【文章內(nèi)容簡介】 的補充方程。 2）米塞斯（ ）屈服準(zhǔn)則 在一定的變形條件下，當(dāng)受力物體內(nèi)一點的應(yīng)力偏張力的第二不變量達到某一定值時，該點就開始進入塑性狀態(tài)。即 屈服準(zhǔn)則，也稱塑性條件。它 的 描述 是 用主應(yīng)力表示為 （? 1? 2） 2+（? 2? 3） 2+（? 3? 1） 2=2? S2=6K2【 4】 式中 ? s— 材料的屈服點， к — 材料的剪切屈服強度 與等效應(yīng)力比較，可得 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢 業(yè) 設(shè) 計 9 所以，米塞斯屈服準(zhǔn)則也可以表述為：在一定的變形條件下，當(dāng)受力物體內(nèi)一點的等效應(yīng)力達到某一定值時，該點就開始進入塑性狀態(tài) 。 在一定的變形條件下，當(dāng)材料的單位體積形狀改變的彈性位能（又稱彈性形變能）達到某一常數(shù)時，材料就屈服。 3） 屈服準(zhǔn)則的幾何描述 —— 空間主應(yīng)力中的屈服平面 屈服表面 —— 以應(yīng)力主軸為坐標(biāo)軸可以構(gòu)成一個主應(yīng)力空間，屈服準(zhǔn)則的數(shù)學(xué)表達式在主應(yīng)力空間中的幾何圖形是一個封閉的空間曲面。 圖 主應(yīng)力空間 米塞斯屈服表面 —— 由于矢量 OP=OM+MP 所以矢量的模 ,其中 而 │OM│ 就是 ? σ σ3在 ON 線上的投影之和，即 ?321321 (3/1 σσσσσσ ?????? nmlOM 由此可 求得 σ3/2?MP 根據(jù)米塞斯屈服準(zhǔn)則，當(dāng) ? =? s 時材料就屈服，故 P 點屈服時有 MP= 3/2 б S 因此，若以 M 為圓心， 3/2 б S為半徑，在垂直于 ON 線的平面上作圓，則該面上各點的應(yīng)力偏張量均相等，即均為 3/2 б S，所以圓上各點都進入塑性狀態(tài)。由于靜水應(yīng)力（包括 OM）不影響屈服，所以，以 ON 為軸線，以 3/2 б S為半徑作一圓柱 面，則此圓柱面上的點都滿足米塞斯屈服準(zhǔn)則。這個圓柱面就是用主應(yīng) 力 表示的米塞斯屈服準(zhǔn)則 在主應(yīng)力空間中的幾何表達。 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢 業(yè) 設(shè) 計 10 Pro/E 技術(shù)的發(fā)展 Pro/E 軟件應(yīng)用 隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，計算機輔助 設(shè)計與制造（ CAD/CAM）技術(shù)逐漸成為提高工程繪圖、產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計和加工水平的主導(dǎo)力量。任何單位和個人要想在激烈的市場競爭中立于不敗之地，就必須熟練掌握和應(yīng)用計算機輔助設(shè)計與制造（ CAD/CAM）技術(shù)。 Pro/Engineer（ Pro/E）是美國參數(shù)技術(shù)公司（ Parametric Technology Corporation 簡稱 PTC）的軟件。 Pro/E 軟件以其先進的參數(shù)化設(shè)計、基于特征的實體造型深受廣大用戶的喜愛，該軟件的應(yīng)用領(lǐng)域主要是針對產(chǎn)品的三維實體模型建立、結(jié)構(gòu)分析、以及模具設(shè)計等，用戶界面 簡潔、概念清晰、邏輯性強，比較符合工程技術(shù)人員的設(shè)計思想與習(xí)慣，是目前國內(nèi)企業(yè)和技術(shù)人員使用最廣泛的 CAD 軟件之一。 