電磁鐵測試系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)【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 摘要 本課題研制出自動(dòng)化測試電磁鐵性能的測試裝置，主要研究內(nèi)容如下： 第一章，概述了比例電磁鐵及其測試裝置研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)，論述了本課題的研究意義和研究內(nèi)容。 第二章，闡述了比例電磁鐵測試系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成部分及測試原理進(jìn)行了簡單的介紹。 第三章，設(shè)計(jì)了比例電磁鐵測試系統(tǒng)的機(jī)械組成部分。 第四章，主要總結(jié)本課題研究結(jié)論。 本課題主要研究的目的在于設(shè)計(jì)出自動(dòng)化測試比例電磁鐵動(dòng)靜態(tài)性能的機(jī)械組成部分。 本課題研究的主要成果是設(shè)計(jì)出一套實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測試比例電磁鐵的動(dòng)靜態(tài)性能的測試裝置。 關(guān) 鍵詞 ：比例電磁鐵；機(jī)械設(shè)計(jì)；算例分析；動(dòng)靜態(tài)特性。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 to is as of is in of of on of of is to a of of is to a of of of 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 目錄 1 緒論 .例電磁鐵國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及類型 .例電磁鐵的測試技術(shù) .課題研究的內(nèi)容及意義 . 電磁鐵自動(dòng)測試平臺(tái)總體設(shè)計(jì) .磁鐵測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和組成 . 控制柜布局設(shè)計(jì) . 機(jī)械系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì) .磁鐵的測試系統(tǒng)原理 . 測試裝置的結(jié)構(gòu)組成及連接 . 測試系統(tǒng)原理 . 測試系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì) .試裝置的機(jī)械設(shè)計(jì) . 臺(tái)架的設(shè)計(jì) . 轉(zhuǎn)接頭的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . 中間傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 直 線軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 傳動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 花鍵軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 定位銷的設(shè)計(jì) .控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 控制柜的骨架 設(shè)計(jì) . 控制柜的外殼設(shè)計(jì) . 總結(jié) .考文獻(xiàn) .謝 .紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 比例電磁鐵作為電液比例控制元件的電氣一機(jī)械轉(zhuǎn)換器件，其功能是將比例控制放大器輸給的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成力或位移。比例電磁鐵推力大，結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)油質(zhì)要求不高，維護(hù)方便，成本低廉，銜鐵腔可做成耐高壓機(jī)構(gòu)，在各類電液控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。 比例電磁鐵的發(fā)展較早起步于國外，特別是西德和日本。生產(chǎn)廠家主要有 研等。國內(nèi)有上海機(jī)床電器三廠和安陽機(jī)床電器廠引進(jìn)了西德 司的比例電磁鐵生產(chǎn)技術(shù)。從 1982 年起，先后開發(fā)出了三種規(guī)格（額定輸出力分別為 55N， 70N， 145N）的普通型和高頻響型耐高壓比例電磁鐵，以及耐高壓雙應(yīng)極化式比例電磁鐵、旋轉(zhuǎn)比例電磁鐵、防爆比例電磁鐵等。 根據(jù)使用情況和調(diào)節(jié)參數(shù)不同，比例電磁鐵可分為力型、位移型和位置調(diào)節(jié)型三種應(yīng)用類型。 力型比例電磁鐵直接輸出力，工作行程短。