電磁鐵測試系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 摘要 本課題研制出自動化測試電磁鐵性能的測試裝置，主要研究內(nèi)容如下： 第一章，概述了比例電磁鐵及其測試裝置研究現(xiàn)狀及趨勢，論述了本課題的研究意義和研究內(nèi)容。 第二章，闡述了比例電磁鐵測試系統(tǒng)的總體設(shè)計，并對整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成部分及測試原理進行了簡單的介紹。 第三章，設(shè)計了比例電磁鐵測試系統(tǒng)的機械組成部分。 第四章，主要總結(jié)本課題研究結(jié)論。 本課題主要研究的目的在于設(shè)計出自動化測試比例電磁鐵動靜態(tài)性能的機械組成部分。 本課題研究的主要成果是設(shè)計出一套實現(xiàn)自動化測試比例電磁鐵的動靜態(tài)性能的測試裝置。 關(guān) 鍵詞 ：比例電磁鐵；機械設(shè)計；算例分析；動靜態(tài)特性。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 to is as of is in of of on of of is to a of of is to a of of of 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 目錄 1 緒論 .例電磁鐵國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及類型 .例電磁鐵的測試技術(shù) .課題研究的內(nèi)容及意義 . 電磁鐵自動測試平臺總體設(shè)計 .磁鐵測試系統(tǒng)的設(shè)計和組成 . 控制柜布局設(shè)計 . 機械系統(tǒng)的布局設(shè)計 .磁鐵的測試系統(tǒng)原理 . 測試裝置的結(jié)構(gòu)組成及連接 . 測試系統(tǒng)原理 . 測試系統(tǒng)的機械設(shè)計 .試裝置的機械設(shè)計 . 臺架的設(shè)計 . 轉(zhuǎn)接頭的機構(gòu)設(shè)計 . 中間傳動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 直 線軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 傳動齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 花鍵軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 定位銷的設(shè)計 .控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 控制柜的骨架 設(shè)計 . 控制柜的外殼設(shè)計 . 總結(jié) .考文獻 .謝 .紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 比例電磁鐵作為電液比例控制元件的電氣一機械轉(zhuǎn)換器件，其功能是將比例控制放大器輸給的電流信號轉(zhuǎn)換成力或位移。比例電磁鐵推力大，結(jié)構(gòu)簡單，對油質(zhì)要求不高，維護方便，成本低廉，銜鐵腔可做成耐高壓機構(gòu)，在各類電液控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。 比例電磁鐵的發(fā)展較早起步于國外，特別是西德和日本。生產(chǎn)廠家主要有 研等。國內(nèi)有上海機床電器三廠和安陽機床電器廠引進了西德 司的比例電磁鐵生產(chǎn)技術(shù)。從 1982 年起，先后開發(fā)出了三種規(guī)格（額定輸出力分別為 55N， 70N， 145N）的普通型和高頻響型耐高壓比例電磁鐵，以及耐高壓雙應(yīng)極化式比例電磁鐵、旋轉(zhuǎn)比例電磁鐵、防爆比例電磁鐵等。 根據(jù)使用情況和調(diào)節(jié)參數(shù)不同，比例電磁鐵可分為力型、位移型和位置調(diào)節(jié)型三種應(yīng)用類型。 