,畢 業(yè) 論 文 中 期 答 辯,,,姓 名 ：,,,論文題目 低噪聲持久型云石機設(shè)計,,論文已完成部分目錄,目錄 1緒論 2 1.1課題的來源及意義 1.2 云石機的發(fā)展 1.3課題的主要內(nèi)容 2.工作原理及分析 2.1云石機的加工工藝要求 2.2機構(gòu)原理簡圖 2.3機構(gòu)原理分析,3.電機外形設(shè)計擬定與計算 3.1方案設(shè)想 3.1-1電動機功率和轉(zhuǎn)速的選擇 3.1-2電機的選擇 3.2軸的計算 3.2-1軸的整體設(shè)計 3.2-2驗算軸的最小直徑 3.2-3 驗算軸的扭矩 3.3軸承的選擇 3.3-1 軸承種類的選擇 3.3-2 軸承的校核,,,待完成部分目錄,,,4外形設(shè)計 12 5三維建模及仿真 14 5.1 pro/E軟件介紹 14 5.2 三維建模 14 4.3裝配 18 5.4運動仿真 20 總結(jié) 24 參考文獻 25 致謝 26,遇到的主要問題及困難,論文中涉及的計算公式眾多， 有些理解較為困難 論文所需要的數(shù)據(jù)十分繁瑣，而且尋找 最新的數(shù)據(jù)十分困難，渠道較少。 論文中需要構(gòu)建的圖形及模型比較困難,,剩余論文的進度安排,在最后的一個月時間里，從網(wǎng)絡(luò)圖書和參考文獻等方面選擇最新最全面的數(shù)據(jù)完成剩余所需內(nèi)容。多于導(dǎo)師溝通使自己的論文達到本科生的要求。從而順利完成畢業(yè)論文工作。,,,謝謝觀看 再見！,, 畢業(yè)設(shè)計（論文）
任務(wù)書
（20 16屆）
題 目 低噪聲持久型云石機設(shè)計
指導(dǎo)教師
院 別
專 業(yè)
班 級
學(xué) 號
姓 名
日共8周
一、 論文（設(shè)計）方向：
機械制造及其自動化
二、 主要參考資料：
[1]. 唐金松,簡明機械設(shè)計手冊(M).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2009，ISBN:978-7-5323-9506-4
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[5]陳德才，崔德容. 機械密封設(shè)計制造與使用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1992.
三、 課題的內(nèi)容和任務(wù)要求：
1. 課題來自企業(yè)開發(fā)的項目，首先就對云石機的總體功能要求進行充分的了解。
2. 掌握設(shè)備要求的具體性能，技術(shù)參數(shù)，根據(jù)企業(yè)對該設(shè)備組成零部件，傳動方式、成本及開發(fā)風險等的進行初步的論證。
3. 進行方案的選擇、工藝分析、總體結(jié)構(gòu)及相關(guān)機構(gòu)設(shè)計。
4. 采用計算機輔助設(shè)計軟件進行輔助設(shè)計及運動仿真，確定新型云石機的傳動方式、關(guān)聯(lián)尺寸等。
5. 分析、計算各個組成零件和整體的配合。
6. 零部件詳細設(shè)計，包括材料選擇、強度、剛度校核等。
7. 完成裝配及工程圖紙工作。
8. 撰寫畢業(yè)設(shè)計（論文）。
四、 畢業(yè)論文（設(shè)計）進度安排：
起 訖 日 期
工 作 內(nèi) 容
備 注
2016.3.25-
2016.3.31
了解設(shè)備開發(fā)內(nèi)容，查閱相關(guān)資料，完成開題報告、外文翻譯、設(shè)備開發(fā)論證。
2016.4.1-
2016.4.5
1.了解設(shè)備性能要求、確定總體方案。
2. 完成文獻綜述。
2016.4.6-
2016.4.9
1. 確定傳動方式、初步確定相關(guān)尺寸。
2. 分析、計算零部件配合有關(guān)問題。
2016.4.10-
2016.5.10
完成運動仿真、零部件詳細設(shè)計、裝配圖、工程圖紙
2016.5. 11-
2016.5.16
完成畢業(yè)設(shè)計論文撰寫
2016.5.17-
2016.5.19
準備畢業(yè)答辯
