旋架式加速度過載模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)與分析 【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 旋架式加速度過載模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 學(xué)生姓名 : 班級(jí) : 指導(dǎo)老師 : 摘要 ： 導(dǎo)彈等飛行器特別是對對空發(fā)射等高質(zhì)量、高精度的武器，它們有很高的要求，要有很好的機(jī)動(dòng)性能，導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)性能越好，要求它的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度就越高，承受機(jī)動(dòng)過載的能力越強(qiáng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)性能就要求越高，所以我們在生產(chǎn)使用前必須對一些參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性測試，這樣才能保證它在高空過載情況下正常放心使用，并且保證其誤差在允許范圍內(nèi)，因此，我們必須設(shè)計(jì)出相關(guān)儀器來測試出其參數(shù) , 因此，所以發(fā)動(dòng)機(jī)過載模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)產(chǎn)生了。 發(fā)動(dòng)機(jī) 過載模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)是通過傳動(dòng)系統(tǒng)使固定在旋轉(zhuǎn)架上的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生離心力，在過載情況下測試其某些性能參數(shù)的變化情況。 通過離心機(jī)可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的彈道參數(shù)、離軸加速度、殼體應(yīng)變以及溫度等的測量 究內(nèi)容：了解該課題的特點(diǎn)以及發(fā)展?fàn)顩r 較與確定 擇、計(jì)算以及圖紙的初步繪制 ,工件的夾緊方案的設(shè)計(jì)、比較與確定 ,生產(chǎn)部門討論加工問題 . 此次設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)在不作點(diǎn)火的情況下，對可兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測試，也可作單件測試。測試件一般在 2m 以內(nèi)，重量不超過 100 ，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠、維護(hù)方便等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是要滿足地面普通熱試車試驗(yàn)，在法向加速度作用下對飛行器進(jìn)行性能檢測，不至于導(dǎo)彈在機(jī)動(dòng)飛行中失效。 關(guān)鍵字 ： 離心機(jī)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、發(fā)動(dòng)機(jī)、過載、失效 指導(dǎo)教師簽名： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 to is by to of it of in of is We a to it is we to of of is at to in to is of of of of of of of of of of to to on a m 00 of of is to on to of of 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 of 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 目 錄 1 前言 題的意義 (1) 內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r (4) 文的主要內(nèi)容 (5) 2 實(shí)驗(yàn)臺(tái) 的 總體 方案 設(shè)計(jì) 術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì) (5) 體方案的提出以及特點(diǎn) (6) 3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 動(dòng)機(jī)的選擇 (8) 配圖的設(shè)計(jì) (10) 傳動(dòng)的選擇與計(jì)算 (11) 的設(shè)計(jì) (12) 座的設(shè)計(jì) (16) 柱的設(shè)計(jì) (17) 4 主要零件的 設(shè)計(jì)驗(yàn)算 的校核 (18) 承的選擇與校核 (25) 栓 與螺釘 的選擇與校核 (27) 的選擇與校核 (28) 5 工件的夾緊 件的夾緊的要求 (29) 案 (29) 參考文獻(xiàn) (31) 小 結(jié) (32) 致 謝 (32) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 1 前 言 題的意義 現(xiàn)代軍事、國防領(lǐng)域?qū)鸸て凤w行器的機(jī)動(dòng)性能要求很高?；鸸て返臋C(jī)動(dòng)性能好，對其整體強(qiáng)度要求就越高，承受機(jī)動(dòng)過載的能力越強(qiáng)。 我國 對導(dǎo)彈等飛行器的研究方向大多集中在對其控制系統(tǒng)的研究 這方面 。 但是 為了滿足現(xiàn)代導(dǎo)彈的一些高性能要求，如導(dǎo)彈的全方位、大空域機(jī)動(dòng)，末端變化軌跡運(yùn)動(dòng)等，采用傳統(tǒng)的姿態(tài)控制方 案是難以奏效的，必須對導(dǎo)彈的法向過載直接加以控制。