在工作區(qū)內(nèi)，具有水平的位移一力特性，即輸出力與輸入的電流成一定的比例，與位移無關(guān)； 位移型比例電磁鐵是由力型比例電磁鐵與負(fù)載彈簧共同工作而形成的。電磁鐵輸出的力，通過彈簧轉(zhuǎn)換成位移，由此實(shí)現(xiàn)了電流 力 位移的線性轉(zhuǎn)換。這種類型的比例電磁鐵，輸出量是與電流成正比的位移，其工作行程大，大多用在直接控制型比例閥上。位移型比例電磁鐵與力型比例電磁鐵結(jié)構(gòu)完全相同，只有使用條件的區(qū)別，因此它們的控制特性曲線是一致的，都具有水平的位移一力特性和線性的電流一力特性；如果對(duì)位移型和力比例電磁鐵的銜鐵位置通過位移傳感器檢測，構(gòu)成位置電反饋閉環(huán)，就形成了位置調(diào)節(jié)型比例電磁鐵。位置調(diào)節(jié)型比例電磁鐵的銜鐵位置或由其 推動(dòng)的閥芯位置，通過一閉環(huán)調(diào)節(jié)回路進(jìn)行調(diào)節(jié)。只要電磁鐵運(yùn)行在工作區(qū)域內(nèi)，其銜鐵就保持與輸入電信號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置不變，而與所受反力無關(guān)，即它的負(fù)載剛度很大。位置調(diào)節(jié)型比例電磁鐵多用于控制精度要求較高的直接控制式比例閥上。在結(jié)構(gòu)上 ,除了銜鐵的一端接上位移傳感器外，其余的與力型、位買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 移型比例電磁鐵是相同的。除了普通比例電磁鐵外。常見的電磁鐵還有雙向極化式耐高壓比例電磁鐵、插裝閥式比例電磁鐵，旋轉(zhuǎn)比例電磁鐵、防爆比例電磁鐵、內(nèi)裝集成比例放大器式比例電磁鐵等。 注：資料來源： 王俊霞 閥用電磁鐵動(dòng)靜態(tài)性能自動(dòng)測試平臺(tái)的研制 D 浙江 浙江大學(xué) 2008 5 例電磁鐵的測試技術(shù) 比例電磁鐵測試裝置從起步至今，主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：手工測試、記錄階段和計(jì)算機(jī)輔助測試 (段。由于手工測試記錄裝置控制部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、故障率高且故障排除難度大，同時(shí)在測試時(shí)有太多人為因素的影響，從而導(dǎo)致測試精度低、測試速度慢，且勞動(dòng)強(qiáng)度大。因此本課題的測試系統(tǒng)采用的是計(jì)算機(jī)輔助測試 (術(shù)、虛擬儀器 (術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的測試臺(tái)。 計(jì)算機(jī)輔助測試（ 術(shù)是測試技術(shù)發(fā)展的重要產(chǎn)物，目前大多數(shù)測試裝置都以功能強(qiáng) 大的計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)結(jié)合后可以將信號(hào)分析與處理、結(jié)果表達(dá)與輸出通過計(jì)算機(jī)完成。計(jì)算機(jī)軟件可以實(shí)現(xiàn)各種各樣的信號(hào)分析、處理，完成多種多樣的測試功能。計(jì)算機(jī)顯示器可以形象、方便地模擬各種儀器控制面板，以各種形式表達(dá)輸出檢測結(jié)果，充分利用計(jì)了算機(jī)豐富的軟硬件資源，可以較大突破傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、表達(dá)、傳遞、存儲(chǔ)等方面的限制，達(dá)到傳統(tǒng)儀器無法比擬的效果。 課題研究的內(nèi)容及意義 本課題的目的及意義就在于對(duì)比例電磁鐵的性能測試裝置進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化或者自動(dòng)化測試的目的，研究測試裝 置的機(jī)械結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、材料結(jié)構(gòu)性能等。 本課題以比例電磁鐵自動(dòng)測試平臺(tái)為研究對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化或者自動(dòng)化測試比例電磁鐵的動(dòng)、靜態(tài)性能。本課題的主要研究內(nèi)容如下： （ 1） 測試系統(tǒng)的總體布局； 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 （ 2） 測試系統(tǒng)儀器的選用； （ 3） 測試系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)及材料選用； （ 4） 測試平臺(tái)測試精度分析及實(shí)現(xiàn)； 自動(dòng)測試平臺(tái)開發(fā)研制過程中，存在如下技術(shù)難點(diǎn)： （ 1）拉壓力傳感器的安裝 拉壓力傳感器是通過轉(zhuǎn)接頭與左右兩邊的電磁鐵和中間傳動(dòng)軸非緊固連接的，因此每次進(jìn)行測試時(shí)均要進(jìn)行軸線的校核，使拉壓力傳感器兩邊的轉(zhuǎn)接頭的軸線與兩邊的軸線重合。 （ 2）測試裝置臺(tái)架的設(shè)計(jì) 測試裝置的電磁鐵、傳感器等器材均固定在臺(tái)架的相應(yīng)的支架上，為了保持真?zhèn)€測試裝置的所有分支軸線均在同一中間軸線上，因此臺(tái)架的支架與底座的垂直度要求比較高，才能保證所有分支軸線保持在同一中間軸線上。因此技術(shù)難點(diǎn)在于臺(tái)架支架與底座垂直度的設(shè)計(jì)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 本章介紹了電磁鐵測試系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及其規(guī)格參數(shù)和電磁鐵的測試原理以及測試性能指標(biāo)。 電磁鐵測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和組成 本課題所研制 的電磁鐵自動(dòng)測試平臺(tái)主要由控制系統(tǒng) (控制柜 )和機(jī)械系統(tǒng)(測試裝置 )兩部分組成。 控制系統(tǒng)主要完成電磁鐵測試信號(hào)發(fā)生，測試數(shù)據(jù)的采集和處理，以及繪制測試性能曲線和顯示、打印測試結(jié)果等功能。在測試控制柜上安裝有外部有狀態(tài)指示燈和電子顯示儀表，操作人員通過控制開關(guān)按鈕，根據(jù)狀態(tài)指示燈和顯示儀表的指示可以完成自動(dòng)控制測試所需要的基本設(shè)置。 機(jī)械系統(tǒng)主要是為被測試電磁鐵、測試過程中所需的各種檢測傳感器、定位機(jī)構(gòu)等提供必要的機(jī)械支持、固定和精確的機(jī)械傳動(dòng)，以得到控制系統(tǒng)分析所需要的數(shù)據(jù)。 控制柜 布局設(shè)計(jì) 根據(jù)人機(jī)工程學(xué)界面設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)理念，控制柜的總體外形尺寸為 1200 600 1400磁鐵的機(jī)械系統(tǒng)（測試裝置）的安裝位置距離地面 760臥式操作方式。 控制柜主要主要結(jié)構(gòu) 如圖 2了能夠合理設(shè)計(jì)出控制柜實(shí)驗(yàn)桌子的內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)，以下簡單介紹所選用儀器的基本規(guī)格性能參數(shù)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 示燈 圖 2電磁鐵測試系統(tǒng)總裝圖 1）工控 機(jī) 采用的是深圳研江智能科技有限公司生產(chǎn)的 嵌入式無風(fēng)扇工控機(jī) （型號(hào)： C。 集成 心顯卡，提供 持同步/異步， 82個(gè) 1個(gè) 支持可完成傳輸速度為 3背板配有 1個(gè) I /O 接口： 1個(gè) 12V 1個(gè) 鍵盤鼠標(biāo)接口， 1個(gè) 1個(gè) 第 9 V/12V 帶電功能， 1個(gè) 口， 4個(gè) 2）顯示屏 顯示屏主要是提供操作界面、顯示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其它一些圖形或表格，所選用的顯示屏是深圳市希之望科技有限公司生產(chǎn)的 15英寸 型號(hào)：1501M），采用防干擾金屬外殼，無輻射，并提供良好的散熱，可應(yīng)對(duì)嚴(yán)格的環(huán)境。5響應(yīng)時(shí)間，顯示高速的運(yùn)動(dòng)圖像，配備 接口， 分辨率。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 3）可調(diào)電源 是 香港龍威牌的直流穩(wěn)壓電源（ 數(shù)字顯示輸出高精度穩(wěn)壓、穩(wěn)流，輸出電壓、電流可從 0 到標(biāo)稱值之間連續(xù)可調(diào)，輸出電壓連續(xù)可調(diào)范圍且穩(wěn)壓穩(wěn)定度 : +2出電流連續(xù)可調(diào)范圍 0 5，并且獨(dú)具毫安控制功能 , 顯示精確可達(dá)到 1 +2時(shí)帶負(fù)載能力強(qiáng)和具有限流量保護(hù)和短路保護(hù)功能。其輸入電壓 : 220V 10%，頻率 : 50/60 4）打印機(jī) 選用的是佳能 升華打印機(jī)，可支持網(wǎng)路打印。 5） （ 1） 示燈 選用的是 圣達(dá)電器 列的型號(hào)為 指示燈，顏色多種多樣，安裝方便。 （ 2）按鈕開關(guān) 選用的是 圣達(dá)電器 鈕開關(guān)指示燈。 6）顯示儀表 顯示儀表主要包括力傳感器用、測量位移傳感器用、行程控制傳感器用、 電流傳感器用四臺(tái)顯示儀表和直流線性電源自身配帶的顯示儀表。 機(jī)械系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì) 本課題所研制的測試系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)即為電磁鐵測試裝置，是整個(gè)測試系統(tǒng)的核心機(jī)構(gòu)。