S-電機 有限元

S-電機 有限元,S-電機,有限元,電機,機電 天 津 理 工 大 學本科畢業(yè)論文任務書題目：超聲電機定轉(zhuǎn)子接觸的有限元分析學生姓名 馮祎瑋 屆 2015 學院（系） 機 械 專業(yè) 機械工程及自動化 指導教師 徐進友 職稱 講 師 下達任務日期 2014年11月12日 天津理工大學教務處制一、畢業(yè)論文內(nèi)容及要求論文內(nèi)容：1、 文獻綜述：在對現(xiàn)有文獻進行閱讀、分析和綜合的基礎上，對論文所涉及科學問題的研究狀況進行綜合敘述，指出研究現(xiàn)狀和研究意義。2、 了解超聲電機應用背景及工作原理，熟悉電機的結構特點及載荷特征。3、 建立電機定轉(zhuǎn)子結構的三維實體模型及有限元分析模型。4、 利用有限元技術完成定轉(zhuǎn)子之間的接觸分析。論文要求：1、 掌握接觸的基本概念和定義，了解主要求解方法。2、 掌握并能熟練應用有限元軟件完成結構的接觸分析。3、 總結設計內(nèi)容，撰寫規(guī)范的畢業(yè)論文，畢業(yè)論文格式和內(nèi)容符合天津理工大學本科畢業(yè)論文撰寫規(guī)范要求。4、 提交紙質(zhì)畢業(yè)論文一份及包含所有論文內(nèi)容的光盤一張。二、畢業(yè)論文進度計劃及檢查情況記錄表序號起止日期計劃完成內(nèi)容實際完成內(nèi)容檢查日期檢查人簽名12014.11.122015.02.20收集并研讀課題相關資料22015.02.212015.03.04撰寫開題報告，開題32015.03.052015.03.25調(diào)研實習42015.03.262015.03.31建立定轉(zhuǎn)子的分析模型52015.04.012015.04.25定轉(zhuǎn)子結構的接觸分析62015.04.262015.05.31撰寫學位論文，并修改打印72015.06.012015.06.05準備答辯PPT及相關事宜89注：（1）表中“實際完成內(nèi)容”、“檢查人簽名”欄目要求用筆填寫，其余各項均要求打印。 （2）畢業(yè)設計（論文）任務書一式二份，一份學院系留存，一份發(fā)給學生，任務完成后裝訂在畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)。2 本科畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）撰寫規(guī)范 一、畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）裝訂順序及要求：1、 封面；2、 選題審批表；3、任務書；4、開題報告；5、中英文摘要及關鍵詞；6、目錄；7、正文（符合學校撰寫規(guī)范要求）；8、參考文獻；9、附錄；10、謝辭。如有外文資料和中文譯文可放置在謝辭之后進行裝訂。畢業(yè)設計說明書和畢業(yè)論文一律采用單面打印。紙張大小為A4復印紙，頁邊距采用：上2.5cm、下2.0cm、左2.8cm、右1.2cm。無特殊要求的漢字采用小四號宋體字，行間距為1.25倍行距。頁眉從正文開始，一律設為“天津理工大學屆本科畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）”，采用宋體五號字居中書寫。頁碼從正文開始按阿拉伯數(shù)字（宋體小五號）連續(xù)編排，居中書寫。二、內(nèi)容要求及編寫格式1. 封面采用教務處統(tǒng)一制定的封面。2選題審批表采用教務處統(tǒng)一制定的表格。3任務書畢業(yè)設計（論文）題目要醒目，力求簡短，嚴格控制在36字（含36）以內(nèi)，用三號字、加黑、黑體字；任務書封皮除題目外，用三號字、加黑、宋體字，其它頁用小四號宋體字。日期采用阿拉伯數(shù)字。4開題報告正文內(nèi)容包括：課題的意義，國內(nèi)外發(fā)展狀況，本課題的研究內(nèi)容、研究方法、研究手段和研究步驟以及參考文獻資料等，用小四號宋體字。5標題/摘要 內(nèi)容包括中文標題、中文摘要與關鍵詞、英文標題、英文摘要與關鍵詞。畢業(yè)設計（論文）標題應是以最恰當、最簡明、最概括的詞語反映論文中最重要的特定內(nèi)容的邏輯組合，應避免使用不常見的縮略詞、首字母縮寫字、字符、代號和公式等。摘要是畢業(yè)設計（論文）內(nèi)容不加注釋和評論的簡短陳述，它具有獨立性和自含性，即不閱讀設計說明書（論文）全文，就能獲得必要的信息。 標題字數(shù)一般不超過36個漢字，用黑體二號打印。兩人或兩人以上共同完成的課題，一般應根據(jù)本人完成的內(nèi)容設置副標題，副標題用楷體三號空一行打印。標題后空一行，黑體三號居中打印“摘要”兩字，另起一行楷體四號打印中文摘要全文，行距固定值20磅，中文摘要一般在300-800字以內(nèi)?？找恍泻隗w三號打印“關鍵詞”并加冒號，隨后用楷體四號打出中文關鍵詞3-8個?？諆尚泻螅蛴∮⑽臉祟}，空一行打印英文副標題?？找恍校又腥柤雍诖蛴　癆BSTRACT”，另起一行四號打印英文摘要，行距固定值20磅。空一行，加黑三號打印“Key Words”并加冒號，打印英文關鍵詞，每個關鍵詞第一個字母應大寫。英文全部采用Times New Roman。6.目錄頁首三號黑體字居中打印“目錄”，“目”與“錄”之間空四格。隔兩行打印章、節(jié)、小節(jié)號、章、節(jié)、小節(jié)名稱及相應頁碼。章、節(jié)、小節(jié)號分別用第一章、1.1、1.1.1方式表示，章名用黑體四號字，節(jié)、小節(jié)名用小四號宋體字，章、節(jié)、小節(jié)名與頁碼間用多個“”符連接。