毕业设计答辩

1、自动快速解脱装置设计 Your site hereLOGO一、研究意义一、研究意义1.1 选题来源和工程背景 随着科学技术的突飞猛进，人们致力于海底的探测与开发。伴随着一些海底探测器的研发与应用，特别是载人潜器的广泛应用。但是当载人潜器在深海环境下进行探测作业时，如果发生一些突发事件或者设备故障等紧急情况，为了保护潜器里面工作人员以及一些重要的精密仪器和数据材料的安全，我们往往需要使潜器与相连的缆绳进行解脱，然后将一些可抛弃的电池、推进器等重物抛入大海之中，利用潜器自身的浮力浮到水面，以此来完成救援工作。Your site hereLOGO1.2 研究意义研究意义 纵观全世界各个角落无一不处在

2、高科技的包围当中，正所谓有求必有需，不论是在陆地还是海洋甚至天空当中的机械器材都需要自动快速解脱装置进行必要的补充。、如上所述当汽车发生意外车祸掉入河中，此时车上人员因为过于慌张无法手动解开安全带的话，可以采用自动快速解脱装置来解开安全带帮助车上人员安全逃出汽车获救。当载人潜器出现危险情况导致机械手被卡住时也可以利用快速解脱装置进行解脱同时利用抛弃装置将其抛弃。在锚泊系统中自动快速解脱装置也能有效发挥作用，当遇到突发海况时，由于锚绳收放比较缓慢，此时也可利用锚绳上的快速解脱装置进行快速解脱使得轮船能够快速驶离危险区域，这些都是自动快速解脱装置的应用实例，不论在工作还是生活中都能够最大化地减少人

3、身安全和财产的损失。Your site hereLOGO1.3 1.3 目前典型的解脱装置目前典型的解脱装置v 汽车安全带自动解脱装置 这个设计的优点在于基本保留原汽车安全带的锁扣装置，安装时只需要换安全带锁扣，接通电线，并保证汽车在静止不动的时候能够打开车门，同时自动解开安全带，为司机在特殊情形下赢得宝贵的时间。Your site hereLOGO1.4 1.4 设计思路及原理设计思路及原理v 前面讲到在汽车、开门机、船舶的某些部位上自动快速解脱装置都有广泛的应用，那么本文设计主要应用在大型船舶在复杂海洋环境作业的时候。如果遇到突发状况或者失去动力等紧急情况，为了确保船上工作人员的安全，需要

4、使其与相连的锚缆绳等解脱，然后能在最快的时间内脱离危险区域获得安全。解脱装置就成为锚泊系统总中必不可少的设备。在水下工作的载人潜器，其上的机械手等运动部件，有时可能会遇到被渔网、缆绳等遗弃物品缠住的情况，或被海底礁石等物体卡住而不能自拔等危险，一般在机械手等运动设备上也都设置有应急解脱装置。目前世界上采用的水下快速解脱方式主要有电磁装置，爆炸螺栓，机械装置等，此设计主要采用机械式应急解脱。Your site hereLOGO1.5 1.5 设计原理设计原理v 应急解脱装置由本体、解脱体、连接螺栓、前盖、法兰盘等几部分组成，主要机构见下图：Your site hereLOGO1.5 1.5 设计

5、原理设计原理v 正常工作时，液压缸中的液压油没有压力，本体通过螺栓与解脱体进行连接。出现应急情况的时候，由潜器中的工作人员操作远程操控器驱动电动机和液压泵工作使得高压液压油进入油腔，产生拉力推动活塞左移，当正常工作拉力与活塞拉力之和达到某一值时，螺栓会在特定的断裂截面断裂，从而使本体与解脱体实现分离。Your site hereLOGO1.5 1.5 设计原理设计原理v 从应急解脱装置的工作原理可知，连接螺栓是应急解脱装置设计的关键零件，正确设计出连接螺栓的预定断裂截面是保证应急解脱装置正常工作的主要前提。由此可知，要设计出连接螺栓的断裂截面，使其能够正常工作，螺栓的材料选择自然而然成为计算和

6、设计的重点。因此设计初期要首先进行材料选择。Your site hereLOGO二、材料选择二、材料选择3.1 海洋环境的适应性 由于此次设计的快速解脱装置是应用于锚泊系统上的，而船体抛锚等系统都是在海洋中进行工作的，因此对螺栓的材料选择十分重要，一定要保证螺栓不受外界环境的干扰而影响了整个解脱装置的正常工作。所选用的螺栓材料一定是高度抗海水腐蚀的，本装置的连接螺栓选用了耐腐蚀、具有一定冲击韧性的SUS304材料制作，即304不锈钢材相当于我国的0Cr18Ni9,美国的304材料，具有良好的耐腐蚀性、耐热性、稳定的机械性能，而且冲压弯曲等热加工性比较好，无热处理、硬化现象，无磁性。这种材料是一