Pro /ENGINEER 是一個全方位的三維產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)軟件，它集零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、鈑金設(shè)計、鑄造件設(shè)計、造型設(shè)計、逆向工程、自動測量、機構(gòu)仿真、應(yīng)力分析、電路布線、裝配管路設(shè)計等功能模塊和專有模塊于一體，可以實現(xiàn)面向制造的設(shè)計 (Design For Manufacturing， DFM)、面向裝配的設(shè)計 (Design For Assembly， DFA)、逆向設(shè)計 (Inverse Design， ID)、并行工程(Concurrent Engineering， CE)等先進的設(shè)計方法和模式。 Pro/ENGINEER 野火版具有多項新特征和附加功能，使用起來更加直觀。它增加了自由形式曲面處理等新技術(shù)，強化了建模和使用范圍。 作為 Pro /ENGINEER 的 行業(yè)優(yōu)勢和發(fā)展方向， Pro/E 第一個提出了參數(shù)化設(shè)計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決相關(guān)性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進行選擇，而不必安裝所有模塊。 Pro/E 的基 于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設(shè)計。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機上。 它的 參數(shù)化設(shè)計 優(yōu)勢包括以下特性： * 三維實體模型 三維實體模型除了可以將用戶的設(shè)計理念以最真實的模型在計算機上表現(xiàn)以外，還可以隨時計算出產(chǎn)品的體積、面積、質(zhì)心、質(zhì)量和慣性矩等，以便了解產(chǎn)品的真實情況，可以減少對以上參數(shù)的人為計算時間。 * 單一數(shù)據(jù)庫 Pro/ENGINEER 是建立在單一數(shù)據(jù)庫上的，即工程的資料全部來自一個庫，使多個獨立用戶可以同時處理同一個產(chǎn)品的造型。并可隨時由三維實體僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢 業(yè) 設(shè) 計 11 模型產(chǎn) 生二維工程圖，而且自動標(biāo)注工程圖的尺寸。在三維實體模型或二維圖形上作尺寸修正時，其相關(guān)的二維圖形或三維實體模型均自動修改，同時裝配、制造等相關(guān)設(shè)計也會自動修改，這樣可確保數(shù)據(jù)的正確性，避免了耗時的反復(fù)修改。 * 以特征作為設(shè)計的單元 Pro/ENGINEER 以最自然的思考方式從事設(shè)計工作，如凸起 (Protrusion)、切削 (Cut)、鉆孔 (Hole)、開槽 (Slot)、圓角 (Round)、斜角(Chamfer)、圓軸 (Shaft)、軸頸 (Neck)、凸緣 (Flange)、薄殼 (Shell)、加強肋 (Rib)及管件 (Pipe)等均視為基本特征。也正因為以特征作為設(shè)計的單元，因此可隨時對特征做出合理、不違反幾何關(guān)系的修改操作，如重新定義 (Redefine)、重新排序(Reorder)、重新參考 (Reroute)、插入模式 (Insert Mode)、替換模式 (Change Mode)和刪除 (Delete)等。 * 參數(shù)式設(shè)計 配合單一數(shù)據(jù)庫，所有的設(shè)計過程中使用的尺寸 (參數(shù) )都存儲在數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計者只要更改三維零件 (Part)的尺寸，則二維工程圖 (Drawing)、三維裝配圖 (Assembly)、模具 (Mold)等立即依照尺寸的更改做幾何形狀的變化，這樣可以保證設(shè)計修改工作的一致性。