风机系统风门控制设备设计

风门系统风机控制设备设计说明书目录摘要1Abstract2第一章绪论3 1.1课题的来源与研究的目的与意义.4 1.2风门系统风机控制设备的方案分析.5 1.2.1 结构分析.6 1.2.2 机械结构总体方案与布局.7 1.2.3 风门系统风机控制设备的工作原理.7 1.3课题研究的内容.8 1.3.1 Solidworks设计基础.9 1.3.2 草图绘制.10 1.3.3 基准特征，参考几何体的创建.11 1.3.4 拉伸、旋转、扫描和放样特征建.12 1.3.5 工程图的设计.13 1.3.6 装配设计.17第二章机械结构的设计.18 2.1 伺服电机的选型计算20 2.2 转轴的设计计算.24 2.3 轴承的选型.25 2.4 风门框架的设计.26 2.4.1风门框架设计的一般要求.27第三章 风门系统风机控制设备各部分强度的校核.28 3.1轴承强度的校核28 3.2转轴的受力分析与校核29结论30致谢31参考文献32摘 要风机是一种十分常见的流体机械设备，广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风等。目前，在我国各行各业的各类机械与电气设备中，与风机配套的电机约占全国电机装机量的60%，耗用电能约占全国发电总量的七分之一。随着全球能源短缺问题的日益严重，节能环保越来越受到各国的重视。风机作为重要的耗能设备之一，如果能降低其能耗，开发新型的节能产品，必然会为国民经济带来巨大的经济效益。风机是国民经济各部门广泛应用的机器。据统计，在全国的总用电量中，风机的耗电量约占10%。节约能源是我国的一项基本国策，也是我国今后长期的战略任务。据相关调查资料表明，目前我国使用的风机的效率，多数比工业先进国家的同类产品的效率低5%-10%。因此提高风机机械研究和设计水平，对国民经济的发展及节约能源将产生重要的影响。在火电厂中风机是仅次于泵的耗电大户，其耗电量约占机组发电总量的1.5%-3%，占厂用电的25%-30%左右，其运行费用己直接影响到电厂的经济性。目前风机在我国电厂中占有较大比例，研究和改造离心式风机，提高其效率，对火电厂的节能增效具有重要意义。前向风机，如9-19、9-26系列风机，由于其输出压力高，因而广泛用于锻冶炉及高压强制通风、物料、空气输送等。前向式风机由于其叶片出口角和叶片曲率较大的结构特点，流动往往比后向风机更为复杂。尤其是在叶轮流道末段，风机总是不可避免的出现强烈的“射流一尾流结构、分离流动以及二次流等。这些流动往往是能量损失、振动和噪声的重要来源之一。而在后向风机中，这些不利的流动一般可以得到的减弱甚至消除。因此，设计后向叶片代替前向叶片，减小流动损失，是提高风机的性能的可行路径。随着国民经济的快速发展，电厂在环境保护方面的压力越来越大，于是电厂在锅炉尾部加装了除尘、脱硫、脱氮等设备；为了提高老电厂的热效率，通常在锅炉尾部加装受热面；有些电厂增加机组后，为了节省投资，从原锅炉分流一部分烟气来预热制粉系统需要的新空气，所有这些都增加了管道的阻力和系统的风量。类似的问题也多存在于煤矿业、建筑通风系统、纺织企业、钢铁企业、水泥生产和粮食储存等社会生产的多个方面。为了满足增大系统风量的需求，必须对风机进行更换或改造。更换新型风机虽然可以满足需要，但是将导致耦合器、增速器、电动机的重新选型、一次性投资巨大，回报率低。对现有风机进行改造，不仅可以降低再投资需要的资金，而且可以减少新设备的占地面积，有利于设备的布置。目前，G4-73型风机还普遍应用于300MW及以下的电厂机组和各类工矿企业中，对其进行研究改造将对这些企业的节能增效产生重大影响。 关键词：风机；机械设备；通风；百叶窗。 absraotePneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer augerThis paper discusses the meat processing machinery - crusher working principle, main technical parameters, transmission system, the typical parts of the structure design and production capacity analysis.Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required.Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom.第一章 绪论机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。 不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有：建立和发展机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。 研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的需要。机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。机械制造企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批量有单件和小批，也有中批、大批，直至大量生产。销售对象遍及全部产业和个人、家庭。而且销售量在社会经济状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等等。