以往過載控制是基于局部線性化的線性模型，并且過載控制與姿態(tài)控制并存于同一個(gè)系統(tǒng)中， 導(dǎo)彈過載控制系統(tǒng)的非線性反演設(shè)計(jì) 【 16】 提出了一種新的過載控制方案，這種方案只需要對過載量進(jìn)行測量控制，而不再需要對一些角度進(jìn)行測量和控制，因此這種方案使整個(gè)控制系統(tǒng)所需要的零部件減少，控制器結(jié)構(gòu)更加簡單明了。非線性自適應(yīng)控制在最近十幾年引起人們的廣泛關(guān)注，并取得了顯著的發(fā)展。其中比較典型的是反演設(shè)計(jì)技術(shù)，它是一種系統(tǒng)的非線性設(shè)計(jì)方法，通過一步一步地構(gòu)造李雅普諾夫函數(shù)推導(dǎo)出控制 律，取得了全局的穩(wěn)定性，并且這種穩(wěn)定性分析是構(gòu)造性的。 文章中證明了飛行器姿態(tài)的收斂與過載收斂等價(jià)，并提出了一種關(guān)于導(dǎo)彈過載量嚴(yán)格反饋形式的簡化數(shù)學(xué)模型。 并 利用反演設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)了該過載系統(tǒng)的控制器，并應(yīng)用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 同時(shí) 給出實(shí)例，進(jìn)行了仿真。 導(dǎo)彈過載控制系統(tǒng)的非線性反演設(shè)計(jì) 【 16】 在證明了飛行器姿態(tài)的收斂與過載收斂等價(jià)的基礎(chǔ)上，提出了一種導(dǎo)彈過載控制系統(tǒng)的簡化非線性數(shù)學(xué)模型，并利用反演設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)了縱向過載的控制器 ,該方法使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大大簡化。仿真研究驗(yàn)證了簡化過載模型的合理性 和控制方法的有效性。 導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)是一種自動(dòng)控制系統(tǒng) ,它是導(dǎo)彈的核心組成部分 ,而對導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)的研究落腳于對制導(dǎo)規(guī)律和控制規(guī)律的設(shè)計(jì) ,參照導(dǎo)彈實(shí)體 ,結(jié)合工程實(shí)際 ,考慮現(xiàn)有制導(dǎo)規(guī)律和控制規(guī)律存在的問題 ,具體進(jìn)行的主要工作如下 : (1)導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)分析。主要包括對導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)的原理、組成的分析 ,介紹其分類 ,并給出了設(shè)計(jì)制導(dǎo)控制系統(tǒng)應(yīng)滿足的指標(biāo) ,結(jié)合研究對象 ,對自動(dòng)尋的制導(dǎo)控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的探討。 (2)導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)學(xué)建模。引入了研究導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)常用的坐標(biāo)系及各坐標(biāo)系之間的關(guān)系 ;分析了作用在導(dǎo)彈 上的力與力矩 ,在此基礎(chǔ)上建立了導(dǎo)彈動(dòng)力學(xué)方程和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 ,結(jié)合導(dǎo)彈質(zhì)量變化和對導(dǎo)彈的操縱關(guān)系 ,建立了空空導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 ;針對研究對象 ,在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上建立了傾斜轉(zhuǎn)彎導(dǎo)彈的數(shù)學(xué)模型。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 在飛行器工程領(lǐng)域 【 17】 ，能量管理技術(shù)并不陌生。如軌道器無推力再人返回段的末端能量管理 (以及耗盡關(guān)機(jī)固體彈道導(dǎo)彈的能量管理。與這兩種已有能量管理技術(shù)不同的是， 彈飛行在距離發(fā)射點(diǎn)不遠(yuǎn)的稠密大氣層中。受反導(dǎo)攔截反應(yīng)時(shí)間的限制，其能量管理不宜采用法。而可供選擇的另一種方法就是增大導(dǎo)彈的飛行攻角，依靠阻力的增大、主發(fā)動(dòng)機(jī)推力沿速度軸分量的減小來降低速度、耗散能量。通過大攻角飛行特性分析可知，在導(dǎo)彈飛行主動(dòng)段，當(dāng)導(dǎo)彈以 90。 以內(nèi)的大攻角飛行時(shí)，阻力作用增大，推力增速作用減小，導(dǎo)致飛行速度增幅減小，從而轉(zhuǎn)彎慣性減小；推力在速度法向的分量與非線性升力相疊加，彈道轉(zhuǎn)彎作用力增大，法向加速度增大。所以，在轉(zhuǎn)彎慣性減小與法向加速度增大兩項(xiàng)作用下，導(dǎo)彈具有“速度耗散”與“高機(jī)動(dòng)快速轉(zhuǎn)彎”的綜合特性。并且，主動(dòng)段大攻角高機(jī)動(dòng)飛行，由于可以采用高操縱性的推力矢量控制 方法進(jìn)行大攻角飛行穩(wěn)定控制而具有可實(shí)現(xiàn)性。因此，采用大攻角飛行的彈道設(shè)計(jì)方法可以達(dá)成對導(dǎo)彈速度的能量管理。顯然，大攻角飛行可以達(dá)到能量耗散的目的。然而，如何給定適當(dāng)?shù)目刂浦噶?