機(jī)械碩士答辯

答辯人：指導(dǎo)教師：專業(yè)：機(jī)械制造及其自動化日期：2012.06.08太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯實驗室粗碎用顎式破碎機(jī)整機(jī)設(shè)計主要內(nèi)容總結(jié)緒論基于Pro/E的顎式破碎機(jī)TOP-DOWN設(shè)計新型顎式破碎機(jī)電機(jī)選擇、帶傳動和飛輪設(shè)計基于ANSYS的顎式破碎機(jī)偏心軸的模態(tài)分析顎式破碎機(jī)參數(shù)計算分析實驗室粗碎用顎式破碎機(jī)整機(jī)設(shè)計第2

頁共34頁顎式破碎機(jī)的研究現(xiàn)狀設(shè)計方法已由圖解設(shè)計過渡到計算機(jī)輔助設(shè)計，設(shè)計過程也應(yīng)用了一些優(yōu)化設(shè)計方法。物料在破碎腔內(nèi)的破碎及流動分析，顎板受力分布分析缺乏理論設(shè)計依據(jù)，設(shè)計過程基本靠經(jīng)驗公式。物料在破碎腔內(nèi)的滯留，齒板的局部嚴(yán)重磨損，高能耗等問題還依舊存在，這都影響破碎機(jī)性能和使用成本。第3

頁共34頁課題研究的目的和意義

借助Pro/E軟件中自頂向下設(shè)計功能的骨架模塊，構(gòu)建顎式破碎機(jī)整機(jī)的模型。結(jié)合物料與動顎板和定顎板相互作用以及初破物料在破碎腔中流動的基本特性，探討一種新的設(shè)計方法，以實現(xiàn)顎式破碎機(jī)基本無破碎物料的阻塞。降低設(shè)計失誤和設(shè)計周期，并且提高產(chǎn)品的研發(fā)速度和更新?lián)Q代的周期第4

頁共34頁實驗室粗碎用顎式破碎機(jī)整機(jī)設(shè)計主要內(nèi)容總結(jié)緒論顎式破碎機(jī)參數(shù)計算分析基于Pro/E的顎式破碎機(jī)TOP-DOWN設(shè)計新型顎式破碎機(jī)電機(jī)選擇、帶傳動和飛輪設(shè)計基于ANSYS的顎式破碎機(jī)偏心軸的模態(tài)分析第5

頁共34頁顎式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)嚙角α動顎水平行程s偏心距r傳動角γ連桿長度l結(jié)構(gòu)參數(shù)圖1

顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖第6

頁共34頁顎式破碎機(jī)的主要工作性能參數(shù)工作性能參數(shù)偏心軸轉(zhuǎn)速生產(chǎn)率功率動顎以水平平動，且物料在破碎腔內(nèi)無堵塞，并以自由落體形式排出上述公式是在理想條件下建立的，實際情況要復(fù)雜許多，不僅要考慮結(jié)構(gòu)和工作性能參數(shù)，還要綜合考慮不同參數(shù)間的相互影響，以使破碎機(jī)的性能達(dá)到最佳。第7

頁共34頁主要內(nèi)容總結(jié)緒論顎式破碎機(jī)參數(shù)計算分析基于Pro/E的顎式破碎機(jī)TOP-DOWN設(shè)計新型顎式破碎機(jī)電機(jī)選擇、帶傳動和飛輪設(shè)計基于ANSYS的顎式破碎機(jī)偏心軸的模態(tài)分析實驗室粗碎用顎式破碎機(jī)整機(jī)設(shè)計第8

頁共34頁基于Pro/E的TOP-DOWN設(shè)計概述Pro/E產(chǎn)品設(shè)計自底向上設(shè)計(BUTTOM-UP)自頂向下設(shè)計(TOP-DOWN)骨架法(Skeleton)標(biāo)準(zhǔn)骨架模型運動骨架模型參數(shù)信息和設(shè)計意圖能與骨架模型很好的對應(yīng)保持裝配結(jié)構(gòu)良好的相關(guān)性集中提供設(shè)計數(shù)據(jù)零部件位置自動變更減少不必要的父子關(guān)系任意確定零部件的裝配順序第9