19世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。19世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。综合-专业分化-再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。 风门系统风机控制设备是近几十年发展起来的一种高科技半自动化生产设备。风门系统风机控制设备的是工业机器的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。风门系统风机控制设备作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。1.1课题的来源与研究的目的和意义现代工业风门系统风机控制设备起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的自动化产品。1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型风门系统风机控制设备。商名为Unimate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用气驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用风门系统风机控制设备就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业风门系统风机控制设备。1962年，美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran风门系统风机控制设备，原意是灵活搬运。该风门系统风机控制设备的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用气驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种风门系统风机控制设备出现在六十年代初，但都是国外工业风门系统风机控制设备发展的基础。1978年，美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vic-arm型工业风门系统风机控制设备，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于1毫米。美国还十分注意提高风门系统风机控制设备的可靠性，改进结构，降低成本。如Unimate公司建立了8年风门系统风机控制设备试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时间），由400小时提高到1500小时，精度可提高到0.1毫米。德国机器制造业是从1970年开始应用风门系统风机控制设备，主要用于起重运输、焊接和设备的钻孔、攻牙等作业。德国KnKa公司还生产一种全自动风门系统风机控制设备，采用新的结构和程序控制。瑞士RETAB公司生产一种全自动智能风门系统风机控制设备，采用示教方法编制程序。日本是工业风门系统风机控制设备发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进二种典型风门系统风机控制设备后，大力研究风门系统风机控制设备的研究。据报道，1976年从事风门系统风机控制设备的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。1979年120多个大学和国家研究部门用在风门系统风机控制设备的研究费用42%。1979年日本风门系统风机控制设备的产值达443亿日元，产量为14535台。其中固定程序和可变程序约占一半，达222亿日元，是1978年的二倍。具有记忆功能的风门系统风机控制设备产值约为67亿日元，比1978年增长50%。智能风门系统风机控制设备约为17亿日元，为1978年的6倍。截止1979年，风门系统风机控制设备累计产量达56900台。在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%60%的速度增长。使用风门系统风机控制设备最多的是汽车工业，其次是电机、电器。预计到1990年将有55万机器人在工作。第二代风门系统风机控制设备正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使风门系统风机控制设备具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉风门系统风机控制设备。第三代风门系统风机控制设备则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。随着风门系统风机控制设备的研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。随着科学技术的发展，风门系统风机控制设备也越来越多的地被应用。在机械工业中，铸、焊、铆、冲、压、热处理、机械加工、装配、检验、喷漆、电镀等工种都有应用的实理。其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工作中也均有所应用。 综上所述，有效的应用风门系统风机控制设备，是发展机械工业的必然趋势。