力型比例電磁鐵直接輸出力，工作行程短。在工作區(qū)內(nèi)，具有水平的位移一力特性，即輸出力與輸入的電流成一定的比例，與位移無關(guān)； 位移型比例電磁鐵是由力型比例電磁鐵與負載彈簧共同工作而形成的。電磁鐵輸出的力，通過彈簧轉(zhuǎn)換成位移，由此實現(xiàn)了電流 力 位移的線性轉(zhuǎn)換。這種類型的比例電磁鐵，輸出量是與電流成正比的位移，其工作行程大，大多用在直接控制型比例閥上。位移型比例電磁鐵與力型比例電磁鐵結(jié)構(gòu)完全相同，只有使用條件的區(qū)別，因此它們的控制特性曲線是一致的，都具有水平的位移一力特性和線性的電流一力特性；如果對位移型和力比例電磁鐵的銜鐵位置通過位移傳感器檢測，構(gòu)成位置電反饋閉環(huán)，就形成了位置調(diào)節(jié)型比例電磁鐵。位置調(diào)節(jié)型比例電磁鐵的銜鐵位置或由其 推動的閥芯位置，通過一閉環(huán)調(diào)節(jié)回路進行調(diào)節(jié)。只要電磁鐵運行在工作區(qū)域內(nèi)，其銜鐵就保持與輸入電信號相對應(yīng)的位置不變，而與所受反力無關(guān)，即它的負載剛度很大。位置調(diào)節(jié)型比例電磁鐵多用于控制精度要求較高的直接控制式比例閥上。在結(jié)構(gòu)上 ,除了銜鐵的一端接上位移傳感器外，其余的與力型、位買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 移型比例電磁鐵是相同的。除了普通比例電磁鐵外。常見的電磁鐵還有雙向極化式耐高壓比例電磁鐵、插裝閥式比例電磁鐵，旋轉(zhuǎn)比例電磁鐵、防爆比例電磁鐵、內(nèi)裝集成比例放大器式比例電磁鐵等。 注：資料來源： 王俊霞 閥用電磁鐵動靜態(tài)性能自動測試平臺的研制 D 浙江 浙江大學(xué) 2008 5 例電磁鐵的測試技術(shù) 比例電磁鐵測試裝置從起步至今，主要經(jīng)歷了兩個階段：手工測試、記錄階段和計算機輔助測試 (段。由于手工測試記錄裝置控制部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、故障率高且故障排除難度大，同時在測試時有太多人為因素的影響，從而導(dǎo)致測試精度低、測試速度慢，且勞動強度大。因此本課題的測試系統(tǒng)采用的是計算機輔助測試 (術(shù)、虛擬儀器 (術(shù)和自動控制技術(shù)的測試臺。 計算機輔助測試（ 術(shù)是測試技術(shù)發(fā)展的重要產(chǎn)物，目前大多數(shù)測試裝置都以功能強 大的計算機為基礎(chǔ)。計算機技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)結(jié)合后可以將信號分析與處理、結(jié)果表達與輸出通過計算機完成。計算機軟件可以實現(xiàn)各種各樣的信號分析、處理，完成多種多樣的測試功能。計算機顯示器可以形象、方便地模擬各種儀器控制面板，以各種形式表達輸出檢測結(jié)果，充分利用計了算機豐富的軟硬件資源，可以較大突破傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、表達、傳遞、存儲等方面的限制，達到傳統(tǒng)儀器無法比擬的效果。 課題研究的內(nèi)容及意義 本課題的目的及意義就在于對比例電磁鐵的性能測試裝置進行研究，實現(xiàn)半自動化或者自動化測試的目的，研究測試裝 置的機械結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、材料結(jié)構(gòu)性能等。 本課題以比例電磁鐵自動測試平臺為研究對象，以實現(xiàn)半自動化或者自動化測試比例電磁鐵的動、靜態(tài)性能。