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本科畢業(yè)論文（設(shè)計）
論文題目：基于SolidWorks的電除塵器振打裝置設(shè)計
學(xué)生姓名：
所在院系： 機(jī)電學(xué)院
所學(xué)專業(yè)： 機(jī)電技術(shù)教育
導(dǎo)師姓名：
完成時間：
摘 要
本文分析國內(nèi)外振打裝置技術(shù)的研究現(xiàn)狀和電除塵器振打裝置的工作原理，確定了采用既結(jié)合了我國的實際情況，又具有普遍性的側(cè)部撓臂錘振打的設(shè)計方案。針對目前側(cè)部撓臂錘振打存在的一些問題提出改進(jìn)設(shè)計方法。本文利用Solidworks快速建立機(jī)械零件的三維實體繪圖和三維裝配這種功能強(qiáng)大的計算機(jī)輔助繪圖和設(shè)計軟件，對側(cè)部撓臂錘振打裝置的各個組成部分進(jìn)行實體造型設(shè)計與裝配，較完善的對側(cè)部撓臂錘振打裝置的結(jié)構(gòu)展示和設(shè)計。
關(guān)鍵詞：電除塵器；振打裝置；特征；裝配
Abstract
This paper analyzes the technology at home and abroad vibration device research and electrostatic precipitator rapping device working principle, identified using a combination of both the actual situation of our country, but also has universal flexible side arm vibration hammer design. Side view of the current torsion arm vibration hammer some issues to improve the design method. In this paper, the use of Solidworks mechanical parts to quickly create the three-dimensional graphics and three-dimensional entities, such powerful assembly of computer-aided graphics and design software, the opposite arm of the Department of torsion vibration hammer device to carry out the various components of the solid modeling design and assembly, better Department of torsion contralateral arm vibration hammer device to display the structure and design.
Keywords: Electrostatic precipitator（ESP）； vibration device； Characteristics；Assembly
目 錄
1 引 言 2
2 電除塵器振打裝置分析與設(shè)計 3
2.1 振打裝置的原理和工作過程 3
2.2 振打裝置設(shè)計方案分析 3
2.3 Solidworks軟件的選擇 4
3 振打裝置造型設(shè)計過程 5
3.1 造型設(shè)計分析 5
3.2 振打錘造型設(shè)計 5
3.2.1 設(shè)計分析 5
3.2.2 銷造型設(shè)計 5
3.2.3 夾板造型設(shè)計 6
3.2.4 錘頭造型設(shè)計 7
3.3 振打錘臂造型設(shè)計 7
3.3.1 設(shè)計分析 7
3.3.2 錘臂造型設(shè)計 7
3.4 振打軸造型設(shè)計 9
3.4.1 設(shè)計分析 9
3.4.2 軸一的造型設(shè)計 9
3.4.3 軸二的造型設(shè)計 11
3.4.4 軸三的造型設(shè)計 11
3.5 振打軸承造型設(shè)計 12
3.6 連接件造型設(shè)計 13
3.6.1聯(lián)軸套造型設(shè)計 13
3.6.1螺母和螺栓實體造型 14
4 振打裝置的虛擬裝配 14
4.1 裝配分析 14
4.2 振打錘、振打錘臂和螺栓的裝配 15
4.3 振打軸的裝配 16
4.3 總裝配仿真 16
結(jié)束語 17
謝辭 17
參考文獻(xiàn) 18
1 引 言
