第1章緒論1.1選題背景隨著制造業(yè)對(duì)綠色生產(chǎn)需求的日益增長，傳統(tǒng)打磨設(shè)備的高能耗、粉塵污染及噪聲問題有待解決。本文提出一種環(huán)保型打磨機(jī)設(shè)計(jì)方案，旨在通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化與技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)高效、低污染的加工目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，打磨環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的金屬粉塵占工業(yè)粉塵排放總量的20%以上，其中PM2.5及重金屬顆粒易引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病，并造成土壤與水體重金屬污染。此外，傳統(tǒng)設(shè)備依賴高能耗電機(jī)，加劇了制造業(yè)的能源消耗壓力。與此同時(shí)，長期暴露于85dB以上噪聲環(huán)境的工人面臨聽力損傷、塵肺病等職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)，企業(yè)用工成本與社會(huì)責(zé)任矛盾突出。環(huán)保打磨機(jī)作為綠色制造的關(guān)鍵裝備，需兼具高效除塵、降噪、節(jié)能等功能，但其技術(shù)研發(fā)仍面臨多重挑戰(zhàn)，現(xiàn)有設(shè)備多聚焦單一功能優(yōu)化，粉塵過濾效率與能耗矛盾突出，復(fù)雜工況下設(shè)備穩(wěn)定性不足，智能化與多學(xué)科技術(shù)融合程度較低。當(dāng)前，環(huán)保打磨機(jī)的創(chuàng)新需求迫切。一方面，企業(yè)通過采用環(huán)保設(shè)備可降低排污成本、市場(chǎng)潛力巨大，另一方面，跨學(xué)科技術(shù)突破（如濕式除塵與變頻調(diào)速協(xié)同、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能監(jiān)控系統(tǒng)）將為行業(yè)提供新的解決方案。然而，針對(duì)多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)、全生命周期環(huán)境效益評(píng)估的系統(tǒng)性研究仍較為匱乏，需通過技術(shù)創(chuàng)新填補(bǔ)空白。本研究以環(huán)保打磨機(jī)為對(duì)象，旨在通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化、智能控制與材料創(chuàng)新，解決粉塵噪聲能耗協(xié)同治理難題，推動(dòng)制造業(yè)綠色升級(jí)，同時(shí)為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定與政策落地提供理論支撐，兼具學(xué)術(shù)價(jià)值與實(shí)踐意義。1.2課題研究目的意義目的：環(huán)保打磨機(jī)相對(duì)傳統(tǒng)打磨機(jī)有諸多優(yōu)勢(shì)，例如效率得到提高，環(huán)境得到保護(hù)，人員健康安全得到保障，并且具有經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，我們需要充分?jǐn)U大這些優(yōu)勢(shì)和減少傳統(tǒng)打磨機(jī)帶來的危害，這就是我們選題的目的。意義：選題的意義方面主要有環(huán)境保護(hù)意義、社會(huì)效益意義、經(jīng)濟(jì)效益意義、政策與法規(guī)意義、行業(yè)示范意義。環(huán)境保護(hù)意義，傳統(tǒng)打磨機(jī)在打磨過程中通常會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵污染物和有害氣體，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害和污染，環(huán)保打磨機(jī)通過結(jié)構(gòu)的升級(jí)和改進(jìn)以及引用先進(jìn)技術(shù)，可以有效地減少這些粉塵污染物的排放，因此具有保護(hù)環(huán)境的意義。社會(huì)效益意義，保障工人健康，傳統(tǒng)打磨機(jī)產(chǎn)生的粉塵和噪聲對(duì)操作人員的健康構(gòu)成威脅。環(huán)保打磨機(jī)通過減少粉塵和噪聲，改善工作環(huán)境，降低職業(yè)病的發(fā)生率。提升公眾環(huán)保意識(shí)，環(huán)保打磨機(jī)的推廣和應(yīng)用有助于提高公眾對(duì)環(huán)保技術(shù)的認(rèn)知，增強(qiáng)社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，履行社會(huì)責(zé)任，企業(yè)通過研發(fā)和使用環(huán)保打磨機(jī)，能夠更好地履行社會(huì)責(zé)任，樹立良好的社會(huì)形象。經(jīng)濟(jì)效益意義，降低能源消耗，環(huán)保打磨機(jī)采用高效電機(jī)和智能控制系統(tǒng)，能夠顯著降低能耗，減少企業(yè)的運(yùn)營成本。提高資源利用率，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格和消費(fèi)者環(huán)保意識(shí)的提高，環(huán)保打磨機(jī)能夠幫助企業(yè)滿足市場(chǎng)需求，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。獲得政策支持，環(huán)保設(shè)備通常能夠享受政府的政策支持和補(bǔ)貼，降低企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)成本。政策與法規(guī)意義，符合環(huán)保法規(guī)環(huán)保打磨機(jī)的研發(fā)和應(yīng)用有助于企業(yè)滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求，避免因違規(guī)而受到處罰。推動(dòng)綠色制造，環(huán)保打磨機(jī)的推廣符合國家綠色制造和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向，有助于推動(dòng)相關(guān)政策的落實(shí)。行業(yè)示范意義，引領(lǐng)行業(yè)趨勢(shì)，環(huán)保打磨機(jī)的研發(fā)和應(yīng)用能夠?yàn)槠渌袠I(yè)提供示范，推動(dòng)更多企業(yè)采用環(huán)保技術(shù)和設(shè)備。