電磁鐵測試裝置的加工精度以及各傳感器和機(jī)構(gòu)的安裝精度直接關(guān)系到整個(gè)測試系統(tǒng)的測 試準(zhǔn)確度和測試精度，更為重要的是它的設(shè)計(jì)是否合理直接決定著整個(gè)測試裝置是否能夠?qū)崿F(xiàn)完成電磁鐵性能測試。 測試裝置主要是由比例電磁鐵、拉壓力力傳感器、直線軸承、推力球軸承、直線步進(jìn)電機(jī)、位移傳感器等機(jī)構(gòu)固定在 400 200測試臺(tái)架上，如圖 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 6. 直線軸承座 8 中間傳動(dòng)軸 右 圖 2測試裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 臺(tái)架能提供與被測試器件匹配的標(biāo)準(zhǔn)螺紋安裝接口，保證被測試器件的輸出桿與位置調(diào)整機(jī)構(gòu)的中心、拉壓力傳感器保持在同一軸線上。位置調(diào)整機(jī)構(gòu)由中間傳動(dòng)軸、花鍵軸、兩個(gè)直線軸承和直線軸承座、兩個(gè)推力球軸承、兩個(gè)不一樣的齒輪、直線步進(jìn)電機(jī)以及定位銷組成，并提供與位移傳感器的安裝接口。兩個(gè)直線軸承起到支撐中心軸桿的作用，直線軸承分別安裝在兩個(gè)固定在臺(tái)架上的直線軸承座內(nèi)。兩個(gè)推力球軸承起到限制花鍵軸的左右移動(dòng)，并安裝在臺(tái)架的兩肋里邊?；ㄦI軸內(nèi)螺紋與中間傳動(dòng)軸 上的螺紋段配合，外花鍵連接齒輪，起到傳動(dòng)的作用。中間傳動(dòng)軸上開有一個(gè)通空，通孔內(nèi)嵌入定位銷并固定在臺(tái)架一個(gè)肋的小孔中，用以限制中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。 為了準(zhǔn)確設(shè)計(jì)臺(tái)架及相關(guān)傳動(dòng)或固定機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)，以下先簡單介紹測試裝置中所選儀器器材的基本規(guī)格和性能。 1） 電磁鐵 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 （ 1） 比例電磁鐵 （ 2） （ 3）比例閥用電磁鐵 （ 3）濕式電磁鐵 圖 2比例電磁鐵 電磁鐵的形式多種多樣，種類繁多，其中比例電磁鐵鐵就是其中的一種。本課題選用典型的力型比例電磁鐵作為電磁鐵測試系統(tǒng)的研究對(duì)象。采用的電磁鐵是安陽派菲克電磁科技公司力型比例電磁鐵 圖 21），選用的比例電磁鐵的技術(shù)參數(shù)如表 2 表 2比例電磁鐵的技術(shù)參數(shù) 額定電壓（ V） 定電流（ A） 阻（ /20） 21 額定推力（ N） 63 額定行程（ 3 力滯環(huán)（ %） 2 電流滯環(huán)（ %） 2 重復(fù)精度（ %） 1 通電持續(xù)率（ %） 100 推桿伸出長度（ 11 承受油壓（ 21 防護(hù)等級(jí) 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 2）拉壓力傳感器 拉壓力傳感器主要是測量電磁鐵的吸力，然而傳感器需要比較高的靈敏度，因此本次選用的南京順來達(dá)測控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的拉壓力傳感器，均可承受拉力和壓力，且輸出對(duì)稱性好。拉壓力傳感器的 技術(shù)參數(shù)如表 2 表 2拉壓力傳感器的的技術(shù)參數(shù) 額定載荷 5合精度 性 +滯后 +重復(fù)性） 靈敏度 2.0 蠕變 F S/30點(diǎn)輸出 1 F S 零點(diǎn)溫度影響 F S/10 輸出溫度影響 F S/10 工作溫度 +65 輸入阻抗 380 10 輸出阻抗 350 3 絕緣電阻 5000 安全過載 150 F S 供橋電壓 建議 10質(zhì) 合金鋼或不銹鋼 3）直線軸承 選用的是浙江直線軸承制造 有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 4）推力球軸承 選用的是 力球軸承， 平面推力球軸承墊片材料是軸承鋼，分為帶溝道和不帶溝道。保持器的材料分為不銹鋼和銅 ，平面推力球?qū)倏煞蛛x型軸承，接觸角 90 ，可以分別安裝。 5）直線步進(jìn)電機(jī) 選用的是常州森爾科機(jī)電有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 42線步進(jìn)電買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 機(jī)。步距角為 相電壓為 電流為 轉(zhuǎn)矩為 M，定位力矩為 6）直線位移傳感器 選用的是米朗 科技的 列微型自恢復(fù)式直線位移傳感器。有效行程：5性精度： 阻值： 5%。