部件设计范文

部件设计范文（精选12篇）

部件设计 第1篇

由圆盘造球机制好的生球, 经过筛分将合格生球由布料器按工艺要求的料层厚度均匀地铺布在链篦床尾部篦床表面上, 由链篦床装置载着生球向链篦机头部运行。链篦床装置根据工艺要求。先进入干燥室 (有的分为干燥I室及II室) , 脱除生球中的附着水和结晶水, 干燥室温度一般在550℃以下。然后再进入预热室, 将生球加热到750~950℃。使生球具有一定的抗压强度。最后经卸料装置将预热好的球团送入回转窑中进行焙烧 (氧化球团) 或还原 (金属化球团) 。在这一过程中, 链篦床装置是从高温区运行至低温再运行至高温区, 属于反复运行于高、低温区之间, 起着运送料球的作用, 一旦它出现大的问题, 整台链篦机失去作用, 所以我们才要对其中代表性的部件进行一些探究。

2 主要部件设计研究

链篦床装配的材料及结构设计:链篦床就像带式输送机中的胶带, 通过不停的运行, 传送着料球。链篦床本身重量达80吨左右 (以规格2.8×36m为例) , 再加上其上布的40吨左右的料球, 与同长度的胶带相比, 不知要庞大多少倍。如何能保证整个链篦床在常温和高温区都能正常的运行, 而不至于产生干涉和漏料, 这一直是各设计院及相关人士研究的重点。下面我就详细阐述一下自己在这方面的见解。

2.1 链篦床的组成

链篦床由挡圈、套管、左侧板、链节、定距管、小轴、篦板、右侧板、卡块组成。几百节这种结构连接在一起, 形成的环行结构, 成为一条“合金钢带”, 它在常温与高温区穿梭, 完成着自己传送料球的使命。

2.2 链篦床零部件的材料及结构设计

2.2.1链节的材料及结构设计。 (1) 链节的材料设计。根据有关资料及实验, 对于链节的材料也先后做了几次更改。一方面要求其膨胀及收缩率不能过大;另一方面又需要考虑其高温时的抗拉强度足够, 开始时我们先后选过ZG3Cr26Ni4、ZG42Cr Mo, 结果不是高温时强度差一些, 就是膨胀和收缩率不够理想, 另外还出现使用寿命不够长的缺点。后来我们选用了HH (进口牌号) , 经高温实验, 得出温度从600度升至800度, 膨胀量为0-3之间。 (2) 材料的拉伸实验。链节作为链篦机主要零部件之一, 同时也为了验证HH (相当于Cr25Ni12) 材质的抗拉强度, 做了拉伸实验, 两次实验结果为520、535MPa。理论HH材料的抗拉强度是515MPa, 我们选用的材料符合要求。 (3) 链节结构设计。链节由于承载整个链篦床及其上料球的重量, 因此要求其强度足够, 在选择了合适的材料之后, 其结构也要合理, 这样才能使链节的设计更完善。原来壁厚为6mm, 现改为8mm (要保证内腔尺寸, 因内腔是与链轮上的齿相啮合的) 。因链节在高温与常温区交替运行, 经受着严重的氧化腐蚀, 如果壁过薄, 则其寿命就不能很好的保证, 如壁过厚, 又需增加驱动的动力。另外内腔尺寸由于与链轮配合, 原来与主传动链轮单侧间隙为2.5mm, 防止膨胀时链轮齿与链节卡死, 导致严重的停机事故。

2.2.2篦板、卡块的材料及结构设计。 (1) 篦板、卡块的材料设计。篦板采用的材质只含有Cr和Ni, 实际在高温下, 这种材质抗腐蚀性差, 用不到半年时间就已经出现漏料现象。之后在原材料中加入了N、Re, 卡块材质与其相同。在正常条件下 (不发生过烧) 可用一年半左右, 因篦板、卡块受到拉力较小, 故对其材料的抗拉强度没有严格要求, 只是要求其在高温时的刚性, 材料中加入了Ni、N、Re都是为了提高其在高温时抗变形能力。但因为篦板的膨胀对整个篦床的影响较大, 所以我们对篦板的膨胀情况也做了相应的实验。经高温实验, 得出温度从650度升至850度, 膨胀量为0-2之间。这组数据为链篦床的整体设计奠定了良好的基础。 (2) 篦板、卡块的结构设计。原来篦板和现在篦板与固定弯板的配合尺寸如图1、图2所示, 7为篦板, 9为卡块, 10, 11, 12为连接用标准件。

图1采用的标准件为M12×35螺栓, M12螺母及一平垫, 结果穿上φ50的模拟轴后, 螺栓无法完全伸入。故又产生了如图2所示结构, 与图1相比篦板筋左移4mm。距100尺寸线由35改为31, 其中心线向筋端部移2mm, 距小轴中心线由3mm增加到5mm, 卡块可不变, 另外此篦板在端部又设计延伸圆弧, 目的是在设备运行维修时, 篦板可挂在小轴上, 安装卡块和连接用标准件。

2.2.3左右侧板的材料与结构设计。与篦板相似, 左右侧板不承受太大的拉力, 只起到一个挡料作用, 但为延长寿命, 仍选择了同篦板相同的材质。在结构上, 只要注意在链篦床弯曲段不发生干涉就可以了。

2.2.4整个链篦床结构设计。链篦床一节的装配如图2所示 (2.8×36m规格) 。上面已经阐述了几种零部件, 还有小轴、定距管、套管、挡圈未谈及。链篦床最关键的是各件彼此之间间隙问题。因在高温时各件要膨胀, 而冷态又收缩。本设计中, 各部件高温膨胀量均在4mm左右, 而链篦床是不断运行的, 并非停在原地被烘烤, 所以经历高温时间并没有那么长, 不至于象实验时一直处于静态加热状态。每两个链节间总间隙不小于12mm, 可以满足膨胀要求, 另外筛分后料球直径为8~16mm, 链篦床在冷态时温度也不是常温, 所以两链节间总间隙应在10mm左右, 因此链篦床这样的结构既满足了冷态不漏料, 又满足热态不干涉, 成为一种合理设计。

参考文献

[1]重型机械标准[S].中国标准出版社.

[2]实用材料手册[M].机械工业出版社.

[3]机械设计手册[M].机械工业出版社.

部件设计 第2篇

作者：张香圃 刘永利 王宏臣

摘要:高职教育的主要任务是培养高素质高技能的人才,“工学结合”和工作过程系统化课程是有效可行的方法。开发《机构设计与零部件应用》工作过程系统化的学习领域课程教学资源,主要是选择合适的机器机构作为学习性工作任务,基于工作过程设计教学内容,以工作任务和教学情境设计和组织教学,设计教学活动。

关键词:工作过程;学习领域;学习情境

1教学改革背景

教高[]16号文件中明确提出:要大力推行工学结合,突出实践能力培养,改革人才培养模式。工学结合体现了校内学习与校外工作相结合的特点,带有浓厚的职业导向,具有鲜明的市场化运作特征[1],是加强职业教育与用人单位需求对接的关键举措。探索和实践工学结合的人才培养模式,成为了新时期高职院校改革创新的重要内容。[2]

工学结合是具有中国特色的职业教育人才培养模式和职业学校基本的教学制度。工学结合的形式是多样的,基本模式应该是“校企合作”。基础是一致的,那就是必须使企业、学校和学生三方有共同的着力点,既能保证企业的效益,又能利用学校的人才培养,同时必须保证学生综合职业能力的提高,实现“共赢”,这是工学结合是否能实质性推进的关键。工学结合的人才培养模式改革的着力点是培养学生的适应岗位需求的核心技能、适应岗位变化的发展能力和职业迁移的拓展能力。

2基于“工作过程”的课程建设的指导思想

“学习领域”――工作过程导向的课程模式起源于德国。,德国颁布新的《职业学校职业教育框架教学计划编制指南》,用学习领域的课程方案取代沿用多年的以学科课程为基础的综合课程方案。这一课程方案在指导思想上不同于学习内容分割的模块化,而追求学习过程与工作过程一体化,是德国对职业学校课程模式进行的一次重大改革尝试。[3]

