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中频电炉倾倒机械系统设计【优秀机械设备全套课程毕业设计含SW三维建模及7张CAD图纸】

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关键词：: 中频电炉倾倒机械系统设计机械设备毕业设计三维建模中频电炉倾倒机械系统设计

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中频电炉倾倒机械系统设计【优秀机械设备全套课程毕业设计含SW三维建模及7张CAD图纸】

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摘要

盛钢水的容器,用钢制成,内砌耐火砖,钢水由底部的口流出,进行浇铸。也叫“钢水包”用途钢水包用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业。结构特点结构形式有塞杆式及滑动水口式，龙门架配有脱勾式及轴承式两种，其中塞杆式钢包的升降机构中置有滑杆间隙消除机构，以保证多次使用后，塞杆中心与水口中心的一致性。10 吨以下的钢水包可带有回转减速箱，方便倒渣，钢水包用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业结构形式有塞杆式及滑动水口式，龙门架配有脱勾式及轴承式两种，其中塞杆式钢包的升降机构中置有滑杆间隙消除机构，以保证多次使用后，塞杆中心与水口中心的一致性。10 吨以下的钢水包可带有回转减速箱，方便倒渣。电炉是把炉内的电能转化为热量对工件加热的加热炉，同燃料炉比较，电炉的优点有：炉内气氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加热快，加热温度高，温度容易控制；生产过程较易实现机械化和自动化；劳动卫生条件好；热效率高；产品质量好；且更加环保对与日趋严重的环境问题是一个很好的产品等。冶金工业上电炉主要用于钢铁、铁合金、有色金属等的熔炼、加热和热处理。19世纪末出现了工业规模的电炉，20世纪50年代以来，由于对高级冶金产品需求的增长和电费随电力工业的发展而下降，电炉在冶金炉设备中的比额逐年上升。电炉可分为电阻炉、感应炉、电弧炉、等离子炉、电子束炉等。

关键词：中频电炉倾倒机械中频电炉倾倒机械；中频电炉倾倒机械；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, 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.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.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.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.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.

Key Words: rice thresher threshing; improved design;

摘要III

AbstractIV

目录V

第1章绪论1

第2章总体方案确定2

2.1 中频电炉倾倒机械工作原理2

2.2中频电炉倾倒机械总体设计3

2.2.1 中频电炉倾倒机械的整机结构及选择3

2.2.2 中频电炉倾倒机械中频电炉倾倒机械的工作流程3

第3章中频电炉倾倒机械结构设计4

3.1 电炉倾倒机械电机设计计算4

3.2 减速机设计选型4

第4章零部件力学分析6

4.1 有限元简介7

4.2 支架受力分析9

4.3 前处理10

4.4 工况设定11

4.5 分析12

4.6 分析结论14

第5章销轴的设计与计算15

5.1 销轴的材料选择15

5.2 销轴的最小直径确定15

5.3 销轴的结构设计15

5.4 销轴的校核16

第6章电控部分设计19

6.1速度控制原理24

6.2 控制电路设计25

结论26

参考文献27

致谢28

第1章绪论

参考文献

[1]杨颖萍，施俊俊，孙英彪.客车转向架构架焊修工艺的探讨[A].第十四届全国机械设计年会论文集[C].中国机械工程学会，2008.

[2]苍松.动车组转向架虚拟装配技术的研究与应用[D].辽宁：大连交通大学，2009

[3]Http://www.easymover.it/en/pusher.php,5-20/2013-5-20

[4]Gregory James Newell. Materials handling device and system. [P].U.S. Patent No.7168514B2,Jan.30,2007

[5]Http://www.fetec-papier.de/Easy_Mover_-_Rllentransportger/Details_Easy_Mover/details_easy_mover.html,5-20/2013-5-20

