大，磨損快、壽命短，效率低等。當(dāng)然也有比較先進(jìn)的設(shè)計(jì)已經(jīng)將碳刷電機(jī)改成無刷電機(jī)解決了其中一部分問題。
有關(guān)于噪聲的問題需要從根本上解決，產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面： 機(jī)械零部件運(yùn)動 、機(jī)械零件之間直接接觸 、機(jī)械零件之間力的傳遞 、機(jī)械零件與外圍或內(nèi)包介質(zhì)的相互作用。而云石機(jī)產(chǎn)生噪聲的主要原因是，機(jī)械零件之間直接接觸 如相互嚙合的齒輪對齒面之間的接觸。在齒輪輪齒嚙合時，由于沖擊而使齒輪產(chǎn)生很大的加速度，并會引起周圍介質(zhì)擾動，由這種擾動產(chǎn)生的聲輻射，稱為齒輪的加速度噪聲；另一方面，在齒輪動態(tài)嚙合力作用下，系統(tǒng)的各零部件會產(chǎn)生振動，這主要是兩相互作用的零件有著不可避免的一些缺陷，再加上機(jī)構(gòu)本身的固有振動的激勵， 使零件產(chǎn)生噪聲。當(dāng)然噪聲還有其他來源另一方面，碳刷電機(jī)的噪聲也不可忽略。
其次關(guān)于壽命問題，依靠碳刷工作的各種電機(jī)，由于碳刷顆粒粗硬, 或含有如金剛砂之類的硬質(zhì)顆粒, 則會使機(jī)械磨損大大增加。同時由于碳刷中含有少量的碳化鐵、 碳化硅即金剛沙灰粉, 以提高電刷的耐磨性能, 但也會使集電環(huán)表面拉成溝槽, 一旦形成溝糟對電機(jī)的危害極大。而且碳刷要依靠彈力與滑環(huán)表面接觸,如果壓力過小碳刷和滑環(huán)表面接觸不穩(wěn)定, 容易引起電弧, 使電器磨損增大 。因此當(dāng)碳刷磨損到一定程度就應(yīng)更換碳刷，否則將會使碳刷接觸不良危及電機(jī)安全。由于碳刷磨損的存在致使云石機(jī)的壽命縮減。還有就是用來傳動的齒輪長期使用也會發(fā)生磨損，當(dāng)磨損到一定程度齒輪發(fā)生打滑那就很危險了。在這兩方面的影響之下云石機(jī)一般使用不了多久。
最后便是效率問題，這個問題是綜合前兩方面的導(dǎo)致的，首先如果碳刷是非金屬導(dǎo)電材料,電阻系數(shù)大,是銅的400倍。電阻產(chǎn)生的能耗高; 持續(xù)的滑動摩擦導(dǎo)電產(chǎn)生的接觸電阻、 機(jī)械摩擦熱耗, 加上電刷的電阻能耗轉(zhuǎn)化為高熱易使彈簧失壓及導(dǎo)線老化, 引起接觸不良、 產(chǎn)生火花,嚴(yán)重影響電機(jī)正常運(yùn)行。然后就是齒輪傳動以及齒輪之間摩擦需要消耗一部分能量,就這兩方面造成的效率損失將近30%。
云石機(jī)的發(fā)展也就是針對以上問題的改進(jìn)。
首先便是將有刷電機(jī)改裝成無刷電機(jī)無刷電機(jī)運(yùn)用到云石機(jī)中可以有以下優(yōu)點(diǎn)：噪音小，無碳刷磨損，效率提高30％，機(jī)器壽命高，無刷電機(jī)工作電壓為30V，特別適應(yīng)潮濕環(huán)境中使用以及能使用濕片操作。
無刷電機(jī)的直驅(qū)。傳統(tǒng)的云石機(jī)使用的碳刷電機(jī)由于扭矩的不足無法直接驅(qū)動刀片進(jìn)行切割。因此只能利用齒輪傳動，這樣做缺點(diǎn)是： 傳動鏈長， 可控性差， 系統(tǒng)效率低、 功率因數(shù)低、 維護(hù)費(fèi)用高、 噪聲大等 。而無刷電機(jī)直接驅(qū)動刀片， 去掉了齒輪傳動的機(jī)械裝置， 簡化整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)， 縮短了傳動鏈，大大提高了云石機(jī)的機(jī)械效率、 機(jī)械傳動裝置的可靠性及運(yùn)行效率， 同時降低了制造成本， 節(jié)約了資源，而且最關(guān)鍵的是將齒輪傳動帶來的噪聲消除了！
1.3課題的主要內(nèi)容
（一）研究的主要內(nèi)容
1）目前市場上的云石機(jī)所存在的缺點(diǎn)和不足之處
2）產(chǎn)生這些弊端的原因涉及哪些方面
3）解決這些存在的弊端，提高一些不足之處的設(shè)計(jì)方法
2.工作原理及分析
2.1云石機(jī)的加工工藝要求
一般情況下云石機(jī)除了切割瓷磚類規(guī)則的食材之外，在一些情況下需要切割一些形狀不規(guī)則的石塊或者巖石等以保證不同的市場需要。
但多數(shù)情況是用于裝潢中的瓷磚切割，因此除了切割范圍廣的要求外，噪聲與粉塵這方面的缺點(diǎn)也需要改善。