根据姜大源教授的多元智能的人才观与基于职业属性的专业观理论,[4]高等职业教育必须要打破原有的学科体系,根据职业资格列出这些职业或岗位所需要的知识点、技能点以及对工作态度的要求,再根据职业情境和职业能力的同一性原则,对其共同点进行归纳形成对应专业的“岗位群”、“职业群”技能与能力需求,然后逐一把它解构,按照工作过程导向序化[5]成若干个工作项目,使教学内容与企业岗位需求对接。工作项目完成的支撑点是课程教学,这就要求课程的设计必须是以“工作过程”为导向,教学模式是根据企业产品生产流程而确立,教学内容是围绕职业岗位(群)的技能需求而展开,学习情景是校企深度合作、项目互融,设计出来对企业真实环境的再现,同时又能在教学实施过程中完成的。

蓬勃发展中的淮安信息职业技术学院自与富士康科技集团旗下的富盟电子科技进行“引企入校”合作以来,逐步丰富了校企合作模式,深化校企合作关系,探索了人才培养的新路径。在机械类专业多门课程的教学开发中,能与富盟科技的技术负责人一起探讨学生能力培养的方式和途径,结合目前的课程改革的趋势,我们对《机构设计与零部件应用》进行了基于工作过程的情境式教育,分析其工作领域,开发设计其教学情境。

3基于“工作过程”设计教学内容

工作过程导向的课程设计要体现如下特点:①工作过程的整体性;②通过有计划的行动体系促进学习者个性的发展;③培养解决问题的能力和合作式学习方法;④强调对学习过程的思考、反馈和分析;⑤重视典型工作情境的案例、解决实际问题以及学生自我管理式学习体系。[6]

《机构设计与零部件》课程学习领域对应的主要是机器机构中典型机构的设计,零件的选用等典型工作任务,是机械类专业的主要学习领域。本学习领域普适性强,应用面广,主要培养学生的机构设计和分析能力、机器机构的使用和维护能力,相关标准、手册、规范和有关资料的查阅和使用能力,同时培养学生的社会能力和方法能力。

教学过程的组织者是教师,教师的技能会对教学产生很大的影响。我们也必须时刻以学生为主体、以能力目标的实现为核心,来开发教学资源和组织教学。学生在教师指导下或借助引导文、参考手册等资料,制订指定机器机构的结构分析、设计和维护的作业计划,实施并检查反馈,按照基于工作过程的培养技能的要求来合理实施教学的各个环节。在机构的设计和分析过程中,使用的工具、设备和材料等符合劳动安全和环境保护规定,让学生理解企业实际工作环境。学生能够在规定时间内按计划和要求完成指定机构的结构分析和设计、传动系统零部件设计、轴系零部件设计、机械连接设计、编制设计说明书和相关的技术文件等项目。在企业中,设计师主要完成的工作和组织方式也是一样的,但他们必须按照企业的规范进行。在教学中,我们也特别注意学生相关标准、手册的应用以及企业规范的渗透。

4以工作任务进行教学情境设计

学习情境是在实训场地对真实工作过程的教学化加工,以完成具体的工作任务为目标,每一个学习情境均为一个或几个独立的学习性工作任务,是对典型工作任务的细化或重组。学习情境的前后排序要符合学生的认知规律,采取从简单到复杂,从单一到综合的排列方法。学习情境的设计要尽量覆盖常见的生产对象,并根据专业需求的不同调整任务载体。

《机构设计与零部件应用》学习情境的设计要考虑尽量覆盖机械设备中所有的零部件及典型机构,同时糅合了工程力学中的使用计算部分的内容。通过对常见、典型机械设备的设计、分析、使用、维修维护等典型工作任务进行分析,结合学生的认知规律,以缝纫机、单缸内燃机、自行车、千斤顶和带式运输机等典型机器的分析和设计为任务载体,共设计5个学习情境:缝纫机的拆装与机构设计(14学时)、单缸内燃机的.拆装与机构设计(10学时)、自行车的拆装与机构设计(8学时)、千斤顶的拆装与机构设计(12学时)、带式运输机传动装置设计(60学时)。

学习情境按照从简单机器到较复杂机器的机构分析及其零部件设计的工作过程进行排序,覆盖了课程学习领域所有的知识点和技能点。由于选择的典型机器是由机构和零部件组成的,所以先分析各零部件和机构的工作原理和设计,再整体分析总装的设计。每一个学习情境又是一个完整独立的工作过程。

5以设计小组设计目标组织教学

在教学的过程中,将学生分为若干设计小组,每个小组给予不同的任务(机构不同或原始数据不同),由设计小组的组长进行分工协调,以最终完成设计任务为目标,以工作规范和工作过程的组织实施为评价依据,来组织教学。

实施中以任务书的形式向学生展示每个工作阶段该进行的学习环节和学习内容,让学生明白自己该具有的能力特征。也展示学生学习后根据任务应完成的项目包含的内容。

在组织教学中,以学生为主,充分发挥他们的主观能动性,严格工作规范,强化过程考核,注重结果分析,多讨论,围绕培养他们的核心能力这一目标来组织教学过程。

6启示

基于工作过程系统化的课程体系改革是当前高职教育教学改革的发展趋势,基于“工作过程”的课程建设在我国已经实践了一段时间,但是它具体的操作性还在不断地探讨中。在实践中遇到了很多的问题,给了我们很多启示。

(1)师资队伍。我们需要高学历、懂教育的师资,更需要有丰富工作经验的、熟悉工作过程的老师傅,更需要能将二者结合的那些有工程经验,又取得高学历的那些“能师巧匠”。好的双师型的教师,是深刻领会学习领域课程改革思想和设计学习领域、学习情境的保障,也是搞好教学的保障。

(2)课程设计。教学情境的设计可以有若干种方法,关键的就是提炼的高度和后期教学的组织,这一点要在不断实践中探索以提高。

(3)教学设备。教学设备的投入是高职院校面对的巨大挑战。国家重视高职教育的政策很多,可实质性的投入相对没有加大。高职院校的经费基准没有本科高,可是学生需要的实习实训成本高,我们的教学设备的添置和更新也是新一轮教学改革的一个阻碍。期待政策的倾向性。

(4)教学组织。在现有的设备和师资力量下,教学的组织是至为关键的一个环节。目前,项目化的形式是主要的,我们正在探索更为积极有效的组织形式。

7结束语

目前,我们已经编写完成《机构设计与零部件应用》教材,已由天津大学出版社出版。以后我们还将继续开发本课程其他的课程资源,并将对更多的教学资源进行更广泛的合作开发。我们要在新一轮的教学改革中不断深化校企合作,充分吸收“引企入校”的营养成分,借示范性建设的东风,校企合作的具体内容、高职教育的理论、基于工作过程的课程开发、设备更新、师资培养等方面争取早日取得重大突破。为培养具有核心竞争力,在市场中有很强竞争力、长远的发展能力和职业迁徙能力的高技能人才而努力。

参考文献

1 陈解放.工学结合教育模式可持续发展的理性期待[J].中国高教研究,2006(8):22～24

2 邹 伟.高职教育工学结合人才培养模式改革创新的探索与实践

3 杨黎明.关于联邦德国学习领域的改革[J].职教论坛,.10(下):60～64

4 姜大源.职业教育学基本问题的思考(一)[J].职业技术教育,2006(1):5～10

5 姜大源.学科体系的解构与行动体系的重构――职业教育课程内容序化的教育学解读[J].中国职业技术教育,2006(7):14～17

机械零部件设计的新思路 第3篇

关键词：机械；零部件；设计；新思路

机械零部件设计的传统模式是采用手工计算及绘图，虽然现在已有不少设计人员使用了计算机绘图但基本上还停留在计算机绘图的初级阶段段有将计算机在机械零部件设计的优化方面的优势充分发挥出来，就使设计的准确性较差池因为设计思路的老套化，使在生产过程中不断地出现问题设计不断地修改、修正就使其效率更低。

1、设计核心思想——创新思维

1.1运用创造思维

设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现，包括观察力、记忆力、想象力、思维力、表达力、自控力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。它是社会前进、科技进步的基本动力之一，其中想象力和思维力是创造力的核心，它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换，创造表达出新成果的整个创造活动的中心。设计者不是把设计工作当成例行公事，而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动，掌握必要创新方法，加强学习和锻炼启觉开发创造力，成为一个符合现代设计需要的创新人才。创造力的开发可从培养设计人员的创新意识、提高创新能力、士曾加创新实践等方面进行。

