小型臥式行星輪球磨機(jī)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析【含7張CAD圖紙+文檔全套】
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目 錄
摘 要 ……………………………………………………………… 1
第一章 緒 論……………………………………………………… 3
1.1 課題的來源、研究的意義及現(xiàn)狀分析………………………………… 3
1.2 課題研究的內(nèi)容和要求………………………………………………… 4
第二章 球磨機(jī)的工作原理及分類……………………………… 5
2.1 球磨機(jī)的工作原理 ………………………………………………………… 5
2.2 球磨機(jī)的分類 ……………………………………………………………… 6
2.3 用途和使用范圍 …………………………………………………………… 6
第三章 球磨機(jī)的主要參數(shù)計(jì)算…………………………………… 7
3．1球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速……………………………………………………………7
3.2球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速 n ……………………………………………………7
3.3 轉(zhuǎn)速比 ………………………………………………………………………8
3.4 磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速 …………………………………………………………8
3.5 磨機(jī)的實(shí)際功率 ………………………………………………………………8
第四章 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………… 10
第五章 行星齒輪靜強(qiáng)度校核……………………………………… 15
第六章 行星齒輪軸計(jì)算…………………………………………… 18
第七章 中心軸強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………… 22
第八章 軸承壽命分析……………………………………………… 24
第九章 運(yùn)動(dòng)分析…………………………………………………… 27
結(jié) 語………………………………………………………………… 29
致 謝………………………………………………………………… 30
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………31
附錄 ：英文文獻(xiàn)翻譯 ………………………………………………32小型臥式行星輪球磨機(jī)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析
摘要：隨著現(xiàn)代科技的飛躍發(fā)展，新材料的開發(fā)與應(yīng)用在各高校、研究所乃至各行各業(yè)正引起人們的日益重視。然而，無論是提高材料的性能還是分析材料的成分，均需要制備更細(xì)、更均勻的材料樣本。常規(guī)的機(jī)械制取方法是采用球磨方式，通過球磨機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)，機(jī)內(nèi)磨球與材料之間高能撞擊，達(dá)到粉碎、研磨、混合材料的目的。
本文主要論述了球磨機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及球磨機(jī)在工業(yè)中的作用。主要設(shè)計(jì)任務(wù)是球磨機(jī)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)的分析。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：球磨機(jī)主要參數(shù)的計(jì)算，行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，行星齒輪的計(jì)算等。設(shè)計(jì)的目標(biāo)是使得機(jī)器能滿足強(qiáng)度、剛度、壽命、工藝性和經(jīng)濟(jì)性等方面的要求，且運(yùn)行平穩(wěn)，工件可靠，結(jié)構(gòu)合理，裝拆方便，便與維修與整理，最后能滿足加工要求，保證加工質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：球磨機(jī)；行星齒輪；主要參數(shù)；運(yùn)動(dòng)分析
Small horizontal planet round ball mill designing and movement analysis
Abstract: With the rapid development of modern science and technology, the development of new materials and application in various universities, research institutes and all walks of life are aroused people's attention increasingly. However, no matter whether they improve the properties of materials or analysis the composition of the material, which requires preparation more fine, more uniform material samples. The conventional mechanical manufacturing method is to use ball mill way, through the ball mill's high-speed, machines and materials of the grinding ball between high-energy collision, crushing, grinding, mixing to achieve the purpose of materials.
This paper mainly discusses the ball mill's development present situation, development trend and the role of ball mill in industry. The main task is to design and the design of ball mill transmission scheme analysis of the movement. The main design content includes: the ball mill main parameters, the design of the planetary gear transmission mechanism, the calculation of planetary gear, etc. Design goal is to make the machine can satisfy the intensity, stiffness, life, technology and economy, requirements, and smooth operation, process and reliable, the structure is reasonable, installation convenience, then and maintenance and arrange, finally can meet the requirements of the processing, processing quality guarantee.
Key word: Ball mill ; Planetary gear ; The main parameters ; Motion analysis
