探针测量校准系统机械结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 中文摘要 七孔探针 是 一种能 够同时 获得 流场中 流动速度的大小、方向、总压和静压的气动测量装置 ，它主要依靠其头部七个孔道中气流压力的相对大小判断气流速度的大小与方向， 被广泛应用于低速风洞实验各种大角度的流动测量。七孔探针测量流动角 度 范围大并且设备简单、对环境要求低、价格低廉用于流场的测量有着广阔的前景。 本文研究的是一种七孔探针三维自动测速系统的机械结构设计 ,该机械结构 具有两个转动自由度和较高的传动精度。能够 使探针实现相互垂直的回转 运动。 该系统由七孔探针，异步电动机，行星齿轮减速器，直锥齿轮，同步带传动系统组成。其特点是大广角 ,角的范围从 75、高灵敏度、系统的测速范围从 4m/s 到50m/s、系统的旋转角度从 0到 360。整个测量过程全部由计算机自动控制 ,自动进行数据处理。 关键词：七孔探针 风洞实验 自动标定 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 is a to of on of of in to of it is a of of in on It in of A 3D is in of To to by of a a a a a of is of is m/s 0m/s. of is of is by is a in of in 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 中文摘要 一章 绪论 . 4 洞及七孔探针简介 .针标定技术的发展状况 .二章 探针自动定位结构总体设计 . 7 统组成 .统特性 .体方案拟定 .要设计参数及校核 .针支架的具体设计 . Y 轴部分转动设 计 . X 轴转动设计 . 夹具部分设计 . 底座设计 .料选择 .步带的参数设计及选择 . 同步带的概述 . 同步带的特点 . 同步带传动的主要失效形式 . 同步带传动的设计准则 . 同步带分类 . 同步带的主要参数 . 同步带及带轮的选择 .三章 电机选择和芯轴设计 . 27 服电机的选取 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 轴结构设计 .轴强度校核 .四章 探针自动标定机构使用时注意事项 . 29 全要求 .施方法 .论 致谢 参考文献 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 绪论 洞及七孔探针简介 风洞（ 是能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围 气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行 空气动力实验 最常用、最有效的工具 。 图 1 风洞实验室 组成： 风洞主要由洞体、驱动系统和测量控制系统组成，各部分的形式因风洞类型而异。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 图 2 速风洞翼型实验 种类： 风洞种类繁多，有不同的分类方法。按实验段气流速度大小来区分，可以分为低速、高速和高超声速风洞。 流场测量中 , 经常 遇到复杂的三维大角度流动情况 , 如燃气轮机涡轮叶片尾缘 , 飞机翼型附近的复杂流场。通常用 3 种测量工具来测量流场中的速度分布 : 三孔压力探针 , 五孔压力探针和热线探头。但是由于探针只能在俯仰角和侧滑角不超过 30时才能准确测量 , 而热线探头则容易被空气中的尘土颗粒碰断 , 并且测量的是空间平面的平均速度分布 , 并非是空间一点速度分布。所以为了测量大角度的复杂三维流场采用七孔压力探针 ( 简称七孔针 ) 。尽管采用七孔针测量流场需要大量时间并且校验方法也极其复杂 , 但是可以对大角度流场进行准确的测量。 图 3 测压孔位置分布 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 图 4 探针真实尺寸 七孔压力探针既是一种高性能的流场测量仪器，又是一种有效而又精确的测量方法。通过测量七个孔的压力值，利用已校准的数据库和局部最小二乘法插值，就能够精确地确定速度的大小和方向、总压和静压、马赫数、雷诺数以及诸如密度和粘性等流场性质。与激光多普勒测速仪（ 粒子成象测速仪（ 及热线风速仪相比，七孔探针有它自身的优越性：价格便宜，设备简单，测量方法简单，对环境要求低，精度很高等。 