轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題目名稱： 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)說明書 院系名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2015年6月 摘 要 本課題來源于當(dāng)今社會(huì)機(jī)械工業(yè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的創(chuàng)新和更新?lián)Q代基礎(chǔ)之上，通過設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)，從而來滿足當(dāng)今社會(huì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)功能不足的缺陷。 國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研發(fā)及制造要與全球號(hào)召的高效經(jīng)濟(jì)、實(shí)驗(yàn)效果好，效率高等主題保持一致。近期對(duì)機(jī)械行業(yè)中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的使用情況進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在機(jī)械行業(yè)中，轉(zhuǎn)子的使用非常普遍。自然而然在機(jī)械設(shè)備中它們的安裝也非常頻繁。傳動(dòng)的轉(zhuǎn)子在沒有實(shí)驗(yàn)設(shè)備而需要人工檢驗(yàn)的情況下，檢驗(yàn)效率低下，勞動(dòng)強(qiáng)度大，所以設(shè)計(jì)一個(gè)專用的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)勢(shì)在必行。 本文運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的知識(shí)，提出了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計(jì)中所必須的理論計(jì)算和相關(guān)強(qiáng)度校驗(yàn)，構(gòu)建了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)總的指導(dǎo)思想，從而得出了該轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是高效，經(jīng)濟(jì)，并且運(yùn)行平穩(wěn)的結(jié)論。 關(guān)鍵字：轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)，設(shè)備，結(jié)論 Abstract With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety. Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow atcompressedneceengththdirectionprocedurework. Theinvertedpendulumisatypicalhighordersystem,withmultivariable,non-linear, strong-coupling,fleetandabsolutelyinstable.Itisrepresentativeasanidealmodeltoprovenewcontroltheoryandtechniques.Duringthecontrolprocess,pendulumcaneffectivelyreflectmanykeyproblemssuchasequanimity,robust,follow-upandtrack,therefore.Thispaperstudiesacontrolmethodofdoubleinvertedpendulum.Firstofall,themathematicalmodelofthedoubleinvertedpendulumisestablished,thenmakeacontroldesigntodoubleinvertedpendulumonthemathematicalmodel,anddeterminethesystemperformanceindexweightmatrix,byusinggeneticalgorithminordertoattainthesystemstatefeedbackcontrolmatrix.Finally,thesimulationofthesystemismadeby. Key word: pneumatic manipulator cylinder pneumatic loop Fout degrees of freedom. I 目 錄 摘要 I Abstract II 1 引言 1 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 1 1.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.3 本課題研究的內(nèi)容 3 1.4 Solidworks設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 4 1.4.1 草圖繪制 5 1.4.2 基準(zhǔn)特征，參考幾何體的創(chuàng)建 6 1.4.3 拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建 7 1.4.4 工程圖的設(shè)計(jì) 10 1.4.5 裝配設(shè)計(jì) 11 2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12 2.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體方案圖 12 2.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理 15 2.3 機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 2.3.1電機(jī)的選型計(jì)算 18 2.3.2轉(zhuǎn)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 2.3.3直線導(dǎo)軌的選型計(jì)算 19 2.3.4滾珠絲桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 20 2.3.5 聯(lián)軸器的選型計(jì)算 20 2.3.6 磁粉制動(dòng)器的選型計(jì)算 20 2.3.7 軸承座的選擇 20 3 各主要零部件強(qiáng)度的校核 21 3.1轉(zhuǎn)動(dòng)軸強(qiáng)度的校核與計(jì)算 22 3.2軸承強(qiáng)度的校核計(jì)算 22 4 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)中主要零件的三維建模 22 4.1電機(jī)的三維建模 23 4.2機(jī)架的三維建模 23 4.3軸承座的三維建模 24 4.4轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的三維建模 24 5 三維軟件設(shè)計(jì)總結(jié) 25 結(jié)論 26 致謝 27 參考文獻(xiàn) 28 1 引言 1.1課題的來源與研究的目的和意義 機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。機(jī)械工程的服務(wù)領(lǐng)域廣闊而多面，凡是使用機(jī)械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機(jī)械工程的服務(wù)。概括說來，現(xiàn)代機(jī)械工程有五大服務(wù)領(lǐng)域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機(jī)械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機(jī)械、研制和提供從事各種服務(wù)的機(jī)械、研制和提供家庭和個(gè)人生活中應(yīng)用的機(jī)械、研制和提供各種機(jī)械武器。 不論服務(wù)于哪一領(lǐng)域，機(jī)械工程的工作內(nèi)容基本相同，主要有：建立和發(fā)展機(jī)械工程的工程理論基礎(chǔ)。例如，研究力和運(yùn)動(dòng)的工程力學(xué)和流體力學(xué)；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應(yīng)用的工程材料學(xué)；研究熱能的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換的熱力學(xué)；研究各類有獨(dú)立功能的機(jī)械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和計(jì)算的機(jī)械原理和機(jī)械零件學(xué)；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學(xué)和非金屬工藝學(xué)等等。 