，控制?dǎo)彈以大攻角飛行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)適當(dāng)形式的高機(jī)動(dòng)彈道軌跡，成為實(shí)現(xiàn)大攻角飛行能量耗散技術(shù)的關(guān)鍵問題。通過分析，耗盡關(guān)機(jī)固體彈道導(dǎo)彈能量管理控制的“姿態(tài)調(diào)制法”，可以應(yīng)用于此。采用耗盡關(guān)機(jī)方案的固體彈道導(dǎo)彈，為了進(jìn)行能量管理、實(shí)現(xiàn)射程和橫向控制，在發(fā)動(dòng)機(jī)耗盡關(guān)機(jī)前采用了“姿態(tài)調(diào)制導(dǎo)引控制方法”。其具體控制方式為 將姿態(tài)變化設(shè)計(jì)成調(diào)制波形， 控制彈體姿態(tài)連同發(fā)動(dòng)機(jī)主推力方向與原期望速度增量方向產(chǎn)生較大夾角，降低主推力沿期望速度方向作用的加速度增量，從而達(dá)到消耗多余能量的目的。 導(dǎo)彈等飛行器特別是對對空發(fā) 射等高質(zhì)量、高精度的武器，它們有很高 的要求：要有很好的機(jī)動(dòng)性能，導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)性能越好，要求它的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度就越高，承受機(jī)動(dòng)過載的能力越強(qiáng)， 特別是 戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈 ， 這類導(dǎo)彈用于攻擊快速活動(dòng)目標(biāo)，對姿態(tài)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)要求較高，尤其要求具有反應(yīng)迅速和能使導(dǎo)彈產(chǎn)生所需較大過載（橫向和法向加速度）的性能 ，因此對 發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)性能就要求越高，像這種高科技武器，一般是 要求沒有質(zhì)量問題，所以我們在生產(chǎn)使用前必須對一些參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性測試，這樣才能保證它在高空過載情況下正常放心使用，并且保證其誤差在允許范圍內(nèi)，因此，我們必須設(shè)計(jì)出相關(guān)儀器來測試出其參數(shù)。 導(dǎo)彈在機(jī)動(dòng)過載情況下其殼體的受力比較復(fù)雜，它會(huì)受到很多方面的影響：導(dǎo)彈在機(jī)動(dòng)過載情況下其殼體的受力比較復(fù)雜，假設(shè)導(dǎo)彈的主翼壓心（ F 主）、質(zhì)心（ F 質(zhì)）及尾翼壓心（ F 尾）的分布是按圖 1果控制導(dǎo)彈的俯仰、偏航是由 F 尾（ F 尾可能是尾翼、燃買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 氣舵或柔性噴管等產(chǎn)生的側(cè)向力）來實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)彈在有大的離軸角度變向（如抬頭）時(shí)其飛行軌跡 如圖 1 圖 1彈機(jī)動(dòng)過載下的受力簡圖 導(dǎo)彈在機(jī)動(dòng)過載情況下產(chǎn)生的法向加速度對發(fā)動(dòng)機(jī)的影響為： 1） 法向加速度對導(dǎo)彈機(jī)械結(jié)構(gòu)的影響 一般機(jī)動(dòng)性能好的導(dǎo)彈過載高達(dá)幾十個(gè) g，在這種情況下彈體的彎曲變形非常明顯，彎曲幅度在幾十毫米甚至上百毫米（與導(dǎo)彈長度有關(guān)）。很顯然這么大的變形勢必影響發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，甚至彈體可能會(huì)被折斷；同時(shí)大變形也可能引起絕熱層的脫粘等，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)著火、燒穿等的可能性。 2 ） 法向加速度對導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流場的影響 法向加速度造成彈體的變形改變了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部空間，內(nèi)流場有很大變 化，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)的后部形成折射使該處能量相對聚集，加速了此處絕熱層的沖刷和燒蝕，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)燒穿的可能性。 法向加速度造成發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的燃燒產(chǎn)物（特別是凝聚相組份）會(huì)沿著法向方向有相對運(yùn)動(dòng)。也就是說此刻的內(nèi)流場中燃燒產(chǎn)物分布的密度有很大差別，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)法向方向一側(cè)凝聚相產(chǎn)物的密度要大大高于另一側(cè)，這種現(xiàn)象又加速了這側(cè)的燒蝕。 法向加速度對導(dǎo)彈的影響結(jié)果如圖 1 圖 1法向加速度對導(dǎo)彈的影響示意圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 實(shí)踐證明如果導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)只做地面普通熱試車試驗(yàn)，不研究在法向加速度作用下的性能，可 能會(huì)因此而導(dǎo)致導(dǎo)彈在機(jī)動(dòng)飛行中失效。