2.2機(jī)構(gòu)原理簡圖
2.3機(jī)構(gòu)原理分析
通過上述結(jié)構(gòu)圖可直觀的看出刀片連接在電機(jī)的軸上電機(jī)通過直驅(qū)帶動刀片旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切割。軸的末端有一個散熱用的風(fēng)扇通過過盈配合與軸配合，向外抽風(fēng)達(dá)到散熱效果。切割時開啟機(jī)器，隨后將云石機(jī)平整的放在石材表面移動切割。在切割材料的過程中，要有水噴射到圓鋸片上，來降低切割過程中所產(chǎn)生的粉塵對人體的危害。切割時手要握緊手柄保證切割過程中整個設(shè)備不因電機(jī)的震動而移動，同時也保證了切口的平整性。
3.電機(jī)的設(shè)計(jì)擬定與計(jì)算
3.1電動機(jī)的選擇
電動機(jī)選擇內(nèi)容應(yīng)包括：電動機(jī)的類型、電壓、轉(zhuǎn)速、以及容量（功率）等、而且這些方面的參數(shù)應(yīng)綜合考慮[7]
3.1-1電動機(jī)功率和轉(zhuǎn)速的選擇
由于很難找到電機(jī)選擇的相關(guān)數(shù)據(jù)，如果通過計(jì)算來選擇所需要電機(jī)的功率可行性不高，所以可根據(jù)類比法來選擇電機(jī)的額定功率。
上一代云石機(jī)通過齒輪傳動，其切割轉(zhuǎn)速功率與新型云石機(jī)相差無幾可以通過上一代云石機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)來確定所選的電機(jī)。以下是一種云石機(jī)的部分?jǐn)?shù)據(jù)：
表3-1 東成云石機(jī) Z1E-FF-110
額定電壓（V）
220
額定頻率（Hz）
50
砂輪片最大直徑（mm）
110
砂輪片孔徑（mm）
30
額定輸入功率（kw）
1.2
額定轉(zhuǎn)速（r/min）
13000
凈重（kg）
3.0
所以設(shè)計(jì)的新型云石機(jī)所切割的深度與上一代云石機(jī)的切割深度差不多，故可以依照該云石機(jī)的額定功率和轉(zhuǎn)速來定所選電機(jī)的功率，考慮到其他因素，可以選擇比云石機(jī)大點(diǎn)的功率和轉(zhuǎn)速，可選擇電機(jī)額定功率P額=1.5kw，額定轉(zhuǎn)速15000r/min。
3.1-2電機(jī)的選擇
查相關(guān)資料可知，由于所設(shè)計(jì)的切割機(jī)不要求調(diào)速、對啟動性能沒有過高的要求，而電動機(jī)工作環(huán)境多粉塵且濕度較高，故選擇封閉型、外殼防護(hù)的無刷電機(jī)。
3.2軸的設(shè)計(jì)
軸的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮很多方面的因素和要求，其中主要問題是軸的材料、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和剛度，對于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸還應(yīng)考慮振動穩(wěn)定性問題。[11]
圖3-2 軸的設(shè)計(jì)圖
3.2-1軸的整體設(shè)計(jì)
考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，選擇45鋼來作為軸的材料。如圖4-2，左邊最外面Ф17部分用來固定圓鋸片，兩個臺階前面Ф17部分用來與軸承過盈配合，最末端Ф8部分端用來與散熱風(fēng)扇過盈配合。
3.2-2驗(yàn)算軸的最小直徑
因在該設(shè)計(jì)中軸的受力主要為扭轉(zhuǎn)力，所以在校核時，主要考慮的是扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。由查表得，45鋼的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力[τT]=30Mpa，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為
（3-1）
式中：τT為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa；
T為軸所受的扭矩，N×mm；
WT為軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)，mm3