目前许多飞机已广泛采用前缘边条，前掠翼和鸭式布局的 飞机也已研制出来。这些气动布局证明，利用强旋涡控制可提高飞机的机动性。像协和号超音速客机的机翼，实际上与涡升力的复杂流动有关。 S 形弯曲进气道的强漩流也是引起发动机喘震的重要原因之一。如果机翼上主次涡的干扰处置不当，会引起气流分离和升力损失。虽然流动显示技术对漩涡干扰可以做到直观而又深刻的了解，但不能进行定量测量。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 七孔探针的出现，其目的在于能够高精度地测量流动角高达 80 度的流动，能用于风洞实验模型周围及其后面尾迹的复杂流动的定量测量。因此从八十年代以来七孔探针一直被广泛用于大角度复杂流动的测量， 其意义在于适应我国航天科学研究发展的需要，为目前和将来能设计出更先进的飞机、为国防事业提供有力的帮助。 虽然现在七孔探针在不可压缩流测量中的应用越来越广泛，但目前的七孔探针测量系统对数据的采集和处理过程也相当繁琐且处理周期比较长，一直没有形成一个高效的测量系统。特别是在某些特定场合，如全尺寸测量，飞行实测以及恶劣环境下的流动测量等，要求测试系统必须具有稳定性好，操作简单，高精度的特性。现代海战越来越强调海空协调作战，从而促使海军直升机得到迅速的发展。海军直升机具有强大反潜反舰等功能，执行不同的任务， 投放的导弹或鱼雷也有所不同，因此投放方式有所差距。有的投放不需要开伞，而有的则需要，飞行投放开伞靠开伞绳的长短来实现。为了确保加装带伞鱼雷投放的安全性，急需对投雷环境（弹舱下部）的气流流场进行测量，为投放方案设计提供依据。目前，国内外对直升机流场进行飞行实测研究非常少，直升机复杂的气动特性，特别是在机腹的流场特性，除了受前飞速度的影响外，还受到旋翼所产生的下洗速度，直升机的复杂外形以及自然风等因素的影响，使得流场难以预测。因此，结合七孔探针流场测量的优点，针对直升机腹部流场测量的要求，开发出一套适用性强，性 能优良的七孔探针实时测试系统是十分必要的。同时，界面友好，实时性强的测试系统也能为七孔探针的广泛应用提供方便。 目前，国内对七孔探针的研究与运用仅局限在低速不可压缩流中，随着四代战斗机的出现，超音速巡航，高机动性成为飞机的重要性能指标，此时对飞机流场的研究仅靠在低速中测量是远远不够的，又由于其他测量手段的局限性，急需对七孔探针在可压缩流中乃至超音速流中应用进行研究。 对七孔探针进行可压缩测量方法研究如果采用实验的方法，则所需采集点数目繁多，对实验仪器的安装与可靠性都要求非常高，同时需要大量的 集中气源，使得校准费用变得非常昂贵。数值计算是近年来在流体力学理论研究和实际工程应用中发挥了巨大作用的有力工具之一，对七孔探针在可压缩中的校准理论研究阶段采用买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 数值计算的手段是非常合理和必要的，通过研究七孔探针的绕流以及受力分析能够为实验方案的设计与优化提供非常有利的帮助。 我国学者对七孔探针已有一定量的研究，在研究实验过程中也发现了七孔探针测量流场时的局限性，受加工工艺水平，测量方法和测量设备的影响。在解决七孔探针问题的过程中，我们意识到七孔探针作为一种流场测量工具，不仅要求其测量结果合理精确，同样重要 的是使用要方便实用，鉴于七孔探针校准及测量方法都很繁琐，所以急需用计算机语言编写出一套完整的校准及测量程序，使其拥有友好实用的界面，方便使用者进行七孔探针测量流场。七孔探针校准及测量程序要求与硬件设计结合，自动完成数据采集处理过程，校准和测量算法内嵌其中，并且可以扩展变化。这样，七孔探针就有了继续深入研究和技术发展的平台，七孔探针的使用也会得以简化，使七孔探针应用有更广阔的前景。 近年来，定位系统的研究不断深入，出现了各种定位的先进思想和技术。如船舶动力定位系统 ，大型加工工件的定位系统，伺服控制定位系统，工作台定位系统，曲线定位系统等。 动力定位系统于上世纪 70 年代后期由美国海军研制成功，起初主要应用于潜水艇支持船、军用海底电缆铺设等作业。从上世纪 代初开始，随着北海油田、墨西哥湾油田的大规模开发，动力定位系统被广泛应用于油田守护、平台避碰、水下工程施工、海底管线检修、水下机器人 (踪等作业。尤其是 90 年代以来，随着海上勘探开发逐步向深水 (5500m)和超深水 (1500m 以上 )发展，几乎所有的深水钻井船、油田守护船都装备了动力定位系 统。据初步估计，目前全世界装备动力定位系统的各类船只已超过 10(力艘 2002 年，我国唯一的一艘专门从事国际海底区域资源勘查研究开发的远洋科学考察船一 “ 大洋一号 ” ，进行了高起点的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 增改装工程，大大提高了全船的技术水平，成为达到国际先进水平的现代化综合性科学考察船。