為保證導(dǎo)彈的產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，必須設(shè)計(jì)和制作一套地面過載熱試車系統(tǒng)，對 導(dǎo)彈在法向加速度作用下的性能進(jìn)行評價(jià)，用于指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制。 所以，綜上所述，設(shè)計(jì)的機(jī)器不僅要能滿足地面的普通的 熱試車試驗(yàn)，而且還要能在法向加速度作用下對飛行器進(jìn)行性能的檢測，不至于導(dǎo)彈在機(jī)動(dòng)飛行中失效。 內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 導(dǎo)彈的氣動(dòng)布局是這樣設(shè)計(jì)的：在導(dǎo)彈的紅外導(dǎo)引頭之后，緊接著有兩組十字型翼面 。 前面一組為固定的鴨式翼，后面一組用于俯仰和偏航控制。在俯仰和偏航控制翼面之后有一 對副翼，與自由滾轉(zhuǎn)的尾部一起實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)穩(wěn)定。在彈體的后段還有 4片翼板與十字型尾翼連 接在一起，以在導(dǎo)彈進(jìn)行大過載機(jī)動(dòng)時(shí)對彈體后段起加強(qiáng)作用。因?yàn)樵诠裟┒?，固體發(fā)動(dòng) 機(jī)已快燃燒完，彈體后段實(shí)際上是一個(gè)空殼，如果沒有這些翼板，在導(dǎo)彈進(jìn)行大過載機(jī)動(dòng) 時(shí)，彈體可能由于應(yīng)力作用而解體。據(jù)認(rèn)為，巨蟒 4 導(dǎo)彈可承受的最大加速度過載高達(dá) 70g，而美國的 只有 35g。 到目前為止，在加速度對發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響方面，人們主要進(jìn)行了火箭自旋引起的橫向 加速度對推進(jìn)劑藥柱產(chǎn)生的加速度效應(yīng)研究，即燃速增加導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)彈道性能發(fā)生畸變，影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作，這方面，國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究和理論分析工作，并取得了重大的進(jìn)展。 然而實(shí)踐證明，自旋產(chǎn)生的橫向加速度與導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)飛行的橫向加速度對發(fā)動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生的影響是有較大差別的，后者對發(fā)動(dòng)機(jī)的 影響更為突出，而且長期被人們忽視，國內(nèi)外至今缺乏對其的研究資料。 橫向加速度對飛行發(fā)動(dòng)機(jī)絕熱層燒蝕影響的實(shí)驗(yàn)研究 10設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行了一系列飛行固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)橫向過載模擬實(shí)驗(yàn)，獲得了不同加速度下發(fā)動(dòng)機(jī)絕熱 層燒蝕率定量化的式樣數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了橫向加速度嚴(yán)重影響局部絕熱層燒蝕的事實(shí)，研究 表明，橫向加速度對絕熱層燒蝕影響主要原因是由于橫向加速度導(dǎo)致燃燒室內(nèi)流場發(fā)生改變，離心力方向側(cè)壁絕熱層形成“燒蝕坑”，并且絕熱層的燒蝕率隨橫向加速度的增加有加倍增長的趨勢。 因此十分必要開展橫向加速度對發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響研究，獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)工程型號(hào)設(shè)計(jì)。 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái) 【 12】 ，從方案設(shè)計(jì)、動(dòng)力源選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳感器選擇等方面研究了高速旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)涉及的幾個(gè)主要問題。 雖然 從實(shí)際使用情況看，圖示固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)試驗(yàn) 臺(tái)能夠滿足推力和壓力 時(shí)間曲線同時(shí)測量的要求，同時(shí)震動(dòng)噪聲也較低，試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)、使用和維護(hù)性能 也 較好。 但 此 試驗(yàn)臺(tái)不能買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 滿 足 我們對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行離心過載的模擬實(shí)驗(yàn)。 圖 1速旋轉(zhuǎn)立式實(shí)驗(yàn)臺(tái)組成原理示意 圖 國內(nèi)外的實(shí)踐證明如果導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)只做地面普通熱試車試驗(yàn)，不研究在法向加速度作用下的性能，可能會(huì)因此面導(dǎo)致導(dǎo)彈在機(jī)動(dòng)飛行中失效。為保證導(dǎo)彈的產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，必須設(shè)計(jì)和制作一套熱試車系統(tǒng)，對導(dǎo)彈在法向加速度作用下的性能進(jìn)行評價(jià)，用于指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制。 