毕业设计（论文）-低噪声持久型云石机设计（全套图纸三维）

丽水学院2016届学生毕业设计丽水学院 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 工学院 班 级 机自121 学 号 姓 名 二一六 年 三月二十一日1低噪声持久型云石机设计机械设计制造及其自动化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 扭矩全套图纸，加153893706Low 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