學(xué)生（簽名）：
年 月 日
指導(dǎo)教師（簽名）：
年 月 日
系畢業(yè)設(shè)計（論文）工作指導(dǎo)小組意見：
組長（簽名）
年 月 日
二級學(xué)院畢業(yè)論文工作領(lǐng)導(dǎo)小組審核意見：
主管領(lǐng)導(dǎo)（簽名）
年 月 日
注：1.指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達人為指導(dǎo)教師，指導(dǎo)教師和接受任務(wù)的學(xué)生均應(yīng)簽字。
2.此任務(wù)書最遲必須在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）開始前下達給學(xué)生。
3
低噪聲持久型云石機設(shè)計
摘要
本選題的靈感是來自于市場上云石機存在明顯不足之處，針對它們的缺點進行改造。此次的設(shè)計改造將使原有的云石機提高效率，增長壽命，最重要的是消除它的大部分噪聲。利用改變驅(qū)動方式，去除齒輪提高效率，消除噪聲，以及將碳刷電機改用無刷電機，增加電動機效率，提高壽命，降低噪聲。新型云石機內(nèi)部構(gòu)造和傳動原理都很簡單，內(nèi)部就只有一個無刷電機，直接對刀片進行驅(qū)動。本課題的主要問題有無刷電機直驅(qū)所需要的扭矩的計算以及電機的選用，去除齒輪傳動后軸心位置如何向下移動使得刀片能夠?qū)σ欢ê穸鹊氖倪M行切割。通過SW三維軟件繪制三維圖，對定子位置形狀進行分析，確定改造方案，并繪制總裝圖和必要零部件。
關(guān)鍵詞： 改造 傳動方式 無刷電機 扭矩
Low noise of persistent marble machine design
Abstract
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 torque
1
目錄
1緒論 2
1.1課題的來源及意義 2
1.2 云石機的發(fā)展 2
1.3課題的主要內(nèi)容 4
2.工作原理及分析 4
2.1云石機的加工工藝要求 4
2.2機構(gòu)原理簡圖 6
2.3機構(gòu)原理分析 6
3.電機外形設(shè)計擬定與計算 9
3.1方案設(shè)想 9
3.1-1電動機功率和轉(zhuǎn)速的選擇
3.1-2電機的選擇
3.2軸的計算 10
3.2-1軸的整體設(shè)計
3.2-2驗算軸的最小直徑
3.2-3 驗算軸的扭矩
3.3軸承的選擇 10
3.3-1 軸承種類的選擇
3.3-2 軸承的校核
4外殼設(shè)計 12
5三維建模及仿真 14
5.1 pro/E軟件介紹 14
5.2 三維建模 14
4.3裝配 18
5.4運動仿真 20
總結(jié) 24
參考文獻 25
致謝 26
1緒論
1.1課題的來源及意義
通過對目前市場上的云石機觀察發(fā)現(xiàn)它們存在不足之處，因此有了設(shè)計改造的靈感。云石機：指石材切割機。它可以用來切割石料，瓷磚，木料等。不同的材料選擇相適應(yīng)的切割片，選用靈活加工范圍廣，體積小攜帶方便。在大理石切割工廠，室內(nèi)外裝修，木材切割上廣受青睞。此外還能將其改造，使其成為專用的木材切割機、型材切割機等。
云石機是由機殼、傳動裝置、輸出軸、密封裝置、云石片、手柄、碳刷電機等構(gòu)成。其連接結(jié)構(gòu)大致為，傳動裝置的一端與輸出軸的一端相連，輸出軸的另一端設(shè)置有云石片，輸出軸與機殼之間套設(shè)有密封裝置，定子固定在機殼上，轉(zhuǎn)子軸通過滾動裝置設(shè)置在機殼上，轉(zhuǎn)子軸與傳動裝置的另一端相連，電路控制器設(shè)置在機殼上。
然而在目前中國的云石機發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如噪聲大、工作效率低、壽命短、粉塵多環(huán)境污染嚴重、散熱不便等等，安全性能也不是很高。 我認為目前市場上所使用的這些云石機或因為其噪聲對人的聽覺會有損傷，其壽命問題造成經(jīng)濟上的損失，因此若是解決其中這幾個關(guān)鍵性問題，那么云石機的使用將會更加廣泛。所以這次設(shè)計有以下意義。?