進(jìn)入新世紀(jì)以來，環(huán)保問題愈來愈成為全球迫切關(guān)注的問題，國家對污染控制的標(biāo)準(zhǔn)和要求不斷提高，對粉塵排放的要求也大幅提高。電除塵器作為凈化煙氣、控制大氣污染的主要方式，在控制大氣污染方面發(fā)揮了十分巨大的作用。20世紀(jì)80年代中以來，我國的電除塵器行業(yè)獲得了迅速發(fā)展，到20世紀(jì)末，我國已經(jīng)作為世界電除塵器大國出現(xiàn)在國際舞臺。
世界上第一臺電除塵器于1885年問世，直到20世紀(jì)40年代，電除塵器才真正落戶于中國，卻由于歷史的原因在中國并沒有受到重視。到了20世紀(jì)70～80年代，電除塵器在中國得到飛速發(fā)展，各工業(yè)部門普遍開展試驗和研究，取得令人矚目的成績。特別是隨著改革開放，國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為電除塵器的廣泛應(yīng)用提供了十分廣闊的市場。近幾年來國產(chǎn)電除塵器運行表明，其設(shè)備結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能達(dá)到國外先進(jìn)水平，有些方面還優(yōu)于原來引進(jìn)的設(shè)備。國產(chǎn)電除塵器的設(shè)計制造和使用都積累了一定的經(jīng)驗，并且仍在不斷改進(jìn)和完善中我國電除塵行業(yè)2007年發(fā)展綜述.北京:中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會電除塵委員會.2008
。
振打裝置是決定電除塵器性能的一個重要部分，做為電除塵器本體結(jié)構(gòu)的一部分，它的發(fā)展?fàn)顩r自然要受到本體研究發(fā)展?fàn)顩r的制約。發(fā)展初期許多技術(shù)主要依賴國外引進(jìn)，因為對粉塵在收塵極上的分布規(guī)律、粉塵收集過程、振打清灰過程以及振打清灰中的連帶問題等等技術(shù)都很匱乏，更沒有相關(guān)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。為此一批批技術(shù)人員為之努力著，奉獻(xiàn)著。在引進(jìn)國外技術(shù)的基礎(chǔ)上國家大力支持自主技術(shù)的創(chuàng)新，并設(shè)立若干863火炬項目。我國相繼研究設(shè)計了底部撓臂錘振打、雙面撓臂錘振打、側(cè)部旋轉(zhuǎn)撓臂錘振打、中部旋轉(zhuǎn)撓臂錘振打，并將國外的頂部電磁錘振打技術(shù)與并與我國的實際情況相結(jié)合，對其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計取得了很好的經(jīng)濟(jì)效果。濟(jì)南北郊熱電廠2號爐改為頂部電磁錘振打電除塵器后,其效率保持99.2%以上，而且長期穩(wěn)定。國內(nèi)還對經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，用眾多技術(shù)人員和現(xiàn)場施工人員的辛勤汗水換來了我國電除塵器振打裝置技術(shù)的新景象。
電除塵器廣泛用于燃煤電廠、水泥、化工等行業(yè)的煙塵凈化、回收。電除塵器本體的設(shè)計制造需要具備豐厚的機(jī)械理論知識、工程安裝知識和豐富的經(jīng)驗積累，要求設(shè)計者對機(jī)械設(shè)計及理論、制造加工知識的綜合運用。但是在實際設(shè)計制造中，除塵器本體的設(shè)計尺寸很大程度上依賴于需方的實際安裝要求，包括安裝地點的空間位置，環(huán)境條件以及與周邊設(shè)施，并結(jié)合設(shè)計人員豐富的設(shè)計經(jīng)驗來完成?，F(xiàn)在借助計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持,充分發(fā)揮 CAD 軟件在設(shè)計過程中的作用，實現(xiàn)電除塵器產(chǎn)品虛擬設(shè)計，虛擬裝配，在滿足設(shè)計要求的前提下還要考慮到經(jīng)濟(jì)性以及后期維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性。目前的設(shè)計制造多以成功設(shè)計為參照，按照機(jī)械設(shè)計等方面設(shè)計手冊的要求，盡早的發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，在現(xiàn)場安裝之前得到一個合理的設(shè)計，即能保證所設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量又能充分滿足客戶要求，減少了設(shè)計成本，提高面向客戶與市場需求的能力。
