JYCSⅢ型机械系统性能研究及参数研究VIP

毕业设计(论文)课 题 名 称 JYCS-型机械系统性能研究及参数 可视化分析实验台 学 生 姓 名 学 号 系、年级专业 08 级 机械类（现代制造技术方向） 指 导 教 师 陈 志 刚 职 称 教 授 2012 年 5 月 20 日邵阳学院毕业设计（论文）I内容提要为了解决机械设计课程相关实验分散进行，缺乏组合实验的问题，设计了一种JYCS-型机械系统性能研究及参数可视化分析实验台。该实验台利用光栅角位移传感器测量转轴转速的大小，利用高精度拉压力传感器测量加载在轴瓦上压力的大小，利用贴在螺栓组螺栓上的应变片感应静载荷的大小。整个试验台可以实现带传动，链传动，滑动轴承，动态螺栓，螺栓组螺栓的性能测试与分析，也可对整个机械系统性能进行测试分析。该实验台对不同工作条件下工作的传动部分的性能参数进行检测，数据可通过数码管显示或计算机自动采集分析，显示运动参数的实时变化曲线，具有综合性强、完整性好、便于教师指导实验等优点。其检测控制系统以 51 系列单片机组为核心，配有放大、滤波、抗干扰电路实现数据采集、放大、初步处理和数据通讯，以及电机控制等功能，利用串口实现数据采集箱和电脑之间的信息通讯；以 Vb 为开发平台，包括实验内容介绍、参数可视化分析、实验结果分析等内容；实验结果可以以文本形式保存，并可在网络上发送，便于网络化实验，而且教师可在网上批改作业。此设计在整体上结构布局合理，将机械工程测试技术和计算数据处理技术结合一体，具有较好的经济性和实用性,有助于增强学生的工程实践能力。邵阳学院毕业设计（论文）IISummaryIn order to solve mechanical design course experiments, the lack of a combination of experiment, design a JYCS-III mechanical system performance and parameter visualization analysis of experimental units. The experimental use of the size of the grating angular displacement sensor to measure shaft speed, precision pull the pressure sensor to measure the size of the load pressure in the bush, using a strain gauge sensor attached to the bolt of the bolt group the size of the static load. The entire test rig can be belt drive, chain drive, sliding bearings, dynamic bolt, the bolt of the bolt group performance testing and analysis, but also the entire mechanical system performance test.The experimental transmission part of the performance parameters under different working conditions for testing, data through the digital display or automatic computer acquisition and analysis, and display real-time curve of the motion parameters, a comprehensive and strong, good integrity and to facilitate the guidance of teachers experiments and other advantages. Detection and Control System 51 series microcontroller as the core, with amplification, filtering, anti-jamming circuit for data acquisition, amplification, preliminary processing and data communications, and motor control functions, using the serial interface between the data acquisition box and computer information and communication; Vb as a development platform, including the experiment, the parameters of visual analysis, the analysis of experimental results; experimental results can be saved as text, can be sent on the network, to facilitate networking experiments, and teachers can online correcting homework.This design in the overall structure of the rational layout, mechanical engineering test and calculation of data processing technology combined with one, with good economic and practical help to strengthen the ability of students in the engineering practice.