n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min；
P為軸傳遞的功率，Kw;
d為計(jì)算截面處軸的直徑，mm；
由式（3-1）可得軸的直徑應(yīng)該滿足以下條件：
（3-2）
軸上有兩個深溝球軸承，查相關(guān)資料可知軸承的傳動效率為0.99。
P=1.5x0.992=1.47Kw
n=15000r/min
[τT]取較大值，A0取較小值的情況是：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只做單向旋轉(zhuǎn)。所設(shè)計(jì)的新型云石機(jī)的軸所受的彎矩小載荷平穩(wěn)，只做單向旋轉(zhuǎn)且無軸向載荷，故可取[τT]=45MPa，A0=103。由式（3-2）得
有圖4-2可知，軸最小的直徑dmin=8mm>4.78mm,所以軸的直徑符合設(shè)計(jì)要求。
3.2-3 驗(yàn)算軸的扭矩
圖3-2.3 軸的受力分析
（1）水平受力計(jì)算
圖3-2.4 水平方向的受力分析
由式（4-2）可知
為了畫出AC段的彎矩圖，需要將AC段分成AB段和BC段用×1表示AB段中任意橫截面到左端的距離，用×2表示BC段中任意橫截面到左端的距離
圖4-6 水平彎矩圖
當(dāng)時有最大水平轉(zhuǎn)矩
(2)垂直方向的受力計(jì)算
圖4-7 垂直方向的受力分析
由式（4-1）可知，
有以上可得
為了畫出AC段的彎矩圖，需要將AC段分成AB段和BC段用x3表示AB段中任意橫截面到左端的距離，用x4表示BC段中任意橫截面到左端的距離。
AB段彎矩方程：
BC段的我就方程：
圖4-8 垂直方向的彎矩圖
（3）計(jì)算總彎矩
（4）計(jì)算軸的扭矩
圖4-9 扭矩圖
(4-5)
(5)校核軸的強(qiáng)度
在B處彎矩最大，直徑也比較小，所以在B處最容易收到破壞，計(jì)算應(yīng)力
（4-6）
此處的取0.6
對于直徑為d的圓軸，彎曲應(yīng)力為，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為，將和代入得到
（4-7）
式中：——軸的計(jì)算應(yīng)力，MPa；
M——軸所受的彎矩，；
T——軸所受的扭矩，；
W——軸的抗彎截面系數(shù)，；
——對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲壓力；
由資料可知，根據(jù)式（4-6）
由資料可知45鋼的
所以軸的強(qiáng)度滿足該課題的要求。
3.3 軸承的選擇
軸承的選擇主要是對軸承的類型、額定動載荷、基本額定動載荷、當(dāng)量動載荷、使用壽命的計(jì)算與校核[12]。
3.3-1 軸承種類的選擇
新型云石機(jī)的軸承放在云片的軸上，受到的力主要是徑向力，同時也有較小的軸向力，根據(jù)要求，可以選用單列深溝球軸承。
出于對軸和安裝方便的考慮，初選型號16003的深溝球軸承，其相關(guān)參數(shù)如下：
圖4-10 深溝球軸承
表4-3 16003軸承部分參數(shù)
基本尺寸
/mm
基本額定尺寸
/kN
極限轉(zhuǎn)速
/r·min-1
質(zhì)量
/kg
脂
油
17
35
8
6
3.3
18000
22000
0.032
3.3-2 軸承的校核
受力分析如圖4-3所示，有以上對軸的運(yùn)算可知，在B點(diǎn)的受力最大，故應(yīng)選擇B處的軸承來校核。A、B兩處裝的都是16003軸承。
（1）軸承受到的徑向力
;
由于無法求得鋸片和帶輪的軸向力，可以估算給軸向力一個值，所取值。
（2）計(jì)算相對軸向載荷：
（4-8）
（4-9）
由式（4-8）和（4-9）可知，軸承所相對應(yīng)的相對軸向載荷取0.025，對應(yīng)的判斷系數(shù)。由于，所以。
（3）計(jì)算實(shí)際當(dāng)量動載荷
（4）預(yù)期計(jì)算壽命
水泥瓦切割機(jī)是間斷使用的機(jī)械，中斷使用后果比較嚴(yán)重，故預(yù)期計(jì)算壽命。
軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷值C為：
(4-10)
式中：P——當(dāng)量動載荷，N；
n——軸承的轉(zhuǎn)速，r/min；
——指數(shù)。對于球軸承，；對于滾子軸承，；