研究、設(shè)計(jì)和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機(jī)械產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來的需要。機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)；生產(chǎn)計(jì)劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計(jì)和制造工具、模具；確定勞動(dòng)定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運(yùn)；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和管理。機(jī)械一般是由許多各有獨(dú)特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對(duì)象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個(gè)人、家庭。而且銷售量在社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動(dòng)。因此，機(jī)械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營(yíng)特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營(yíng)等的研究也多是肇始于機(jī)械工業(yè)。 機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購(gòu)、驗(yàn)收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證機(jī)械產(chǎn)品在長(zhǎng)期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購(gòu)、驗(yàn)收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證機(jī)械產(chǎn)品在長(zhǎng)期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。研究機(jī)械產(chǎn)品在制造過程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費(fèi)方面的問題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機(jī)械工程的一項(xiàng)特別重要的任務(wù)，而且其重要性與日俱增。機(jī)械的種類繁多，可以按幾個(gè)不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動(dòng)力機(jī)械、物料搬運(yùn)機(jī)械、粉碎機(jī)械等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、紡織機(jī)械等；按工作原理可分為熱力機(jī)械、流體機(jī)械、仿生機(jī)械等。另外，機(jī)械在其研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)用等過程中都要經(jīng)過幾個(gè)工作性質(zhì)不同的階段。按這些不同階段，機(jī)械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個(gè)分支系統(tǒng)，如機(jī)械科研、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)械運(yùn)用和維修等。 這些按不同方面分成的多種分支學(xué)科系統(tǒng)互相交叉，互相重疊，從而使機(jī)械工程可能分化成上百個(gè)分支學(xué)科。例如，按功能分的動(dòng)力機(jī)械，它與按工作原理分的熱力機(jī)械、流體機(jī)械、透平機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、蒸汽動(dòng)力機(jī)械、核動(dòng)力裝置、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，以及與按行業(yè)分的中心電站設(shè)備、工業(yè)動(dòng)力裝置、鐵路機(jī)車、船舶輪機(jī)工程、汽車工程等都有復(fù)雜的交叉和重疊關(guān)系。船用汽輪機(jī)是動(dòng)力機(jī)械，也是熱力機(jī)械、流體機(jī)械和透平機(jī)械，它屬于船舶動(dòng)力裝置、蒸汽動(dòng)力裝置，可能也屬于核動(dòng)力裝置等等。19世紀(jì)時(shí)，機(jī)械工程的知識(shí)總量還很有限，在歐洲的大學(xué)院校中它一般還與土木工程綜合為一個(gè)學(xué)科，被稱為民用工程，19世紀(jì)下半葉才逐漸成為一個(gè)獨(dú)立學(xué)科。進(jìn)入20世紀(jì)，隨著機(jī)械工程技術(shù)的發(fā)展和知識(shí)總量的增長(zhǎng)，機(jī)械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學(xué)科。這種分解的趨勢(shì)在20世紀(jì)中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達(dá)到了最高峰。 由于機(jī)械工程的知識(shí)總量已擴(kuò)大到遠(yuǎn)非個(gè)人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識(shí)過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)整體的進(jìn)步，對(duì)外界條件變化的適應(yīng)能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識(shí)過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時(shí)配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學(xué)提高。因此自20世紀(jì)中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢(shì)。人們更多地注意了基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)領(lǐng)域，合并分化過細(xì)的專業(yè)。械工程以增加生產(chǎn)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)來研制和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品。在未來的時(shí)代，新產(chǎn)品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉?，治理、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)任務(wù)。 機(jī)械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好?，F(xiàn)代機(jī)械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復(fù)雜的機(jī)械和機(jī)械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實(shí)。 人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠(yuǎn)窺百億光年，近察細(xì)胞和分子。新興的電子計(jì)算機(jī)硬、軟件科學(xué)使人類開始有了加強(qiáng)，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。 人類智慧的增長(zhǎng)并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復(fù)雜的工作，從而更促進(jìn)手的功能。手的實(shí)踐反過來又促進(jìn)人腦的智慧。在人類的整個(gè)進(jìn)化過程中，以及在每個(gè)人的成長(zhǎng)過程中，腦與手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化的。 人工智能與機(jī)械工程之間的關(guān)系近似于腦與手之間的關(guān)系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機(jī)械制造出來。