第一章 緒 論
1.1 課題的來源、研究的意義及現(xiàn)狀分析
1.1.1 課題的來源
球磨機(jī)（Ball Grinding Mill）是一種傳統(tǒng)物料研磨裝置，至今已有一百多年的發(fā)展歷史。19 世紀(jì)初期出現(xiàn)了用途廣泛的球磨機(jī)，1870 年在球磨機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展出排料粒度均勻的棒磨機(jī)，1908 年又創(chuàng)制出不用研磨介質(zhì)的自磨機(jī)。20 世紀(jì) 30～50 年代，美國和德國相繼研制出輥碗磨煤機(jī)、輥盤磨煤機(jī)等立軸式中速磨煤機(jī)。球磨機(jī)作為將固體物料細(xì)化制粉的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、水泥、陶瓷、建筑、電力、醫(yī)藥以及國防工業(yè)等部門，對各種礦石和其他可磨性物料進(jìn)行干式或濕式粉磨。尤其是冶金工業(yè)中的選礦部門，磨礦作業(yè)更是具有十分重要的地位。近年來我國的房地產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，城市化建設(shè)進(jìn)程的加快也帶動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，其中一個(gè)突出的體現(xiàn)就是水泥制造業(yè)?？偛课挥谟摹禝nternational Cement Review》（國際水泥評論） 剛剛發(fā)布其最新的《Global Cement Report》（全球水泥報(bào)告），該報(bào)告覆蓋了160多個(gè)國家。報(bào)告指出，全球水泥消費(fèi)量2008年為28.3億t，2009年為29.98億t，2010年更是增至32.94億t，2012年全球水泥消費(fèi)量預(yù)計(jì)將達(dá)到38.59億t。中國目前在全球水泥數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中獨(dú)占鰲頭，2010年的消費(fèi)量為18.51億t，幾乎是2004年水平的兩倍，水泥消費(fèi)的旺盛增長趨勢促進(jìn)了國內(nèi)對球磨機(jī)的需求量的增加。
由于球磨機(jī)的處理能力和球磨后的粒度對后續(xù)作業(yè)的效率和整體生產(chǎn)流程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響顯著，有關(guān)球磨機(jī)的研究在國內(nèi)外一直受到廣泛的關(guān)注和高度重視。近幾年來，由于能源費(fèi)用的增長和礦石品位的下降，降低建設(shè)投資和生產(chǎn)費(fèi)用是世界各國礦山工業(yè)面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問題，采用高效大型設(shè)備是現(xiàn)代選礦廠建設(shè)的主要傾向，球磨機(jī)的大型化已成為技術(shù)發(fā)展的方向。
1.1.2 課題研究的意義
隨著現(xiàn)代工業(yè)對超細(xì)物料需求量的日益增加，對品質(zhì)要求的不斷提高,新的超細(xì)粉磨設(shè)備及新型粉磨工藝不斷出現(xiàn)。行星式球磨機(jī)在能耗、鋼耗和效率等方面比常規(guī)圓筒形球磨機(jī)更有優(yōu)勢。
90 年代以來, 機(jī)械合金化法已成為制備新型復(fù)合材料的熱門課題?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn), MA 通過行星式高能球磨機(jī)的高能研磨作用, 可以引起材料原子尺度的結(jié)合與化學(xué)反應(yīng), 可以實(shí)現(xiàn)非晶質(zhì)化, 可以將金屬間化合物組元粉體固態(tài)下生成金屬間化合物, 可以使某些液態(tài)下并不互溶的體系實(shí)現(xiàn)較寬成分范圍的固溶; 另一方面,由于高能球磨機(jī)的強(qiáng)烈撞擊與研磨作用, 還可以制備出各種單質(zhì)元素的納米級(jí)粉體材料和金屬陶瓷納米材料等。
行星式高能球磨機(jī)之所以能成功地實(shí)現(xiàn)上述新型材料的制備, 主要取決于行星式高能球磨機(jī)的工作能力, 本文通過對行星式高能球磨機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析, 使人們能較深入地了解到行星式高能球磨機(jī)的工作原理, 這對于MA 的理論研究是有一定參考意義的。
1.1.3現(xiàn)狀的分析
常規(guī)行星式球磨機(jī)中的球磨罐放置在水平的大盤上作行星運(yùn)動(dòng),磨球和磨料受公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)兩個(gè)水平方向離心力的作用,相互碰撞研磨產(chǎn)品。龔姚騰等研制的微型雙筒行星式球磨機(jī),磨筒自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力及磨筒與筒壁間的摩擦力使磨球與物料在筒內(nèi)產(chǎn)生互相沖擊、摩擦和上下翻滾等來磨碎物料；張克仁等研制的TCMJ一l型行星式超細(xì)球磨機(jī),采用 以搓揉方式為主的平動(dòng)式超細(xì)粉碎方法，實(shí)驗(yàn)表明,該機(jī)具有效率高、節(jié)能效果明顯和超細(xì)磨礦的良好性能；陳世柱等研制的行星式高能球磨機(jī)由于磨球?qū)Ψ垠w頻繁強(qiáng)烈地撞擊、碾壓及搓揉等作用,具有較大的慣性力,因而對粉體能產(chǎn)生強(qiáng)烈的撞擊,其撞擊力隨著轉(zhuǎn)速的提高而成倍增加。
南京大學(xué)儀器廠推出一種新型臥式行星球磨機(jī)。該機(jī)的特點(diǎn)是4只球磨罐被臥式安裝在豎直放置的大盤上作行星運(yùn)動(dòng),罐內(nèi)的磨球和磨料在豎直平面內(nèi)受到公轉(zhuǎn)離心力、自轉(zhuǎn)離心力、重力3個(gè)力的共同作用,導(dǎo)致磨球與磨料在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中相互之間猛烈碰撞、擠壓,提高了研磨效率和研磨效果,同時(shí),避免了一部分材料的結(jié)底現(xiàn)象。
1.2 課題研究的內(nèi)容和要求
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)之前，本人對球磨機(jī)進(jìn)行了大概的了解，總結(jié)了以前在工廠中實(shí)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，對球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)、造型有了總體的認(rèn)識(shí)，對球磨機(jī)的工作原理也有了較深的了解。本人的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為球磨機(jī)的總體設(shè)計(jì)和對運(yùn)動(dòng)的分析。
針對自己設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，在了解球磨機(jī)的總體構(gòu)造之外查閱了有關(guān)結(jié)構(gòu)部件方面的書。在設(shè)計(jì)過程中，先對球磨機(jī)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，特別是對行星輪系的設(shè)計(jì)，確定傳動(dòng)方案，找出相關(guān)參數(shù)。要求設(shè)計(jì)部件結(jié)構(gòu)總圖及部分零件圖。合計(jì)2張A0號(hào)圖紙的設(shè)計(jì)工作量，8000字以上的設(shè)計(jì)說明書。
設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)：
1) 可裝球磨罐個(gè)數(shù)：4只，最大容積0.4升；