促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，環(huán)保打磨機(jī)的推廣需要上下游企業(yè)的配合，有助于推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈向綠色化、智能化方向發(fā)展。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀分為技術(shù)發(fā)展、政策支持市場(chǎng)應(yīng)用和存在的問題。技術(shù)發(fā)展方面有高效除塵、低噪音設(shè)計(jì)以及節(jié)能電機(jī)設(shè)計(jì)。高效除塵技術(shù)方面國內(nèi)研究主要集中在高效除塵系統(tǒng)，以減少粉塵排放。實(shí)例：蘭州大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型除塵系統(tǒng)，顯著降低了打磨過程中的粉塵排放，過濾效率達(dá)99%以上得到了其他大學(xué)的認(rèn)可和好評(píng)；江蘇一個(gè)環(huán)?？萍脊景l(fā)展干式除塵打磨機(jī)，采用高效旋風(fēng)分離+濾桶除塵技術(shù)，粉塵收集率高達(dá)99%以上，并且噪音低于75dB。低噪音設(shè)計(jì)方面通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)和使用隔音材料，降低設(shè)備運(yùn)行噪音。實(shí)例：某科研機(jī)構(gòu)通過改進(jìn)打磨機(jī)結(jié)構(gòu)和采用隔音材料，將噪音從110分貝降至85分貝以下，符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。節(jié)能電機(jī)方面采用高效電機(jī)和變頻技術(shù)以減少能耗。實(shí)例：某企業(yè)研發(fā)了變頻調(diào)速技術(shù)，根據(jù)材料硬度自動(dòng)調(diào)整打磨機(jī)轉(zhuǎn)速，節(jié)能效果達(dá)30%以上;清華大學(xué)和山東某企業(yè)研究低噪音磁懸浮打磨頭，能耗降低30%，獲得2023年國家綠色科技獎(jiǎng)。政策支持國家通過頒布環(huán)保法規(guī)，推動(dòng)企業(yè)采用環(huán)保設(shè)備，促進(jìn)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和穩(wěn)定，帶動(dòng)人民生活水平提高。補(bǔ)貼政策方面政府對(duì)環(huán)保設(shè)備提供補(bǔ)貼，鼓勵(lì)企業(yè)及時(shí)更新設(shè)備。實(shí)例：某研究團(tuán)隊(duì)采用可降解材料和環(huán)保涂層，減少了打磨機(jī)生產(chǎn)和使用過程中的環(huán)境污染。市場(chǎng)應(yīng)用方面，由于近幾年國內(nèi)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)和綠色發(fā)展的需要，市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，主要是依靠市場(chǎng)和人民的需求，及時(shí)對(duì)機(jī)器進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，制造業(yè)方面廣泛應(yīng)用于金屬加工、木工和汽車制造等行業(yè)，建筑業(yè)方面用于墻面和地面打磨，減少粉塵污染。實(shí)例：東北本鋼集團(tuán)致力于研究鐵鋼等金屬加工打磨工作，不斷打開市場(chǎng)，擴(kuò)大影響力，成為國內(nèi)著名企業(yè)。存在的問題除塵效率方面，國產(chǎn)的打磨機(jī)的除塵系統(tǒng)對(duì)微小顆粒物過濾除塵的效率低下，難以完全滿足環(huán)保要求，且可能造成二次污染。噪音控制方面，盡管采用了一些降噪措施如隔音棉，但是在高強(qiáng)度作業(yè)中如打磨重金屬和大物體時(shí)噪音問題依然很突出。能耗問題方面，國內(nèi)許多設(shè)備能耗較高且效率低下，不能夠完全使用可回收和新能源材料，高效電機(jī)使用率不高。智能化水平方面，相比于國外，智能化技術(shù)應(yīng)用很低，自動(dòng)化程度低，主要依靠人工操作，需要大幅度進(jìn)行推廣，難以精準(zhǔn)控制污染物的排放。數(shù)據(jù)監(jiān)控方面，缺乏能夠有效實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)管理。市場(chǎng)推廣方面，在中小型企業(yè)中普及程度不高，他們主要選擇無環(huán)保性能的打磨機(jī)，市場(chǎng)推廣力度不足。政策執(zhí)行方面，部分環(huán)保部門政策執(zhí)行力度不夠，企業(yè)更新設(shè)備的積極性不高。1.3.2國外研究現(xiàn)狀技術(shù)發(fā)展主要有智能化、新材料和綠色化發(fā)展。智能控制方面，國外研究注重智能化，如自動(dòng)調(diào)節(jié)和遠(yuǎn)程監(jiān)控，提升設(shè)備工作效率。實(shí)例：某科技公司開發(fā)了智能打磨機(jī)器人，配備視覺識(shí)別和自動(dòng)路徑規(guī)劃系統(tǒng)，提升了打磨精度和效率；德國FESTOL公司發(fā)展模塊化環(huán)保打磨系統(tǒng)，可搭配真空吸塵或濕式除塵模塊，適配不同的工況，粉塵處理達(dá)到歐盟ISO8504標(biāo)準(zhǔn)。還有日本安川電機(jī)智能打磨機(jī)器人，通過視覺系統(tǒng)可以隨時(shí)調(diào)節(jié)打磨的壓力，可以減少材料浪費(fèi)20%以上。圖1.3.2德國公司環(huán)保打磨系統(tǒng)Figure1.3.2Environmentalprotentiongrindingsystsmofgermancompany新材料應(yīng)用方面使用耐磨、耐腐蝕新材料，可以延長設(shè)備壽命。實(shí)例：某企業(yè)使用和發(fā)明一系列設(shè)備和材料，提高使用概率和延長壽命。綠色制造方面采用環(huán)保材料和工藝，減少生產(chǎn)過程中的污染，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。實(shí)例：加拿大OneidaAirSystems研究廢塵回收利用，開發(fā)粉塵壓縮回收系統(tǒng)，將金屬和木粉壓塊，用于3D打印和建材，減少污染進(jìn)行回收，得到社會(huì)的一致好評(píng)；美國3M公司發(fā)明一款便攜式無塵打磨機(jī)，內(nèi)置HEPA過濾器，重量僅1.5kg，適合建筑翻新領(lǐng)域。政策支持方面依靠國家需要發(fā)展提出一系列的政策。