過去，各種機(jī)械離不開人的操作和控制，其反應(yīng)速度和操作精度受到進(jìn)化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會(huì)消除了這個(gè)限制。計(jì)算機(jī)科學(xué)與機(jī)械工程之間的互相促進(jìn)，平行前進(jìn)，將使機(jī)械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。19世紀(jì)時(shí)，機(jī)械工程的知識(shí)總量還很有限，在歐洲的大學(xué)院校中它一般還與土木工程綜合為一個(gè)學(xué)科，被稱為民用工程，19世紀(jì)下半葉才逐漸成為一個(gè)獨(dú)立學(xué)科。進(jìn)入20世紀(jì)，隨著機(jī)械工程技術(shù)的發(fā)展和知識(shí)總量的增長(zhǎng)，機(jī)械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學(xué)科。這種分解的趨勢(shì)在20世紀(jì)中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達(dá)到了最高峰。 由于機(jī)械工程的知識(shí)總量已擴(kuò)大到遠(yuǎn)非個(gè)人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識(shí)過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)整體的進(jìn)步，對(duì)外界條件變化的適應(yīng)能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識(shí)過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時(shí)配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學(xué)提高。因此自20世紀(jì)中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢(shì)。人們更多地注意了基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)領(lǐng)域，合并分化過細(xì)的專業(yè)。綜合-專業(yè)分化-再綜合的反復(fù)循環(huán)，是知識(shí)發(fā)展的合理的和必經(jīng)的過程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識(shí)，又具有足夠的綜合知識(shí)來認(rèn)識(shí)、理解其他學(xué)科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。綜合與專業(yè)是多層次的。在機(jī)械工程內(nèi)部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術(shù)中也同樣有綜合和專業(yè)問題。在人類的全部知識(shí)中，包括社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)和工程技術(shù)，也有處于更高一層、更宏觀的綜合與專業(yè)問題。 1.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)今社會(huì)，隨著機(jī)械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)的機(jī)械設(shè)備也在不斷地更新，不斷地完善，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)同樣在發(fā)展著，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)是采用臨時(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，勞動(dòng)效率低，實(shí)驗(yàn)精度低下，不適合批量生產(chǎn)的場(chǎng)合。現(xiàn)代轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)是用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的一種轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)。隨著機(jī)械行業(yè)的大發(fā)展，轉(zhuǎn)子的使用也越來越廣泛，根據(jù)不同的工況，所需實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)子的大小規(guī)格也有區(qū)別。如果使用傳動(dòng)的臨時(shí)的設(shè)備實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)子的話，不但勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量生產(chǎn)要求。所以使用一個(gè)專用的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)。 1.3 本課題研究的內(nèi)容 本論文主要研究運(yùn)用SolidWorks對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，了解SolidWorks的各種功能。 SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內(nèi)。當(dāng)初的目標(biāo)是希望在每一個(gè)工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。從1995年推出第一套SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件至今已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)銷商在全球140個(gè)國(guó)家進(jìn)行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997年，Solidworks被法國(guó)達(dá)索（Dassault Systemes）公司收購(gòu)，作為達(dá)索中端主流市場(chǎng)的主打品牌。SolidWorks軟件是世界上第一個(gè)基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)。由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢(shì)，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財(cái)務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽(yù)。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺(tái)CAD系統(tǒng)評(píng)比第一名。從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)。其中僅從1999年起，美國(guó)權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎(jiǎng)，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡(jiǎn)明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計(jì)師大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場(chǎng)。 由于SolidWorks出色的技術(shù)和市場(chǎng)表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對(duì)象。終于在1997年由法國(guó)達(dá)索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購(gòu)。公司原來的風(fēng)險(xiǎn)投資商和股東，以一千三百萬美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，獲得了高額的回報(bào)，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀(jì)錄。并購(gòu)后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司。SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件也成為達(dá)索企業(yè)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的CAD產(chǎn)品。 由于使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的parasolid內(nèi)核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)。