頁共34頁顎式破碎機(jī)骨架設(shè)計-實體模型建立圖2

實驗室用的顎式破碎機(jī)實物照片圖3

設(shè)計對象的三維實體模型第10

頁共34頁顎式破碎機(jī)骨架設(shè)計-整機(jī)骨架模型圖4

骨架模型草繪圖a

第11

頁共34頁顎式破碎機(jī)骨架設(shè)計-整機(jī)骨架模型圖4

骨架模型草繪圖b

第12

頁共34頁顎式破碎機(jī)骨架設(shè)計-整機(jī)骨架模型圖5

整機(jī)骨架模型顎式破碎機(jī)主要參數(shù)（進(jìn)料口尺寸、排料口尺寸、懸掛高度等）都包含在該骨架模型中，只要修改相關(guān)參數(shù)，模型就會隨之改變。第13

頁共34頁顎式破碎機(jī)骨架設(shè)計-零部件設(shè)計（標(biāo)準(zhǔn)骨架模型）圖7

機(jī)架三維模型圖6機(jī)架小骨架模型第14

頁共34頁顎式破碎機(jī)骨架設(shè)計-零部件設(shè)計（標(biāo)準(zhǔn)骨架模型）圖8

底座三維模型圖10

偏心軸三維模型圖9軸承三維模型第15

頁共34頁顎式破碎機(jī)骨架設(shè)計-零部件設(shè)計（運動骨架模型）圖11

動力執(zhí)行機(jī)構(gòu)草繪圖圖12

動顎部裝配模型第16

頁共34頁顎式破碎機(jī)骨架設(shè)計-整機(jī)裝配模型圖13

顎式破碎機(jī)總裝配模型第17

頁共34頁主要內(nèi)容總結(jié)緒論顎式破碎機(jī)參數(shù)計算分析基于Pro/E的顎式破碎機(jī)TOP-DOWN設(shè)計新型顎式破碎機(jī)電機(jī)選擇、帶傳動和飛輪設(shè)計基于ANSYS的顎式破碎機(jī)偏心軸的模態(tài)分析實驗室粗碎用顎式破碎機(jī)整機(jī)設(shè)計第18

頁共34頁新型顎式破碎機(jī)設(shè)計方法基于圓形單顆粒物料破碎特征以及顆粒物料在破碎腔內(nèi)的流動分析的設(shè)計方法如下：待破碎物料在破碎腔內(nèi)破碎后，必須騰出其本身的空間后才會經(jīng)歷下一次破碎，直至經(jīng)過若干次破碎后從排料口排出。根據(jù)自相似性原理，物料破碎后其特征與破碎前相似。一個物料經(jīng)破碎后變?yōu)閮蓚€物料，兩個物料又視為兩個相互獨立的單顆粒物料進(jìn)入下一次的破碎，破碎情況亦然。計算了電機(jī)轉(zhuǎn)速和功率，以確定電動機(jī)型號，同時計算了V帶傳動和飛輪設(shè)計。第19

頁共34頁電動機(jī)型號的確定，

經(jīng)計算得出：查《機(jī)械設(shè)計手冊》，確定電動機(jī)的型號為：Y2-100L2-4

功率轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)3KW1430r/min82%0.82表1電動機(jī)主要參數(shù)表第20

頁共34頁V帶傳動和飛輪設(shè)計V帶傳動飛輪設(shè)計V帶的根數(shù)根據(jù)電動機(jī)型號(Y2-100L2-4)可知其功率P=3KW，電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430r/min；傳動比i=3.5；每天工作時間12h由《機(jī)械設(shè)計》，計算得：第21

頁共34頁空行程存儲能量，工作行程釋放能量。顎式破碎機(jī)整機(jī)模型修改圖14

顎式破碎機(jī)修改模型基于新型顎式破碎機(jī)設(shè)計方法，完成相關(guān)參數(shù)的計算，對所構(gòu)建的顎式破碎機(jī)實體模型進(jìn)行修改，整機(jī)骨架模型里有我們需要修改的所有參數(shù)。第22