重復(fù)精度達(dá)到 電磁鐵的測試系統(tǒng)原理 測試裝置的結(jié)構(gòu)組成及連接 測試裝置的結(jié)構(gòu)組成主要由臺(tái)架、位置調(diào)整機(jī)構(gòu)、拉壓力傳感器、位移傳感器等組成，如圖 2測電磁鐵的銜鐵依次連接轉(zhuǎn)接頭、裝接頭、拉壓力傳感器、轉(zhuǎn)接頭、位移調(diào)整機(jī)構(gòu)及位移傳感器，位置調(diào)整 機(jī)構(gòu)是由直線軸承座、直線軸承、推力球軸承傳動(dòng)軸、帶有花鍵和內(nèi)螺紋的齒輪軸套、齒輪、直線步進(jìn)電機(jī)等機(jī)構(gòu)組成。由于電磁鐵的銜鐵與拉壓力傳感器非緊固連接，只測量銜鐵輸出的壓力，故該測試臺(tái)體只適用于單向電磁鐵的測試。 測試系統(tǒng)原理 計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)如圖 2要由測試計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理器、信號(hào)發(fā)生器、放大器、采樣電阻等部分組成。信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生各種電磁鐵測試信號(hào)，放大器驅(qū)動(dòng)電磁鐵來處理信號(hào)，采樣電阻兩端的電壓監(jiān)測產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)并輸出至信號(hào)處理器，位移傳感器產(chǎn)生位移信號(hào)至信號(hào)處理器，拉壓力傳 感器產(chǎn)生的力信號(hào)輸至信號(hào)處理器，信號(hào)處理器對(duì)電流、位移、力信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，使之滿足計(jì)算機(jī)采集的要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 圖 2計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)原理圖 測試系統(tǒng)采用的是計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析和計(jì)算，可得到電磁鐵的靜動(dòng)態(tài)力特性，如靜態(tài)位移一力特性、靜態(tài)電流一力特性以及固定位置下的力階躍響應(yīng)特性和力幅頻、相頻特性等。 1）靜態(tài)位移一力特性曲線 比例電磁鐵被固定在試驗(yàn)臺(tái)的臺(tái)架的支座上，當(dāng)通入不同的恒定電流信號(hào)時(shí)，其銜鐵會(huì)全部伸出 (位于吸合區(qū) )，而后直線步進(jìn)電機(jī)間接帶動(dòng)力傳感器下低速運(yùn)行，與銜鐵接觸后停止 ，實(shí)現(xiàn)零位的標(biāo)定。在行程范圍內(nèi)，直線步進(jìn)電機(jī)通過其伺服控制器實(shí)現(xiàn)低速連續(xù)往復(fù)運(yùn)行，帶動(dòng)力傳感器移動(dòng)而間接改變比例電磁鐵的銜鐵位置。同時(shí)，通過力傳感器和位移傳感器獲得銜鐵在不同位置的力、位移相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，經(jīng)軟件處理后獲得不同的恒定電流下比例電磁鐵的靜態(tài)位移一力特性曲線。 2）靜態(tài)電流一力特性 與靜態(tài)位移一力特性測試方法類似，只是在零位標(biāo)定后，調(diào)節(jié)直線步進(jìn)電機(jī)，使直線步進(jìn)電機(jī)不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以防止軸軸向移動(dòng)，使得電磁鐵的銜鐵固定在行程內(nèi)的某一位置下，在允許范圍內(nèi)，輸入比例電磁鐵連續(xù)的電流控制信號(hào)，通過力傳感 器監(jiān)測到該位置下相應(yīng)的力信號(hào)，從而可得到行程內(nèi)某一位置下的靜態(tài)電流一力特性曲線。 3）力階躍響應(yīng)特性 在行程內(nèi)的某一固定位置下，當(dāng)電磁鐵通入階躍電壓信號(hào)時(shí)，由拉壓力傳感買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 器監(jiān)測可得到力階躍響應(yīng)特性。 4）力幅頻和相頻特性 在行程內(nèi)的某一固定位置下，當(dāng)電磁鐵通入恒定幅值變頻率正弦電流信號(hào)時(shí)，通過拉壓力傳感器監(jiān)測的力幅值和相位信號(hào)與輸入電流的幅值和相位信號(hào)相比較，可得到動(dòng)態(tài)力幅頻和相頻特性。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 測試裝置的機(jī)械設(shè)計(jì) 測試 裝置是整個(gè)測試系統(tǒng)核心組成部分，它的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)乎測試數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，從而影響被測電磁鐵的性能的測試。測試裝置的裝配精確與否直接與測試裝置的機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)有關(guān)。