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79 牵引 毕业设计 毕业论文 cad 图纸 全套 机械 资料

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1 第一章 引言 发展现状 术作为电子信息技术的重要组成部分，其应用已遍及各个工程领域，是工程设计、产品制造业界的一场革命。经过四十多年的发展， 术有了长足的进步。以前 术大都是在工作站平台上运行和开发，随着计算机水平的大幅提高，目前件均可以在微机上运行。微机平台为普及 应用创造了绝好的条件。在此基础上， 件厂商展开了新一轮的竞争。目前 件动态如下 : 一、 司的主导产品。 司是世界第四大 件公司。目前在 业领域内，该公司是拥有全球用户量最多的软件供应商，也是全球规模最大的基于 台的动画及可视化软件企业。 司的软件产品已被广泛地应用于机械设计、建筑设计、影视制作、视频游戏开发以及 的数据开发等重大领域。 当今最流行的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。 强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有 部分三维功能。在许多实际应用领域 (如机械、建筑、电子 )中，一些软件开发商在基础上已开发出许多符合实际应用的软件。 二、 真正 件。它不是将工作站软件生硬地搬到 台上，而是充分利用 于组件对象模型 (先进技术重写代码。 容，与 术兼容，这使得设计师们在使用 统时，能够进行 字处理、电子报表、数据库操作等。 有友好的用户界面，它采用一种称为 的界面技术，用户只要按下一个命令按钮，既可以在 看到该命令的具体的内容和详细的步骤，同时在状态条上提示用户下一步该做什么。 是为设计人员专门开发的，易于理解和操作的实体造型系统。 三、 G、 司的拳头产品。该公司首次突破传统 式，为用户提供一个全面的产品建模系统 。在 ，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起，这一结合被实践证明是强有力的，并被大多数 件厂商所采用。 四、 统 是 美 国 称 产品。 司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械 传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械 域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机 械 品 件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。 本次毕业设计采用的是二维软件 为件 的根基， 做二维图 无疑是 最好的 。 ！ 标准机械设计概论 （一） 非标准机械设计的特点： 1. 单间或小批量生产； 3 2. 设计难度大。缺少可以直接采用的设计计算方法、资料和实践数据；缺少加工工艺设备；缺少完整的试验及改进过程；材料的选择和热处理的选择受到制约。 3. 普遍采用哪个焊 接结构设计。 4. 对设计可靠性有特殊要求。 （二） 非标准机械设计对工业企业发展的重要作用 1. 推动新产品的开发和加快产品的更新换代。 2. 填补市场空缺及开拓市场。 3. 促进工业企业的技术改造。 （三）非标准机械设计的新趋势 1. 适应市场需要及满足用户要求已成为衡量非标准机械设计成败的主要标尺； 2. 普遍采用商品化的标准零配件，提升设计、制造水平； 1）提高了非标准机械的工作可靠性。 2）降低了非标准机械的制造成本。 3）提高了设计效率及缩短了制造周期。 3. 设计工作范围日益扩大； 4. 选用国际名牌零配件，与世界机械技术水平接轨； 5. 非标准机械产业走向专业化； 1）标志着 非标准机械产业的发展已经达到了一个新的水品。 4 2） 提高了非标准机械的设计与制造水平。 3） 减少了单件生产带来的困难。 （四）非标准机械零件的合理设计 合种类及表面加工质量； 论文主要内容 本论文 根据已有的牵引机的结构图，认真 研读牵引机的总装 图 ，了解牵引机的结构组成，推敲其工作原理。并对牵引机中部分重要零件的结构设计过程进行推敲，写出设计过程。 1 第三章 牵引机的结构 从已有的牵引机的总装配图 我们可以看出牵引机的主要结构零器件有很多。设计时我们必须认真的了解这些结构的功能，设计原理和目的。 动机 如图 3动机的机构图 图 3动机 电动机（ 把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成，分布于各个用户处，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速 2 与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成 。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。 用途应用 各种电动机中应用最广的是交流异步电动机（又称感应电动机 ）。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固，但功率因数较低，调速也较困难。大容量低转速的动力机常用同步电动机 电动机 （见同步电机）。同步电动机不但功率因数高，而且其转速与负载大小无关，只决定于电网频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环 境。 20 世纪 70 年代以后，随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用 。电动机在规定工作制式（连续式、短时运行制、断续周期运行制）下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率，使用时需注意铭牌上的规定。电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配，避免出现飞车或停转。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。 电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化 。 3 3作台 工作台在牵引机工作的过程中其固定个零部件之间的位置，其固定支撑的作用。同时工作台还有防振作用，好的工作台对于加些加工和产品生产线的好坏有很大关系。 3气塞 如图 3气塞的结构 图。 图 3气塞 通气塞在牵引机中起了很重要的作用 ，有了通气塞牵引机工作过程中箱体内部就可以很好的与外界进行气体交换，同时可以把箱体内部产生的热量通过通气塞排出，通气塞还可以有效地过滤去空气中较大的杂志。 4 3引轮 牵引轮的机构如图 3示： 图 3引轮 牵引轮是本次毕业设计的重点和核心内容，他在牵引机中的作用是很明显的。牵引轮的设计的好坏在很大程度上决定了牵引机的工作是否能够达到设计要求。 3引机的其它组成 牵引机的机构组成中还包括了一系列其它 的零部件 ，如： 轴承 、 检查孔盖 、 蜗轮 、轴、 皮带轮 、 箱盖 、联轴器、 螺母、螺栓、键、销 等等 在牵引机的结构组成中它们的作用是不容忽视的，它们在整个机械中也是很重要的。