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S-电机 有限元,S-电机,有限元,电机
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天 津 理 工 大 学本科毕业论文任务书题目：超声电机定转子接触的有限元分析学生姓名 冯祎玮 届 2015 学院（系） 机 械 专业 机械工程及自动化 指导教师 徐进友 职称 讲 师 下达任务日期 2014年11月12日 天津理工大学教务处制一、毕业论文内容及要求论文内容：1、 文献综述：在对现有文献进行阅读、分析和综合的基础上，对论文所涉及科学问题的研究状况进行综合叙述，指出研究现状和研究意义。2、 了解超声电机应用背景及工作原理，熟悉电机的结构特点及载荷特征。3、 建立电机定转子结构的三维实体模型及有限元分析模型。4、 利用有限元技术完成定转子之间的接触分析。论文要求：1、 掌握接触的基本概念和定义，了解主要求解方法。2、 掌握并能熟练应用有限元软件完成结构的接触分析。3、 总结设计内容，撰写规范的毕业论文，毕业论文格式和内容符合天津理工大学本科毕业论文撰写规范要求。4、 提交纸质毕业论文一份及包含所有论文内容的光盘一张。二、毕业论文进度计划及检查情况记录表序号起止日期计划完成内容实际完成内容检查日期检查人签名12014.11.122015.02.20收集并研读课题相关资料22015.02.212015.03.04撰写开题报告，开题32015.03.052015.03.25调研实习42015.03.262015.03.31建立定转子的分析模型52015.04.012015.04.25定转子结构的接触分析62015.04.262015.05.31撰写学位论文，并修改打印72015.06.012015.06.05准备答辩PPT及相关事宜89注：（1）表中“实际完成内容”、“检查人签名”栏目要求用笔填写，其余各项均要求打印。 （2）毕业设计（论文）任务书一式二份，一份学院系留存，一份发给学生，任务完成后装订在毕业设计说明书（毕业论文）内。2 本科毕业设计说明书（毕业论文）撰写规范 一、毕业设计说明书（毕业论文）装订顺序及要求：1、 封面；2、 选题审批表；3、任务书；4、开题报告；5、中英文摘要及关键词；6、目录；7、正文（符合学校撰写规范要求）；8、参考文献；9、附录；10、谢辞。如有外文资料和中文译文可放置在谢辞之后进行装订。毕业设计说明书和毕业论文一律采用单面打印。纸张大小为A4复印纸，页边距采用：上2.5cm、下2.0cm、左2.8cm、右1.2cm。无特殊要求的汉字采用小四号宋体字，行间距为1.25倍行距。页眉从正文开始，一律设为“天津理工大学届本科毕业设计说明书（毕业论文）”，采用宋体五号字居中书写。页码从正文开始按阿拉伯数字（宋体小五号）连续编排，居中书写。二、内容要求及编写格式1. 封面采用教务处统一制定的封面。2选题审批表采用教务处统一制定的表格。3任务书毕业设计（论文）题目要醒目，力求简短，严格控制在36字（含36）以内，用三号字、加黑、黑体字；任务书封皮除题目外，用三号字、加黑、宋体字，其它页用小四号宋体字。日期采用阿拉伯数字。4开题报告正文内容包括：课题的意义，国内外发展状况，本课题的研究内容、研究方法、研究手段和研究步骤以及参考文献资料等，用小四号宋体字。5标题/摘要 内容包括中文标题、中文摘要与关键词、英文标题、英文摘要与关键词。毕业设计（论文）标题应是以最恰当、最简明、最概括的词语反映论文中最重要的特定内容的逻辑组合，应避免使用不常见的缩略词、首字母缩写字、字符、代号和公式等。摘要是毕业设计（论文）内容不加注释和评论的简短陈述，它具有独立性和自含性，即不阅读设计说明书（论文）全文，就能获得必要的信息。 标题字数一般不超过36个汉字，用黑体二号打印。两人或两人以上共同完成的课题，一般应根据本人完成的内容设置副标题，副标题用楷体三号空一行打印。标题后空一行，黑体三号居中打印“摘要”两字，另起一行楷体四号打印中文摘要全文，行距固定值20磅，中文摘要一般在300-800字以内。空一行黑体三号打印“关键词”并加冒号，随后用楷体四号打出中文关键词3-8个。空两行后，打印英文标题，空一行打印英文副标题。空一行，居中三号加黑打印“ABSTRACT”，另起一行四号打印英文摘要，行距固定值20磅。