【正文】 最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計中被我引用或參考的論著的作者。 感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力 支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師 XX老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。 最后應(yīng)用 SolidWorks 軟件對小型球磨機進行三 維實體造型并進行了運動仿真 和力學(xué)分析 ， 運動仿真結(jié)果表明，小型球磨機能實現(xiàn)良好的運動性能， 將其基本的運動更具體直觀的展現(xiàn)在人們面前。 之后本 文對 各組成部件：磨料罐、罐體夾具、自傳支架、主軸、箱體 等進行了仿真分析，實現(xiàn)了球磨機的安全性、方便性和可視化 。 本文設(shè)計了 臥式行星式 的設(shè)計形式 ，并 通過行星齒輪盤機構(gòu)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，電動機帶動行星輪公轉(zhuǎn)，行星輪與靜止的內(nèi)齒輪的嚙合實現(xiàn)磨料罐的自傳運動。 第 26 頁 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 結(jié) 論 本文通過設(shè)計小型球磨機結(jié)構(gòu)，分析小型 球磨機的整個設(shè)計計算過程 ，最后對設(shè)計結(jié)果用 SolidWorks 進行了仿真 。 本章小結(jié) 本章主要利用 SolidWorks 軟件 對已經(jīng)建立的模型進行了運動仿真，并且運用 ANSYS 仿真軟件對主要零部件進行了有限元分析。如果齒輪長期工作，容易造成齒輪根部斷裂等情況。 從局部應(yīng)變圖和剪應(yīng)力圖中可以得出結(jié)論，齒輪主要應(yīng)力集中在受擠壓側(cè)輪齒根部兩端，與實際情況相符。從圖中可以看出，接觸面的最大應(yīng)力為 380MPa，符合設(shè)計要求。在經(jīng)過幾個小時的仿真分析后，我們得到了最終分析結(jié)果。 網(wǎng)格劃分圖見圖 。由于模型過于龐大，分析起來會比較困難，耗費時間長。其裝配模型如圖 所示： 第 24 頁 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 裝配模型 將保存好的“ .x_t”格式 文件導(dǎo)入到 ANSYS 仿真軟件，在 ANSYS 開發(fā)環(huán)境中對模型中的參數(shù)進行規(guī)范性標(biāo)定，例如摩擦系數(shù)、彈性模量、材料、質(zhì)心、接觸配合、網(wǎng)格劃分?jǐn)?shù)等。為了模擬實際的工作狀態(tài)，在裝配過程中，使裝配體的整體裝配模型的重心與裝配坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點重合，并且使得齒輪系中心線平行于 XY坐標(biāo)系平面，以便于 ANSYS 力學(xué) 仿真軟件進行有效地力學(xué)分析仿真。因此，本文主要針對行星齒輪系進行力學(xué)仿真研究。本文就采用 ANSYS 力學(xué)仿真軟件對所設(shè)計的小型行星式球磨機的關(guān)鍵零部件進行了力學(xué)仿真分析。該軟件提供了不斷改進的功能清單，具體包括：結(jié)構(gòu)高度非線性分析、電磁分析、計算流體力學(xué)分析、設(shè)計優(yōu)化、接觸分析、自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)劃分及利用 ANSYS 參數(shù)設(shè)計語言擴展宏命令功能。使用該軟件，能夠降低設(shè)計成本，縮短設(shè)計時間。想要解答，必須先簡化結(jié)構(gòu)，采用數(shù)值模擬方法分析。所謂工程分析軟件，主要是在機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)受到外力負(fù)載所出現(xiàn)的反應(yīng)，例如應(yīng)力、位移、溫度等，根據(jù)該反應(yīng)可知道機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)受到外力負(fù)載后的狀態(tài)，進而判斷是否符合設(shè)計要求。 其 運動仿真截圖見圖 。點擊“ 新建運動算例 ” ， 并點擊“添加馬達驅(qū)動”，選擇旋轉(zhuǎn)驅(qū)動作為主驅(qū)動并選擇太陽輪 相對于軸承座做順時針運動，運動速度為 10rad/s,運動時間為 30s。