它们对整个牵引机的正常工作中的地位是无法取代的。 5 1 第 二 章 牵引机 简介 引机的定义 牵引机包括牵引电动机、牵引发电机、辅助电机等。 牵引机是 铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆（如蓄电池车、城市电车、地下铁道电动车辆）上用于牵引的电机。 牵引电动机在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机有较好调速性能 和工作特性，适应机车牵引特性的需要，获得广泛应用。 引机的 工作原理 牵引电动机的工作原理与一般直流电动机相同，但有特殊的工作条件：空间尺寸受到轨距和动轮直径的限制；在机车运行通过轨缝和道岔时要承受相当大的冲击振动；大、小齿轮啮合不良时电枢上会产生强烈的扭转振动 ;在恶劣环境中运用，雨、雪、灰沙容易侵入等。因此牵引电动机在设计和结构上也有许多要求，如要充分利用机体内部空间使结构紧凑， 2 要采用较高级的绝缘材料和导磁材料，零部件需有较高的机械强度和刚度，整台电机需有良好的通风散热条件和防尘防潮能力，要采 取特殊的措施以应付比较困难的“换向”条件以减少炭刷下的火花等。 牵引电动机有两种悬挂方式。一种是牵引电动机和动轮轴连接的悬挂方式，称为抱轴式悬挂或半悬挂。采用这种悬挂方式时，动轮通过轨缝和道岔所产生的冲击振动会直接传给牵引电动机。抱轴式悬挂适用于结构速度低于 120 公里 /小时的机车车辆。另一种是架承式悬挂 (或称全悬挂 )。采用这种悬挂方式时牵引电动机固定悬挂在转向架构架上，在牵引电动机轴端和小、大齿轮之间加入各种弹性连接元件，以减小冲击振动的影响。架承式悬挂适用于结构速度高于 120 公里 /小时的机车车辆。 牵引发 电机专用于电力传动内燃机车，以供给牵引电动机电力的发电机，又称主发电机。牵引发电机有直流和交流两种。直流牵引发电机直接向直流牵引电动机供电。交流牵引发电机发出的三相交流电经硅整流器整流后再向直流牵引电动机供电。交流整流电路是三相的，整流电压虽然有脉动，但脉动量比较小，因此牵引电动机还被认为是一般的直流电动机。 在用牵引变压器降压经硅整流器或大功率晶闸管整流后供电给直流串励牵引电动机时，加在牵引电动机上的电压为脉动电压，因此这种牵引电动机称为脉流牵引电动机。大功率脉 3 流牵引电动机的“换向”条件更加困难。此外，电 动机内部还有一些附加损耗，从而引起电动机温升，因此，脉流牵引电动机在设计和结构上还要采取一定的特殊措施，以解决“换向”和温升两个突出的问题。 辅助电机电力机车上的辅助电机可用直流电动机，也可用三相交流异步电动机。用直流电动机作为辅助电机时，须由专用的硅整流器供电。用三相交流异步辅助电动机时，须由静止变相、变频装置或专用的旋转电机供给三相电源。这种专用的旋转电机称为劈相机，可以把单相交流电变为三相交流电。 引电动机的历史 60 年代，大功率晶闸管变频装置的发展使异步电动机能够实现变频调速。现在各国已有较多机车和动车采用三相交流异步变频牵引电动机。联邦德国和日本在试验的磁悬浮高速车辆上采用直线异步电动机。它的初级绕组敷设在地面导轨上，由地面的变频电源供电以产生行波磁场，调节供电电源频率就可改变磁悬浮高速车辆的速度。次级绕组就是反应板，装在车辆的构架上。初级行波磁场和次级感应电流的相互作用，不仅产生使车辆前进的推力，而且还产生磁拉力以悬浮车辆，并在制动工况时起着动力制动的作用。 4 引电动机的发展趋势 发展趋向为了 解决直流和脉流牵引电动机的“转向”问题，有些国家已在使用晶闸管无换向器式牵引电动机和三相交流异步变频牵引电动机，并在试验以直线异步电动机为动力的磁悬浮高速车辆。晶闸管无换向器式牵引电动机是由一台同步电动机和一组晶闸管逆变器组成，用晶闸管和转子位置检测器来代替直流牵引电动机的换向器和炭刷结构。这种电动机具有直流电机的优点而没有困难的“换向”问题。但晶闸管及其控制系统相当复杂，所以电子元件直接影响电动机的运行可靠性。三相交流异步变频牵引电动机结构简单，工作可靠，成本低廉，是比较理想的牵引电动机。但由于需用变频调 速，它的发展和应用一度受到限制。 引电动机的特点 牵引机 主要与各种管材挤出生产线、焊管生产线配套，为整个机组提供夹持牵引力，并使生产线运行同步并保持平稳，应用范围广。 采用气动系统夹紧装置，夹紧压力可测、可调、可控、管材变形小； 采用履带橡胶块 /皮带 /金属夹块，适应各种不同材料、直径和壁厚的管材； 无级调速，变频控制，同步性好，运行平稳不打滑； 5 牵引机结构简单、操作方便、使用寿命长 。 1 第四章 牵引轮的设计 引轮的设计思路 引轮的设计要求 根据目前我们所学的机械设计知识 在机械设计中牵引轮是非标准件，它的设计自然是非标准件的设计。对于非标准件的设计比较复杂，设计要求也多。因此我们 想 要从已学的机械设计知识来解决这一问题。 根据带传动对于轮的设计我们已经学过的有 带轮的设计又包括： V 带轮的设计和平带轮的设计 。牵引轮的传动设计就是介于 这样我们就可以利用现有的丰富的有关带传动设计的资料来对牵引轮进行设 计。 本次毕业设计我 利用 的是 非标机械设计手册中带传动的设计思路来指导我们对牵引轮进行设计。 引轮材料的选择 牵引轮材料的选择 与他所传递的速度有很大的关系。工程设计中轮的材料常用铸铁、钢、铝和工程塑料，灰铸铁应用最广。 此设计中选用的是 45 钢。 2 根据 已有的牵引机装配图我们假定电动机为 流异步电动机，额定功率为 22速 470r/心距约为 3000 按照宽 V 带轮的设计可以对牵引轮的结构进行很好的设计并满足设计要求。 引轮 轮缘设计 由非标机械设计手册表 9得工况系数 由此可得设计功率： d 1 . 3 2 2 2 8 . 6 P K W 根据 d 2 8 . 6P K W ， 1n 1 4 5 0 r / m i n 。由非标机械设计手册图 9选带型为 C 型。 有传动比公式 有 ： 121470 3 . 6 7 5400 3 径 由于设计中小轮的参数没有给定而设计中也不要求进行分析计算那么它的直径可以进行假设。可根据非标机械设计手册表9择： 1 250dd m m 21 3 . 6 7 5 2 5 0 9 1 8i d m m 可选2 900dd m m1122(1 ) (1 0 . 0 1 )1 4 7 0 2 5 04 0 4 . 2 5 / m i 11 1 4 7 0 2 5 0 1 9 . 2 / 3 0 /6 0 1 0 0 6 0 1 0 0m s m s 4 由带长公式： 2120 0 1 20()2 ( )24d a d 则有： 20( 9 0 0 2 5 0 )2 3 0 0 0 ( 2 5 0 9 0 0 )2 4 1 5 0 0 即 0 9 7 5 4 . 6dL m m 这样可以根据非标机械设计手册表 9 0 10000dL m m 00 2 即： 1 0 0 0 0 9 7 5 4 . 63 0 0 0 3 2 4 5 . 42a m m 5 由包角公式： 0 211 1 8 0 5 7 . 3 即 019 0 0 2 5 01 8 0 5 7 . 33 2 4 5 . 4 即 01 120 说明小轮的设计符合要求，同样由于牵引轮的包角大于小轮的包角，说明书牵引轮的设计也符合设计要求。 由此可以确定轮缘的基本参数 如图 4 25h m m 1 100d m m 2 120D m m 6 图 4引轮轮缘 引轮的结构设计 和带轮的结构相似牵引轮的结构也可以由轮缘、轮辐、轮毂组成。 