增改装工程中最重要的内容之一便是增设动力定位系统，以满足科学调查作业的需要。动力定位系统在 “ 大洋一号 ” 上的应用对于国内船舶动力定位系统的应用与发展有一定借鉴意义。 大型加工工件定位系统是具有尺寸误差自补偿，位置误差自修正功能的大型工件 高精度定位系统。定位系统中采用的沉降锥销方法，基于视觉技术的软件补偿方法在其他定位机构中也具有推广价值，此外，大型磨床数控定位系统采用可编程序控制器的位控技术，利用旋转编码器、直流调速系统、步进电机控制及人机对话等方法，处理双轴在定位控制中的数据采集、位置判别和定位控制，系统实现方法简便灵活，具有较强的抗干扰能力，可实现大型轴承机械加工设备的数控定位控制 ; 伺服控制定位系统利用具有高速运算能力的 理器为控制器。实现了一个双伺服环定位控制系统。该系统达到较高的控制精度和运行效率 ;对于工作台定位系统，清华 大学设计了一套基于 片机的显微镜工作台定位系统。机械传动部分采用小模数齿轮实现机械运动和动力的传递，单哈尔滨工程大学硕士学位论文片机电路控制部分实现计数脉冲的获取和电机的控制，上位机控制环节完成用户命令的发布。该系统可以按照预先设定的方式控制电机，实现显微镜工作台的二维运动，两方向重复定位精度士 50 娜，满足了多波长光存储实验的要求，同时为医疗检验提供了自动化手段。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第二章 探针自动定位结构总体设计 探针定位系统是为了实现夹持探针在两个轴向进行定位的装置，是典型的机 电一体化产品，系统主要由 、 与 线转换接口、 n 套相同的控制器和探针支架组成。 作为系统主节点，通过 线转换接口，实现 与 n 个控制器是 线的子节点，各子节点根据 ，选择性地接收主节点通过 线下传的命令和数据，同时将其传递给位置伺服控制模块，控制电机驱动支架运动，电机的运动信息也通过 线实时地反馈给 ;探针支架是探针实现运动的载体，由微型电机驱动，实现转动控制。 根据系统总体设计方案，采用自下而上的设计思路进行探针定位系统的开发设计，以保证系统开发的可靠性，同时又符合模块化设计思想 :在总体方案确定后，进行各功能模块的设计，并通过模块间的接口来组合成完整的系统。 本课题着重研究机械部分的支架及电机问题。 通过对该系统结构以及实验要求的分析，该系统具有如下特性 : 夹持直径小于 杆式目标体实现沿轴向和周向的两自由度运 动 ; 技术指标 : X 轴向角位移 :量程 360 精度士 轴向角位移 :量程 360 精度士 轴角速度 :3 轴角速度 :3位机构重量 :2文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 方案一如图 方案一原理图 说明： 该装置有两个转动自由度，整个装置绕主电机轴线的回转运动和探针绕自身轴线的回转运动。主电机通过减速器连接到装置整体，使整个装置做回转运动，副电机通过蜗杆传动后带动同步带轮转动，经带传动变速后带动探针的夹紧装置转动，使探针做绕自身轴线的回转运动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 方案 2 如图 方案 2 原理图 说明： 该装置有两个转动自由度，整个装置绕主电机轴线的回转运动和探针绕自身轴线 的回转运动。主电机通过减速器再连接到装置整体，是整个装置做回转运动，实现探针的俯仰运动。副电机通过直齿锥齿轮第一次换向后，带动第二幅直齿锥齿轮和第三幅直齿锥齿轮两次换向后带动探针的夹紧装置转动，从而使探针绕自身轴线做回转运动。副电机作为配重计算，这样不但实现了探针的回转的运动，而且平衡了装置运动时的偏置。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 方案 3 如图 方案 3 原理图 说明： 该装置有两个转动自由度，整个装置绕主电机轴线的回转运动和探针绕自身轴线的回转运动。主电机通过减速器再连接到装置整体，是整个装置做回转运动，实 现探针的俯仰运动。副电机通过直齿锥齿轮换向后带动同步带轮转动，经过同步带轮的变速后再带动探针的夹紧装置转动，从而使探针绕自身轴线做回转运动。副电机作为配重计算，这样不但实现了探针的回转的运动，而且平衡了装置运动时的偏置，锥齿轮传动 可以得到很大的传动比 ，而且 传动平稳、噪音很小 。 