將P=338.32N，，n=2800r/min, =3代入式(4-10)可得出軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷值：
由表4-3可知，6205軸承的額定動載荷,所以可選用這種軸承。
4 外機(jī)殼的設(shè)計(jì)
總結(jié)
在本次設(shè)計(jì)中，主要是在對企業(yè)繞線機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分理解的基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)要求，將雙工位改造成四工位，以提高設(shè)備的工作效率。通過方案比較，并充分利用pro/E軟件進(jìn)行三維建模以及運(yùn)動仿真，基本上能夠證明，運(yùn)動原理是正確的。由于該機(jī)構(gòu)方向受力情況比較復(fù)雜，兩個方向的主要運(yùn)動都不是勻速運(yùn)動，所以相關(guān)計(jì)算方面缺乏計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)，只在一些尺寸上滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程。齒輪尺寸以及齒寬等參數(shù)在參照原有機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了簡單推算，這也是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)做得不夠的地方。
參考文獻(xiàn)
[1] 高艷霞.設(shè)備改造技術(shù)分析[J].機(jī)電信息, 2011-25-25
[2] 汪久根.論機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].教育學(xué)院論壇, 2012-02-15
[3] 濮良貴,紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社, 2006：186-192.
[4] 王丹丹,機(jī)械設(shè)備改造理論及方法探討[J].內(nèi)蒙古石油化工. 2011-07-30
[5] 劉偉, 利用計(jì)算機(jī)輔助制造的加工模擬提高產(chǎn)品加工質(zhì)量[J]. 信息與電腦 2011-04-15
[6] 林清安,Pro/E Wildfire 5.0動態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與模擬[M]. 電子工業(yè)大學(xué)出版社2001
[7] 趙曉東,董哲,王敏,全自動繞線機(jī)的研制[J]. 電子工業(yè)專用設(shè)備 2010-11
[8] Manas Bajaj,SIMULATION-BASED DESIGN Georgia Institute of Technology,2008-12
[9] Springer Series in Solid and Structural Mechanics,3Volumes form 2013-2014,ISSN:2195-3511
[10] 黃錫愷，鄭文偉.機(jī)械原理.北京：人民教育出版社，2006
致謝
本設(shè)計(jì)是在朱煒老師的悉心指導(dǎo)下完成的，朱老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、創(chuàng)新的學(xué)術(shù)知識和豐富的經(jīng)驗(yàn)令我受益匪淺。在設(shè)計(jì)期間給予了我很大的幫助，使我得以朝著正確的研究方向前進(jìn)。設(shè)計(jì)過程中有很多難點(diǎn)都在老師悉心教導(dǎo)下解決。在此向老師致以最誠摯的謝意！
同時感謝工程與設(shè)計(jì)學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)和老師們給予的支持和幫助。感謝公司里的員工和老板對本設(shè)計(jì)的參考和建議。感謝在本論文完成過程中幫助我的所有同學(xué)和朋友！
17
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
（2016 屆）
題 目 低噪聲持久型云石機(jī)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
院 別
班 級