根据轮辐结构的不同，带轮可以分为实心式、腹板式、孔板式、轮辐式。 机械设计手册有： 当牵引轮的结构形式与基准直径有关。当牵引轮的基准直径为 2 . 5时 ，可采用实心式；当300 可采用腹板式；当 300 时11 100D d m m 时 ， 可 采 用 孔 板 式 ；当 7 300dd m m 时，可采用轮辐式。 图 4引轮总体结构 由于设计过程中不涉及轴的设计因此在设计过程中我们应该对牵引轮的孔径大小进行假设。本次设计中假定牵引轮孔径为 60 既有 如图 4的直径为 ： 60d m m 8 如图 4d (1 . 8 2 ) d 其中 因此可以定尺寸： 1d 1 1 0 如图 4 0 1 1d 0 . 5 d D 且满足： 0 1 1 d 0 . 2 0 . 3 D d 因此小孔直径可选为 0 d 4 0 由机械设计设计公式： ( 1 . 5 2 ) 且当 B 时， 。 9 因此可以选取 B = 1 2 0 m 。 由图 4的几何约束有： 600ad m m 1 结论 2 致 谢 从开学到现在，已经过去几个月了。在这几个月里，我得到了指导老师 和同学 的极大帮助。由于目前市面上关于 牵引机方面 的书籍很 少 ，他们不仅帮我们找到相关书籍资料，还为我们提供了一个良好的 做毕业设计 环境。在 做毕业设计 的这 几 个月里，我学到了不少东西，不仅有与毕业设计相关的，还有一些其他专业知识。在此，我要衷心地对他们说一声：“您辛苦了，谢谢您！” 在此之前，我对 个软件并不是很了解，通过这次学习，我初步了解了 软件绘图 的知识，掌握了 相关功能及 各种 绘图 方法。 在设计期间，我还通过互联网了解了 面 的市场前景。目前 中国应用广泛，许多公司均采用 维绘图。特别是在深圳、上海等发达城市，应用更为广泛。 最后，再次感谢指导老师给予我的帮助。 3 参考文献 1 岑军健，赵菊初，南文海编著 . 非标准机械设计手册 M. 国防工业出版社 2008. 2纪名刚等 M高等教育出版社 . 3周良德，朱泗芳等编著 M长沙 南科学技术出版社 4席伟光 M高等教育出版社 5濮良贵，纪名刚 . 机械设计 M. 北京：高等教育出版社，2007. 6孙恒，陈作模，葛文杰机械原理 M. 北京：高等教育出版社 ,2007. 7 成大先 机械设计手册 M. 北京： 化学工业出版社 ,2005. 8罗迎社 M武汉理工出版社 0 9罗洪田 M 高等教育出版社 10吴宗泽 . 机械零件设计手册 M. 北京： 机械工业出版社 ,2006. 11 唐增宝等 M 华中理工大学出版社 12 辉航，王德成等 M械工业出版社， 1997. 4 附录 I 外文文献翻译 估计导致工程几何分析错误的一个正式理论 械工程系，威斯康辛大学，麦迪逊分校， 2006年 9月 30 日 摘要 ： 几何分析 是著名的计算机辅助设计 /计算机辅助工艺简化 “ 小或无关特征 ” 在 的程序 ， 如有限元分析 。 然而 ，几何分析 不可避免地 会产生 分析错误 ， 在目前的理论框架实在不容易量化 。 本文 中，我们 对快速 计算 处理这些几何分析错误 提供了严谨的理论。尤其 ， 我们集中力量解决地方的特点，被 简化 的任意形状和大小的 区域 。提出的理论 采用 伴随 矩阵 制定边值问题抵达严格界限几何分析性分析错误。该理论通过数值例子说明。 关键词 :几何分析 ;工程分析 ;误差估计 ;计算机辅助设计 /计算机辅助 教学 1. 介绍 机械 零件 通常包含了许多几何特征。不过，在工程分析 中 并不是所有的特 征 都是至关重要的 。以前的分析 中 无关特征往往被 忽略 ，从而提高自动化及运算速度。 举例来说，考虑一个刹车转子 ， 如图 1(a)。转子包含 50多个不同 的特 征 ，但所有这些 特征 并不是都 是 相关的 。就拿一 个 几何化的 刹车转子 的 热 量 分析 来说，如 图 1(b)。有限元分析的全功能的模型 如 图 1(a)， 需要超过 150,000 度的自由 度 ， 几何 模型图 1(b)项要求小于 25， 000个自由度，从而导致 非常缓慢的 运算速度。 图 1(a)刹车转子 图 1(b)其 几何分析 版本 除了提高速度，通常 还能 增加自动化水平，这比较容易实现自动化的有限元网格 几何分析 组成。内存要求也 跟着 降低，而 且 条件数离散系统 将得以 改善 ;后者起 着重要作用迭代线性系统。 但是，几何分析还不是很普及 。 不稳定性到底 是 “ 小而 局部 化 ” 还是 “ 大 而扩展化 ” ，这取决于各种因素。例如， 对于 一个热问题，想删除其中的一个特 征，不稳定性 是 一个局部问题 :(1)净热通量边界的特点是零。 (2)特征简化时 没有新的热源 产生 ; 4对上述规则 则 例外。展示这些物理特征被称为自我平衡。结果，同样存在结构上的问题。 从几何分析角度 看 ，如果特征远离该 区域 ， 则 这种自我平衡的特 征可以忽略 。但是，如果功能接近该 区域我 们必须谨慎，。 从 另一 个角度看 ，非自我平衡的特 征应值得重视 。 这些特征的简化 理论 上 可以在系统 5 任意位置被施用 ,但是会 在系统分析 上 构成重大的挑战。 目前，尚无任何系统性的程序 去 估算几何分析 对 上述两个案例 的 潜在影响。 这就必须依靠工程判断和经验。 在这篇文章中，我们制定了理论估计几何分析影响工程分析自动化的 方式 。任意形状和大小的 形 体 如何 被 简化是本文重点要 解决 的 地方。伴随 矩阵 和单调分析 这 两个数学概念被合并成一个统一的理论来解决双方的自我平衡和非 自我平衡的 特点。数值例子涉及二阶证实他的理论。 本文还包含以 下 内容 。第 二节中 ，我们就几何分析总结以往的工作。在第三节中，我们解决 几何分析引起的错误分析，并讨论了拟议的方法。 第四部分 从数值试验提供结果。 第五部分讨论如何加快设 计开发 进度 。 2. 前期工作 几何分析过程可分为三个阶段 : 识别 :哪些特 征 应该 被 简化 ； 简化 ： 如何在一个自动化和几何一致的方式 中简化 特征 ； 分析 :简化 的结果。 第一 个阶段 的相关文献已 经很多 。 例如 ，企业的规模和相对位置 这 个特点，经常被用来作为度量鉴定。此外，也有人提议以有意义的力学判据确定这种特征。 自动化几何分析过程，事实上，已成熟到一个商业 化 几何分析 的 地步。但我们注意到，这些商业软件包 仅 提供一个纯粹的几何解决。因为没有 保证随后进行的分析错误 ，所以 必须十分 小心使用 。另外， 固有 的几何问题依然存在，并且 还在研究当中 。 本文的重点是放在第三阶段，即 快速 几何分析 。 建立一个有系统的方法，通过几何分析引起的误差 是 可以计算出来的。 再分析的 目的是迅速 估计 改良系统 的 反应。其中 最著名的再分析理论 是著名的谢尔曼 对于 两种有着相似的网状结构 和刚度矩阵设计， 再分析 这种技术特别有效 。 然而 ，过程几何分析在网状结构的刚度矩阵 会 导致一个戏剧性的变化， 这与再分析 技术不太相关。 3. 拟议的方法 我们把注意力 放 在这个文件中的工程问题， 标量 二阶偏微分方程式 ( .).( 许多 工程技术问题，如热，流体静磁 等 问题，可能 简化为 上述 公 式 。 作为一个 说明性 例子，考虑散热问题的二维 模 块 如图 2所示 。 图 2二维热座装配 热量 置 列为 半导体装置 位于 这两个地方 都属于 ，有相同的材料属性，其余 将 在 后面 讨 论 。 