7.正文一般由標題、文字段落、圖、表和式五個部分構成。由于研究工作涉及的學科、選題、研究方法、工作進程、結果表達方式等有很大差異，難以規(guī)定統(tǒng)一的內(nèi)容形式。但是，必須合乎邏輯，層次分明。內(nèi)容包括以下部分：引言或緒論介紹選題的理由、課題主要解決的問題，凡兩人或兩人以上合作承擔的課題，必須說明本人在總課題中獨立承擔的任務以及該部分內(nèi)容在總課題中所起的作用，說明研究問題采用的手段、方法，簡述研究成果及其意義。內(nèi)容包括方案論證、設計計算、實驗過程與分析、方案校驗等。要求層次清楚，重點突出，文字簡明通順。小節(jié)內(nèi)的小標題序號用1、2、3，小標題用黑體字單列一行，小標題內(nèi)序號用、，其余層次序號依次用A、B、C，a、b、c。正文中引用參考文獻應在引用處所加 號內(nèi)注明文獻號碼。視具體情況，將參考文獻序號作為上角標，或作為文字段落的組成部分。如“某某人對此作了研究1，3，79或數(shù)學模型見文獻1，5，912”等。內(nèi)容字體字號規(guī)定見示例。 結論對本人所做工作進行歸納和綜合，得到設計或研究的結論。與已有結果進行比較，指明所得結論的新進展。對該課題尚應進一步改進與研究的方向提出建議。文字要簡單、明確。正文的編寫格式如下。標題每章的標題采用三號黑體字居中打印，例“第一章 ”，下一章另起一頁打印?！罢隆毕聻椤肮?jié)”，采用小三號黑體居中打印，例“1.1”；“節(jié)”下為“小節(jié)”，采用四號黑體、左起打印，例“1.1.1”。題目采用1.5倍行距。圖圖題采用中英文對照，中文在上，英文在下。中文字體為五號楷體，英文字體為五號 Times New Ramon，且第一個英文單詞的首字母大寫。圖題緊接圖的下一行居中打印。圖中的標注一律采用中文。被引用的圖應在圖題右上角用方括號標出參考文獻序號。圖題后空一行，繼續(xù)正文內(nèi)容。圖號按章順序編號，例如，圖3.2（英文為Fig. 3.2）即為第三章第二圖。如果圖中含有幾個不同部分，應將分圖號（如“圖3.2.1”表示圖3.2的第一個分圖）居中標注在分圖下一行，并在圖題下列出各部分內(nèi)容（不寫英文）。繪圖必須工整、清晰、規(guī)范。其中機械零件圖按機械制圖規(guī)格要求；示意圖應能清楚反映圖示內(nèi)容；對于照片，如有必要，應在右下角給出放大標尺；試驗結果曲線圖應制成方框圖。應將圖盡可能置于某頁的開始或結尾，并且在圖之前的文字段落中有“如圖x.x”的字樣。表表的編排，一般是內(nèi)容和測試項目由左至右橫讀，數(shù)據(jù)按內(nèi)容或項目依序?qū)R豎排。表格后空一行，繼續(xù)正文內(nèi)容。表按章順序編號，如表5.4為第五章第四表。編號的后面空一格，居中打印表的簡短確切的標題，且置于表的上方。在中文表標題和表之間，居中打印英文表標題，如“Table 5.4 xxxxxxxx”。中、英文標題分別采用五號楷體、Times New Roman。表內(nèi)的縮寫詞和符號等，必須與文字段落中的一致。各符號的單位應盡可能標出。表內(nèi)不宜用“同上”、“同左”等類似詞，一律填入數(shù)字或文字。表內(nèi)空白處代表無此項內(nèi)容。如果數(shù)據(jù)已繪成曲線圖等，可不再列表。應將表盡可能置于某頁的開始或結尾，并且在表之前的文字段落中有“如表x.x”的字樣。數(shù)學、物理和化學式數(shù)學、物理和化學式在正文中另起一行打印。式的序號按章順序編排，如(4.2)表示第四章的第二式，并標注在該式所在行（當有續(xù)行時，應標注于最后一行）的最右邊。較長的式，另行居中橫排。如果式必須轉(zhuǎn)行，只能在、處轉(zhuǎn)行，上下式盡可能在等號“=”處對齊。8.參考文獻按正文中參考文獻出現(xiàn)的先后順序用阿拉伯數(shù)字在方括號內(nèi)連續(xù)編號，同時，所列的參考文獻應在正文中引用。參考文獻中每條項目應齊全。文獻中的作者不超過三位時全部列出；超過三位時只列前三位，后面加“等”字或“et al”； 作者姓名之間用逗號分開；中外人名一律采用姓在前、名在后的著錄法。著錄時應特別注意各國人的姓名寫法，如法國人、德國人、荷蘭人、葡萄牙人和巴西人的姓前有詞頭或冠詞。在正文后另起一頁采用三號黑體居中打印“參考文獻”四字，再空一行，采用小四號宋體、左起、懸掛縮進、1.25倍行距、依次打印參考文獻。參考文獻的著錄格式示例連續(xù)出版物序號 作者. 題名. 刊名，出版年份，卷號（期號）：引文所在的起始或起止頁碼著作序號 作者. 書名. 版本(第1版不標注). 出版地：出版者，出版年. 引文所在的起始或起止頁碼論文集序號 作者. 題名. 見(英文用In)：主編. 論文集名. 出版地：出版者，出版年. 引文所在的起始或起止頁碼學位論文序號 作者. 題名：博士或碩士學位論文(英文用Dissertation). 保存地點: 保存單位，年份專利序號 專利申請者. 題名. 專利國別，專利文獻種類，專利號. 出版日期技術標準序號 起草責任者. 標準代號，標準順序號發(fā)布年，標準名稱. 出版地: 出版者，出版年網(wǎng)絡資料序號 作者.題名.網(wǎng)站名稱，網(wǎng)站網(wǎng)址.發(fā)表日期企業(yè)技術資料序號 起草者.題名.企業(yè)名稱.定制日期. 引文所在的起始或起止頁碼 9附錄一些不宜放在正文中，但有參考價值的內(nèi)容，如較復雜的公式推演、計算機程序等，應編入論文的附錄中。如果附錄內(nèi)容較多，應設編號如附錄1、附錄2等。附錄應有附錄名。附錄、附錄號及附錄名用三號黑體字居中打印。 