7、种通用性的不锈钢材料，它的防锈性能比200系列的不锈钢材料要好。耐高温方面也相对比较好，温度可以达到1000-12000度。Your site hereLOGO3.1 3.1 海洋环境的适应性海洋环境的适应性v 而且304不锈钢具有良好的不锈钢耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能，在实验中得出：浓度65%的在沸腾温度以下的硝酸中，304不锈钢具有很强的抗腐蚀性。而对于碱溶液及大部分有机酸和无机酸它也具有良好的耐腐蚀能力。由于含有较高含量的镍且在室温下呈奥氏体单相组织，所以它与Cr13不锈钢相比具有比较稳定的机械物理性能，在低温、室温以及高温下均有较高的塑性和韧性，以及较好的冷作成型和焊接性。但室温

8、下的强度较低，晶间腐蚀以及应力腐蚀倾向较大，切削加工性较差，因此304不锈钢材料不能通过热处理强化。因此选用SUS304材料（0Cr18Ni9）制作螺栓能够很好的保证对海洋环境的适应性。Your site hereLOGO3.2 3.2 材料物理机械性能材料物理机械性能 首先查到的SUS304即304 18/8不锈钢材的物理性能如下所示：v屈服强度s（MPa）=263。材料的屈服强度小，表示材料容易屈服并且成型后回弹小，贴膜性和定形性好。v抗拉强度 b (MPa) =620。材料的抗拉强度越大，表示材料变形过程中不容易被拉断，这有利于塑性变形。v延伸率 (%) =46.7%。延伸率是材料从发生

9、塑性变形到断裂的总的伸长长度与原有长度的比值。Your site hereLOGO3.2 3.2 材料的物理机械性能材料的物理机械性能v 屈服比s/b =0.43。屈强比对材料冲压成形性能影响很大，屈强比小，板料由屈服到破裂的塑性变形阶段长，成形过程中发生断裂的可能小，有利于冲压成形。一般来讲，较小的屈强比对材料在各种成形过程中的抗破裂性都有利。v 应变硬化指数 n=0.193。应变硬化指数就是通常所说的n值，表示材料冷作硬化现象的一个指标，可以反映材料的冲压成形性能。应变硬化指数大，显示材料的局部应变能力强，防止材料局部变薄能力强，即增大失稳极限应变，使变形分布趋于均匀化，材料成形时的总体成

10、形极限高。 Your site hereLOGO3.2 3.2 材料的选择材料的选择 此外由于解脱装置的应用特殊性，必须要求所选材料的物理机械性能值要基本确定且稳定，那么就要求在制作装置之前，必须通过拉伸试验来确定材料的各项物理机械性能。但是由于受到条件限制，本次设计并未进行拉伸试验，而是拟定好材料的性能从而进行后续的设计计算。Your site hereLOGO三、设计计算过程三、设计计算过程如上所述选择的材料是SUS304不锈钢材料，即我国的0Cr18Ni9，则取抗拉强度b =620MPa，当遇见紧急情况需要快速解脱的时候，液压系统提供压力活塞杆产生的力达到F=40000N，即总拉力达F=

11、50000N的时候，连接螺栓拉断，设预定断裂截面面积为A即求得 因此可选取M12螺栓，在其上制作 的断裂截面。25000080.64620bFNAmmMPa2280.64ARmm10dmm10dmmYour site hereLOGO三、设计计算过程三、设计计算过程因为除了外部载荷 外，作用于活塞上的载荷F还包括液压缸密封处的摩擦阻力：所以活塞杆产生的力由于带入数据得：即液压系统提供14.37MPa的高压油可达到工作条件。(1)(10.9)400004000mwFFNN221()4FDdP40000400044000FNN14.37PMPaYour site hereLOGO四、强度的校核四、