特别令人感兴趣的是数量，加权 6 温度 见 图 2)。一个时段，认定为 进 如图 2，会受到抑制，其对 界的时段 称为 余的界线将 称为 。边界温度 假定为零。两种可能的边界条件 认为是 :(a)固定热源，即 (t)n=q， (b)有 一定温度，即 T=种情况会导致两种不同几何分析引起的误差的结果。 设 T(x， y)是未知的温度场和 后，散热问题可以通过泊松方程式表示 : )1()().)(00).(s l c ts l c ts l c tc oi lc oi E )2(),(),( d e v i c m p u t e d e v i c (x， y)是一些加权内核。现在考虑的问 题 是几何分析简化 的插槽是 简化 之前分析 ，如 图 3所示 。 图 3配模块 现在有一个不同的边值问题，不同领域 t(x， y): )3(t 0Q). ( - E c oi ls l oi l (),(),( de v i v i c o m p u t t(x， y)已经消失了，因为槽已经不存在了 （ 关键性变化 ） ! 解决的问题是 : 设定 t(x， y)的值 ，估计 这是一个 较难 的问题 ，是 我们尚未解决 的 。在这篇文章中，我们将从上限和下限 分析些方向是明确被 俘引理 3、 4和 3、 6。至于其余的这一节，我们将发展基本概念和理论，建立这两个 引理 。值得注意的是，只要它不重叠 ， 定位槽与 相关 的装置或热源没有任何限制。上下界 的 阵 方法 我们需要的第一个概念是，伴随 矩阵公式表达法 。应用伴随 矩阵 论点的微分积分方程，包括其应用的控制理论，形状优化，拓扑优化等。 我们 对这一概念归纳如下。 7 相关的问题都可以定义 为 一个伴随 矩阵 的问题， 控制 伴随 矩阵 t_(x， y)，必须符合下列公式计算 23 : e v i c es l o td e v i c (0).(* 伴随场 t_(x， y)基本上是一个预定量，即加权装置温度控制的应用热源。 可以 观察到，伴随问题的解决是复杂的原始问题 ;控制 方程是相同的 ;这些问题就是所谓的自 身伴随矩阵 。大部分工程技术问题的实际利益，是自 身伴随矩阵 ，就很容易计算伴随 矩阵 。 另一方面， 在几何分析 问题 中 ，伴随 矩阵 发挥着关键作用 。 表现为以下引理综述 : 引理 知和未知装置温度 的 区别，即 (以归纳为以下的边界积分比 几何分析 插槽 : s l o ts l o de v i c v i c e).)().(*在上述引理 中 有两点值得注意 : 1、 积分只牵 涉到边界 这是令人鼓舞的。或许，处理刚刚过去的被 简化 信息特点可以计算误差。 2、 右 侧 牵涉到的未知 区 域 T(x， y)的全功能的问题。特别是第一 周期 涉及的差异，在正常的梯度，即涉及 n;这是一个已知数量边界条件 t未知狄里克莱条件作出规定 t另一方面，在第二个 周 期内涉及的差异，在这两个领域， 即 T 管 ; 因为 这是一个已知数量 边界条件 段。因此。 引理 差额 (等式 l o ts l o ts l o td e v i c ed e v i c es l o ts l o ts l o td e v i c ed e v i c *22*).()()().()()().() ) .()(然而 ，伴随 矩阵 技术不能完全消除未知 区 域 T(x， y)。为了消除 T(x， y)我们把 重点转向单调分析。 单调性 分析是由数学家在 19世纪和 20 世纪前建立的各种边值问题。例如，一个单调定理 : 添加几何约束到一个结构性问题，是指在位移 (某些 )边 界不减少 。 观察发现，上述理论提供了一个定性的措施 以 解决边值问题。 后来， 工程师利用 之前的 “ 计算机时代 ” 上限或下限同样的定理， 解决了 具有挑 战性的问题。当然， 随着计算机时代的到来 ， 这些 相当复杂的直接求解 方法已经不为人所用 。 但 8 是 ，在当前的几何分析，我们证明这些定理采取更为有力的作用，尤其 应 当配合使用伴随理论。 我们现在利用一些单调定理，以消除上述引理 T(x， y)。遵守先前 规定 ，右边是区别已知和未知的领域，即 T(x， y)-t(x， y)。因此，让我们在界定一个领域 E(x， y)在区域为 : e(x， y)=t(x， y)-t(x， y)。 据 悉， T(x， y)和 T(x， y)都是明确的界定，所以是 e(x， y)。事实上，从 公式 (1)和(3)，我们可以推断， e(x， y)的正式满足边值问题 : s lo ts lo o l v e)().)(00).(解决上述问题 就能 解决 所有 问题 。 但是，如果我们能计算 区 域 e(x， y)与正常的坡度超过插槽，以有效的方式，然后 ( 就 评价表示 e(X， Y)的效率，我们现在考虑在上述方程两种可能的情况 如 (a)及 (b)。 例 (a)边界条件较第一插槽，审议本案时槽原本指 定 一 个 边界条件。为了估算 e(x， y)，考虑以下问题 : )6(,0),(.(22o l v e s l o ts l o 讨 论域，以上问题计算 较简单 。经典边界积分 /边 界元方法可以 引用 。关键是计算机领域 e1(x， y)和未知领域的 e(x， y)透过 引理 两个领域 e1(x，y)和 e(x， y)满足以下单调关系 : 222 )(m a x)() s l o ts l o t m e a s u r s l o ts l o 们综合 在一起，我们有以下结论引理。 引理 知 的装置温度 插槽具有边界条件，东至以下限额的计算，只要求 :(1)原始及伴随场 何分析 域 (2)解决 s l o ts l o td e v i c el o w e rd e v i c ed e v i c e 2* ).().( )(m a x)(,).().(22*s l o ts l o ts l o ts l o td e v i c eu p p e rd e v i c ed e v i c em e a s u r h e r l o ，双方都是独立的未知 区 域 T(x， y)。 例 (b) 插槽 界条件 我们 假定 插槽都维持在定温 虑任何领域，即包含域 和 插槽。界定一个 区域e(x， y)在满足 : 9 )7(00).(s l l ot l o v e 现在建立一个结果与 e-(x， y)及 e(x， y)。 引理 s l l 22 ).().( 注意到，公式 (7)的 计算较 为简单 。这 是 我们最终 要的 结果。 引理 知 的装置温度 插槽有 至以下限额的计算，只要求 :(1)原 始及伴随场 何分析。 (2) 围绕插槽解决 失败 了 的 边界问题， : s l o ts l o ts l o ts l o v i c pe v i c v i c es l o ts l o ts l o ts l o v i c el ow e v i c v i c 2*22*.)()().(.)()(.(再次观察这两个方向都是独立的未知领域 T(x， y)。 4. 数值例子说明 我们的理论发展，在上一节中，通过数值例子。设 k = 5W/mC, Q = 105 W/m3 = 。 表 1:结果表 表 1给出了不同时段的边界条件。第一装置温度栏的共同温度为所有 几何分析 模式 (这不取决于插槽边界条件 及插 槽 几何分析 )。 