[6]Http://,5-20/2013-5-20

[13]濮良贵，纪名刚，陈国定等.机械设计[M].第八版.北京：高等教育出版社,2006,5

[14]王昆，何小柏，汪信远.机械设计、机械设计基础课程设计[M].北京：高等教育出版社，1996

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内容简介：: 1 分类号密级宁毕业设计 (论文 ) 中频电炉倾倒机械系统设计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 nts II 摘要盛钢水的容器 ,用钢制成 ,内砌耐火砖 ,钢水由底部的口流出 ,进行浇铸。也叫 “ 钢水包 ” 用途钢水包用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业。结构特点结构形式有塞杆式及滑动水口式，龙门架配有脱勾式及轴承式两种，其中塞杆式钢包的升降机构中置有滑杆间隙消除机构，以保证多次使用后，塞杆中心与水口中心的一致性。 10 吨以下的钢水包可带有回转减速箱，方便倒渣，钢水包用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业结构形式有塞杆式及滑动水口式，龙门架配有脱勾式及轴承式两种，其中塞杆式钢包的升降机构中置有滑杆间隙消除机构，以保证多次使用后，塞杆中心与水口中心的一致性。 10 吨以下的钢水包可带有回转减速箱，方便倒渣。电炉是把炉内的电能转化为热量对工件加热的加热炉，同燃料炉比较，电炉的优点有：炉内气氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加热快，加热温度高，温度容易控制；生产过程较易实现机械化和自动化；劳动卫生条件好；热效率高；产品质量好；且更加环保对与日趋严重的环境问题是一个很好的产品等。冶金工业上电炉主要用于钢铁、铁合金、有色金属等的熔炼、加热和热处理。19 世纪末出现了工业规模的电炉， 20 世纪 50 年代以来，由于对高级冶金产品需求的增长和电费随电力工业的发展而下降，电炉在冶金炉设备中的比额逐年上升。电炉可分为电阻炉、感应炉、电弧炉、等离子炉、电子束炉等。 nts III 关键词：中频电炉倾倒机械中频电炉倾倒机械；中频电炉倾倒机械；改进设计 nts IV 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, 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.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.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.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.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 nts V 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; nts VI 目录摘要 . II Abstract. IV 目录 . VI 第 1 章绪论 . 1 第 2 章总体方案确定 . 2 2.1 中频电炉倾倒机械工作原理 . 2 2.2 中频电炉倾倒机械总体设计 . 2 2.2.1 中频电炉倾倒机械的整机结构及选择 . 3 2.2.2 中频电炉倾倒机械中频电炉倾倒机械的工作流程 . 错误 !未定义书签。第 3 章中频电炉倾倒机械结构设计 . 5 3.1 电炉倾倒机械电机设计计算 . 5 3.2 减速机设计选型 . 5 第 4 章零部件力学分析 . 9 4.1 有限元简介 . 7 4.2 支架受力分析 . 9 4.3 前处理 . 10 4.4 工况设定 . 11 4.5 分析 . 12 4.6 分析结论 . 14 第 5 章销轴的设计与计算 . 18 5.1 销轴的材料选择 . 18 5.2 销轴的最小直径确定 . 18 5.3 销轴的结构设计 . 18 5.4 销轴的校核 . 19 第 6 章电控部分设计 . 22 6.1 速度控制原理 . 错误 !未定义书签。 nts VII 6.2 控制电路设计 . 错误 !未定义书签。结论 . 24 参考文献 . 25 致谢 . 26 nts 1 第 1 章绪论盛钢水的容器 ,用钢制成 ,内砌耐火砖 ,钢水由底部的口流出 ,进行浇铸。