國外國家具有嚴(yán)格環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，歐美國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，推動(dòng)企業(yè)采用環(huán)保設(shè)備，國際合作方面，多發(fā)達(dá)國家經(jīng)常通過國際合作，推動(dòng)環(huán)保技術(shù)的全球推廣。實(shí)例：瑞典Flex+日本Makite合作研究出低噪音電機(jī)，F(xiàn)lex提供振動(dòng)阻尼技術(shù)，Makite提供無刷電機(jī)優(yōu)化方案，共同開發(fā)噪音低于75dB的打磨機(jī)，雙方共享專利，產(chǎn)品在歐美日市場(chǎng)有了大力推廣；德國弗勞恩霍夫研究所（Fraunhofer）和美國麻省理工學(xué)院(MIT)合作研究智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)，F(xiàn)raunhofer提供工業(yè)傳感技術(shù)，MIT開發(fā)AI粉塵預(yù)測(cè)算法，用于實(shí)時(shí)對(duì)除塵進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高效率，該系統(tǒng)減少20%能源消耗，并獲得2022年德國工業(yè)4.0創(chuàng)新獎(jiǎng)。市場(chǎng)應(yīng)用方面看市場(chǎng)的需求進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，也可以依靠國際合作探討研究方案。工業(yè)領(lǐng)域主要廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造等高精度行業(yè)。比如，法國空客MirkaDEROS機(jī)器人，對(duì)飛機(jī)復(fù)合材料機(jī)翼表面打磨，Mirka機(jī)器人打磨系統(tǒng)和中央真空除塵，力控精度在0.1N上下浮動(dòng)，大大降低人工成本，粉塵排放幾乎為零。家庭裝修方面，在家庭裝修中應(yīng)用，減少粉塵和噪音污染。實(shí)例：日本無印良品MakiteBO5041K，是原木家具手工打磨，需兼顧環(huán)保與操作便利靈活性，Makite采用軌道式低噪音拋光機(jī)，粉塵直接被收集到集中除塵管道，這樣的話，家庭空氣質(zhì)量可以達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)，也不會(huì)有人吸入灰塵，肺病概率為零，存在的問題，國外的環(huán)保打磨機(jī)相比于國內(nèi)效率高，污染少，但同樣也存在一系列的問題。技術(shù)挑戰(zhàn)方面需要提高更高效且節(jié)能的打磨機(jī)，一些高端機(jī)型雖然可以過濾細(xì)小顆粒物，但是自身能源消耗過大，導(dǎo)致設(shè)備續(xù)航能力下降，比如德國一汽車工廠實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示吸塵功率增加了40%，我們是不提倡的，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。高成本方面，由于國外先進(jìn)技術(shù)和新節(jié)能材料的發(fā)明和推廣，導(dǎo)致設(shè)備成本提高，高端環(huán)保打磨機(jī)是普通打磨機(jī)的3倍左右，難以在發(fā)展中國家推廣。并且其維護(hù)的成本昂貴，許多企業(yè)放棄對(duì)環(huán)保性能的升級(jí)和維護(hù)。復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性方面，打磨機(jī)需要在一些極端天氣條件下可以正常使用如高溫和低溫條件，這就要求我們需要選擇高強(qiáng)度的材料，現(xiàn)在在高溫條件下使用會(huì)減少壽命且效率較低。標(biāo)準(zhǔn)化與兼容性方面，各國的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不一致，影響設(shè)備在全球推廣。數(shù)據(jù)安全和操作安全方面，數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)需要進(jìn)一步加強(qiáng)，2022年歐洲汽車制造商數(shù)據(jù)被黑客竊取，設(shè)置加密措施進(jìn)行保護(hù)。1.4本文研究內(nèi)容對(duì)環(huán)保打磨機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各個(gè)部件進(jìn)行受力分析計(jì)算，確認(rèn)其強(qiáng)度是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)尺寸符合要求，在其基礎(chǔ)上再次進(jìn)行分析設(shè)計(jì)優(yōu)化，最終達(dá)到預(yù)期的理念。降低打磨過程中的噪聲和振動(dòng)，在高效打磨的同時(shí)完成粉塵的收集和處理工作。1.5本章小結(jié)本章主要講述環(huán)保打磨機(jī)研究的背景、目的、意義，以及在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在打磨過程中的環(huán)保問題越來越突出，我們就需要設(shè)計(jì)一款這樣的機(jī)器來實(shí)現(xiàn)高效打磨和環(huán)保，國內(nèi)相比于國外發(fā)展較慢，國外則主要注重于智能化和無人操作。

第2章環(huán)保打磨機(jī)總體設(shè)計(jì)2.1環(huán)保打磨機(jī)的基本原理環(huán)保打磨機(jī)是在傳統(tǒng)打磨功能基礎(chǔ)上，通過粉塵收集、傳動(dòng)系統(tǒng)和高效打磨節(jié)能三大核心系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)傳統(tǒng)打磨機(jī)更高效的打磨，其工作原理可分為以下關(guān)鍵環(huán)節(jié)。粉塵收集系統(tǒng)：主要通過我們風(fēng)機(jī)來吸收粉塵和細(xì)小顆粒物，吸附打磨過程中的污染物，經(jīng)過一系列的過濾工作，排除無污染清潔的空氣，減少環(huán)境污染。傳動(dòng)系統(tǒng)：是指利用微小電機(jī)來帶動(dòng)我們打磨物進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)不用過快，角磨機(jī)對(duì)其進(jìn)行打磨切削工作。高效打磨節(jié)能：相比傳統(tǒng)打磨機(jī)，我們環(huán)保打磨機(jī)需要高效精準(zhǔn)打磨，設(shè)置我們打磨物品和打磨頭的相對(duì)位置來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)打磨，選擇微小和高效的電機(jī)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。