2) 進(jìn)料粒度：不大于4-10mm；出料程度：最小可達(dá)0.1um；
3) 球磨機(jī)額定轉(zhuǎn)速：公轉(zhuǎn)50-400轉(zhuǎn)/分，自轉(zhuǎn)100-800轉(zhuǎn)/分；
4) 電動(dòng)機(jī)額定功率0.75千瓦，220伏，50赫茲。
第二章 球磨機(jī)的工作原理及分類
2.1 球磨機(jī)的工作原理
臥式行星球磨機(jī)是將四只球磨罐水平安裝在一垂直平面的大盤上作行星運(yùn)動(dòng)。在這種運(yùn)動(dòng)過程中球磨罐沒有固定的底面，罐內(nèi)磨球和磨料在垂直平面內(nèi)受到公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)兩個(gè)離心力和重力的共同作用，相互之間猛力碰撞、擠壓，將磨料快速粉碎、磨細(xì)。
圖1 臥式行星輪球磨機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
本實(shí)用新型臥式行星球磨機(jī)涉及的是一種適用于同時(shí)球磨多種磨料的臥式行星球磨機(jī)。結(jié)構(gòu)由機(jī)架1-13、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電機(jī)1-14、拉馬桶1-4、球磨罐1-10構(gòu)成，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括大盤1-5、主軸1-7、行星軸1-12、行星輪系、小帶輪1-16、大帶輪1-8、傳動(dòng)帶1-15，其特征在于球磨罐臥式裝置在大盤上得拉馬桶內(nèi)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的大盤垂直安裝在主軸上，主軸、行星軸水平安裝在機(jī)架上。其特征在于拉馬桶安置于平面或帶斜面的托盤上。球磨罐通過夾持架由上夾圈、下夾圈、拉桿及蝶形螺母構(gòu)成。行星輪系采用齒輪行星輪系或帶輪行星輪系。
齒輪行星輪系由過渡齒輪1-11、行星齒輪1-6及固定齒輪1-9構(gòu)成，帶輪行星輪系由固定帶輪、行星帶輪及三角皮帶構(gòu)成。行星球磨機(jī)球磨罐1-10臥式裝置在行星球磨機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中大盤1-5上的拉馬桶1-4內(nèi)，大盤1-5垂直安裝在主軸1-7上，主軸1-7、行星軸1-12水平安裝在機(jī)架1-13上。拉馬桶1-4安置于平面或帶斜面的托盤1-17上，大盤1-5上可設(shè)置有多個(gè)拉馬桶1-4，球磨罐1-10裝置在拉馬桶1-4內(nèi)，球磨罐1-10外端裝有壓緊蓋1-3，通過壓緊螺桿螺母1-2壓緊，壓緊螺母上裝有壓緊手把1-1。
電機(jī)裝置在機(jī)架下部，電機(jī)輸出軸上裝有帶輪，通過傳動(dòng)帶傳動(dòng)打帶輪。大帶輪裝置在主軸上，通過主軸帶動(dòng)大盤旋轉(zhuǎn)（公轉(zhuǎn)），大盤的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由行星輪系帶動(dòng)行星軸旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))，大盤上可同時(shí)安置多個(gè)拉馬桶，拉馬桶內(nèi)裝置有球磨罐，由于公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的疊加使球磨罐告訴旋轉(zhuǎn)，球磨罐內(nèi)的磨球在離心力及重力的作用下與磨料相互碰撞吧磨料粉碎和磨細(xì)。
臥式行星球磨機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：
1、 由于球磨罐呈臥式裝置，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沒有固定底面，因而不存在磨料沉底的問題。
2、 臥式行星球磨機(jī)球磨時(shí)，磨罐的上、下底面及罐壁都是研磨面，因而球磨效率必然高于立式行星球磨機(jī)。
3、 由于裝置球磨罐的拉馬桶安置在帶有5°左右斜面的托盤上，球磨時(shí)，球磨罐除公轉(zhuǎn)及自轉(zhuǎn)外多了圍繞中心軸的圓錐形擺動(dòng)，使罐內(nèi)球磨的運(yùn)動(dòng)軌跡更復(fù)雜，更無規(guī)律，因而磨球和磨料、罐壁碰撞的幾率更高，大大改善了球磨效率。
2.2 球磨機(jī)的分類
①按沖擊分：輕型，重型；
②按長度分：短磨機(jī)、中長磨機(jī)、長磨機(jī)；
③按磨介形狀分：球磨機(jī)、棒磨機(jī)、棒球磨機(jī)、礫石磨；
④按卸料方式分：尾斜式磨機(jī)、中卸式磨機(jī)、尾卸式磨機(jī)；
⑤按傳動(dòng)方式分類：中心傳動(dòng)磨機(jī)、邊緣傳動(dòng)磨機(jī)；
⑥其他分類：根據(jù)工藝操作又可分為干法磨機(jī)、濕法磨機(jī)、間歇磨機(jī)和連續(xù)磨機(jī)。
2.3 用途和使用范圍
球磨機(jī)是物料粉碎的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于水泥、硅酸鹽制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色有色金屬選礦以及玻璃陶瓷等生產(chǎn)行業(yè)，對各種礦石和其他可磨性物料進(jìn)行干式或濕式粉磨。
第三章 球磨機(jī)的主要參數(shù)計(jì)算
3．1球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速
當(dāng)磨機(jī)簡體的轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，研磨體產(chǎn)生的離心力等于它本身的重力，因而使研磨體升至脫離角 ，即研磨體將緊貼附在簡體上，隨簡體一起回轉(zhuǎn)而不會(huì)降落下來，這個(gè)轉(zhuǎn)速就稱為臨界轉(zhuǎn)速。當(dāng)研磨體處于極限位置時(shí)，脫離角，將此值代入研磨體運(yùn)動(dòng)基本方程式，可得臨界轉(zhuǎn)速：
（1）
式中：—臨界轉(zhuǎn)速，r/min；
R —筒體有效半徑，m；
—磨機(jī)筒體有效直徑，m。
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表5—1中，磨機(jī)直徑2.4m，有效內(nèi)徑 為 2.3m，將其代入公式(1)
以上公式是在幾個(gè)假定的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的，事實(shí)上，研磨體與研磨體、研磨與筒體之間是存在相對滑動(dòng)的，而且物料對研磨體也是有影響的。因此，實(shí)際的臨界轉(zhuǎn)速比計(jì)算的理論轉(zhuǎn)速要高，且與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、襯板形狀、研磨體填充率等因素有關(guān)。
3.2球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速 n
理論上，當(dāng)簡體到達(dá)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，由于研磨體貼附在筒體內(nèi)壁面上，不能起到粉磨作用，因此對物料的粉碎功為零，當(dāng)筒體轉(zhuǎn)速極低時(shí)，研磨體沒有被筒壁帶起，對物料的粉碎功亦為零，因此，使研磨體產(chǎn)生最大粉碎功時(shí)的簡體轉(zhuǎn)速稱作球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速n。當(dāng)靠近筒壁的最外層研磨體的脫離角時(shí)，研磨體具有最大的降落高度，對物料產(chǎn)生粉碎功最大。將代入式，可得理論適宜轉(zhuǎn)速：
(2)
代入式（2）：
3.3 轉(zhuǎn)速比
球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之比，簡稱為轉(zhuǎn)速比，即：