也叫 “ 钢水包 ” 用途钢水包用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业。结构特点结构形式有塞杆式及滑动水口式，龙门架配有脱勾式及轴承式两种，其中塞杆式钢包的升降机构中置有滑杆间隙消除机构，以保证多次使用后，塞杆中心与水口中心的一致性。 10 吨以下的钢水包可带有回转减速箱，方便倒渣，钢水包用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业结构形式有塞杆式及滑动水口式，龙门架配有脱勾式及轴承式两种，其中塞杆式钢包的升降机构中置有滑杆间隙消除机构，以保证多次使用后，塞杆中心与水口中心的一致性。 10 吨以下的钢水包可带有回转减速箱，方便倒渣。电炉是把炉内的电能转化为热量对工件加热的加热炉，同燃料炉比较，电炉的优点有：炉内气氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加热快，加热温度高，温度容易控制；生产过程较易实现机械化和自动化；劳动卫生条件好；热效率高；产品质量好；且更加环保对与日趋严重的环境问题是一个很好的产品等。冶金工业上电炉主要用于钢铁、铁合金、有色金属等的熔炼、加热和热处理。19 世纪末出现了工业规模的电炉， 20 世纪 50 年代以来，由于对高级冶金产品需求的增长和电费随电力工业的发展而下降，电炉在冶金炉设备中的比额逐年上升。电炉可分为电阻炉、感应炉、电弧炉、等离子炉、电子束炉等。 nts 2 第 2 章总体方案确定 2.1 中频电炉倾倒机械工作原理以电流通过导体所产生的焦耳热为热源的电炉。按电热产生方式，电阻炉分为直接加热和间接加热两种。在直接加热电阻炉中，电流直接通过物料，因电热功率集中在物料本身，所以物料加热很快，适用于要求快速加热的工艺，例如锻造坯料的加热。这种电阻炉可以把物料加热到很高的温度，例如碳素材料石墨化电炉，能把物料加热到超过2500。直接加热电阻炉可作成真空电阻加热炉或通保护气体电阻加热炉，在粉末冶金中，常用于烧结钨、钽、铌等制品。采用这种炉子加热时应注意：为使物料加热均匀，要求物料各部位的导电截面和电导率一致；工业电阻炉由于物料自身电阻相当小，为达到所需的电热功率，工作电流相当大，因此送电电极和物料接触要好，以免起电弧烧损物料，而且送电母线的电阻要小，以减少电路损失；大部分电阻炉是间接加热电阻炉，其中装有专门用来实现电 -热转变的电阻体，称为电热体，由它把热能传给炉中物料（图 1 间接加热电阻炉）。这种电炉炉壳用钢板制成，炉膛砌衬耐火材料如陶瓷纤维，内放物料。最常用的电热体是铁铬铝电热体、镍铬电热体、碳化硅棒和二硅化钼棒，硅碳棒、二硼化锆陶瓷复合发热体。根据需要，炉内气氛可以是普通气氛、保护气氛或真空。一般电源电压 220伏或 380 伏，必要时配置可调节电压的中间变压器。小型炉（ 50 工作压力 p/MPa 0.8mm，故强度足够。 3.1.3的设计与计算是电机专递动力的主要零部件，它要承受拉力、压力、弯力和震动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。 1、直径的计算根据受力状况来确定，一般为受拉力作用时， d=0.3 0.5D。受压力作用时： P 5MPa时， d=0.5 0.55D 5MPa P 7MPa 时， d=0.6 0.7D P7MPa时， d=0.7D 因为 P=1.5MPa， D=0.066858mm，故 d=0.036771mm 根据下表可知直径 d=40mm 表 3-3直径系列 mm（ GB/T 2348-93） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 3.1.4强度校核（ 1）按强度条件校核由公式 4Fd 式中 d-的直径； F-上的作用力； -材料许用应力，nb， b为材料的抗拉强度， n 为安全系数，nts 8 一般取 4.1n 。由 45号钢的许用应力 MPan b 3 7 35.15 6 0 ， NF 5000 得 md 00413.0 ，而 mmd 40 ，故强度符合要求。（ 2）按弯曲稳定性校核当全部伸出后，外端到电机支撑点之间的距离 dl 10 时，应进行稳定性校核。按材料力学理论，当一根受压直杆的轴向载荷 F 超过临界受压载荷 FK时，即可能失去原有直线状态的平衡，称为失稳，其稳定条件为 nFkkF式中 F -电机的最大推力； FK-电机的临界受压载荷； nk-稳定安全系数，一般取 42nk。电机临界受压载荷 FK与和缸体的材料、长度、刚度以及两端支撑状况有关。 FK的相关计算如下：由公式 lFEJnk 22 式中 l -的计算长度； n -端点安装形式系数，两端固定，故 4n ； E-材料的弹性模量，钢材的 PaE 101.2 11 ； J-的横截面转动惯量，实心杆的644dJ 。