10謝辭 以簡短的文字對指導教師和協(xié)助完成設計（論文）的人員表示謝意，三號黑體字居中打印“致謝”。 11電子文檔要求 本科畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）的電子文檔，學生應存成以學號為名的.doc文件，例如一個學生學號為20010001，則文件名為20010001.doc。12格式示例示例1：標題/摘要頁考慮電機特性的凸輪分度機構動力學研究（黑體，二號）實驗研究與動力學模型（楷體，三號）摘 要（黑體，三號）本文針對凸輪分度機構進行了動力學理論和實驗研究，針對機構特點建立了機構多自由度動力學模型（楷體，四號） 關鍵詞（黑體，三號）： 分度凸輪 動力學 模型 (楷體，四號)On the Dynamics of Indexing CamMechanisms with Motor Characteristics（二號）Experimental Research and Dynamic model（三號）ABSTRACT（加黑，三號） Analytical and experimental research on the dynamic（四號）Key Words（加黑，三號）: Indexing Cam Dynamics Model（四號）示例2：目錄頁目 錄（黑體，三號）第一章 電力系統(tǒng)繼電保護和自動裝置設計（黑體，四號）11.1 電力系統(tǒng)繼電保護和自裝置的配置（宋體，小四號） 11.1.1 線路繼電保護的配置（宋體，小四號）1 示例3：正文第一章 凸輪分度機構的實驗研究（黑體，三號）1. 1凸輪分度機構的動力學模型（黑體，小三號）1.1.1多自由度動力學模型的建立和簡化（黑體，四號） 1. 機構動力學等效集中參數(shù)模型（黑體，小四號） 將機構連續(xù)參數(shù)（質(zhì)量和剛度連續(xù)分布）離散化，用有限多個自由度表示。（1）建模假設 （宋體加黑，小四號） 建立動力學模型過程中作如下假設：A. 凸輪機構名構件無制造安裝誤差；B. 凸輪為剛體；C.考慮凸輪輸入軸扭轉(zhuǎn)彈性，但輸入轉(zhuǎn)速為常數(shù)；D. 凸輪和滾子為無側隙嚙合。（宋體，小四號）（2）坐標系的建立 如圖1.1所示建立坐標系，示例4：參考文獻頁參考文獻 （黑體，三號） 1 鄒慧君，董師予編譯. 凸輪機構的現(xiàn)代設計. 上海：上海交通大學出版社，1991 2 楊玉琥，陸錫年，孟彩芳等. 蝸桿凸輪機構精確度分析. 天津大學學報，1995，（1）：6267 3 Koster M P. Vibrations of Cam Mechanisms. London: Mecmillan Press, 1974 示例5：致謝頁致 謝 （黑體，三號）寧畢業(yè)設計(論文)電機定轉(zhuǎn)子有限元分析所在學院機械與電氣工程學院專 業(yè)機械設計制造及其自動化班 級姓 名學 號指導老師 2015 年 3 月 31 日摘 要電機（英文：Electric machinery，俗稱“馬達”）是指依據(jù)電磁感應定律實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。在電路中用字母M（舊標準用D）表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機械的動力源。發(fā)電機在電路中用字母G表示。它的主要作用是利用機械能轉(zhuǎn)化為電能，目前最常用的是，利用熱能、水能等推動發(fā)電機轉(zhuǎn)子來發(fā)電。電氣工作者把分布參數(shù)系統(tǒng)問題歸結為集中參數(shù)系統(tǒng)問題求解是屢見不鮮的。有限元數(shù)值解法就是這種相同的思考方法。但是有限元問世后在電工行業(yè)中卻遠不及力學領域等應用得充分。 有限元法的特點是適用于求解各種形式幾何上、物理上復雜的問題精度高通用性強對問題的處理既徹底又系統(tǒng)適用于采用電子計算機方式。它本是線性問題的解法但通過迭代法如牛頓-拉裴森迭代法也能巧妙地解決非線性問題。用來求解電磁場問題遠較電工行業(yè)中常用的圖解法、電解槽法等優(yōu)越。因此隨著科學技術的發(fā)展各類超高壓、大容量、高精度的電工產(chǎn)品的研制其磁場等的精確計算直接關系到該產(chǎn)品的優(yōu)異性能和技術經(jīng)濟指標。有限元法這一有力工具在電工行業(yè)中在電磁研究領域里越來越有廣泛的應用。 用有限元法對異步電動機性能進行分析的方法在實際電機產(chǎn)品中得到驗證。在磁場中向量場函數(shù)B的旋度關鍵詞：飼料裝置； 改進設計Abstract The development direction of harvester will be to high-tech direction, making out the applicability of harvester is the development of the market, is very promising for different regions developed different harvester. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, The development direction of harvester will be to high-tech direction, making out the applicability of harvester is the development of the market, is very promising for different regions developed different harvester. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.Key Words: rice thresher threshing; improved design;23目 錄摘 要IIIAbstractIV目 錄V第1章 緒論1第2章 定轉(zhuǎn)子類型確定32.1 超聲電機概況62.2電機定轉(zhuǎn)子總體設計82.2.1電機定轉(zhuǎn)子的類型定位102.2.2 電機定轉(zhuǎn)子的整機結構及選擇122.2.3 電機定轉(zhuǎn)子的主要承載13第3章 電機原理153.1 定子工作原理183.2 轉(zhuǎn)子工作原理20第4章 力學分析214.1 有限元簡介224.2 模型處理234.3 前處理244.4 工況設定254.5 后處理264.6 結果分析27結論28參考文獻29致 謝30第2章 總體方案確定第1章 緒論電氣工作者把分布參數(shù)系統(tǒng)問題歸結為集中參數(shù)系統(tǒng)問題求解是屢見不鮮的。有限元數(shù)值解法就是這種相同的思考方法。但是有限元問世后在電工行業(yè)中卻遠不及力學領域等應用得充分。 有限元法的特點是適用于求解各種形式幾何上、物理上復雜的問題精度高通用性強對問題的處理既徹底又系統(tǒng)適用于采用電子計算機方式。它本是線性問題的解法但通過迭代法如牛頓-拉裴森迭代法也能巧妙地解決非線性問題。用來求解電磁場問題遠較電工行業(yè)中常用的圖解法、電解槽法等優(yōu)越。因此隨著科學技術的發(fā)展各類超高壓、大容量、高精度的電工產(chǎn)品的研制其磁場等的精確計算直接關系到該產(chǎn)品的優(yōu)異性能和技術經(jīng)濟指標。有限元法這一有力工具在電工行業(yè)中在電磁研究領域里越來越有廣泛的應用。 用有限元法對異步電動機性能進行分析的方法在實際電機產(chǎn)品中得到驗證。在磁場中向量場函數(shù)B的旋度 (1) 通常用向量位A來描述即 (2) 則磁場的基本方程 (3) 式中 B磁感應強度 介質(zhì)常數(shù) J電流密度 從電機中截出橫斷面在這里的磁場可視為平行平面場。 設選定坐標使B和A在Z軸方向的分量為零向量磁位A、電流密度向量J只有Z軸方向的分量令磁阻率 于是方程3化為二維形式。 (4) 電機定、轉(zhuǎn)子為硅鋼片迭成由于鐵磁物質(zhì)受飽和影響磁化特性非線性,如圖1示磁阻是磁場強度H的函數(shù)所以方程4是一個偏微分方程直接求解這樣的非線性偏微分方程是比較困難的使用數(shù)值計算法有限元法可得到較高精度的解。 圖1 DG41(厚度0.35mm)硅鋼片磁化曲線。第2章 定轉(zhuǎn)子類型確定2.1 超聲電機電機概況1.按工作電源種類劃分：可分為直流電機和交流電機。1）直流電動機按結構及工作原理可劃分：無刷直流電動機和有刷直流電動機。有刷直流電動機可劃分：永磁直流電動機和電磁直流電動機。電磁直流電動機劃分：串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。永磁直流電動機劃分：稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流電動機和鋁鎳鈷永磁直流電動機。2）其中交流電機還可劃分：單相電機和三相電機。2.按結構和工作原理可劃分：可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。1）同步電機可劃分：永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。2）異步電機可劃分：感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機可劃分：三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機等。交流換向器電動機可劃分：單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。3.按起動與運行方式可劃分：電容起動式單相異步電動機、電容運轉(zhuǎn)式單相異步電動機、電容起動運轉(zhuǎn)式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。4.按用途可劃分：驅(qū)動用電動機和控制用電動機。1）驅(qū)動用電動機可劃分：電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、家電（包括洗衣機、電風扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風、電動剃須刀等）用電動機及其他通用小型機械設備（包括各種小型機床、小型機械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機。2）控制用電動機又劃分：步進電動機和伺服電動機等。5.按轉(zhuǎn)子的結構可劃分：籠型感應電動機（舊標準稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉(zhuǎn)子感應電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機）。6.按運轉(zhuǎn)速度可劃分：高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調(diào)速電動機。