1.2 风门系统风机控制设备的方案分析 为了使风门系统风机控制设备的通用性更强，把风门系统风机控制设备设计成为圆盘状，中间装有百叶窗，通过伺服电机配行星齿轮减速机通过偏心轮机构驱动连杆机构带动与百叶窗固接在一起的摇杆上下摆动，这样就实现了百叶窗的开合，因此，就起到了控制风门开合的作用。1.2.1 结构分析 风机系统风门控制设备主要是通过伺服电机配行星齿轮减速机通过偏心轮机构驱动连杆机构带动与百叶窗固接在一起的摇杆上下摆动，这样就实现了百叶窗的开合，因此，就起到了控制风门开合的作用。由于伺服电机带有信号反馈功能，以及可以任意调节转速和输出扭力，所以这就使得设备在不同的风力场合都能够使用，应用面非常广泛。1.2.2 机械结构总体方案与布局风机系统风门控制设备主要是通过伺服电机配行星齿轮减速机通过偏心轮机构驱动连杆机构带动与百叶窗固接在一起的摇杆上下摆动，这样就实现了百叶窗的开合，因此，就起到了控制风门开合的作用，设计出的方案布局图如下图所示。 风门系统风机控制设备总体方案与布局图 设计中采用PLC控制系统通过伺服电机控制风门系统风机控制设备实现控制风门开合的动作，既可以简化控制线路，节省成本，又可以提高劳动生产率。1.2.3 风门系统风机控制设备工作原理 风门系统风机控制设备的工作原理就是通过伺服电机配行星齿轮减速机通过偏心轮机构驱动连杆机构带动与百叶窗固接在一起的摇杆上下摆动，这样就实现了百叶窗的开合，因此，就起到了控制风门开合的作用。由于伺服电机带有信号反馈功能，以及可以任意调节转速和输出扭力，所以这就使得设备在不同的风力场合都能够使用，应用面非常广泛。1.3课题研究的内容 本论文主要研究运用SolidWorks对风机系统风门控制设备进行设计。在设计过程中，了解SolidWorks的各种功能。 SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内。当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。1997年，Solidworks被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名。从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖。其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。 由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它3D CAD软件相比，SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这一事实说明了越来越多的工程师和设计者使用SolidWorks三维软件，越来越多的企业需要SolidWorks人才。Solidworks软件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是SolidWorks的五大特点。使得SolidWorks三维软件成为目前全球领先的三维CAD解决方案。SolidWorks在设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛选，工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。 由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。据世界上著名的人才网站检索，与其它3D CAD系统相比，与SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用SolidWorks，越来越多的企业雇佣SolidWorks人才。据统计，全世界用户每年使用SolidWorks的时间已达5500万小时。在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如哈尔滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、华中科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等也在应用SolidWorks进行教学。Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。 SolidWorks在现今社会阶段逐渐广泛应用，并且SolidWorks公司对中国市场重点开发，日后SolidWorks应用将会更加完善，更加普遍。通过前文对SolidWorks的深入了解后，往后会对SolidWorks进行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力学分析等。1.3.1 SolidWorks设计基础 熟悉SolidWorks的工作环境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作环境中文件的打开、保存、导入等基本操作，掌握三维建模流程。1.3.2 草图绘制 掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图绘。1.3.3 基准特征-参考几何体的创建 清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。1.3.4拉伸、旋转、扫描和放样特征建模 灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。