(3)
式(3)說明理論適宜轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的76％。一般磨機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的70％～80％。
3.4 磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速
磨機(jī)理論適宜轉(zhuǎn)速是根據(jù)最外層研磨體能夠產(chǎn)生最大粉碎功觀點(diǎn)推導(dǎo)出來的。這個(gè)觀點(diǎn)沒有考慮到研磨體隨筒體內(nèi)壁上升過程中，部分研磨體有下滑和滾動(dòng)現(xiàn)象。工作轉(zhuǎn)速的選定，除了應(yīng)考慮磨機(jī)的直徑、生產(chǎn)方式、襯板形狀、研磨體的填充系數(shù)、研磨體的種類外，還要考慮到粉磨物料的性質(zhì)、人磨物料粒度和粉磨細(xì)度等。根據(jù)水泥生產(chǎn)中磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 的經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料來確定磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速。下面幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式是對干法磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速的確定方法：
當(dāng)時(shí) （4）
當(dāng)時(shí) （5）
當(dāng)時(shí) （6）
式中：—磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速，r/min；
—磨機(jī)的有效內(nèi)徑，m；
D —磨機(jī)規(guī)格直徑，m。
3.5 磨機(jī)的實(shí)際功率
影響磨機(jī)需用功率的因素很多，如磨機(jī)的直徑、長度、轉(zhuǎn)速、裝載量、填充率、內(nèi)部裝置、粉磨方式以及傳動(dòng)形式等。計(jì)算功率的方法也很多，常用的計(jì)算磨機(jī)需用功率的計(jì)算式有以下三種：
(7)
(8)
(9)
式中： —磨機(jī)需用功率，KW；
V —磨機(jī)有效容積，；
—磨機(jī)的有效內(nèi)徑，m；
n —磨機(jī)的適宜轉(zhuǎn)速，r/min；
G —研磨體裝載量，t；
—磨機(jī)填充率（以小數(shù)表示）。
根據(jù)文獻(xiàn)[1]5—1式中，；
文獻(xiàn)[1]5—25式中，
其中，r—研磨體的容量 ，，鋼鐵為4.5；
—填充率；
由于，，，，代入，V =39.8，G =51.3
選用公式(7)計(jì)算 ：
磨機(jī)配套電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 ：
(10)
式中： —與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)效率有關(guān)的系數(shù)；
—電動(dòng)機(jī)儲(chǔ)備系數(shù)，在1.0～1.1間選取。
第四章 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
已知電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的功率0.37KW，輸出轉(zhuǎn)速為1400r/min，負(fù)載當(dāng)量值為2187.999Nm，由于是選取兩個(gè)或四個(gè)同時(shí)運(yùn)行，所以采取對稱結(jié)構(gòu)，故四個(gè)行星輪可選取同一類型的，因此，只需計(jì)算太陽輪和一個(gè)行星輪的傳動(dòng)。
4.1 配齒計(jì)算
查[1]表17．2—1選擇行星輪數(shù)目，取n w=4，設(shè)輸入轉(zhuǎn)速為43.6rpm。確定各輪齒齒數(shù)，選=13， =51。因此實(shí)際傳動(dòng)比；
4.2 按接觸強(qiáng)度初算a-b傳動(dòng)的中心矩和模數(shù)
輸入轉(zhuǎn)矩
Nm
設(shè)載荷不均勻系數(shù)=1.1
在一對a-b傳動(dòng)中，太陽輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩Nm
按[1]表17.2-31查得接觸強(qiáng)度使用的綜合系數(shù)K=1.9
齒數(shù)比u
太陽輪的材料采用12CrNi3，行星輪的材料用20CrMnTi，齒面硬度56～60HRC，查[1]圖16. 2-18選取=1500MPa，內(nèi)齒輪材料選用42CrMo，=1250MPa，表面氮化硬度55HRC以上。
取齒寬系數(shù)
則中心距a
mm
模數(shù)mm
取模數(shù)m=4
未變位時(shí)中心距
mm
由于已經(jīng)保證了安裝條件，同心條件，將中心距設(shè)為64mm，采用高變位，具體計(jì)算如下表：
表4-1 行星傳動(dòng)齒輪計(jì)算結(jié)果匯總
序序
號(hào)
名 稱
代代
號(hào)
計(jì)算公式
計(jì)算結(jié)果
1
模 數(shù)
取標(biāo)準(zhǔn)值
4mm
2
分度圓壓力角
取標(biāo)準(zhǔn)值
3
齒頂高系數(shù)
取標(biāo)準(zhǔn)值
4
徑向間隙系數(shù)
取標(biāo)準(zhǔn)值
5
分度圓柱螺旋角
6
分度圓直徑
，
7
未變位時(shí)中心距
8
實(shí)際中心距
采用高變位，中心距不變
9
中心距變動(dòng)系數(shù)
10
嚙合角
由于傳動(dòng)中心距未變，故嚙合角為20度
a-c：傳動(dòng)嚙合角為20度
c-b：傳動(dòng)嚙合角為20度
11
總變位系數(shù)
由于傳動(dòng)采用高變位，所以=0
a-c：=0
c-b：=0
12
變位系數(shù)的分配
由于只需要滿足最小變位系數(shù)，依關(guān)系=0，得到
根據(jù)最小變位系數(shù)算法得到：， =0.25，=-0.25，
13
齒頂高變動(dòng)系數(shù)
a-c：
b-c：
14
齒根圓直徑
15
齒頂圓直徑
16
齒頂高
17
齒根高
4.3 校核齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度
校核a-b傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度
齒根彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算公式
——計(jì)算彎曲應(yīng)力
——齒向載荷分布系數(shù)，按[1]表16.2-41選取=1.184
——齒間載荷分配系數(shù)，按[1]表16.2-42選取=1.0
——復(fù)合齒形系數(shù)，按[1]圖16.2-23選取=2.57
——搞彎強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)，按[1]圖16.2-25選取=0.87
將各數(shù)值代入式中，得
MPa
許用彎曲應(yīng)力
——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值，按[1]圖16.2-26，取=420MPa
——相對齒根圓角敏感性系數(shù)，按[1]表16.2-48選取=0.95
——相對表面狀況系數(shù)，按[1]式16.2-21～23計(jì)算得=1.0
——抗彎強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，按[1]圖16.2-28選取=1
——彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，按[1]表16.2-46選取=1.6
將各數(shù)值代入（3-5）中，得
MPa
因?yàn)?，所以滿足齒根彎曲強(qiáng)度