2.2設(shè)計(jì)目標(biāo)環(huán)保打磨機(jī)的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)包括實(shí)現(xiàn)高效、精確的打磨，減少空氣中的粉塵和噪聲污染傳播，采用高效節(jié)能電機(jī)來降低能源消耗，提高設(shè)備使用壽命和穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理念，智能監(jiān)控維護(hù)設(shè)備，確保操作人員安全與舒適度。2.3環(huán)保打磨機(jī)的總體設(shè)計(jì)隨著制造業(yè)的快速發(fā)展和環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，傳統(tǒng)打磨設(shè)備的要消耗高能源和大量的環(huán)境污染已經(jīng)無法滿足我們對(duì)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需求，在這個(gè)基礎(chǔ)上我們推出一款環(huán)保型的打磨機(jī)。環(huán)保打磨機(jī)作為一種集高效節(jié)能加工與環(huán)境保護(hù)于一體的新型設(shè)備，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要綜合考慮高效性、環(huán)保性、社會(huì)效益性、操作便利性和人機(jī)工程學(xué)等多方面因素。本文將從總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，探討環(huán)保打磨機(jī)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要求和技術(shù)方案。環(huán)保打磨機(jī)的總體設(shè)計(jì)可以分為動(dòng)力部分、打磨執(zhí)行部分、環(huán)保處理部分、人機(jī)交互部分以及外殼部分。動(dòng)力模塊，由微小電機(jī)構(gòu)成，可以由直流電機(jī)組成，優(yōu)點(diǎn)是噪音低，使用的壽命長，精準(zhǔn)度高，便于攜帶，經(jīng)常由于可以攜帶的小型打磨機(jī)，電機(jī)搭配鋰電池進(jìn)行供電。同步交流電機(jī)的話，它效率高，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，適合高精度和大功率需求的場(chǎng)景。根據(jù)不同的工作情況來選擇不同的電機(jī)。動(dòng)力方面由電機(jī)傳導(dǎo)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，滾輪帶動(dòng)管件轉(zhuǎn)動(dòng)，可以使我們的管件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，隨后角磨機(jī)進(jìn)行打磨。打磨執(zhí)行模塊，由打磨頭組件、砂輪、磨盤等組成，角磨機(jī)是利用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪對(duì)打磨物進(jìn)行切削除銹磨光等加工，在桌面上可以通過設(shè)置導(dǎo)軌和搖桿來控制角磨機(jī)的相對(duì)位置以便更好地工作，同樣我們也需要對(duì)管件的相對(duì)高度進(jìn)行分析，使管件能夠固定和轉(zhuǎn)動(dòng)，下圖為角磨機(jī)實(shí)物圖。圖2.3.1角磨機(jī)實(shí)物圖Figure2.3.1physicalpictureofanglegrinder環(huán)保處理模塊，由粉塵收集系統(tǒng)和過濾系統(tǒng)構(gòu)成，通過風(fēng)機(jī)吸附可以收集粉塵進(jìn)行收集，機(jī)身殼體內(nèi)部可以放置隔音材料來降低噪音傳播，電機(jī)和機(jī)架部分可以加裝減振墊來減少振動(dòng)，設(shè)置過濾桶來對(duì)風(fēng)機(jī)吸附的氣體和微小顆粒進(jìn)行過濾和排放。粉塵收集系統(tǒng)采用多級(jí)過濾系統(tǒng)，保障能夠完全處理好，粉塵排放需要滿足國家《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，排放的粉塵濃度≤10mg/m3，同樣整體噪音要≤85dB，廢料處理需要采用智能分選裝置。人機(jī)交互模塊，人機(jī)交互界面我們可以采用觸摸屏操作面板，沒有條件可以采用按鈕設(shè)置，面板實(shí)時(shí)顯示工作參數(shù)和環(huán)保指標(biāo)，內(nèi)部設(shè)有故障診斷系統(tǒng)，提供維護(hù)建議和報(bào)警信息。在打磨開始時(shí)，粉塵收集裝置和內(nèi)部冷卻系統(tǒng)可以一起啟動(dòng)，打磨結(jié)束后，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)可以晚一些關(guān)閉，這樣可以保障殘留的粉塵可以收集完成。定時(shí)更換磨具以適應(yīng)和保障精準(zhǔn)打磨的完成，設(shè)置緊急制動(dòng)按鈕和報(bào)警防護(hù)裝置，制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間小于0.5秒，此外還有散熱系統(tǒng)，由溫度傳感器檢測(cè)溫度進(jìn)行保護(hù)機(jī)器，溫度超過80oC的話就會(huì)發(fā)起警報(bào)，操作人員就會(huì)來保護(hù)裝置。機(jī)架殼體模塊，采用高強(qiáng)度鋼材或鋁合金焊接框架，內(nèi)部設(shè)置加強(qiáng)鋼筋或其他高強(qiáng)度材料以提高剛性，同時(shí)考慮減振設(shè)計(jì)降低振動(dòng)傳導(dǎo)，機(jī)架和殼體的底部安裝可調(diào)式減震腳墊，可以通過人員的調(diào)節(jié)來適應(yīng)不同地面條件。下圖為環(huán)保打磨機(jī)總體設(shè)計(jì)思路圖。1.管件；2.滾輪；3.角磨機(jī)砂輪；4.抽屜；5.風(fēng)機(jī)；6.過濾桶圖2.3.2環(huán)保打磨機(jī)總體設(shè)計(jì)圖Figure2.3.2overalldesigndiagramofenvirommentalprotectiongrindingmechine各個(gè)系統(tǒng)模塊相輔相成，重要程度不可相比，共同實(shí)現(xiàn)我們環(huán)保打磨機(jī)的高效打磨，降噪減振，收集污染物，保障人員和工作安全，缺一不可。2.4本章小結(jié)本章介紹我們?cè)O(shè)計(jì)的原理和目的，分析環(huán)保打磨機(jī)的總體設(shè)計(jì)，包括動(dòng)力、打磨執(zhí)行、環(huán)保處理、人機(jī)交互、機(jī)架殼體等重要模塊組成，共同實(shí)現(xiàn)我們高效、環(huán)保、安全作業(yè)。