空一行，加黑三号打印“Key Words”并加冒号，打印英文关键词，每个关键词第一个字母应大写。英文全部采用Times New Roman。6.目录页首三号黑体字居中打印“目录”，“目”与“录”之间空四格。隔两行打印章、节、小节号、章、节、小节名称及相应页码。章、节、小节号分别用第一章、1.1、1.1.1方式表示，章名用黑体四号字，节、小节名用小四号宋体字，章、节、小节名与页码间用多个“”符连接。7.正文一般由标题、文字段落、图、表和式五个部分构成。由于研究工作涉及的学科、选题、研究方法、工作进程、结果表达方式等有很大差异，难以规定统一的内容形式。但是，必须合乎逻辑，层次分明。内容包括以下部分：引言或绪论介绍选题的理由、课题主要解决的问题，凡两人或两人以上合作承担的课题，必须说明本人在总课题中独立承担的任务以及该部分内容在总课题中所起的作用，说明研究问题采用的手段、方法，简述研究成果及其意义。内容包括方案论证、设计计算、实验过程与分析、方案校验等。要求层次清楚，重点突出，文字简明通顺。小节内的小标题序号用1、2、3，小标题用黑体字单列一行，小标题内序号用、，其余层次序号依次用A、B、C，a、b、c。正文中引用参考文献应在引用处所加 号内注明文献号码。视具体情况，将参考文献序号作为上角标，或作为文字段落的组成部分。如“某某人对此作了研究1，3，79或数学模型见文献1，5，912”等。内容字体字号规定见示例。 结论对本人所做工作进行归纳和综合，得到设计或研究的结论。与已有结果进行比较，指明所得结论的新进展。对该课题尚应进一步改进与研究的方向提出建议。文字要简单、明确。正文的编写格式如下。标题每章的标题采用三号黑体字居中打印，例“第一章 ”，下一章另起一页打印。“章”下为“节”，采用小三号黑体居中打印，例“1.1”；“节”下为“小节”，采用四号黑体、左起打印，例“1.1.1”。题目采用1.5倍行距。图图题采用中英文对照，中文在上，英文在下。中文字体为五号楷体，英文字体为五号 Times New Ramon，且第一个英文单词的首字母大写。图题紧接图的下一行居中打印。图中的标注一律采用中文。被引用的图应在图题右上角用方括号标出参考文献序号。图题后空一行，继续正文内容。图号按章顺序编号，例如，图3.2（英文为Fig. 3.2）即为第三章第二图。如果图中含有几个不同部分，应将分图号（如“图3.2.1”表示图3.2的第一个分图）居中标注在分图下一行，并在图题下列出各部分内容（不写英文）。绘图必须工整、清晰、规范。其中机械零件图按机械制图规格要求；示意图应能清楚反映图示内容；对于照片，如有必要，应在右下角给出放大标尺；试验结果曲线图应制成方框图。应将图尽可能置于某页的开始或结尾，并且在图之前的文字段落中有“如图x.x”的字样。表表的编排，一般是内容和测试项目由左至右横读，数据按内容或项目依序对齐竖排。表格后空一行，继续正文内容。表按章顺序编号，如表5.4为第五章第四表。编号的后面空一格，居中打印表的简短确切的标题，且置于表的上方。在中文表标题和表之间，居中打印英文表标题，如“Table 5.4 xxxxxxxx”。中、英文标题分别采用五号楷体、Times New Roman。表内的缩写词和符号等，必须与文字段落中的一致。各符号的单位应尽可能标出。表内不宜用“同上”、“同左”等类似词，一律填入数字或文字。表内空白处代表无此项内容。如果数据已绘成曲线图等，可不再列表。应将表尽可能置于某页的开始或结尾，并且在表之前的文字段落中有“如表x.x”的字样。数学、物理和化学式数学、物理和化学式在正文中另起一行打印。式的序号按章顺序编排，如(4.2)表示第四章的第二式，并标注在该式所在行（当有续行时，应标注于最后一行）的最右边。较长的式，另行居中横排。如果式必须转行，只能在、处转行，上下式尽可能在等号“=”处对齐。8.参考文献按正文中参考文献出现的先后顺序用阿拉伯数字在方括号内连续编号，同时，所列的参考文献应在正文中引用。参考文献中每条项目应齐全。文献中的作者不超过三位时全部列出；超过三位时只列前三位，后面加“等”字或“et al”； 作者姓名之间用逗号分开；中外人名一律采用姓在前、名在后的著录法。著录时应特别注意各国人的姓名写法，如法国人、德国人、荷兰人、葡萄牙人和巴西人的姓前有词头或冠词。在正文后另起一页采用三号黑体居中打印“参考文献”四字，再空一行，采用小四号宋体、左起、悬挂缩进、1.25倍行距、依次打印参考文献。参考文献的著录格式示例连续出版物序号 作者. 题名. 