振打裝置是電除塵器的一個重要部分，其設(shè)計合理與否直接影響電除塵器的除塵性能，而且設(shè)計中還要結(jié)合除塵器的原理方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)尺寸、預(yù)期除塵效率等多方面因素。本畢業(yè)設(shè)計選擇電除塵器振打裝置作為設(shè)計內(nèi)容，利用SolidWorks這一款功能強(qiáng)大的計算機(jī)輔助繪圖和設(shè)計軟件系統(tǒng)，對振打裝置進(jìn)行造型設(shè)計裝配。
2 電除塵器振打裝置分析與設(shè)計
2.1 振打裝置的原理和工作過程
電除塵器的工作原理是孫峰. 靜電除塵應(yīng)用原理. 黑龍江工程學(xué)院.2005
：電除塵器是根據(jù)靜電荷的異性相吸、同性相斥的原理而設(shè)計的，將兩垂直豎立的極板接通高壓靜電負(fù)極，稱為陰極板；在陰極板間放置一個極板并接通正極，稱為陽極板，在陰陽極板之間形成高壓靜電場。當(dāng)粉塵中的塵粒通過高壓靜電場時，與電極間的正負(fù)離子和電子發(fā)生碰撞而荷電，帶上電子和離子的塵粒在電場力的作用下向異性電極運動并積附在異性電極上。而振打裝置就是用在電除塵器的清灰系統(tǒng)中，振打裝置撞擊積塵極板，極板在振打力的作用下產(chǎn)生振打加速度，使積附在極板、極線上的灰塵振落下來落入灰斗，完成清灰過程。
2.2 振打裝置設(shè)計方案分析
目前，靜電除塵的振打裝置均為敲打式結(jié)構(gòu)，分為頂部式和側(cè)面式。在滿足振打裝置要求的前提下，根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，現(xiàn)初步制定以下方案。
方案一：頂部電磁錘振打；
方案二：側(cè)部撓臂錘振打。
頂部電磁錘振打技術(shù)最先是由國外引進(jìn)，具有結(jié)構(gòu)尺寸小, 可靠性高等優(yōu)點。近些年國內(nèi)對其進(jìn)行一定改進(jìn)設(shè)計取得了良好的效果，但是考慮到經(jīng)濟(jì)因素以及其對安裝技術(shù)的要求，目前的應(yīng)用范圍很有限。側(cè)部撓臂錘振打是一種比較傳統(tǒng)的振打技術(shù)，在國內(nèi)使用時間較長，而且具有相當(dāng)廣闊的應(yīng)用范圍。在長期的使用過程中不斷的積累經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)問題并不斷的改進(jìn)，但是依然存在許多問題: 如振打裝置設(shè)計參數(shù)選取不當(dāng), 致使振打力過大或過小; 振打軸支持不夠發(fā)生斷裂；與振打軸承連接處過早磨損等等薛永元 ,于英虎.電除塵器振打裝置及其最佳運行.河北理工學(xué)院學(xué)報.2002.（04）
。面對如此廣大的市場空間和尚需解決的技術(shù)問題，加上本人在工廠實習(xí)期間接觸過側(cè)部撓臂錘振打裝置，故本設(shè)計選擇側(cè)部撓臂錘振打為設(shè)計方案，在振打錘的設(shè)置、振打力傳遞等環(huán)節(jié)上進(jìn)行分析設(shè)計，希望對該技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新作出一點貢獻(xiàn)。
側(cè)部撓臂錘振打是由傳動裝置旋轉(zhuǎn)提升撓臂錘使錘達(dá)到最高勢能位置時回轉(zhuǎn)下落去振打整組捕塵極板排下面振打桿端部的砧板, 通過撞擊使板面上各處獲得振打加速度，激發(fā)極板表面震動?，F(xiàn)結(jié)合實習(xí)中遇到的較普遍性的中型電除塵器為參照，對側(cè)部撓臂錘振打裝置作出具體設(shè)計如下。
側(cè)部撓臂錘振打通常由振打錘、振打錘臂、振打軸、振打軸承及連接螺栓組成，見圖1所示。振打錘臂由兩個半錘臂通過螺栓連接做成，用來實現(xiàn)振打軸與振打錘的固定連接；振打錘在離心力和自身重力的作用下撞擊振打砧，振打砧是與極板相連接，振打力通過振打砧傳遞給極板可以避免長期振打?qū)O板造成的局部磨損與破壞。
振打錘由夾板和錘頭通過銷相連接。在振打過程中將產(chǎn)生瞬間的強(qiáng)烈振打，所以設(shè)計銷的兩端會留出一段用于焊接，達(dá)到經(jīng)濟(jì)可靠的固定。振打錘臂與振打錘通過銷連接以使振打錘能夠繞銷自由擺動。
振打錘臂自身以及和振打軸都采用螺栓連接，擰緊螺母后均用點焊進(jìn)行放松處理。 圖1 側(cè)部撓臂錘振打