轉(zhuǎn)配好模型后，手動拖動運動零部件嘗試使其運動，如果零部件能夠靈活運動即可，如若不能，重新檢查裝配配合，直至滿足要求為止。 其中固定一個零部件作為基座，其余件均作為附件添加。 在本次設(shè)計中，本人也將球磨機的主要零部件進行了運動學(xué)仿真，以方便設(shè)計者更加直觀的分析設(shè)計。 第 22 頁 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第六章 運動學(xué)仿真和力學(xué)仿真分析 運動學(xué)仿真 運動仿真簡介 SolidWorks 三維設(shè)計軟件除了可用于對零部件的三維設(shè)計外，還可以對已經(jīng)裝配好的模型進行簡單的運動學(xué)仿真。如圖 。同時還在電氣箱上設(shè)置調(diào)速旋鈕，方便的控制球磨罐的運轉(zhuǎn)速度。 圖 球磨罐箱體安全門 與此同時，我們通過安全門的使用將電氣箱與機械箱體分開，用來保護電氣器件，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化操作。 圖 球磨罐 4 個腳輪 安全門的使用 小型球磨機的箱身可用低碳鋼焊接而成，焊接在箱體上的安全門用有機玻璃焊接在箱體上，透明的特性使觀察球磨罐更加方便。 箱體造型 增加腳輪 在小型球磨機的底部增加了 4個萬向輪，能夠隨時向任何方向移動，保證了它的實用性。 SolidWorks 三維設(shè)計軟件作為最易學(xué)的機械設(shè)計軟件，在國內(nèi)機械行業(yè)已經(jīng)占據(jù)了 70%的市場份額。 目前， SolidWorks 三維設(shè)計軟件已經(jīng)成為全球裝機量最大、最好用的軟件。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 19 頁 第五章 SolidWorks三維造型 三維造型軟件 SolidWorks 簡介 SolidWorks 公司是專業(yè)從事三維機械設(shè)計、工程分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件開發(fā)和營銷的跨國公司，其軟件產(chǎn)品 SolidWorks 提供一系列的三維（ 3D）設(shè)計 產(chǎn)品，幫助設(shè)計師減少設(shè)計時間，增加精確性，提高設(shè)計的創(chuàng)新性，并將產(chǎn)品更快推向市場。 圖 球磨機安全門罩設(shè)計結(jié)構(gòu)圖 本章 小結(jié) 本章主要介紹了小型球磨罐的夾具設(shè)計和安全門罩的設(shè)計，主要分析了夾具和安全門罩的結(jié)構(gòu)和工作原理，并保證了其工作的合理性和安全性，以及可實施性。安全門罩的設(shè)計保障了本文設(shè)計的小型球磨罐的安全性。當(dāng)磁性碰鎖打開時，會給控制箱體電信號，迫使球磨機停 止工作。其中安全門罩是由有機玻璃加工而成的透明式門罩，可以隨時觀察球磨罐的工作狀況，當(dāng)安全門罩 2 打開時，可沿罩第 18 頁 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 底的旋轉(zhuǎn)門軸 3翻折下來。 當(dāng) 行星齒輪盤機構(gòu)旋轉(zhuǎn)運動，磨料罐的自傳運動 時，上下螺母的設(shè)計可以保證罐體的密封性，防止研磨料溢出等問題。球磨罐夾具上設(shè)計了兩個鎖緊旋鈕，以保證 其鎖緊的安全性，保證在設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，球磨罐不會因松動而脫離出來。 其中，球磨罐端蓋上設(shè)計有密封圈槽，裝有密封圈。 如圖 所示，將一定量的研磨物料放入球磨罐 3中后，蓋上帶有密封圈的球磨罐端蓋4，將裝有研磨物料的球磨罐放入設(shè)備中的球磨罐筒 2內(nèi)，然后將夾具的固定板固定于球磨罐筒的長槽內(nèi)。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 第四章 小型球磨機附件的設(shè)計 球磨罐夾具設(shè)計 一個設(shè)計良好的球磨罐夾具應(yīng)該具備以下特征：（ 1）能夠保證球磨罐、夾具、球磨罐外筒三者之間正確的緊密固定；（ 2）所設(shè)計的夾 具結(jié)構(gòu)應(yīng)具備較好的工藝性能，以方便夾具的生產(chǎn)；（ 3）所設(shè)計的夾具具有良好的使用性能，可隨時進行更換、拆卸。 3． 