刊名，出版年份，卷号（期号）：引文所在的起始或起止页码著作序号 作者. 书名. 版本(第1版不标注). 出版地：出版者，出版年. 引文所在的起始或起止页码论文集序号 作者. 题名. 见(英文用In)：主编. 论文集名. 出版地：出版者，出版年. 引文所在的起始或起止页码学位论文序号 作者. 题名：博士或硕士学位论文(英文用Dissertation). 保存地点: 保存单位，年份专利序号 专利申请者. 题名. 专利国别，专利文献种类，专利号. 出版日期技术标准序号 起草责任者. 标准代号，标准顺序号发布年，标准名称. 出版地: 出版者，出版年网络资料序号 作者.题名.网站名称，网站网址.发表日期企业技术资料序号 起草者.题名.企业名称.定制日期. 引文所在的起始或起止页码 9附录一些不宜放在正文中，但有参考价值的内容，如较复杂的公式推演、计算机程序等，应编入论文的附录中。如果附录内容较多，应设编号如附录1、附录2等。附录应有附录名。附录、附录号及附录名用三号黑体字居中打印。 10谢辞 以简短的文字对指导教师和协助完成设计（论文）的人员表示谢意，三号黑体字居中打印“致谢”。 11电子文档要求 本科毕业设计说明书（毕业论文）的电子文档，学生应存成以学号为名的.doc文件，例如一个学生学号为20010001，则文件名为20010001.doc。12格式示例示例1：标题/摘要页考虑电机特性的凸轮分度机构动力学研究（黑体，二号）实验研究与动力学模型（楷体，三号）摘 要（黑体，三号）本文针对凸轮分度机构进行了动力学理论和实验研究，针对机构特点建立了机构多自由度动力学模型（楷体，四号） 关键词（黑体，三号）： 分度凸轮 动力学 模型 (楷体，四号)On the Dynamics of Indexing CamMechanisms with Motor Characteristics（二号）Experimental Research and Dynamic model（三号）ABSTRACT（加黑，三号） Analytical and experimental research on the dynamic（四号）Key Words（加黑，三号）: Indexing Cam Dynamics Model（四号）示例2：目录页目 录（黑体，三号）第一章 电力系统继电保护和自动装置设计（黑体，四号）11.1 电力系统继电保护和自装置的配置（宋体，小四号） 11.1.1 线路继电保护的配置（宋体，小四号）1 示例3：正文第一章 凸轮分度机构的实验研究（黑体，三号）1. 1凸轮分度机构的动力学模型（黑体，小三号）1.1.1多自由度动力学模型的建立和简化（黑体，四号） 1. 机构动力学等效集中参数模型（黑体，小四号） 将机构连续参数（质量和刚度连续分布）离散化，用有限多个自由度表示。（1）建模假设 （宋体加黑，小四号） 建立动力学模型过程中作如下假设：A. 凸轮机构名构件无制造安装误差；B. 凸轮为刚体；C.考虑凸轮输入轴扭转弹性，但输入转速为常数；D. 凸轮和滚子为无侧隙啮合。（宋体，小四号）（2）坐标系的建立 如图1.1所示建立坐标系，示例4：参考文献页参考文献 （黑体，三号） 1 邹慧君，董师予编译. 凸轮机构的现代设计. 上海：上海交通大学出版社，1991 2 杨玉琥，陆锡年，孟彩芳等. 蜗杆凸轮机构精确度分析. 天津大学学报，1995，（1）：6267 3 Koster M P. Vibrations of Cam Mechanisms. London: Mecmillan Press, 1974 示例5：致谢页致 谢 （黑体，三号）宁毕业设计(论文)电机定转子有限元分析所在学院机械与电气工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级姓 名学 号指导老师 2015 年 3 月 31 日摘 要电机（英文：Electric machinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M（旧标准用D）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能等推动发电机转子来发电。电气工作者把分布参数系统问题归结为集中参数系统问题求解是屡见不鲜的。有限元数值解法就是这种相同的思考方法。但是有限元问世后在电工行业中却远不及力学领域等应用得充分。 