從一個電場所需振打錘都裝在一根軸上考慮,為避免振打錘同時振打引起的二次揚塵,安裝時將振打錘相互錯開一個角度。錯開多大的角度合適需要通過計算，并要在實際工作中反復(fù)驗證以得到最佳角度。結(jié)合實習(xí)期間遇到的一個比較成功的例子，預(yù)設(shè)電除塵器中有13塊極板，振打軸上需要安裝13個振打錘，現(xiàn)設(shè)計振打錘錯開的角度為30°，如圖9所示。
振打軸考慮安裝加工方便，設(shè)計為由三根軸通過聯(lián)軸套連接而成。振打軸由振打軸承支撐，設(shè)計振打軸承為滑動軸承，以便于軸的安裝。并將軸承數(shù)目設(shè)計為四個，具體安裝位置參見圖26所示。這樣的設(shè)計可以保證振打軸有效的支撐，避免了因支撐不夠和受力不均導(dǎo)致的軸的偏心甚至軸的斷裂，以及由此造成的軸承過早磨損。本設(shè)計方案具有：振打強(qiáng)度大；振打力比較均勻，性價比高，應(yīng)用范圍廣等特點。
2.3 Solidworks軟件的選擇
SolidWorks是世界上第一款完全基于Windows的3DCAD軟件，優(yōu)異的三維設(shè)計功能,操作簡單等一系列的優(yōu)點,極大地提高了設(shè)計效率。SolidWorks有全面的零件實體建模功能和簡潔化的零件快速裝配功能 ,還能夠自動進(jìn)行動態(tài)約束檢查。用SolidWorks的拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、倒角、高級抽殼、特征陣列、打孔和倒圓等功能可以更簡單地得到要設(shè)計的實體模型。而且自SolidWorks2001后內(nèi)置的animator插件，秉承SolidWorks一貫的簡便易用的風(fēng)格,可以很方便的生成工程機(jī)構(gòu)的演示動畫。Solidworks作為Windows環(huán)境下的機(jī)械設(shè)計軟件，具有使用方便、操作簡單的特點，其強(qiáng)大的設(shè)計功能可滿足決大多數(shù)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計需要。針對本設(shè)計是對振打裝置的設(shè)計，目的是為了讓大家能更好的對電除塵器振打裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理的理解和掌握。所以選用SolidWorks軟件就能比較方便、快速的達(dá)到設(shè)計的目的。
3 振打裝置造型設(shè)計過程
3.1 造型設(shè)計分析
本實體建模設(shè)計采用SolidWorks2007來完成，在設(shè)計過程中應(yīng)盡量明確建模過程，簡化建模特征步驟，從而有利于生成比較理想的實體效果。該振打裝置主要由振打錘、振打錘臂、振打軸及連接螺栓組成。在造型設(shè)計中需要有清晰的設(shè)計思路，用最少的設(shè)計步驟，設(shè)計出最理想的實體效果。所以分別對振打裝置的各個組成部分進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計過程如下。
3.2 振打錘造型設(shè)計
3.2.1 設(shè)計分析
振打錘由銷、夾板、錘頭三個零件裝配組成，分別對三個零件設(shè)計如下；
3.2.2 銷造型設(shè)計
（1）啟動SolidWorks 2007，單擊【新建】工具按鈕，單擊【零件】，創(chuàng)建一個新的零件文件藍(lán)榮香等. SolidWorks零件設(shè)計技術(shù)與實踐2007版.北京:電子工業(yè)出版社.2007
。
（2）該零件中的第一個特征是從所繪制的圓形輪廓拉伸而成的圓柱。單擊【拉伸凸臺/基體】工具按鈕，選擇“上視基準(zhǔn)面”作為草圖繪制平面，單擊“標(biāo)準(zhǔn)視圖”工具欄中的“正視于”按鈕，在上視基準(zhǔn)面上繪制銷草圖輪廓，用工具【圓】繪制并用【智能尺寸】標(biāo)注尺寸，繪制草圖如圖2所示。
圖2 銷草圖輪廓 圖3 銷拉伸及倒角特征
（3）單擊【退出草圖】工具按鈕，在彈出的“拉伸”屬性管理器中，選擇“終止條件”為“給定深度”，設(shè)置“深度”為110mm。單擊“確定”按鈕，拉伸后的零件效果如圖3所示。
（4）該零件的第二個特征為倒角特征。單擊【倒角】，選擇“倒角類型”為“角度距離”，并設(shè)置距離值為1mm，角度值為45°。選擇銷實體棱邊，效果如圖3所示。保存到文件“銷.sldprt”關(guān)閉窗口。
3.2.3 夾板造型設(shè)計
（1）單擊【新建】→零件→確定，創(chuàng)建一個新的零件文件。
（2）該零件的第一個特征為拉伸。單擊【拉伸凸臺/基體】，在上視基準(zhǔn)面上用工具【圓】繪制夾板草圖輪廓，并用標(biāo)注尺寸，如圖4所示：
（3）單擊【退出草圖】工具按鈕，在彈出的“拉伸”屬性管理器中，選擇“終止條件”為“給定深度”，設(shè)置“深度”為10mm。單擊“確定”按鈕，拉伸后的零件效果如圖5所示。