第3章環(huán)保打磨機(jī)組件設(shè)計(jì)3.1機(jī)架設(shè)計(jì)在環(huán)保打磨機(jī)的設(shè)計(jì)中，機(jī)架作為其核心支撐部件，支撐著整個(gè)裝置。它直接影響著整個(gè)設(shè)備的穩(wěn)定性以及使用壽命，確保在打磨的過程中，能夠受到較大的外力自己還可以確保各個(gè)部件相對(duì)位置保持準(zhǔn)確，機(jī)架設(shè)計(jì)需要兼顧其強(qiáng)度、穩(wěn)定性、環(huán)保性和重量。合理的機(jī)架設(shè)計(jì)不僅能提高打磨精度和穩(wěn)定，還能減少振動(dòng)和噪聲，符合環(huán)保要求，優(yōu)化機(jī)架設(shè)計(jì)還可以使環(huán)保打磨機(jī)具有簡潔、美觀的外觀，展示環(huán)保打磨機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)力和對(duì)高質(zhì)量的追求，符合現(xiàn)代化的理念。本文將從設(shè)計(jì)目標(biāo)、要求、材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和環(huán)保優(yōu)化等方面來探討環(huán)保打磨機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)方案。3.1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)高穩(wěn)定性這樣可以確保人員在打磨過程中不發(fā)生晃動(dòng)，提高效率和加工精度，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)固便是很重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)，機(jī)架的放置還需要高度、角度符合我們?nèi)梭w，這樣可以提高效率減少勞累辛苦。減震降噪可以減少震動(dòng)傳遞，降低噪聲污染，以此來保護(hù)環(huán)境。輕量化與高強(qiáng)度，在保證剛性的前提下，能夠可以減輕重量，提高強(qiáng)度，降低能耗。環(huán)保與可回收性，我們選擇采用可回收材料，減少制造和打磨過程中的環(huán)境污染。3.1.2材料選擇材料的選擇盡量滿足強(qiáng)度高、穩(wěn)定好、減噪好、重量輕、低污染等要求。高強(qiáng)度鋼具有良好的剛性和抗疲勞性，可適用于承重支架，鋁合金它輕量化且耐腐蝕，適用于非核心承重位置，復(fù)合材料可以用于需要減震和降噪的部位。我們可以優(yōu)先選用可回收材料，如鋼材和鋁合金，承重的部位采用高強(qiáng)度的鋼材，其他部位可以采用鋁合金和其他復(fù)合材料，我們選擇鋁合金。3.1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體框架如圖所示；采用焊接框架結(jié)構(gòu)，提高抗彎和抗扭強(qiáng)度，增強(qiáng)抗震性以減少振動(dòng)變形，底座可以加大重量，降低重心，提高穩(wěn)定性也可以保障人員安全。我們可以設(shè)計(jì)一款形狀類似于課桌桌面的機(jī)架，根據(jù)我們操作人員的正常身高，我們選擇最適配我們的操作高度，我們打磨的管件長度要求在130-450mm，管件公稱直徑為50-400，且打磨區(qū)域長度為50mm，我們桌面的總長度需要完全將管件長度和打磨區(qū)域放進(jìn)去，因此我們左右兩側(cè)長度為1200mm、寬度為600mm，整體高度為1560mm。圖3.1.1支架結(jié)構(gòu)簡圖Figure3.1.1simplifieddiagramofthesupportstructure3.1.4環(huán)保優(yōu)化設(shè)計(jì)在環(huán)保優(yōu)化方面我們?cè)谥虚g一層（桌面）采用由一系列的小孔組成的平面。其大小需要符合我們支架尺寸，其長度為1200mm、寬度為600mm、厚度為6mm，這樣的話，我們?cè)诖蚰サ倪^程中，散落在桌面上比較大的碎屑就會(huì)落下來，因此我們還需要設(shè)計(jì)一個(gè)放置這些碎屑的裝置，進(jìn)行收集，我的想法是設(shè)計(jì)一個(gè)抽屜，這樣我們可以方便處理這些垃圾。抽屜的長度為1200mm，寬度為120mm。并且我們還可以對(duì)抽屜進(jìn)行標(biāo)注，方便進(jìn)行垃圾分類和回收。下圖為桌面和抽屜設(shè)計(jì)圖，我們看到桌面上由密密麻麻的小孔組成，是為了將打磨過程中較大的碎屑和垃圾可以落入到我們收集垃圾的抽屜中。圖3.1.2桌面板設(shè)計(jì)圖Figure3.1.2desktoppaneldesigndrawing圖3.1.3抽屜設(shè)計(jì)圖Figure3.1.3drawingdesigndrawing對(duì)桌面板進(jìn)行強(qiáng)度分析：桌面版的尺寸為1200mm×600mm×6mm載荷均勻分布，壓力=0.5MPa鋁合金材料泊松比為=0.33,彈性模量E=68.9GPa，彈性模量是指應(yīng)力除以應(yīng)變，屈服強(qiáng)度為=170MPa，屈服強(qiáng)度是指材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的極限.最大彎曲處：（3.1）:壓力a:桌面版的長度t:桌面板的厚度：系數(shù)，和桌面的長度和寬度有關(guān)，關(guān)系如下1.01.21.41.61.82.0≥3.00.290.360.430.470.490.500.50a/b=1200/600=2,我們?nèi)?.5，計(jì)算得安全校核：安全系數(shù)=，帶入安全系數(shù)=1.7（合格）3.2打磨頭位置調(diào)整設(shè)計(jì)打磨頭是我們的主要部件，它是我們對(duì)管件和其他零件進(jìn)行打磨的關(guān)鍵，我們需要高效和精準(zhǔn)地進(jìn)行打磨，因此需要設(shè)計(jì)一種導(dǎo)軌，一種能夠使打磨頭在桌面上有效移動(dòng)的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌是由金屬或其他材料制成，可以承受固定和引導(dǎo)移動(dòng)的作用，其可以在高負(fù)載的情況下進(jìn)行高精度的直線移動(dòng)，導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)需要高精度、耐磨性好、操作簡單和環(huán)保。設(shè)計(jì)的目的就是能夠?qū)崿F(xiàn)高效率和高精度的移動(dòng)，材料選擇優(yōu)質(zhì)合金鋼或鋁合金，重量輕并且耐腐蝕性強(qiáng)，滑動(dòng)的表面選用自潤滑材料，可以減少油脂使用且環(huán)保。