軟起動隔爆箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算【說明書+CAD+UG】
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編號:
畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書
題 目:軟起動隔爆箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計
與計算
學(xué) 院: 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè):機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名: 伍榮展
學(xué) 號: 1000110131
指導(dǎo)教師單位: 機(jī)電工程學(xué)院
姓 名: 高成
職 稱: 助理研究員
題目類型:¨理論研究 ¨實(shí)驗(yàn)研究 t工程設(shè)計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā)
2013年12月13日
一、畢業(yè)設(shè)計(論文)的內(nèi)容
礦用隔爆兼本安型交流軟起動器直接在煤礦井下運(yùn)行,其箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計與制造質(zhì)量要求高。由于運(yùn)行驗(yàn)壓力,所以箱體必須要有足夠的強(qiáng)度和剛性。由于箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,很難尋求一種簡化方法對其進(jìn)行準(zhǔn)確而可靠的設(shè)計。因此,過去對箱體的設(shè)計國內(nèi)一直是基于經(jīng)驗(yàn)或按類比法進(jìn)行的。這往往會帶來一些問題,如為安全起見,設(shè)計時加大安全系數(shù),使結(jié)構(gòu)越來越笨重,從而具有很大的盲目性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,利用計算機(jī)和有限元方法使得復(fù)雜結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計算成為現(xiàn)實(shí)。本文運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)或類比法進(jìn)行初步設(shè)計,再運(yùn)用有限元法對箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力和變形分析,在此基礎(chǔ)上對箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,收到了滿意的效果。
礦用隔爆兼本安型交流軟起動器箱體結(jié)構(gòu)由板筋件通過焊接將其組裝成箱體。首先采用經(jīng)驗(yàn)和類比方法進(jìn)行初步設(shè)計,用三維設(shè)計軟件 SolidWorks建立箱體的三維模型,再直接導(dǎo)人到有限元分析軟件中進(jìn)行計算。通過計算可獲取箱體的應(yīng)力值與變形值,為箱體的優(yōu)化設(shè)計提供必要的依據(jù)。
箱體由箱蓋與箱殼兩部分組成,箱蓋與箱殼均為焊接結(jié)構(gòu),它們通過螺栓連接,箱體內(nèi)側(cè)布置有各種類型的加強(qiáng)筋。作為計算模型需要對實(shí)際的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕?,利用箱體結(jié)構(gòu)和受力的對稱性,取箱體的二分之一進(jìn)行分析。為突出箱體結(jié)構(gòu)對強(qiáng)度和剛度的影響,忽略焊縫和焊接殘余應(yīng)力的影響,對螺栓孔和螺栓也進(jìn)行了相應(yīng)的簡化處理,而將箱體作為整體來分析。單元類型的選擇取決于結(jié)構(gòu)的幾何形狀和所要求的計算精度。由于箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,采用三維10節(jié)點(diǎn)等長四面體單元劃分網(wǎng)格,有限元的網(wǎng)格劃分是關(guān)系到計算精度、計算機(jī)速度、容量與收斂性的重要問題。
應(yīng)用有限元軟件系統(tǒng)分析箱體的應(yīng)力分布和變形規(guī)律,找出箱體的薄弱區(qū)域,針對強(qiáng)度薄弱區(qū)和強(qiáng)度富余區(qū)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計。優(yōu)化后的箱體結(jié)構(gòu)不僅強(qiáng)度可以提高,變形也得到控制,而且箱體重量也會降低,達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的目的。
二、畢業(yè)設(shè)計(論文)的要求與數(shù)據(jù)
1、總裝圖及零件圖完整表達(dá)對象,體現(xiàn)裝配和加工要求;
2、畢業(yè)設(shè)計說明書應(yīng)包含中英文摘要、設(shè)計方案比較、計結(jié)構(gòu)設(shè)、理論計算、零部件制造工藝、數(shù)值模擬分析、實(shí)體建模說明等內(nèi)容;
3、完成UG、Pro/E或SolidWorks等軟件對隔爆箱體及其零部件進(jìn)行實(shí)體建模,并用ansys等有限元軟件進(jìn)行整體受力模擬;分析關(guān)鍵受力部件的應(yīng)力分布云圖,標(biāo)明箱體承力危險部位。
4、畢業(yè)設(shè)計說明書應(yīng)包含整體結(jié)構(gòu)中承力部件(組件)的模擬、分析、計算及優(yōu)化方案,計算剛度、強(qiáng)度、撓度值,考察零件的變形程度是否達(dá)到GB3836.2-2010所要求的數(shù)值,重點(diǎn)為兩腔法蘭、緊固件、箱門卡扣、主腔側(cè)壁、箱門等。并產(chǎn)品輕量化為目標(biāo)優(yōu)化計算箱體結(jié)構(gòu)尺寸。
三、畢業(yè)設(shè)計(論文)應(yīng)完成的工作
1、完成二萬字左右的畢業(yè)設(shè)計說明書(論文);在畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)中必須包括詳細(xì)的300-500個單詞的英文摘要;
2、獨(dú)立完成與課題相關(guān),不少于四萬字符的指定英文資料翻譯(附英文原文);
3、繪制總裝圖及關(guān)鍵部件的生產(chǎn)加工圖紙,至少包含三張A0以上的計算機(jī)繪圖圖紙,實(shí)體建模電子文檔。
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
[1] GB3836.2-2010, 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第2部分:隔爆型“d”[S].
[2] 成大先. 機(jī)械設(shè)計手冊(第五版)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2008.
[3] 張朝暉. ANSYS12.0結(jié)構(gòu)分析工程應(yīng)用實(shí)例解析(第三版)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2010.
[4] 王新榮. 有限元法基礎(chǔ)與ANSYS應(yīng)用[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2008.
[5] 鞏利萍. 隔爆電氣設(shè)備外殼的設(shè)計及有限元分析[D]. 青島: 山東科技大學(xué), 2009.
[6] 徐建文. 隔爆外殼緊固件的設(shè)計[J]. 電氣防爆, 2003(1): 8-12.
[7] 張寶富, 穆希輝, 杜峰坡. 基于有限元法的電機(jī)隔爆外殼設(shè)計[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù), 2009, 37(10): 58-60, 64.
[8] 孫海林. 隔爆電氣設(shè)備外殼強(qiáng)度分析及參數(shù)化設(shè)計[D]. 西安, 西安理工大學(xué), 2006.
[9] 高秀洪, 李衛(wèi)東, 姬根榮. 1140V圓柱形隔爆外殼的設(shè)計[J]. 電氣防爆, 2004(3): 33-38.
[10] Putatunda, S.K. Introduction to Elastic-Plastic Fracture Mechanics [J]. Journal of the Institution of Engineers, 2008: 101-109.
五、試驗(yàn)、測試、試制加工所需主要儀器設(shè)備及條件
計算機(jī)一臺、打印機(jī)一臺、ansys軟件、SolidWorks軟件一、電子圖板軟件。
任務(wù)下達(dá)時間:
2013年12月17日
畢業(yè)設(shè)計開始與完成時間:
2013年12月17日至 2014年05 月26日
組織實(shí)施單位:
教研室主任意見:
簽字: 2013年12月14日
院領(lǐng)導(dǎo)小組意見:
簽字: 2013 年12月16日
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