有限元法的特点是适用于求解各种形式几何上、物理上复杂的问题精度高通用性强对问题的处理既彻底又系统适用于采用电子计算机方式。它本是线性问题的解法但通过迭代法如牛顿-拉裴森迭代法也能巧妙地解决非线性问题。用来求解电磁场问题远较电工行业中常用的图解法、电解槽法等优越。因此随着科学技术的发展各类超高压、大容量、高精度的电工产品的研制其磁场等的精确计算直接关系到该产品的优异性能和技术经济指标。有限元法这一有力工具在电工行业中在电磁研究领域里越来越有广泛的应用。 用有限元法对异步电动机性能进行分析的方法在实际电机产品中得到验证。在磁场中向量场函数B的旋度关键词：饲料装置； 改进设计Abstract The development direction of harvester will be to high-tech direction, making out the applicability of harvester is the development of the market, is very promising for different regions developed different harvester. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, The development direction of harvester will be to high-tech direction, making out the applicability of harvester is the development of the market, is very promising for different regions developed different harvester. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.Key Words: rice thresher threshing; improved design;23目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V第1章 绪论1第2章 定转子类型确定32.1 超声电机概况62.2电机定转子总体设计82.2.1电机定转子的类型定位102.2.2 电机定转子的整机结构及选择122.2.3 电机定转子的主要承载13第3章 电机原理153.1 定子工作原理183.2 转子工作原理20第4章 力学分析214.1 有限元简介224.2 模型处理234.3 前处理244.4 工况设定254.5 后处理264.6 结果分析27结论28参考文献29致 谢30第2章 总体方案确定第1章 绪论电气工作者把分布参数系统问题归结为集中参数系统问题求解是屡见不鲜的。有限元数值解法就是这种相同的思考方法。但是有限元问世后在电工行业中却远不及力学领域等应用得充分。 有限元法的特点是适用于求解各种形式几何上、物理上复杂的问题精度高通用性强对问题的处理既彻底又系统适用于采用电子计算机方式。它本是线性问题的解法但通过迭代法如牛顿-拉裴森迭代法也能巧妙地解决非线性问题。用来求解电磁场问题远较电工行业中常用的图解法、电解槽法等优越。因此随着科学技术的发展各类超高压、大容量、高精度的电工产品的研制其磁场等的精确计算直接关系到该产品的优异性能和技术经济指标。有限元法这一有力工具在电工行业中在电磁研究领域里越来越有广泛的应用。 用有限元法对异步电动机性能进行分析的方法在实际电机产品中得到验证。在磁场中向量场函数B的旋度 (1) 通常用向量位A来描述即 (2) 则磁场的基本方程 (3) 式中 B磁感应强度 介质常数 J电流密度 从电机中截出横断面在这里的磁场可视为平行平面场。 设选定坐标使B和A在Z轴方向的分量为零向量磁位A、电流密度向量J只有Z轴方向的分量令磁阻率 于是方程3化为二维形式。 (4) 电机定、转子为硅钢片迭成由于铁磁物质受饱和影响磁化特性非线性,如图1示磁阻是磁场强度H的函数所以方程4是一个偏微分方程直接求解这样的非线性偏微分方程是比较困难的使用数值计算法有限元法可得到较高精度的解。 图1 DG41(厚度0.35mm)硅钢片磁化曲线。第2章 定转子类型确定2.1 超声电机电机概况1.按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。