而 10256.1 7464 dJ ， ml 5.1 ，故 kNEJnlF k 2.4622 ，而 kNkNFnF kk 55.115 （当 nk取 4 时），故弯曲稳定性符合要求。 nts第 10 章破碎装置其他部分设计 9 3.2 减速机设计选型为了选到最合适的减速电机，有必要了解该减速电机所驱动机器的详尽技术特性，就必须确定一个使用系数 fB。使用系数 fB。减速电机的选用首先应确定以下技术参数：每天工作小时数；每小时起停次数；每小时运转周期；可靠度要求；工作机转矩 T；工作机输出转速 n出；载荷类型；环境温度；现场散第 4 章零部件力学分析 4.1 有限元简介 1 ANSYS 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： nts 10 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。 4.2 支架受力分析进入分析模块界面，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 nts第 10 章破碎装置其他部分设计 11 4.3 前处理使用 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nts 12 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 nts第 10 章破碎装置其他部分设计 13 4.4 工况设定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，由于西摩托车保险杠在工作过程中，受到与钻头相反方向的力，为向上和向后的力。可以在摩托车保险杠支架上定义两个分力，分别为向上和向后。如下图所示： nts 14 4.5 分析对于某些结构，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 nts第 10 章破碎装置其他部分设计 15 解析最终结果包括应力，应变，位移。如下图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 nts 16 应力张量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 nts第 10 章破碎装置其他部分设计 17 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 4.6 分析结论支架最大主营里为 2.8mpa 远远小于材料许用用力，满足使用要求。nts 18 第 5 章轴的设计与计算 5.1 轴的材料选择中频电炉倾倒机械在工作时，中频电炉倾倒机械轴的转速很高，而且传递的扭矩很大，综合考虑，轴的材料选择 45钢调质处理，硬度为 195-290HBS ，其接触疲劳强度极限 M paH 620-550lim ，弯曲疲劳极限取 M paFE 480-410lim 。 5.2 轴的最小直径确定由公式 mmnPCd 3 / (17) 其中 P 该轴传递的功率， kw ； n 该轴的转速， min/r ； C 指轴的材料和承载情况确定常数。已知 P =2.02kw ， min/650 rn ，查机械设计手册 21可得 C=128，代入上式可得 mmd 45.18 选 mmd 20 。 5.3 轴的结构设计为了便于轴上零件的拆卸，经常把轴做成阶梯形。轴的直径从轴端逐渐向中间增大，可依次将齿轮和带轮等从轴的上端装拆，为了使轴上的零件便于安装，轴端及各轴的端部应有倒角。轴上磨削的轴段应有砂轮越程槽，车制螺纹轴段应有退刀槽。各段轴的直径，如有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径，安装轴承、齿轮等标准件的轴径，应符合各标准件的内径系列规定。采用的套筒、螺母、轴端挡圈作轴向固定时，应把装零件的轴段长度做的比零件轮毂短 mm32 ，以确保螺母等紧靠零件端面。