低速電動機又分為齒輪減速電動機、電磁減速電動機、力矩電動機和爪極同步電動機等。調(diào)速電動機除可分為有級恒速電動機、無級恒速電動機、有級變速電動機和無級變速電動機外，還可分為電磁調(diào)速電動機、直流調(diào)速電動機、PWM變頻調(diào)速電動機和開關磁阻調(diào)速電動機。異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速。同步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與負載大小無關而始終保持為同步轉(zhuǎn)速。 2.2電機定轉(zhuǎn)子總體設計定子是電動機靜止不動的部分。定子由定子鐵芯、定子繞組和機座三部分組成。定子的主要作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而轉(zhuǎn)子的主要作用是在旋轉(zhuǎn)磁場中被磁力線切割進而產(chǎn)生（輸出）電流。定子通常由鐵心、線圈、骨架（有的沒有）、引線、拉簧等組成。定子有兩種接線方式，一種是4線式，轉(zhuǎn)子串連接在2個定子繞組之間，一種是2線式，2個定子繞組連接好后再與轉(zhuǎn)子串連接好后再與轉(zhuǎn)子串連接，（將4線式對角的2根引線接在一起）。兩種接線方式不同，但可以通用。引接線方式有兩種：一種是軟線引出；一種是靠骨架上的插接件引出，該種繞線時要保留骨架。2.2.1電機定轉(zhuǎn)子的類型定位根據(jù)ISO標準，由軸承支撐的旋轉(zhuǎn)體稱為轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子多為動力機械和工作機械中的主要旋轉(zhuǎn)部件。典型的轉(zhuǎn)子有透平機械轉(zhuǎn)子、電機轉(zhuǎn)子、各種泵的轉(zhuǎn)子和透平壓縮機的轉(zhuǎn)子等。轉(zhuǎn)子在某些特定的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動時會發(fā)生很大的變形并引起共振，引起共振時的轉(zhuǎn)速稱為轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。在工程上，工作轉(zhuǎn)速低于第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子，大于第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為柔性轉(zhuǎn)子。由于轉(zhuǎn)子作高速旋轉(zhuǎn)運動，所以需要平衡。靜平衡主要用于平衡盤形轉(zhuǎn)子的慣性力。剛性轉(zhuǎn)子的動平衡可以通過通用平衡機來平衡慣性力和慣性力偶，消除轉(zhuǎn)子在彈性支承上的振動。柔性轉(zhuǎn)子的動平衡比較復雜，從原理上區(qū)分，有振型平衡法和影響系數(shù)法兩類。轉(zhuǎn)子因換向困難、轉(zhuǎn)速高、各種故障多發(fā)。常見的故障有換向器損壞、軸承損壞、風葉損壞、電刷磨損、轉(zhuǎn)子繞組燒毀等。1、換向器損壞換向器常見的故障是表面燒成洞、換向片飛出、換向片與換向片之間短路、換向器失圓、換向器磨損過度、云母片凸出、換向片與線圈引線虛接等。換向器表面燒成洞、換向片飛出、換向片與換向片之間短路、換向器磨損過度的故障，要對換向器進行更換，同時轉(zhuǎn)子繞組也需要更換。對于換向器失圓的故障，用臥式車床進行加工處理后，還可繼續(xù)使用。換向片與線圈引起虛接的，視情況可對虛接的故障點進行沖洗鉚接或焊接。如無法找到故障點的，只能對換向器進行更換，同時轉(zhuǎn)子繞組也需要更換。換向器云母片凸出的，可將鋼鋸條帶齒的一側打磨薄后，將云母片刻低，并進行倒角和研磨處理。2、軸承損壞電動工具常用的軸承型號有608、629、101、102、200、201等。軸承的常見故障是間隙過大、軸承碎裂、跑外套、跑內(nèi)套、抱死等。對于軸承間隙過大、軸承碎裂、抱死等故障，需要換上新軸承。對于某些跑外套、間隙過大的，可墊薄鐵皮（如可用某些鐵制的飲料瓶）或更換機殼。而對于某些間隙不是特別大的，可涂AB萬能膠來解決。對于某些跑內(nèi)套的，可在轉(zhuǎn)軸上用沖麻點的方法來解決。3、風葉損壞風葉多見故障時風葉碎裂、變形、松動，可拆舊件或換上新品。對于鐵質(zhì)風葉變形的，也可用尖嘴鉗進行校正。對于風葉與軸之間松動的，也可涂AB萬能膠來粘牢。4、電刷磨損一般情況下，當電刷的長度磨損到原長度的1/3時，應進行更換。電刷過短，很容易燒毀換向器而造成轉(zhuǎn)子報廢。電刷的尺寸，一般用長寬高表示，更換時除要求尺寸一樣外，還要用相同的牌號來更換。一般情況下，2個電刷應同時更換。2.2.2 電機定轉(zhuǎn)子的整機結構及選擇一、三相異步電動機的結構，由定子、轉(zhuǎn)子和其它附件組成。（一）定子（靜止部分）1、定子鐵心作用：電機磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。構造：定子鐵心一般由0.350.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。定子鐵心槽型有以下幾種：半閉口型槽：電動機的效率和功率因數(shù)較高，但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機中。 半開口型槽：可嵌放成型繞組，一般用于大型、中型低壓電機。所謂成型繞組即繞組可事先經(jīng)過絕緣處理后再放入槽內(nèi)。