本小節(jié)的內(nèi)容主要介紹測試裝置中的機(jī)械零部件的機(jī)械設(shè)計(jì)。 臺(tái)架的設(shè)計(jì) 在整個(gè)測試裝置中，臺(tái)架起到安裝固定位置的作用，如圖 3架的設(shè)計(jì)是否合理直接影響整個(gè)測試實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。臺(tái)架是固定被測電磁鐵、各傳感器和步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)機(jī)構(gòu)，為各種元件的安裝提供安裝基準(zhǔn)和載體，使各零件有機(jī)結(jié)合成為具有一定功能的機(jī)械結(jié)構(gòu)整體。同時(shí)臺(tái)架底座又 擔(dān)當(dāng)著保證整個(gè)測試臺(tái)架的水平度、穩(wěn)定度的角色。 3、 圖 3測試裝置臺(tái)架 在測試過程中，臺(tái)架的固定被測電磁鐵支架所受的力最大，最大達(dá)到電磁鐵的吸力。被測電磁鐵支架受力發(fā)生變形時(shí)，會(huì)使被測電磁鐵推桿軸心與原定設(shè)計(jì)時(shí)的軸線方向形成一定的夾角，如果夾角過大則會(huì)影響被測電磁鐵推桿與轉(zhuǎn)接頭買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 的配合，從而影響測試裝置的性能。因此被測電磁支架（包括其他支架）的設(shè)計(jì)剛度和強(qiáng)度都要在機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的允許范圍內(nèi)，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真。 （ 1）被測電磁鐵支架 加加強(qiáng)筋 根據(jù)被測電磁鐵最大吸力 63N，擬定被測電磁鐵支架的最大受力 100N，材料為 用 定底座，再者模擬固定被測電磁鐵支架，對(duì)支架進(jìn)行施加壓力，運(yùn)行后的結(jié)果如圖 3示。 圖 3被測電磁鐵加強(qiáng)筋支架變形分析結(jié)果 圖 3被測電磁鐵加強(qiáng)筋支架應(yīng)力分析結(jié)果 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 根據(jù)分析結(jié)果可清楚的看出：被測電磁鐵支架的最大屈服力為 受的最大應(yīng)力為 大變形位移為 m，即設(shè)計(jì)的剛度和強(qiáng)度完全可以達(dá)到使用要求。 （ 2）被測電磁鐵支架未加加強(qiáng)筋 根據(jù)被測電磁鐵最大吸力 63N。擬定被測電磁鐵支架的最大受力 100N，材料為 用 例對(duì)被測電磁鐵支架進(jìn)行了靜態(tài)受力狀態(tài)下的應(yīng)力和變形分析，固定底座，再者模擬固定被測電磁鐵支架，對(duì)支架施加壓力，運(yùn)行后的結(jié)果如圖 3示。 圖 3被測電磁鐵加支架應(yīng)力分析結(jié)果 圖 3被測電磁鐵加支架變形分析結(jié)果 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 根據(jù)分析結(jié)果可清楚的看 出：被測電磁鐵支架的最大屈服力為 受的最大應(yīng)力為 大變形位移為 m，即設(shè)計(jì)的剛度和強(qiáng)度完全可以達(dá)到使用要求。 通過 利用 例比較，為了增加臺(tái)架的使用壽命和加強(qiáng)臺(tái)架的剛度，最后選用加了加強(qiáng)筋的臺(tái)架的設(shè)計(jì)。 轉(zhuǎn)接頭的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 整個(gè)測試過程當(dāng)中，拉壓力傳感器兩端的轉(zhuǎn)接頭只承受壓力，并起到連被接測電磁鐵和中間軸與拉壓力傳感器的作用。轉(zhuǎn)接頭與被測電磁鐵和中間軸的連接是非緊固連接，另一頭是通過 螺紋與拉壓力傳 感連接。由于被測電磁鐵推桿直徑是 5了確保整個(gè)測試裝置的安裝位置合理規(guī)范，因此轉(zhuǎn)接頭與推桿連接處端面面積必須大于推桿的端面面積，并設(shè)置為直徑 10長為27圖 3 圖 3轉(zhuǎn)接頭 擬定轉(zhuǎn)接頭的材料選用灰口鑄鐵 自機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版，成大先主編），灰口鑄鐵抗壓強(qiáng)度非常高。由于被測電磁鐵的最大吸力為 63N，且只受壓力。