同軸式磁力泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維造型

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告學(xué)生姓名： 葉凱 學(xué)號(hào)： 069054032 專 業(yè)： 機(jī)械工程學(xué)院車輛工程 班 級(jí)： 車輛061班 設(shè)計(jì)（論文）題目： 同軸式磁力泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維造型指導(dǎo)教師： 1文獻(xiàn)綜述磁力泵概述磁力驅(qū)動(dòng)泵（Magnetic drive pumps）簡稱磁力泵，是磁力聯(lián)軸器和泵結(jié)合為一體。他和機(jī)械式聯(lián)軸器完全不同，是利用磁感應(yīng)原理傳遞扭矩。它主要由（葉輪、壓水室）、外磁鋼（主動(dòng)轉(zhuǎn)子）、內(nèi)磁鋼（從動(dòng)轉(zhuǎn)子）、隔離套組成。原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)外磁鋼旋轉(zhuǎn)，由于磁場的作用內(nèi)磁鋼則同步旋轉(zhuǎn)。因?yàn)閮?nèi)磁鋼和葉輪連成一體，葉輪也就和內(nèi)磁鋼一起旋轉(zhuǎn)而抽送液體。內(nèi)磁鋼和外磁鋼之間有隔離套，所以磁力泵是一種無泄漏泵

2、。由于它完全杜絕液體的泄露，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，除航天航空部門應(yīng)用外，在化工、冶金、輕工、食品等部門用來抽送強(qiáng)腐蝕、有毒、易燃和貴重液體。磁力傳動(dòng)技術(shù)自本世紀(jì)四十年代開發(fā)成功以來，已日益在石油化工、制藥、印染、食品和國防等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，解決了泵因采用填料密封和機(jī)械密封而存在的跑、冒、滴、漏問題，改善了泵在現(xiàn)場操作和維修條件，杜絕了環(huán)境污染，深受用戶歡迎。通過對(duì)離心式化工泵故障調(diào)查，結(jié)果表明：66%故障發(fā)生在泵軸封部位，29%的故障發(fā)生在泵軸承部位，泵運(yùn)轉(zhuǎn)半年之后，約4050%機(jī)械密封幾乎失效，造成泵軸封泄漏n1，這就充分體現(xiàn)出研究磁力傳動(dòng)技術(shù)和大力開發(fā)無泄漏磁力傳動(dòng)泵的必要性。研究開

3、發(fā)磁力傳動(dòng)設(shè)備的過程實(shí)際就是應(yīng)用磁力傳動(dòng)技術(shù)研制磁力傳動(dòng)設(shè)備的過程，具體講就是依據(jù)磁力傳動(dòng)的原理，研制出磁力傳動(dòng)器，并將磁力傳動(dòng)器應(yīng)用在象泵這類具有動(dòng)密封的設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的密封與傳動(dòng)。磁力傳動(dòng)技術(shù)主要從所研制出的磁力傳動(dòng)器結(jié)構(gòu)和磁力傳動(dòng)設(shè)備上體現(xiàn)出來，雖然磁力傳動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與工作原理并不復(fù)雜，但當(dāng)它同工業(yè)中所使用的有關(guān)動(dòng)設(shè)備相結(jié)合后，如某些泵和釜等，就顯示出它非常重大的意義。磁力傳動(dòng)器的核心組成部分是能產(chǎn)生磁力的永磁體一永磁磁性材料，縱觀磁力傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展史，實(shí)際是磁力傳動(dòng)器在工業(yè)動(dòng)設(shè)備上的應(yīng)用史，而磁力傳動(dòng)器的發(fā)展史又是永磁磁性材料的發(fā)展史。磁力泵按聯(lián)軸器的形式不同可分為圓筒式和圓盤式。如