開口型槽：用以嵌放成型繞組，絕緣方法方便，主要用在高壓電機中。2、定子繞組作用：是電動機的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。構造：由三個在空間互隔120電角度、隊稱排列的結構完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。定子繞組的主要絕緣項目有以下三種：（保證繞組的各導電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣）。1）對地絕緣：定子繞組整體與定子鐵心間的絕緣。2）相間絕緣：各相定子繞組間的絕緣。3）匝間絕緣：每相定子繞組各線匝間的絕緣。電動機接線盒內(nèi)的接線：電動機接線盒內(nèi)都有一塊接線板，三相繞組的六個線頭排成上下兩排，并規(guī)定上排三個接線樁自左至右排列的編號為1（U1）、2（V1）、3（W1），下排三個接線樁自左至右排列的編號為6（W2）、4（U2）、5（V2），.將三相繞組接成星形接法或三角形接法。凡制造和維修時均應按這個序號排列。3、機座作用：固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護、散熱等作用。構造：機座通常為鑄鐵件，大型異步電動機機座一般用鋼板焊成，微型電動機的機座采用鑄鋁件。封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護式電機的機座兩端端蓋開有通風孔，使電動機內(nèi)外的空氣可直接對流，以利于散熱。（二）轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）1、三相異步電動機的轉(zhuǎn)子鐵心：作用：作為電機磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。構造：所用材料與定子一樣，由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置轉(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型異步電動機的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上，大、中型異步電動機（轉(zhuǎn)子直徑在300400毫米以上）的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。2、 2.2.3 電機定轉(zhuǎn)子的主要承載三相異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組作用：切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應電動勢及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動機旋轉(zhuǎn)。構造：分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導條和兩個環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個繞組的外形像一個鼠籠，故稱籠型繞組。小型籠型電動機采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組，對于100KW以上的電動機采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。2）繞線式轉(zhuǎn)子：繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是一個對稱的三相繞組，一般接成星形，三個出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個集流環(huán)上，再通過電刷與外電路聯(lián)接。特點：結構較復雜，故繞線式電動機的應用不如鼠籠式電動機廣泛。但通過集流環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入附加電阻等元件，用以改善異步電動機的起、制動性能及調(diào)速性能，故在要求一定范圍內(nèi)進行平滑調(diào)速的設備，如吊車、電梯、空氣壓縮機等上面采用。（三）三相異步電動機的其它附件1、端蓋：支撐作用。2、軸承：連接轉(zhuǎn)動部分與不動部分。3、軸承端蓋：保護軸承。4、風扇：冷卻電動機。二、直流電動機采用八角形全疊片結構，不僅空間利用率高，而且當采用靜止整流器供電時，能承受脈動電流和快速的負載電流變化。直流電動機一般不帶串勵繞組，適用于需要正、反 電動機轉(zhuǎn)的自動控制技術中。根據(jù)用戶需要也可以制成帶串勵繞組。中心高100280mm的電動機無補償繞組，但中心高250mm、280mm的電動機根據(jù)具體情況和需要可以制成帶補償繞組，中心高315450mm的電動機帶有補償繞組。中心高500710mm的電動機外形安裝尺寸及技術要求均符合IEC國際標準，電機的機械尺寸公差符合ISO國際標準。第3章電機原理3.1 定子工作原理定子是電動機靜止不動的部分。定子由定子鐵芯、定子繞組和機座三部分組成。定子的主要作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而轉(zhuǎn)子的主要作用是在旋轉(zhuǎn)磁場中被磁力線切割進而產(chǎn)生（輸出）電流。