大功率电圆锯振动特性分析与结构参数优化设计

发布时间：2017-09-18 04:20

  本文关键词：大功率电圆锯振动特性分析与结构参数优化设计

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【摘要】：随着社会的进步和科学技术的发展,电动工具在生产和日常生活中得到了广泛的应用。但是,随着人们对环境和身体健康保护意识的加强,电动工具在使用过程中产生的振动和噪音问题越来越引起人们的重视。如手持电圆锯振动会引起人的头痛、耳鸣、注意力分散等症状,严重的会导致腕管综合症、关节表面磨损、骨骼微裂等。另外,振动还会降低工具的动态精度和性能,造成绝缘或结构上的损坏,甚至会引起触电事故,危及人身安全等。因此,开展电动工具振动问题的研究不但具有较好的理论意义,而且也具有一定的实用价值,本文研究的重点是：大功率电圆锯振动特性分析与结构参数优化设计。本文首先通过对国内外电圆锯研究现状的调查,针对目前主要存在问题,确立以大功率电圆锯振动特性分析、数学建模、仿真设计、实例计算等为主要研究内容。通过对电圆锯振动特性分析,认为电圆锯的振动主要包括电机转子振动、齿轮啮合振动和圆锯片高速旋转产生的振动。电圆锯的电机转子振动,通常是由于结构和制造工艺的限制,而产生的转子中心理论轴线与转子实际旋转轴线的偏差而导致的振动。齿轮的振动则主要由加工误差、装配误差,齿面磨损,受力变形等原因而引起。圆锯片振动,是在负载状态下圆锯片的锯齿与被切工件周期性碰撞,引起的周期脉冲激励而产生。在电圆锯振动特性分析的基础上,采用数学建模和有限元分析相结合的方法,对电圆锯的振动源(包括：电机转子,齿轮及主轴,锯片)进行临界转速求解、模态分析和参数振动频率计算,从而得到各振动源的振动频率、振型等。再结合电圆锯各旋转零件的实际工作频率,构建了电圆锯共振校核、优化模型。为了证实理论研究,本文以市场上普遍使用的大功率手持235电圆锯为例,进行了实例计算。通过实例计算,证实了本文所构建的大功率电圆锯振动优化模型的可行性和实用性。主要创新点：(1)针对大功率电圆锯所存在的问题,通过对电圆锯关键零部件：电机转子、齿轮和圆锯片振动分析研究,构建了大功率电圆锯的振动模型,为电圆锯结构设计提供了理论基础。(2)将电圆锯整机各固有频率和工作频率结合在一起,创建了电圆锯整机的共振区图,为电圆锯设计前期的振动校核和优化提供了一种计算方法。
【关键词】：电圆锯 临界转速 模态分析 优化设计
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS914.5
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 概述10-16
• 1.1 课题来源及研究意义10-11
• 1.1.1 电圆锯结构及工作原理11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 轴承-转子动平衡及振动特性研究11-12
• 1.2.2 齿轮系统振动特性研究12-13
• 1.2.3 锯片振动特性研究13-14
• 1.3 课题主要研究内容14-15
• 1.4 本章小结15-16
• 第二章 电圆锯振动特性分析16-30
• 2.1 电圆锯的自激振动16-18
• 2.2 人体的受迫振动18-20
• 2.3 电圆锯的内部激励源20-29
• 2.3.1 转子振动特性21-23
• 2.3.2 齿轮振动特性23-26
• 2.3.3 圆锯片的振动特性26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 振动方程建立30-47
• 3.1 电圆锯整机振动模型30-32
• 3.2 转子临界角速度求解32-38
• 3.3 齿轮振动方程建立38-41
• 3.4 锯片振动方程建立41-45
• 3.4.1 单元离散化41-42
• 3.4.2 建立型函数42-43
• 3.4.3 建立振动方程43-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第四章 仿真计算47-56
• 4.1 有限元模型创建47
• 4.2 锯片模态分析47-51
• 4.3 主轴及齿轮模态分析51-53
• 4.4 电机转子模态分析53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 实例计算56-64
• 5.1 转子临界角速度计算56-60
• 5.2 电圆锯工作频率计算60
• 5.3 共振校核与优化60-62
• 5.4 本章小结62-64
• 第六章 总结与展望64-67
• 6.1 总结64-65
• 6.2 展望65-67
• 参考文献67-71
• 攻读学位期间发表的学术论文71-72
• 致谢72

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本文编号：873357