方案比较： 第一种方案，机构较为复杂，成本较高，蜗杆传动单级速比较大，停机后有自买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 锁功能，但加工难度大，传动效率低。 第二种方案，传动方案较为复杂，多次换向后比较繁琐，但是传动效率较第一种方案有所提高，传动速度可调范围较大 ，结构不容易定位夹紧。 第三种方案，传动方案复杂，但是传动比可调范围扩大，传动速度范围大，传动平稳，噪音小，效率高。副电机既作为输入设备，又充当配重，节省成本。 综上所述，应选择第三种方案。 角管强度校核 直角管主体由两根空心管焊接而成，两端分别为 380 530管如图 直角管设计图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 校核：基于 限元分析软件借鉴纤维缠绕复合材料直角管强度分析中的方法直角管壁厚为 2采用钢类材料可达到强度要求。 轮传动强度计算校核 齿轮强度校核分为 齿面接触强度、齿根弯曲强度校核 一 图 齿轮参数 由于锥齿轮沿齿宽方向截面大小不等，引起载荷沿齿宽方向分布不均，其受力和强度计算都相当复杂，故一般以齿宽中点的当量直齿圆柱齿轮作为计算基础。 ，直齿锥齿轮的几何参数有 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 直齿锥齿轮传动的几何参数 分度圆锥角： 齿数比： 当量齿数比： 锥距： 齿宽系数： 齿宽中点直径： 齿宽中点模数： 当量齿轮直径： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 二 齿根弯曲疲劳强度计算 按齿宽 中点的当量直齿圆柱齿轮进行计算， 将当量齿轮的参数 代入直齿轮强度计算公式，得直齿圆锥齿根强度校核公式： 将齿宽系数 代入，整理 得直齿圆锥齿轮弯曲疲劳强度设计计算公式： 三 齿面接触疲劳强度计算 轴交角为 90 的直齿圆锥齿轮的齿面接触疲劳强度按齿宽中点处的当量直齿 圆柱齿轮进行计算。作用在小锥齿轮当量圆柱齿轮上的转矩为： 代入直齿圆柱齿轮传动的强度计算公式，得 将当量齿轮的有关参量代入得正交 直齿圆锥齿轮接触强度校核公式式中：载荷系数 ，使用系数 K A 其余所有系数均可查表得。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 计算后取如图 寸图 齿轮设计图 探针支架是直接驱动探针运动的电动位移机构，探 针支架总结构如图 示，该机构是实现三自由度定位的机构。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 图 探针支架结构图 轴部分转动设计 Y 轴向转动伺服电机 1 来实现，结构如图 机的选取将由所需精度和材料决定。 图 使探针绕 Y 轴的转动 探针由电机带动齿轮通过齿轮传动系统使探针进行 Y 轴转动。 轴转动设计 X 轴方向的转动通过伺服电机 2 实现如图 使探针绕 X 转动的机构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 电机 2 转动通过直角管带动图 整体绕电机 2 中心轴线及 X 轴转动，实现探针的俯仰角变 化。 具部分设计 此机构中七孔探针由一根芯轴、弹簧夹头、夹头螺母固定并使其转动如图 芯轴于弹簧夹头 七孔探针尾部放置于弹簧夹头中并通过夹头螺母旋紧进行紧固如图 夹头螺母紧固 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 弹簧夹头的作用： 弹簧夹头夹紧位置前后不固定可根据需要自行调节，于是便可达到使七孔探针尖部处于 X 轴线上的目的。这样当电机 2 运动时探针将以探针尖部为原点并绕 座设计 由于安装组件时并不能达到使探针与风洞中风向完全贴合的位置，所以 需要使探针机构整体可以做绕底板中心线旋转如图 底板结构俯视图 通过旋转两跟螺栓推动底板在底座上旋转带动整个机构进行微调，调节后用螺钉紧固。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 由于标定结构的动力特性十分重要，这是材料选择的出发点。材料选择的基本要求是： （ 1）、强度高。直角管是直接受力的构件，高强度材料不仅能满足直角管的强度条件，而且可望减少管径尺寸，减轻重量。 （ 2）、弹性模量大。从材料力学公式可知，构件刚度（或变形量）与材料的弹性模量 E、 G 有关，弹性模量越大，变形量越小，刚度越大，不同 材料的弹性模量差异比较大，而同一种材料的改性对弹性模量没有多大差别。比如，普通结构刚的弹性极限为 420合金钢的强度极限为 20002300是二者的弹性模量 E 却没有多大变化，均为 。