水质重金属激光在线检测仪设计答辩稿

各位老师、同学大家上午好！,题目：水质重金属激光在线检测仪设计,-江西农业大学2014届毕业设计 学 院： 工 学 院 姓 名： 学 号： 专 业：机械设计制造及其自动化 年 级：机制1004班 指导教师：,一.前言,水是人类的生命之源，在没有人为污染的情况，水中的重金属的含量取决于水与土壤、岩石的相互作用，其值一般很低，不会对人体健康造成危害。但随着工业的发展，工矿业废水、生活污水等未经适当处理即向外排放，污染了土壤，废弃物堆放场受流水作用以及富含重金属的大气沉降物输入，都使水中重金属含量急剧升高，导致水受到重金属污染。重金属通过直接饮水、食用被污水灌溉过的蔬菜、粮食等途径，很容易进入人体内，威胁人体健康。,目前常用的水质重金属检测方法如原子光谱法、紫外-可见分光光度法、质谱法、电化学分析法、基于QCM技术的检测方法、基于纳米材料的检测方法等，这些检测方法虽然有较高的检测灵敏度，但其样品预处理相当繁琐、分析周期长，不能实现原位检测，使其难以大量推广应用。因此，LIBS（激光诱导击穿光谱）技术作为一种能快速、原位、多元素实时检测水质污染物的检测技术对环境治理有着相当重要的意义。,二、设计任务,本次设计为设计在实验室中对水质中的重金属成分进行激光检测的一个承载结构，以及保证在实验时的水循环的实验部分。 具体如图：,三方案分析,3.1 结构形式 本结构设计是将其分为承载结构、实验部分。承载结构用于承担各个仪器以及实验部分等重量，故承载结构的刚度应该足够好，在承载是其挠度变化可以忽略不计。并且承载结构在实验室是能自由移动，其下部连接工业车轮便于移动。实验部分实现对水质中的重金属的检测，其自重不高，可以稳定的放在承载结构上。光学仪器在实验架上的位置可调节。实验中水的循环则用液压泵以及保证工作部分的安全性的安全阀和可以调节水的流速的阀门使水流其保持循环状态。,3.2 机械结构设计特点,机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。,四承载结构部分设计,4.1 框架结构的设计与选取 根据老师所给要求与条件，假设选取SY工业铝型材SY-8-5050W的铝合金型材，即框架铝合金型材，此种型材的机械性能好，连接强度高，承载能力高，适用于机器框架即货架等，此型材的截面形状如图所示：,设框架的立柱长1600mm，框架的长支撑长700mm，框架的短支撑长400mm。框架的长、短支撑都用于承载各个仪器的重量。在长、短支撑上覆盖一块厚6mm木板，假设木板结构外形为如图：,4.2 螺栓的计算与设计,假设木板上的最大承重为100Kg，属于静载荷。木板使载荷在型材上的能均匀分布。 均布载荷： 承载长框架结构的螺栓受到的横向载荷R： 由于联接接合面是强力角件与铝型材的立柱的连接，即钢与铝的接触，则其联接接合面的摩擦系数f=0.17,防滑系数 =1.2，摩擦面数=1，则需要的预紧力,选用T型螺栓来紧固角件与立柱的连接，设选螺栓强度等级为4.6级，钢号为Q235的钢作为连接件。 ，假设d=10mm,预紧力不控制，选用许用安全系数n=3。则有许用应力： 螺栓的最小剖面面积A：查表得d=8mm时，A=32.9mm；d=16mm时，A=43.7mm.故取M10的T型螺栓，与原假设相同。,4.3 强力角件的选择,根据T型螺栓的直径M10以及所选取的框架铝合金型号，可以选取出强力角件的结构形状及尺寸如图,4.4 工业车轮的选择,万向工业脚轮安装在框架支撑结构的下部，采用万向脚轮可以实现灵活转向，适应运动的要求，万向脚轮已经标准化生产的工业产品，根据设计的要求及承载尺寸参数，选定型号，从专业的生产厂家订购。选择中轻型轮，型号为Z02-02-125-22-5，轮子材料为塑芯灰胶，如图,五实验部分结构设计,实验部分结构部件由实验架底座、实验架的立柱、底座与立柱之间的法兰盘接头、光学仪器固定杆与立柱之间连接的支柱固定夹，提供水循环动力的水泵、始终控制压力不超过规定值并对人身安全和设备运行起重要保护作用的安全阀、以及控制水流流速的调速阀。 根据老师所提供的数据与要求，设实验架立柱材料为不锈钢，总长700mm，其外形如图：,根据立柱的总长，可知水泵抽水的最大高度为H1.5m，上网查的调速水泵WNY系列的实验数据: 故选择WNY180的水泵。,根据根据水泵的型号查的水泵的体积以及外形，则可以设计出水槽的外形以及实验架底座外形如图3-2所示：,根据WNY180水泵进水口与出水口管道的外径为12mm，则可以选取出连接水泵出水口管道的水管的内径为12mm外径为16mm。查找资料得到安全阀如图所示 根据水管的内径12mm， 可以选出安全阀的型号： KA21-16C,水循环系统是水泵通过挂于水槽上的公称外径为16mm，壁厚为2mm的PVC硬管，再经水流的调速装置和内径为12mm外径16mm的塑料软管水泵水管，通过调节调速装置来控制水流流速。安全阀接于水泵和调速装置之间。塑料软管通过尼龙扎线带固定于与支柱固定夹不锈钢圆柱上。如图所示：,十一.总结,毕业设计是综合运用本专业有关课程的理论和技术，作出解决实际问题的设计。 毕业设计是高等学校教学过程的重要环节之一。相当于一般毕业论文，是总结检查学生在校期间的学习成果，是评定毕业成绩的重要依据；同时，通过毕业设计，也使学生对某一课题作专门深入系统的研究，巩固、扩大、加深已有知识，培养综合运用已有知识独立解决问题的能力。毕业设计也是我们学生走上国家建设岗位前的一次重要的实习。 经过这次毕业设计的时间自己对工程问题有了跟深入的认识体会，体会到了现代的毕业设计。跟他人交流发现了自己在毕业设计中考虑问题不全面的的缺点。在设计过程中,是我对专业基础知识有了一次系统的复习和巩固，同时也学会了查找相关资料与标准，学会了分析数据，提高了自己的CADPRO-E的制图能力，也能更熟练的运用OFFICE办公软件，懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。,致 谢,这次毕业设计工作至此结束，首先向的指导老师姚明印老师表示感谢，感谢它的全程指导，以及全程的督促。另外在毕业设计期间，同学周源、刘斌、占旺龙等同学指导，技