1）了解云石機的結(jié)構(gòu)、特點以及工作原理。
2）對云石機性能的提高有重大意義:盡可能好地滿足工藝要求、便于操作。具有合理的強度與剛度，使用可靠，好的經(jīng)濟性，重量輕，制造維修方便。
3）培養(yǎng)學(xué)生的自主設(shè)計能力
1.2 云石機的現(xiàn)狀與發(fā)展
市場上現(xiàn)有的云石機主要使用串激電機, 而串激電機在使用時噪音較大, 而且受本身結(jié)構(gòu)限制, 串激電機需要使用碳刷, 碳刷和滑環(huán)表面相接觸, 由于彈簧壓力作用和材料彈性變形的緣故, 使直接接觸部分互相嵌入。當相對滑動時, 因摩擦作用而形成磨損。還有就是這些云石機都是利用齒輪傳動的，傳動方式為，電機帶動齒輪，齒輪帶動齒輪軸再帶動云石片切割。這樣的設(shè)計存在以下缺點：噪聲大，磨損快、壽命短，效率低等。當然也有比較先進的設(shè)計已經(jīng)將碳刷電機改成無刷電機解決了其中一部分問題。
有關(guān)于噪聲的問題需要從根本上解決，產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面： 機械零部件運動 、機械零件之間直接接觸 、機械零件之間力的傳遞 、機械零件與外圍或內(nèi)包介質(zhì)的相互作用。而云石機產(chǎn)生噪聲的主要原因是，機械零件之間直接接觸 如相互嚙合的齒輪對齒面之間的接觸。在齒輪輪齒嚙合時，由于沖擊而使齒輪產(chǎn)生很大的加速度，并會引起周圍介質(zhì)擾動，由這種擾動產(chǎn)生的聲輻射，稱為齒輪的加速度噪聲；另一方面，在齒輪動態(tài)嚙合力作用下，系統(tǒng)的各零部件會產(chǎn)生振動，這主要是兩相互作用的零件有著不可避免的一些缺陷，再加上機構(gòu)本身的固有振動的激勵， 使零件產(chǎn)生噪聲。當然噪聲還有其他來源另一方面，碳刷電機的噪聲也不可忽略。
其次關(guān)于壽命問題，依靠碳刷工作的各種電機，由于碳刷顆粒粗硬, 或含有如金剛砂之類的硬質(zhì)顆粒, 則會使機械磨損大大增加。同時由于碳刷中含有少量的碳化鐵、 碳化硅即金剛沙灰粉, 以提高電刷的耐磨性能, 但也會使集電環(huán)表面拉成溝槽, 一旦形成溝糟對電機的危害極大。而且碳刷要依靠彈力與滑環(huán)表面接觸,如果壓力過小碳刷和滑環(huán)表面接觸不穩(wěn)定, 容易引起電弧, 使電器磨損增大 。因此當碳刷磨損到一定程度就應(yīng)更換碳刷，否則將會使碳刷接觸不良危及電機安全。由于碳刷磨損的存在致使云石機的壽命縮減。還有就是用來傳動的齒輪長期使用也會發(fā)生磨損，當磨損到一定程度齒輪發(fā)生打滑那就很危險了。在這兩方面的影響之下云石機一般使用不了多久。
最后便是效率問題，這個問題是綜合前兩方面的導(dǎo)致的，首先如果碳刷是非金屬導(dǎo)電材料,電阻系數(shù)大,是銅的400倍。電阻產(chǎn)生的能耗高; 持續(xù)的滑動摩擦導(dǎo)電產(chǎn)生的接觸電阻、 機械摩擦熱耗, 加上電刷的電阻能耗轉(zhuǎn)化為高熱易使彈簧失壓及導(dǎo)線老化, 引起接觸不良、 產(chǎn)生火花,嚴重影響電機正常運行。然后就是齒輪傳動以及齒輪之間摩擦需要消耗一部分能量,就這兩方面造成的效率損失將近30%。
云石機的發(fā)展也就是針對以上問題的改進。
首先便是將有刷電機改裝成無刷電機無刷電機運用到云石機中可以有以下優(yōu)點：噪音小，無碳刷磨損，效率提高30％，機器壽命高，無刷電機工作電壓為30V，特別適應(yīng)潮濕環(huán)境中使用以及能使用濕片操作。
無刷電機的直驅(qū)。傳統(tǒng)的云石機使用的碳刷電機由于扭矩的不足無法直接驅(qū)動刀片進行切割。因此只能利用齒輪傳動，這樣做缺點是： 傳動鏈長， 可控性差， 系統(tǒng)效率低、 功率因數(shù)低、 維護費用高、 噪聲大等 。而無刷電機直接驅(qū)動刀片， 去掉了齒輪傳動的機械裝置， 簡化整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)， 縮短了傳動鏈，大大提高了云石機的機械效率、 機械傳動裝置的可靠性及運行效率， 同時降低了制造成本， 節(jié)約了資源，而且最關(guān)鍵的是將齒輪傳動帶來的噪聲消除了！
1.3課題的主要內(nèi)容
（一）研究的主要內(nèi)容
1）目前市場上的云石機所存在的缺點和不足之處
2）產(chǎn)生這些弊端的原因涉及哪些方面
3）解決這些存在的弊端，提高一些不足之處的設(shè)計方法
2.工作原理及分析
2.1云石機的加工工藝要求
一般情況下云石機除了切割瓷磚類規(guī)則的食材之外，在一些情況下需要切割一些形狀不規(guī)則的石塊或者巖石等以保證不同的市場需要。
但多數(shù)情況是用于裝潢中的瓷磚切割，因此除了切割范圍廣的要求外，噪聲與粉塵這方面的缺點也需要改善。
2.2機構(gòu)原理簡圖
2.3機構(gòu)原理分析
通過上述結(jié)構(gòu)圖可直觀的看出刀片連接在電機的軸上電機通過直驅(qū)帶動刀片旋轉(zhuǎn)進行切割。軸的末端有一個散熱用的風扇通過過盈配合與軸配合，向外抽風達到散熱效果。切割時開啟機器，隨后將云石機平整的放在石材表面移動切割。在切割材料的過程中，要有水噴射到圓鋸片上，來降低切割過程中所產(chǎn)生的粉塵對人體的危害。切割時手要握緊手柄保證切割過程中整個設(shè)備不因電機的震動而移動，同時也保證了切口的平整性。
3.電機的設(shè)計擬定與計算
3.1電動機的選擇
電動機選擇內(nèi)容應(yīng)包括：電動機的類型、電壓、轉(zhuǎn)速、以及容量（功率）等、而且這些方面的參數(shù)應(yīng)綜合考慮[7]
3.1-1電動機功率和轉(zhuǎn)速的選擇
由于很難找到電機選擇的相關(guān)數(shù)據(jù)，如果通過計算來選擇所需要電機的功率可行性不高，所以可根據(jù)類比法來選擇電機的額定功率。