正因為用參數(shù)式的設(shè)計，用戶可以運用強大的數(shù)學(xué)運算方式，創(chuàng)建各尺寸參數(shù)間的關(guān)系式，自動計算出模型應(yīng)有的外形，減少了逐一修改尺寸的時間，并可避免錯誤的發(fā)生。 * 直接建模：讓用戶在最小限度的界面交互和較少使用鼠標(biāo)的情況下，交互地建立和修改特征。 * 靈活的草繪和骨架：柔性特征可以很容易地對復(fù)雜的幾何體進行有效更改。 * 過程變形：能夠?qū)ψ冃芜M行詳盡的更改，而不需要修改原設(shè)計。 * 自由形式曲面處理：使用方便的工具欄和鼠標(biāo)，自由設(shè)計美學(xué)曲 面和曲線。 * 行為建模：行為建模 (BMX)已經(jīng)成為設(shè)計過程自動化的流行工具。 * 小組數(shù)據(jù)管理：具有安全多點協(xié)作功能，便于本地數(shù)據(jù)管理。 * 系統(tǒng)互連設(shè)計：用于制作電路圖，以及過程和測量示意圖。 模型檢測等原有的模塊。 PTC 公司同時提供了新的裝配功能、數(shù)據(jù)管理功能、仿真功能，并擴展了Pro/ENGINEER 的 * 全相關(guān)二維制圖：新的智能化約束捕捉功能加快了制圖實體的創(chuàng)建。 * 制造：高速加工的改進功能。 * 仿真： Pro/MECHANICA 是一個分析工具，可單獨使用。 * 模型檢查： ModelCHECK 使 CAD 檢查過程自動化。 * 造船：具有船體整體布局和細分的船體概念設(shè)計功能，具有建立詳盡的船舶結(jié)構(gòu)化框架的鋼結(jié)構(gòu)生成功能。 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢 業(yè) 設(shè) 計 12 另外， Pro/E 采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計、鈑金 設(shè)計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。 本課題研究的意義 球磨機作為一種應(yīng)用非常廣泛而且十分重要的生產(chǎn)機械，日益向大型化、自動化及復(fù)雜化發(fā)展 。這樣的關(guān)鍵設(shè)備一旦發(fā)生故障，往往會給生產(chǎn)帶來巨大的影響，常 常由于對故障的出現(xiàn)值估計不足，致使企業(yè)蒙受較大的經(jīng)濟損失， 在球磨機的使用中，主軸承 常常發(fā)生破壞失效進而導(dǎo)致整臺球磨機生產(chǎn)的突然中斷，從而造成重大經(jīng)濟損失，嚴重的還有可能導(dǎo)致人員傷亡。 解決球磨機使用安全性問題，將直接提高生產(chǎn)效率，促進相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。從經(jīng)濟效益和應(yīng)用前景上來看，可以提高設(shè)備的利用率，大大降低生產(chǎn)成本。故本文的選題“球磨機軸承設(shè)計及動態(tài)特性分析”對磨礦生產(chǎn)具有非常積極的理論和現(xiàn)實意義。 要解決球磨機工作過程中的實際問題，勢必對球磨機的工作狀況有一個全面清楚的認識，這樣作 出的分析才是科學(xué)有效的?；谠摲治霰疚?在三維設(shè)計的基礎(chǔ)上對球磨機主軸承的受力情況進行了詳細的理論分析計 算， 并在此基礎(chǔ)上用有限單元法結(jié)合相關(guān)理論進行了分析及討論。 3 球磨機工作原理和主要參數(shù)計算 本課題利用 Pro/E 三維制圖軟件對球磨機做了總體三維 設(shè)計，對 球 磨機結(jié)構(gòu)中的零件做了 結(jié)構(gòu)特征建模， 通過 球磨機 主 軸承 部 等 各大型 關(guān)鍵件的實體建模可以讓人們清楚的了解各零件的基本構(gòu)造 ，并且可以清楚的看到它的幾何尺寸，為各零件的設(shè)計和制造提供便捷 途徑，省去了對二維圖煩瑣的閱讀。