邵阳学院毕业设计（论文）III目 录内容提要 .ISummary.II1 绪论 .11.1 实验室的简介 .11.2 课题来源 .31.3 国内外仪器仪表的发展趋势 .31.4 实验台设计内容.112 实验台总体结构布局 .132.1 实验台总体构思 .132.2 实验传动路线的拟定 .132.3 实验台总体结构布局图 .152.4 制动系统的选择 .153 本实验台的组成及调整 .193.1 结构流程图 .194 本实验台上带传动和轴的机构设计计算 .244.1 带轮传动的计算 .244.2 带轮轴的设计 .285 偏心凸轮传动轴的设计.305.1 轴的相关数据的设计 .305.2 轴的校核 .316 螺栓螺纹的计算 .346.1 动态变载荷螺栓螺纹的计算 .34邵阳学院毕业设计（论文）IV6.2 受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本计算 .356.3 动态螺栓变载荷的上的螺纹计算 .367 实验台的测试控制系统与实验台的配套软件 .397.1 实验台的测试控制系统 .397.2 实验台的配套软件 .408 该实验台可进行的实验项目 .418.1 静态螺栓组应变实验 .418.2 带传动实验 .438.3 滑动轴瓦油膜压力分布分析实验 .458.4 动态螺栓联接实验 .478.5 系统速度波动实验.488.6 注意事项 .48总 结 .49参考文献 .50致谢 .511百手起驾 整理为您1 绪论1.1 实验室的简介实验室是科学的摇篮，是科学研究的基地，对科技发展起着十分重要的作用。在国际上享有盛誉的著名实验室更被誉为科研领域的麦加，是科技工作者向往和追求的地方。这些实验室往往代表了世界前沿基础研究的最高水平，诞生了一大批诺贝尔奖获得者和具有划时代意义的科技创新成果，是开展高层次学术交流的重要场所。1.1.1 实验室的发展动向 近年来，随着微电子、自动化、计算机和信息管理等相关技术向传统机械行业的不断渗透，给机电类专业的发展带来了前所未有的活力。同时，我国的产业结构调整、企业改制及技术改造正向纵深推进，中国有望成为世界新的制造中心和加工中心，制造业将成为我国的支柱产业和主导产业。 “制造业信息化” 和“机床数控化”作为现代加工业制造业的高科技标志和发展趋势，为高等工程教育创造了广阔的人才市场空间。国家实施科教兴国战略，加大对高等教育的投入，学校进入了发展建设的新时期，给实验室带来了新的发展机遇。构建以综合性、设计性、应用性为主，既有基本技能训练，又有开发创新的实践教学体系，改变实践教学附属于课堂教学，以验证性、演示性实验为主的现状，打破各专业课程间的壁垒，加强课程间的交叉、渗透，建立系列课程或课群起点上的具有一定柔性、实验实习一体性的独立的实训环节，建成基本技能、专业技能、技术应用能力训练有机结合的实践教学体系，使实践教学向深层次发展，以满足培养学生的应用技能和创新能力的需要。1.1.2 实验室发展特点及高等教育对实验教学的要求高等教育实验教学的建设目标是：树立以学生为本，知识传授、能力培养、素质提高协调发展的教育理念和以能力培养为核心的实验教学观念，建立有利于培养学生实践能力和创新能力的实验教学体系，建设满足现代实验教学需要的高素质实验教学队伍，建设仪器先进、资源共享、服务开放的实验教学环境，建立现代化高2百手起驾 整理为您效运行的管理机制，全面提高实验教学水平。为高等学校实验教学提供示范经验，带动高等学校实验室的建设和发展。实验教学应以培养学生实践能力、创新能力和提高教学质量为宗旨，以实验教学改革为核心，以实验资源开放共享为基础，以高素质实验教学队伍和完备的实验条件为保障，创新管理机制，全面提高实验教学水平和实验室使用效益。实验室发展特点：（1）创造条件，更新项目，实现实验室全方位的开放实验室的开放就是实验室全日向学生开放，并在实验室中同时安排多项实验内容，让学生独立自主地安排实验时间，选择实验内容，为学生个性化培养提供自由发展的空间和平台。积极组织对实验项目的设计和论证，大胆地削减过去陈旧、简单重复的演示性和验证性实验内容，按照国家教育部本科教学工作水平评估的要求和标 准，增加综合性、应用性、设计性、创新性的实验内容和项目，并达到实验课程总数的80%以上。要使前沿性、创新性的实验项目在水平上和数量上有较大的突破。（2）加快实施基础课实验教学示范中心的建设教育部启动的“ 基础课实验教学示范中心建设 ”计划，拟在全国建设 100个左右的示范中心。我们应抓住“十二五” 建设机遇，在先期通过由教育部委托省教育厅组织的基础课教学实验室评估的实验室及面向广大学生受益面较大的实验室中，重点培养和建设如“ 流体力学实验中心 ”、 “力学实验中心” 、 “大学物理实验中心”、 “机电实验中心”、 “计算机基础教学实验中心 ”、 “自动控制教学实验中心 ”、 “大学外语语言教学中心”等基础教学实验中心。