7 本章小結(jié) 本章主要對球磨機的關(guān)鍵部件進行了設(shè)計計算，主要包括球磨罐外形的確定及尺寸計算、行星齒輪機構(gòu)的尺寸計算 及校核 、電動機的選型 、 帶傳動的設(shè)計計算 以及中心軸的設(shè)計和校核計算 。 3． 帶傳動設(shè)計 由以上計算可知，小帶輪轉(zhuǎn)速 min/5801 rn ? ，大帶輪轉(zhuǎn)速 min/2902 rn ? 普通 V 帶型號，查《機械原理與機械設(shè)計》中表 174，得 ?AK kwkwPKP Ac ???? 根據(jù) cP 和 1n ，選取 Z 型 V帶 查《機械原理與機械設(shè)計》中圖 1711 并參照表 175，選取 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 13 頁 mmdd 501 ? ， mmnndd dd 1002502112 ????? 帶速 smsmndvd /?? ?????? ?? 中心距、帶長及包角 根據(jù)式 ? ? ? ?21021 dddd ddadd ???? ， ? ? ? ?1 0 05021 0 0 ?????? a 即 300105 0 ??a ，初步確定中心距 mma 2020 ? 帶的基準(zhǔn)長度 ? ? ? ? ? ? ? ? mmmma ddddaL ddddd 501001005022020422 20212210 ??????? ? ???????????? ?? 由表 179，選帶的基準(zhǔn)長度 mmLd 710? 按式計算實際中心距 mmLLaa dd 2 ??????? ???????，取 mma 236? 驗算小輪包角 ???????????????? 236 121 a dd dd? 帶的根數(shù) 按式 ? ?Lc KKPP Pz?11 ??? 查表得 kWP ? , kWP ?? , ??K , ?LK ? ? ????z 根 =3 根，取 z=3根 3． 5 軸的設(shè)計和校核計算 3． 軸的設(shè)計 本次設(shè)計中采用實心圓軸作為主要動力傳輸零件，故取 115C? 由《機械設(shè)計手冊》式 202可得實心軸直徑的設(shè)計式 33 0 .7 51 1 5 1 5 .7 7290Pd C m mn? ? ? ? 由實際傳動 需要，本次設(shè)計選取軸徑 d=20mm 由于軸承受一定的彎矩，軸結(jié)構(gòu)選定為階梯軸，其設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖 ： 第 14 頁 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 中心輪軸設(shè)計結(jié)構(gòu)圖 3． 軸的校核計算 軸的空間受 力 簡圖如圖 圖 軸的空間受力簡圖 作垂直平面受力圖和水平平面受力圖，求出作用在軸上的載荷 垂直平面受力 帶輪 切向力 NdTF t 225160 10001822 11 ????? 齒輪切向力 NdTF t 300120 10001822 22 ????? 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 15 頁 軸承反力 NFFF ttBV 4322542300121 4243 21 ????????? NFFFF BVttAV ??????? 水平平面受力 帶輪 徑向力 NFF tr ????? ? 齒輪 徑 向力 NFF tr ????? ? 軸承反力 NFFF rrBH 4243 21 ????????? NFFFF BHrrAH ??????? 垂直平面彎矩 截面Ⅰ mmNFM AVV ??????? 41 截面Ⅱ mmNFM BVV ??????? 32 水平平面彎矩 截面Ⅰ mmNFM AHH ??????? 31 截面Ⅱ mmNFM BHH ??????? 32 求出合成彎矩 M 截面Ⅰ mmNMMM HV ???????? 332221211 截面Ⅱ mmNMMM HV ???????? 332222222 作出轉(zhuǎn)矩圖 根據(jù)已知條件，轉(zhuǎn)矩 T=18Nm 已知材料為 45 調(diào)質(zhì)鋼，由表 201 查得 MPab 650?? 。由于輪槽的楔形效應(yīng)，楔形槽可以增大法向壓力，在初拉力相同的條件下時， V 帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力，故可傳遞更大的載荷，具有較大的牽引能力。 V帶傳動又可分為普通 V帶傳動、窄 V帶傳動、聯(lián)動 V帶傳動等。由以上計算得知，大帶輪的轉(zhuǎn)矩為 mNT ??18 ，大帶輪的轉(zhuǎn)速為 m in/2905802121 rnn z ????