中频电炉倾倒机械轴结构初定如图 7所示：图 7 轴的结构图 nts 19 5.4 轴的校核 5.4.1 轴上载荷的计算求轴承上的支反力垂直面内： NFNV 9171 NFNV 3142 水平面内： NFNH 25181 NFNH 8632 画受力简图与弯矩图，如图 8所示：据第四强度理论且忽略键槽影响 M P aWM 70/ 1 )32/75.0( 322 dWTMM ， 69 .2 10W 表 4 受力分析载荷水平面 H 垂直面 V NFNH 25181 NFNV 9171 支反力 F NFNH 8632 NFNV 3142 弯矩 M mmNFMNVV M ax 1 8 8 8 5 07511mmNFMNVV M ax 1 8 8 8 5 07511mmNMMM VH 51m a x22 1m a x1 1001.2总弯矩 mmNMMM VH 52m a x22 2m a x2 1051.1扭矩 T mmNT 138633 M P aM P aWMca 7069.25102.9/101093.1/ 1-6351 M P aM P aWMca 7069.200 4 5.01.0/101034.2/ 1-3352 nts 20 轴安全。图 8 受力简图和弯矩图 5.4.2 按弯扭合成应力校核轴强度进行校核时，只校核轴承上承受弯矩和扭矩最大的截面强度，取 =0.6, 轴的计算应力为： NWTMca 8.48301.0/)109.2616.0()105.99(/)(1 3232322 前已选定轴材料为 45 号钢 ,调质处理 ,由机械设计 23表 15-1 查得 1 =60Mpa 因此ca S=1.5 故安全 nts 22 第 6 章电控部分设计 6.1 速度控制原理电控机柜给电缸电信号，从而控制电机转速，电缸伸缩速度得到控制。 6.2 控制电路设计电弧炉利用电弧热效应熔炼金属和其他物料的电炉（图 3电弧炉类型）。按加热方式分为三种类型：间接加热电弧炉。电弧在两电极之间产生，不接触物料，靠热辐射加热物料。这种炉子噪声大，效率低，渐被淘汰。直接加热电弧炉。电弧在电极与物料之间产生，直接加热物料；炼钢三相电弧炉是最常用的直接加热电弧炉（见电弧炉炼钢）。埋弧电炉，亦称还原电炉或矿热电炉。电极一端埋入料层，在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料；常用于冶炼铁合金（见铁合金电炉）真空电弧炉是在抽真空的炉体中用电弧直接加热熔炼金属的电炉。炉内气体稀薄，主要靠被熔金属的蒸气发生电弧，为使电弧稳定，一般供直流电。按照熔炼特点，分为金属重熔炉和浇铸炉。按照熔炼过程中电极是否消耗（熔化），分为自耗炉和非自耗炉，工业上应用的大多数是自耗炉。真空电弧炉用于熔炼特殊钢、活泼的和难熔的金属如钛、钼、铌（见真空冶金）。电弧电热可以认为是弧阻电热。电弧（弧阻）稳定是炉子正常生产的必要条件。交流电弧炉通常采用工频电，为使电弧稳定，炉子供电电路中要有适当的感抗，但是存在感抗会降低功率因数和电效率。降低电流频率是发展交流电弧炉的途径。弧阻阻值相当小，为获得必要的热量，炉子需要相当大的工作电流，因此炉子短网的电阻要尽量小，以免电路损耗过大。对于三相电弧炉，要使三相的阻抗接近一致，以免三相负荷不平衡。等离子炉利用工作气体被电离时产生的等离子体来进行加热或熔炼的电炉。产生等离子体的装置，通常叫作等离子枪，有电弧等离子枪和高频感应等离子枪两类。把工作气体通入等离子枪中，枪中有产生电弧或高频（ 5 20兆赫）电场的装置，工作气体受作用后电离，生成由电子、正离子以及气体原子和分子混合组成的等离子体。等离子体从等离子枪喷口喷出后，形成高速高温的等离子弧焰，温度比一般电弧高得多。最常用的工作气体是氩，它是单原子气体，容易电离，而且是惰性气体，可以保护物料。工作温度可高达 20000；用于熔炼特殊钢、钛和钛合金、超导材料等。炉型有配置水nts 23 冷铜结晶器炉、中空阴极式炉、配置感应加热的等离子炉、有耐火材料炉衬的等离子炉等（见等离子冶金）。电子束炉用高速电子轰击物料使之加热熔化的电炉（图 4电子束炉示意）。在真空炉壳内，用通低压电的灯丝加热阴极，使之发射电子，电子束受加速阳极的高压电场的作用而加速运动，轰击位于阳极的金属物料，使电能转变成热能。因为电子束可经电磁聚焦装置高度密集，所以可在物料受轰击的部位产生很高的温度。电子束炉用于熔炼特殊钢、难熔和活泼金属。工业上用的电炉分类为两类：周期式作业炉和连续式作业炉 nts结论 24 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、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。借此计算出部分齿轮减速的比和需要的电机的转矩，从而确定电机选型，至此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、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，中间的系统也有很多不同的方案可以选择，比如选择齿轮代替链传，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园的最后一步。