上一代云石機通過齒輪傳動，其切割轉(zhuǎn)速功率與新型云石機相差無幾可以通過上一代云石機的相關(guān)數(shù)據(jù)來確定所選的電機。以下是一種云石機的部分數(shù)據(jù)：
表3-1 東成云石機 Z1E-FF-110
額定電壓（V）
220
額定頻率（Hz）
50
砂輪片最大直徑（mm）
110
砂輪片孔徑（mm）
30
額定輸入功率（kw）
1.2
額定轉(zhuǎn)速（r/min）
13000
凈重（kg）
3.0
所以設(shè)計的新型云石機所切割的深度與上一代云石機的切割深度差不多，故可以依照該云石機的額定功率和轉(zhuǎn)速來定所選電機的功率，考慮到其他因素，可以選擇比云石機大點的功率和轉(zhuǎn)速，可選擇電機額定功率P額=1.5kw，額定轉(zhuǎn)速15000r/min。
3.1-2電機的選擇
查相關(guān)資料可知，由于所設(shè)計的切割機不要求調(diào)速、對啟動性能沒有過高的要求，而電動機工作環(huán)境多粉塵且濕度較高，故選擇封閉型、外殼防護的無刷電機。
3.2軸的設(shè)計
軸的設(shè)計應(yīng)考慮很多方面的因素和要求，其中主要問題是軸的材料、結(jié)構(gòu)、強度和剛度，對于高速運轉(zhuǎn)的軸還應(yīng)考慮振動穩(wěn)定性問題。[11]
圖3-2 軸的設(shè)計圖
3.2-1軸的整體設(shè)計
考慮到經(jīng)濟實用性，選擇45鋼來作為軸的材料。如圖4-2，左邊最外面Ф17部分用來固定圓鋸片，兩個臺階前面Ф17部分用來與軸承過盈配合，最末端Ф8部分端用來與散熱風扇過盈配合。
3.2-2驗算軸的最小直徑
因在該設(shè)計中軸的受力主要為扭轉(zhuǎn)力，所以在校核時，主要考慮的是扭轉(zhuǎn)強度。由查表得，45鋼的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力[τT]=30Mpa，軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為
（3-1）
式中：τT為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa；
T為軸所受的扭矩，N×mm；
WT為軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)，mm3
n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min；
P為軸傳遞的功率，Kw;
d為計算截面處軸的直徑，mm；
由式（3-1）可得軸的直徑應(yīng)該滿足以下條件：
（3-2）
軸上有兩個深溝球軸承，查相關(guān)資料可知軸承的傳動效率為0.99。
P=1.5x0.992=1.47Kw
n=15000r/min
[τT]取較大值，A0取較小值的情況是：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只做單向旋轉(zhuǎn)。所設(shè)計的新型云石機的軸所受的彎矩小載荷平穩(wěn)，只做單向旋轉(zhuǎn)且無軸向載荷，故可取[τT]=45MPa，A0=103。由式（3-2）得
有圖4-2可知，軸最小的直徑dmin=8mm>4.78mm,所以軸的直徑符合設(shè)計要求。
3.2-3 驗算軸的扭矩
圖3-2.3 軸的受力分析
（1）水平受力計算
圖3-2.4 水平方向的受力分析
由式（4-2）可知
為了畫出AC段的彎矩圖，需要將AC段分成AB段和BC段用×1表示AB段中任意橫截面到左端的距離，用×2表示BC段中任意橫截面到左端的距離
圖4-6 水平彎矩圖
當時有最大水平轉(zhuǎn)矩
(2)垂直方向的受力計算
圖4-7 垂直方向的受力分析
由式（4-1）可知，
有以上可得
為了畫出AC段的彎矩圖，需要將AC段分成AB段和BC段用x3表示AB段中任意橫截面到左端的距離，用x4表示BC段中任意橫截面到左端的距離。
AB段彎矩方程：
BC段的我就方程：
圖4-8 垂直方向的彎矩圖
（3）計算總彎矩
（4）計算軸的扭矩
圖4-9 扭矩圖
(4-5)
(5)校核軸的強度
在B處彎矩最大，直徑也比較小，所以在B處最容易收到破壞，計算應(yīng)力
（4-6）
此處的取0.6
對于直徑為d的圓軸，彎曲應(yīng)力為，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為，將和代入得到
（4-7）
式中：——軸的計算應(yīng)力，MPa；
M——軸所受的彎矩，；
T——軸所受的扭矩，；
W——軸的抗彎截面系數(shù)，；
——對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲壓力；
由資料可知，根據(jù)式（4-6）
由資料可知45鋼的
所以軸的強度滿足該課題的要求。
3.3 軸承的選擇
軸承的選擇主要是對軸承的類型、額定動載荷、基本額定動載荷、當量動載荷、使用壽命的計算與校核[12]。
3.3-1 軸承種類的選擇
新型云石機的軸承放在云片的軸上，受到的力主要是徑向力，同時也有較小的軸向力，根據(jù)要求，可以選用單列深溝球軸承。
出于對軸和安裝方便的考慮，初選型號16003的深溝球軸承，其相關(guān)參數(shù)如下：
圖4-10 深溝球軸承
表4-3 16003軸承部分參數(shù)
基本尺寸
/mm
基本額定尺寸
/kN
極限轉(zhuǎn)速
/r·min-1
質(zhì)量
/kg
脂
油
17
35
8
6
3.3
18000
22000
0.032
3.3-2 軸承的校核
受力分析如圖4-3所示，有以上對軸的運算可知，在B點的受力最大，故應(yīng)選擇B處的軸承來校核。A、B兩處裝的都是16003軸承。