3.2 轉(zhuǎn)子工作原理據(jù)ISO標準，由軸承支撐的旋轉(zhuǎn)體稱為轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子多為動力機械和工作機械中的主要旋轉(zhuǎn)部件。典型的轉(zhuǎn)子有透平機械轉(zhuǎn)子、電機轉(zhuǎn)子、各種泵的轉(zhuǎn)子和透平壓縮機的轉(zhuǎn)子等。轉(zhuǎn)子在某些特定的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動時會發(fā)生很大的變形并引起共振，引起共振時的轉(zhuǎn)速稱為轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。在工程上，工作轉(zhuǎn)速低于第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子，大于第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為柔性轉(zhuǎn)子。由于轉(zhuǎn)子作高速旋轉(zhuǎn)運動，所以需要平衡。靜平衡主要用于平衡盤形轉(zhuǎn)子的慣性力。剛性轉(zhuǎn)子的動平衡可以通過通用平衡機來平衡慣性力和慣性力偶，消除轉(zhuǎn)子在彈性支承上的振動。柔性轉(zhuǎn)子的動平衡比較復雜，從原理上區(qū)分，有振型平衡法和影響系數(shù)法兩類。轉(zhuǎn)子因換向困難、轉(zhuǎn)速高、各種故障多發(fā)。常見的故障有換向器損壞、軸承損壞、風葉損壞、電刷磨損、轉(zhuǎn)子繞組燒毀等。第10章 破碎裝置其他部分設計第4章力學分析本設計中模型參考現(xiàn)有電機定轉(zhuǎn)子建立。重點部分為機身，工作部分，鉆頭部分，也就是受力部分，為后續(xù)做分析做模型基礎。建模如下圖所示4.3有限元分析 4.3.1模型導入1ANSYS與Solidworks之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換使用ANSYS進行有限元分析時，技術人員在進行三維模型的建立過程中耗費了大量的時間與精力。由于ANSYS自帶的建模功能非常有限，只能建立一些結構簡單的模型。隨著ANSYS的應用日益廣泛，在很多時候需要對非常復雜的模型進行有限元模型的建立，其需要處理的模型也越來越復雜，ANSYS自帶的建模功能顯出很多的不足之處。Solidworks作為一款三維CAD軟件，其擁有強大的參數(shù)化建模能力，可以建立非常復雜的實體模型。因此，如果充分利用Solidworks快速準確建模的特長，把在Solidworks建立好的模型導入到ANSYS中進行分析就可以很好地解決ANSYS建模能力的不足。現(xiàn)在，大多數(shù)的技術人員都是利用三維CAD軟件建模，通過ANSYS與三維CAD軟件之間的圖形接口將建立好的模型導入到ANSYS。了解ANSYS與Solidworks之間的導入接口，能有效提高模型質(zhì)量，簡化分析工作，對CAE分析人員有著非常重要的意義。將模型導入ansys軟件，如下圖所示：進入ansys界面，在model模塊中，點擊geometry拖進project schematic界面，然后在analysis systems中點擊static structural模塊，將其拖到剛剛創(chuàng)建的geometry模塊上。 4.3.2模型特性定義進入分析模塊界面，如下圖所示首先對模型進行材質(zhì)定義，點擊model，彈出界面，如下，在assignment框后面選擇structural steel。結構鋼，點擊確認，對材料成功賦予材質(zhì)。如下圖 4.3.3網(wǎng)格劃分使用ANSYS進行有限元分析時，技術人員在進行三維模型的建立過程中耗費了大量的時間與精力。由于ANSYS自帶的建模功能非常有限，只能建立一些結構簡單的模型。隨著ANSYS的應用日益廣泛，在很多時候需要對非常復雜的模型進行有限元模型的建立，其需要處理的模型也越來越復雜，ANSYS自帶的建模功能顯出很多的不足之處。Solidworks作為一款三維CAD軟件，其擁有強大的參數(shù)化建模能力，可以建立非常復雜的實體模型。因此，如果充分利用Solidworks快速準確建模的特長，把在Solidworks建立好的模型導入到ANSYS中進行分析就可以很好地解決ANSYS建模能力的不足?，F(xiàn)在，大多數(shù)的技術人員都是利用三維CAD軟件建模，通過ANSYS與三維CAD軟件之間的圖形接口將建立好的模型導入到ANSYS。了解ANSYS與Solidworks之間的導入接口，能有效提高模型質(zhì)量，簡化分析工作，對CAE分析人員有著非常重要的意義。眾所周知，對于有限元分析來說，網(wǎng)格劃分是其中最關鍵的一個步驟，網(wǎng)格劃分的好壞直接影響到解算的精度和速度。在ANSYS中，大家知道，網(wǎng)格劃分有三個步驟：定義單元屬性（包括實常數(shù)）、在幾何模型上定義網(wǎng)格屬性、劃分網(wǎng)格。在這里，我們僅對網(wǎng)格劃分這個步驟所涉及到的一些問題，尤其是與復雜模型相關的一些問題作簡要闡述。自由網(wǎng)格劃分自由網(wǎng)格劃分是自動化程度最高的網(wǎng)格劃分技術之一，它在面上（平面、曲面）可以自動生成三角形或四邊形網(wǎng)格，在體上自動生成四面體網(wǎng)格。通常情況下，可利用ANSYS的智能尺寸控制技術（SMARTSIZE命令）來自動控制網(wǎng)格的大小和疏密分布，也可進行人工設置網(wǎng)格的大?。