接下来 两栏的上下界 说明引理 后一栏是实际的装置温度所得的全功能模式 (前几何分析 )，是列在这里比较 前列的 。 在 全部 例子 中，我们可以看到最后一栏则是介于第二和第三 列。 10 对于绝缘插槽 来说， 观察到的各种预测为零。不同之处在于这个事实 :在第一个例子，一 个零 致一个自我平衡的特点，因此，其对装置 基本没什么影响 。另一方面，有 界条件的插槽结果在一个非自我平衡的特点，其缺失可能导致器件温度 的 大变化在。 不过，固定非零槽温度预测范围为 20 度 到 0度 。这可以归因于插槽温度接近于装置的温度，因此，将其删除少了影响。 的确，人们不难计算上限和下限的不同 图 4说明了 变化的实际装置的温度和计算式。 预测的上限和下限的实际温度装置 表明理论是正确的 。另外， 跟预期结果一样， 限制槽温度大约等于装置的温度。 5. 快 速分析设计的情景 我们认为对所提出的理论分析 什么 的设计方案，现在有 着 广泛的影响。研究显示设计 如 图 5，现在由两个具有单一热量 能源 的 器件。 如 预期 结果 两设备将不会 有 相同的平均温度。由于其相对靠近热源 ， 该装置 的 左边将 处 在一个较高的温度，。 图 4估计式 图 5双热器座 11 图 6正确特征可能性位置 为了消除 这种不平 衡状况 ，加上一 个 小孔，固定直径 ;五个可能的 位置 见图 6。两者的平均温度在这两个地区最低。 强制 进行有限元分析每个配置。 这是 一个耗时的过程。 另一种方法 是把该 孔 作为一个特 征 ，并 研究其影响，作为后处理步骤。换言之，这是一个特殊 的 “ 几何分析 ”例子 ，而拟议的方法同样适用于 这种 情况。我们可以解决原始和伴随 矩阵 的问题，原来的配置 (无孔 )和使用的理论发展在前两节学习效果加 孔 在每个位置是我们的目标。目的是在平均温度两个装置最大限度的差异。表 2概括了利用这个理论和实际的价值。 从上表可以看到，位置 为它 有 最低均值预期目标的功能。 12 附录 文文献原文 A 3706, 3 006; 0 006 is a AE or a to as to In we a In we on of of to at on is . to to a 1(a). 0 of a A is 1(b). of 1(a) 50,000 of 1(b) 25,000 to a 13 1. (a) A (b) an in is an of in it is to of a 1,2. of an in 3. in an of on in a a is (1) on of is 2) no is 4 to 5. a of if of be if to of On of be a no of in of on In we a to of on in an In we on of a to nd to of is as , we on , we . A of on is . . 14 2. he be in an is of in of a is as a in 2,6. In 1,7. To of 8 a of 9 10 to a 11,12. a to . be no on In 13. of is on to a be We on of is to of a by of in is 14 of of a of 1517. is to 何分析 in a in A is in is of 13, is to An in is is 3. e in to a u by a nd .).( A of as be to As an a -D 2. a A is 15 as . In a of be q. (2) A 2, be be of be of be . is to be (a) (n = q, b) T = to 2. A 2-D (x, y) be k be 18: )1()().)(00).(s l c ts l c ts l c tc oi lc oi E (x, y), of )2(),(),( d e v i c m p u t e d e v i c (x, y) is is to in 3. 3. A -D We a a t (x, y): 16 )3(t 0Q). ( - E c oi ls l oi l (),(),( de v i v i c o m p u t t (x, y) a t (x, y), q. (1). is a to of it in In we .4 of we to It is no on of to or it on he we is of of a 19,20, in 21,22, 23 an to (3) 4), an an by t_(x, y) 23: ( e v i c es l o td e v i c (0).(* t_(x, y) is a of to is as as of it to on a as (说明： 目录在给老师检查后自己再添加一下就可以了。 谢谢！ 摘要： 根据老师的具体要求添加。 第一章 引言 应用已遍及各个工程领域，是工程设计、产品制造业界的一场革命。经过四十多年的发展， 前 着计算机水平的大幅提高，目前微机平台为普及 此基础上， 件厂商展开了新一轮的竞争。目前 件动态如下 : 一、 司的主导产品。 司是世界第四大 件公司。目前在 业领域内，该公司是拥有全球用户量最多的软件供应商，也是全球规模最大的基于 台的动画及可视化软件企业。 司的软件产品已被广泛地应用于机械设计、建筑设计、影视制作、视频游戏开发以及 在二维绘图领域拥有广泛的用户群。 绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。在许多实际应用领域 (如机械、建筑、电子 )中，一些软件开发商在 二、 真正 件。它不是将工作站软件生硬地搬到 台上，而是充分利用 于组件对象模型 (先进技术重写代码。 容，与使得设计师们在使用 够进行 字处理、电子报表、数据库操作等。 有友好的用户界面，它采用一种称为 户只要按下一个命令按钮，既可以在 看到该命令的具体的内容和详细的步骤，同时在状态条上提示用户下一步该做什么。 是为设计人员专门开发的，易于理解和操作的实体造型系统。 三、 G、 司的拳头产品。该公司首次突破传统 式，为用户提供一个全面的产品建模系统。在 ，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起，这一结合被实践证明是强有力的，并被大多数 件厂商所采用。 四、 统 是 美 国 称 产品。 司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械 种全新的概念已成为当今世界机械 域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机械 品 件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。 本次毕业设计采用的是二维软件 为件 的根基， 做二维图 无疑是 最好的 。 ！ 标准机械设计概论 （一） 非标准机械设计的特点： 1. 单间或小批量 生产； 2. 设计难度大。缺少可以直接采用的设计计算方法、资料和实践数据；缺少加工工艺设备；缺少完整的试验及改进过程；材料的选择和热处理的选择受到制约。 3. 普遍采用哪个焊接结构设计。 4. 对设计可靠性有特殊要求。 （二）非标准机械设计对工业企业发展的重要作用 1. 推动新产品的开发和加快产品的更新换代。 2. 填补市场空缺及开拓市场。 3. 促进工业企业的技术改造。 （三）非标准机械设计的新趋势 1. 适应市场需要及满足用户要求已成为衡量非标准机械设计成败的主要标尺； 2. 普遍采用商品化的标准零配件，提升设计、制造水平； 1）提高了非标准机械的工作可靠性。 2）降低了非标准机械的制造成本。 3）提高了设计效率及缩短了制造周期。 3. 设计工作范围日益扩大； 4. 选用国际名牌零配件，与世界机械技术水平接轨； 5. 非标准机械产业走向专业化； 1）标志着非标准机械产业的发展已经达到了一个新的水品。 2）提高了非标准机械的设计与制造水平。 3）减少了单件生产带来的困难。 （四） 非标准机械零件的合理设计 合种类及表面加工质量； 论文主要内容 本论文 根据已有的牵引机的结构图，认真研读牵引机的总装图，了解牵引机的结构组成，推敲其工作原理。并对牵引机中部分重要零件的结构设计过程进行推敲，写出设计过程。 第 二 章 牵引机 简介 引机的定义 牵引机包括牵引电动机、牵引发电机、辅助电机等。 牵引机是 铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆（如蓄电池车、城市电车、地下铁道电动车辆）上用于牵引的电机。 牵引电动机在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机有较好调速性能和工作特性，适应机车牵引特性的需要，获得广泛应用。 引机的 工作原理 牵引电动机的工作原理与一般直流电动机相同，但有特殊的工作条件：空间尺寸受到轨距和动轮直径的限制；在机车运行通过轨缝和道岔时要承受相当大的冲击振动；大、小齿轮啮合不良时电枢上会产生强烈的扭转振动 ;在恶劣环境中运用，雨、雪、灰沙容易侵入等。因此牵引电动机在设计和结构上也有许多要求，如要充分利用机体内部空间使结构紧凑，要采用较高级的绝缘材料和导磁材料，零部件需有较高的机械强度和刚度，整台电机需有良好的通风散热条件和防尘防潮能力，要采取特殊的措施以应付比较困难的“换向”条件以减少炭刷下的火花等。 牵引电动机有两 种悬挂方式。一种是牵引电动机和动轮轴连接的悬挂方式，称为抱轴式悬挂或半悬挂。采用这种悬挂方式时，动轮通过轨缝和道岔所产生的冲击振动会直接传给牵引电动机。抱轴式悬挂适用于结构速度低于 120 公里 /小时的机车车辆。另一种是架承式悬挂 (或称全悬挂 )。采用这种悬挂方式时牵引电动机固定悬挂在转向架构架上，在牵引电动机轴端和小、大齿轮之间加入各种弹性连接元件，以减小冲击振动的影响。架承式悬挂适用于结构速度高于 120 公里 /小时的机车车辆。 牵引发电机专用于电力传动内燃机车，以供给牵引电动机电力的发电机，又称主发电机。牵引发 电机有直流和交流两种。直流牵引发电机直接向直流牵引电动机供电。交流牵引发电机发出的三相交流电经硅整流器整流后再向直流牵引电动机供电。交流整流电路是三相的，整流电压虽然有脉动，但脉动量比较小，因此牵引电动机还被认为是一般的直流电动机。 在用牵引变压器降压经硅整流器或大功率晶闸管整流后供电给直流串励牵引电动机时，加在牵引电动机上的电压为脉动电压，因此这种牵引电动机称为脉流牵引电动机。大功率脉流牵引电动机的“换向”条件更加困难。此外，电动机内部还有一些附加损耗，从而引起电动机温升，因此，脉流牵引电动机在设计和结构 上还要采取一定的特殊措施，以解决“换向”和温升两个突出的问题。 辅助电机电力机车上的辅助电机可用直流电动机，也可用三相交流异步电动机。用直流电动机作为辅助电机时，须由专用的硅整流器供电。用三相交流异步辅助电动机时，须由静止变相、变频装置或专用的旋转电机供给三相电源。这种专用的旋转电机称为劈相机，可以把单相交流电变为三相交流电。 引电动机的历史 60 年代，大功率晶闸管变频装置的发展使异步电动机能够实现变频调速。现在各国已有较多机车和动车采用三相交流异步变频牵引电动机。联邦德国和日本在试验的磁悬浮高速车辆上采用直线异步电动机。它的初级绕组敷设在地面导轨上，由地面的变频电源供电以产生行波磁场，调节供电电源频率就可改变磁悬浮高速车辆的速度。次级绕组就是反应板，装在车辆的构架上。初级行波磁场和次级感应电流的相互作用，不仅产生使车辆前进的推力，而且还产生磁拉力以悬浮车辆，并在制动工况时起着动力制动的作用。 引电动机的发展趋势 发展趋向为了解决直流和脉流牵引电动机的“转向”问题，有些国家已在使用晶闸管无换向器式牵引电动机和三相交流异步变频牵引电动机，并在试验以直线异步电动机为动力的磁悬浮高速车辆。晶闸管 无换向器式牵引电动机是由一台同步电动机和一组晶闸管逆变器组成，用晶闸管和转子位置检测器来代替直流牵引电动机的换向器和炭刷结构。这种电动机具有直流电机的优点而没有困难的“换向”问题。但晶闸管及其控制系统相当复杂，所以电子元件直接影响电动机的运行可靠性。三相交流异步变频牵引电动机结构简单，工作可靠，成本低廉，是比较理想的牵引电动机。但由于需用变频调速，它的发展和应用一度受到限制。 引电动机的特点 牵引机 主要与各种管材挤出生产线、焊管生产线配套，为整个机组提供夹持牵引力，并使生产线运行同步并保持平稳，应用范围广。 采用气动系统夹紧装置，夹紧压力可测、可调、可控、管材变形小； 采用履带橡胶块 /皮带 /金属夹块，适应各种不同材料、直径和壁厚的管材； 无级调速，变频控制，同步性好，运行平稳不打滑； 牵引机结构简单、操作方便、使用寿命长。 第三章 牵引机的结构 从已有的牵引机的总装配图 我们可以看出牵引机的主要结构零器件有很多。设计时我们必须认真的了解这些结构 的功能，设计原理和目的。 机 如图 3图 3动机 电动机（ 把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成，分布于各个用户处，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动 。 用途应用 各种电动机中应用最广的是交流异步电动机（又称感应电动机 ）。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固，但功率因数较低，调速也较困难。大容量低转速的动力机常用同步电动机 电动机 （见同步电机）。同步电动机不但功率因数高，而且其转速与负载大小无关，只决定于电网频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。 20 世纪 70年代以后，随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用 。电动机 在规定工作制式（连续式、短时运行制、断续周期运行制）下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率，使用时需注意铭牌上的规定。电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配，避免出现飞车或停转。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。 电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛 应用。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化 。 