1.2运用发散思维

发散思维又称辐射思维，是以欲解决的问题为中心，思维者打破常规，从不同方向，多角度、多层次地考虑问题。通过提出各种不同的解决问题的途径求出多种不同的答案，才从中选出最优解决方案的思维方式。例如若提出“将两个零部件联结在一起”的问题，常规的办法有焊接、胶接、铆接、捆绑、螺栓连接等各种各样的常规方式。但运用发散思维思考以后，就可得到利用电磁力、摩擦力、压合力、抽真空、冷冻等等方法。利用发散思维可能会找到更好的更优化的解决问题的方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一在技术创新和方案设计中具有重要的意义。

1.3运用创新思维

创新思维是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下，将各种信息重新综合集成产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等在求异和突破中体现创新。

2、科学地进行机械零部件设计

2.1把握机械零部件设计的主要内容

机械零部件设计是机械设计的重要组成部分，是机械总体设计的基础。机械设备中的各种机构和构件及它的各种运动功能，都是通过机械零部件的精心设计、绘制出零部件的加工制造图和各部件的装配图再通过机械制造过程中的精细加工及各合格零部件的组合装配得以实现了机械设备的设计功能。

机械零部件设计的主要内容包括：根据机械设备方案设计和总体设计的要求阴确零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的构形、材料、精度等，进行失效分析和工作能力计算，画出零部件图和部件装配图。机械产品整机应满足由零部件设计所决定的机械零部件的综合质量对强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性、精度、加工及装配工艺性、维修、生产成本等方面的要求，还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等环境保护要求和安全要求等。

2.2严格计算机械零部件的失效形式

机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效，其失效形式主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等。故在设计零部件时应首先进行零部件的失效分析预估失效的可能性采取相应措施，其中包括理论计算及计算准则。

常用的计算准则如下：一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或过大塑性变形等失效的能力；二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷的作用下，抵抗弹性变形的能力；三是振动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的机械，在工作时应避免发生共振；四是耐热性准则。为了保证零部件在高温下正常工作，应合理设计其结构及合理选择材料，必要时须采用有效的降温措施；五是耐磨性准则。耐磨性是指相互接触并运动零部件的工作表面抵抗磨损的能力。当零部件过度磨损后，将会导致零部件失效报废。只有综合考虑才能最大可能地避免零部件的失效。

2.3正确选择机械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验零部件表面质量的主要依据；其选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。在机械零部件设计工作中表面粗糙度的选择应用最广的是类比法，此法简便、迅速、有效。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。

在实际应用中，对于不同类型的机器，其零部件在相同尺寸公差的条件下对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。对于不同类型的机器，其零部件的配合稳定性和互换性的要求是不同的。故在设计工作中，表面粗糙度的选择归根到底还是必须从实际出发，全面衡量零部件的表面功能和工艺经济性才能作出合理的选择。

2.4全面优化机械零部件设计方法

要充分运用机械学理论和方法包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展，对设计的关键技术问题能作出很好的处理，一系列新型的设计准则和方法正在形成。计算机辅助设计（CAD）是把计算机技术引入设计过程环节，用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法。CAD技术促成机械零部件设计发生巨大的变化并成为现代机械设计的重要组成部分。目前，CAD技术向更深更广的方向发展，主要表现为：基于专家系统的智能CAD；CAD系统集成化，CAD与CAM（计算机辅助制造）的集成系统（CAD/CAM）；动态三维造型技术；基于并行工程面向制造的设计技术（DFM）；分布式网络CAD系统。

参考文献：

[1]王月强：《现代机械产品的零部件设计创新研究》[J]交通世界（建养.机械），2012（06）

过速摆核心部件——弹簧的设计 第4篇

随着水电技术的发展, 人们已经认识到简单可靠的机械液压式过速保护装置 (简称过速摆) 能够为水轮发电机组提供最充分的保护, 它是一种与水轮机调速器相配套的防飞逸保护装置, 目前国内外许多大、中型水电站均普遍采用了过速摆。

2 过速摆的工作原理 (见图1)

过速摆作为水轮发电机组的最后一级保护, 对机组的安全起着至关重要的作用。当机组过速而调速器失灵时, 调速器无法控制机组的转速, 转速不断上升, 当机组的转速上升到过速保护装置动作设定值时, 由于离心力的作用, 机械过速保护装置的摆锤向外甩出, 动作摆动板, 使配压阀的活塞在弹簧作用下向左移动, 切换油路, 直接关闭调速器系统, 使机组紧急停机。在此过程中, 最关键的就是摆锤中的弹簧能够准确动作。

3 弹簧的选择计算

3.1 已知条件

机组额定转速:500r/min

过速摆动作转速:830r/min

主轴直径:覫445mm

在如此高转速下, 凭经验选择弹簧直径d=4mm。

根据已设计的摆锤 (见图2) , 取弹簧的中径D2=?22mm, 弹簧的自由高度H0=42mm。

并计算出各个移动部件的质量及旋转时质量中心如下:

3.2 弹簧的计算

3.2.1 弹簧圈数的计算

根据上述条件, 可计算出系统质量中心:

设定当机组的转速达到额定转速时摆锤开始向外甩出, 此时系统的离心力为:

当机组的转速达到过速摆动作转速摆锤向外甩出8mm, 此时摆锤动作摆动板切换油路, 机组紧急停机。此时系统的离心力为:

根据压缩弹簧所受的压力和压缩高度成正比的关系, 可以计算出此弹簧的弹性系数:

经查机械设计手册, 对于直径d=4mm的弹簧, 其单圈弹簧刚度k'=236N/mm.

由此可计算出此弹簧的有效圈数:n有效=k'/k=236/52.94=4.45 (圈)

取:n有效=5 (圈)

得到设计的弹簧刚度:K=236/5=47.2 (N/mm) 摆锤向外甩出8mm时弹簧的压缩量:x=Fnr/K=656.21/47.2=14 (mm)

弹簧的预压缩量:14-8=6 (mm)

对于两端磨平的压簧, 弹簧的总圈数:n总=n有效+2=5+2=7 (圈)

3.2.2 弹簧压并高度Hb的计算

依据公式:Hb= (n总-0.5) od= (7-0.5) o4=26

3.2.3 弹簧节距P的计算

依据弹簧自由高度计算公式:Ho=Po n有效+1.5od=42

计算出弹簧节距:P= (42-1.5×4) /5=7.2 (mm)

3.2.4 弹簧螺旋角γ的计算

依据公式:γ=arc tan=5.95°

此值满足机械设计手册推荐的螺旋角:γ=5°～9°

3.2.5 弹簧展开长度L的计算

依据公式:L=πo D2 on有效/cosγ=πo22 o5cos5.95=486 (mm)

4 结束语

综上所述, 设计出的弹簧是满足实际需要并且符合国家标准设计手册的, 经过多次的工厂试验, 验证了此弹簧性能的稳定可靠。

摘要：本文针对水电站机组自动化控制的要求, 介绍了过速摆的核心部件-弹簧的设计过程。经过多次的工厂试验, 表明此方法设计出的弹簧性能稳定可靠。

关键词：离心飞摆,弹簧,紧急停机

参考文献

部件设计 第5篇

用蒙特卡洛法对非线性零部件的优化设计

膜片弹簧是典型的`非线性零部件,膜片弹簧的优化设计用蒙特卡洛法(M-C)比通常运用的罚函数法计算更为简单、精确,本文提供了一个汽车离合器膜片弹簧三个主参数的最优化设计(M-C)计算方法,随后又对优化结果作了验证.