因此，要寻找其它提高构件刚度的途径。 （ 3）、重量轻。在标定构件中产生的变形很大程度上是风洞中风力大小方向不一引起的，与构件的质量有关。也就是说，为了提高构件刚度选用弹性模量 E 大而密度 r 也大的材料是不合理的。因此，提出了选用高弹性模量低密度材料的要求，可用 /标来衡量。 （ 4）、阻尼大。选材时不仅要求刚度大，重量轻，而且希望材料的阻尼尽可能大。 X 轴转动经过运动后，要求能平稳的停下来。可是由于在构件运动终止的瞬间，构件会产生惯性力和惯性力矩，构件自身又具有弹性，因而会产生“残余振动”。从提高定位精度和传动平衡性来考虑，希望能采用大阻尼材料或采取增加构件阻尼的措施来吸收能量。 （ 5）、材料的价格低。材料价格是成本的重要组成部分。有些新 材料如硼纤维增强铝合金、石墨纤维增强镁合金，用来做材料是很理想的，但价格昂贵。 因此直角管部分使用 ，底座、立板、齿轮板用 45 号钢； 步带的参数设计及选择 步带概述 同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。 同步带传动（见图 ，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度 80， v50m/s， P300kw,i10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。 图 同步带传统 同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。 同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达 1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达 98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。 本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。 步带的特点 (1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比； (2)、 传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 (3)、传动效率高，可达 能效果明显； (4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低； (5)、速比范围大，一般可达 10，线速度可达 50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦； (6)、可用于长距离传动，中心距可达 10m 以上。 步带传动的主要失效形式 在同步带传动中常见的失效形式有如下几种： (1)、同步带的承载绳断裂破坏 同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力， 而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断 (见图 图 同步带承载绳断裂损坏 (2)、同步带的爬齿和跳齿 根据对带爬齿和跳齿现象的分析，带的爬齿和眺齿是由于几何和力学两种因素所引起。因此为避免产生爬齿和跳齿，可采用以下一些措施： 1、控制同步带所传递的圆周力，使它小于或等于由带型号所决定的许用圆周力。 2、控制带与带轮间的节距差值，使它位于允许的节距误差范围内。 3、适当增大带安装时的初拉力开。 ，使带齿不易从轮齿槽中滑出。 4、提高同步带基体材料的硬度，减少带的弹性变形，可以减少爬齿现象的产生。 (3)、带齿的剪切破坏 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 带齿在与带轮齿啮合传力过程中，在剪切和挤压应力作用下带齿表面产生裂纹此裂纹逐渐向齿根部扩展，并沿承线绳表面延件，直至整个带齿与带基体脱离，这就是带齿的剪切脱落（见图 造成带齿剪切脱落的原因大致有如下几个： 1、同步带与带轮问有较大的节距差，使带齿无法完全进入轮齿槽，从而产生不完全啮合状态，而使带齿在较小的接触面积上承受过大的载荷，从而产生应力集中，导致带齿剪切损坏。 2、带与带轮在围齿区内的啮合齿数过少，使啮合带齿承受过大的载荷，而产生剪切破坏。 3、同步带的基体材料强度差。 