1）直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。2）其中交流电机还可划分：单相电机和三相电机。2.按结构和工作原理可划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。1）同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。2）异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。3.按起动与运行方式可划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。4.按用途可划分：驱动用电动机和控制用电动机。1）驱动用电动机可划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其他通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。2）控制用电动机又划分：步进电动机和伺服电动机等。5.按转子的结构可划分：笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。6.按运转速度可划分：高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。 2.2电机定转子总体设计定子是电动机静止不动的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。定子的主要作用是产生旋转磁场，而转子的主要作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生（输出）电流。定子通常由铁心、线圈、骨架（有的没有）、引线、拉簧等组成。定子有两种接线方式，一种是4线式，转子串连接在2个定子绕组之间，一种是2线式，2个定子绕组连接好后再与转子串连接好后再与转子串连接，（将4线式对角的2根引线接在一起）。两种接线方式不同，但可以通用。引接线方式有两种：一种是软线引出；一种是靠骨架上的插接件引出，该种绕线时要保留骨架。2.2.1电机定转子的类型定位根据ISO标准，由轴承支撑的旋转体称为转子。转子多为动力机械和工作机械中的主要旋转部件。典型的转子有透平机械转子、电机转子、各种泵的转子和透平压缩机的转子等。转子在某些特定的转速下转动时会发生很大的变形并引起共振，引起共振时的转速称为转子的临界转速。在工程上，工作转速低于第一阶临界转速的转子称为刚性转子，大于第一阶临界转速的转子称为柔性转子。由于转子作高速旋转运动，所以需要平衡。静平衡主要用于平衡盘形转子的惯性力。刚性转子的动平衡可以通过通用平衡机来平衡惯性力和惯性力偶，消除转子在弹性支承上的振动。柔性转子的动平衡比较复杂，从原理上区分，有振型平衡法和影响系数法两类。转子因换向困难、转速高、各种故障多发。常见的故障有换向器损坏、轴承损坏、风叶损坏、电刷磨损、转子绕组烧毁等。1、换向器损坏换向器常见的故障是表面烧成洞、换向片飞出、换向片与换向片之间短路、换向器失圆、换向器磨损过度、云母片凸出、换向片与线圈引线虚接等。换向器表面烧成洞、换向片飞出、换向片与换向片之间短路、换向器磨损过度的故障，要对换向器进行更换，同时转子绕组也需要更换。对于换向器失圆的故障，用卧式车床进行加工处理后，还可继续使用。换向片与线圈引起虚接的，视情况可对虚接的故障点进行冲洗铆接或焊接。如无法找到故障点的，只能对换向器进行更换，同时转子绕组也需要更换。换向器云母片凸出的，可将钢锯条带齿的一侧打磨薄后，将云母片刻低，并进行倒角和研磨处理。2、轴承损坏电动工具常用的轴承型号有608、629、101、102、200、201等。轴承的常见故障是间隙过大、轴承碎裂、跑外套、跑内套、抱死等。对于轴承间隙过大、轴承碎裂、抱死等故障，需要换上新轴承。对于某些跑外套、间隙过大的，可垫薄铁皮（如可用某些铁制的饮料瓶）或更换机壳。而对于某些间隙不是特别大的，可涂AB万能胶来解决。对于某些跑内套的，可在转轴上用冲麻点的方法来解决。3、风叶损坏风叶多见故障时风叶碎裂、变形、松动，可拆旧件或换上新品。对于铁质风叶变形的，也可用尖嘴钳进行校正。对于风叶与轴之间松动的，也可涂AB万能胶来粘牢。4、电刷磨损一般情况下，当电刷的长度磨损到原长度的1/3时，应进行更换。