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面我們采用直線導(dǎo)軌和滑塊組合的方式，打磨頭在滑塊上移動(dòng)，在滑塊上設(shè)置可以轉(zhuǎn)動(dòng)的搖桿，我們可以手動(dòng)或者電動(dòng)來操作滑塊的移動(dòng)，搖桿貫穿著我們整個(gè)裝置，在右邊是我們的搖桿，它是可以通過手動(dòng)調(diào)節(jié)來控制角磨機(jī)的精準(zhǔn)移動(dòng)，長度為365mm。在中間可以移動(dòng)的部位是一個(gè)滑板，滑塊的材料我們選擇和導(dǎo)軌匹配的合金材料，我們打磨頭就是放置在上面，通過搖桿的有效的調(diào)節(jié)，來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)打磨，下圖為導(dǎo)軌設(shè)計(jì)示意圖。圖3.2.1導(dǎo)軌設(shè)計(jì)圖Figure3.2.1guideraildesigndrawing長度為150mm，寬度為100mm。在它的下方是大的平臺(tái)，我們放置在桌面上，使其靠近我們的打磨物，這樣更好地調(diào)節(jié)，我們需要設(shè)計(jì)兩個(gè)這樣的導(dǎo)軌以實(shí)現(xiàn)可以橫向和縱向的移動(dòng)。潤滑方面我們采用合適的潤滑劑以減少摩擦和磨損，模塊化設(shè)計(jì)可以便于拆卸和清理，設(shè)置過載裝置可以進(jìn)行過載保護(hù)。3.3殼體設(shè)計(jì)打磨機(jī)殼體設(shè)計(jì)是為了保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確保打磨過程中的操作安全，并且可以美觀我們的視覺。材料選擇我們采用鈑金材料，它具有重量輕、強(qiáng)度高、成本低、性能好等優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)部可以放置可降解的隔音材料如隔音棉，減少噪聲污染保護(hù)環(huán)境，設(shè)計(jì)時(shí)還需要主要重量要均勻分布和接地設(shè)計(jì)，安全得到保障。在打磨過程中溫度肯定會(huì)過高，我們的殼體設(shè)計(jì)還需要考慮到散熱的部分，我們可以在殼體的后面設(shè)置微小散熱系統(tǒng)進(jìn)行散熱，避免電機(jī)和裝置過熱。殼體的后板設(shè)置百葉窗，百葉窗是窗子的一種樣式，葉片較小，可以收攏且美觀很適配我們殼體設(shè)計(jì)，其作用可以將微小顆粒物塵埃通過風(fēng)機(jī)吸入到我們的收集裝置，并且也可以進(jìn)行散熱。鈑金件的示實(shí)物圖如下。圖3.3.1鈑金實(shí)物圖Figure3.3.1sheetmetalphysicaldrawing在外殼設(shè)計(jì)中我們需要將整個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)全部包裝進(jìn)去，因此我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)大小尺寸需要好好地選擇，大小要適中，設(shè)計(jì)示意圖如下所示。圖3.3.2打磨殼體設(shè)計(jì)圖Figure3.3.2polishingthedesigndrawingoftheshellbody殼體的長度為1200mm，寬度為960mm，這樣可以將內(nèi)部結(jié)構(gòu)裝下去，在下面有一層的空隙，是用來放置我們上文提到的抽屜，前方彎曲的部位是為了正好對(duì)齊我們的桌面版，傾斜的角度為30度左右便可，桌面板上下落的灰塵和碎屑會(huì)通過傾斜的一面落到抽屜里進(jìn)行收集。在殼體的內(nèi)部我們放置吸音棉和減震墊以減少噪音和振動(dòng)，在表面可以噴漆可以防止腐化，以保護(hù)殼體。我們殼體設(shè)計(jì)為打磨過程提供一個(gè)穩(wěn)定的條件，殼體設(shè)計(jì)不僅影響著內(nèi)部零件的穩(wěn)定與協(xié)調(diào)，而且保障著高效穩(wěn)定打磨和工作人員的安全。3.4風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)選用在打磨機(jī)打磨過程中，大的顆粒、碎屑、殘?jiān)鼤?huì)通過桌面板的小孔落下去，那么比較小的顆粒、碎屑就會(huì)彌漫在周邊的空氣中，我們就需要將這些收集起來并且進(jìn)行一系列的過濾工作。下圖為離心式通風(fēng)機(jī)示意圖。圖3.4.1離心式通風(fēng)機(jī)模型圖Figure3.4.1centrifugalfanmodeldiagram其工作原理是依靠輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)在風(fēng)機(jī)內(nèi)部形成負(fù)壓，將氣體吸入并排出風(fēng)機(jī)。3.4.1濾芯濾芯的作用是過濾流體中的雜質(zhì)，分離有害物質(zhì)，進(jìn)而保護(hù)人員安全和設(shè)備。濾芯通過它的多孔結(jié)構(gòu)可以攔截空氣中的固體顆粒、污染物質(zhì)、碎屑灰塵等，下圖為濾芯設(shè)計(jì)圖。圖3.4.2濾芯設(shè)計(jì)圖Figure3.4.2filterelementdesigndrawing圖中大圓的直徑為200mm，小圓直徑為140mm，中間內(nèi)部由許多折疊的濾紙組成，作用就是攔截那些污染物。材質(zhì)主要由不銹鋼、銅、活性炭等組成。要進(jìn)行高效的過濾，我們需要在我們的后板上制作許多的小孔，像桌面板那樣，我們風(fēng)機(jī)一開啟，那些較小的顆粒就會(huì)從我們后板上的百葉窗進(jìn)入到濾芯進(jìn)行過濾。在打磨過程中這些顆粒污染物的溫度會(huì)很高，因此我們的濾芯就需要能夠承受高溫，我們選取耐高溫材料，鐵棒濾芯就是很好的對(duì)象，具有耐高溫，耐腐蝕，強(qiáng)度高，且過濾可以得到保障。3.4.2過濾桶設(shè)計(jì)在風(fēng)機(jī)的出口處我們需要放置過濾桶來收集放置碎屑和碎小顆粒物，設(shè)計(jì)的要求便是能夠捕獲粉塵顆粒，使用的材料選用可回收材料，我們?cè)谶^濾桶中放置過濾袋進(jìn)行過濾，桶體材料可以選擇鋁鎂合金，重量輕并且可回收。過濾桶的桶蓋直徑為410mm，寬度為100mm，桶身的長度為1000mm，內(nèi)部放置過濾袋和過濾網(wǎng)進(jìn)行層層過濾，濾桶選擇快速拆裝結(jié)構(gòu)，這樣可以快速進(jìn)行清理和更換濾材，延長使用壽命，無需任何工具，短時(shí)間內(nèi)便可完成更換。上方右邊小孔我們連接風(fēng)機(jī)的出口，其長度為450mm，寬度為90mm。過濾桶的高度是正好和環(huán)保打磨機(jī)底座齊平的，這樣的話就可以放置在地面上，下圖為過濾桶設(shè)計(jì)圖。