ˋESIZE、LESIZE、KESIZE、ESIZE等系列命令）并控制疏密分布以及選擇分網(wǎng)算法等（MOPT命令）。點擊工程對話框的mesh選項，并設置relvence選項值為100，這樣可以得到較高的網(wǎng)格區(qū)域，右擊，點擊mesh，軟件自動進行網(wǎng)格劃分?；シ鄢晒笕缦聢D所示 4.3.4工況條件對模型進行工況設置，包括固定部分和受力部分。點擊supports下的fixed support定義固定載荷，本模型中，設定地面為固定。如下圖 設置受力載荷，由于西電機定轉(zhuǎn)子在工作過程中，受到與鉆頭相反方向的力，為向上和向后的力?？梢栽陔姍C定轉(zhuǎn)子支架上定義兩個分力，分別為向上和向后。如下圖所示： 4.3.5解析對于某些結構，從概念的角度看，可以認為它是幾何不變的穩(wěn)定體系。但如果結構相近的幾個主要構件剛度相差懸殊，在數(shù)值計算中就可能導致數(shù)值計算的較大誤差，嚴重的可能會導致結構的幾何可變性忽略小剛度構件的剛度貢獻。如出現(xiàn)上述的結構，要分析它，就得降低剛度很大的構件單元的剛度，可以加細網(wǎng)格劃分，或著改用高階單元（BEAM-SHELL,SHELL-SOLID)。構件的連接形式（剛接或鉸接）等也可能影響到結構的剛度。充分利用ANSYS MAP分網(wǎng)和SWEEP分網(wǎng)技術，盡可能獲得六面體網(wǎng)格，這一方面減小解題規(guī)模，另一方面提高計算精度。工況條件設置完畢可以進行解析，點擊solve按鈕，軟件進入解析狀態(tài)。如下圖解析最終結果包括應力，應變，位移。近切取一個各平面都平行于坐標平面的六面體。此六面體上三個互相垂直的三個平面上的應力分量即可表示該點的應力狀態(tài)1。為規(guī)定應力分量的正負號，首先假設：法向與坐標軸正向一致的面為正面；與坐 標軸負向一致的面為負面。進而規(guī)定：正面上指向坐標軸正向的應力為正，反之為負； 負面上指向坐標軸負向的應力為正，反之為負。三個正面上共有九個應力分量（包括三個正應力和六個切應力）。此九個應力分量可寫成如下矩陣形式：如果作用在某一截面上的全應力和這一截面垂直，即該截面上只有正應力，切應力為零，則這一截面稱為主平面，其法線方向稱為應力主方向或應力主軸，其上的應力稱為主應力。如果三個坐標軸方向都是主方向，則稱這一坐標系為主坐標系。應力張量不變量在求解主應力的過程中會得到以主應力為未知數(shù)的三次方程，叫做狀態(tài)方程2。狀態(tài)方程的三個系數(shù)唯一由主應力確定，而一點的主應力是唯一的，這樣就得到了不隨坐標變化的三個量，叫作應力張量不變量用一般應力表示為紅色部分代表最大的值。由彩虹圖可以看出每一部分的值，也可以通過軟件設定，看任何部位的分析結果紅色部分代表最大的值。由彩虹圖可以看出每一部分的值，也可以通過軟件設定，看任何部位的分析結果參考文獻結論一、總結第一部分，文獻資料的搜集與整理。通過專利網(wǎng)、文獻庫和老師給的資料，了解了當前主流的幾種機車轉(zhuǎn)向架助推器類型。然后根據(jù)文獻資料，綜合分析每種助推器的優(yōu)劣，綜合比較借鑒，初步確定采用撬棍杠桿式助推方式。第二部分，確定局部和整體方案。進一步分析撬棍式助推器的助推方式，及需要哪些相配合的機構，將助推器分為執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)三部分。然后先對執(zhí)行機構進行理論受力分析，分析其位移量。借此計算出傳動部分帶輪減速的傳動比和需要的電機的轉(zhuǎn)矩，從而確定電機選型，至此傳動部分和驅(qū)動部分也同時確定下來。第四部分，各部件具體機構設計和校核。根據(jù)前面三章的內(nèi)容，確定執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)各部件的具體結構尺寸，確定軸上零件的定位和裝配方式，最后選擇合適的軸承并對各部件進行校核。二、設計的不足之處 這次的設計還只是階段性的，助推器的結構還可以進行局部優(yōu)化，中間的傳動系統(tǒng)也有很多不同的方案可以選擇，比如選擇帶輪傳動代替鏈傳， 三、個人體會畢業(yè)設計是大學四年期間最后一次正式的機構設計了，可以說是跨出大學校園的最后一步。需要考察自己大學期間學習的各項專業(yè)技能和課程知識，并且要綜合運用，對自己也是一次全面的提高。因為考研的關系，很多時間被占用了，所以畢業(yè)設計的時間比較緊，中間過程略顯倉促。剛開始做課題使并沒有什么頭緒，不知道從哪里下手。就像無頭的蒼蠅，這里做一些，那里做一些，其中受力分析就做了很多遍，事實證明這些都是無用功。后來跟指導老師溝通了很多次，確定下來步驟。先綜合分析助推器的總體結構，分成幾部分，比如驅(qū)動、傳動、執(zhí)行部分，這樣就有了一個大的方向。因此，我體會到初步設計必須確定每一部分的工作，由大到小，先分析結構，再對結構的運動和動力性能綜合分析，不斷的修正、不斷的改進，這樣才能做出完整的設計。參考文獻1楊穎萍，施俊俊，孫英彪.客車轉(zhuǎn)向架構架焊修工藝的探討A.第十四屆全國機械設計年會論文集C.中國機械工程學會，2008.2蒼松.動車組轉(zhuǎn)向架虛擬裝配技術的研究與應用D.遼寧：大連交通大學，20093Http:/www.easymover.it/en/pusher.php,5-20/2013-5-204Gregory James Newell. Materials handling device and system. 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