电刷过短，很容易烧毁换向器而造成转子报废。电刷的尺寸，一般用长宽高表示，更换时除要求尺寸一样外，还要用相同的牌号来更换。一般情况下，2个电刷应同时更换。2.2.2 电机定转子的整机结构及选择一、三相异步电动机的结构，由定子、转子和其它附件组成。（一）定子（静止部分）1、定子铁心作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。构造：定子铁心一般由0.350.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。定子铁心槽型有以下几种：半闭口型槽：电动机的效率和功率因数较高，但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般用于小型低压电机中。 半开口型槽：可嵌放成型绕组，一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。开口型槽：用以嵌放成型绕组，绝缘方法方便，主要用在高压电机中。2、定子绕组作用：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。构造：由三个在空间互隔120电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。定子绕组的主要绝缘项目有以下三种：（保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘）。1）对地绝缘：定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。2）相间绝缘：各相定子绕组间的绝缘。3）匝间绝缘：每相定子绕组各线匝间的绝缘。电动机接线盒内的接线：电动机接线盒内都有一块接线板，三相绕组的六个线头排成上下两排，并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1（U1）、2（V1）、3（W1），下排三个接线桩自左至右排列的编号为6（W2）、4（U2）、5（V2），.将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。3、机座作用：固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。构造：机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。（二）转子（旋转部分）1、三相异步电动机的转子铁心：作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。构造：所用材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上，大、中型异步电动机（转子直径在300400毫米以上）的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。2、 2.2.3 电机定转子的主要承载三相异步电动机的转子绕组作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。构造：分为鼠笼式转子和绕线式转子。1）鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。2）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。特点：结构较复杂，故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件，用以改善异步电动机的起、制动性能及调速性能，故在要求一定范围内进行平滑调速的设备，如吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。（三）三相异步电动机的其它附件1、端盖：支撑作用。2、轴承：连接转动部分与不动部分。3、轴承端盖：保护轴承。4、风扇：冷却电动机。二、直流电动机采用八角形全叠片结构，不仅空间利用率高，而且当采用静止整流器供电时，能承受脉动电流和快速的负载电流变化。直流电动机一般不带串励绕组，适用于需要正、反 电动机转的自动控制技术中。根据用户需要也可以制成带串励绕组。