（4）該零件的第二個特征為倒角特征。單擊【圓角】，在圓角項目下設(shè)置半徑為 2mm，選擇實體側(cè)面四條交線，效果如圖5所示。保存到文件“夾板.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖4 夾板草圖輪廓 圖5 夾板完成效果圖
3.2.4 錘頭造型設(shè)計
（1）單擊【新建】→零件→確定，創(chuàng)建一個新的零件文件。
（2）該零件設(shè)計步驟同“夾板造型設(shè)計”，繪制輪廓如圖6所示，拉伸特征設(shè)置“深度”為60mm，圓角特征設(shè)置半徑為5mm，實體效果如圖7所示。保存到文件“錘頭.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖6 錘頭草圖 圖7 錘頭完成效果圖
3.3 振打錘臂造型設(shè)計
3.3.1 設(shè)計分析
振打錘臂由上下兩個零件構(gòu)成，考慮到簡化以后的裝配過程，現(xiàn)按一個零件進(jìn)行造型設(shè)計，零件為對稱實體所以可以考慮使用鏡像實體特征。
3.3.2 錘臂造型設(shè)計
（1）繪制草圖。創(chuàng)建一個新的零件文件，單擊【拉伸凸臺/基體】，在“前視基準(zhǔn)面”上打開草圖繪制平面，單擊【中心線】按鈕，繪制三條垂直和一條水平輔助中心線，水平中心線與一條垂直中心線交與坐標(biāo)原點，該零件零件為薄板零件可先畫出草圖的一側(cè)然后使用【等距實體】工具并設(shè)置“距離”為10mm，最后用直線封閉圖形所得繪制草圖如圖8所示。按圖示尺寸使用“智能尺寸”對草圖進(jìn)行尺寸設(shè)定和標(biāo)注。
（2）單擊退出草圖，設(shè)置“深度”為70mm。拉伸后的零件如圖9所示。
（3）鏡像特征。單擊【鏡像】工具按鈕，在鏡向面/基準(zhǔn)面下，在圖形區(qū)域里展開FeatureManager 設(shè)計樹選擇“上視基準(zhǔn)面”，在要鏡向的實體下在圖形區(qū)域中選擇所拉伸的模型，選中“選項”中的“合并實體”復(fù)選框，單擊確定效果如圖9所示。
（4）以“上視基準(zhǔn)面”為基面創(chuàng)建拉伸切除。繪制圓輪廓尺寸為φ14mm和φ18mm。設(shè)置“終止條件”為“兩側(cè)對稱”。設(shè)置“深度”為60mm。拉伸完成如圖9所示。保存到文件“振打錘臂.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖8 振打錘臂草圖尺寸
圖9 振打錘臂拉伸、鏡像、切除后效果
3.4 振打軸造型設(shè)計
3.4.1 設(shè)計分析
通過合理布置振打軸上振打錘的周向布置可以實現(xiàn)對極板的周期性振打，可以滿足振打過程的平穩(wěn)要求，又能達(dá)到理想的清灰效果。該振打軸上的振打錘采用周向均布方式，按順時針方向依次錯開30°的角度，如圖10-圖11所示。
圖10 錘頭鏡像布置圖 圖11 軸上孔中心線效果
3.4.2 軸一的造型設(shè)計
軸一的一端接聯(lián)軸器是一個階梯軸，實體可通過兩次拉伸完成。小徑段上設(shè)有一個鍵槽，大徑段需要安裝振打錘，設(shè)有兩個與軸一中心線相垂直的的通孔，兩個通孔的中心線需要錯開30°的角度。
（1）繪制草圖。創(chuàng)建一個新的零件文件，單擊【拉伸凸臺/基體】，在“右視基準(zhǔn)面”上打開草圖繪制平面，繪制草圖并標(biāo)注尺寸如圖12所示。
（2）退出草圖，在彈出的“拉伸”屬性管理器中，選擇“終止條件”為“給定深度”，設(shè)置“深度”為60mm。拉伸完成后，選擇所得實體的右端面創(chuàng)建拉伸特征，繪制草圖并標(biāo)注尺寸如圖13所示。
（3）退出草圖，在彈出的“拉伸”屬性管理器中，選擇“終止條件”為“給定深度”，設(shè)置“深度”為1150mm。拉伸后的零件如圖14所示。
圖12 軸一階梯段草圖 圖13 在端面在創(chuàng)建草圖圓
圖14 軸一造型效果
（4）設(shè)計鍵槽。鍵槽可通過拉伸切除材料來完成，在使用拉伸切除特征之前需要創(chuàng)建一個新參考基準(zhǔn)面，以便繪制草圖輪廓和確定切除位置。單擊參考幾何體工具欄上的【基準(zhǔn)面】工具按鈕，出現(xiàn)基準(zhǔn)面 PropertyManager，在“選擇”下選擇等距距離，以前視基準(zhǔn)面為參照設(shè)置距離為15mm，生成“基準(zhǔn)面1”，參見圖14所示。
單擊【拉伸切除】工具按鈕，在新建的“基準(zhǔn)面1”上繪制如圖15所示的草圖輪廓。退出草圖，在 PropertyManager 中，在方向1下為“終止條件”選擇“完全貫穿”。 如有必要，單擊反向來反轉(zhuǎn)拉伸切除的方向。完成效果參見圖14所示。