4、圖1： 圓筒式 圓盤式圖1 磁力聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖2研究內(nèi)容根據(jù)任務(wù)要求，設(shè)計(jì)一種同軸式磁力驅(qū)動(dòng)泵，繪制系統(tǒng)總體方案示意圖。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行磁力泵水力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算。進(jìn)行磁力泵軸向力計(jì)算，完成主要零部件強(qiáng)度校核驗(yàn)算。利用三維造型軟件對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行造型和虛擬裝配。繪制裝配圖及關(guān)鍵零件工作圖。3設(shè)計(jì)方案與方法及意義通過查閱資料了解并熟悉有關(guān)泵的基本知識(shí)，知道泵的一些專業(yè)名詞。根據(jù)老師給的參數(shù)確定泵的基本尺寸參數(shù)(主要是聯(lián)軸器的尺寸計(jì)算和泵的水力計(jì)算以及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算校核)，根據(jù)提供的流量，揚(yáng)程，轉(zhuǎn)速，功率，進(jìn)出口直徑來設(shè)計(jì)一臺(tái)同軸式磁力泵，繪制系統(tǒng)總體方案示意圖，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行

5、磁力泵水力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算。進(jìn)行磁力泵軸向力計(jì)算，完成主要零部件強(qiáng)度校核驗(yàn)算。選擇合適的材料，最后用三維造型軟件（我用的Pro/E）畫出主要零件的三維圖。由于本課題是對(duì)同軸式磁力泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維造型，所以可分為兩個(gè)階段，即結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段和三維造型及其運(yùn)動(dòng)仿真階段。一、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段1磁力聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)老師提供的技術(shù)參數(shù)，算出磁力泵所需的最大轉(zhuǎn)矩和最小轉(zhuǎn)矩，確定磁力聯(lián)軸器的具體尺寸和需要的磁塊材料及對(duì)數(shù)。2滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：通過查閱現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)選擇滑動(dòng)軸承的材料，并通過寬徑比的選擇計(jì)算出滑動(dòng)軸承的尺寸和確定其潤滑方式。3葉輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：葉輪的結(jié)構(gòu)尺寸是通過對(duì)泵的水力計(jì)算后，再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式

6、計(jì)算出的。4泵體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：類似葉輪的結(jié)構(gòu)尺寸確定，也是通過水力計(jì)算后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定渦室的尺寸（進(jìn)出口的尺寸已知）。5內(nèi)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：內(nèi)軸主要是確定它的材料和最小直徑，最小直徑是根據(jù)扭矩的大小確定的，確定最小直徑的同時(shí)可根據(jù)軸常用材料的性能選擇合適的材料。6后蓋體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)磁力泵所需的整體長度和寬度確定其尺寸。7懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：懸架的徑向尺寸要根據(jù)聯(lián)軸器的尺寸確定，軸向尺寸根據(jù)滑動(dòng)軸承的軸向尺寸選擇。8其他零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：這些零部件主要是泵的連接件，大部分都是標(biāo)準(zhǔn)件，只要按照結(jié)構(gòu)所需，參照標(biāo)準(zhǔn)選擇即可。9同軸型磁力泵軸向力計(jì)算和水力計(jì)算：軸向力的計(jì)算和水力計(jì)算都是按照現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)里

7、對(duì)離心泵計(jì)算的方法計(jì)算的，同時(shí)確定消除軸向力的方法。二、 基于Pro/E的三維造型和運(yùn)動(dòng)仿真階段1磁力泵三維建模建模是機(jī)構(gòu)仿真的基礎(chǔ)。磁力泵的零件不多，其結(jié)構(gòu)基本為回轉(zhuǎn)類零件，但復(fù)雜性不同。因此最適合的建模方法就是旋轉(zhuǎn)建模法，具體步驟為首先繪制零件的軸對(duì)稱剖面圖形，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心線和旋轉(zhuǎn)角度，然后再根據(jù)需要對(duì)其細(xì)節(jié)之處作必要的拉伸、剪切等，即可得到所需的模型。建模之后，為每個(gè)零件指定正確的顏色和材質(zhì)，使模型具有真實(shí)感，又容易區(qū)別。另外，由于磁力泵作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)情況，可將隔離套顏色設(shè)為半透明。2組件裝配當(dāng)所有的零件均完成后，開始機(jī)構(gòu)的仿真運(yùn)動(dòng)，該模式位于裝配模式中，機(jī)構(gòu)功能專門