學(xué) 號
姓 名
年 三月二十一日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
開 題 報 告
（2016屆）
題 目
低噪聲持久型云石機(jī)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
院 別
班 級
學(xué) 號
姓 名
年 月 日
一、選題的意義
目前市場上最為常見的電動式瓷磚切割機(jī)為云石機(jī)。它可以用來切割石料，瓷磚，木料等。不同的材料選擇相適應(yīng)的切割片，選用靈活加工范圍廣，體積小攜帶方便。在大理石切割工廠，室內(nèi)外裝修，木材切割上廣受青睞。此外還能將其進(jìn)行改造，使其成為專用的木材切割機(jī)、型材切割機(jī)等。
云石機(jī)是由機(jī)殼、傳動裝置、輸出軸、密封裝置、云石片、手柄、碳刷電機(jī)等構(gòu)成。其連接結(jié)構(gòu)大致為，傳動裝置的一端與輸出軸的一端相連，輸出軸的另一端設(shè)置有云石片，輸出軸與機(jī)殼之間套設(shè)有密封裝置，定子固定在機(jī)殼上，轉(zhuǎn)子軸通過滾動裝置設(shè)置在機(jī)殼上，轉(zhuǎn)子軸與傳動裝置的另一端相連，電路控制器設(shè)置在機(jī)殼上。
然而在目前中國的云石機(jī)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如噪聲大、工作效率低、壽命短、粉塵多環(huán)境污染嚴(yán)重、散熱不便等等，安全性能也不是很高。 我認(rèn)為目前市場上所使用的這些云石機(jī)或因?yàn)槠湓肼晫θ说穆犛X會有損傷，其壽命問題造成經(jīng)濟(jì)上的損失，因此若是解決其中這幾個關(guān)鍵性問題，那么云石機(jī)的使用將會更加廣泛。所以這次設(shè)計(jì)有以下意義。?
1）了解云石機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及工作原理。
2）對云石機(jī)性能的提高有重大意義:盡可能好地滿足工藝要求、便于操作。具有合理的強(qiáng)度與剛度，使用可靠，好的經(jīng)濟(jì)性，重量輕，制造維修方便。
3）培養(yǎng)學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力
二、研究的主要內(nèi)容，擬解決的主要問題（闡述的主要觀點(diǎn)）
（一）研究的主要內(nèi)容
1）目前市場上的云石機(jī)所存在的缺點(diǎn)和不足之處
2）產(chǎn)生這些弊端的原因涉及哪些方面
3）解決這些存在的弊端，提高一些不足之處的設(shè)計(jì)方法
（二）擬解決的主要問題
1）針對云石機(jī)噪聲污染大這個缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一個降低或消除噪聲的方案
2）針對其加工壽命短的問題，改進(jìn)其結(jié)構(gòu)或更改原件增加壽命
三、研究（工作）步驟、方法及措施（思路）
（一）研究步驟
1. 認(rèn)真研究畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的要求和內(nèi)容，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料。
2．對設(shè)計(jì)的設(shè)備進(jìn)行初步研究，學(xué)撐其原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)等，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成文獻(xiàn)綜述及開題報告。
3．通過設(shè)計(jì)方案的比較確定本次設(shè)計(jì)的總體方案。
4．對主要機(jī)構(gòu)及傳動部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。
5. 繪制總裝圖及相關(guān)件圖紙。
6. 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及其他相關(guān)文檔。
（二）研究的方法
1.調(diào)查法
調(diào)查法是通過咨詢社會上與使用云石機(jī)有關(guān)的工作人員，了解他們實(shí)際工作中云石機(jī)所帶來的一些問題，以及他們希望改進(jìn)的一些地方?？偨Y(jié)后得出結(jié)論，朝著這方面進(jìn)行研究分析，是改造后的及其更加親民。