圖15 鍵槽草圖輪廓
（5）創(chuàng)建通孔。軸一上設(shè)有兩個通孔，左起第一個通孔以上視基準(zhǔn)面為基面創(chuàng)建拉伸切除完成即可。繪制圓輪廓如圖16所示。退出草圖，設(shè)置“終止條件”為“兩側(cè)對稱”。設(shè)置“深度”為55mm。拉伸完成參見圖14所示。
因為軸一上第二個通孔的中心線錯開了30°的角度，需要先創(chuàng)建一個新的參考基準(zhǔn)面。新建“基準(zhǔn)面”以上視基準(zhǔn)面為參照，選擇”兩面夾角”并設(shè)置角度為30°，得到“基準(zhǔn)面2”如圖17所示。以基準(zhǔn)面2為基面創(chuàng)建拉伸切除，草圖和拉伸切除效果如圖14所示。對軸兩端面邊線創(chuàng)建2×45°的倒角特征，保存到文件“軸一.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖16 孔草圖尺寸圖 圖17 基準(zhǔn)面2和孔草圖
3.4.3 軸二的造型設(shè)計
軸二是一根直徑為φ50mm長度為2490mm的光軸，軸上設(shè)有5個φ14mm的通孔，每相鄰兩孔的中心線錯開30°的角度，相距500mm，第一個孔的中心線距端面245mm。結(jié)合以上的設(shè)計步驟可知，設(shè)計軸二上通孔的關(guān)鍵問題是要創(chuàng)建合理的基準(zhǔn)面，按照每創(chuàng)建一個基準(zhǔn)面完成一個拉伸切除特征，需要創(chuàng)建5個基準(zhǔn)面，按順時針方向，依次以前一基準(zhǔn)面為參照，選擇”兩面夾角”并設(shè)置角度為30°，得到所需基準(zhǔn)面。最后完成實體如圖18所示。對軸兩端邊線創(chuàng)建2×45°的倒角特征，保存到文件“軸二.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖18 軸二造型
3.4.4 軸三的造型設(shè)計
軸三是一根直徑為φ50mm長度為2800mm的光軸，軸上設(shè)有六個φ14mm的通孔，每相鄰兩孔的中心線錯開30°的角度，相距500mm，最左邊的孔的中心線距端面245mm。結(jié)合以上的設(shè)計步驟可知，設(shè)計軸三上通孔的關(guān)鍵問題是要創(chuàng)建合理的基準(zhǔn)面，按照每創(chuàng)建一個基準(zhǔn)面完成一個拉伸切除特征，需要創(chuàng)建6個基準(zhǔn)面，按順時針方向，依次以前一基準(zhǔn)面為參照，選擇”兩面夾角”并設(shè)置角度為30°，得到所需基準(zhǔn)面。最后完成實體如圖19所示。然后對軸兩端面邊線創(chuàng)建2×45°的倒角特征，保存到文件“軸三.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖19 軸三造型效果
3.5 振打軸承造型設(shè)計
該振打軸承系實現(xiàn)了滑動軸承的功能，基本尺寸由已制造過的實物確定。振打軸承在振打裝置中一方面對振打軸起到支撐及定位的作用，同時還用以與下部槽鋼的連接。與其它部件的連接不在本設(shè)計范圍之內(nèi)，故僅對振打軸承的本體進(jìn)行設(shè)計?？悸实胶喕b配對軸承的上蓋和下蓋不分別設(shè)計，而是作為一個零件一次性建模完成。
注意圖18之中的尺寸0.01mm，是考慮到上蓋與和下蓋之間的配合而設(shè)計的，這樣在一個零件上近似表現(xiàn)了配合的形式，繪制時要注意草圖輪廓的閉合，否則將導(dǎo)致不能成功創(chuàng)建拉伸特征。
（1）拉伸特征。創(chuàng)建一個新的零件文件，在“前視基準(zhǔn)面”上創(chuàng)建拉伸特征，并在原點中心線的左側(cè)繪制草圖及標(biāo)注尺寸如圖20所示。設(shè)置拉伸“深度”為50mm，拉伸效果如圖21所示。
（2）鏡像特征。單擊【鏡像】工具按鈕，選擇“右視基準(zhǔn)面”，選擇要鏡向的實體所拉伸的模型，選中“選項”中的“合并實體”復(fù)選框，確定后效果如圖23所示。
（3）旋轉(zhuǎn)切除特征。軸承的內(nèi)孔為旋轉(zhuǎn)切除特征，單擊【旋轉(zhuǎn)切除】工具按鈕，在“右視基準(zhǔn)面”上繪制如圖21所示草圖，退出草圖，以水平中心線為旋轉(zhuǎn)軸，選擇“單向”和默認(rèn)角度為360°，完成效果參見圖23所示。
（4）拉伸切除。選擇軸承兩肩平面，創(chuàng)建拉伸切除特征，繪制草圖輪廓如圖22所示。設(shè)置“終止條件”為“完全貫穿”，單擊反向反轉(zhuǎn)拉伸切除的方向，完成效果如圖23所示。保存到文件“振打軸承.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖20 軸承草圖尺寸 圖21 內(nèi)孔拉伸切除草圖輪廓