需要考察自己大学期间学习的各项专业技能和课程知识，并且要综合运用，对自己也是一次全面的提高。因为考研的关系，很多时间被占用了，所以毕业设计的时间比较紧，中间过程略显仓促。刚开始做课题使并没有什么头绪，不知道从哪里下手。就像无头的苍蝇，这里做一些，那里做一些，其中受力分析就做了很多遍，事实证明这些都是无用功。后来跟指导老师沟通了很多次，确定下来步骤。先综合分析助推器的总体结构，分成几部分，比如驱动、执行部分，这样就有了一个大的方向。因此，我体会到初步设计必须确定每一部分的工作，由大到小，先分析结构，再对结构的运动和动力性能综合分析，不断的修正、不断的改进，这样才能做出完整的设计。 nts参考文献 25 参考文献 1杨颖萍，施俊俊，孙英彪 .客车转向架构架焊修工艺的探讨 A.第十四届全国机械设计年会论文集C.中国机械工程学会， 2008. 2苍松 .动车组转向架虚拟装配技术的研究与应用 D.辽宁：大连交通大学， 2009 3Http:/www.easymover.it/en/pusher.php,5-20/2013-5-20 4Gregory James Newell. Materials handling device and system. P.U.S. Patent No.7168514B2,Jan.30,2007 5Http:/www.fetec-papier.de/Easy_Mover_-_Rllentransportger/Details_Easy_Mover/details_easy_mover.html,5-20/2013-5-20 6Http:/,5-20/2013-5-20 13濮良贵，纪名刚，陈国定等 .机械设计 M.第八版 .北京：高等教育出版社 ,2006,5 14王昆，何小柏，汪信远 .机械设计、机械设计基础课程设计 M.北京：高等教育出版社， 1996 nts致谢 26 致谢毕业设计也接近尾声了，也意味我在大学的生活就要划上一个句号。回过头来看看自己做设计的过程，也有很多体会。助推器的助推方案不断推倒，不断重建。也让我对专业技能有了更深的了解。首先，诚挚感谢我的指导老师。每当我有不懂的问题的时候，老师总是耐心为我解答，而且解答地很详细，让我对下一步的工作有了清晰的认识。在我没有头绪的时候，老师总是适时地提出自己的建议，循循善诱，给我思考的空间，锻炼了我的专业思维。老师总是抽出自己的时间来督促我论文的进度，这是很无私的。在此，向老师表示崇高的谢意！感谢四年来同学、老师的陪伴，感谢他们为我提出的有益的和宝贵的建议，有了他们的支持和鼓励，才让我度过了四年充实的大学生活。 nts题目名称中频电炉倾倒机械系统设计学生姓名王梓任学号 2011011239 所在系部机电工程系专业机械工程及自动化第一指导教师马万太教师号 70203689 1内容及要求：（ 1）电炉翻转机构的结构设计，采用双电动缸实现翻转运动；（ 2）运动机构的强度校核分析；（ 3）完成电机和减速机选型（运动速度可调、可控）；（ 4）用 PEO-E、 SOLID WORKS或其他三维设计软件完成三维图设计；（ 5）翻译 20000印刷符英文资料。 2主要技术指标：（ 1）运动参数要求为：倾倒角度： 90度，倾倒时间 20分钟，回复时间 10分钟；（ 2）炉体最大重量 3000kg 3参考文献：参考文献规范要求 1 成大现主编，机械设计手册，化学工业出版社， 1993年第一版。 4毕业设计进度、任务安排： 2015.1.15 2015.3.10 开题报告； 2015.3.11 2015.3.24 资料翻译； 2015.3.25 2015.4.7 文献资料查找，系统方案设计； 2015.4.8 2015.5.23 机械结构设计、电机选型、强度校核； 2015.5.24 2015.5.31 撰写毕业设计论文、答辩。 nts1 炼钢厂电动机选择与设计摘要：电力拖动技术发展至今，已具有许多其他拖动方式无法比拟的优点。在启动、制动和调速方面的控制简单方便、快速性好且效率高，并且电动机的类型很多，具有各种不同的运行特性。可以满足各种类型的生产机械的要求。由于电力拖动系统各参数的检测、信号的变换与传送较方便，易于实现最优控制。同此，电力拖动成为现代工电气自动化的基础。 1.电动机的发展现状伴随着现代高新技术产业的发展，电机技术已逐渐成熟，随着很多其它科学学科和工程方法的进步，例如，功率电子学的发展，人功率高电压等级的功率电子器件的出现，材料领域的进步，新的永磁材料和绝缘材料的出现，网络和 IT技术，有限元等分析工具的发展，日益增长的环境怠识和再生能源的使用思想等使得传统电机得到了新的发展和应用。未来的电机将向高效率、高功率密度、高可靠性、低噪声以及良好的可维修性和可替换性方向发展。 