12、强度的校核 强度的校核主要是校核连接螺栓的抗拉强度。 当液压系统提供14.37MPa的高压油时，活塞杆产生的力： 那么均分在法兰盘上的4个螺栓和中间的连接钩受力为： 即当达到工作极限的时候，M10螺栓与M10吊环螺钉承受的力均为8800N。 221()440004FDdPN8800fNYour site hereLOGO四、强度的校核四、强度的校核 而螺栓的许用拉应力与螺栓材料的屈服极限 和安全系数S有关，查表得SUS304不锈钢材料的屈服极限 ，安全系数 S=2。则螺栓材料的许用拉应力为： 而当连接螺栓断裂的时候：法兰盘上的M10螺栓与M10吊环螺钉承受的拉应力为 ：s263sMPa2631

13、31.52sMPaMPaS 2f8800=1123.1425fNMPaArYour site hereLOGO四、强度的校核四、强度的校核因为 ，既即法兰盘上的M10螺栓与M10吊环螺钉承受的拉应力 ，因此M10螺栓与M10吊环螺栓符合强度要求。112131.5MPaMPa Your site hereLOGO四、结构参数四、结构参数名称名称结构参数结构参数总体结构尺寸244mm*120mm*120mm油缸尺寸活塞D=80mm,活塞杆d=50mm断裂截面尺寸A=78.5mm连接螺栓的尺寸M10六角头螺栓液压油压力14.37MPa总体质量500g-1000gYour site hereLOGO五

14、、模型与图纸五、模型与图纸整体三围模型：Your site hereLOGO五、模型与图纸 二维图纸主要包括：1.主体2.解脱体3.活塞4.法兰盘5.连接钩6.前盖加上一张总的装配图。Your site hereLOGO六、总结与展望六、总结与展望 整个自动快速解脱装置设计的主要出发点是对解脱方式的一种探索，目前为止初步研究成型的快速解脱装置主要有声控式、机械式、爆炸式，而应用最多且研究比较深入的是声控式自动快速解脱装置，因为声控式的装置具有可远程遥控、可重复使用的优点。因此本文侧重于从其他方面来探索自动快速解脱装置的方案，从而选用了机械式自动快速解脱装置，利用液压油的高压驱动活塞杆产生一定的

15、力来拉断螺栓断裂截面的方式，并结合已有的海况环境分析，加上设计的自动快速解脱装置，研究出一套比较合理且省时的锚泊快速解脱方案。但是本设计为小型的模拟设计，放在实际情况中还有很多需要考虑的因素，因而实用性尚且不足，主要是为了今后在自动快速解脱装置这一方面研究进行一个初步的探索设计，基本目标是实现其主要功能即可。Your site hereLOGO六、总结与展望六、总结与展望 本次设计虽然可以满足自动快速解脱装置正常工作的要求，但是仍然有很多不足之处，应用于实际生活中的话还有诸多因素要加以考虑。在本次自动快速解脱装置设计过程中，综合了我大学中几乎所有的专业课知识，其中包括机械原理、机械设计、材料力

16、学、工程材料，还有三维造型设计，UG，CAD等。这是一个基于大学所学知识上的一次系统设计，也让自己对大学的知识系统进行了一个系统的总结和应用，同时也是对自己的一次自我检验，其中我发现了自己的知识系统漏洞，敦促自己进行查缺补漏，是一个知识全面升华的过程。通过本次设计我也深刻意识到光掌握知识是远远不够的，实践才是检验认识的唯一方式，而当我们进入到实践中的时候，才发现要学习的东西还有很多很多，也体会到设计Your site hereLOGO六、结论与展望六、结论与展望者的艰辛，作为设计者不但要认真的进行计算、校核，严谨的结构设计和制图，还要综合地进行多方面的考虑，比如设计的成本，设计零件的可加工性，

17、运行的安全性，各种组合的选择性，设计的创新性思维等等，都不是我们能够从课本上学习得到的。因此此次设计为即将走向工作岗位的我们提供了一个很好的平台，并且让我们能够更好的认识到一个好的设计对设计者都有哪些要求，为我们未来的工作进行了一次意义非凡的练兵。当前阶段，由于自身的能力尚且有限，还有很多设计方面的问题不够完善需要我们进行改进，而且有很多实际方面的问题也没有考虑周全，这都需要自己进入到工作岗位之后更加努力的学习，积累工作经验，我相信在以后掌握更多的知识并得到足够的社会实践锻炼之后，我能够不断地进行自我提高，立志成为一个合格的优秀的设计者。Your site hereLOGO七、致谢七、致谢短短三个月的毕业设计快要结束了，整个设计过程是一个基于大学所学知识上的一次系统设计，也让自己对大学的知识系统进行了一个系统的总结和应用，同时也是对自己的一