中心高100280mm的电动机无补偿绕组，但中心高250mm、280mm的电动机根据具体情况和需要可以制成带补偿绕组，中心高315450mm的电动机带有补偿绕组。中心高500710mm的电动机外形安装尺寸及技术要求均符合IEC国际标准，电机的机械尺寸公差符合ISO国际标准。第3章电机原理3.1 定子工作原理定子是电动机静止不动的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。定子的主要作用是产生旋转磁场，而转子的主要作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生（输出）电流。3.2 转子工作原理据ISO标准，由轴承支撑的旋转体称为转子。转子多为动力机械和工作机械中的主要旋转部件。典型的转子有透平机械转子、电机转子、各种泵的转子和透平压缩机的转子等。转子在某些特定的转速下转动时会发生很大的变形并引起共振，引起共振时的转速称为转子的临界转速。在工程上，工作转速低于第一阶临界转速的转子称为刚性转子，大于第一阶临界转速的转子称为柔性转子。由于转子作高速旋转运动，所以需要平衡。静平衡主要用于平衡盘形转子的惯性力。刚性转子的动平衡可以通过通用平衡机来平衡惯性力和惯性力偶，消除转子在弹性支承上的振动。柔性转子的动平衡比较复杂，从原理上区分，有振型平衡法和影响系数法两类。转子因换向困难、转速高、各种故障多发。常见的故障有换向器损坏、轴承损坏、风叶损坏、电刷磨损、转子绕组烧毁等。第10章 破碎装置其他部分设计第4章力学分析本设计中模型参考现有电机定转子建立。重点部分为机身，工作部分，钻头部分，也就是受力部分，为后续做分析做模型基础。建模如下图所示4.3有限元分析 4.3.1模型导入1ANSYS与Solidworks之间的数据转换使用ANSYS进行有限元分析时，技术人员在进行三维模型的建立过程中耗费了大量的时间与精力。由于ANSYS自带的建模功能非常有限，只能建立一些结构简单的模型。随着ANSYS的应用日益广泛，在很多时候需要对非常复杂的模型进行有限元模型的建立，其需要处理的模型也越来越复杂，ANSYS自带的建模功能显出很多的不足之处。Solidworks作为一款三维CAD软件，其拥有强大的参数化建模能力，可以建立非常复杂的实体模型。因此，如果充分利用Solidworks快速准确建模的特长，把在Solidworks建立好的模型导入到ANSYS中进行分析就可以很好地解决ANSYS建模能力的不足。现在，大多数的技术人员都是利用三维CAD软件建模，通过ANSYS与三维CAD软件之间的图形接口将建立好的模型导入到ANSYS。了解ANSYS与Solidworks之间的导入接口，能有效提高模型质量，简化分析工作，对CAE分析人员有着非常重要的意义。将模型导入ansys软件，如下图所示：进入ansys界面，在model模块中，点击geometry拖进project schematic界面，然后在analysis systems中点击static structural模块，将其拖到刚刚创建的geometry模块上。 4.3.2模型特性定义进入分析模块界面，如下图所示首先对模型进行材质定义，点击model，弹出界面，如下，在assignment框后面选择structural steel。结构钢，点击确认，对材料成功赋予材质。如下图 4.3.3网格划分使用ANSYS进行有限元分析时，技术人员在进行三维模型的建立过程中耗费了大量的时间与精力。由于ANSYS自带的建模功能非常有限，只能建立一些结构简单的模型。随着ANSYS的应用日益广泛，在很多时候需要对非常复杂的模型进行有限元模型的建立，其需要处理的模型也越来越复杂，ANSYS自带的建模功能显出很多的不足之处。Solidworks作为一款三维CAD软件，其拥有强大的参数化建模能力，可以建立非常复杂的实体模型。因此，如果充分利用Solidworks快速准确建模的特长，把在Solidworks建立好的模型导入到ANSYS中进行分析就可以很好地解决ANSYS建模能力的不足。现在，大多数的技术人员都是利用三维CAD软件建模，通过ANSYS与三维CAD软件之间的图形接口将建立好的模型导入到ANSYS。了解ANSYS与Solidworks之间的导入接口，能有效提高模型质量，简化分析工作，对CAE分析人员有着非常重要的意义。众所周知，对于有限元分析来说，网格划分是其中最关键的一个步骤，网格划分的好坏直接影响到解算的精度和速度。