SolidWorks成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機(jī)車、食品、機(jī)械、國(guó)防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等分布于全球100多個(gè)國(guó)家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場(chǎng)上，每年來自全球4，300所教育機(jī)構(gòu)的近145，000名學(xué)生通過SolidWorks的培訓(xùn)課程。 據(jù)世界上著名的人才招聘網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD軟件相比，SolidWorks相關(guān)的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，這一事實(shí)說明了越來越多的工程師和設(shè)計(jì)者使用SolidWorks三維軟件，越來越多的企業(yè)需要SolidWorks人才。Solidworks軟件功能強(qiáng)大，易于操作，界面人性化，技術(shù)創(chuàng)新，組件繁多是SolidWorks的五大特點(diǎn)。使得SolidWorks三維軟件成為目前全球領(lǐng)先的三維CAD解決方案。SolidWorks在設(shè)計(jì)時(shí)能夠?yàn)橛脩籼峁┎煌脑O(shè)計(jì)方案，通過方案的篩選，工程師能從中選擇合適的方案，從而在設(shè)計(jì)過程中降低設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。在目前市場(chǎng)上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設(shè)計(jì)過程比較簡(jiǎn)便又通俗易懂的軟件之一。它不僅提供如此人性化的系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者，乃至整個(gè)機(jī)械行業(yè)提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。SolidWorks軟件是世界上第一個(gè)基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢(shì)，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財(cái)務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽(yù)。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺(tái)CAD系統(tǒng)評(píng)比第一名；從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)，其中僅從1999年起，美國(guó)權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎(jiǎng)，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡(jiǎn)明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計(jì)師大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場(chǎng)。由于SolidWorks出色的技術(shù)和市場(chǎng)表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對(duì)象。終于在1997年由法國(guó)達(dá)索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購(gòu)。公司原來的風(fēng)險(xiǎn)投資商和股東，以一千三百萬美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，獲得了高額的回報(bào)，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀(jì)錄。并購(gòu)后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司，SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件也成為達(dá)索企業(yè)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的CAD產(chǎn)品。 由于使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的parasolid內(nèi)（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)，SolidWorks成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機(jī)車、食品、機(jī)械、國(guó)防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等分布于全球100多個(gè)國(guó)家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場(chǎng)上，每年來自全球4，300所教育機(jī)構(gòu)的近145，000名學(xué)生通過SolidWorks的培訓(xùn)課程。 據(jù)世界上著名的人才網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD系統(tǒng)相比，與SolidWorks相關(guān)的招聘廣告比其它軟件的總和還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用SolidWorks，越來越多的企業(yè)雇傭SolidWorks人才。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界用戶每年使用SolidWorks的時(shí)間已達(dá)5500萬小時(shí)。在美國(guó)，包括麻省理工學(xué)院（MIT）、斯坦福大學(xué)等在內(nèi)的著名大學(xué)已經(jīng)把SolidWorks列為制造專業(yè)的必修課，國(guó)內(nèi)的一些大學(xué)（教育機(jī)構(gòu)）如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、大連理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、武漢理工大學(xué)等也在應(yīng)用SolidWorks進(jìn)行教學(xué)。Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solidworks有功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，這使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，而且對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。 SolidWorks在現(xiàn)今社會(huì)階段逐漸廣泛應(yīng)用，并且SolidWorks公司對(duì)中國(guó)市場(chǎng)重點(diǎn)開發(fā)，日后SolidWorks應(yīng)用將會(huì)更加完善，更加普遍。通過前文對(duì)SolidWorks的深入了解后，往后會(huì)對(duì)SolidWorks進(jìn)行個(gè)別應(yīng)用的分析，如建模，裝配，工程圖，力學(xué)分析等。 1.4 Solidworks設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 熟悉SolidWorks的工作環(huán)境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作環(huán)境中文件的打開、保存、導(dǎo)入等基本操作，掌握三維建模流程。 1.4.1草圖繪制 掌握點(diǎn)、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級(jí)幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應(yīng)用幾何約束；熟練應(yīng)用陣列、實(shí)體轉(zhuǎn)換等草圖繪制工具；能綜合應(yīng)用各種草圖繪制實(shí)體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。 1.4.2 基準(zhǔn)特征-參考幾何體的創(chuàng)建 清楚明白基于特征的建模方式、參數(shù)化思想等概念；靈活運(yùn)用各種建立基準(zhǔn)點(diǎn)的方法；靈活運(yùn)用各種建立基準(zhǔn)軸方法；靈活運(yùn)用各種建立基準(zhǔn)面的方法；靈活運(yùn)用坐標(biāo)系的建立方法；能根據(jù)建模需要綜合應(yīng)用各種參考幾何體。 