使上述实验室全部按照 “基础课实验教学示范中心”标准进行建设，彻底改善基础教学实验条件，成为“十二五” 期间标志性建设成果。通过“十二五 ”期间的重点建设，选择其中条件比较成熟的，向教育部进行申报。通过基础课实验教学示范中心建设工作，建设成国内一流的基础教学实验室，对学校的发展将产生积极影响。（3）加强上层次、上水平的重点实验室的培育与建设要创建高水平一流的研究型大学，重点实验室的建设，将会形成学校的核心竞争力。具有鲜明学科特色及强劲科研能力的实验室，以及今后有发展前景的基础实3百手起驾 整理为您验室，使高校高水平高质量的实验室从数量上和质量上都有新的突破和飞跃。（4）建设与现代化实验室相适应的高素质、高水平实验技术队伍创新教育的关键在教师，教师创新素质的高低是培养和造就高素质创新人才的关键。人才因素是保证实验室可持续发展的关键因素，也奠定了培养创新人才的师资条件。1.2 课题来源目前，随着高等工科学校教育改革的深入，根据建设工程型、研究型大学的需要，以及社会对培养现代化的高级人才要求，学生在大学里学习技术基础课程，掌握基本技能和知识的同时，要求与当代的工程师、研究型人才一样具有工程设计的综合创新能力。为此，作为将来从事机械产品的设计、制造以及与此相关的工程技术人员，在掌握机械设计方法、理论的同时，通过较完整的实验教学的训练，使学生掌握机械产品的性能测试的综合能力，从而使学生学会应对分析工程问题，解决问题的能力。同时，掌握各种现代化的测试手段，构筑进行机械产品研制开发的能力所必需的工程思维。另外，学生在学习理论课程的基础上，针对实际机器和机械系统进行性能的综合分析和评估。机械系统是一个较复杂的系统，主要由驱动部分、传动部分、执行部分和链接部分组成。现代机械工业的发展为了提高效率、减少设计和制造周期，大部分产品已基本成为模块化。在原动机方面，电动机、气缸、液压缸等已实现了模块化；而传动部分也以所谓的减速器的形式作为模块早已进入市场，当然也包括近年来出现的各种新型减速器、增速器；作为连接使用的模块有联轴器、离合器等也已模块化；还有支撑零件如滚动轴承等。因此，可以这样讲，构成机器或机械系统的主要部件大都已经模块化，于是，机械设计的任务就是根据给定的具体功能要求，通过这些模块的有机组合（设计）构成具有一定目的的系统。因此，基于各种机械模块，进行系统的创意设计就作为我们开发创新性实验平台的构筑依据。邵阳学院机械与能源工程系按照工程模式进行实验室的设计与规划，尤其重视学生的工程能力、应用能力及创新能力的培养。为了满足机械设计实验教学的需求，本文设计了 JYCS-型机械系统性能研究及参数可视化分析实验台。1.3 国内外仪器仪表的发展趋势4百手起驾 整理为您1.3.1 我国仪器仪表制造业的发展趋势：仪器仪表行业高技术、高投入、高产出、低能耗、低污染的特点将在低碳经济和新兴产业的发展下带动仪器仪表需求的上升。国内仪器仪表行业一直以来都是应用在传统的服务市场，如冶金、火电等行业。随着市场需求的改变，越来越多的新型产业开始兴起，物联网、智能电网等新技术的发展快速。食品、药品安全领域备受人们关注。国家对能源的综合利用、环境保护提出了更加严格的要求。这同时也为我国仪器仪表行业提供了广阔的市场发展空间和新的发展方向。随着经济的发展和社会的进步，用户对仪器仪表需求模式也发生了很大变化。以环保行业为例，以人工采样和实验分析正向自动化、智能化、网络化监测方向发展。大力发展装备自动化，提升装备制造业的整体水平。仪器仪表是提升装备制造水平的关键，国内仪表企业要紧紧围绕汽车装备、新能源装备、节能环保装备等方向发展装备自动化。“十二五 ”期间我国自动化仪表行业市场需将持续稳定增长，年复合增长率为 20%左右， “十二五”末期，市场容量或将超过 3500 亿元。随着经济和技术的发展，对自动化控制和检测技术的要注越来越高，从而出现了大量自动化控制和检测的新技术和新产品，如功能安全仪表系统，无线仪表等技术和产品。其中工业自动化仪表，基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用的自动化仪表是其发展重点。1.3.2 国外仪器仪表发展趋势：工业自动化控制仪表主要包括变送器、调节器、调节阀等设备控制仪表从基地式调节器变送、指示、调节一体化的仪表开始经历了气动、电动单元组合仪表到计算机控制系统 DDC 直至今日的分散控制系统 DCS 已经走过了 20 多年的里程。DCS 以其高度的可靠性,易于扩充的功能、漂亮的图形界面、方便的组态软件、丰富的控制算法、开放的联网能力等优点得到迅速的发展,成为计算机工业控制系统的主流。PLC 以其结构紧凑、功能简单、速度快、可靠性高、价格低等优点,迅速获得广泛应用已成为与 DCS 并驾齐驱的另一种主流工业控制系统。目前以 PLC 为基础的 DCS 发展很快，PLC 与 DCS 相互渗透、相互融合、相互竞争已成为当前工业控制系统的发展趋势。 开放化 开放化及小型化 DownSiz 顾客服务系统等新的关键技术已进入自动化行业与以5百手起驾 整理为您往 DCS 相对应的 PC 机控制系统也已经出现。近几年 PC 机及其相关技术的迅速发展将对今后产生重大影响。开放化潮流的背景有下述两方面：a 大量生产的 PC 机已在企业和家庭中广泛作为信息设备。b 控制系统的范围逐渐扩大，用户希望自选设备并能简单方便地把它相互连接起来进行统一管理。提供新的服务a 系统集成 System Integrator开放化通过多卖方技术设备的综合、建立系统，这就需要高效运行的控制系统集成业务，根据用户对象熟悉系统中的各种自动化仪表选择最佳设备。今后的趋势是由专门的