3作台 工作台在牵引机工作的过程中其固定个零部件之间的位置，其固定支撑的作用。同时工作台还有防振作用，好的工作台对于加些加工和产品生产线的好坏有很大关系。 3气塞 如图 3气塞的结构图。 图 3气塞 通气塞在牵引机中起了很重要的作用 ，有了通气塞牵引机工作过程中箱体内部就可以很好的与外界进行气体交换，同时可以把箱体内部产生的热量通过通气塞排出，通气塞还可以有效地过滤去空气中较大的杂志。 3引轮 牵引轮的机构如 图 3示： 图 3引轮 牵引轮是本次毕业设计的重点和核心内容，他在牵引机中的作用是很明显的。牵引轮的设计的好坏在很大程度上决定了牵引机的工作是否能够达到设计要求。 3引机的其它组成 牵引机的机构组成中还包括了一系列其它的零部件 ，如： 轴承 、 检查孔盖 、 蜗轮 、轴、 皮带轮 、 箱盖 、联轴器、 螺母、螺栓、键、销 等等 在牵引机的结构组成中它们的作用是不容忽视的，它们在整个机械中也是很重要的。它们对整个牵引机的正常工作中的地位是无法取代的。 第四章 牵引轮的设计 引轮的设计思路 引轮的设计要求 根据目前我们所学的机械设计知识 在机械设计中牵引轮是非标准件，它的设计自然是非标准件的设计。对于非标准件的设计比较复杂，设计要求也多。因此我们想要从已学的机械设计知识来解决这一问题。 根据带传动对于轮的设计我们已经学过的有 带轮的设计又包括： V 带轮的设计和平带轮的设计。牵引轮的传动设计就是介于 样我们就可以利用现有的丰富的有关带传动设计的资料来对牵引轮进行设计。 本次毕业设计我利用的 是非标机械设计手册中带传动的设计思路来指导我们对牵引轮进行设计。 引轮材料的选择 牵引轮材料的选择 与他所传递的速度有很大的关系。工程设计中轮的材料常用铸铁、钢、铝和工程塑料，灰铸铁应用最广。此设计中选用的是 45 钢。 根据 已有的牵引机装配图我们假定电动机为 流异步电动机，额定功率为 22速 470r/心距约为 3000 按照宽 V 带轮的设计可以对牵引轮的结构进行很好的设计并满足设计要求。 引轮轮缘设计 由 非标机械设计手册表 9得工况系数 由此可得设计功率： d 1 . 3 2 2 2 8 . 6 P K W 根据 d 2 8 . 6P K W ， 1n 1 4 5 0 r / m i n 。由非标机械设计手册图 9选带型为 C 型。 有传动比公式有： 121470 3 . 6 7 5400 由于设计中小轮的 参数没有给定而设计中也不要求进行分析计算那么它的直径可以进行假设。可根据非标机械设计手册表9择： 1 250dd m m 21 3 . 6 7 5 2 5 0 9 1 8i d m m 可选2 900dd m m1122(1 ) (1 0 . 0 1 )1 4 7 0 2 5 04 0 4 . 2 5 / m i 11 1 4 7 0 2 5 0 1 9 . 2 / 3 0 /6 0 1 0 0 6 0 1 0 0m s m s 由带长公式： 2120 0 1 20()2 ( )24d a d 则有： 20( 9 0 0 2 5 0 )2 3 0 0 0 ( 2 5 0 9 0 0 )2 4 1 5 0 0 即 0 9 7 5 4 . 6dL m m 这样可以根据非标机械设计手册表 9 0 10000dL m m 00 2 即： 1 0 0 0 0 9 7 5 4 . 63 0 0 0 3 2 4 5 . 42a m m 由包角公式： 0 211 1 8 0 5 7 . 3 即 019 0 0 2 5 01 8 0 5 7 . 33 2 4 5 . 4 即 01 120 说明小轮的设计符合要求，同样由于牵引轮的包角大于小轮的包角，说明书牵引轮的设计也符合设计要求。 由此可以确定轮缘的基本参数 如图 4 25h m m 1 100d m m 2 120D m m 图 4引轮轮缘 引轮的结构设计 和带轮的结构相似牵引轮的结构也可以由轮缘、轮辐、轮毂组成。 根据轮辐结构的不同，带轮可以分为实心式、腹板式、孔板式、轮辐式。 机械设计手册有：当牵引轮的结构形式与基准直径有关。当牵引轮的基准直径为 2 . 5时 ，可采用实心式；当300 可采用腹板式；当 300 时11 100D d m m 时 ， 可 采 用 孔 板 式 ；当300dd m m 时，可采用轮辐式。 图 4引轮总体结构 由于设计过程中不涉及轴的设计因此在设计过程中我们应该对牵引轮的孔径大小进行假设。本次设计中假定牵引轮孔径为 60 既有如图 4的直径为 ： 60d m m 如图 4d (1 . 8 2 ) d 其中 因此可以定尺寸： 1d 1 1 0 如图 4 0 1 1d 0 . 5 d D 且满足： 0 1 1 d 0 . 2 0 . 3 D d 因此小孔直径可选为 0 d 4 0 由机械设计设计公式： ( 1 . 5 2 ) 且当 B 时， 。 因此可以选取 B = 1 2 0 m 。 由图 4的几何约束有： 600ad m m 结论 根据老师的设计任务书进行添加 致 谢 从开学到现在，已经过去几个月了。在这几个月里，我得到了指导老师 和同学 的极大帮助。由于目前市面上关于 牵引机方面 的书籍很 少 ，他们不仅帮我们找到相关书籍资料，还为我们提供了 一个良好的 做毕业设计 环境。在 做毕业设计 的这 几 个月里，我学到了不少东西，不仅有与毕业设计相关的，还有一些其他专业知识。在此，我要衷心地对他们说一声：“您辛苦了，谢谢您！” 在此之前，我对 个软件并不是很了解，通过这次学习，我初步了解了 软件绘图 的知识，掌握了 相关功能及各种 绘图 方法。 在设计期间，我还通过互联网了解了 面 的市场前景。目前 中国应用广泛，许多公司均采用 维绘图。特别是在深圳、上海等发达城市，应用更为广泛。 最后，再次 感谢指导老师给予我的帮助。 参考文献 1 岑军健，赵菊初，南文海编著 . 非标准机械设计手册 M. 国防工业出版社 2008. 2纪名刚等 M高等教育出版社 . 3周良德，朱泗芳等编著 M长沙 南科学技术出版社 4席伟光 M高等教育出版社 5濮良贵，纪名刚 . 机械设计 M. 北京：高等教育出版社，2007. 6孙恒，陈作模，葛文杰机械原理 M. 北京：高等教育出版社 ,2007. 7 成大先 机械设计手册 M. 北京： 化学工业出版社 ,2005. 8罗迎社 M武汉理工出版社 0 9罗洪田 M 高等教育出版社 10吴宗泽 . 机械零件设计手册 M. 北京： 机械工业出版社 ,2006. 11 唐增宝等 M 华中理工大学出版社 12 辉航，王德成等 M械工业出版社， 1997. 附录 I 外文文献翻译 估计导致工程几 何分析错误的一个正式理论 械工程系，威斯康辛大学，麦迪逊分校， 2006年 9月 30 日 摘要 ： 几何分析 是著名的计算机辅助设计 /计算机辅助工艺简化 “ 小或无关特征 ” 在 的程序 ， 如有限元分析 。 然而 ，几何分析 不可避免地 会产生 分析错误 ， 在目前的理论框架实在不容易量化 。 本文 中，我们 对快速 计算 处理这些几何分析错误 提供了严谨的理论。尤其 ， 我们集中力量解决地方的特点，被 简化 的任意形状和大小的 区域 。提出的理论 采用 伴随 矩阵 制定边值问题抵 达严格界限几何分析性分析错误。该理论通过数值例子说明。 关键词 :几何分析 ;工程分析 ;误差估计 ;计算机辅助设计 /计算机辅助 教学 1. 介绍 机械 零件 通常包含了许多几何特征。