文的 主要內(nèi)容 首先是了解該課題的特點(diǎn)以及發(fā)展 狀況 ,對所選課題有個(gè)初步的了解 ,為總體方案的提出打下基礎(chǔ) 較與確定 ,通過對傳動(dòng)方案的選擇 ,從而完成整體設(shè)計(jì) 裝配圖畫好后 ,從裝配圖中設(shè)計(jì)計(jì)算選擇各零件以及完成對零件圖的初步繪制 , 用三維軟件 010 建立實(shí)體模型。給模型添加運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)、質(zhì)量特性參數(shù)、力學(xué)特性參數(shù)等外部環(huán)境，基于 成實(shí)驗(yàn)虛擬平臺(tái)下的運(yùn)動(dòng)測試。 最 后是對工件的夾緊方案的設(shè)計(jì)、比較與確定 ,完成設(shè)計(jì)后 ,是要與生產(chǎn)部門討論加工問題 ,看設(shè)計(jì) 的方案是否符合加工方案 ,不合適的地方再加以再進(jìn) 2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的 總體 方案 設(shè)計(jì) 數(shù)設(shè)計(jì) 測件 結(jié)構(gòu)尺寸 設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)該適應(yīng)以下發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)要求： 1） 過載模擬（單臺(tái)或雙臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)） 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 2） 發(fā)動(dòng)機(jī)不點(diǎn)火試驗(yàn) 3） 待測件 長度： 1000 2000） 待測件 直徑： 120 150） 待測件 重量： 35 待測件載荷設(shè)計(jì) 最大離心加速度： 70g 旋轉(zhuǎn)架承載能力： 不低 于 15000N 臺(tái)運(yùn)動(dòng) 參數(shù)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)臺(tái)采用變頻調(diào)速方式，技術(shù) 指標(biāo)： 旋轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速：小于 300r/轉(zhuǎn)架啟動(dòng)平穩(wěn)時(shí)間： 180S 電機(jī)額定功率： 面裝有壓力應(yīng)變片，并且配有控制箱 ， 具有安全措施保障人員安全 體方案的 提出 以及特點(diǎn) 案 方案圖： 圖 2方案總圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 方案圖 結(jié)構(gòu) 組成： ； ； 7. 夾具 1； 8. 夾具 2； 9. 夾具 3； 10. 內(nèi) 軸； 11. 螺栓 ； 13. 小軸承 ； ； 15. 螺栓 ； 實(shí)體圖： 圖 2 方案實(shí)體圖 點(diǎn) 主要特色是：結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、較好的制造工藝，并且使用同步帶的傳動(dòng)可以提高傳動(dòng)效率，在過載的環(huán)境下能夠起到自我保護(hù)作用，提高了使用的安全性能，并且可以能夠較好的滿足設(shè)計(jì)的要求性能。同時(shí)在 8 根支撐柱的支撐作用下，可以承擔(dān)相當(dāng)大的軸向載荷，這也為在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的安全性能方面起到了很重要的穩(wěn)定作用，因?yàn)樵谳S向方向的力還是很大的，使用支撐柱而不是用箱體結(jié)構(gòu)也不影響使用帶的傳動(dòng)方式的使用。其二，使用空心軸的同時(shí)不僅能 夠滿足引出線的目的，同時(shí)也提高了軸的抗扭強(qiáng)度。其三、在測試件這一塊，也有別于以往的水平和垂直放置的相對單一的擺放方式，但是同時(shí)這也對設(shè)計(jì)提出了更高的要求，因?yàn)檫€有考慮剃度加速度對測試件的影響。因此，可以說這套設(shè)計(jì)方案還是有其獨(dú)特的地方。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 以知條件： 旋轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速： 小于 300r/轉(zhuǎn)架啟動(dòng)平穩(wěn)時(shí)間： 180s 最大離心加速度： 70g 擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式 Y 系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單， 制造、使用和維修方便，價(jià)格便宜，并且具有效率高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體的一般場所和無特殊要求的機(jī)械上，故選用 Y 系列 籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)。 擇電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)工作時(shí)所需的功率 w/（ 工作機(jī)所需的功率 9550（ 式中 T 實(shí)驗(yàn)臺(tái) 的工作阻力矩 N m； 實(shí)驗(yàn)臺(tái) 轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)速 r/ 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的阻力矩： T=（ N m） 式中 I 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的角加速度 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選取。 