2.文獻(xiàn)法
文獻(xiàn)法是通過對文獻(xiàn)進(jìn)行查閱、分析、整理從而找出事物本質(zhì)屬性的一種研究方法。它是設(shè)計(jì)研究中的一項(xiàng)重要任務(wù)和內(nèi)容。本文通過文獻(xiàn)閱讀參考文獻(xiàn)了解市場上的云石機(jī)的工作傳動原理，以及對其結(jié)構(gòu)得到了了解。還可以知道產(chǎn)生一些弊端的原因，然后從根本上研究解決這些問題。
3.觀察實(shí)踐法
觀察與實(shí)踐相結(jié)合是通過對實(shí)體機(jī)器的拆分詳細(xì)了解他的內(nèi)部構(gòu)造。理論與實(shí)踐相結(jié)合，可以讓我更加深刻的了解文獻(xiàn)中的內(nèi)容。以及對電機(jī)傳動等方面的知識得到鞏固，使接下來的設(shè)計(jì)工作更加方便快捷。
（3） 解決問題的措施
1.針對噪聲問題。機(jī)械噪聲是機(jī)械零部件在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中相互間發(fā)生碰撞、摩擦、沖擊、產(chǎn)生振動而發(fā)生的，其聲源 是固體面的振動[1]。云石機(jī)聲源主要來自兩方面電機(jī)自身的聲音以及齒輪傳動的聲音。傳統(tǒng)的碳刷電機(jī)由于直驅(qū)扭力不夠，利用減速齒輪減速增加扭力帶動刀片加工，而齒輪間的摩擦則會產(chǎn)生噪聲。其次是碳刷電機(jī)本身就會噪聲就大。因此通過更換成無刷電機(jī)，無刷電機(jī)本身扭力可達(dá)到切割標(biāo)準(zhǔn)因此可以直驅(qū)，所以可以去除齒輪減小大部分噪聲，又因?yàn)闊o刷電機(jī)本身噪聲很小，順利解決噪聲問題。
2.針對壽命短的問題。目前市場上的電機(jī)多碳刷電機(jī)，由于有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)原因，電刷和換向器的接觸電阻很大，造成電機(jī)整體電阻較大，容易發(fā)熱。依靠碳刷工作的各種電機(jī), 其碳刷的磨損是不可避免的, 當(dāng)碳刷磨損到一定程度(約為新刷的一半) , 就應(yīng)更換碳刷, 否則將會使破刷接觸不良[2]。而且永磁體是熱敏元件，如果溫度太高的話，磁鋼是會退磁的，使電機(jī)性能下降，影響有刷電機(jī)的壽命。電流做功在電機(jī)內(nèi)部電阻上了，所以電能有很大程度轉(zhuǎn)化為了熱能，所以有刷電機(jī)的輸出功率不大，效率也不高。通過更換為無刷電機(jī)有效的解決電機(jī)噪聲大壽命短效率低的問題。
四、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）提綱
1.緒論
1.1課題研究背景
1.2課題研究目的
1.3研究的主要內(nèi)容
2.新型云石機(jī)的設(shè)計(jì)
2.1新型云石機(jī)材料和相關(guān)參數(shù)
2.2新型云石機(jī)的運(yùn)動和原理
2.3新型云石機(jī)的工藝分析
3.新云石機(jī)內(nèi)部電機(jī)的選擇及傳動方案
4.新型云石機(jī)外部機(jī)構(gòu)分析設(shè)計(jì)
4.1散熱問題
4.2安全問題
5.三維仿真模型和非標(biāo)準(zhǔn)件二維圖紙的繪制
5.1三維仿真動畫的制作
5.2非標(biāo)準(zhǔn)件的二維圖紙的繪制
6.樣機(jī)及后期細(xì)節(jié)的修改
6.1樣機(jī)的制作
6.2人工操作界面的細(xì)節(jié)優(yōu)化
6.3考慮后期維護(hù)需要再對原設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化
6.4實(shí)體產(chǎn)品的最終定型
五、主要參考文獻(xiàn)
[1]仝志永，牟偉，王思偉,機(jī)械噪聲的產(chǎn)生及其控制方法[J] 中國船舶重工集團(tuán)公司 2008
[2]維亞.電機(jī)碳刷磨損的一種報警方法電氣時代[J] , Electric Age，1994
[3]任先進(jìn).鐵路轉(zhuǎn)轍機(jī)用無刷直流電動機(jī)控制技術(shù)研究[D].中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(碩士),2007.
