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编号： 毕业设计( 论文)任务书题 目：软起动隔爆箱体结构设计与计算 学院： 机电工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化学生姓名： 伍荣展 学 号： 1000110131 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 高成 职 称： 助理研究员 题 目 类 型 ： 理 论 研 究 实 验 研 究 工 程 设 计 工 程 技 术 研 究 软 件 开发 2013 年 12 月 13 日一、毕业设计（论文）的内容矿用隔爆兼本安型交流软起动器直接在煤矿井下运行，其箱体结构复杂，设计与制造质量要求高。由于运行验压力，所以箱体必须要有足够的强度和刚性。由于箱体结构复杂，很难寻求一种简化方法对其进行准确而可靠的设计。因此，过去对箱体的设计国内一直是基于经验或按类比法进行的。这往往会带来一些问题，如为安全起见，设计时加大安全系数，使结构越来越笨重，从而具有很大的盲目性。随着科学技术的发展，利用计算机和有限元方法使得复杂结构的强度计算成为现实。本文运用经验或类比法进行初步设计，再运用有限元法对箱体结构进行应力和变形分析，在此基础上对箱体结构进行优化设计，收到了满意的效果。矿用隔爆兼本安型交流软起动器箱体结构由板筋件通过焊接将其组装成箱体。首先采用经验和类比方法进行初步设计，用三维设计软件 SolidWorks 建立箱体的三维模型，再直接导人到有限元分析软件中进行计算。通过计算可获取箱体的应力值与变形值，为箱体的优化设计提供必要的依据。箱体由箱盖与箱壳两部分组成，箱盖与箱壳均为焊接结构，它们通过螺栓连接，箱体内侧布置有各种类型的加强筋。作为计算模型需要对实际的结构模型进行适当的简化，利用箱体结构和受力的对称性，取箱体的二分之一进行分析。为突出箱体结构对强度和刚度的影响，忽略焊缝和焊接残余应力的影响，对螺栓孔和螺栓也进行了相应的简化处理，而将箱体作为整体来分析。单元类型的选择取决于结构的几何形状和所要求的计算精度。由于箱体结构复杂，采用三维 10 节点等长四面体单元划分网格，有限元的网格划分是关系到计算精度、计算机速度、容量与收敛性的重要问题。应用有限元软件系统分析箱体的应力分布和变形规律，找出箱体的薄弱区域，针对强度薄弱区和强度富余区进行结构改进设计。优化后的箱体结构不仅强度可以提高，变形也得到控制，而且箱体重量也会降低，达到优化设计的目的。二、毕业设计（论文）的要求与数据1、总装图及零件图完整表达对象，体现装配和加工要求；2、毕业设计说明书应包含中英文摘要、设计方案比较、计结构设、理论计算、零部件制造工艺、数值模拟分析、实体建模说明等内容；3、完成 UG、Pro/E 或 SolidWorks 等软件对隔爆箱体及其零部件进行实体建模，并用 ansys 等有限元软件进行整体受力模拟；分析关键受力部件的应力分布云图，标明箱体承力危险部位。4、毕业设计说明书应包含整体结构中承力部件（组件）的模拟、分析、计算及优化方案，计算刚度、强度、挠度值，考察零件的变形程度是否达到GB3836.2-2010 所要求的数值，重点为两腔法兰、紧固件、箱门卡扣、主腔侧壁、箱门等。并产品轻量化为目标优化计算箱体结构尺寸。三、毕业设计（论文）应完成的工作1、完成二万字左右的毕业设计说明书（论文） ；在毕业设计说明书（论文）中必须包括详细的 300-500 个单词的英文摘要；2、独立完成与课题相关，不少于四万字符的指定英文资料翻译（附英文原文） ；3、绘制总装图及关键部件的生产加工图纸，至少包含三张 A0 以上的计算机绘图图纸，实体建模电子文档。四、应收集的资料及主要参考文献1 GB3836.2-2010, 爆炸性气体环境用电气设备第 2 部分：隔爆型“d”S.2 成大先. 机械设计手册(第五版)M. 北京: 化学工业出版社 , 2008.3 张朝晖. ANSYS12.0 结构分析工程应用实例解析(第三版)M. 北京: 机械工业出版社, 2010.4 王新荣. 有限元法基础与 ANSYS 应用M. 北京: 科学出版社, 2008.5 巩利萍. 隔爆电气设备外壳的设计及有限元分析 D. 青岛: 山东科技大学, 2009.6 徐建文. 隔爆外壳紧固件的设计J. 电气防爆, 2003(1): 8-12. 7 张宝富, 穆希辉, 杜峰坡. 基于有限元法的电机隔爆外壳设计J. 煤炭科学技术, 2009, 37(10): 58-60, 64.8 孙海林. 隔爆电气设备外壳强度分析及参数化设计D. 西安, 西安理工大学, 2006. 9 高秀洪, 李卫东, 姬根荣. 1140V 圆柱形隔爆外壳的设计J. 电气防爆, 2004(3): 33-38.10 Putatunda, S.K. Introduction to Elastic-Plastic Fracture Mechanics J. Journal of the Institution of Engineers, 2008: 101-109.五、试验、测试、试制加工所需主要 仪器设备及条件计算机一台、打印机一台、ansys 软件、SolidWorks 软件一、电子图板软件。任务下达时间：2013 年 12 月 1