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版單行本成大先主編表 3b 130機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版第一卷安全系 數(shù) n= 許用應(yīng)力： =s/n=52 (3轉(zhuǎn)接頭的應(yīng)力： =F/A= (3轉(zhuǎn)接頭滿足強(qiáng)度極限要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 19 中間傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中 間傳動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)形式的來回做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，中間傳動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)是通過花鍵軸的內(nèi)螺紋傳動(dòng)的，同時(shí)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中只受壓力的作用。由于受到壓力的作用，中間傳動(dòng)軸會(huì)發(fā)生彎曲變形，如果變形太大，就會(huì)與原設(shè)定的軸線發(fā)生偏移，從而會(huì)影響整個(gè)測系統(tǒng)的性能。因此中間傳動(dòng)軸的 設(shè)計(jì)剛度和強(qiáng)度都要在機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的允許范圍內(nèi)，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真分析。在整個(gè)過程中，中間傳動(dòng)軸受力大小與被測電磁鐵的吸力大小相等。 圖 3中間傳動(dòng)軸 擬定受力 100N，材料為 簡化模型為下圖 3間的螺紋去掉細(xì)化軸。利用 擬固定中間傳動(dòng)軸的一端，另一端施加壓力，運(yùn)行的結(jié)果如圖 3 圖 3簡化后中間傳動(dòng)軸 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 20 圖 3中間傳動(dòng)軸的應(yīng)力分析結(jié)果 圖 3中間傳動(dòng)軸的應(yīng)力分析結(jié)果 根據(jù)分析結(jié)果可清楚的看出：中間傳動(dòng)軸的最大屈服力為 受的最大應(yīng)力為 大變形位移為 m，即設(shè)計(jì)的剛度和強(qiáng)度完全可以達(dá)到使用要求。 直線軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 直線軸承座主 要是放置直線軸承，以支撐中間傳動(dòng)軸，總共有左右兩個(gè)。由于本課題設(shè)計(jì)要求，選用的直線軸承是 列的，內(nèi)徑為 6徑為 12直線軸承起到支撐中間傳動(dòng)軸做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的作用，因此直線軸承座與直線軸承的安裝是過盈配合。直線軸承座使用的材料是 素結(jié)構(gòu)鋼，直線軸承座的內(nèi)孔設(shè)計(jì)是基軸制，加工時(shí)的熱處理方式是調(diào)質(zhì) 55，內(nèi)表面為表面淬火 5862，以提高內(nèi)孔表面的耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。直線軸承座的安裝尺寸如圖 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 21 圖 3直線軸承座 圖 3直線軸承 座 傳動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在測試電磁體性能時(shí)，直線步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)中間轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位移。 齒輪的傳動(dòng)是由直線步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而驅(qū)動(dòng)的，被測電磁鐵的額定行程為3m，因此相對(duì)應(yīng)的電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)是比較慢的。由于本課題選用的電機(jī)靜力矩比較小，M，因此齒輪的傳動(dòng)類型是屬于輕載型的，即微型齒輪。為了能夠精確測得電磁鐵的靜態(tài)位移 力特性，選用的齒輪傳動(dòng)比為 i=1:3，模數(shù) m=1，小齒輪齒數(shù) Z=20，大齒輪齒數(shù) Z=60。 齒輪材料及其熱處理是影響齒輪承載能力和使 用壽命的關(guān)鍵因素，也是影響齒輪生產(chǎn)質(zhì)量和成本的主要環(huán)節(jié)。制造齒輪的材料主要是各種鋼材，其次是鑄鐵，還有其他的非金屬材料；齒輪的材料選用的基本原則是：齒輪的材料必須滿足工作條的要求，如強(qiáng)度、壽命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 22 考慮到齒輪的需要滿足的工作條件比較低，強(qiáng)度要求一般，因此大小齒輪均選用的材料為 45號(hào)鋼，熱處理為調(diào)質(zhì)或回火。 