为减少带齿被剪切，首先应严格控制带与带轮间的节距误差，保证带齿与轮齿能正确啮合；其次应使带与带轮在围齿区内的啮合齿数等于或大于 6，此外在选材上应采用有较高勿切韧挤压强度的材料作为带的基体材料。 图 带齿的剪切破坏 (4)、带齿的磨损 带齿的磨损（见图 括带齿工作面及带齿齿顶因角处和齿谷底部的廓损。造成磨损的原因是过大的张紧力和忻齿和轮齿间的啮合干涉。因此减少带 齿的磨损，应在安装时合理的调整带的张紧力；在带齿齿形设计时，选用较大的带齿齿顶圆角半径，以减少啮合时轮齿的挤压和刮削；此外应提高同步带带齿材料的耐磨性。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 图 带齿磨损 (5)、同步带带背的龟裂 (图 同步带在运转一段时期后，有时在带背会产生龟裂现象，而使带失效。同步带带背产生龟裂的原因如下， 1、带基体材料的老化所引起； 2、带长期工作在道低的温度下，使带背基体材料产生龟裂。 图 步带带背龟裂 防止带背龟裂的方法是改进带基体材料的材质，提向材料的耐寒、耐热性和抗老化性能 ，此外尽量避免同步带在低温和高温条件下工作。 步带传动的设计准则 据对同步带传动失效形式的分析，可知如同步带与带轮材料有较高的机械性能，制造工艺合理，带、轮的尺寸控制严格，安装调试也正确，那么许多失效形式均可避免。因此，在正常工作条件下，同步带传动的主要失效形式为如下三种； (1)同步带的承载绳疲劳拉断； (2 同步带的打滑和跳齿； (3)同步带带齿的磨损。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 因此，同步带传动的设计淮则是同步带在不打滑情况下，具有较高的抗拉强度，保证承线绳不被拉断。此外，在灰尘、杂质较多的 工作条件下应对带齿进行耐磨性计算。 步带分类 同步带齿有梯形齿和弧齿两类，弧齿又有三种系列：圆弧齿 (H 系列又称 )、平顶圆弧齿 (S 系列又称为 )和凹顶抛物线齿（ R 系列 )。 梯形齿同步带 梯形齿同步带分单面有齿和双面有齿两种，简称为单面带和双面带。双面带又按齿的排列方式分为对称齿型（代号 交错齿型 (代号 梯形齿同步带有两种尺寸制：节距制和模数制。我国采用节距制，并根据 296制订了同步带传动相应标准 11361 11362 11616 弧齿同步带 弧齿同步带除了齿形为曲线形外，其结构与梯形齿同步带基本相同，带的节距相当，其齿高、齿根厚和齿根圆角半径等均比梯形齿大。带齿受载后，应力分布状态较好，平缓了齿根的应力集中，提高了齿的承载能力。故弧齿同步带比梯形齿同步带传递功率大，且能防止啮合过程中齿的干涉。 弧齿同步带耐磨性能好，工作时噪声小，不需润滑，可用于有粉尘的恶劣环境。已在食品、汽车、纺织、制药、印刷、造纸等行业得到广泛应用。 步带的主要参数 1、同步带的节线长度 同步带工作时，其 承载绳中心线长度应保持不变，因此称此中心线为同步带的节线，并以节线周长作为带的公称长皮，称为节线长度。在同步带传动中，带节线长度是一个重要参数。当传动的中心距已定时，带的节线长度过大过小，都会影响带齿与轮齿的正常啮合，因此在同步带标准中，对梯形齿同步带的各种哨线长度已规定公差值，要求所生产的同步带节线长度应在规定的极限偏差范围之内（见表2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 表 2节线长度表 2、带的节距 图 示，同步带相邻两齿对应点沿节线量度所得约长度称为同步带的节距。带节距大小决定着同步带和带轮齿各部分尺 寸的大小，节距越大，带的各部分尺寸越大，承载能力也随之越高。因此带节距是同步带最主要参数在节距制同步带系列中以不同节距来区分同步带的型号。在制造时，带节距通过铸造模具来加以控制。梯形齿标准同步带的齿形尺寸见表 2 3、带的齿根宽度 一个带齿两侧齿廓线与齿根底部廓线交点之间的距离称为带的齿根宽度，以 的齿根宽度大，则使带齿抗剪切、抗弯曲能力增强，相应就能传送较大的裁荷。 图 带的标准尺寸 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 表 2 梯形齿标准同步带的齿形尺寸 4、带的齿根圆角 带齿齿根回角半径 带齿工作时齿根应力集中程度有关 t 齿根圆角半径大，可减少齿的应力集中，带的承载能力得到提高。但是齿根回角半径也不宜过大，过大则使带齿与轮齿啮合时的有效接触面积城小，所以设计时应选适当的数值。 5、带齿齿顶圆角半径八 带齿齿项圆角半径八的大小将影响到带齿与轮齿啮合时会否产生于沙。由于在同步带传动中，带齿与带轮齿的啮合是用于非共扼齿廓的一种嵌合。因此在带齿进入或退出啮合时，带齿齿顶和轮齿的顶部拐角必然会超于重叠，而产生干涉，从而引起带齿的磨损。