本課題的主要研究內(nèi)容如下： （ 1） 測試系統(tǒng)的總體布局； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 （ 2） 測試系統(tǒng)儀器的選用； （ 3） 測試系統(tǒng)的機械設(shè)計及材料選用； （ 4） 測試平臺測試精度分析及實現(xiàn)； 自動測試平臺開發(fā)研制過程中，存在如下技術(shù)難點： （ 1）拉壓力傳感器的安裝 拉壓力傳感器是通過轉(zhuǎn)接頭與左右兩邊的電磁鐵和中間傳動軸非緊固連接的，因此每次進行測試時均要進行軸線的校核，使拉壓力傳感器兩邊的轉(zhuǎn)接頭的軸線與兩邊的軸線重合。 （ 2）測試裝置臺架的設(shè)計 測試裝置的電磁鐵、傳感器等器材均固定在臺架的相應(yīng)的支架上，為了保持真?zhèn)€測試裝置的所有分支軸線均在同一中間軸線上，因此臺架的支架與底座的垂直度要求比較高，才能保證所有分支軸線保持在同一中間軸線上。因此技術(shù)難點在于臺架支架與底座垂直度的設(shè)計。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 本章介紹了電磁鐵測試系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及其規(guī)格參數(shù)和電磁鐵的測試原理以及測試性能指標。 電磁鐵測試系統(tǒng)的設(shè)計和組成 本課題所研制 的電磁鐵自動測試平臺主要由控制系統(tǒng) (控制柜 )和機械系統(tǒng)(測試裝置 )兩部分組成。 控制系統(tǒng)主要完成電磁鐵測試信號發(fā)生，測試數(shù)據(jù)的采集和處理，以及繪制測試性能曲線和顯示、打印測試結(jié)果等功能。在測試控制柜上安裝有外部有狀態(tài)指示燈和電子顯示儀表，操作人員通過控制開關(guān)按鈕，根據(jù)狀態(tài)指示燈和顯示儀表的指示可以完成自動控制測試所需要的基本設(shè)置。 機械系統(tǒng)主要是為被測試電磁鐵、測試過程中所需的各種檢測傳感器、定位機構(gòu)等提供必要的機械支持、固定和精確的機械傳動，以得到控制系統(tǒng)分析所需要的數(shù)據(jù)。 控制柜 布局設(shè)計 根據(jù)人機工程學(xué)界面設(shè)計的基本設(shè)計理念，控制柜的總體外形尺寸為 1200 600 1400磁鐵的機械系統(tǒng)（測試裝置）的安裝位置距離地面 760臥式操作方式。 控制柜主要主要結(jié)構(gòu) 如圖 2了能夠合理設(shè)計出控制柜實驗桌子的內(nèi)部詳細結(jié)構(gòu)，以下簡單介紹所選用儀器的基本規(guī)格性能參數(shù)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 示燈 圖 2電磁鐵測試系統(tǒng)總裝圖 1）工控 機 采用的是深圳研江智能科技有限公司生產(chǎn)的 嵌入式無風(fēng)扇工控機 （型號： C。 集成 心顯卡，提供 持同步/異步， 82個 1個 支持可完成傳輸速度為 3背板配有 1個 I /O 接口： 1個 12V 1個 鍵盤鼠標接口， 1個 1個 第 9 V/12V 帶電功能， 1個 口， 4個 2）顯示屏 顯示屏主要是提供操作界面、顯示實驗數(shù)據(jù)和其它一些圖形或表格，所選用的顯示屏是深圳市希之望科技有限公司生產(chǎn)的 15英寸 型號：1501M），采用防干擾金屬外殼，無輻射，并提供良好的散熱，可應(yīng)對嚴格的環(huán)境。5響應(yīng)時間，顯示高速的運動圖像，配備 接口， 分辨率。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 3）可調(diào)電源 是 香港龍威牌的直流穩(wěn)壓電源（ 數(shù)字顯示輸出高精度穩(wěn)壓、穩(wěn)流，輸出電壓、電流可從 0 到標稱值之間連續(xù)可調(diào)，輸出電壓連續(xù)可調(diào)范圍且穩(wěn)壓穩(wěn)定度 : +2出電流連續(xù)可調(diào)范圍 0 5，并且獨具毫安控制功能 , 顯示精確可達到 1 +2時帶負載能力強和具有限流量保護和短路保護功能。其輸入電壓 : 220V 10%，頻率 : 50/60 4）打印機 選用的是佳能 升華打印機，可支持網(wǎng)路打印。 5） （ 1） 示燈 選用的是 圣達電器 列的型號為 指示燈，顏色多種多樣，安裝方便。 （ 2）按鈕開關(guān) 選用的是 圣達電器 鈕開關(guān)指示燈。 6）顯示儀表 顯示儀表主要包括力傳感器用、測量位移傳感器用、行程控制傳感器用、 電流傳感器用四臺顯示儀表和直流線性電源自身配帶的顯示儀表。 機械系統(tǒng)的布局設(shè)計 本課題所研制的測試系統(tǒng)的機械系統(tǒng)即為電磁鐵測試裝置，是整個測試系統(tǒng)的核心機構(gòu)。電磁鐵測試裝置的加工精度以及各傳感器和機構(gòu)的安裝精度直接關(guān)系到整個測試系統(tǒng)的測 試準確度和測試精度，更為重要的是它的設(shè)計是否合理直接決定著整個測試裝置是否能夠?qū)崿F(xiàn)完成電磁鐵性能測試。 測試裝置主要是由比例電磁鐵、拉壓力力傳感器、直線軸承、推力球軸承、直線步進電機、位移傳感器等機構(gòu)固定在 400 200測試臺架上，如圖 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 6. 直線軸承座 8 中間傳動軸 右 圖 2測試裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 臺架能提供與被測試器件匹配的標準螺紋安裝接口，保證被測試器件的輸出桿與位置調(diào)整機構(gòu)的中心、拉壓力傳感器保持在同一軸線上。位置調(diào)整機構(gòu)由中間傳動軸、花鍵軸、兩個直線軸承和直線軸承座、兩個推力球軸承、兩個不一樣的齒輪、直線步進電機以及定位銷組成，并提供與位移傳感器的安裝接口。兩個直線軸承起到支撐中心軸桿的作用，直線軸承分別安裝在兩個固定在臺架上的直線軸承座內(nèi)。兩個推力球軸承起到限制花鍵軸的左右移動，并安裝在臺架的兩肋里邊?；ㄦI軸內(nèi)螺紋與中間傳動軸 上的螺紋段配合，外花鍵連接齒輪，起到傳動的作用。中間傳動軸上開有一個通空，通孔內(nèi)嵌入定位銷并固定在臺架一個肋的小孔中，用以限制中間傳動軸的轉(zhuǎn)動。 為了準確設(shè)計臺架及相關(guān)傳動或固定機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)，以下先簡單介紹測試裝置中所選儀器器材的基本規(guī)格和性能。 1） 電磁鐵 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 （ 1） 比例電磁鐵 （ 2） （ 3）比例閥用電磁鐵 （ 3）濕式電磁鐵 圖 2比例電磁鐵 電磁鐵的形式多種多樣，種類繁多，其中比例電磁鐵鐵就是其中的一種。本課題選用典型的力型比例電磁鐵作為電磁鐵測試系統(tǒng)的研究對象。采用的電磁鐵是安陽派菲克電磁科技公司力型比例電磁鐵 圖 21），選用的比例電磁鐵的技術(shù)參數(shù)如表 2 表 2比例電磁鐵的技術(shù)參數(shù) 額定電壓（ V） 定電流（ A） 阻（ /20） 21 額定推力（ N） 63 額定行程（ 3 力滯環(huán)（ %） 2 電流滯環(huán)（ %） 2 重復(fù)精度（ %） 1 通電持續(xù)率（ %） 100 推桿伸出長度（ 11 承受油壓（ 21 防護等級 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 2）拉壓力傳感器 拉壓力傳感器主要是測量電磁鐵的吸力，然而傳感器需要比較高的靈敏度，因此本次選用的南京順來達測控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的拉壓力傳感器，均可承受拉力和壓力，且輸出對稱性好。拉壓力傳感器的 技術(shù)參數(shù)如表 2 表 2拉壓力傳感器的的技術(shù)參數(shù) 額定載荷 5合精度 性 +滯后 +重復(fù)性） 靈敏度 2.0 蠕變 F S/30點輸出 1 F S 零點溫度影響 F S/10 輸出溫度影響 F S/10 工作溫度 +65 輸入阻抗 380 10 輸出阻抗 350 3 絕緣電阻 5000 安全過載 150 F S 供橋電壓 建議 10質(zhì) 合金鋼或不銹鋼 3）直線軸承 選用的是浙江直線軸承制造 有限公司生產(chǎn)的型號為 4）推力球軸承 選用的是 力球軸承， 平面推力球軸承墊片材料是軸承鋼，分為帶溝道和不帶溝道。