（1）軸承受到的徑向力
;
由于無法求得鋸片和帶輪的軸向力，可以估算給軸向力一個值，所取值。
（2）計算相對軸向載荷：
（4-8）
（4-9）
由式（4-8）和（4-9）可知，軸承所相對應(yīng)的相對軸向載荷取0.025，對應(yīng)的判斷系數(shù)。由于，所以。
（3）計算實際當量動載荷
（4）預(yù)期計算壽命
水泥瓦切割機是間斷使用的機械，中斷使用后果比較嚴重，故預(yù)期計算壽命。
軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷值C為：
(4-10)
式中：P——當量動載荷，N；
n——軸承的轉(zhuǎn)速，r/min；
——指數(shù)。對于球軸承，；對于滾子軸承，；
將P=338.32N，，n=2800r/min, =3代入式(4-10)可得出軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷值：
由表4-3可知，6205軸承的額定動載荷,所以可選用這種軸承。
4 外機殼的設(shè)計
總結(jié)
在本次設(shè)計中，主要是在對企業(yè)繞線機內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行充分理解的基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)要求，將雙工位改造成四工位，以提高設(shè)備的工作效率。通過方案比較，并充分利用pro/E軟件進行三維建模以及運動仿真，基本上能夠證明，運動原理是正確的。由于該機構(gòu)方向受力情況比較復(fù)雜，兩個方向的主要運動都不是勻速運動，所以相關(guān)計算方面缺乏計算的經(jīng)驗，只在一些尺寸上滿足機構(gòu)運動過程。齒輪尺寸以及齒寬等參數(shù)在參照原有機構(gòu)的基礎(chǔ)上，進行了簡單推算，這也是本次畢業(yè)設(shè)計做得不夠的地方。
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[4] 王丹丹,機械設(shè)備改造理論及方法探討[J].內(nèi)蒙古石油化工. 2011-07-30
[5] 劉偉, 利用計算機輔助制造的加工模擬提高產(chǎn)品加工質(zhì)量[J]. 信息與電腦 2011-04-15
[6] 林清安,Pro/E Wildfire 5.0動態(tài)機構(gòu)設(shè)計與模擬[M]. 電子工業(yè)大學(xué)出版社2001
[7] 趙曉東,董哲,王敏,全自動繞線機的研制[J]. 電子工業(yè)專用設(shè)備 2010-11
[8] Manas Bajaj,SIMULATION-BASED DESIGN Georgia Institute of Technology,2008-12
[9] Springer Series in Solid and Structural Mechanics,3Volumes form 2013-2014,ISSN:2195-3511
[10] 黃錫愷，鄭文偉.機械原理.北京：人民教育出版社，2006
致謝
本設(shè)計是在朱煒老師的悉心指導(dǎo)下完成的，朱老師嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L、創(chuàng)新的學(xué)術(shù)知識和豐富的經(jīng)驗令我受益匪淺。在設(shè)計期間給予了我很大的幫助，使我得以朝著正確的研究方向前進。設(shè)計過程中有很多難點都在老師悉心教導(dǎo)下解決。在此向老師致以最誠摯的謝意！
同時感謝工程與設(shè)計學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)和老師們給予的支持和幫助。感謝公司里的員工和老板對本設(shè)計的參考和建議。感謝在本論文完成過程中幫助我的所有同學(xué)和朋友！
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畢業(yè)設(shè)計（論文）
（2016 屆）
題 目 低噪聲持久型云石機設(shè)計
指導(dǎo)教師
院 別
班 級
學(xué) 號
姓 名
年 三月二十一日
畢業(yè)設(shè)計（論文）
開 題 報 告
（2016屆）
題 目
低噪聲持久型云石機設(shè)計
指導(dǎo)教師
院 別
班 級
學(xué) 號
姓 名
年 月 日
一、選題的意義
目前市場上最為常見的電動式瓷磚切割機為云石機。它可以用來切割石料，瓷磚，木料等。不同的材料選擇相適應(yīng)的切割片，選用靈活加工范圍廣，體積小攜帶方便。在大理石切割工廠，室內(nèi)外裝修，木材切割上廣受青睞。此外還能將其進行改造，使其成為專用的木材切割機、型材切割機等。
云石機是由機殼、傳動裝置、輸出軸、密封裝置、云石片、手柄、碳刷電機等構(gòu)成。其連接結(jié)構(gòu)大致為，傳動裝置的一端與輸出軸的一端相連，輸出軸的另一端設(shè)置有云石片，輸出軸與機殼之間套設(shè)有密封裝置，定子固定在機殼上，轉(zhuǎn)子軸通過滾動裝置設(shè)置在機殼上，轉(zhuǎn)子軸與傳動裝置的另一端相連，電路控制器設(shè)置在機殼上。
然而在目前中國的云石機發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如噪聲大、工作效率低、壽命短、粉塵多環(huán)境污染嚴重、散熱不便等等，安全性能也不是很高。 我認為目前市場上所使用的這些云石機或因為其噪聲對人的聽覺會有損傷，其壽命問題造成經(jīng)濟上的損失，因此若是解決其中這幾個關(guān)鍵性問題，那么云石機的使用將會更加廣泛。所以這次設(shè)計有以下意義。?