1.3.5工程图设计 灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。1.3.6 装配设计 灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用SolidWorks智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。第二章 机械结构的设计2.1 伺服电机的选型计算 已知整个风门系统风机控制设备中，伺服电机所受到的负载来自驱动摇杆带动百叶窗开合的力，以及摇杆，连杆，百叶窗等等的重力和各方面的摩擦力以及空气阻力，在这里，我们取总重量为500Kg，摇杆摆动的往复移动的范围为移动速度为12r/min。即： 根据本次设计由于为了该机构的方便使用，我们选择交流伺服电机通过驱动偏心轮机构带动摇杆机构往复运动从而带动百叶窗开合，交流伺服电机的型号是92BL-A类型的。具体的电机设计计算如下： 1）交流伺服电机设计计算 1、确定运行时间本次设计加速时间 负载速度（m/min）有速度可知每秒移动50mm，2.电机转速 3.负载转矩式中：TL为伺服电机的额定转矩；为摩擦系数;PB为伺服电机的机械效率;4.负载惯量左右水平运动伺服电机的负载惯量为：总惯量为：5.电机转矩启动转矩必须转矩；S为安全系数，这里取1.0 根据以上得出数据，我们选用交流伺服电机型号为92BL-A，采用交流电源驱动，根据电机的特性曲线以及参数表如下： 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用交流伺服电机的具体型号为92BL-4030H1-LK-B，电机额定功率为1.5KW，额定转矩为7.63N.m，最大转矩为8N.m，额定转速为 3000r/min。电机大致图如下：外形尺寸300x92x86，电机输出轴径为25mm。2.2 转轴的设计计算及强度校核轴是组成机械的重要零件之一，它是安装各种传动零件，使之绕其轴线转动传动转矩或回转运动，并通过轴承与机座相联接。轴与其上的零件组成一个组合体轴系部件，在轴的设计中不能只考虑轴本身，必须和轴系零部件的整个结构密切联系起来。 由于控制风门开合所用的轴即传递扭矩又承受弯矩，所以我所设计的阶梯轴为转轴，轴的初步设计是根据扭转强度，校核弯曲强度，由于轴的材料很多，主要根据轴的使用条件，对轴的强度、刚度、和其他机械性能等的要求，采用热处理方式，同时考虑制造加工工艺并力求经济合理，通过设计计算来选择轴的材料，选用最常见的Q235A钢作为轴的材料,且其需用切应力为40MPa。轴与其上的零件组合成一个组合体，在轴的设计中不能只考虑轴本身，必须和轴系零部件的整个结构密切联系起来。轴的结构设计是在初算轴径的基础上进行的。为满足轴上零件的定位、紧固要求和便于轴的加工和轴上零件的装拆，通常将轴设计成阶梯轴。轴的结构设计的任务是合理确定阶梯轴的形状和全部结构尺寸。轴的材料选用Q235A钢，为保证其力学性能，进行调质或正火处理。轴的计算内容：（以下设计内容参照机械设计课程设计P24-30及机械设计P310-319）1、初步计算轴的直径按照扭转强度估算轴的最小直径，写成设计公式，轴的最小直径mm，查表16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入设计公式得=32.26mm。考虑到轴上有键槽以及其他因素的影响，应适当增加轴径以补偿键槽对轴强度的削弱。取轴的直径d为40mm，即最右端装带轮处的直径为40mm。装有密封元件和滚动轴承处的直径，应与密封元件和轴承的内孔径尺寸保持一致。轴上两个支点的轴承，应尽量采用相同的型号，便于轴承座孔的加工。相临轴段的直径不同形成轴肩。当轴肩用于轴上零件定位和承受轴向力时，应具有一定的高度，轴肩处的直径差一般取510mm，这里轴肩出的直径差选择5mm，然后协调各段轴的长度，考虑到要装轴承座和机构的合理性，还有螺钉等的长度及其他各方面的因素，初步确定轴的各段长度。2.3 轴承的设计计算 轴承的选择并不是只考虑轴径一个因素，还要考虑到轴承的性能，一般要考虑到其寿命、可靠度（指该轴承达到或超过规定寿命的概率）、静载荷、动载荷、额定寿命、基本额定寿命、基本额定载荷等等很多因素。最主要的是允许空间、载荷的大小和方向、轴承工作转速、旋转精度、轴承的刚性（一般磙子轴承的刚性大于球轴承）、轴向游动、安装和拆卸。因为在本设计的轴上径向载荷大，轴向载荷小，而且存在轴或壳体变形大以及安装对中性差的问题，所以选用调心滚子轴承，因为调心磙子轴承主要承受径向载荷，也可同时承受少量的双轴向载荷，而圆锥磙子轴承有打的锥角可承受大的径、轴向联合载荷。所以选用（双列向心）圆锥磙子轴承，有双内圈，并是可分离的轴承，根据d=80mm,由参考资料2P7356 表7278 带紧定套的调心滚子轴承（GB/T288-1994），选用22218CK/W33+H318轴承。 2.4 风门框架的设计 风门框架的设计主要要保证刚度、强度、及稳定性。其中，刚度是评定大多数风门框架工作能力的主要准则；强度是定重载风门框架工作性能的基本准则，风门框架的强度应根据机器在运转过程中可能发生最大载荷或安全装置所能传递的最大载荷来校核其静强度，有时还要校核其疲劳强度。风门框架的强度和刚度都 需要从静态和动态两方面来考虑。动刚度是衡量风门框架抗振能力的指标，而提高风门框架的抗振性能应从提高风门框架的构件的静刚度方面入手，合理设计风门框架构件的截面形状和尺寸。稳定性是保证风门框架正常工作的基本条件，必须要注意。