圖22 螺栓孔草圖尺寸 圖23 振打軸承造型效果圖
3.6 連接件造型設(shè)計
3.6.1聯(lián)軸套造型設(shè)計
聯(lián)軸套用以振打軸之間的連接固定，尺寸由經(jīng)驗尺寸所得，聯(lián)軸套為圓筒型零件，外徑為φ70mm，內(nèi)徑φ50mm。首先使用【拉伸凸臺/基體】工具，繪制草圖輪廓，拉伸“深度”為130mm得到實體。再對實體兩端面共計四條邊線創(chuàng)建2×45°的倒角特征。完成零件參見圖24所示。保存到文件“聯(lián)軸套.sldprt”后關(guān)閉窗口。
圖24 聯(lián)軸套 圖25 旋轉(zhuǎn)切除草圖 圖26 螺母 圖27 螺栓
3.6.1螺母和螺栓實體造型
螺栓用于振打錘臂自身的連接以及與振打軸的連接，需要用到的是GB5782-86螺栓M12×80和M16×40以及GB6170-86螺母M12和M16。尺寸根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》確定。指出螺紋部分為標(biāo)準(zhǔn)形式，也不影響裝配效果，故在本設(shè)計里省略。
（1）螺母設(shè)計。螺母實體可先從六邊形草圖輪廓拉伸得到六棱柱實體，然后對兩端面邊線處使用【旋轉(zhuǎn)切除】工具進(jìn)行圓角處理，草圖輪廓如圖25所示。使用拉伸切除得到內(nèi)孔，再為內(nèi)孔創(chuàng)建0.9×45°的倒角特征。效果如圖26所示。
（2）螺栓設(shè)計。同以上步驟，拉伸得到實體后僅對一端面邊線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切除圓角處理，另一端面繼續(xù)拉伸得到螺柱實體，再創(chuàng)建倒角特征，完成效果如圖27所示。
（3）分別設(shè)計完成 “螺母M12.sldprt”、 “螺栓M12-80.sldprt”、 “螺母M16.sldprt”、 “螺栓M16-40.sldprt”保存并關(guān)閉窗口。
振打裝置的主要組成結(jié)構(gòu)以設(shè)計完成。
4 振打裝置的虛擬裝配
4.1 裝配分析
完成以上零件的造型設(shè)計之后，利用SolidWorks強(qiáng)大的裝配仿真功能，可以動態(tài)地查看裝配體的所有運動，并且可以對運動的零部件進(jìn)行動態(tài)的干涉檢查。裝配之前一定要明確裝配要求，制定簡潔清晰的裝配過程，針對裝配體零部件的相應(yīng)特征選擇合適的裝配方式葉修梓,陳超祥.Solidworks2007高級教程:高級裝配.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2006
。本裝配設(shè)計需要滿足的裝配要求參見圖28所示。裝配所需零件有軸一、軸二、軸三、振打軸承共4件、連軸套共2件、振打錘與振打錘臂及連接螺目螺栓各13件，制定以下裝配方案：首先裝配振打錘、振打錘臂和螺栓，保存為裝配體文件，同時另存為零件文件，以便用于總裝使用；其次裝配振打軸和聯(lián)軸套；最后是振打裝置的總裝。
圖28 振打裝置裝配圖
4.2 振打錘、振打錘臂和螺栓的裝配
（1）啟動SolidWorks 2007，單擊【新建】工具按鈕，單擊【裝配體】，創(chuàng)建一個新的裝配文件，命名保存為“振打錘部件.sldasm”。
（2）單擊【插入零部件】工件按鈕，單擊“瀏覽”，然后瀏覽至“銷.sldprt”單擊“打開”，在圖形區(qū)域中單擊即放置零件。使用同樣的方法將“夾板.sldprt”、 “錘頭.sldprt”、 “振打錘臂.sldprt”、 “螺母M12.sldprt”、 “螺栓M12-80.sldprt” 、“螺母M16.sldprt”、 “螺栓M16-40.sldprt”零部件按所需數(shù)量添加到裝配體。
（3）裝配振打錘。裝配要求見圖29所示。單擊【配合】工具按鈕，兩個夾板零件之間的配合關(guān)系為【距離】，設(shè)置距離為75mm，可以單擊來調(diào)整配合方向。銷和夾板上的孔以及錘頭中心孔為【同軸心】配合關(guān)系。結(jié)合【重合】工具，如有必要，單擊反向來反轉(zhuǎn)配合方向，或者單擊同向?qū)R與反向?qū)R來反轉(zhuǎn)配合方向。錘頭與銷對中裝配，端面與相鄰?qiáng)A板面相距75mm。裝配過程中要避免配合沖突，直至達(dá)到圖示配合效果。
（4）裝配振打錘臂。裝配要求如圖30所示，螺栓、螺母與錘臂的配合使用【同軸心】和【相切】配合關(guān)系完成。