1）了解云石機的結(jié)構(gòu)、特點以及工作原理。
2）對云石機性能的提高有重大意義:盡可能好地滿足工藝要求、便于操作。具有合理的強度與剛度，使用可靠，好的經(jīng)濟性，重量輕，制造維修方便。
3）培養(yǎng)學(xué)生的自主設(shè)計能力
二、研究的主要內(nèi)容，擬解決的主要問題（闡述的主要觀點）
（一）研究的主要內(nèi)容
1）目前市場上的云石機所存在的缺點和不足之處
2）產(chǎn)生這些弊端的原因涉及哪些方面
3）解決這些存在的弊端，提高一些不足之處的設(shè)計方法
（二）擬解決的主要問題
1）針對云石機噪聲污染大這個缺點，設(shè)計一個降低或消除噪聲的方案
2）針對其加工壽命短的問題，改進其結(jié)構(gòu)或更改原件增加壽命
三、研究（工作）步驟、方法及措施（思路）
（一）研究步驟
1. 認真研究畢業(yè)設(shè)計課題的要求和內(nèi)容，查閱相關(guān)文獻資料。
2．對設(shè)計的設(shè)備進行初步研究，學(xué)撐其原理及設(shè)計要點等，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成文獻綜述及開題報告。
3．通過設(shè)計方案的比較確定本次設(shè)計的總體方案。
4．對主要機構(gòu)及傳動部件進行詳細設(shè)計。
5. 繪制總裝圖及相關(guān)件圖紙。
6. 完成畢業(yè)設(shè)計說明書及其他相關(guān)文檔。
（二）研究的方法
1.調(diào)查法
調(diào)查法是通過咨詢社會上與使用云石機有關(guān)的工作人員，了解他們實際工作中云石機所帶來的一些問題，以及他們希望改進的一些地方。總結(jié)后得出結(jié)論，朝著這方面進行研究分析，是改造后的及其更加親民。
2.文獻法
文獻法是通過對文獻進行查閱、分析、整理從而找出事物本質(zhì)屬性的一種研究方法。它是設(shè)計研究中的一項重要任務(wù)和內(nèi)容。本文通過文獻閱讀參考文獻了解市場上的云石機的工作傳動原理，以及對其結(jié)構(gòu)得到了了解。還可以知道產(chǎn)生一些弊端的原因，然后從根本上研究解決這些問題。
3.觀察實踐法
觀察與實踐相結(jié)合是通過對實體機器的拆分詳細了解他的內(nèi)部構(gòu)造。理論與實踐相結(jié)合，可以讓我更加深刻的了解文獻中的內(nèi)容。以及對電機傳動等方面的知識得到鞏固，使接下來的設(shè)計工作更加方便快捷。
（3） 解決問題的措施
1.針對噪聲問題。機械噪聲是機械零部件在運轉(zhuǎn)過程中相互間發(fā)生碰撞、摩擦、沖擊、產(chǎn)生振動而發(fā)生的，其聲源 是固體面的振動[1]。云石機聲源主要來自兩方面電機自身的聲音以及齒輪傳動的聲音。傳統(tǒng)的碳刷電機由于直驅(qū)扭力不夠，利用減速齒輪減速增加扭力帶動刀片加工，而齒輪間的摩擦則會產(chǎn)生噪聲。其次是碳刷電機本身就會噪聲就大。因此通過更換成無刷電機，無刷電機本身扭力可達到切割標準因此可以直驅(qū)，所以可以去除齒輪減小大部分噪聲，又因為無刷電機本身噪聲很小，順利解決噪聲問題。
2.針對壽命短的問題。目前市場上的電機多碳刷電機，由于有刷電機的結(jié)構(gòu)原因，電刷和換向器的接觸電阻很大，造成電機整體電阻較大，容易發(fā)熱。依靠碳刷工作的各種電機, 其碳刷的磨損是不可避免的, 當碳刷磨損到一定程度(約為新刷的一半) , 就應(yīng)更換碳刷, 否則將會使破刷接觸不良[2]。而且永磁體是熱敏元件，如果溫度太高的話，磁鋼是會退磁的，使電機性能下降，影響有刷電機的壽命。電流做功在電機內(nèi)部電阻上了，所以電能有很大程度轉(zhuǎn)化為了熱能，所以有刷電機的輸出功率不大，效率也不高。通過更換為無刷電機有效的解決電機噪聲大壽命短效率低的問題。
四、畢業(yè)論文（設(shè)計）提綱
1.緒論
1.1課題研究背景
1.2課題研究目的
1.3研究的主要內(nèi)容
2.新型云石機的設(shè)計
2.1新型云石機材料和相關(guān)參數(shù)
2.2新型云石機的運動和原理
2.3新型云石機的工藝分析
3.新云石機內(nèi)部電機的選擇及傳動方案