在ANSYS中，大家知道，网格划分有三个步骤：定义单元属性（包括实常数）、在几何模型上定义网格属性、划分网格。在这里，我们仅对网格划分这个步骤所涉及到的一些问题，尤其是与复杂模型相关的一些问题作简要阐述。自由网格划分自由网格划分是自动化程度最高的网格划分技术之一，它在面上（平面、曲面）可以自动生成三角形或四边形网格，在体上自动生成四面体网格。通常情况下，可利用ANSYS的智能尺寸控制技术（SMARTSIZE命令）来自动控制网格的大小和疏密分布，也可进行人工设置网格的大小（AESIZE、LESIZE、KESIZE、ESIZE等系列命令）并控制疏密分布以及选择分网算法等（MOPT命令）。点击工程对话框的mesh选项，并设置relvence选项值为100，这样可以得到较高的网格区域，右击，点击mesh，软件自动进行网格划分。互粉成功后如下图所示 4.3.4工况条件对模型进行工况设置，包括固定部分和受力部分。点击supports下的fixed support定义固定载荷，本模型中，设定地面为固定。如下图 设置受力载荷，由于西电机定转子在工作过程中，受到与钻头相反方向的力，为向上和向后的力。可以在电机定转子支架上定义两个分力，分别为向上和向后。如下图所示： 4.3.5解析对于某些结构，从概念的角度看，可以认为它是几何不变的稳定体系。但如果结构相近的几个主要构件刚度相差悬殊，在数值计算中就可能导致数值计算的较大误差，严重的可能会导致结构的几何可变性忽略小刚度构件的刚度贡献。如出现上述的结构，要分析它，就得降低刚度很大的构件单元的刚度，可以加细网格划分，或着改用高阶单元（BEAM-SHELL,SHELL-SOLID)。构件的连接形式（刚接或铰接）等也可能影响到结构的刚度。充分利用ANSYS MAP分网和SWEEP分网技术，尽可能获得六面体网格，这一方面减小解题规模，另一方面提高计算精度。工况条件设置完毕可以进行解析，点击solve按钮，软件进入解析状态。如下图解析最终结果包括应力，应变，位移。近切取一个各平面都平行于坐标平面的六面体。此六面体上三个互相垂直的三个平面上的应力分量即可表示该点的应力状态1。为规定应力分量的正负号，首先假设：法向与坐标轴正向一致的面为正面；与坐 标轴负向一致的面为负面。进而规定：正面上指向坐标轴正向的应力为正，反之为负； 负面上指向坐标轴负向的应力为正，反之为负。三个正面上共有九个应力分量（包括三个正应力和六个切应力）。此九个应力分量可写成如下矩阵形式：如果作用在某一截面上的全应力和这一截面垂直，即该截面上只有正应力，切应力为零，则这一截面称为主平面，其法线方向称为应力主方向或应力主轴，其上的应力称为主应力。如果三个坐标轴方向都是主方向，则称这一坐标系为主坐标系。应力张量不变量在求解主应力的过程中会得到以主应力为未知数的三次方程，叫做状态方程2。状态方程的三个系数唯一由主应力确定，而一点的主应力是唯一的，这样就得到了不随坐标变化的三个量，叫作应力张量不变量用一般应力表示为红色部分代表最大的值。由彩虹图可以看出每一部分的值，也可以通过软件设定，看任何部位的分析结果红色部分代表最大的值。由彩虹图可以看出每一部分的值，也可以通过软件设定，看任何部位的分析结果参考文献结论一、总结第一部分，文献资料的搜集与整理。通过专利网、文献库和老师给的资料，了解了当前主流的几种机车转向架助推器类型。然后根据文献资料，综合分析每种助推器的优劣，综合比较借鉴，初步确定采用撬棍杠杆式助推方式。第二部分，确定局部和整体方案。进一步分析撬棍式助推器的助推方式，及需要哪些相配合的机构，将助推器分为执行系统、传动系统和驱动系统三部分。然后先对执行机构进行理论受力分析，分析其位移量。借此计算出传动部分带轮减速的传动比和需要的电机的转矩，从而确定电机选型，至此传动部分和驱动部分也同时确定下来。第四部分，各部件具体机构设计和校核。根据前面三章的内容，确定执行系统、传动系统各部件的具体结构尺寸，确定轴上零件的定位和装配方式，最后选择合适的轴承并对各部件进行校核。二、设计的不足之处 这次的设计还只是阶段性的，助推器的结构还可以进行局部优化，中间的传动系统也有很多不同的方案可以选择，比如选择带轮传动代替链传， 三、个人体会毕业设计是大学四年期间最后一次正式的机构设计了，可以说是跨出大学校
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