作 者：张枫念 ZHANG Feng nian 作者单位：东风汽车传动轴公司,江苏苏州,215007刊 名：传动技术英文刊名：DRIVE SYSTEM TECHNIQUE年，卷(期)：23(3)分类号：U463.211关键词：非线性零部件 膜片弹簧 优化设计

部件设计 第6篇

【关键词】组合坯结晶器；窄面连接水管；弧形窄面铜板

1.概述

连续铸钢技术（简称连铸）是目前钢铁工业中普遍采用的主体技术，它具有收得率高、节约能源、产品质量好、便于实现机械化、自动化等优点。衡量一个国家连铸生产技术发展水平的重要指标是连铸比，即连铸坯产量占粗钢总产量的比例。我国2003年连铸比已达到93%，这一指标已列国际先进水平。

连铸机的核心部件是结晶器，钢水通过连铸机结晶器迅速凝固成钢坯。连铸生产效率的高低、产品质量的好坏、结晶器使用寿命高低等都与结晶器设计和制造密切相关。结晶器从设计、制造到安装、调试、检修等过程涉及到流体力学、固体物理学、钢铁冶炼、机械设计及制造、电磁学、金属学、计算机科学等多门学科，它的制造过程需要一些高性能的设备，如精密数控机床等，因此，结晶器是一种高新技术产品。

随着连铸技术的发展，连铸中起关键作用的结晶器也演变成几种模式：1、管式结晶器；2、组合坯结晶器；3、板坯结晶器。我公司这几种都有设计和加工。这里就对组合坯结晶器的设计原理及加工作以简单介绍与分析。

2.组合坯结晶器的设计原理

组合坯结晶器有直弧型和弧型两种，设计考虑：第一、结晶器的外弧基准线与整个连铸机外弧基准线保持一致，然后根据振动台的位置以及钢厂的位置空间定外形尺寸。第二、根据拉速、拉钢种以及拉坯尺寸定结晶器的内部结构，包括锥度。组合坯结晶器一般由以下几部分组成：外弧铜板、内弧铜板、左侧铜板、右侧铜板、外弧水箱、内弧水箱、窄面水箱、座板、喷淋等几大部分组成。其中座板是整个组合坯结晶器的支撑并为结晶器的冷却提供水资源，其余都安装在座板上，然后固定在振动台上。下面介绍几种关键件的设计与制造。

3.窄面连接水管（窄面水箱与座板连接用的水管）设计改进

窄面水箱与座板连接用的水管，就是组合坯结晶器设计过程中的一个关键点，由于组合坯的特殊性，组合坯优于管式结晶器的其中一点就是能够调整结晶器浇铸范围，由于浇铸腔体是由四块铜板（外弧铜板、内弧铜板、左侧铜板、右侧铜板）组成的，通过移动左右侧铜板相对与内外弧铜板的位置改变浇铸腔体的大小，满足用户拉坯的不同要求。由于左右窄面铜板需要移动，进而窄面水箱也需随着移动（窄面铜板把合在窄面水箱上），与窄面水箱连接的进、出水水管相对与座板的位置就是变化的（座板提供窄面铜板的冷却水）。因此设计窄面连接水管就是我们设计人员的关键所在。下面就对窄面冷却水管的设计过程作以分析。

组合坯结晶器窄面冷却水管最初设计的思路是：根据用户的拉坯尺寸的不同要求，分别设计不同连接水管，根据拉坯尺寸更换连接水管。由于结构的特殊性，在装配过程中连接水管的相对位置需要有一个微调的量，从而经过查资料、查样本确定用波纹管（如图一）连接，經过在钢厂试用，达到使用效果。但是由于根据拉坯大小每次更换波纹管也给用户带来一定的不便之处，而且波纹管壁厚薄，特别容易扭伤、烧伤从而漏水，使用寿命短。所以思考着更换结构，重新设计改造为现有这种结构（如图二），伸缩套管式，里面的套管连接窄面水箱，外面的套管连接座板，两套管通过密封圈密封，两水管可以相对移动，从而可以调整拉坯面大小，使用寿命长，以后设计都按此方案执行。既节省费用也方便使用。

4.弧形窄面铜板的设计与加工工艺改进

弧形铜板也是设计的一个关键点，外弧铜板弧与连铸机外弧基准线重合，内弧铜板根据拉坯厚度以及计算锥度设计，然后左右侧窄面铜板确定。内外弧铜板由于只有一个弧面，在数控机床相对好加工，而左右侧窄面铜板由于两侧全是弧面，给加工带来一定的难度。为了提高过钢量铜板表面都需镀层，加工好后的铜板经过镀后，两弧面都为镀层面，无法测量出镀层实际厚度及工件是否找正，所以有时加工过程中侧面镀层去量不均匀，使窄面铜板单边露铜，导致锥度不和，造成反复镀，增加工作强度、各种费用以及推迟交货工期。在经过几次的失败后，总结经验，改进工艺，编制新的工艺要求：（1）在装夹时，垫出窄面铜板图纸所要求的锥度。（2）表面用百分表大致找一下，记下数值，将铜板端面拉直，先找出粗加工基准。第三、在铜板两侧约450处返Y值中心，要求两侧面吃刀要均匀。先用φ32插铣刀（S400 F100.）将两端面镀层去掉，然后再在表面四个角点各见光一刀，要求两头尺寸一致，看是否留量与图纸相符，如不相符，适当调整锥度及胎具，调好后用φ200刀盘（S100 F80.）将表面加工到工艺要求尺寸后，开始加工两侧面。用φ50镶齿硬质合金刀在两侧面各光一刀，基本上应该为凸弧中间先加工到，凹弧两头先加工到。加工到两侧面各留黑皮后再抬起Z值，先加工侧面一半，两侧均匀去量，加工到要求尺寸后，再加工侧面下半部，直到上下面接平为止。这样还可以及时发现侧面镀层是否镀的均匀。经过以上工艺顺序加工后，铜板合格率提高。

5.结束语

农业机械典型部件装配关联设计 第7篇

1 农业机械典型部件装配关联设计的相关内容

农业机械典型部件装配关联设计并不是一项简单的工作, 具有一定的复杂性, 在实际工作中存在着诸多困难, 必须进行系统的规划。这种设计最后所呈现出的是一种三维模型, 但是其中最为重要的仍然是各参数之间的关联性。所有农业机械典型部件的设计都不可能单独完成, 而应当以整体为基础, 设计出符合整体要求, 适用于整体中的零部件。通常而言, 农业机械典型部件装配关联设计有2种方式, 一种方式遵循的是自下而上的原则, 主要是先设计好机械中的各个部件, 然后再将制作的部件安装于整体中;另一种方式则遵循的是自下而上的原则, 先是着手于已存在的零部件中, 然后根据整体的结构需要来设计其他的机械部件, 并根据已有零部件的各项参数来确定其他零部件的设计参数数据。

2 农业机械典型部件装配关联设计的有效方法

在农业机械典型部件装配关联设计中, 需要对农业机械的典型部件进行分类, 主要分为焊合体、装配体和特殊机构等。每一种类型的零部件在设计的时候都有着不同的方式和要求。在设计基础零件的结构时, 应当根据几何约束装配关系的要求来设计参数, 设计好草图, 并且要以所绘制的草图为依据, 来对现有的信息进行分析, 以保障装配关联设计的合理性、科学性。在设计三维模型的时候, 应当朝着无纸化生产的方向发展, 充分利用现代数控加工软件。通过Inventor软件能够将所制作的三维模型转化为二维工程图, 以使农业机械典型部件装配关联设计中的各个环节更为清晰, 从而能够不断地完善设计图, 提高装配关联设计的有效性。

3 农业机械典型部件装配关联设计的实际案例

在全新的农业机械典型部件装配关联设计方法的应用下, 我国农业机械典型部件装配的关联设计质量有所提高, 机械设备的运行效率也逐渐提高, 具有重要的作用。在设计的时候, 要严格按照设计流程中的规定来实施设计工作, 把握好技术要点, 以设计出农业机械的部件装配模型, 从而设计出符合农业生产要求的机械产品。例如, 在设计马铃薯收获机中的部件时, 便可以充分利用Inventor软件来进行相应的设计工作。

3.1 我们应当

充分利用装配约束的作用, 来建立一种合适的设计关联。在设计农业机械典型部件的时候, 要通过Inventor软件的“自适应”来设计合适的机械部件参数, 采用科学的变量化设计模式。另外在建立设计关联的时候还可以采用关联投影的方式。这种方式是指将农业机械典型部件的草图进行投影, 然后在建立一个全新的草图, 使其具有新的特征。还可以根据要求来设置农业机械典型部件的各项参数, 确定其装配关系, 明确部件的规格, 然后将所有的数据存入于Excel中, 然后利用这个数据表格来建立新的设计关联。

3.2 在完成装

配设计之后, 还应当进行有效的检查, 对农业机械典型部件的设计进行核实, 以确保所设计的方案和参数符合要求, 防止因不科学的设计而造成材料的浪费。在农业机械中典型的部件主要有排种器和摆环机构等。这些典型部件的质量和合适性将直接影响到农业机械的应用效果。

3.3 我们可以

利用Inventor软件来将整个农业机械典型部件装配过程展现出来, 以清除明确的了解各部件的装配状况, 把握各部件之间的装配关系。通过动画来展示机械模装配形式, 制作完善的、清晰的客户使用说明书。

4 结束语

在农业机械典型部件装配关联设计的过程中, 可以充分利用Inventor软件来实施装配工作, 以明确关联设计中的要求, 处理其与零件装配之间的关系, 能够保障农业机械典型部件装配的质量。这种软件在设计的时候可以根据需求来改善机械零件的参数, 并且在确保其功能性的基础上画出二维工程图, 结合三维实体来进行相应的调整。在设计完成之后, 还应当进行严格的审查, 以发现设计中存在的不足之处, 并采取有效的措施来加以解决, 从而提高设计图纸的有效性。可以将设计图纸转换为动画, 利用计算机信息技术来创造虚拟样机, 并展示于客户。将Inventor软件应用于农业机械典型部件装配设计中, 有利于促进机械设计效率的提高, 推动系列化设计的发展, 能够为农业机械设备的工作精度提供重要保障。

参考文献

[1]吴卫东, 邢青松, 廖文和.基于关联的机械产品自动装配设计方法研究[J].机械科学与技术, 2010.