由已知條件可取被測試件的重量為 35測試件的重心到轉(zhuǎn)臂中心的距離取500 考慮到實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作時(shí)要求轉(zhuǎn)臂兩邊平衡，可在轉(zhuǎn)臂另一邊對稱的放置一個(gè)配重，則實(shí)驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 則，被測試件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 35 7.5 外，轉(zhuǎn)臂自身及其夾具的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可初步估 算，這里?。?2.5 ，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 I=0 驗(yàn)臺(tái)從啟動(dòng)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)所需的時(shí)間為 3 分鐘，其最大角加速度為 70g，選取=，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作阻力矩為： T=I =30 14 Nm 所以 14 300/9550=文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 傳動(dòng)總效率 ： V 帶輪的傳動(dòng)效率 1=角接觸球軸承的傳動(dòng)效率 2=動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率 3= 總=123=此 w/ =為忽略了風(fēng)阻以及系統(tǒng)的一些摩擦力矩，電動(dòng)機(jī)額定功率 于 可，由機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)的表 14得 Y 系列電動(dòng)機(jī)額定功率 .5 擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 回轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)約速為 300r/常， 帶 輪 輪傳動(dòng) i=24 ,故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為 6001200 r/重量、價(jià)格以及傳動(dòng)比等考慮，選用 8 電動(dòng)機(jī)。 同一類型、功率相同的電動(dòng)機(jī)具有多種轉(zhuǎn)速。如選用轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)，其尺寸和重量小，價(jià)格較低，但是會(huì)使傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比、尺寸結(jié)構(gòu)和重量增加。選用速度低的情況剛好相反。因此，在綜合考慮電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格，并且根據(jù)傳動(dòng)比的需要，選用電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為： 1000 r 由根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊 選電動(dòng) 機(jī)的型號(hào)為： 8。具體參數(shù)如下： 電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 型號(hào) 額定功率 速 r/電流 A 效率 % 功率因 素 20 5 轉(zhuǎn)電流 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 重量 （ 19 動(dòng)機(jī)的安裝 機(jī)座號(hào) A B C D E F G 160M 254 210 108 42 110 12 37 L K H C D 600 15 30 325 255 385 安裝圖樣 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 圖 3動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 配圖的設(shè)計(jì) 方案圖： 圖 3方案總圖 方案圖 結(jié)構(gòu) 組成： 7. 夾具 1； 8. 夾具 2； 9. 夾具 3； 10. 內(nèi) 軸； 11. 螺栓 ； 13. 小軸承 ； 15. 螺栓 ； 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 實(shí)體圖： 圖 3 方案實(shí)體圖 轉(zhuǎn) 臂的長度 整體高度： 1655體底座離 轉(zhuǎn)盤 的距離： 655傳動(dòng) 的選擇與計(jì)算 以下公式參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 33 1、選帶：膠帆布平帶 2、帶速：取 v=10 m/s 1500 8、 撓 曲次數(shù)： y= 000 1011000 =2 9、帶厚： =n=6=7.2 0、設(shè)計(jì)功率： 工況系數(shù)： 帶輪傳遞功率 ： P=5.5 率： =1、帶截面積： A=膠帶單位面積所能傳遞的基本額定功率：0P=角修正系數(shù)：K=動(dòng)布置系數(shù)：K=算得： A= =12、 帶寬： b= A100= b=90 3、0為帶的預(yù)緊應(yīng)力，取0=4、有效圓周力： Ft=v 0 =605 N 15、作用在軸上的力 ： 0 A=25 0 5s = 的設(shè)計(jì) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 軸設(shè)計(jì)的主要包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容 ： （ 1） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。 （ 2） 軸的工作能力計(jì)算是指軸的強(qiáng)度、剛度和震動(dòng)穩(wěn)定性等方面的 計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需對軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止鍛裂和塑性變形。而對剛度要求高的軸和受力的細(xì)長軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度 計(jì)算，以防止工作是產(chǎn)生過大的彈性變形。 設(shè)計(jì)過程如下：以下數(shù)據(jù)均出自機(jī)械設(shè)計(jì) 先按式（ 15步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15 26,于是得 0 41131 126 =1=為空心軸 內(nèi)外徑比 ,取 =安全，乘安全系數(shù) d=取 d=60 慮軸上開有兩個(gè)鍵槽應(yīng)增大 10% d=70 輸出軸的最小直徑顯然是安裝 下端軸承 的直徑 d - ，參照軸承設(shè)計(jì)手冊，選取內(nèi)徑 d=70徑 D=125 號(hào)為 33214 的圓錐滾子軸承。 1)擬定軸上零件的裝配方案 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 圖 3主軸數(shù)據(jù) 1 圖 3主軸數(shù)據(jù) 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 19 圖 3主軸數(shù)據(jù) 3 2)根據(jù)軸向的定位要求確定軸的各段直徑和長度 (1)為了滿足軸承 的軸向的定位要求， - 軸段 右 端需制出一軸肩， 參照軸承安裝尺寸， 故取 - 段的直徑為 79 - 段的長度 參照軸承寬度尺寸 ，現(xiàn)取l - =77 - 段的長度暫時(shí)定為 53軸承 與軸的 配合公差為 H7/確定軸上圓角和倒角尺寸 ， 取軸端倒角為 2 45 。 （ 2）軸 -段為軸與大帶輪配合 。 根據(jù)大帶輪直徑確定內(nèi)徑 d=110所以取段軸直徑 d - =110輪與軸的配合公差為 H7/度方向上，為滿足軸向定為，此段軸長應(yīng)大于大帶輪輪緣寬度，取 L - =120 （ 3）軸 -段為支撐段，考慮受力及帶輪直徑，現(xiàn)取 d - =170l - =210 （ 4）軸 -段位支撐板，考慮大帶輪外徑及安裝要求，取 代號(hào)為 30630 的 圓錐滾子軸承 配合安裝，參照軸承的安裝尺寸，取 d - =630 =35轉(zhuǎn)盤直徑d=13001 =55 （ 5）軸 -段位固定夾具段， 根據(jù)測試件長度及旋轉(zhuǎn)半徑尺寸， 現(xiàn)取 d -=150l - =1600 3)內(nèi)軸設(shè)計(jì) 內(nèi)軸的作用是：（ 1）將測試件上應(yīng)變片的引線通過集流環(huán)引出； 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 20 （ 2）在旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生意外的時(shí)候起到一定得保護(hù)作用。 圖 3內(nèi)軸數(shù)據(jù) 參照 主 軸，取外徑 1d =38內(nèi)徑 2d =24長度 l=1615底部為 100，孔 4均布 座 設(shè)計(jì) 此方案的底座主要承受裝置的壓力，因此選用鑄造 ，結(jié)構(gòu)如下圖： 具體尺寸入下圖： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 21 柱設(shè)計(jì) 為方便帶傳動(dòng)的工作，本方案采用的是八根支撐整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，由于立柱只承受試驗(yàn)臺(tái)的壓力，整個(gè)裝置的扭矩可以忽略，因此擬定這八根立柱的材料為 鑄鋼體尺寸如下： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 22 長 L=370邊聯(lián)接處厚度各為 20接孔的定位：在直徑為 100圓周上均布 8 的直徑孔。 4 主要零件的 設(shè)計(jì) 驗(yàn)算 的校核 強(qiáng)度校核 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。這次設(shè)計(jì)主要是既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸），應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算步驟如下： 1） 作出軸的計(jì) 算簡圖（即力學(xué)模型） 軸所受的載荷是從軸上零件傳來的。計(jì)算時(shí)，常將軸上的分布載荷簡化為集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)。作用在軸上的扭矩，一般從傳動(dòng)件輪轂寬度的中點(diǎn)算起。通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類型和布置方式有關(guān)，通過查表確定。 2） 作出彎矩圖 根據(jù)簡圖，分別按水平和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分別作出水平面上的彎矩 和垂直面上的彎矩圖 后按下式計(jì)算總彎矩并作出 M 圖； M= M 22 3） 作出彎矩圖 4） 校核軸的強(qiáng)度 已知軸的彎矩和扭矩后，可針對某些危險(xiǎn)截面（即彎矩和扭矩大而軸徑可能不足的截面）作彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力 )(24 12222 式中： 軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為 M 軸所受的彎矩，單位為 N 軸所受的扭矩，單位為 N 軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 23 對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力。 