保持器的材料分為不銹鋼和銅 ，平面推力球?qū)倏煞蛛x型軸承，接觸角 90 ，可以分別安裝。 5）直線步進電機 選用的是常州森爾科機電有限公司生產(chǎn)的型號為 42線步進電買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 機。步距角為 相電壓為 電流為 轉(zhuǎn)矩為 M，定位力矩為 6）直線位移傳感器 選用的是米朗 科技的 列微型自恢復(fù)式直線位移傳感器。有效行程：5性精度： 阻值： 5%。重復(fù)精度達到 電磁鐵的測試系統(tǒng)原理 測試裝置的結(jié)構(gòu)組成及連接 測試裝置的結(jié)構(gòu)組成主要由臺架、位置調(diào)整機構(gòu)、拉壓力傳感器、位移傳感器等組成，如圖 2測電磁鐵的銜鐵依次連接轉(zhuǎn)接頭、裝接頭、拉壓力傳感器、轉(zhuǎn)接頭、位移調(diào)整機構(gòu)及位移傳感器，位置調(diào)整 機構(gòu)是由直線軸承座、直線軸承、推力球軸承傳動軸、帶有花鍵和內(nèi)螺紋的齒輪軸套、齒輪、直線步進電機等機構(gòu)組成。由于電磁鐵的銜鐵與拉壓力傳感器非緊固連接，只測量銜鐵輸出的壓力，故該測試臺體只適用于單向電磁鐵的測試。 測試系統(tǒng)原理 計算機測控系統(tǒng)如圖 2要由測試計算機、信號處理器、信號發(fā)生器、放大器、采樣電阻等部分組成。信號發(fā)生器產(chǎn)生各種電磁鐵測試信號，放大器驅(qū)動電磁鐵來處理信號，采樣電阻兩端的電壓監(jiān)測產(chǎn)生驅(qū)動電流信號并輸出至信號處理器，位移傳感器產(chǎn)生位移信號至信號處理器，拉壓力傳 感器產(chǎn)生的力信號輸至信號處理器，信號處理器對電流、位移、力信號進行調(diào)整，使之滿足計算機采集的要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 圖 2計算機測控系統(tǒng)原理圖 測試系統(tǒng)采用的是計算機輔助技術(shù)對采集的信號進行分析和計算，可得到電磁鐵的靜動態(tài)力特性，如靜態(tài)位移一力特性、靜態(tài)電流一力特性以及固定位置下的力階躍響應(yīng)特性和力幅頻、相頻特性等。 1）靜態(tài)位移一力特性曲線 比例電磁鐵被固定在試驗臺的臺架的支座上，當(dāng)通入不同的恒定電流信號時，其銜鐵會全部伸出 (位于吸合區(qū) )，而后直線步進電機間接帶動力傳感器下低速運行，與銜鐵接觸后停止 ，實現(xiàn)零位的標定。在行程范圍內(nèi)，直線步進電機通過其伺服控制器實現(xiàn)低速連續(xù)往復(fù)運行，帶動力傳感器移動而間接改變比例電磁鐵的銜鐵位置。同時，通過力傳感器和位移傳感器獲得銜鐵在不同位置的力、位移相對應(yīng)的信號，經(jīng)軟件處理后獲得不同的恒定電流下比例電磁鐵的靜態(tài)位移一力特性曲線。 2）靜態(tài)電流一力特性 與靜態(tài)位移一力特性測試方法類似，只是在零位標定后，調(diào)節(jié)直線步進電機，使直線步進電機不發(fā)生轉(zhuǎn)動，以防止軸軸向移動，使得電磁鐵的銜鐵固定在行程內(nèi)的某一位置下，在允許范圍內(nèi)，輸入比例電磁鐵連續(xù)的電流控制信號，通過力傳感 器監(jiān)測到該位置下相應(yīng)的力信號，從而可得到行程內(nèi)某一位置下的靜態(tài)電流一力特性曲線。 3）力階躍響應(yīng)特性 在行程內(nèi)的某一固定位置下，當(dāng)電磁鐵通入階躍電壓信號時，由拉壓力傳感買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 器監(jiān)測可得到力階躍響應(yīng)特性。 4）力幅頻和相頻特性 在行程內(nèi)的某一固定位置下，當(dāng)電磁鐵通入恒定幅值變頻率正弦電流信號時，通過拉壓力傳感器監(jiān)測的力幅值和相位信號與輸入電流的幅值和相位信號相比較，可得到動態(tài)力幅頻和相頻特性。