[2]顾颂虞, 古立福, 单岩.注塑模具典型部件快速设计系统的开发[J].轻工机械, 2010.

[3]万彩珠.基于inventor11的零件关联设计[J].橡塑技术与装备, 2012.

制种玉米机械去雄关键部件的设计 第8篇

关键词：制种玉米,玉米雄蕊,去雄

由于气候条件优越, 新疆地区发展制种玉米产业具有得天独厚的优势。近几年, 随着新疆生产建设兵团制种玉米种植面积的不断扩大, 在一些地区已经形成了玉米制种基地。但是, 玉米去雄季节性强, 母本去雄根据各组合的生物特性, 必须在5天内完成。目前, 国内全部采用人工去雄, 时间紧, 工作量大, 劳动强度高, 单位面积人工抽雄成本高, 制约了制种玉米生产规模的扩大和产业化进程。因此, 研制出符合新疆地区制种玉米农艺特色的去雄机械, 具有重大的现实意义[1,2]。

1 去雄装置的设计

制种玉米可以采用抽取和切断的方式进行去雄, 用机械去雄时, 可以用“抽”和“切”的方法来完成去雄作业, 为此, 设计了滚轮抽雄装置、柔性圆盘抽雄装置和盘刀切雄装置。

1.1 滚轮抽雄装置

滚轮抽雄装置的结构如图1所示, 主要由液压马达、支撑梁、支撑座、轴承座、护罩、主动滚轮、从动滚轮和拨杆等组成。每组滚动抽雄装置有2个滚轮抽雄部件, 可以通过移动支撑座在支撑梁上的位置来调整2个滚轮抽雄部件的间距, 这样就满足了不同行距的制种玉米去雄的要求。轴承座通过轴承安装着主动轮轴和与主动轮轴平行的从动轮轴, 由液压马达驱动主动轮轴其端部固装着的主动滚轮, 在从动轮轴的端部固装着从动滚轮, 从动滚轮与主动滚轮相对称, 并且其轮面相互摩擦配合, 紧紧接触在一起, 液压马达驱动主动滚轮旋转方向在图1中用箭头标出, 由于主、从滚轮接触面紧紧接触, 在摩擦力的作用下带动从动轮转动。作业时, 每对开口呈八字形的拨杆将玉米雄蕊向中间聚拢对齐, 当玉米雄蕊接触到每对滚轮接触面时, 2个滚轮挤压摩擦把玉米雄蕊拔出, 完成抽雄作业。

1.液压马达2.支撑梁3.支撑座4.轴承座5.护罩6.主动滚轮7.从动滚轮8.拨杆

1.2 柔性圆盘抽雄装置

柔性圆盘抽雄装置的结构如图2所示, 主要由机架、支撑梁、液压马达、压紧轮、主动柔性圆盘、从动柔性圆盘、拨杆和弹簧等组成, 柔性圆盘和压紧轮用橡胶材料制成。每组柔性圆盘抽雄装置由2个圆盘抽雄部件, 它们之间的间距可调整。主动柔性圆盘和从动柔性圆盘对称, 后方一组对称的压紧轮使主、从柔性圆盘紧密接触, 前方一对压紧轮使柔性圆盘张开, 液压马达固装在机架上, 与主动柔性圆盘主轴联接驱动其旋转, 在摩擦力的作用下带动从动柔性圆盘转动, 转动方向在图2中用箭头标出。后方的压紧轮的固定板由带弹簧的螺栓固定, 这使得主、从柔性圆盘接触面间有一定的弹性, 抽雄时有利于柔性圆盘在将玉米雄蕊拔出后, 顺利将其甩出。作业时, 每对拨杆将玉米雄蕊向中间聚拢对齐, 当玉米雄蕊接触到每对柔性圆盘时, 2个柔性圆盘挤压摩擦将雄蕊拔出, 然后甩出去, 完成抽雄作业。

1.机架2.支撑梁3.液压马达4.压紧轮5.从动柔性圆盘6.主动柔性圆盘7.拨杆8.弹簧

1.3 盘刀切雄装置

盘刀切雄装置结构如图3所示, 主要由液压马达、支撑梁、支撑座、护罩、拨杆、刀盘和刀片等组成。每组盘刀切雄装置由2个盘刀切雄部件, 它们之间的间距可调整。液压马达固装在护罩上, 与刀盘的主轴联接驱动其旋转, 在刀盘上均布设置着伸出刀盘的刀片, 刀片为锐角形的双面刀片, 在刀盘上均布刀片的数量为2～4只。作业时, 拨杆将玉米雄蕊向中间聚拢对齐, 玉米雄蕊接触到刀盘时, 高速旋转的刀片切掉雄蕊, 完成作业。

1.液压马达2.支撑梁3.支撑座4.护罩5.拨杆6.刀盘7.刀片

2 去雄装置性能分析

3种去雄装置都能满足去雄作业要求, 可以根据制种玉米的生长情况选择性地使用去雄装置。

滚轮抽雄装置和柔性圆盘抽雄装置主要用来对雄蕊较长品种的制种玉米进行抽雄作业, 可以将雄蕊一次性拔出, 对制种玉米叶片的损伤小。这2种抽雄装置对雄蕊较短品种的制种玉米抽雄作业时, 会因为雄蕊较短, 仅靠摩擦不能将雄蕊夹住而造成抽雄失败, 且柔性圆盘抽雄装置的橡胶制柔性圆盘抽雄装置作业时, 连续的扭转变形, 使其易老化而影响抽雄质量。

盘刀切雄装置主要用来对雄蕊较短品种的制种玉米进行切雄作业。其工作可靠, 但是在作业时会将部分叶片同雄蕊一起切掉, 对制种玉米损伤较大, 且在切雄后, 雄蕊会再次生长, 需在1周后进行两次切雄。

3 小结

(1) 3种装置通过“抽”或“切”的方法完成制种玉米去雄作业, 都有各自的优缺点, 可以根据制种玉米生长情况的不同选择使用去雄装置, 以达到去雄质量最佳。

(2) 随着新疆地区制种玉米种植面积的不断扩大, 机械去雄具有广泛的应用前景和市场需求。

参考文献

[1]张添运, 郭其茂.提高玉米杂交制种产量及种子质量的关键技术措施[J].四川农业科技, 2006 (3) :15.

机床产品部件的优化设计与分析 第9篇

机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器,是制造机器的机器。在一般的机器制造中,机床所担负的加工工作量占机器总制造工作量的40%-60%,机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用[1]。

1 机床产品基本部件设计特点

随着科学技术的进步和社会需求的变化,机床的设计理念和制造技术也在不断地发展,改变了传统的经验设计方法,由静态分析向动态分析、定性设计向定量设计、由线性分析向非线性分析、由可行性设计向最佳设计、由手工计算向自动化计算过渡。

1.1 机床设计的基本性能和要求

各类机床通常由支承部件、变速机构、进给机构、主轴箱、刀架或刀库、控制和操纵系统、润滑系统、冷却系统等组成。评价机床技术性能的指标最终可归结为加工精度和生产效率。设计机床的步骤在实践中虽然有细节上的差别,但大体程序相同,都是通过调查研究、技术论证、方案设计、技术设计、工作图设计、样机试验、最后投入正式生产。

1.2 机床设计的优化策略

机床设计的优化策略就是找到最优解决方案,包括最优化问题:最少的付出得到最佳的效果。应用到工程设计中,就是要寻求一组合理的设计参数,使得由这组设计参数确定的设计方案既满足各种设计要求,又使其技术经济指标达到最佳;最优化方法:以计算机为基础的数值计算方法为工程上的优化设计提供的先进手段和方法。最优化设计:借助最优化数值计算方法和计算机技术,求取工程问题的最优设计方案。(图1)