頁共34頁顎式破碎機(jī)整機(jī)模型修改圖15顎式破碎機(jī)爆炸圖

1-底座2-機(jī)架3-偏心軸

4-偏心軸套5-軸承6-動顎

7-動顎板8-定顎板9-肘桿10-動顎端蓋11-飛輪

12-機(jī)架端蓋13-軸承套

14-套筒15-大帶輪16-V帶17-圓螺母

18-小帶輪19-電機(jī)

20-六角螺栓21-六角螺母第23

頁共34頁主要內(nèi)容總結(jié)緒論顎式破碎機(jī)參數(shù)計算分析基于Pro/E的顎式破碎機(jī)TOP-DOWN設(shè)計新型顎式破碎機(jī)電機(jī)選擇、帶傳動和飛輪設(shè)計基于ANSYS的顎式破碎機(jī)偏心軸的模態(tài)分析實驗室粗碎用顎式破碎機(jī)整機(jī)設(shè)計第24

頁共34頁ANSYS中偏心軸實體模型的建立圖16

偏心軸在Pro/E中的模型圖17

偏心軸在ANSYS中的模型設(shè)置ANSYS11.0與Pro/E間的接口，將偏心軸模型從Pro/E導(dǎo)入ANSYS。第25

頁共34頁偏心軸模態(tài)分析-建模參數(shù)的確定偏心軸全長615mm，由一對角接觸軸承支承，成階梯狀結(jié)構(gòu)，采用45號鋼，其材料參數(shù)如下：密度泊松比選用三維實體單元solid95

楊氏模量第26

頁共34頁偏心軸模態(tài)分析-軸承為剛性約束時邊界的處理與求解圖18

偏心軸加約束有限元模型軸承是剛性約束時，施加全約束于第一個軸承位置結(jié)點處，同時施加x和y方向的約束于第二個軸承位置結(jié)點處，而z方向（為軸方向）不約束，加約束后的有限元模型。12第27

頁共34頁偏心軸模態(tài)分析-軸承為剛性約束時邊界的處理與求解階次頻率/Hz臨界轉(zhuǎn)速/(r/min)1764560276.044562.43202.89612173.764202.97212178.325250.5915035.46360.58321634.98表2

剛性約束條件下各階頻率、臨界轉(zhuǎn)速顎式破碎機(jī)偏心軸的工作轉(zhuǎn)速為412r/min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于臨界轉(zhuǎn)速。據(jù)此可知偏心軸遠(yuǎn)遠(yuǎn)避開了共振頻率。第28

頁共34頁偏心軸模態(tài)分析-軸承為彈性約束時邊界的處理與求解圖19偏心軸受彈性約束模型圖將每組軸承看作4個軸向均布的壓縮彈簧。每個彈簧用彈性單元combin14來模擬，在與彈簧相連的偏心軸處的結(jié)點上施加軸向約束，在彈簧的另一端施加全約束。第29

頁共34頁偏心軸模態(tài)分析-軸承為彈性約束時邊界的處理與求解階次頻率/Hz臨界轉(zhuǎn)速/(r/min)141.6662499.96256.4103384.6358.0273481.624154.169249.65157.279436.26276.1116566.6表3彈性約束條件下各階頻率、臨界轉(zhuǎn)速當(dāng)把軸承處的約束簡化為彈性約束處理時，偏心軸的基本階固有頻率明顯降低。對應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)速也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于偏心軸的實際工作轉(zhuǎn)速，也滿足工作要求。第30

頁共34頁主要內(nèi)容總結(jié)緒論顎式破碎機(jī)參數(shù)計算分析基于Pro/E的顎式破碎機(jī)TOP-DOWN設(shè)計實驗室粗碎用顎式破碎機(jī)整機(jī)設(shè)計新型顎式破碎機(jī)電機(jī)選擇、帶傳動和飛輪設(shè)計基于ANSYS的顎式破碎機(jī)偏心軸的模態(tài)分析第31

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