圖3.4.3過濾桶設(shè)計(jì)圖Figure3.4.2filterbucketdesigndrawing過濾桶里放入過濾袋或者濾芯，二者是一體的，一個(gè)整體，電機(jī)啟動(dòng)，風(fēng)機(jī)開始吸附，通過百葉窗進(jìn)入到打磨機(jī)的后殼里面，重量大的也隨桌面一起落入到抽屜里，重量小的塵埃和空氣中的污染物進(jìn)入到我們?cè)O(shè)計(jì)的過濾桶里進(jìn)行過濾，空氣從上方進(jìn)入，從側(cè)下方出去，完成過濾凈化的工作。3.4.3風(fēng)機(jī)選用在上文中我們提到了風(fēng)機(jī)的作用，是為了處理打磨過程中較小的碎屑。那么風(fēng)機(jī)主要由機(jī)殼、葉輪、機(jī)軸、集流器、排氣口、聯(lián)軸器、底座、箱體等組成。其中葉輪作為其核心位置，通過高速旋轉(zhuǎn)對(duì)氣體做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體動(dòng)能，機(jī)殼是引導(dǎo)氣流和收集排出的氣體，機(jī)軸連接電機(jī)和葉輪，傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，軸承箱支撐主軸并減少摩擦，排氣口位于末端，排出氣體，下圖為風(fēng)機(jī)示意圖。圖3.4.4風(fēng)機(jī)示意圖Figure3.4.4fanschematicdiagram風(fēng)機(jī)大致形狀如圖所示，我們選用風(fēng)機(jī)要根據(jù)我們打磨量的大小，粉塵的多少等來確定，一般工作單位選擇1000-3000m3/h，我們可以取1500m3/h。風(fēng)機(jī)選用的高度為245mm，直徑為160mm，排氣口我們連接過濾桶，將小顆粒污染物進(jìn)行過濾和收集。在它的側(cè)面我們連接電機(jī)，電機(jī)給我們風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，那么電機(jī)放置的位置就需要一個(gè)平臺(tái)，因此我們?cè)跉んw的后面建立一個(gè)平臺(tái)，使它能夠承受電機(jī)和風(fēng)機(jī)的重量。首先在殼體的后面焊接上一塊板子，其長度為380mm，寬度為200mm，隨后在電機(jī)和風(fēng)機(jī)的下面也裝上一塊，它的長度為250mm，寬度為200mm，此外我們還需要安裝2塊三角形的板子，使其正好能夠和其他兩個(gè)相接壤，這樣我們的平臺(tái)就固定好便可以使用。電機(jī)計(jì)算功率：（3.2）Q:風(fēng)機(jī)總風(fēng)量P:總風(fēng)壓：選用風(fēng)機(jī)效率，我們?nèi)?.6：直連傳動(dòng)，指將兩個(gè)軸直接連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)，我們?nèi)?.9考慮到漏風(fēng)系數(shù)，我們?nèi)?.1，總風(fēng)量為1500×1.1=1650m3/h，總風(fēng)壓由系統(tǒng)，管道壓力，以及其他阻力構(gòu)成，我們?nèi)?500Pa，帶入數(shù)據(jù)得安全系數(shù)1.21300×1.2=1560W我們?nèi)?.5KW，我們電機(jī)選擇1.5KW便可。3.5其他組件設(shè)計(jì)根據(jù)上面我們分析的組件，我們環(huán)保打磨機(jī)已經(jīng)可以大致呈現(xiàn)出來了，當(dāng)然我們還有一些組件需要設(shè)計(jì)。3.5.1兩側(cè)側(cè)門設(shè)計(jì)我們?cè)跈C(jī)架設(shè)計(jì)中，我們僅僅建立了基本的模型，我們還需要在空缺的位置補(bǔ)上我們的設(shè)計(jì)方案，我們根據(jù)機(jī)架中側(cè)門位置的大小，設(shè)計(jì)出大小符合的門作為我們的側(cè)門，設(shè)計(jì)出來后，我們需要知道打磨中需要放置管件，如果我們將兩扇側(cè)門固定住，那么這個(gè)管件便很難放到指定位置進(jìn)行打磨，因此我們就不需要將門固定而是打開，由此我們便想到家里的房門，教室的門就是這樣，所以我們便設(shè)計(jì)類似房門的這種門，在右側(cè)門的右側(cè)和左側(cè)門的左側(cè)我們需要固定住，在它們上下兩個(gè)位置設(shè)置鉸鏈，其分為兩段，一段與芯軸相連，一段與門扇相連，鉸鏈的作用就是能夠讓門自然地旋轉(zhuǎn)開啟和關(guān)閉的裝置，在中間偏外的位置設(shè)置門把手進(jìn)行開和關(guān)。維護(hù)工作方面我們需要定期在門里倒上潤滑劑，以減少摩擦和保護(hù)延長使用壽命。我們側(cè)門設(shè)計(jì)完成后，在我們的下方也需要設(shè)計(jì)，這個(gè)不像那個(gè)側(cè)門那樣需要打開和關(guān)閉，我們僅僅需要和機(jī)架的部分固定住便可以，長度為660mm，寬度為520mm，左右兩側(cè)一致，就便就是我們支架底座側(cè)門的設(shè)計(jì)。3.5.2滾輪的固定設(shè)計(jì)在環(huán)保打磨機(jī)中滾輪的作用是用來固定住我們需要打磨的管件和使我們管件進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)以便我們打磨頭精準(zhǔn)打磨。滾輪設(shè)計(jì)圖如下。圖3.5.1滾輪設(shè)計(jì)圖Figure3.5.1rollerdesigndrawing滾輪的材料可以選用耐用材料如金剛石涂層來延長壽命，降低更換的頻率，滾輪直徑為100mm，厚度為20mm，內(nèi)部小圓直徑為14mm，在桌面板的后面我們放置一根長長的桿子用來連接我們的滾輪，也就是螺桿升降機(jī)構(gòu)，手動(dòng)調(diào)節(jié)，成本低，其中需要一段彎曲的部分用來轉(zhuǎn)彎，在滾輪的中間我們是用來連接電機(jī)的，利用電機(jī)傳送電能來使?jié)L輪發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，那么電機(jī)我們也需要進(jìn)行固定，固定板長度為160mm，寬度為60mm，在固定板的左側(cè)是電機(jī)，右側(cè)是滾輪，我們便可以固定好，滾輪通過旋轉(zhuǎn)可以先一步對(duì)管件進(jìn)行打磨，去除一些不平整的部分，實(shí)現(xiàn)管件表面相對(duì)光滑，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中我們可以添加一些潤滑劑來提高效率。下圖為滾輪固定系列組成示意圖。1.桿子2.固定桿子和電機(jī)安裝板3.電機(jī)安裝板4.電機(jī)5.滾輪圖3.5.2滾輪固定設(shè)計(jì)圖Figure3.5.2rollerfixationdesigndrawing從圖中我們可以了解到滾輪和電機(jī)是通過電機(jī)安裝板來連接的，電機(jī)傳導(dǎo)動(dòng)力使?jié)L輪發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以此來帶動(dòng)管件轉(zhuǎn)動(dòng)，打磨頭進(jìn)行精準(zhǔn)移動(dòng)打磨。