2 机床优化设计的实现

优化设计就是在一定条件下,合理选择有关参数,以获得一个技术经济指标最佳的设计方案[2]。优化设计首先必须将工程设计问题转化成一个数字问题,然后利用规划论的方法,应用电子计算机求得最佳方案,优化设计过程及其相互关系如图2所示。

整个设计过程可分为两部分。一部分是利用数学规划论建立数学模型及优化方法,另一部分是利用计算机自动计算,包括程序编制、数据准备、结果分析与整理。

2.1 数学模型的建立

优化设计的数学模型由设计变量、目标函数和约束条件三部分组成,约束条件是无约束优化设计问题约束优化设计问题,设计变量是单变量优化设计问题多变量优化设计问题,是否存在非线性函数是线性规划和非线性规划问题。通过对机械制造中的典型加工工艺进行优化分析,建立了以切削用量ap、n、f(或vf、af)和切削液为设计变量,以质量等为约束条件,以生产率、成本、资源消耗和环境污染为目标函数的面向绿色制造的工艺参数优化数学模型。

2.1.1 确定设计变量

在加工过程中,被加工工件的材料、加工要求、机床与刀具等一经确定,切削用量及切削液的选择就成为影响目标函数的关键,故将切削用量和切削液作为设计变量,即切削用量n=x1,(f或vf、af)=x2,ap=x3,切削液为x4,则

2.1.2 确定目标函数

为提高生产率,以单件工时tw最短为第一个目标函数f1(x),即:

式中:tm———该工序的切削时间(min);

tct———换刀时间(min)(包括卸刀、装刀及对刀时间);

tot———除换刀外的其它辅助时间(min)。

为提高经济性,以单件工序成本c最低为第二个目标函数f2(x),即:

式中:m———该工序单位时间内所分担的工厂开支(元/min);

ct———在刀具耐用度期间与刀具有关的费用(包括磨刀费及刀具折旧费)(元);

t———刀具耐用度(min)。

2.1.3 如有必要,还可将对生产率的要求降为约束条件

以上约束条件仅为一般机加工时应考虑的常规条件。对于各种不同的加工方式,往往还需根据实际加工情况增加一些其它约束条件,以保证加工要求的实现。

2.1.4 建立优化数学模型

综上所述,可建立机械制造典型加工工艺的优化数学模型为

2.2 机床设计的计算机辅助编程

机床设计的自动编程系统是利用计算机以人机图形交互方式完成零件几何形状计算机化、轨迹生成与加工仿真到数控程序生成全过程,操作过程形象生动、效率高、出错几率低。

机床设计计算机辅助编程系统的主要功能模块包括:车削加工编程、型芯和型腔铣削加工编程、固定轴铣削加工编程、清根切削加工编程、可变轴铣削加工编程、顺序铣削加工编程、线切割加工编程、刀具轨迹编辑、刀具轨迹干涉处理、刀具轨迹验证、切削加工过程仿真与机床仿真、通用后置处理等模块,从而可以实现从产品设计、产品分析、加工、装配和检验,到过程管理、虚拟运作等众多功能的大型CAD/CAM/CAE软件。

3 结束语

机床部件的优化设计是为了有效地提高零件的加工精度、自动化程度和生产效率,并具有投资小、见效快、改装工作量少、制作和调试周期短、旧设备利用率高、且将来不加工此类零件时可较容易恢复机床原有的工作性能等特点,将具有很好的市场应用推广价值。

摘要：随着科学技术的进步和社会需求的变化,机床的设计理念和制造技术也在不断地发展,改变了传统的经验设计方法,由静态分析向动态分析、定性设计向定量设计、线性分析向非线性分析、可行性设计向最佳设计、手工计算向自动化计算过渡。本文详细分析了机床部件的设计及优化设计方法,在短时间内进行多个方案的比较,合理选择有关参数,以获得一个技术经济指标最佳的设计方案,实现机床产品部件的优化设计。

关键词：机床,基本部件,优化设计,分析

参考文献

[1]朱焕池.机械制造工艺学.北京:机械工业出版社,2001.1.

人参移栽机关键部件设计及试验 第10篇

我国是世界最大的人参主产区, 但是人参的种植方式和水平还有待进一步提高, 产品开发水平落后, 应用基础研究较弱, 特别是人参移栽机的研究严重滞后, 绝大部分人参种植地区在移栽时仍以手工作业为主, 人参规范化种植的生产要求与传统作业低效率、高成本之间的矛盾日益突出。夹持机构是移栽机的最为关键的部分, 通过夹持机构夹持放入的下落参苗, 然后将参苗移入参床内。夹持机构是影响移栽机的作业效率以及参苗伤苗率和成活率的关键部件, 因此对其他现行应用比较广泛的的夹持机构深入分析研究的基础上, 研制了弹簧驱动柔性可调的指夹式夹持机构。

本文介绍了人参移栽机指夹式夹持机构的构成和工作原理, 并对其进行了性能指标试验测试, 以期为进一步整机优化奠定技术基础。

1 结构及工作原理

1.1 单体柔性夹持机构构成

如图1所示。

1.2 柔性夹持机构原理

移栽指夹式夹持结构如图1所示, 由2个犹如手指式的左、右夹持人参板, 夹持从人参秧苗盒下落的人参秧苗的头部基质, 压缩弹簧安装在左、右夹持板焊合的小轴上, 其压力使得左、右夹持人参板的橡胶垫内侧保持贴合接触。当凸轮控制参苗从人参秧苗盒下落的时候, 在弹簧压力作用下两指并拢, 夹紧幼苗头部;其向下运动则将2指撑开, 释放参苗。采用弹性主动夹持方式, 既可以保证对参苗头部充分的夹持力度, 又可以防止刚性夹持损伤参苗头部。此外通过导向板相对固定位置可以改变2指张开角度, 以适应不同规格参苗的移栽作业。弹簧驱动柔性指夹式参苗夹持机构, 不仅能够保证移栽秧苗行距、株距的准确性, 还能有效解决漏夹、伤苗、效率低等问题。

1.左夹持板焊合;2.左夹持人参板;3.右夹持人参板;4.右夹持板焊合;5.压簧;6.右夹板;7.限位轴套;8.左夹板;9.橡胶垫

1.3 关键部件分析与设计

由于人参幼苗的根须方向交错且相互叠加, 为防止对参苗根须损伤, 采用夹持头部基质操作方式进行移栽。但是随着自身湿度和参苗根系生长状况不同, 头部基质硬度和黏结性也有差异, 因此具有柔性可调夹持力度的弹簧驱动指夹式夹持机构对于提高工作效率, 降低参苗漏苗率及伤苗率, 可实现提高参苗成活率以及保证移栽可靠作业。

移栽指夹式夹持结构如图1所示, 人参夹持机构由左、右夹持人参板、左、右夹持板焊合、压簧、限位轴套、左、右夹板和橡胶垫等组成, 左、右夹持人参板通过螺栓连接在左、右夹持板焊合上, 左、右夹持板焊合底部用限位轴套隔离, 通过螺栓连接在左、右夹板上, 压簧分别安装在左夹持板焊合和左夹板中间、右夹持板焊合和右夹板中间。

2 柔性夹持机构试验

为了解人参自动移栽机的夹持机构的作业性能, 对此进行了针对性试验。

2.1 试验方法如下:

2.1.1 选择一块地质条件符合要求的参地, 修整参床。

2.1.2 调试人参自动移栽机及其指夹式夹持机构, 进入试验区进行试验。

2.2 检测指标:

2.2.1 移栽效率:用单位时间内移栽的面积来确定人参自动移栽机的指夹式夹持机构的工作效率。

2.2.2 人参自动移栽机的移栽深度是由夹持机构确定的。移栽深度可靠率可由下列公式计算

式中n1为测定的移栽深度合格的参苗株数;N为测定的参苗总株数。

2.2.3 漏苗是指移栽机在一定距离内的移栽参苗株数少于设计株数, 主要是指夹持机构漏夹以及未移入参床内可能造成漏苗。

漏苗率V由下式计算

式中n2为理论间隔数N内的漏栽株数;N为测定的参苗总株数。

2.2.4 伤苗是指参苗移栽过程中被夹持机构损伤的秧苗, 伤苗率的大小体现了移栽机生产效率的高低, 可由下列公式计算

式中n3为夹持机构伤苗株数;M为测定的总株数。

2.2.5 成活是指参苗移栽完毕后, 植入的参苗是否能够继续发育、生长。成活率的大小是指夹式夹持机构的关键指标。可有下列公式计算

n4为成活参苗株数;M为测定的总株数。

试验结果如下表所示:

试验结果分析:弹簧驱动柔性可调的指夹式参苗夹持机构, 不仅能够保证移栽秧苗行距、株距的准确性, 还能有效解决移栽深度不够、漏夹、伤苗、效率低等问题, 而且能显著提高参苗的成活率, 给广大参农带来更高的经济效益。采用指夹式夹持机构的人参自动移栽机可连续作业5个多小时, 间隔调整保养时间较短, 生产性能稳定率达98%以上, 故障率低于0.03%, 作业效率较高。

3 结论

采用弹簧驱动柔性可调的指夹式参苗夹持机构的人参自动移栽机, 不仅可以确保参苗的株距的准确性, 还有利于提高参苗移栽效率和参苗的成活率, 以及有效的解决移栽深度不够、漏夹、漏栽、伤苗等问题。测试试验结果表明, 指夹式夹持采用主动柔性夹持方式既可以有效提高对参苗苗持有力度, 又可以防止对参苗头部的刚性损伤。本文为弹簧驱动柔性可调的指夹式参苗夹持机构的广泛应用提供了宣传素材。

摘要：针对国内外人参移植机械应用技术的基础上, 因无法实现减轻人工操作强度、保障参苗移栽质量、提高作业效率的问题, 设计一种人参弹簧驱动柔性的指夹式夹持机构。该结构主要由左夹持板焊合、左夹持人参板、右夹持人参板、右夹持板焊合、压簧、右夹板、限位轴套、左夹板及橡胶垫组成。左、右夹持人参板, 夹持从人参秧苗盒下落的人参秧苗的头部基质, 压缩弹簧安装在左、右夹持板焊合的小轴上, 其压力使得左、右夹持人参板的橡胶垫内侧保持贴合接触。初步试验表明, 机构能够可靠的完成人参参苗移栽作业。参苗移栽作业效率在0.5-1亩/h左右, 指夹式夹持机构能够对参苗进行可靠操作, 移栽深度可靠率、漏苗率和伤苗率在3%以下, 移栽成活率97%以上。

关键词：人参移栽,指夹式夹持,设计,试验

参考文献

[1]张丽华, 邱立春, 田素博.指针夹紧式穴盘苗移栽爪设计[J].沈阳农业大学学报, 2010, 41 (2) :235-237.

[2]张诗, 田素博, 邱立春.穴盘苗自动移栽机械手的结构设计与仿真[J].沈阳农业大学学报, 2007, 38 (3) :437-439.

[3]任跃英, 陈红梅, 王秀全, 等.人参种植业的若干问题分析[J].中药材, 2001.

[4]刘安心.机构运动综合与位置分析的理论及实用方法研究[Z].

部件设计 第11篇

关键词：机采棉;喷雾;静力学分析;流场模拟;仿真分析

中图分类号： S491 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2015）04-0386-03

收稿日期：2014-05-14

基金项目：新疆八师石河子市中小企业专项（编号：2012QY04）。

作者简介：肖靖毅（1988—），男，新疆哈密人，硕士，主要从事先进制造技术研究。E-mail：1340239029@qq.com。

通信作者：葛 云，硕士，副教授，主要从事机械设计制造及自动化研究。E-mail：gy_shz@163.com。

新疆维吾尔自治区作为中国棉花的主要产区之一，棉花种植面积、产量连续多年居全国第一，在全国棉花种植业中占有重要的地位[1]。随着棉花种植面积的不断扩大，机械采棉在棉花收获作业中的地位越来越重要，具有广阔的发展前景[2]。众所周知，棉花采摘前须喷洒脱叶催熟剂以降低棉花的含杂率[3]，而药液喷洒的效果直接影响棉花质量的高低。目前，由于适用于机采棉脱叶催熟剂的喷雾机主要采用“雨淋式”方式喷洒药物，药液喷雾量大、雾滴粗，在作物表面难以沉积，特别是叶片背面及隐蔽部位难以实现有效附着，造成农药浪费，同时污染了环境[4]。随着机采棉种植面积的不断增加，喷洒脱叶催熟剂效果不理想的问题日益突出，导致棉花含杂率上升、质量下降，严重影响棉农的经济效益。

本研究基于静电感应原理[5]，结合气流辅助喷雾[6]及管路静电等技术，设计出一种适用于喷洒棉花脱叶催熟剂的机采棉静电喷雾机，该机器具有“静电回绕”现象[7]，实现了对叶片背面及隐蔽部位的有效附着，提高了作业效率与农药利用率。

1 整体设计

1.1 整机结构

机采棉静电喷雾机主要由悬挂架、输液系统、风送系统与静电系统等构成，其中输液系统由药液箱、输液管道、药液泵、弥雾可调喷头组成[8]，风送系统由输风风道、离心风机组成，静电系统由高压静电发生器、感应线圈组成。机采棉静电喷雾机整机布置于悬挂架上，通过三点悬挂置于拖拉机后部（图1），药液泵动力由拖拉机后动力输出轴提供，静电系统电

源由拖拉机电力系统提供，离心风机动力由拖拉机液压系统提供（图2）。

1.2 工作原理

机采棉静电喷雾机采用静电喷雾与气流辅助喷雾相结合的工作原理，即将压力雾化与静电雾化相结合，利用静电感应使药液雾滴感应荷电，并采用气力辅助雾化技术，以增加雾滴附着性能、减少农药流失。具体工作过程为：药液泵利用拖拉机动力输出轴提供的动力，将药液从药液箱中抽出，通过输液管道送向喷头，在喷头处设置风送系统以增强雾滴的穿透性，同时在药液泵出水口处设置环形感应电极，利用感应荷电方式，对进入输液管道的药液进行感应充电，使静电喷雾与辅助气流在喷头处汇合，形成风送式静电喷雾（图3）。

1.3 主要技术参数

机采棉静电喷雾机主要技术参数为：工作状态时的外形尺寸（长×宽×高）为11.2 m×1.834 m×1.731 m，运输状态时的外形尺寸为3.94 m×1.12 m×1.731 m，药箱容积 1 800 L，配套动力55.9 kW，工作压力0.15～0.40 MPa，液泵最大压力3 MPa，喷幅11.82 m，工作效率5～8 km/h。

2 关键部件设计

2.1 悬挂架

悬挂架作为喷雾机与拖拉机连接的中间环节，是整机的基础与主要承重部件，须满足药箱、离心风机、输风风道及药液泵等部件的承重要求。悬挂架主要由Q235钢焊接而成（图4），在悬挂架上布置风机、输风风道、离心风机、药箱等部件，悬挂架前方通过支撑梁的3个销轴孔与拖拉机三点悬挂相连，形成机械负载状态。利用Ansys软件对悬挂架进行静力學分析，结果表明，悬挂架弯曲变形为0.445 82 mm，最大应力为11.91 MPa（图5、图6），弯曲变形较小，具有良好的承载能力。

2.2 输风风道

输风风道是连接离心风机与喷头的重要部件，离心风机所产生的风通过输风风道送向喷头，与喷雾融合，达到气力辅助输送的目的。利用Solidworks软件对输风风道进行三维实 体建模（图7）;将三维实体模型导入Gambit前处理器，以输风风道入口作为速度入口，输风风道出口作为压力出口，完成对零件的网格划分与边界条件定义;将零件导入CFD流体仿真软件Fluent中进行求解，得到输风风道压力云图（图8）、输风风道速度云图（图9）、输风风道出口速度云图（图10）。由图8至图10可知：当输风风道入口初始风速为10 m/s时，输风风道出口最大风速为15.5 m/s，并由外向内逐渐增大。

2.3 静电系统

雾滴带电是通过外加静电场实现的，而外加静电场的产生由静电系统提供，一般通过电源、高压静电发生器[9]与电极三者之间相互连接实现，其中高压静电发生器作为中间环节，一端与电源连接，一端与电极连接。静电喷雾机的静电系统采用直流负高压充电（图6），高压静电发生器的输入电压为直流12 V，最大输出电压为30 kV;电极采用环形电极，一端与高压静电发生器相连，另一端接地，整体布置于药液泵出水口处，形成外加高压静电场，使液体荷电。静电系统工作示意图见图11。

3 结论

运用静电喷雾原理结合气流辅助喷雾技术，研制出1种

小型机载机采棉静电喷雾机，改变了现有机采棉静电喷雾机脱叶催熟剂喷洒效果不理想的现状。通过对整机及静电系统进行设计，对关键部件进行仿真分析，结果表明，机采棉静电喷雾机对机采棉脱叶催熟剂的喷洒效果良好，具有比较广阔的推广前景。

参考文献：

[1]宋淑然，洪添胜，刘洪山，等. 宽喷幅风送式喷雾机空间气流速度分布规律[J]. 农业工程学报，2013（24）：17-24.