[4]Wae-Gyeong Shin ,An analysis of the main factors on the wear of brushes for automotive small brush-type DC motor[M],Korean Society of Mechanical Engineers,2010
[5]Shen Jianxin, Li Peng，Study on Electromagnetic Losses in High-speed Permanent Magnet Brushless Machines-the State of the ArtCollege of Electrical Engineering[J], Zhejiang University, Hangzhou 310027
[6]陳德才，崔德容.機(jī)械密封設(shè)計(jì)制造與使用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.
指導(dǎo)教師意見：
(表格放在同一頁)
（時間填寫統(tǒng)一按畢業(yè)設(shè)計(jì)安排（2015.03.03—2015.03. 10之間）填寫）
簽名：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作指導(dǎo)小組意見：
（時間填寫統(tǒng)一按畢業(yè)設(shè)計(jì)安排（2015.03.10）填寫）
（各小組內(nèi)填寫日期一致）
簽名：
年 月 日
我的開題報告,低噪聲持久型云石機(jī)設(shè)計(jì),一、選題的意義,前市場上最為常見的電動式瓷磚切割機(jī)為云石機(jī)。它可以用來切割石料，瓷磚，木料等。不同的材料選擇相適應(yīng)的切割片，選用靈活加工范圍廣，體積小攜帶方便。在大理石切割工廠，室內(nèi)外裝修，木材切割上廣受青睞。此外還能將其進(jìn)行改造，使其成為專用的木材切割機(jī)、型材切割機(jī)等。 云石機(jī)是由機(jī)殼、傳動裝置、輸出軸、密封裝置、云石片、手柄、碳刷電機(jī)等構(gòu)成。其連接結(jié)構(gòu)大致為，傳動裝置的一端與輸出軸的一端相連，輸出軸的另一端設(shè)置有云石片，輸出軸與機(jī)殼之間套設(shè)有密封裝置，定子固定在機(jī)殼上，轉(zhuǎn)子軸通過滾動裝置設(shè)置在機(jī)殼上，轉(zhuǎn)子軸與傳動裝置的另一端相連，電路控制器設(shè)置在機(jī)殼上。 然而在目前中國的云石機(jī)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如噪聲大、工作效率低、壽命短、粉塵多環(huán)境污染嚴(yán)重、散熱不便等等，安全性能也不是很高。 我認(rèn)為目前市場上所使用的這些云石機(jī)或因?yàn)槠湓肼晫θ说穆犛X會有損傷，其壽命問題造成經(jīng)濟(jì)上的損失，因此若是解決其中這幾個關(guān)鍵性問題，那么云石機(jī)的使用將會更加廣泛。所以這次設(shè)計(jì)有以下意義。 1）了解云石機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及工作原理。 2）對云石機(jī)性能的提高有重大意義:盡可能好地滿足工藝要求、便于操作。具有合理的強(qiáng)度與剛度，使用可靠，好的經(jīng)濟(jì)性，重量輕，制造維修方便。 3）培養(yǎng)學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力,二、研究的主要內(nèi)容，擬解決的主要問題（闡述的主要觀點(diǎn)）,（一）研究的主要內(nèi)容 1）目前市場上的云石機(jī)所存在的缺點(diǎn)和不足之處 2）產(chǎn)生這些弊端的原因涉及哪些方面 3）解決這些存在的弊端，提高一些不足之處的設(shè)計(jì)方法 （二）擬解決的主要問題 1）針對云石機(jī)噪聲污染大這個缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一個降低或消除噪聲的方案 2）針對其加工壽命短的問題，改進(jìn)其結(jié)構(gòu)或更改原件增加壽命,三、研究（工作）步驟、方法及措施（思路）,（一）研究步驟 1. 認(rèn)真研究畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的要求和內(nèi)容，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料。 2．對設(shè)計(jì)的設(shè)備進(jìn)行初步研究，學(xué)撐其原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)等，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成文獻(xiàn)綜述及開題報告。 