8、用來處理組件間的運(yùn)動(dòng)仿真。組件要運(yùn)動(dòng)，裝配時(shí)就不要被鎖死而是要不分約束。但是部分約束并不是組裝不完全，而是根據(jù)各組件的運(yùn)動(dòng)形態(tài)及彼此間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況，通過對(duì)各中連接的設(shè)定，來限制組件的運(yùn)動(dòng)自由度。3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真磁力泵組裝完畢后，執(zhí)行【應(yīng)用程序】和【機(jī)構(gòu)】命令，進(jìn)入機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模擬的準(zhǔn)備階段。首先經(jīng)過創(chuàng)建約束、創(chuàng)建伺服電動(dòng)機(jī)，然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、干涉檢查，可將結(jié)果保存為PBK文件，以利于后續(xù)的文件操作。打開【動(dòng)畫】對(duì)話框，單擊【捕獲】。可以將運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫輸出成影像（MPEG、JPG）文件等，以方便以后的播放和觀看。另外，還可單擊【機(jī)構(gòu)】和【測量】，對(duì)某個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡或某個(gè)連接所受的力等進(jìn)行測量。意義：通

9、過水力設(shè)計(jì)確定個(gè)零部件的尺寸，為零件的三維造型做好準(zhǔn)備，同時(shí)學(xué)習(xí)并應(yīng)用三維軟件，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。4實(shí)施計(jì)劃嚴(yán)格按照老師的要求合理安排時(shí)間。第1-2周第3-4周第5-7周第8-10周第11-13周第1415周熟悉本課題背景，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解磁力泵的結(jié)構(gòu)，分析磁力泵各種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)并選擇合理方案，寫出文獻(xiàn)綜述；總體設(shè)計(jì)方案的選擇及初步計(jì)算；磁性聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)及計(jì)算；磁性聯(lián)軸器裝配圖繪制；軸向力和水力計(jì)算；泵體、葉輪零件圖繪制；繪制總體裝配圖，進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)三維造型；編寫設(shè)計(jì)說明書。5主要參考文獻(xiàn)1 關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)（第1版）（M）.北京：宇航出版社，1995年.2 關(guān)醒凡.泵的

10、理論與設(shè)計(jì)（第1版）(M).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987年：3 王以真.實(shí)用磁路設(shè)計(jì)（第2版）(M).北京：國防工業(yè)出版社，2008.4 濮良貴 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第8版）(M).北京：高等教育出版社，2006.5 吳宗澤 羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）(M).北京：高等教育出版社，2006.6 楊惠英 王玉坤.機(jī)械制圖(M).北京：清華大學(xué)出版社，2006.7 毛平淮.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)(M).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.8 王全先.機(jī)械零件三維造型Pro/E指導(dǎo)書(M).安徽工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)院，2006.9 田緒東.Pro/ENGINGEER Wildfire 2.0三維機(jī)械設(shè)計(jì)(M).機(jī)械工業(yè)出版社，2006.10 祝凌云 李斌.Pro/ENGINEER運(yùn)動(dòng)仿真和有限元分析(M).北京：人民郵電出版社,2004.11 丁成偉主.離心泵與軸流泵：原理及水力設(shè)計(jì)(M).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1981.12 Mark Purvis.A pumping History Lesson world pumps(J).1999(9)：56.13 李國棟.磁性功能材料研究的應(yīng)用進(jìn)展，稀有金屬材料與工程(J).1994-1995.14 潘樹明