（5）振打錘和錘臂可繞銷任意轉(zhuǎn)動，考慮到除塵器工作狀態(tài)下，振打裝置轉(zhuǎn)動，振打錘在離心力的作用下將處于圖30所示狀態(tài)，所以振打錘臂小徑孔面與銷“同軸心”配合，結(jié)合【平行】配合關(guān)系達(dá)到圖示裝配效果。保存后再另存為零件“振打錘部件.sldprt”作為總裝配的插入零件。
圖29 振打錘 圖30 振打錘和振打錘臂
4.3 振打軸的裝配
（1）創(chuàng)建一個新的裝配文件，命名保存為“振打軸.sldasm”。將“軸一.sldprt”、 “軸二.sldprt”、 “軸三.sldprt”、 “聯(lián)軸套.sldprt”零部件按所需數(shù)量添加到裝配體。
（2）聯(lián)軸套與軸的裝配關(guān)系如圖31所示。聯(lián)軸套對稱裝配，軸端面配合關(guān)系為【距離】，設(shè)置距離為10mm。在裝配軸端面相鄰的兩軸上的兩個通孔時，可選擇其通孔中心線，配合關(guān)系為角度并設(shè)置30°的角度，單擊反向來反轉(zhuǎn)配合方向。選擇左視圖裝配效果如圖32所示。保存后再另存為零件“振打軸.sldprt”作為總裝配的插入零件。
圖31 聯(lián)軸套與軸裝配示意 圖32 軸上孔輪廓
4.3 總裝配仿真
（1）創(chuàng)建一個新的裝配文件，命名保存為“振打裝置.sldasm”。將“振打軸.sldprt”、13件“振打錘部件.sldprt”、4件“振打軸承.sldprt”零部件按所需數(shù)量添加到裝配體。
（2）將其中一個振打軸承設(shè)為固定，其余全部為浮動。依次對振打軸和振打錘臂進(jìn)行裝配，振打錘臂中螺栓M12與振打軸上的孔φ14mm為“同軸心”配合關(guān)系、振打錘臂大徑內(nèi)表面與振打軸外表面為“同軸心”配合，裝配效果參見圖33、圖34所示。振打軸承裝配尺寸按圖28來確定，軸承內(nèi)圈與振打軸是“同軸心”配合。裝配效果如圖35所示。
圖33 總裝左視效果 圖34 局部段觀察效果
圖35 振打裝置
（3）干涉檢查。單擊【干涉檢查】工具按鈕，計算結(jié)果為。
（4）仿真模擬。仿真模擬需要使用SolidWorks Animator動畫插件，制作過程不在本設(shè)計范圍之內(nèi)，這里不再詳述僅附帶動畫效果“振打裝置.avi”以便觀看學(xué)習(xí)。
結(jié)束語
隨著我國工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快。我國大氣污染控制仍任重道遠(yuǎn)。作為生產(chǎn)大氣污染控制主要設(shè)備之一的電除塵器行業(yè)，有良好的發(fā)展空間。同時，立足國內(nèi)，走向世界也仍然是我國電除塵器行業(yè)拓展市場的方向。振打裝置作為電除塵器的一部分結(jié)構(gòu)，電對除塵器的性能參數(shù)有著很大的影響，還需要不斷的改進(jìn)設(shè)計。通過本設(shè)計過程也體現(xiàn)了SolidWorks強(qiáng)大的三維造型設(shè)計和虛擬裝配功能，相信一定能為設(shè)計人員帶來很大的方便。
本設(shè)計主要是在參考和借鑒前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上得出的，加上個人水平有限，設(shè)計中難免存在疏漏和不足之處，懇請讀者提出寶貴意見。我一定總結(jié)本次設(shè)計中所取得的啟發(fā)與感悟以及存在的問題與不足，總結(jié)經(jīng)驗、汲取教訓(xùn)，復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)專業(yè)知識以利于今后的學(xué)習(xí)與工作！
謝辭
本文的順利完成首先要感謝叢老師的精心指導(dǎo)。本文選題在尊敬的叢老師的精心指導(dǎo)下完成的, 在作畢業(yè)設(shè)計過程中的每一步都離不開叢老師耐心、細(xì)致、負(fù)責(zé)的指導(dǎo)。無論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了叢老師悉心細(xì)致的教誨和無私的幫助。她廣博的學(xué)識、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益，在此向叢老師表示真誠地感謝和深深的謝意！
在論文的寫作過程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，同時還到許多在工作過程中許多同事的支持和幫助，在此一并致以誠摯的謝意。感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。
最后，向在百忙中抽出時間對本文進(jìn)行評審并提出寶貴意見的各位專家表示衷心地感謝！
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