4.新型云石機外部機構(gòu)分析設(shè)計
4.1散熱問題
4.2安全問題
5.三維仿真模型和非標準件二維圖紙的繪制
5.1三維仿真動畫的制作
5.2非標準件的二維圖紙的繪制
6.樣機及后期細節(jié)的修改
6.1樣機的制作
6.2人工操作界面的細節(jié)優(yōu)化
6.3考慮后期維護需要再對原設(shè)計進行優(yōu)化
6.4實體產(chǎn)品的最終定型
五、主要參考文獻
[1]仝志永，牟偉，王思偉,機械噪聲的產(chǎn)生及其控制方法[J] 中國船舶重工集團公司 2008
[2]維亞.電機碳刷磨損的一種報警方法電氣時代[J] , Electric Age，1994
[3]任先進.鐵路轉(zhuǎn)轍機用無刷直流電動機控制技術(shù)研究[D].中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(碩士),2007.
[4]Wae-Gyeong Shin ,An analysis of the main factors on the wear of brushes for automotive small brush-type DC motor[M],Korean Society of Mechanical Engineers,2010
[5]Shen Jianxin, Li Peng，Study on Electromagnetic Losses in High-speed Permanent Magnet Brushless Machines-the State of the ArtCollege of Electrical Engineering[J], Zhejiang University, Hangzhou 310027
[6]陳德才，崔德容.機械密封設(shè)計制造與使用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1992.
指導(dǎo)教師意見：
(表格放在同一頁)
（時間填寫統(tǒng)一按畢業(yè)設(shè)計安排（2015.03.03—2015.03. 10之間）填寫）
簽名：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）工作指導(dǎo)小組意見：
（時間填寫統(tǒng)一按畢業(yè)設(shè)計安排（2015.03.10）填寫）
（各小組內(nèi)填寫日期一致）
簽名：
年 月 日
我的開題報告,低噪聲持久型云石機設(shè)計,一、選題的意義,前市場上最為常見的電動式瓷磚切割機為云石機。它可以用來切割石料，瓷磚，木料等。不同的材料選擇相適應(yīng)的切割片，選用靈活加工范圍廣，體積小攜帶方便。在大理石切割工廠，室內(nèi)外裝修，木材切割上廣受青睞。此外還能將其進行改造，使其成為專用的木材切割機、型材切割機等。 云石機是由機殼、傳動裝置、輸出軸、密封裝置、云石片、手柄、碳刷電機等構(gòu)成。其連接結(jié)構(gòu)大致為，傳動裝置的一端與輸出軸的一端相連，輸出軸的另一端設(shè)置有云石片，輸出軸與機殼之間套設(shè)有密封裝置，定子固定在機殼上，轉(zhuǎn)子軸通過滾動裝置設(shè)置在機殼上，轉(zhuǎn)子軸與傳動裝置的另一端相連，電路控制器設(shè)置在機殼上。 然而在目前中國的云石機發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如噪聲大、工作效率低、壽命短、粉塵多環(huán)境污染嚴重、散熱不便等等，安全性能也不是很高。 我認為目前市場上所使用的這些云石機或因為其噪聲對人的聽覺會有損傷，其壽命問題造成經(jīng)濟上的損失，因此若是解決其中這幾個關(guān)鍵性問題，那么云石機的使用將會更加廣泛。所以這次設(shè)計有以下意義。 1）了解云石機的結(jié)構(gòu)、特點以及工作原理。 2）對云石機性能的提高有重大意義:盡可能好地滿足工藝要求、便于操作。具有合理的強度與剛度，使用可靠，好的經(jīng)濟性，重量輕，制造維修方便。 