2.4.1风门框架设计的一般要求1） 在满足强度和刚度的前提下，风门框架的重量应要求轻、成本底；2） 抗振性好；3） 由于内应力及温度变化引起的结构变形应力最小；4） 结构力求便于安装与调整，方便修理和更换零部件； 初步确定风门框架的形状和尺寸，风门框架的结构形状和尺寸，取决于安装在它们内部与外部的零部件的形状和尺寸，配置情况、安装与拆卸等要求。同时也取决于工艺、所承受的载荷、运动等情况。风门框架材料的选用主要根据风门框架的使用要求，多数风门框架形状较复杂，故一般采用铸造，由于铸铁的铸造性能好，价廉和吸振能力强，所以应用最广。由于本设计是用于风机系统里的控制风门开合的设备中，属于重型风门框架，此设备一般会布置到二搂，而不会在底层，这就要求风门框架的重量轻，所以采用焊接风门框架，而且焊接风门框架具有制造周期短、重量轻、成本底且强度和刚度高、施工简便等优点，主要就是钢板拼焊而成，右端风门框架采用型钢结构，主要由槽钢，角钢，和钢板焊接而成，重量轻，成本底，材料利用充分。焊接时应注意以下几点：1）材料的可焊性 可焊性差的材料会造成焊接困难，焊缝的可靠性降低 所以本设计考虑到材料的可焊性选用25钢；2）合理布置焊缝 焊缝应位于低应力区，以获得承载能力大，变形小的构件，焊缝布置要尽可能对称和减少焊缝的数量、尺寸，且焊线要短，主要焊线要连续；3）提高抗振能力 普通钢材的吸振能力低于铸铁，对抗振能力要求高的焊接件应采取抗振措施，可利用钢板间的摩擦力来吸收振动；4）合理选择截面形状 提高焊接接头抗疲劳能力和抗脆断能力。5)尽可能选用标准型材、板材，合理确定焊缝尺寸。第三章风门系统风机控制设备各部分强度的校核3.1轴承强度的校核 轴承的选用在以上的说明中已经给出，选用的是带紧定套的滚子轴承，型号为22218CK/W33+H318，其基本参数为主要是额定载荷：C=240000N， =322000N，e=0.23,Y=2.5,，假定轴承的寿命为3年，每天工作10小时，一年工作300天，所以轴承的基本额定动载荷可按一下公式进行计算： C=其中：C基本额定动载荷计算值，N； P当量动载荷，按式计算，为轴承所受径向载荷，轴向动载荷，X为径向动载荷系数，Y为轴向动载荷系数； 寿命因数，按表7-2-8选取； 速度因数，按表7-2-9选取； 力矩载荷因数，力矩较小时=1.5,力矩较大时=2; 冲击载荷因数,按表7-2-10选取; 温度系数,按表7-2-11选取;轴承尺寸及性能表中所列基本额定动载荷;由表查得=1.19,=0.366,=1.5,=1.2（中等冲击）,=;1.0；因为轴向载荷=0，即，所以当量动载荷即， ,所以此轴承选的合适,能满足要求。3.2 转轴的受力分析与强度校核 轴的强度计算一般可分为三种：1） 按扭转强度或刚度计算；2）按弯扭合成强度计算；3）精确强度校核计算。 当轴的支撑位置和轴所受的载荷大小、方向、作用点及载荷种类均已确定，支撑反力及弯矩可求得时，可按照弯曲或者弯扭合成强度进行轴的强度计算。作用在轴上的载荷一般按集中载荷考虑，如本设计中的带传动对轴的力，其作用点取在轮缘宽度的中点。计算时，通常把轴当作置于铰链支座上的双支点梁，一般轴的支点近似取为轴承宽度中点。由于本设计所用轴主要是受弯曲强度，很少的扭转强度，是根据扭转强度设计，应校核轴的弯曲强度，首先分析轴的受力，左端受的是圆锥筛的重力，右端是带轮对轴的力，中间是轴承座的两个支撑力。轴径是按扭转强度初步设计的，所以要校核轴的弯曲强度，轴的强度校核也就是找出危险截面，看危险截面是否满足轴径条件，如果危险截面满 足，那么别的轴径肯定满足；根据轴的实际尺寸，承受的弯矩、扭矩图考虑应力集中，表面状态，尺寸影响等因素，及轴材料的疲劳极限，计算危险截面的情况是否满足条件。我所校核的轴是根据许用弯曲应力校核的，即由弯矩产生的弯曲应力不超过许用弯曲应力，一般计算顺序是先画出轴的空间受力图，将轴上作用力分解为水平面受力图和垂直面受力图，并求出水平面上和垂直面上的支承点反作用力。然后作出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩图，作出合成弯矩图和转矩图应用公式绘出当量弯矩图，式中是根据转矩性质而定的应力校正系数。对于不变的转矩，取；对于脉动的转矩，取；对于对称循环的转矩取。是材料在对称循环应力状态下的许用弯曲应力；是材料在静应力状态下的许用弯曲应力；是材料在脉动循环应力状态下的许用弯曲应力；在锥筛的设计过程中，轴的材料为45#钢，其基本参数为，；应满足 下列条件： 或 W为轴的抗弯截面系数；轴的受力，轴左端是锥筛对轴的力也就是锥筛的重力，右端是带轮对轴的压力。具体受力情况如下图：由材料力学的相关知识可得： 解得： 由 得： 可得轴的弯矩图则如下： 轴所受的转矩如下：转矩图如下：=；所以，=所以当量弯矩图为：可知轴承的危险截面在左边轴承支撑处，根据轴的校核条件可以算出：；即： 所以：根据校核，截面强度足够，其它截面也是足够安全的。结 论 这段时间以来，通过查阅各种需要用到的资料，和以往老师们传授的知识，通过日以继夜的计算和绘图，到如今论文总算完成了，心里充满了各种感想。觉得做一门学问，真的不容易，需要花费很多的时间和精力在上面，只有这样，才能做得更好，才能使论文得到大家都认可。做到这里，论文总算完成了，心里感概很多，知道自己现在缺乏什么，需要继续补充什么，也同样让我懂得了风机系统风门控制系统的结构和工作原理。致 谢在论文完成之际，我首先向我的导师致以衷心的感谢和崇高的敬意！在这期间，导师在学业上严格要求，精心指导，在生活上给了我无微不至的关怀，给了我人生的启迪，使我在顺利的完成学业阶段的学业的同时，也学到了很多做人的道理，明确了人生目标。导师严谨的治学态度，渊博的学识，实事求是的作风，平易近人、宽以待人和豁达的胸怀，深深感染着我，使我深受启发，必将终生受益。经过近半年