2.电动机的分类电机的种类繁多，性能各异，应用广泛，按照功能可分为：直流电机实现机械能和直流电能之间的转换，包括直流发电机、直流电动机。交流电机实现机械能和交流电能之间的转换，包括同步电机、异步电机变压器进行交流电能的传递控制电机在自动控制系统中起控制作用。 3.三相异步电动机工作原理与结构 3.1三相异步电动机的结构三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。此外还有端盖、风扇等附属部分，如图 1所示。 nts2 图 1 三相电动机的结构示意图 3.1.1 定子三相异步电动机的定子由三部分组成：定子定子铁心由厚度为 0.5mm 的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片内圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放定子三相绕组 AX、 BY、 CZ。定子绕组三组用漆包线绕制好的，对称地嵌入定子铁心槽内的相同的线圈。这三相绕组可接成星形或三角形。机座机座用铸铁或铸钢制成，其作用是固定铁心和绕组 3.1.2 转子三相异步电动机的转子由三部分组成：转子转子铁心由厚度为 0.5mm 的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片外圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放转nts3 子三相绕组。转子绕组转子绕组有两种形式：鼠笼式 - 鼠笼式异步电动机。绕线式 - 绕线式异步电动机。转轴转轴上加机械负载鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用得最广泛的一种电动机。为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在 0.21.0mm之间 3.2 工作原理如图 2是异步电动机工作原理示意图当三相异步电动机接到三相电源上，定子绕组中便有对称的三相交流电流（相序为 U、 V、 W）通过，产生一个旋转的磁场（方向如图 2所示，转速 n1=60f1/p）由于启动瞬间转子是静止的，所以该旋转磁场与转子导体之间有相对运动，转子导体切割旋转磁场产生感应电势（方向由右手定则判定，如图 2所示 ).由于转子绕组闭合，转子绕组中便有电流通过，该电流与旋转磁场作用，产生电磁力 F，形成电磁转矩 T(方向由左手定则判定）。当电磁力矩大于转子所受的阻力矩的时候，转子就沿着电磁转矩方向旋转起来。电机把由定子输入的电能转变成机械能从轴上输出。由图 2可知，异步电动机的转向一致 nts4 由于异步电动机的旋转方向始终与旋转磁场的转向一致，而旋转磁场的方向又取决于三相电流的相序，因此要改变电动机的转向，只需改变电流的相序即可，即任意对调电动机的两根电源线，便可使电动机反转异步电异动机的转速恒小于旋转磁场的转速 n1.因为一旦转子的转速等于旋转磁场的转速 n1，转子导体与旋转磁场之间就不再有相对运动，转子导体就不再切割旋转磁场的磁通，转子绕组中的电流及其所受的电磁力均消失。由此可见， nn1 是异步电动机工作的必要条件。异步电动机的转速与旋转磁场的转速不同，这也是异步电动机得名的原因。 4.三相异步电动机的选择与应用 4.1 炼钢厂的工作环境：因为生产产品的特殊，对各个工作硬件也有一定的要求，钢坯的持续高温，让环境的温度也一直持续高温，辊道的散热的冷却水的蒸发是电动机的环境处在了高温、潮湿状态，同时在车间的运输各个运行模式下，环境的控制的较低，尘埃较多，综述各个环境因素，对电动机的要求功率不高，而环境适应能力却要到达一定的要求。 4.2 三相异步电动机的选用要点 (1)根据机械负载特性、生产工艺、电网要求、建设费用、运行费用等综合指标，合理选择电动机的类型。 (2)根据机械负载所要求的过载能力、启动转矩、工作制及工况条件，合理选择电动机的功率，使功率匹配合理，并具有适当的备用功率，力求运行安全、可靠而经济。 (3)根据使用场所的环境，选择电动机的防护等级和结构形式。 (4)根据生产机械的最高机械转速和传动调速系统的要求，选择电动机的转速。 (5)根据使用的环境温度，维护检查方便、安全可靠等要求，选择电动机的绝缘等级和安装方式。 (6)根据电网电压、频率、选择电动机的额定电压以及额定频率。 5.三相电动机的常见故障与检修 nts5 5.1 常见故障分析 5.1.1.电动机不能启动电源出现失压或欠压故障。电源失压主

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