安全系數(shù)
式中各符號(hào)代表的意義和上式一致，故得到
第五章 行星齒輪靜強(qiáng)度校核
當(dāng)齒輪工作可能出現(xiàn)短時(shí)間、少次數(shù)的超過額定工況下的載荷時(shí)，齒輪傳動(dòng)應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。
5.1 載荷的確定
應(yīng)取載荷譜中的最大載荷來確定計(jì)算切向力。計(jì)算切向力按下式計(jì)算：
(5-1)
式中：——計(jì)算切向力，N
——齒輪傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，mm
——齒輪分度圓直徑，Nm
在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)載荷譜，輸出齒輪傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為7500Nm。
5.2 齒面接觸靜強(qiáng)度計(jì)算公式
齒面接觸靜強(qiáng)度必須保證:
(5-2)
當(dāng)大小齒輪材料的不同時(shí),應(yīng)取小者進(jìn)行核算。
式中：——靜強(qiáng)度最大齒面應(yīng)力，；
——靜強(qiáng)度許用齒面應(yīng)力，；
靜強(qiáng)度最大的齒面應(yīng)力
(5-3)
式中各符號(hào)意義同前。
齒面靜強(qiáng)度許用的齒面應(yīng)力
(5-4)
式中各符號(hào)意義同前.其中取=1.6，=1.2。對于太陽輪和行星輪, 查=1500Mpa，對于內(nèi)齒圈，查=1250Mpa，在一般安全情況下，取=0.6。
5.3 齒根彎曲靜強(qiáng)度核算公式
齒彎曲靜強(qiáng)度應(yīng)保證：
(5-5)
式中：——靜強(qiáng)度最大齒根彎曲應(yīng)力，；
——靜強(qiáng)度許用齒根彎曲應(yīng)力，；
靜強(qiáng)度最大齒根彎曲應(yīng)力
(5-6)
式中各符號(hào)意義同前。
靜強(qiáng)度許用齒根彎曲應(yīng)力
(5-7)
式中：對于太陽輪和行星輪, 查=480Mpa，對于內(nèi)齒圈，=420MPa，取=2.0，=0.95，=2.5。在一般安全情況下，取=1.2。
5.4行星齒輪傳動(dòng)校核
5.4.1 a-b傳動(dòng)齒面接觸靜強(qiáng)度計(jì)算
代入以上各參數(shù)計(jì)算得：
=2746.8MPa
=4800Mpa
由于，故安全。
5.4.2 a-b傳動(dòng)齒根彎曲靜強(qiáng)度核算
代入以上各參數(shù)計(jì)算得：
=254.8MPa
=1900MPa
由于，故安全。
第六章 行星齒輪軸計(jì)算
6.1 行星軸的彎曲剛度計(jì)算
由圖可知，行星軸的各段直徑相差比較小，因此可以采用當(dāng)量直徑法作為近似計(jì)算法使用。
將階梯軸轉(zhuǎn)化為直徑為的等直徑軸
（6-1）
式中：——階梯軸第段的直徑（mm）；
——階梯軸第段的長度（mm）；
在此設(shè)計(jì)中，我們將行星軸分為四段，分別為=14mm，=20mm，=18mm，=28mm。各段的軸徑分別為=68mm，=82mm，=90mm，=40mm。故代入以上數(shù)據(jù)計(jì)算得:
按當(dāng)量直徑，然后依據(jù)材料力學(xué)的計(jì)算方法計(jì)算撓度和偏轉(zhuǎn)角，過程如下：
軸的結(jié)構(gòu)圖，受力簡化圖，有關(guān)尺寸以及彎矩圖如下所示：
圖6-1 行星軸的結(jié)構(gòu)圖
圖6-2 行星軸的受力簡化圖
設(shè)為小齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生的徑向力，計(jì)算公式如下：
由于漸開線花鍵傳動(dòng)不產(chǎn)生徑向力，而且圓柱直齒輪傳動(dòng)和漸開線花鍵均不產(chǎn)生軸向力，故行星軸在軸向上只受重力作用，而重力作用方法沿軸線，故不產(chǎn)生彎曲變形。
利用材料力學(xué)中彎曲變形的公式求得圓錐滾子軸承處和小齒輪的撓度和轉(zhuǎn)角分別為：
（6-2）
（6-3）
（6-4）
式中：，分別表示圓錐滾子軸承處的轉(zhuǎn)角，表示小齒輪處的轉(zhuǎn)角，表示小齒輪處的撓度。表示小齒輪處作用的徑向力，即。查得，，，，代入以上數(shù)據(jù)，得：
查資料得，對于剛度要求高的軸，應(yīng)符合以下要求：
（6-5）
式中：為兩支撐間的跨度，即=145mm，顯然，。
而對于轉(zhuǎn)角有以下要求：
圓錐滾子軸承處：；
安裝齒輪處：
顯然，從上述計(jì)算知，圓錐滾子軸承處以及小齒輪處的轉(zhuǎn)角均符合要求，因此，綜合以上我們得出結(jié)論，行星軸的彎曲剛度符合條件，安全。
6.2 行星軸的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算
根據(jù)軸的類型為實(shí)心圓軸，計(jì)算公式為：
（6-6）
式中：——每米長軸的扭轉(zhuǎn)角；
——軸材料的切變模量，對于鋼；
——軸傳遞的轉(zhuǎn)矩；
——受轉(zhuǎn)矩作用的軸長；
——軸的直徑；
——每米長軸的許用扭轉(zhuǎn)角，取=。
由前可知，階梯軸的各段所傳遞的轉(zhuǎn)矩相等，均以當(dāng)量載荷計(jì)算，即：
代入上述數(shù)據(jù)，計(jì)算得：
顯然，，故行星軸的扭轉(zhuǎn)剛度符合條件，安全。
第七章 中心軸強(qiáng)度計(jì)算
1) 已知設(shè)定輸入功率P=1.95KW，n2=2295r/min，中心軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由[3]表3-2-42查得：MPa，MPa，MPa，MPa。
圖7-1 中心軸結(jié)構(gòu)示意圖
2) 初算中心軸的最小直徑
取A=104（按[2]表6-1-19選取，因只受扭矩作用，載荷較平衡）.軸的危險(xiǎn)截面的最小直徑
mm，取=22mm
3) 精確校核中心軸的強(qiáng)度
由于此中心軸只承受扭轉(zhuǎn)作用，故可以按只考慮扭轉(zhuǎn)作用的強(qiáng)度計(jì)算公式來校核?？紤]到此軸會(huì)發(fā)生正反轉(zhuǎn)，因此應(yīng)按交變應(yīng)力作用下的計(jì)算公式來校核。此時(shí)，危險(xiǎn)截面的抗扭截面系數(shù)為
m3
最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
MPa
最小扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
MPa
r=-1
此時(shí)安全系數(shù)S
式中——對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限，取=352MPa
——扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力集中系數(shù)，按[2]表6-1-32取=1.75
——表面質(zhì)量系數(shù)，按[2]表6-1-36取=0.90
——扭轉(zhuǎn)時(shí)的尺寸影響系數(shù)，按[2]表6-1-34取=0.89
——扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅，取=3.91MPa
——材料扭轉(zhuǎn)時(shí)的平均應(yīng)力折算系數(shù)，按[2]表6-1-33取=0.21
——平均應(yīng)力，取=0
代入各數(shù)值得
按[2]表6-1-26許用安全系數(shù)Sp=1.3，S>Sp，故安全。
第八章 軸承壽命分析
由軸承壽命公式，得
（8-1）
式中：——軸承壽命，（小時(shí)）；
——基本額定動(dòng)載荷（N）；
——當(dāng)量動(dòng)載荷（N）；
對接觸角時(shí)， ， （8-2）
對接觸角時(shí)， （8-3）
X、Y值可查[3]表39.3-3
——壽命指數(shù)， 球軸承=3，滾子軸承；
——軸承轉(zhuǎn)速（r/min）.