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 測試裝置的機械設(shè)計 測試 裝置是整個測試系統(tǒng)核心組成部分，它的設(shè)計是否合理直接關(guān)乎測試數(shù)據(jù)是否準確，從而影響被測電磁鐵的性能的測試。測試裝置的裝配精確與否直接與測試裝置的機械零部件的設(shè)計有關(guān)。本小節(jié)的內(nèi)容主要介紹測試裝置中的機械零部件的機械設(shè)計。 臺架的設(shè)計 在整個測試裝置中，臺架起到安裝固定位置的作用，如圖 3架的設(shè)計是否合理直接影響整個測試實驗的結(jié)果。臺架是固定被測電磁鐵、各傳感器和步進電機的一個機構(gòu)，為各種元件的安裝提供安裝基準和載體，使各零件有機結(jié)合成為具有一定功能的機械結(jié)構(gòu)整體。同時臺架底座又 擔(dān)當(dāng)著保證整個測試臺架的水平度、穩(wěn)定度的角色。 3、 圖 3測試裝置臺架 在測試過程中，臺架的固定被測電磁鐵支架所受的力最大，最大達到電磁鐵的吸力。被測電磁鐵支架受力發(fā)生變形時，會使被測電磁鐵推桿軸心與原定設(shè)計時的軸線方向形成一定的夾角，如果夾角過大則會影響被測電磁鐵推桿與轉(zhuǎn)接頭買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 的配合，從而影響測試裝置的性能。因此被測電磁支架（包括其他支架）的設(shè)計剛度和強度都要在機械設(shè)計標準的允許范圍內(nèi)，需要進行設(shè)計仿真。 （ 1）被測電磁鐵支架 加加強筋 根據(jù)被測電磁鐵最大吸力 63N，擬定被測電磁鐵支架的最大受力 100N，材料為 用 定底座，再者模擬固定被測電磁鐵支架，對支架進行施加壓力，運行后的結(jié)果如圖 3示。 圖 3被測電磁鐵加強筋支架變形分析結(jié)果 圖 3被測電磁鐵加強筋支架應(yīng)力分析結(jié)果 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 根據(jù)分析結(jié)果可清楚的看出：被測電磁鐵支架的最大屈服力為 受的最大應(yīng)力為 大變形位移為 m，即設(shè)計的剛度和強度完全可以達到使用要求。 （ 2）被測電磁鐵支架未加加強筋 根據(jù)被測電磁鐵最大吸力 63N。擬定被測電磁鐵支架的最大受力 100N，材料為 用 例對被測電磁鐵支架進行了靜態(tài)受力狀態(tài)下的應(yīng)力和變形分析，固定底座，再者模擬固定被測電磁鐵支架，對支架施加壓力，運行后的結(jié)果如圖 3示。 圖 3被測電磁鐵加支架應(yīng)力分析結(jié)果 圖 3被測電磁鐵加支架變形分析結(jié)果 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 根據(jù)分析結(jié)果可清楚的看 出：被測電磁鐵支架的最大屈服力為 受的最大應(yīng)力為 大變形位移為 m，即設(shè)計的剛度和強度完全可以達到使用要求。 通過 利用 例比較，為了增加臺架的使用壽命和加強臺架的剛度，最后選用加了加強筋的臺架的設(shè)計。 轉(zhuǎn)接頭的機構(gòu)設(shè)計 整個測試過程當(dāng)中，拉壓力傳感器兩端的轉(zhuǎn)接頭只承受壓力，并起到連被接測電磁鐵和中間軸與拉壓力傳感器的作用。轉(zhuǎn)接頭與被測電磁鐵和中間軸的連接是非緊固連接，另一頭是通過 螺紋與拉壓力傳 感連接。由于被測電磁鐵推桿直徑是 5了確保整個測試裝置的安裝位置合理規(guī)范，因此轉(zhuǎn)接頭與推桿連接處端面面積必須大于推桿的端面面積，并設(shè)置為直徑 10長為27圖 3 圖 3轉(zhuǎn)接頭 擬定轉(zhuǎn)接頭的材料選用灰口鑄鐵 自機械設(shè)計手冊第五版，成大先主編），灰口鑄鐵抗壓強度非常高。由于被測電磁鐵的最大吸力為 63N，且只受壓力。