不过，在工程分析 中 并不是所有的特 征 都是至关重要的 。以前的分析 中 无关特征往往被 忽略 ，从而提高自动化及运算速度。 举例来说，考虑一个刹车转子 ， 如图 1(a)。转子包含 50多个不同 的特 征 ，但所有这些 特征 并不是都 是 相关的 。就拿一 个 几何化的 刹车转子 的 热 量 分析 来说，如 图 1(b)。有限元分析的全功能的模型 如 图 1(a)， 需要超过 150,000 度的自由 度 ， 几何 模型图 1(b)项要求小于 25， 000个自由度，从而导致 非常缓慢的 运算速度。 图 1(a)刹车转子 图 1(b)其 几何分析 版本 除了提高速度，通常 还能 增加自动化水平，这比较容易实现自动化的有限元网格 几何分析 组成。内存要求也 跟着 降低，而 且 条件数离散系统 将得以 改善 ;后者起着重要作用迭代线性系统。 但是，几何分析还不是很普及 。 不稳定性到底 是 “ 小而 局部 化 ” 还是 “ 大 而扩展化 ” ，这取决于各种因素。例如， 对于 一个热问题，想删除其中的一个特 征，不稳定性 是 一个局部问题 :(1)净热通量边界的特 点是零。 (2)特征简化时 没有新的热源 产生 ; 4对上述规则 则 例外。展示这些物理特征被称为自我平衡。结果，同样存在结构上的问题。 从几何分析角度 看 ，如果特征远离该 区域 ， 则 这种自我平衡的特 征可以忽略 。但是，如果功能接近该 区域我 们必须谨慎，。 从 另一 个角度看 ，非自我平衡的特 征应值得重视 。 这些特征的简化 理论上 可以在系统任意位置被施用 ,但是会 在系统分析 上 构成重大的挑战。 目前，尚无任何系统性的程序 去 估算几何分析 对 上述两个案例 的 潜在影响。 这就必须依靠工程判断和经验。 在这篇文章中，我们制定了理论估计几何分析影响工程分 析自动化的 方式 。任意形状和大小的 形 体 如何 被 简化是本文重点要 解决 的 地方。伴随 矩阵 和单调分析 这 两个数学概念被合并成一个统一的理论来解决双方的自我平衡和非 自我平衡的 特点。数值例子涉及二阶证实他的理论。 本文还包含以 下 内容 。第 二节中 ，我们就几何分析总结以往的工作。在第三节中，我们解决几何分析引起的错误分析，并讨论了拟议的方法。 第四部分 从数值试验提供结果。 第五部分讨论如何加快设 计开发 进度 。 2. 前期工作 几何分析过程可分为三个阶段 : 识别 :哪些特 征 应该 被 简化 ； 简化 ： 如何在一个自动化和几何一致的 方式 中简化 特征 ； 分析 :简化 的结果。 第一 个阶段 的相关文献已 经很多 。 例如 ，企业的规模和相对位置 这 个特点，经常被用来作为度量鉴定。此外，也有人提议以有意义的力学判据确定这种特征。 自动化几何分析过程，事实上，已成熟到一个商业 化 几何分析 的 地步。但我们注意到，这些商业软件包 仅 提供一个纯粹的几何解决。因为没有保证随后进行的分析错误 ，所以 必须十分 小心使用 。另外， 固有 的几何问题依然存在，并且 还在研究当中 。 本文的重点是放在第三阶段，即 快速 几何分析 。 建立一个有系统的方法，通过几何分析引起的误差 是 可以计算出来的。 再分析的 目 的是迅速 估计 改良系统 的 反应。其中 最著名的再分析理论 是著名的谢尔曼 对于 两种有着相似的网状结构 和刚度矩阵设计， 再分析 这种技术特别有效 。 然而 ，过程几何分析在网状结构的刚度矩阵 会 导致一个戏剧性的变化， 这与再分析 技术不太相关。 3. 拟议的方法 我们把注意力 放 在这个文件中的工程问题， 标量 二阶偏微分方程式 ( .).( 许多 工程技术问题，如热，流体静磁 等 问题，可能 简化为 上述 公 式 。 作为一个 说明性 例子，考虑散热问题的二维 模 块 如图 2所示 。 图 2二维热座装配 热量 置 列为 半导体装置 位于 这两个地方 都属于 ，有相同的材料属性，其余 将 在 后面 讨 论 。 特别令人感兴趣的是数量，加权温度 见 图 2)。一个时段，认定为 进 如图 2，会受到抑制，其对 界的时段 称为 余的界线将 称为 。边界温度 假定为零。两种可能的边界条件 认为是 :(a)固定热源，即 (t)n=q， (b)有 一定温度，即 T=种情况会导致两种不同几何分析引起的误差的结果。 设 T(x， y)是未知的温度场和 后，散热问题可以通过泊松方程式表示 : )1()().)(00).(s l c ts l c ts l c tc oi lc oi E )2(),(),( d e v i c m p u t e d e v i c (x， y)是一些加权内核。现在考虑的问题 是几何分析简化 的插槽是 简化 之前分析 ，如 图 3所示 。 图 3配模块 现在有一个不同的边值问题，不同领域 t(x， y): )3(t 0Q). ( - E c oi ls l oi l (),(),( de v i v i c o m p u t t(x， y)已经消失了，因为槽已经不存在了 （ 关键性变化 ） ! 解决的问题是 : 设定 t(x， y)的值 ，估计 这是一个 较难 的问题 ，是 我们尚未解决 的 。在这篇文章中，我们将从上限和下限 分析些方向是明确被俘引理 3、 4和 3、 6。至于其余的这一节，我们将发展基本概念和理论，建立这两个 引理 。值得注意的是，只要它不重叠 ， 定位槽与 相关 的装置或热源没有任何限制。上下界 的 阵 方法 我们需要的第一个概念是，伴随 矩阵公式表达法 。应用伴随 矩阵 论点的微分积分方程，包括其应用的控制理论，形状优化，拓扑优化等。 我们 对这一概念归纳如下。 相关的问题都可以定义 为 一个伴随 矩阵 的问题， 控制 伴随 矩阵 t_(x， y)，必须符合下列公式计算 23 : e v i c es l o td e v i c (0).(* 伴随场 t_(x， y)基本上是一个预定量，即加权装置温度控制的应用热源。 可以 观察到，伴随问题的解决是复杂的原始问题 ;控制 方程是相同的 ;这些问题就是所谓的自 身伴随矩阵 。大部分工程技术问题的实际利益，是自 身伴随矩阵 ， 就很容易计算伴随 矩阵 。 另一方面， 在几何分析 问题 中 ，伴随 矩阵 发挥着关键作用 。 表现为以下引理综述 : 引理 知和未知装置温度 的 区别，即 (以归纳为以下的边界积分比 几何分析 插槽 : s l o ts l o de v i c v i c e).)().(*在上述引理 中 有两点值得注意 : 1、 积分只牵涉到边界 这是令人鼓舞的。或许，处理刚刚过去的被 简化 信息特点可以计算误差。 2、 右 侧 牵涉到的未知 区 域 T(x， y)的全功能的问题。特别是第一 周期 涉及的差异，在正常的梯度，即涉及 n;这是一个已知数量边界条件 t未知狄里克莱条件作出规定 t另一方面，在第二个 周 期内涉及的差异，在这两个领域， 即 T 管 ; 因为 这是一个已知数量 边界条件 此。 引理 差额 (等式 l o ts l o ts l o td e v i c ed e v i c es l o ts l o ts l o td e v i c ed e v i c *22*).()()().()()().() ) .()(然而 ，伴随 矩阵 技术不能完全消除未知 区 域 T(x， y)。为了消除 T(x， y)我们把 重点转向单调 分析。 单调性 分析是由数学家在 19世纪和 20 世纪前建立的各种边值问题。例如，一个单调定理 : 添加几何