上圖標(biāo)號(hào)為2號(hào)的固定桿子和電機(jī)安裝板，它和電機(jī)安裝板緊密連接，使他們成為一個(gè)整體，整個(gè)部件主要依靠1號(hào)彎曲的桿子來承受重力，需要采用高強(qiáng)度材料，桿子的底座可以進(jìn)行有效調(diào)節(jié)來使管件轉(zhuǎn)動(dòng)。滾輪線速度計(jì)算(3.3):滾輪線速度D：滾輪直徑，為0.1mN:滾輪轉(zhuǎn)速，滾輪的轉(zhuǎn)速不用過快，我們?nèi)?rpm，每分鐘轉(zhuǎn)5下，計(jì)算得滾輪接觸壓力與切削力計(jì)算(3.4)F：切削力P：接觸壓力A：接觸面積，面積計(jì)算如下（3.5）b:滾輪寬度l:接觸弧長，計(jì)算如下（3.6）Ap:切削深度，我們?nèi)?.001m，計(jì)算得出滾輪磨損率計(jì)算體積磨損公式（3.7）W:磨損體積k:磨損系數(shù)，與材料相關(guān)，我們?nèi):時(shí)間，我們帶入得滾輪功率需求(3.8)P:功率F：切削力：線速度，帶入數(shù)據(jù)得3.6本章小結(jié)本章主要講述環(huán)保打磨機(jī)的重要組成部分及其作用，各個(gè)部分之間的聯(lián)系，機(jī)架設(shè)計(jì)、打磨頭移動(dòng)設(shè)計(jì)、殼體設(shè)計(jì)、風(fēng)機(jī)選擇、滾輪設(shè)計(jì)等，機(jī)架作為整個(gè)裝置的支撐，打磨頭作為我們打磨的物件，其精準(zhǔn)移動(dòng)設(shè)計(jì)需要精準(zhǔn)控制，殼體作為我們外殼，將我們裝置進(jìn)行保護(hù)工作，風(fēng)機(jī)通過抽吸彌漫在空氣中的灰塵來進(jìn)行過濾收集保護(hù)環(huán)境，滾輪是來固定我們管件和利益微小電機(jī)來帶動(dòng)我們管件進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)保打磨機(jī)流程如下，首先將打磨的管件位置固定好開啟微小電機(jī)，再將角磨機(jī)開關(guān)開啟開始轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)導(dǎo)軌的相對(duì)位置來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)打磨，打磨開始時(shí)我們將風(fēng)機(jī)和電機(jī)開啟，打磨過程中產(chǎn)生的碎屑會(huì)通過我們桌面板的小孔流入到抽屜里，彌漫在空氣里的微小顆粒和污染物通過風(fēng)機(jī)的抽吸最終通過后板的百葉窗，其中相對(duì)較重的顆粒污染物還是進(jìn)入到抽屜里，空氣里較輕的顆粒污染物會(huì)進(jìn)入到過濾桶里進(jìn)行過濾，從過濾桶的上方進(jìn)入，側(cè)下方出去，這樣就完成了過濾工作。

第4章重要零部件強(qiáng)度分析4.1電機(jī)安裝板分析電機(jī)安裝板我們?cè)谏衔闹刑岬揭稽c(diǎn)，其作用就是支撐電機(jī)讓電機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，那么我們就需要對(duì)板進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度校驗(yàn)，其設(shè)計(jì)圖如下。圖4.1.1電機(jī)安裝板設(shè)計(jì)圖Figure4.1.1motormountingplatedesigndrawing我們清楚電機(jī)放置的位置就是上方的那個(gè)板子，上放長度為250mm，寬度為200mm，厚度為8mm，后面安裝板是連接著殼體，它的長度為380mm，寬度為200mm。我們對(duì)上面板子進(jìn)行分析。圖4.1電機(jī)安裝板的有限元分析從上圖中我們可以知道在SolidworksSimulation中分析，連結(jié)中零部件交互選擇接和，夾具固定幾何體選擇我們的后板，外部載荷選擇力，施加向下的力，作用于最上方，力的大小為100N，并且生成網(wǎng)格狀，這樣我們可以清晰地看到其分布，運(yùn)算出來便如上圖所示。從圖中我們分析出最上方右側(cè)中間的那一塊部分顏色偏紅，那就是可能承受不住那么大的壓力，我們需要對(duì)那個(gè)部分進(jìn)行加固措施，可以選擇不易變形的高強(qiáng)度材料，也可以對(duì)上方的安裝板進(jìn)行加厚以便能夠承受住。我們計(jì)算可以對(duì)最上方板進(jìn)行分析：材料為鋁合金，其彈性模量E=70GPa=70000MPa泊松比=0.4屈服強(qiáng)度=300MPa載荷均與分布安全系數(shù)取1.5最大扭矩：（4.1）k:彎矩系數(shù)，取決于邊長比，我們?nèi)=0.05，帶入得彎曲應(yīng)力：（4.2）帶入得強(qiáng)度校核：=200MPa（4.3）比較因此板的強(qiáng)度符合要求。4.2打磨頭固定板分析我們?cè)O(shè)計(jì)了方便打磨機(jī)移動(dòng)的軌道，在軌道的上方我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)物塊來固定打磨頭，它的上方有兩個(gè)小孔，是需要螺栓來固定，作用是固定打磨頭，我的設(shè)計(jì)是長方體物塊長度為150mm，寬度為50mm，厚度為30mm。我們對(duì)它進(jìn)行有限元分析，材料為鋁合金1060合金，泊松比為0.33，屈服強(qiáng)度為28N/mm2，連接方式零部件交互接合，夾具固定選擇下面的板面，外部載荷同樣選擇力，也是向下施加的力，力的大小要根據(jù)我們打磨頭的重力大小有關(guān)，正常情況下力不會(huì)太大，我們選擇50N，我們同樣生成網(wǎng)格狀，下圖為我們分析圖。圖4.2固定板有限元分析Figure4.2finiteelementanalysisofthefixedplate從圖中我們可以分析出這個(gè)固定板可以承受住打磨頭的壓力，那么如果我們選用重力更大一點(diǎn)的打磨頭，我們就需要再次進(jìn)行有限元分析，然后對(duì)我們的裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，向著更完美的方向設(shè)計(jì)。校驗(yàn)強(qiáng)度，材料為鋁合金1060，彈性模量為69000MPa，泊松比我們?nèi)?.33，屈服強(qiáng)度為275MPa。根據(jù)公式我們?nèi)=0.5,通過比較我們得到是符合安全條件的4.3管件支撐臺(tái)分析在打磨中我們清楚需要對(duì)管件進(jìn)行固定，我們已經(jīng)對(duì)管件上方滾輪進(jìn)行了固定措施，還需要對(duì)管件下方進(jìn)行處理，要使管件便于轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行打磨工作，下圖為管件支撐物分析圖。圖4.3.1管件支撐臺(tái)設(shè)計(jì)圖Figure4.3.1pipefittings