同時(shí)，又有
（8-4）
式中：——太陽輪轉(zhuǎn)速，r/min;
——行星輪轉(zhuǎn)速， r/min;
、、——分別為太陽輪、內(nèi)齒輪及行星輪齒數(shù)；
經(jīng)計(jì)算，太陽輪和行星輪轉(zhuǎn)速依次為：
， ；
8.1 中心軸承校核
所選軸承型號(hào)為；FAG滾針軸承K151917
其相應(yīng)的參數(shù)如下：，；
查[3]表36.2-12得NGW型行星齒輪傳動(dòng)受力分析：
行星輪圓周力為： （8-5）
單個(gè)行星輪作用在行星輪軸的力：
（8-6）
這里，，，
（轉(zhuǎn)矩單位：，長度單位，力的單位：N）
軸承受徑向力
代入數(shù)據(jù)計(jì)算：
N
N
(N)
將所有數(shù)值代入（8-1）式，的
所以該軸承壽命約270.75年，滿足要求。
8.2 行星軸承校核
所選軸承型號(hào)為；FAG滾針軸承K253530
其相應(yīng)的參數(shù)如下：，；
查[3]表36.2-12得NGW型行星齒輪傳動(dòng)受力分析：
行星輪圓周力為： （8-7）
單個(gè)行星輪作用在行星輪軸的力：
（8-8）
這里，，，
（轉(zhuǎn)矩單位：，長度單位，力的單位：N）
軸承受徑向力：
代入數(shù)據(jù)計(jì)算：
(N)
(N)
(N)
將所有數(shù)值代入（8-1）式，的
所以該軸承壽命約558.08年，滿足要求。
8.3電動(dòng)機(jī)輸入處深溝球軸承校核
所選軸承型號(hào)為；FAG深溝球軸承 16012
其相應(yīng)的參數(shù)如下：，=3，，
該軸承徑向受力不大，可認(rèn)為是0，由于變獎(jiǎng)減速器運(yùn)動(dòng)為，當(dāng)電動(dòng)機(jī)成倒時(shí)，第一級(jí)太陽輪全部壓在該軸承上，估算出該齒輪軸向上受第一級(jí)太陽輪幾其相連套筒及軸承本身的重力，共計(jì)約40N，即軸承受軸向力 則得
查[3]表39.3-3，由線性插值法計(jì)算出e=0.031， X=0.56，Y=0.38
將所有數(shù)值代入（8-1）式，得
所以該軸承壽命滿足要求。
運(yùn)動(dòng)分析
此小型行星式快速球磨機(jī)為立式行星式球磨機(jī)，與常規(guī)行星式球磨機(jī)不同，
在這種運(yùn)動(dòng)過程中，球磨罐具有固定的底面。
由圖2-4所示，D、D’分別為托盤和球磨筒的回轉(zhuǎn)中心，磨筒內(nèi)壁半徑為，
設(shè)一質(zhì)量為m的磨球在磨筒內(nèi)壁上M點(diǎn)處，M點(diǎn)到托盤中心D的距離為Z，則有
速度關(guān)系式為：
式中：--磨球的絕對速度；
--托盤對磨球的牽連速度，其大小為ωl，方向垂直于OM
--磨球?qū)ν斜P的相對速度，其大小為，方向垂直于OM。
在平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，托盤作勻角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。可得磨球在M點(diǎn)的加速度關(guān)系式為：
式中：--球磨體的絕對加速度；
--一托盤對球磨體在M處的牽連加速度的法向分量，大小為，
方向?yàn)橛蒑指向；
--球磨體在M點(diǎn)相對于托盤的法向加速度，大小為，
方向由OM指向；
--‘一球磨體在M點(diǎn)處的哥氏加速度，其大小為，方向沿延長線所指方向。
將兩式兩邊乘以m，則為：
式中：--球磨體所受的總慣性力，方向與反向；
--牽連加速度引起的慣性力矢量，方向與反向；
--相對加速度引起的慣性力矢量，方向與
反向；
--哥氏加速度引起的附加慣性力，方向與反向。
從圖2．10矢量分析圖中可以基本了解小型行星式快速球磨機(jī)中球磨體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。為了使球磨體對筒內(nèi)物料起到撞擊研磨的作用，必須使球磨體在是適當(dāng)位置與筒壁脫離，并能向另一側(cè)撞擊。由上述慣性力的矢量分析可以看出，和有利于球磨體的脫離，則為阻礙球磨體的脫離。設(shè)λ為轉(zhuǎn)盤中心
與點(diǎn)的連線及磨筒中心連線的延長線之間的夾角(如圖2-4)，則球
磨體與筒壁脫離的條件為：
即
化簡整理可得：
即得球磨體開始脫離筒壁的臨界條件是：
式(2-21)同于式(2．16)，即球磨體開始脫離磨筒壁的位置與γ、θ以及磨筒的
回轉(zhuǎn)半徑r有關(guān)。其中γ、θ受磨機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)和帶輪轉(zhuǎn)速ω以及時(shí)間T的影響。
從上面的分析可知，根據(jù)磨機(jī)轉(zhuǎn)速分析得出的磨球脫離的臨界方程與根據(jù)磨球受力分析得出的臨界方程是一致的。上述分析都只是就假定單個(gè)球磨體的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，事實(shí)上磨筒內(nèi)一定數(shù)量大小不同的球磨體以及待磨物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要復(fù)雜得多，但我們?nèi)匀豢梢詮纳鲜鰡蝹€(gè)球磨體的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析中看出小型行星式快速球磨機(jī)的工作能力。結(jié) 語
球磨機(jī)設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性的勞動(dòng)，它是球磨機(jī)設(shè)計(jì)者根據(jù)市場對需求，現(xiàn)有的制造條件和新工藝的發(fā)展，運(yùn)用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識(shí)進(jìn)行的。現(xiàn)在回顧三個(gè)多月以來的畢業(yè)設(shè)計(jì)，感想很多。于是總結(jié)如下：
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的是臥式行星輪球磨機(jī)，主要用干、濕兩種方法磨細(xì)或混合粒度不同、材料各異的固體顆粒、懸浮液和糊膏。我的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為球磨機(jī)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)的分析。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，根據(jù)球磨機(jī)的工藝要求，剛度及精度要求，對球磨機(jī)的行星輪布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了機(jī)床的性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在強(qiáng)度、剛度、壽命等方面能滿足要求。傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參考了很多設(shè)計(jì)手冊及設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，從球磨機(jī)的性能結(jié)構(gòu)、工作需要出發(fā)，對照傳動(dòng)方案和總體布局，確定了較優(yōu)的傳動(dòng)系統(tǒng)。
總的來說，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)比較成功，取得了令人滿意的結(jié)果。這是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對學(xué)校所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好開端，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對所學(xué)知識(shí)理論的檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析和解決問題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè)，從老師的角度來說，指導(dǎo)做畢業(yè)設(shè)計(jì)是老師對學(xué)生所做的最后一次執(zhí)手訓(xùn)練。其次，畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)是老師檢驗(yàn)其教學(xué)效果，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量的絕好機(jī)會(huì)
致 謝
本論文是在指導(dǎo)老師周后明的精心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。從論文的選題、課題講解、資料收集到最后的論文出稿、圖紙完成，導(dǎo)師都給予了極大的幫助和支持，提出了很多寶貴意見，使論文得以完善。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的作風(fēng)給我留下了深刻印象。在此對導(dǎo)師付出的辛勤勞動(dòng)和提供的良好學(xué)習(xí)環(huán)境表示衷心地感謝。在本論文進(jìn)行中，同學(xué)也給予了熱情的幫助，在此表示誠摯的謝意。