1.4.3拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建模 靈活運(yùn)用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運(yùn)用旋轉(zhuǎn)特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運(yùn)用放樣特征的概念與建立方法；通過實(shí)踐能夠準(zhǔn)確分析零件的特征，靈活運(yùn)用拉伸和旋轉(zhuǎn)也正建立三維模型。綜合應(yīng)用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實(shí)體。 1.4.4工程圖設(shè)計(jì) 靈活運(yùn)用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運(yùn)用建立標(biāo)準(zhǔn)三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運(yùn)用各種注釋的方法。 1.4.5裝配設(shè)計(jì) 靈活運(yùn)用自底向上的裝配方法；靈活運(yùn)用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運(yùn)用SolidWorks智能裝配技術(shù)；靈活運(yùn)用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中設(shè)計(jì)子裝配體；靈活運(yùn)用干涉檢查；靈活運(yùn)用自上向下的裝配方法；靈活運(yùn)用在裝配模型工程圖中添加零件序號(hào)；靈活運(yùn)用生成裝配體材料明細(xì)表的方法。 2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體方案圖 本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)采取的方案是：根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的相關(guān)尺寸設(shè)計(jì)出相對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)軸承與安裝滑動(dòng)軸承的軸承座。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)由電機(jī)、軸、滑動(dòng)軸承、質(zhì)量盤等組成，潤(rùn)滑系統(tǒng)為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)提供油液潤(rùn)滑，通過磁粉制動(dòng)器給轉(zhuǎn)子施加扭矩載荷，通過該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的潤(rùn)滑系統(tǒng)和油樣提取裝置，能夠隨時(shí)提取軸承潤(rùn)滑油油樣，以便了解系統(tǒng)的磨損狀態(tài)。其具體方案布局圖如下： 2.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的加工原理 本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理為：電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上面安裝有磁粉制動(dòng)器，質(zhì)量盤，滑動(dòng)軸承等等零件，其中潤(rùn)滑系統(tǒng)為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)提供油液潤(rùn)滑，通過磁粉制動(dòng)器給轉(zhuǎn)子施加扭矩載荷，通過該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的潤(rùn)滑系統(tǒng)和油樣提取裝置，能夠隨時(shí)提取軸承潤(rùn)滑油油樣，以便了解系統(tǒng)的磨損狀態(tài)。 2.3 機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.3.1電機(jī)的選型計(jì)算 已知整個(gè)設(shè)備上工件與零件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?50Kg，質(zhì)量盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度為1~2r/min。即： 具體的電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下: 1、確定運(yùn)行時(shí)間 本次設(shè)計(jì)加速時(shí)間 負(fù)載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 電機(jī)轉(zhuǎn)速 3.負(fù)載慣量 左右水平運(yùn)動(dòng) 電機(jī)慣量 總慣量 4.電機(jī)轉(zhuǎn)矩 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 必須轉(zhuǎn)矩 S為安全系數(shù)，這里取1.0。 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用直流無刷電機(jī)型號(hào)為92BL-A，此無刷直流電機(jī)廠家為南京森宇機(jī)電的產(chǎn)品。根據(jù)電機(jī)的特性曲線以及參數(shù)表如下： 根據(jù)計(jì)算和特性曲線以及電機(jī)基本參數(shù)表，我們選用直流無刷電機(jī)型號(hào)為 92BL-4030H1-LK-B，電機(jī)額定功率為22KW，額定轉(zhuǎn)矩為75N.m，最大轉(zhuǎn)矩為80N.m，額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。 2.3.2轉(zhuǎn)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸是組成精密機(jī)械的重要零件之一。一切作為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件，都必須在軸上才能傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。在本課題所使用的軸，承受的負(fù)荷比較小，尺寸也比較小，制造精度高，要求材料具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的加工性能。因此，選用材料45#，傳動(dòng)軸最大外圓直徑30，熱處理為對(duì)軸進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 1、初步計(jì)算軸的直徑 按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑，寫成設(shè)計(jì)公式，軸的最小直徑mm，查表16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入設(shè)計(jì)公式得=32.26mm?？紤]到軸上有鍵槽以及其他因素的影響，應(yīng)適當(dāng)增加軸徑以補(bǔ)償鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱。取軸的直徑d為40mm，即最右端裝帶輪處的直徑為40mm。裝有密封元件和滾動(dòng)軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸上兩個(gè)支點(diǎn)的軸承，應(yīng)盡量采用相同的型號(hào)，便于軸承座孔的加工。相臨軸段的直徑不同形成軸肩。當(dāng)軸肩用于軸上零件定位和承受軸向力時(shí)，應(yīng)具有一定的高度，軸肩處的直徑差一般取5—10mm，這里軸肩出的直徑差選擇5mm，然后協(xié)調(diào)各段軸的長(zhǎng)度，考慮到要裝軸承座和機(jī)構(gòu)的合理性，還有螺釘?shù)鹊拈L(zhǎng)度及其他各方面的因素，初步確定軸的各段長(zhǎng)度。 2.3.3直線導(dǎo)軌的選型計(jì)算 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)3》第二版選取直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副系列，又根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)要求的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)初步選擇: (1)直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副選取四方向等載荷型（GGB型），其特點(diǎn)是：垂直向上向下和左右水平額定載荷是等同的，額定載荷比較大，剛度高。 (2)尺寸規(guī)格初選45，其結(jié)構(gòu)形式選擇AA 型。 (3)每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)為2。 (6)查出全自動(dòng)軸承磨床推薦的精度等級(jí)為3。 (7)導(dǎo)軌的材料為HT200. 初步確定直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的型號(hào)為GGB45AA1C123 選擇用南京工藝設(shè)備制造廠的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌如圖1 2.3.4滾珠絲桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 在材料選取的基本原則的前提下，可以滿足一部分性能，良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。這種材料的特性是機(jī)械，機(jī)械部分應(yīng)在正常工作條件下，其物理和化學(xué)性能，是保證其可靠性的基礎(chǔ)。一般的機(jī)械零件，主要考慮的是材料的機(jī)械性能；而非金屬材料零件，還應(yīng)考慮對(duì)零件性能的環(huán)境效應(yīng)。 根據(jù)零件選擇的力學(xué)性能，首先要對(duì)工作條件的正確分析，形狀和大小和應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合這類零件的主要失效形式，對(duì)原發(fā)性和繼發(fā)性失效抗力指標(biāo)的實(shí)際使用中，由于物質(zhì)基礎(chǔ)。 滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)主要承受軸向力。螺母與螺釘間滑動(dòng)摩擦較大，所以磨損失效的主要形式?；境叽纾ㄖ睆綕L珠絲杠和螺母高度），通?；跅l件的耐磨性測(cè)定。滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)力較大，還應(yīng)檢查滾珠絲桿和螺母的螺紋強(qiáng)度的危險(xiǎn)截面，以防止塑性變形或斷裂的發(fā)生；自鎖螺釘?shù)囊?，檢查自鎖螺釘；傳動(dòng)精度，應(yīng)檢查的剛度，以免造成傳輸降低音高變化的應(yīng)力的精度；滾珠絲桿長(zhǎng)徑比大，應(yīng)檢查其穩(wěn)定性，以防止軸心受壓失穩(wěn)；長(zhǎng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)速也應(yīng)該檢查的臨界轉(zhuǎn)速，以防止過大的橫向振動(dòng)。設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)型，工作條件和失效模式，選同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，無需逐一檢查。 表2.1螺旋傳動(dòng)的常用材料 螺旋副 材料牌號(hào) 應(yīng)用范圍 滾珠絲桿 Q235、Q275、45、50 材料不經(jīng)熱處理，使用于經(jīng)常運(yùn)動(dòng)，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動(dòng) 40Cr、65Mn、T12、40WMn、18CrMnTi 材料需經(jīng)熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉(zhuǎn)速較高的重要傳動(dòng) 9Mn2V、CrWMn、38CrMoAl 材料需經(jīng)熱處理，以提高其尺寸的穩(wěn)定性，適用于精密傳導(dǎo)螺旋傳動(dòng) 螺母 ZCu10P1、ZCu5Pb5Zn5 材料耐磨性好，適用于一般傳動(dòng) ZCuAl9FeNi4Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 材料耐磨性好，強(qiáng)度高，適用于重載、低速的傳動(dòng)。對(duì)于尺寸較大或高速傳動(dòng)，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金 （1）滾珠絲桿螺母副，橫向絲桿的最大軸向載荷為2000N，支承間最大距離為400mm，，要求定位精度為0.001mm，滾珠絲桿的負(fù)荷包括運(yùn)動(dòng)部件的重量所引起的進(jìn)給抗力。應(yīng)按額定靜載荷選用。 載荷性質(zhì)系數(shù)為1 —?jiǎng)虞d荷硬度影響系數(shù)， =1 —最大軸向載荷 定靜載荷為C02000N，查表得使用壽命時(shí)間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速 n/min 由于絲桿螺距為5，可選W系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計(jì)算，見表2.6所示： 表2.2 滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù) 名 稱 符 號(hào) 計(jì)算公式和結(jié)果（mm） 螺紋滾道 公稱直徑 20 螺 距 5 接觸角 鋼球直徑 3.175 螺紋滾道法面半徑 偏心距 螺紋升角 滾珠絲桿 滾珠絲桿外徑 滾珠絲桿內(nèi)徑 滾珠絲桿接觸直徑 螺母 螺母螺紋外徑 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 螺母長(zhǎng)度 Ln 33 （2）傳動(dòng)效率計(jì)算 （2.23） 式中：—摩擦角；—絲桿螺紋升角。 （3）剛度驗(yàn)算，滾珠絲桿受工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程的變化量 （2.24） Y向所受牽引力大，故應(yīng)用Y向參數(shù)計(jì)算 （N） （cm） () (材料為45鋼) （） 所以 （cm） 絲桿因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略。所以導(dǎo)程誤差 查表知C級(jí)精度的絲桿允許誤差6，故強(qiáng)度足夠。 2.3.5 聯(lián)軸器的選型計(jì)算 根據(jù)系統(tǒng)工況，計(jì)算聯(lián)軸器所需的轉(zhuǎn)矩得： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》269表17-1取 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》94頁表8-7選用型號(hào)為HL6的膜片式聯(lián)軸器。 2.3.6 磁粉制動(dòng)器的選型計(jì)算 磁粉制動(dòng)器是利用電磁效應(yīng)下的磁粉來傳遞轉(zhuǎn)矩的，是一種多用途性能優(yōu)越的自動(dòng)控制元件，廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)中機(jī)械的加載、制動(dòng)以及卷繞系統(tǒng)中收卷和放卷的張力控制。具有激磁電流和傳遞轉(zhuǎn)矩基成線性關(guān)系、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無沖擊、無振動(dòng)、無噪音、無污染等優(yōu)點(diǎn)。磁粉制動(dòng)器的選型一般以所需傳達(dá)最大轉(zhuǎn)矩為依據(jù)來選定，并同時(shí)注意保證實(shí)際滑差功率小于磁粉離合器、制動(dòng)器的允許滑差功率。 　　計(jì)算公式如下： 　　實(shí)際滑差功率P=23.14Mn/60=F*V(單位：W) 　　公式中：M ----- 實(shí)際工作轉(zhuǎn)矩(N/m) F ----- 張力(N) n ----- 滑差轉(zhuǎn)速(r/min) V ----- 線速度(m/s) 2.3.7 軸承座的選擇 根據(jù)滑動(dòng)軸承的型號(hào)，我們可以知道，根據(jù)滑動(dòng)軸承的外圓和內(nèi)孔查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以知道滑動(dòng)軸承的型號(hào)，此次設(shè)計(jì)的軸承座的圖紙如下圖所示： 3.1轉(zhuǎn)動(dòng)軸強(qiáng)度的校核與計(jì)算 1、軸的特點(diǎn):軸是組成機(jī)械的主要零件之二。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須裝在軸上刁‘能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及.力的傳遞，同時(shí)它又通過軸承和機(jī)架 聯(lián)接，由此形成一個(gè)以軸為基準(zhǔn)的組合體一軸系部件。 2、軸的種類 3、根據(jù)承受載荷的不同分為: 1)轉(zhuǎn)軸:定義既能承受彎矩又承受扭矩的軸 2)心軸:定義:只承受彎矩而不承受扭矩的軸 3)傳送軸:定義:只承受扭矩而不承受彎矩的軸z、根據(jù)軸的外形，可以將直軸分為光軸和階梯軸 3、根據(jù)軸內(nèi)部狀況，又可以將直軸分為實(shí)心軸和空。 