[2]顾家冰. 风送式变量喷雾机气液两相流及雾化的试验研究[D]. 南京：南京农业大学，2012.

[3]代亚猛，周 艳，贾首星，等. 3种孔径的静电喷头喷雾性能比较[J]. 江苏农业科学，2013，41（9）：358-360.

[4]戴奋奋. 风送喷雾机风量的选择与计算[J]. 植物保护，2008，34（6）：124-127.

[5]周 艳，代亚猛，贾首星，等. 不同材质的静电喷头雾滴荷电性能比较[J]. 江苏农业科学，2013，41（10）：361-363.

[6]王军锋，张娟娟，王贞涛，等. 风幕式气力辅助静电喷雾沉积特性[J]. 农业机械学报，2012，43（2）：61-65.

[7]刘彦娜. 静电雾化过程的理论分析与数值模拟[D]. 上海：东华大学，2009.

[8]陈汇龙，赵英春. 感应荷电喷雾静电场与荷电特性分析[J]. 高电压技术，2010，36（10）：2519-2524.

[9]张 京，宫 帅，宋坚利，等. 气液两相感应式静电喷头性能试验[J]. 农业机械学报，2011，42（12）：107-110，120.

机械零部件的创新设计 第12篇

关键词：机械制造,零部件设计,创新

传统机械零部件的设计带来了运用中出现的许多问题:零部件容易腐蚀损坏;零部件容易疲劳损坏, 断裂、表面剥落等;零部件容易摩擦损坏等等。这些问题的出现, 都是机械零部件传统的设计局限性所产生的。传统设计在长期运用中得到不断的完善和提高, 目前在大多数情况下仍然是有效的设计方法, 但是它有很多局限:在方案设计时凭借设计者有限的直接经验或间接经验, 通过计算、类比分析等, 以收敛思维方式, 过早地确定方案。这种方案设计既不充分又不系统, 不强调创新, 因此很难得到最优方案;在机械零部件设计中, 仅对重要的零部件根据简化的力学模型或经验公式进行静态的或近似的设计计算, 其他零部件只作类比设计, 与实际工况有时相差较远, 难免造成失误;传统设计偏重于考虑产品自身的功能的实现, 忽略人———机———环境之间关系的重要性;传统设计采用手工计算、绘图, 设计的准确性差、工作周期长、效率低。所以, 在现代机械部件设计中, 很有必要用到创新思维的方法去设计。

1 创新思维机械零部件的设计思想

机械零部件设计的本质是创造和革新。现代机械机械零部件设计强调创新设计, 要求在设计中更充分地发挥设计者的创造力, 利用最新科技成果, 在现代设计理论和方法的指导下, 设计出更具有生命力的产品。

1.1 运用创造思维

设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现, 它包括观察能力、记忆能力、想象能力、思维能力、表达能力、自控能力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。其中想象能力和思维能力是创造力的核心, 它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换, 创造表达出新成果的整个创造活动的中心。创造力的开发可以从培养创新意识、提高创新能力和素质、加强创新实践等方面着手。设计者不是把设计工作当成例行公事, 而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动, 掌握必要创新方法, 加强学习和锻炼, 自觉开发创造力, 成为一个符合现代设计需要的创新人才。

1.2 运用发散思维

发散思维又称辐射思维或求异思维等。它是以欲解决的问题为中心, 思维者打破常规, 从不同方向, 多角度、多层次地考虑问题, 求出多种答案的思维方式。例如, 若提出“将两零部件联结在一起”的问题, 常规的办法有螺纹联结、焊接、胶接、铆接等, 但运用发散思维思考, 可以得到利用电磁力、摩擦力、压差或真空、绑缚、冷冻等方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一, 在技术创新和方案设计中具有重要的意义。

1.3 运用创新思维

创造力的核心是创新思维。创新思维是一种最高层次的思维活动, 它是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下, 将各种信息重新综合集成, 产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例, 追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等, 在求异和突破中体现创新。

2 科学的进行机械零部件设计

2.1 把握机械零部件设计的主要内容

机械零部件设计是机械设计的重要组成部分, 机械运动方案中的机构和构件只有通过零部件设计才能得到用于加工的零部件工作图和部件装配图, 同时它也是机械总体设计的基础。机械零部件设计的主要内容包括:根据运动方案设计和总体设计的要求, 明确零部件的工作要求、性能、参数等, 选择零部件的结构构形、材料、精度等, 进行失效分析和工作能力计算, 画出零部件图和部件装配图。机械产品整机应满足的要求是由零部件设计所决定的, 机械零部件设计应满足的要求为:在工作能力上要求具体有强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性及精度等;在工艺性上要求加工、装配具有良好的工艺性及维修方便;在经济性上的要求主要指生产成本要低。此外, 还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等环境保护要求和安全要求等。这些要求往往互相牵制, 需全面综合考虑。

2.2 严格计算机械零部件的失效形式

机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效, 其失效形式很多, 主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等。为了保证零部件能正常工作, 在设计零部件时应首先进行零部件的失效分析, 预估失效的可能性, 采取相应措施, 其中包括理论计算, 计算所依据的条件称为计算准则, 常用的计算准则有:一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或过大塑性变形等失效的能力。强度要求是保证机械零部件能正常工作的基本要求。二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷的作用下, 抵抗弹性变形的能力。刚度准则要求零部件在载荷作用下的弹性变形在许用的极限值之内。三是振动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的机械, 在工作时应避免发生共振。振动稳定性准则要求所设计的零部件的固有频率与其工作时所受激振源的频率错开。四是耐热性准则。机械零部件在高温工作条件下, 由于过度受热, 会引起润滑油失效、氧化、胶合、热变形、硬度降低等问题, 使零部件失效或机械精度降低。因此, 为了保证零部件在高温下正常工作, 应合理设计其结构及合理选择材料, 必要时须采用水冷或气冷等降温措施。五是耐磨性准则。耐磨性是指相互接触并运动零部件的工作表面抵抗磨损的能力。当零部件过度磨损后, 将改变其结构形状和尺寸, 削弱其强度, 降低机械精度和效率, 以致零部件失效报废。因此, 机械设计时应采取措施, 力求提高零部件的耐磨性。

2.3 正确选择机械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标, 是检验零部件表面质量的主要依据;它选择的合理与否, 直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。机械零部件表面粗糙度的选择方法有3种, 即计算法、试验法和类比法。在机械零部件设计工作中, 应用普通的是类比法, 此法简便、迅速、有效。应用类比法需要有充足的参考资料, 现有的各种机械设计手册中都提供了较全面的资料和文献。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。在通常情况下, 机械零部件尺寸公差要求越小, 机械零部件的表面粗糙度值也越小, 但是它们之间又不存在固定的函数关系。

2.4 全面优化机械零部件设计方法

要充分运用机械学理论和方法, 包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展, 对设计的关键技术问题能作出很好的处理, 一系列新型的设计准则和方法正在形成。计算机辅助设计 (CAD) 是把计算机技术引入设计过程, 利用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法。CAD技术促成机械零部件设计发生巨大的变化, 并成为现代机械设计的重要组成部分。目前, CAD技术向更深更广的方向发展, 主要表现为以下基于专家系统的智能CAD;CAD系统集成化, CAD与CAM (计算机辅助制造) 的集成系统 (CAD/CAM) ;动态三维造型技术;基于并行工程, 面向制造的设计技术 (DFM) ;分布式网络CAD系统。

参考文献

[1]王启, 等.常用机械零部件可靠性设计[M].北京:机械工业出版社, 1996.

[2]隋明阳.机械设计基础[M].北京:机械工业出版社, 2002.

[3]赵冬梅.机械设计基础[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2004.

[4]郭仁生.机械设计基础[M].北京:清华大学出版社, 2001.