參考文獻(xiàn)
1．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會(huì)編著. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.第1、2、3、4、5、6卷.機(jī)械工業(yè)出版社.2006
2．成大先主編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊．第四版．第1、2、3、4、5卷．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．2002
3．徐灝主編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊．第二版．第1、2、3、4、5卷．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2004
4．齒輪手冊編委會(huì)．齒輪手冊．上下冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2000
5．吳宗澤主編．機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2006
6．舍弗勒公司．INA-FAG軸承手冊．2007
7．宮靖遠(yuǎn)主編．風(fēng)電場工程技術(shù)手冊．機(jī)械工業(yè)出版社．2004
8．武鑫等主編．風(fēng)能技術(shù).科學(xué)出版社．2007
9. 王君偉，李祖尚．水泥生產(chǎn)計(jì)算手冊[M]．北京：中國建材工業(yè)出版 社 ．200l-11
10.郭俊才．水泥工廠實(shí)用技改新技術(shù)[M]．北京：中國建材工業(yè)出版社 ，2000—06
11.褚瑞卿．建材通用機(jī)械與設(shè)備[M]．武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1995—11
12.陳秀寧，施高義．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M]．浙江：浙江大學(xué)出版社，20O2-07
13.徐錦康．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001-09
附錄 ：英文文獻(xiàn)翻譯
未來產(chǎn)品設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)的使用
巴哈爾謝內(nèi)爾 ?保羅沃默爾德
（英國拉夫堡大學(xué)設(shè)計(jì)與科技處）
劉勇譯
摘要：本文討論的是工業(yè)設(shè)計(jì)師使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具作為正在進(jìn)行的博士項(xiàng)目的一部分進(jìn)行的研究。The early research has been based on literature searching and face-t早期的研究是基于文獻(xiàn)檢索和對設(shè)計(jì)專業(yè)的研究生與實(shí)踐設(shè)計(jì)的專業(yè)人員進(jìn)行的面對面訪談。該訪談的目的在于：調(diào)查圍繞T創(chuàng)造力和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面的問題；探討目前的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)對設(shè)計(jì)工作幫助的能力；(CAD); to explore the capability of current CAD systems for supporting design activity; and to identify并確定不久的將來，用戶的期望。早期研究的一個(gè)重要成果是對工業(yè)設(shè)計(jì)師關(guān)于未來計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)期望的認(rèn)識(shí)，這將對計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域給予相關(guān)的技術(shù)性和實(shí)用性指示。
1．引言
The development of CAD systems has undergone rapid development in the last twenty years.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)在過去的二十多年里得到快速發(fā)展。工業(yè)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中使用的輔助媒介的一個(gè)重大變化是計(jì)算機(jī)的使用。A major The first use of computer drawing techniques, as 第一次使用電腦繪圖技術(shù)，如一個(gè)簡單的電腦輔助繪圖板，是在1960年，然而直到1980年，許多企業(yè)的設(shè)計(jì)師的工作習(xí)慣才逐漸改變。自從Since the introduction of computers into the field of design, the CAD industry has also come a long自從 計(jì)算機(jī)引入到設(shè)計(jì)領(lǐng)域，用戶界面的不斷改善伴隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展走過了漫長的歷程。當(dāng)電腦首次用于工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員傾向于將軟件原版地用于工程。雖然在這些規(guī)律中有重疊，但是也有的與他們的期望存在顯著差異。例如，為了他們工作的平衡，工程師更可能使用CAD系統(tǒng)來幫助他們快速地開發(fā)和記錄對象非常精確的定義，而工業(yè)設(shè)計(jì)師依靠對對象的不同觀點(diǎn)的試驗(yàn)，來生成及可視化自由形式和有機(jī)形狀的系統(tǒng)。
Until the late 1980's CAD, in the industrial design context, effectively meant the computerisation of直到80年代末的CAD，在工業(yè)設(shè)計(jì)方面，尤其是電腦化技術(shù)制圖方面十分有效。同步于CAD系統(tǒng)的開發(fā)，為了滿足工業(yè)設(shè)計(jì)師的特殊需要，計(jì)算機(jī)design, designers tended to use software originally intended for engineering.計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 輔助工業(yè)設(shè)計(jì)（CAID）軟件被開發(fā)出來。就計(jì)算機(jī)硬件的利用、軟件技術(shù)的運(yùn)用和CAD對設(shè)計(jì)與制造機(jī)構(gòu)的影響方面而言，CAD行業(yè)已經(jīng)增長和變化。大約1980末出現(xiàn)的能夠使整個(gè)設(shè)計(jì)過程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)化計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)軟件包，例如Alias，被designers' particular needs, Computer Aided Industrial Design (CAID) software was de如今，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步的影響已經(jīng)普及，電腦在設(shè)計(jì)工作室的設(shè)計(jì)工作中扮演越來越重要的角色?，F(xiàn)在CAD應(yīng)用于設(shè)計(jì)和制造過程的各個(gè)方面。工業(yè)設(shè)計(jì)公司和制造公司用幾種CAD工具來設(shè)計(jì)和評估他們的產(chǎn)品。
不過，那些能夠被工業(yè)設(shè)計(jì)師在整個(gè)設(shè)計(jì)階段所使用、從最初想法到最終產(chǎn)品的工具的數(shù)量仍然很有限。這是因?yàn)镃AD工具套裝相對較新，而且這些工具要么是為在市場上獲得高額利潤諸如電腦動(dòng)畫片的制作而設(shè)計(jì)的，要么是為了大型市場諸如機(jī)械工程而設(shè)計(jì)的。