4、軸的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。 1、軸的設(shè)計(jì) W軸的工作能力設(shè)計(jì)。 主要進(jìn)行軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)、剛度設(shè)計(jì)，對(duì)于轉(zhuǎn)速較高的軸還要進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性的計(jì)算。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 根據(jù)軸的功能，軸必須保證軸上零件的安裝固定和保證軸系在機(jī) 器中的支撐要求，同時(shí)應(yīng)具有良好的工藝性。 一般的設(shè)計(jì)步驟為: 選擇材料，初估軸徑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核，必要時(shí)要進(jìn)行剛度校核和穩(wěn)定性計(jì)算。 2、軸的材料 軸是主要的支承件，常采用機(jī)械性能較好的材料。常用材料包括:碳素鋼:該類材料對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較小，價(jià)格較低，是軸類零件最常用的材料常用牌號(hào)有:30、35、40、45、50。采用優(yōu)質(zhì)碳鋼時(shí)，一般應(yīng)進(jìn)行熱處理以改善其性能。.力較小或不重要的軸，也可以選用X235,Q255等普通碳鋼。合金鋼:對(duì)于要求重載、高溫、結(jié)構(gòu)尺寸小、重量輕等使用場(chǎng)合的軸，可以選用合金綱合金鋼具有史好的機(jī)械性能和熱處理性能，但對(duì)應(yīng)力集中較敏感，價(jià)格也較高。設(shè)計(jì)中尤其要汁意從結(jié)構(gòu)上減小應(yīng)力集中，并提高其表面質(zhì)量。 鑄鐵:對(duì)于形狀比較復(fù)雜的軸，可以選用球鑄鐵和高強(qiáng)度。 鑄鐵。它們具有較好的加工性和吸振性，經(jīng)濟(jì)性好且.力集中不敏感，但鑄造質(zhì)量不易保證。 3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)軸在工作中的作用，軸的結(jié)構(gòu)取決于:軸在機(jī)器中的安裝位置和形式，軸上零件的類型和尺寸，載荷的性質(zhì)、大小、方向和分布狀況，軸的加工工藝等多個(gè)因素。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足:軸上零件布置合理，從而軸受力合理有利于提高強(qiáng)度和剛度;軸和軸上零件必須有準(zhǔn)確的工作位置;軸上零件裝拆調(diào)整方便;軸具有良好的加工工。 藝性;節(jié)省材料等。 1).軸的組成 軸的毛坯一般采用圓鋼、鍛造或焊接獲得，由于鑄造品質(zhì)不易保證，較少選用鑄造毛坯。軸主要由三部分組成。軸上被支承，安裝軸承的部分稱為軸頸; 支承軸上零件，安裝輪毅的部分稱為軸頭;聯(lián)結(jié)軸頭和軸頸的部分稱為軸身。軸頸上安裝滾動(dòng)軸承時(shí)，直徑尺寸必須按滾動(dòng)軸承的國(guó)標(biāo)尺寸選擇，尺寸公差和表面粗糙度須按規(guī)定選擇;軸頭的尺寸要參考輪毅的尺寸進(jìn)行選擇，軸身尺寸確定時(shí)應(yīng)盡量使軸頸與軸頭的過渡合理，避免截面尺寸變化過大，同時(shí)具有較好的工藝性。 2) .結(jié)構(gòu)一設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)中常采用以下的設(shè)計(jì)步驟: 1、分析所設(shè)計(jì)軸的工作狀況，擬定軸上零件的裝配方案和軸在機(jī)器中的安裝情況。 2、根據(jù)已知的軸上近似載荷，初估軸的直徑或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定軸的某徑向尺寸。 3、根據(jù)軸上零件受力情況、安裝、固定及裝配時(shí)對(duì)軸的表面要求等確定軸的徑向(直徑)尺寸。 4、根據(jù)軸上零件的位置、配合長(zhǎng)度、支承結(jié)構(gòu)和形式確定軸的軸向尺寸。 5、考慮加工和裝配的工藝性，使軸的結(jié)構(gòu)更合理。 3)零件在軸上的安保證軸上零件可靠工作，需要在工作過程中有準(zhǔn)確的位置，即零件在軸上必須有準(zhǔn)確的定位和固定。零件在軸上的準(zhǔn)確位置包括軸向和周向兩個(gè)方面W零件在軸上的軸向定位和固定常見的軸向定位和固定的方法采用軸肩、各種擋圈、套筒、圓螺母、錐端軸頭等的多種組合結(jié)構(gòu)。 軸肩分為定位軸肩和非定位軸肩兩種。利用軸肩定位結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，但軸的直徑加大，軸肩處出現(xiàn)應(yīng)力集中;軸肩過多也不利于加工。因此，定位軸肩多在不致過多地增加軸的階梯數(shù)和軸向力較大的清況下使用，定位軸肩的高度一般取3-6mm,滾動(dòng)軸承定位軸肩的高度需按照滾動(dòng)軸承的安裝尺寸確定。非定位軸肩多是為了裝配合理方便和徑向尺寸過度時(shí)采用，軸肩高度無嚴(yán)格限制，一般取為1-2r}}套筒定位可以避免軸肩定位引起的軸徑增大和應(yīng)力集中，但受到套筒長(zhǎng)度和與軸的配合因素的影響，不宜用在使套筒過長(zhǎng)和高速旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。 擋圈的種類較多，且多為標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)中需按照各種擋圈的用途和l國(guó)標(biāo)來選用。 4.軸的結(jié)構(gòu)工藝性 (1)從裝配來考慮:應(yīng)合理的設(shè)計(jì)非定位軸肩，使軸上不同零件在安裝過程中盡量減少不必要的配合;為了裝配方便，軸端應(yīng)設(shè)計(jì)45。的倒角;在裝鍵的軸段，應(yīng)使鍵槽靠近軸與輪毅先接觸的直徑變化處，便于在安裝時(shí)零件上的鍵槽與軸上的鍵容易對(duì)準(zhǔn)采用過盈配合時(shí)，為了便于裝配，直徑變化可用錐面過渡等。 (2)從加工來考慮:當(dāng)軸的某段須磨削加工或有螺紋時(shí)，須設(shè)計(jì)砂輪越 程槽或退刀槽根據(jù)表面安裝零件的配合需要，合理確定表面粗糙度和加工方法 為改善軸的抗疲勞強(qiáng)度，減小軸徑變化處的應(yīng)力集中，應(yīng)適當(dāng)增大其過渡圓角徑，但同時(shí)要保證零件的可靠定位，過渡圓角半徑又必須小于與之相配的零件的圓角半徑或倒角尺寸。 軸的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮多方面因素和要求，其中主要問題是軸的選材、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和剛度。其中對(duì)于軸的強(qiáng)度校核尤為重要，通過校核來確定軸的設(shè)計(jì)是否能達(dá)到使用要求，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。由此看來合理的進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核成為軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，同時(shí)也是評(píng)定軸的設(shè)計(jì)成敗得先決條件。校核結(jié)果如不滿足承載要求時(shí)，強(qiáng)度校核是對(duì)材料或設(shè)備的力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)并調(diào)節(jié)的一種方式，并且這種方式以不破壞材料或設(shè)備性能為一前提。 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對(duì)于傳動(dòng)軸應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算。 3.2軸承強(qiáng)度的校核計(jì)算 滑動(dòng)軸承的工作和滾珠軸承類似，下面是這個(gè)工況下的滑動(dòng)軸承的一組計(jì)算公式。 1.最小油膜厚度hminhmin=C-e=C(1－ε)=rψ(1－ε) （1）式中C=R－r——半徑間隙，R軸承孔半徑；r軸頸半徑； ε=e/C——偏心率；e為偏心距； ψ=C/r——相對(duì)間隙，常取ψ=(0.6-1)10-3(v)1/4，v為軸頸表面的線速（m/s） 設(shè)計(jì)時(shí)，最小油膜厚度hmin必須滿足： hmin/(Rz1+Rz2)≥2-3［1］ (2)式中Rz1、Rz2為軸頸和軸承的表面粗糙度。2.軸承的特性系數(shù)（索氏系數(shù)） S=μn／（pψ2） （3）式中μ——潤(rùn)滑油在軸承平均工作溫度下的動(dòng)力粘度（Pas）；n——軸頸的轉(zhuǎn)速（r/s）；p——平均壓強(qiáng)（N/m2）用來檢驗(yàn)軸承能否實(shí)現(xiàn)液體潤(rùn)滑。ε值可按下面簡(jiǎn)化式求解。 