3．通過設(shè)計(jì)方案的比較確定本次設(shè)計(jì)的總體方案。 4．對主要機(jī)構(gòu)及傳動部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。 5. 繪制總裝圖及相關(guān)件圖紙。 6. 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及其他相關(guān)文檔。,（二）研究的方法 1.調(diào)查法 調(diào)查法是通過咨詢社會上與使用云石機(jī)有關(guān)的工作人員，了解他們實(shí)際工作中云石機(jī)所帶來的一些問題，以及他們希望改進(jìn)的一些地方?？偨Y(jié)后得出結(jié)論，朝著這方面進(jìn)行研究分析，是改造后的及其更加親民。 2.文獻(xiàn)法 文獻(xiàn)法是通過對文獻(xiàn)進(jìn)行查閱、分析、整理從而找出事物本質(zhì)屬性的一種研究方法。它是設(shè)計(jì)研究中的一項(xiàng)重要任務(wù)和內(nèi)容。本文通過文獻(xiàn)閱讀參考文獻(xiàn)了解市場上的云石機(jī)的工作傳動原理，以及對其結(jié)構(gòu)得到了了解。還可以知道產(chǎn)生一些弊端的原因，然后從根本上研究解決這些問題。 3.觀察實(shí)踐法 觀察與實(shí)踐相結(jié)合是通過對實(shí)體機(jī)器的拆分詳細(xì)了解他的內(nèi)部構(gòu)造。理論與實(shí)踐相結(jié)合，可以讓我更加深刻的了解文獻(xiàn)中的內(nèi)容。以及對電機(jī)傳動等方面的知識得到鞏固，使接下來的設(shè)計(jì)工作更加方便快捷。,解決問題的措施 1.針對噪聲問題。機(jī)械噪聲是機(jī)械零部件在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中相互間發(fā)生碰撞、摩擦、沖擊、產(chǎn)生振動而發(fā)生的，其聲源 是固體面的振動[1]。云石機(jī)聲源主要來自兩方面電機(jī)自身的聲音以及齒輪傳動的聲音。傳統(tǒng)的碳刷電機(jī)由于直驅(qū)扭力不夠，利用減速齒輪減速增加扭力帶動刀片加工，而齒輪間的摩擦則會產(chǎn)生噪聲。其次是碳刷電機(jī)本身就會噪聲就大。因此通過更換成無刷電機(jī)，無刷電機(jī)本身扭力可達(dá)到切割標(biāo)準(zhǔn)因此可以直驅(qū)，所以可以去除齒輪減小大部分噪聲，又因?yàn)闊o刷電機(jī)本身噪聲很小，順利解決噪聲問題。 2.針對壽命短的問題。目前市場上的電機(jī)多碳刷電機(jī)，由于有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)原因，電刷和換向器的接觸電阻很大，造成電機(jī)整體電阻較大，容易發(fā)熱。依靠碳刷工作的各種電機(jī), 其碳刷的磨損是不可避免的, 當(dāng)碳刷磨損到一定程度(約為新刷的一半) , 就應(yīng)更換碳刷, 否則將會使破刷接觸不良[2]。而且永磁體是熱敏元件，如果溫度太高的話，磁鋼是會退磁的，使電機(jī)性能下降，影響有刷電機(jī)的壽命。電流做功在電機(jī)內(nèi)部電阻上了，所以電能有很大程度轉(zhuǎn)化為了熱能，所以有刷電機(jī)的輸出功率不大，效率也不高。通過更換為無刷電機(jī)有效的解決電機(jī)噪聲大壽命短效率低的問題。,四、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）提綱,1.緒論 1.1課題研究背景 1.2課題研究目的 1.3研究的主要內(nèi)容 2.新型云石機(jī)的設(shè)計(jì) 2.1新型云石機(jī)材料和相關(guān)參數(shù) 2.2新型云石機(jī)的運(yùn)動和原理 2.3新型云石機(jī)的工藝分析 3.新云石機(jī)內(nèi)部電機(jī)的選擇及傳動方案 4.新型云石機(jī)外部機(jī)構(gòu)分析設(shè)計(jì) 4.1散熱問題 4.2安全問題 5.三維仿真模型和非標(biāo)準(zhǔn)件二維圖紙的繪制 5.1三維仿真動畫的制作 5.2非標(biāo)準(zhǔn)件的二維圖紙的繪制 6.樣機(jī)及后期細(xì)節(jié)的修改 6.1樣機(jī)的制作 6.2人工操作界面的細(xì)節(jié)優(yōu)化 6.3考慮后期維護(hù)需要再對原設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化 6.4實(shí)體產(chǎn)品的最終定型,,謝謝。,