3）培養(yǎng)學(xué)生的自主設(shè)計能力,二、研究的主要內(nèi)容，擬解決的主要問題（闡述的主要觀點）,（一）研究的主要內(nèi)容 1）目前市場上的云石機所存在的缺點和不足之處 2）產(chǎn)生這些弊端的原因涉及哪些方面 3）解決這些存在的弊端，提高一些不足之處的設(shè)計方法 （二）擬解決的主要問題 1）針對云石機噪聲污染大這個缺點，設(shè)計一個降低或消除噪聲的方案 2）針對其加工壽命短的問題，改進其結(jié)構(gòu)或更改原件增加壽命,三、研究（工作）步驟、方法及措施（思路）,（一）研究步驟 1. 認真研究畢業(yè)設(shè)計課題的要求和內(nèi)容，查閱相關(guān)文獻資料。 2．對設(shè)計的設(shè)備進行初步研究，學(xué)撐其原理及設(shè)計要點等，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成文獻綜述及開題報告。 3．通過設(shè)計方案的比較確定本次設(shè)計的總體方案。 4．對主要機構(gòu)及傳動部件進行詳細設(shè)計。 5. 繪制總裝圖及相關(guān)件圖紙。 6. 完成畢業(yè)設(shè)計說明書及其他相關(guān)文檔。,（二）研究的方法 1.調(diào)查法 調(diào)查法是通過咨詢社會上與使用云石機有關(guān)的工作人員，了解他們實際工作中云石機所帶來的一些問題，以及他們希望改進的一些地方。總結(jié)后得出結(jié)論，朝著這方面進行研究分析，是改造后的及其更加親民。 2.文獻法 文獻法是通過對文獻進行查閱、分析、整理從而找出事物本質(zhì)屬性的一種研究方法。它是設(shè)計研究中的一項重要任務(wù)和內(nèi)容。本文通過文獻閱讀參考文獻了解市場上的云石機的工作傳動原理，以及對其結(jié)構(gòu)得到了了解。還可以知道產(chǎn)生一些弊端的原因，然后從根本上研究解決這些問題。 3.觀察實踐法 觀察與實踐相結(jié)合是通過對實體機器的拆分詳細了解他的內(nèi)部構(gòu)造。理論與實踐相結(jié)合，可以讓我更加深刻的了解文獻中的內(nèi)容。以及對電機傳動等方面的知識得到鞏固，使接下來的設(shè)計工作更加方便快捷。,解決問題的措施 1.針對噪聲問題。機械噪聲是機械零部件在運轉(zhuǎn)過程中相互間發(fā)生碰撞、摩擦、沖擊、產(chǎn)生振動而發(fā)生的，其聲源 是固體面的振動[1]。云石機聲源主要來自兩方面電機自身的聲音以及齒輪傳動的聲音。傳統(tǒng)的碳刷電機由于直驅(qū)扭力不夠，利用減速齒輪減速增加扭力帶動刀片加工，而齒輪間的摩擦則會產(chǎn)生噪聲。其次是碳刷電機本身就會噪聲就大。因此通過更換成無刷電機，無刷電機本身扭力可達到切割標準因此可以直驅(qū)，所以可以去除齒輪減小大部分噪聲，又因為無刷電機本身噪聲很小，順利解決噪聲問題。 2.針對壽命短的問題。目前市場上的電機多碳刷電機，由于有刷電機的結(jié)構(gòu)原因，電刷和換向器的接觸電阻很大，造成電機整體電阻較大，容易發(fā)熱。依靠碳刷工作的各種電機, 其碳刷的磨損是不可避免的, 當碳刷磨損到一定程度(約為新刷的一半) , 就應(yīng)更換碳刷, 否則將會使破刷接觸不良[2]。而且永磁體是熱敏元件，如果溫度太高的話，磁鋼是會退磁的，使電機性能下降，影響有刷電機的壽命。電流做功在電機內(nèi)部電阻上了，所以電能有很大程度轉(zhuǎn)化為了熱能，所以有刷電機的輸出功率不大，效率也不高。通過更換為無刷電機有效的解決電機噪聲大壽命短效率低的問題。,四、畢業(yè)論文（設(shè)計）提綱,1.緒論 1.1課題研究背景 1.2課題研究目的 1.3研究的主要內(nèi)容 2.新型云石機的設(shè)計 2.1新型云石機材料和相關(guān)參數(shù) 2.2新型云石機的運動和原理 2.3新型云石機的工藝分析 3.新云石機內(nèi)部電機的選擇及傳動方案 4.新型云石機外部機構(gòu)分析設(shè)計 4.1散熱問題 4.2安全問題 5.三維仿真模型和非標準件二維圖紙的繪制 5.1三維仿真動畫的制作 5.2非標準件的二維圖紙的繪制 6.樣機及后期細節(jié)的修改 6.1樣機的制作 6.2人工操作界面的細節(jié)優(yōu)化 6.3考慮后期維護需要再對原設(shè)計進行優(yōu)化 6.4實體產(chǎn)品的最終定型,,謝謝。,