Aε2+Eε+C=0（4） 其中A=2.31(B/d)-2,E=－(2.052A＋1),C=1＋1.052A－6.4088S.上式中d——軸徑的直徑（m）；B——軸承的寬度（m）通常ε選在0.5-0.95之間，超出0-1間的值，均非ε的解［1］。 3．軸承的溫升 油的平均溫度tm必須加以控制，否則，潤(rùn)滑油的粘度會(huì)降低，從而破壞軸承的液體潤(rùn)滑。油的溫升為進(jìn)出油的溫度差，計(jì)算式為： 經(jīng)過校核計(jì)算，此軸承復(fù)合要求。 4 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)中主要零件的三維建模 4.1電機(jī)的三維建模 4.2機(jī)架的三維建模 4.3軸承座的三維建模 4.4轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的三維建模 5 三維軟件設(shè)計(jì)總結(jié) 通過此次設(shè)計(jì)，又一次提升了運(yùn)用三維軟件的水平，并吸收了不少經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)為一下幾點(diǎn)。 （1） 有零件圖紙作圖與空想設(shè)計(jì)作圖不同，零件尺寸已經(jīng)給出，作圖時(shí)先不考慮尺寸是否真的合適，根據(jù)尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時(shí)必須要考慮尺寸是否合適，由于AutoCAD圖紙效果不好，導(dǎo)致尺寸會(huì)有出錯(cuò)，甚至有出現(xiàn)欠定義尺寸，所以，此時(shí)必須通過配合后在衡量尺寸，再進(jìn)行修改，直到滿足配合要求。 （2） 工具集的確方便了作圖，通過選擇零件類型，輸入數(shù)據(jù)，就能生成出標(biāo)準(zhǔn)零件，但有時(shí)需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時(shí)要隨機(jī)應(yīng)變，運(yùn)用其他零件代替并通過修改或添加零件使其滿足要求。 （3） 作三維圖時(shí)要靈活變通，解決問題的方法總比問題多，當(dāng)一種方法不能正常作圖時(shí)，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時(shí)也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。 （4） 規(guī)則的零件，要學(xué)會(huì)使用一些能夠節(jié)省時(shí)間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。 （5） 關(guān)于裝配，曾經(jīng)帶給我很大的阻礙，花了很多時(shí)間才弄清原因所在。在一可活動(dòng)子裝配體上，即使活動(dòng)范圍會(huì)產(chǎn)生干涉，也不能對(duì)其設(shè)定活動(dòng)范圍，如高級(jí)配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動(dòng)范圍并不影響父配體，也不可設(shè)定。因?yàn)橐坏┰O(shè)定范圍后，在父裝配體上會(huì)將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會(huì)對(duì)子裝配體之間的配合產(chǎn)生矛盾，將不能完成裝配。 看懂圖是作圖的首要任務(wù)，看圖就是了解零件的工具，沒有工具則無法制出 零件，所以畫圖不能急于下筆，想透了零件的結(jié)構(gòu)，想透圖中的虛實(shí)線，這才是高效作圖的重中之重。進(jìn)行零件建模前，一般應(yīng)進(jìn)行深入的特征分析，搞清零件是由那幾個(gè)特征組成，明確各個(gè)特征的形狀，他們之間的相對(duì)位置和表面連接關(guān)系，然后按照特征的主次關(guān)系，按一定的順序進(jìn)行建模。一個(gè)復(fù)雜的零件，可能是許多個(gè)簡(jiǎn)單特征經(jīng)過相互之間的疊加、切除或相交組成。所以零件建模時(shí)，特征的生成順序十分重要，不同的建模過程雖然可以構(gòu)造出同樣的實(shí)體零件，但其造型過程及實(shí)體的構(gòu)型結(jié)構(gòu)卻直接影響到實(shí)體模型的穩(wěn)定性、可修改性、可理解性及實(shí)體模型的應(yīng)用。 尤其在二維圖紙上，我們能看到的只是零件的平面圖，而內(nèi)部特征則以虛線給予表示，另外還有零件的相貫線，這表示了各個(gè)特征相交時(shí)出現(xiàn)線段。在零件的草圖繪制過程中，必須要選好第一個(gè)草繪平面，這很關(guān)鍵，這個(gè)平面決定了往后建模的所用到的命令，簡(jiǎn)單的說，一個(gè)圓柱可以作一個(gè)圓形然后拉伸，也可以作一個(gè)長(zhǎng)方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都一樣，但所用的草繪平面和命令就截然不同。如果我們要的是一條軸，那我們就應(yīng)該選擇第二種方法為好了。 由于此設(shè)計(jì)的零件都是比較規(guī)則的零件，所用到的命令大部分是拉伸命令和旋轉(zhuǎn)命令，而且很多零件都是擁有對(duì)稱關(guān)系，所以為了節(jié)省時(shí)間，提高效率，經(jīng)常會(huì)用到鏡向特征命令。 一張完整的工程圖應(yīng)具備以下4方面的內(nèi)容。 （1） 一組視圖：用一組視圖（其中包括視圖、剖視圖、斷面圖、局部放大圖）確、完整、清晰地表達(dá)零件各部分的結(jié)構(gòu)形狀。 （2） 尺寸：確定零件各部分形狀的大小和位置 （3） 技術(shù)要求：表明零件在制造和檢驗(yàn)是應(yīng)達(dá)到的一些要求，如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、材料熱處理方式和指標(biāo)等。 （4） 標(biāo)題欄：注明零件名稱、材料、數(shù)量、圖樣比例以及圖號(hào)等內(nèi)容。 單擊【新建文件】圖標(biāo)，系統(tǒng)顯示新建SolidWorks文件對(duì)話框，雙擊該對(duì)話框中得裝配體選項(xiàng)，即可進(jìn)入裝配體工作模式。 （6） 調(diào)入第一個(gè)零件模型并放置在裝配體的原點(diǎn)處，即零件原點(diǎn)與裝配體原點(diǎn)重合。調(diào)入一個(gè)與第一個(gè)零件模型有裝配關(guān)系的零件模型。分析兩個(gè)零件之間的裝配約束關(guān)系，然后選取相應(yīng)的約束選項(xiàng)進(jìn)行零件操作。 結(jié) 論 在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 致 謝 至此在論文完成之際，向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導(dǎo)師這幾年來對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，感謝我敬愛的老師，您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上給我以精心的指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時(shí)，也學(xué)到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個(gè)愛貪玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學(xué)術(shù)作風(fēng)，認(rèn)真加負(fù)責(zé)，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達(dá)開朗的寬廣胸懷，平易近人。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，查找了各類的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)資料，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動(dòng)和開心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)槲易约阂呀?jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識(shí)，在此對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。 參考文獻(xiàn) [1] 鄭淑芳 機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究與探討 北京：科學(xué)出版社，2004.5 [2] 黃長(zhǎng)藝 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作系統(tǒng)概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [3] 周宏甫 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