5） 旋轉(zhuǎn) 軸的校核 總=kW n1=720 300 r/=95500009550000 效圓周力： Ft= 作用在軸上的力： 0 A=25 0 5s = 軸的計(jì)算簡圖如下： 圖 4的載荷分析圖 水平面上的受力圖： 圖 4在 水平面 上的 受力圖 水平面上的彎矩圖： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 24 圖 4在 水平面 上的 彎矩圖 垂直面上的受力圖： 圖 4在 垂直面上的受力圖 垂直面上的彎矩圖： 圖 4在 垂直面上的彎矩圖 合成彎 矩圖： 圖 4 的合成彎矩圖 扭矩圖： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 25 圖 4 的扭矩圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面 C 是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面 C 處的 M 的值列于下表 ： 表 4荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 , , 彎矩 V=彎矩 M= M 22 =矩 T=彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由于 的截面變化不是很大，所以通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩 截面（即截面 C）的強(qiáng)度。 因?yàn)榕まD(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，所以取 =1 1 04211 1 6 1 4 2 6 . 8 8 7 5 7 5 . 6 9)(24 43222222 =面已經(jīng)選定軸的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15得 60因此 所以 1 軸承為壓緊端 來校核壽命。 )(6010163/106 )2 6 4 4 9 000208(30060 10 =h Lh=12000 h 故所選軸承可滿足壽命要求。 栓與螺釘?shù)倪x擇與校核 1） 底座與立柱聯(lián)接和立柱與大軸承支撐板 以及 測試件固定架與主軸 的 直徑與數(shù)目： 所 選 螺栓 直徑 d=12目為 140 個(gè)。 2） 定 軸與底座 聯(lián)接 、軸承壓板與底盤 聯(lián)接 、測控設(shè)備與主軸 聯(lián)接 的 數(shù)目與直徑：確定螺釘直徑 d=8目為 4 個(gè)。 3） 旋轉(zhuǎn)軸與夾具 聯(lián)接用的 螺栓 直徑與數(shù)目：據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)，確定螺釘直徑 d=20目為 6 個(gè)。 4） 固定夾具和測試件 的螺栓直徑與數(shù)目： 先擬定 確定螺栓直徑 d=16目為 24 個(gè)。 夾具 的螺釘： 據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 手冊 2 2，預(yù)緊聯(lián)接， 徑向 靜載荷，全部 螺栓承受的徑向 載荷 +35 2+50) 50022= 單個(gè)螺栓承受的徑向力 所以 螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度： P =螺栓桿的剪切強(qiáng)度： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 32 =s 為螺紋部分危險(xiǎn)截面之計(jì)算面積 ,21d 螺紋小徑， 21d = = 所以 P = = P =72 = =72 螺釘校核同上。 支撐柱聯(lián)接用的螺栓和支撐柱與支撐板聯(lián)接用的螺栓 從 裝配圖結(jié)構(gòu)看，由于旋轉(zhuǎn)架及其以上各零件的重力作用，這兩 處 螺栓 的強(qiáng)度沒有必要校核，此處不校核。地腳螺栓： 用類比法確定的，不校核。 的選擇與校核 : 據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 6 1，確定 鍵如下： 帶輪與軸的聯(lián)接鍵 ：鍵 bh =2816 1096 79； 核 : 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)表 6 2查得許用擠壓應(yīng)力 p =100120 其平均值， p=110的工 作長度 l=L b=100 28=72 與輪轂鍵槽的接觸高度 k=6=8機(jī)械設(shè)計(jì)式（ 6 1）可得： p= 式中： T 傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為 Nm； k 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， k=處 h 為鍵的高度，單位為 l 鍵的工作長度，單位為 頭平鍵 l=L b,平頭平鍵 l=L,這里L(fēng) 為鍵的公稱長度，單位為 b 為 鍵的寬度，單位為 d 軸的直徑，單位為 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 33 T=95509550 Nm=m 所以 p= =110728 p=110 合適） 5 工件的夾緊 一般情況下，工件在轉(zhuǎn)動(dòng)情況下需要夾緊。因?yàn)樵谛D(zhuǎn)過程中工件受到離心力及重力等外力的作用，若不夾緊，工件在外力作用下就可能發(fā)生移動(dòng)，輕則使測量出來的參數(shù)有錯(cuò)誤，重則工件夾緊裝置，以至危害人的安全，甚至發(fā)生人生事