磨機的總體造型 使球磨機的整體構(gòu)造一目了然，表達了用許多二維圖才能表達清楚的球磨機構(gòu)造。 同時在給定軸承相關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)上所做的軸承相關(guān)件的三維設(shè)計也為進一步做有 限元分析提供了實體模型，為問題的進一步深入討論打下了基礎(chǔ)。 在分析球磨機軸承 過程中，必須對球磨機的工作過程進行近似的模擬，為了能更合理地對球磨機實際的工作條件進行模擬，必須 先研究球磨機工作時破碎介質(zhì)在筒體內(nèi)的運動規(guī)律并計算出筒體的受力情況，進而確定出球磨機主軸承的承載情況。 球磨機工作原理簡介 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢 業(yè) 設(shè) 計 13 圖 球磨機 組裝 圖 球磨機工作時由電動機驅(qū)動，通過減速器把力和轉(zhuǎn)矩傳遞給齒輪軸，再通過齒輪軸與筒體上大齒輪的嚙合把動力傳遞給筒體使其轉(zhuǎn)動，這樣在 離心力和摩擦力的作用 下 ， 筒體內(nèi)物料和研磨體（鋼 球 ） 與筒體一起 運動。任何一層的運動軌跡為以筒體中心為中心，以 R 為半徑 (球所在回轉(zhuǎn)層的半徑 )的圓周。但球與筒體一起轉(zhuǎn)動而被提升到一定高度以后，因球的離心力小于球的向心力，此時，球就以初速度 V(筒體的圓周速度 )離開筒壁作拋物 線運動，下落后 重又回到圓的軌跡上。在運轉(zhuǎn)過程中，鋼球在球磨機內(nèi) 按圓與拋物線的軌跡周而復(fù)始地運動著 。 礦石的磨碎主要是靠破碎介質(zhì)落下時的沖擊力和運動時的磨剝作用。 研磨體兩種運動狀態(tài) 的假設(shè) 目前球磨機筒體兩側(cè)主軸承的受力計算中，對筒體內(nèi)研磨體有兩種假設(shè)方法：一種按靜態(tài)，即筒體內(nèi)研磨體及物料等重量按靜止的 均布的作用在筒體的有效長度上；另一種按動態(tài) 【 5】 ，即球磨機在回轉(zhuǎn)運動中，部分研磨體貼著筒體一起回轉(zhuǎn)上升，另一部分研磨體則成拋出狀態(tài)，由離心力和自重使研磨體拋落對筒體產(chǎn)生較大的沖擊力，但此沖擊力假設(shè)如同瀑布沖擊巖石，是連續(xù)的傳遞給筒體。實際上每一個研磨體沖擊筒體時是不連續(xù)的，沖擊時間一般在 103S 以下，而研磨體相繼沖擊間隔時間一般為 ～ 秒。對于濕式球磨機，由于筒體內(nèi)有礦漿，球載拋落時的沖擊載荷被礦漿和球載所吸收，傳到筒體上的力已很小，因此可以不考慮。所以，濕式球磨機的筒體上只作用有筒體的自 重，作圓周運動的破碎介質(zhì)和物料的重量及離心力。干式球磨機則要考慮到?jīng)_擊載荷的影響。 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢 業(yè) 設(shè) 計 14 靜態(tài) 下球磨機主軸承的受力分析 電動機的選取 根據(jù)已知條件得： η 01=ξ =； η 12=λμ = =； η 23=ξμ = =； η 34=λμ = =； 其中各符號意義如下： ξ —— 聯(lián)軸器傳動效率； λ —— 齒輪傳動效率； μ —— 軸承傳動效率 。 η ij—— 第 i軸與第 j 軸間的傳動效 率； （其具體數(shù)值可由機械設(shè)計手冊查得） 根據(jù)齒輪間傳動比與齒輪齒數(shù)間的關(guān)系得： I12=Z2／ Z1=5。 I34=Z4／ Z3=186／ 21= 其中 Iij:第 i軸與第 j 軸間的齒輪傳動比； Zi:第 i軸上齒輪齒數(shù) 由筒體工作轉(zhuǎn)速及各級傳動比間的關(guān)系可估算電機轉(zhuǎn)速 N: N=nI12η 34= 5=（ r／ min） 其中 n— 筒體工作轉(zhuǎn)速 根據(jù)機械設(shè)計手冊查得電動機規(guī)格型號中 739 r／ min 的電機最合適，其型號為 YR5605— 8，電機額定功率為 630KW, 其額定電壓 10000V。 筒體大齒輪受力分析 現(xiàn)對大齒輪受力情