查機械設(shè)計手冊第五版單行本成大先主編表 3b 130機械設(shè)計手冊 第三版第一卷安全系 數(shù) n= 許用應(yīng)力： =s/n=52 (3轉(zhuǎn)接頭的應(yīng)力： =F/A= (3轉(zhuǎn)接頭滿足強度極限要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 中間傳動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 中 間傳動軸的運動形式的來回做往復(fù)運動，中間傳動軸的運動是通過花鍵軸的內(nèi)螺紋傳動的，同時在整個運動過程中只受壓力的作用。由于受到壓力的作用，中間傳動軸會發(fā)生彎曲變形，如果變形太大，就會與原設(shè)定的軸線發(fā)生偏移，從而會影響整個測系統(tǒng)的性能。因此中間傳動軸的 設(shè)計剛度和強度都要在機械設(shè)計標準的允許范圍內(nèi)，需要進行設(shè)計仿真分析。在整個過程中，中間傳動軸受力大小與被測電磁鐵的吸力大小相等。 圖 3中間傳動軸 擬定受力 100N，材料為 簡化模型為下圖 3間的螺紋去掉細化軸。利用 擬固定中間傳動軸的一端，另一端施加壓力，運行的結(jié)果如圖 3 圖 3簡化后中間傳動軸 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 圖 3中間傳動軸的應(yīng)力分析結(jié)果 圖 3中間傳動軸的應(yīng)力分析結(jié)果 根據(jù)分析結(jié)果可清楚的看出：中間傳動軸的最大屈服力為 受的最大應(yīng)力為 大變形位移為 m，即設(shè)計的剛度和強度完全可以達到使用要求。 直線軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計 直線軸承座主 要是放置直線軸承，以支撐中間傳動軸，總共有左右兩個。由于本課題設(shè)計要求，選用的直線軸承是 列的，內(nèi)徑為 6徑為 12直線軸承起到支撐中間傳動軸做往復(fù)運動的作用，因此直線軸承座與直線軸承的安裝是過盈配合。直線軸承座使用的材料是 素結(jié)構(gòu)鋼，直線軸承座的內(nèi)孔設(shè)計是基軸制，加工時的熱處理方式是調(diào)質(zhì) 55，內(nèi)表面為表面淬火 5862，以提高內(nèi)孔表面的耐磨性和抗疲勞強度。直線軸承座的安裝尺寸如圖 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 圖 3直線軸承座 圖 3直線軸承 座 傳動齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在測試電磁體性能時，直線步進電機運轉(zhuǎn)，帶動齒輪旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)中間轉(zhuǎn)動軸的位移。 齒輪的傳動是由直線步進電機的轉(zhuǎn)動而驅(qū)動的，被測電磁鐵的額定行程為3m，因此相對應(yīng)的電機的轉(zhuǎn)動是比較慢的。由于本課題選用的電機靜力矩比較小，M，因此齒輪的傳動類型是屬于輕載型的，即微型齒輪。為了能夠精確測得電磁鐵的靜態(tài)位移 力特性，選用的齒輪傳動比為 i=1:3，模數(shù) m=1，小齒輪齒數(shù) Z=20，大齒輪齒數(shù) Z=60。 齒輪材料及其熱處理是影響齒輪承載能力和使 用壽命的關(guān)鍵因素，也是影響齒輪生產(chǎn)質(zhì)量和成本的主要環(huán)節(jié)。制造齒輪的材料主要是各種鋼材，其次是鑄鐵，還有其他的非金屬材料；齒輪的材料選用的基本原則是：齒輪的材料必須滿足工作條的要求，如強度、壽命、可靠性、經(jīng)濟性等。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 22 考慮到齒輪的需要滿足的工作條件比較低，強度要求一般，因此大小齒輪均選用的材料為 45號鋼，熱處理為調(diào)質(zhì)或回火。 