根據(jù)直線步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的尺寸要求，小齒輪的安裝尺寸如圖 3 圖 3直線步進(jìn)電機(jī)上的小齒輪 根據(jù)中間傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)尺寸要求，以及齒輪的工作環(huán)境，大齒輪的安裝尺寸如圖 3 圖 3傳動(dòng)齒輪的安裝尺寸 花鍵軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 花鍵軸在測試過程中起到傳遞運(yùn)動(dòng)的作用，即連接傳動(dòng)齒輪和中間傳動(dòng)軸，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的一種關(guān)系?；ㄦI軸與中間傳動(dòng)軸的連接是通過普通螺紋（測試過程是屬于輕載類型，選用普通螺紋藍(lán)傳遞軸向力）連接，花鍵軸與傳動(dòng)齒輪的連接是通過花鍵來連接的?；ㄦI中選用的材料是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu) 65文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 23 熱處理要求是調(diào)質(zhì)， 555，裝配部位表面淬火 45，以提高花鍵軸內(nèi)外表面的硬度機(jī)耐磨性，以及保持芯部一定的韌性。花鍵軸的安裝尺寸如圖3 圖 3花鍵軸的安裝尺寸 1) 花鍵軸的計(jì)算 為了避免健齒工作表面壓潰（靜連接）或過度磨損（動(dòng)連接），應(yīng)進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核計(jì)算，計(jì)算公式如下： 靜連接 (3動(dòng)連接 (3式中 T 傳遞轉(zhuǎn)矩， N z 花鍵的齒數(shù)； 平均圓直徑， 形花鍵 2 開線花鍵 D； D 矩形花鍵大徑，漸開線花鍵為分度圓直徑， h 健齒工作高度，矩形花鍵 2 ， 開線花 鍵 h=m（ =30）、 h= =)、 h= =45 )(； 各齒間載荷不均勻系數(shù)，一般取 =數(shù)多時(shí)取偏小值； 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 24 花鍵的許用擠壓應(yīng)力， 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)連接與緊固單行 本第五版成大先主編，表 5 許永用壓強(qiáng)， 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)連接與緊固單行本第五版 成大先主編，表 5 本課題選用是矩形花鍵，工作條件屬于靜聯(lián)接。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)連接與緊固單行本第五版成大先主編，表 5用擠壓應(yīng)力100140用的直線步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩為 M；則花鍵的強(qiáng)度校核計(jì)算如下 ： 0 0 Pz h (3健齒表面滿足強(qiáng)度要求。 定位銷的設(shè)計(jì) 定位銷在測試裝置的作用是保證中間傳動(dòng)軸不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)而只做左右的移 動(dòng)，同時(shí)為了減小與中間傳動(dòng)軸的摩擦，定位銷與中間傳動(dòng)軸的配合是間隙配合，選用的材料是 45 號(hào)鋼，表熱熱處理為調(diào)質(zhì)，定位銷的安裝尺寸如圖 3 圖 3定位銷的安裝尺寸 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 25 控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 控制柜設(shè)計(jì)，主要是布置控制系統(tǒng)的儀器，如顯示儀表、顯示屏等儀器?？刂乒竦脑O(shè)計(jì) 主 要是 保證承載測試臺(tái)體面板的平面度和水平度。 控制柜的骨架設(shè)計(jì) 整個(gè)桌子是鈑金件，主要由桌子主架、桌子封面板塊和其他零部件等組成，桌子主架的外形如圖 3 圖 3子主架的結(jié)構(gòu)示意圖 實(shí)驗(yàn)桌 子主架主要起到支撐和固定的作用，所選用的材料為 30 30 25 號(hào)鋼方形鋼管，為了連接鍵盤架和固定測試裝置，其所連接的橫梁需用 30 30 3熱軋等邊角鋼。 控制柜的外殼設(shè)計(jì) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 26 桌子的整體結(jié)構(gòu)除了桌子主架之外，還包括桌子的封面材料，如圖 3了能夠提高桌子的使用性能和坐姿的而是用壽命，桌子的封面材料總選用兩種厚度不同的 25號(hào)鋼板 材料。 桌子的正面和桌子的儀表面選用的材料是厚度為 5號(hào)鋼材料，因?yàn)樽雷诱嬷饕惺軠y試裝置的重力以及當(dāng)值其他儀器器材，桌子的儀表面主要是放 置顯示屏、顯示儀表等儀器器材，其主要承受是儀器的重力。桌子的其他封面選用的是厚度 1 25號(hào)鋼板材料，這些封面主要是起到防塵或放置其它要求不高的器材。 5、 6、 圖 3實(shí)驗(yàn)桌子的整體結(jié)構(gòu) 桌子儀表封面的安裝尺寸