在調(diào)查計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)工具的演變時(shí)，一個(gè)主要的問題是在將CAD融入設(shè)計(jì)過程前認(rèn)清工藝設(shè)計(jì)師的需求和他們工作的性質(zhì)。本次研究的目的是通過博士研究項(xiàng)目的發(fā)現(xiàn)來進(jìn)行辯論。研究的主要目標(biāo)是獲得計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)與實(shí)用性指示。
2．先前的研究回顧
本節(jié)介紹作為學(xué)習(xí)一部分的文獻(xiàn)回顧的的成果。早期的學(xué)習(xí)研究著重于尋找該地區(qū)產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中的電腦應(yīng)用的有關(guān)文獻(xiàn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)快速變化，文獻(xiàn)回顧僅限于過去的20年，以便找到藝術(shù)級(jí)的。最近信息的主要來源是互聯(lián)網(wǎng)上的期刊文章與文件以及參加過的展覽。
文獻(xiàn)回顧導(dǎo)致了許多重復(fù)的問題。這些問題可以分成如下更廣泛的主題：
1.電腦的創(chuàng)造力。
2.數(shù)據(jù)與其它軟件和硬件的兼容性。
3.- communication and teamworking,溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作。
4.- co成本問題。
2.1 電腦的創(chuàng)造力
創(chuàng)造力經(jīng)常被認(rèn)為是設(shè)計(jì)方面最重要的。但是，設(shè)計(jì)人員不可能與他們的工具完全獨(dú)立，并且CAD的使用與有關(guān)的產(chǎn)品有許多牽連。這項(xiàng)研究是著眼于在產(chǎn)品造型階段創(chuàng)造性地使用CAD工具，而不是看創(chuàng)造力。在這種情況下，創(chuàng)造力是連接設(shè)計(jì)人員為了制造出最有趣和最令人滿意的新產(chǎn)品所做的一系列工作。這些觀點(diǎn)使得設(shè)計(jì)人員能夠自由地利用這些特征，如顏色、表面光潔度、外形尺寸、產(chǎn)品圖形，來快速地生成表格、保持記錄等，而不用擔(dān)心丟失原始概念。
最近的CAD軟件提供了設(shè)計(jì)人員以前無法處理復(fù)雜曲面的能力。因此，潛在地使得設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中更有機(jī)會(huì)發(fā)揮創(chuàng)造性。CAD的潛力不能歸因于單獨(dú)的系統(tǒng)，它需要較高水平的用戶技能以及在設(shè)計(jì)之前許多設(shè)計(jì)參數(shù)要到位。然而，如今，制造業(yè)已經(jīng)知道旨在為設(shè)計(jì)的早期階段提供支持的幾個(gè)CAD系統(tǒng)，如Alias’Studio工具。
2.2 數(shù)據(jù)與其他軟件和硬件的兼容性
CAD在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和使用方面有著大量的應(yīng)用，如CAD模型在不同方面的幾何物質(zhì)屬性。大部分公司使用一些CAD系統(tǒng)，如Autodesk公司的AutoCAD或IBM的CATIA，從個(gè)人電腦和蘋果Macintosh到Silicon Graphics和惠普的UNIX工作站。然而，不同廠商的CAD軟件包大多數(shù)不能相互溝通并且模型data cannot be shared direct數(shù)據(jù)不能直接共享。今天，為了支持新產(chǎn)開發(fā)過程中不同階段的工作，各種各樣的CAD軟件已被開發(fā)并推向市場。但是，當(dāng)前的數(shù)據(jù)交換格式不能夠?yàn)樗羞@一切軟件服務(wù)，數(shù)據(jù)交換問題仍然存在。
2.3 溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作
工業(yè)設(shè)計(jì)師越來越多地在科學(xué)工作隊(duì)里工作，這些科學(xué)工作隊(duì)通常由在他們的工作場所的人以及有時(shí)為外界項(xiàng)目工作的人組成。當(dāng)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量和最大限度地減少開發(fā)時(shí)間和成本時(shí)，有效的高質(zhì)量的交流變得至關(guān)重要。當(dāng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的那些能夠設(shè)立在不同地方的不同部分，需要工作在同一項(xiàng)目的不同部分時(shí)，有效的軟件讓適當(dāng)?shù)臏贤ㄗ兊弥陵P(guān)重要。雖然互聯(lián)網(wǎng)視頻技術(shù)已經(jīng)幫助不同大洲的設(shè)計(jì)人員溝通設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，但還是有改進(jìn)的空間的。
2.4 成本問題
雖然CAD系統(tǒng)已經(jīng)比以前變得越來越有效，但購買和升級(jí)仍然很昂貴，特別對于小公司的設(shè)計(jì)部來說。文獻(xiàn)審查總結(jié)出一些初步結(jié)論，并給予了在設(shè)計(jì)中電腦集成的問題概述。但是，關(guān)于當(dāng)前問題的更多數(shù)據(jù)需要通過與參與產(chǎn)品開發(fā)的CAD使用者交談來收集。因此，安排了與這些人面對面訪談。
3.3 與設(shè)計(jì)師的訪談和問卷調(diào)查
經(jīng)過對以前的文獻(xiàn)的回顧，決定與當(dāng)前的CAD使用者交談，以便收集更多關(guān)于他們需求的最新的重點(diǎn)信息。一系列的研究問題被草擬出來，以便直入主題。這些問題主要集中在用戶體驗(yàn)過的計(jì)算機(jī)硬件和軟件的長處與短處、用戶對功能與輸入輸出主題的選擇以及未來5年用戶的期望。問卷的目的是要回答這些問題。
面對面采訪了8位專業(yè)設(shè)計(jì)師和19位設(shè)計(jì)研究生。訪談的目的是：探討創(chuàng)造力與CAD的使用；探索當(dāng)前的CAD系統(tǒng)對設(shè)計(jì)工作幫助的能力以及確定不久的將來用戶的期望。
采訪共經(jīng)歷了4個(gè)月，分別對來自跨國設(shè)計(jì)公司的生物工程學(xué)家、工程師和設(shè)計(jì)師進(jìn)行了采訪。由于受訪者選擇了參與設(shè)計(jì)的來自不同專業(yè)人士，他們在各種不同設(shè)計(jì)階段使用大量應(yīng)用軟件。然而，大多數(shù)設(shè)計(jì)研究生使用來自Alias公司的Wavefront 軟件。
由于沒有足夠的空間訪談問卷不包括在本文中。他的結(jié)構(gòu)分為4個(gè)主要部分：（1）個(gè)人和公司的詳細(xì)信息（2）設(shè)計(jì)過程（3）電腦（4）未來的期望，每個(gè)相關(guān)的主題反映了調(diào)查的主旨。由于問卷是為實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的，試用后做了些修改，以便使問題更切合學(xué)生的受訪者。否則，問卷對所有參與者都一樣。
在研究中選擇了定性研究法以便產(chǎn)生細(xì)節(jié)豐富的數(shù)據(jù)嵌入在研究方面。定性數(shù)據(jù)通過對采訪過程進(jìn)行錄音獲得，然后再對他們進(jìn)行評價(jià)。一些問題反復(fù)出現(xiàn)，他們被排序納入更廣泛的主題。
4.討論
采訪中的主要觀點(diǎn)成為討論的基礎(chǔ)。從采訪的結(jié)果來看，主要問題可歸納為：計(jì)算機(jī)與圖形和可用性的問題、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備的問題、與其他軟件和硬件數(shù)據(jù)兼容性以及成本。由于數(shù)據(jù)的兼容性和成本問題在文獻(xiàn)回顧中很常見，這里只討論計(jì)算機(jī)圖形界面和可用性以及數(shù)據(jù)輸入設(shè)備的問題。
雖然面試結(jié)果大多反映研究生對未來工業(yè)設(shè)計(jì)中CAD工具的使用的態(tài)度，提供的有趣的問卷答案將有助于確定工業(yè)設(shè)計(jì)師對未來CAD系統(tǒng)的期望。研究結(jié)果表明，現(xiàn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模的頻譜并不能提供足夠的創(chuàng)意支持。從問卷調(diào)查的結(jié)果被用來生成以下期望表：
1.計(jì)算機(jī)圖形界面和可用性的主要問題是如何學(xué)習(xí)和使用復(fù)雜的軟件，軟件應(yīng)該是：
1）容易找到什么目的使用什么工具
2）容易找到工具
3）輕松創(chuàng)建復(fù)雜的形狀
4）容易記住什么水平的模型正在被使用
重要的是要考慮計(jì)算機(jī)軟件與用戶的互動(dòng)層面。
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