根據(jù)直線步進電機轉(zhuǎn)軸的尺寸要求，小齒輪的安裝尺寸如圖 3 圖 3直線步進電機上的小齒輪 根據(jù)中間傳動軸的設(shè)計尺寸要求，以及齒輪的工作環(huán)境，大齒輪的安裝尺寸如圖 3 圖 3傳動齒輪的安裝尺寸 花鍵軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 花鍵軸在測試過程中起到傳遞運動的作用，即連接傳動齒輪和中間傳動軸，把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的一種關(guān)系?；ㄦI軸與中間傳動軸的連接是通過普通螺紋（測試過程是屬于輕載類型，選用普通螺紋藍傳遞軸向力）連接，花鍵軸與傳動齒輪的連接是通過花鍵來連接的?；ㄦI中選用的材料是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu) 65文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 23 熱處理要求是調(diào)質(zhì)， 555，裝配部位表面淬火 45，以提高花鍵軸內(nèi)外表面的硬度機耐磨性，以及保持芯部一定的韌性?；ㄦI軸的安裝尺寸如圖3 圖 3花鍵軸的安裝尺寸 1) 花鍵軸的計算 為了避免健齒工作表面壓潰（靜連接）或過度磨損（動連接），應(yīng)進行必要的強度校核計算，計算公式如下： 靜連接 (3動連接 (3式中 T 傳遞轉(zhuǎn)矩， N z 花鍵的齒數(shù)； 平均圓直徑， 形花鍵 2 開線花鍵 D； D 矩形花鍵大徑，漸開線花鍵為分度圓直徑， h 健齒工作高度，矩形花鍵 2 ， 開線花 鍵 h=m（ =30）、 h= =)、 h= =45 )(； 各齒間載荷不均勻系數(shù)，一般取 =數(shù)多時取偏小值； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 24 花鍵的許用擠壓應(yīng)力， 機械設(shè)計手冊連接與緊固單行 本第五版成大先主編，表 5 許永用壓強， 機械設(shè)計手冊連接與緊固單行本第五版 成大先主編，表 5 本課題選用是矩形花鍵，工作條件屬于靜聯(lián)接。查機械設(shè)計手冊連接與緊固單行本第五版成大先主編，表 5用擠壓應(yīng)力100140用的直線步進電機的轉(zhuǎn)矩為 M；則花鍵的強度校核計算如下 ： 0 0 Pz h (3健齒表面滿足強度要求。 定位銷的設(shè)計 定位銷在測試裝置的作用是保證中間傳動軸不發(fā)生轉(zhuǎn)動而只做左右的移 動，同時為了減小與中間傳動軸的摩擦，定位銷與中間傳動軸的配合是間隙配合，選用的材料是 45 號鋼，表熱熱處理為調(diào)質(zhì)，定位銷的安裝尺寸如圖 3 圖 3定位銷的安裝尺寸 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 25 控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計 控制柜設(shè)計，主要是布置控制系統(tǒng)的儀器，如顯示儀表、顯示屏等儀器?？刂乒竦脑O(shè)計 主 要是 保證承載測試臺體面板的平面度和水平度。 控制柜的骨架設(shè)計 整個桌子是鈑金件，主要由桌子主架、桌子封面板塊和其他零部件等組成，桌子主架的外形如圖 3 圖 3子主架的結(jié)構(gòu)示意圖 實驗桌 子主架主要起到支撐和固定的作用，所選用的材料為 30 30 25 號鋼方形鋼管，為了連接鍵盤架和固定測試裝置，其所連接的橫梁需用 30 30 3熱軋等邊角鋼。 控制柜的外殼設(shè)計 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 26 桌子的整體結(jié)構(gòu)除了桌子主架之外，還包括桌子的封面材料，如圖 3了能夠提高桌子的使用性能和坐姿的而是用壽命，桌子的封面材料總選用兩種厚度不同的 25號鋼板 材料。 桌子的正面和桌子的儀表面選用的材料是厚度為 5號鋼材料，因為桌子正面主要承受測試裝置的重力以及當(dāng)值其他儀器器材，桌子的儀表面主要是放 置顯示屏、顯示儀表等儀器器材，其主要承受是儀器的重力。桌子的其他封面選用的是厚度 1 25號鋼板材料，這些封面主要是起到防塵或放置其它要求不高的器材。 5、 6、 圖 3實驗桌子的整體結(jié)構(gòu) 桌子儀表封面的安裝尺寸