因此为使带齿能顺利地进入和退出啮合，减少带齿顶部的磨损，宜采用较大的 齿顶圆角半径。但与齿根圆角半径一样，齿顶圆角半径也不宜过大，否则亦会减少带齿与轮齿问的有效接触面积。 6、齿形角 梯形带齿齿形角日的大小对带齿与轮齿的啮合也有较大影响。如齿形角霹过小，带齿纵向截面形状近似矩形，则在传动时带齿将不能顺利地嵌入带轮齿槽内，易产生干涉。但齿形角度过大，又会使带齿易从轮齿槽中滑出，产生带齿在轮齿顶部跳跃现象。 同步带及带轮的选择 通过计算和校核，同步带选择上海伏龙生产的 150节线长 150宽 150数 50。带轮选择 50，节径 径 边直径51边内径 36边厚度 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 第三章 电机选择 根据模拟仿真得到数据 : 最大转矩： 大功率： 750W 平均转速： 1800r/于探针自动标定机构属于小型机械所以查询机械设计课程设计手册知： 列单相电容起动异步电机起动力矩大，起动电流小适用于满载起动的机械；列单相双值电容异步电动机，具有高转矩高 效率高功率因素的优点，适用于起动力矩较大的机械或小型机械； 列三相异步电动机，具有优良的起动和运行性能，结构简单，适用、维修方便，适用于适用三相电源的小型机械。 所以电机 2 可选电动机有： 考虑到最大转矩与额定转矩比及转速最终选择 动机。 电机 1 因为只需进行小功率、低速度、低转矩运动所以对电机无特别要求。 芯轴结构设计如图所示。本着方便控制弹簧压缩量及固定中间轴套，芯轴中间设计公称直径为 1 4 为 螺纹。为了在芯轴与中间轴套的螺纹连接时增大摩擦，最左端采用滚花的加工方式。芯轴材料选用 ，经渗碳处理。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 28 芯轴在工作过程中只传递弯矩而不传递扭矩，且为压杆，应进行相应的压杆稳定性计算。 压缩强度计算公式为： s 式中： 表示压应力； F 表示压力； A 表示轴截面积， A=4； s表示屈服强度，对于 s=235 将00N， D=14入公式 （ ,得： 1 . 9 5 M P 2 5143 . 1 4 3004a x s 所选材料合适。 芯轴有导向装置，它的受力情况近似于一端固定，一端铰支的压杆，其最大长度应满足公式： （ 式中： E 表示弹性模量，对于 E=200 将 E=200D=14F=300N 代入公式 （ 得： 14 141000200F 4m a x 轴总长度故材料尺寸合格。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 29 第四章 探针自动标定机构使用时注意事项 探针标定并不属于热门行业，所以国家或国际上并没有出台相关使用规范要求在，但在操作中依然有很多注意事项。 全要求 探针自动标定机构能代 替人在风洞中作业。但又给人另一种危险，即探针是尖锐物品，而风洞中可以产生很强劲的空气流场人很容易在不注意时因为气流变动而被卷向一边，从而触碰到尖锐物品造成人身伤害。另外探针是在不停变化位置的也易触碰的人 对探针自动标准定机构操作要注意以下几点： （ 1）在周边设备安装安全护栏，以防止人靠近而造成伤害。探针标定的动作范围不能超越护栏。 （ 2）风洞在运行时人绝对不可在一边停留，否则不仅使测量产生误差也容易造成事故。 （ 3）测量时需对底盘进行微调，微调需要手动进行，此时危险最大。调节时一定要确保风洞关闭且标定机构断 电以防意外的发生。 在标定机构应用工程中，不仅要注意对人员的危险性，而且还要考虑包括标定机构在内的设备的安全性。为此生产厂家在标定机构及控制系统的软硬件方面应尽可能地增加有关功能，以确保安全。例如，用软极限的功能可设定标定机构操作机（本体）的实际动作小于标称最大动作范围。当控制点运动到软极限位置时，自动标定自动停止并报警，不会超越设定的区间。因此，可以将标定机构的动作限制在实际作业的领域内。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 30 结论 毕业设计是我们作为学生在学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和专业知识的一种综合应用，是 一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程对学生的学习能力和独立思考及工作能力也是一个培养，同时毕业设计的水平也反映了大学教育的综合水平，因此学校十分重视毕业设计这一环节，加强了对毕业设计工作的指导和动员教育。在大学的学习过程中，毕业设计是一个重要的环