JYCSⅢ型機械系統(tǒng)性能研究及參數研究

畢業(yè)設計(論文)課 題 名 稱 JYCS-型機械系統(tǒng)性能研究及參數 可視化分析實驗臺 學 生 姓 名 學 號 系、年級專業(yè) 08 級 機械類（現代制造技術方向） 指 導 教 師 陳 志 剛 職 稱 教 授 2012 年 5 月 20 日邵陽學院畢業(yè)設計（論文）I內容提要為了解決機械設計課程相關實驗分散進行，缺乏組合實驗的問題，設計了一種JYCS-型機械系統(tǒng)性能研究及參數可視化分析實驗臺。該實驗臺利用光柵角位移傳感器測量轉軸轉速的大小，利用高精度拉壓力傳感器測量加載在軸瓦上壓力的大小，利用貼在螺栓組螺栓上的應變片感應靜載荷的大小。整個試驗臺可以實現帶傳動，鏈傳動，滑動軸承，動態(tài)螺栓，螺栓組螺栓的性能測試與分析，也可對整個機械系統(tǒng)性能進行測試分析。該實驗臺對不同工作條件下工作的傳動部分的性能參數進行檢測，數據可通過數碼管顯示或計算機自動采集分析，顯示運動參數的實時變化曲線，具有綜合性強、完整性好、便于教師指導實驗等優(yōu)點。其檢測控制系統(tǒng)以 51 系列單片機組為核心，配有放大、濾波、抗干擾電路實現數據采集、放大、初步處理和數據通訊，以及電機控制等功能，利用串口實現數據采集箱和電腦之間的信息通訊；以 Vb 為開發(fā)平臺，包括實驗內容介紹、參數可視化分析、實驗結果分析等內容；實驗結果可以以文本形式保存，并可在網絡上發(fā)送，便于網絡化實驗，而且教師可在網上批改作業(yè)。此設計在整體上結構布局合理，將機械工程測試技術和計算數據處理技術結合一體，具有較好的經濟性和實用性,有助于增強學生的工程實踐能力。邵陽學院畢業(yè)設計（論文）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.邵陽學院畢業(yè)設計（論文）III目 錄內容提要 .ISummary.II1 緒論 .11.1 實驗室的簡介 .11.2 課題來源 .31.3 國內外儀器儀表的發(fā)展趨勢 .31.4 實驗臺設計內容.112 實驗臺總體結構布局 .132.1 實驗臺總體構思 .132.2 實驗傳動路線的擬定 .132.3 實驗臺總體結構布局圖 .152.4 制動系統(tǒng)的選擇 .153 本實驗臺的組成及調整 .193.1 結構流程圖 .194 本實驗臺上帶傳動和軸的機構設計計算 .244.1 帶輪傳動的計算 .244.2 帶輪軸的設計 .285 偏心凸輪傳動軸的設計.305.1 軸的相關數據的設計 .305.2 軸的校核 .316 螺栓螺紋的計算 .346.1 動態(tài)變載荷螺栓螺紋的計算 .34邵陽學院畢業(yè)設計（論文）IV6.2 受橫向載荷鉸制孔螺栓連接的基本計算 .356.3 動態(tài)螺栓變載荷的上的螺紋計算 .367 實驗臺的測試控制系統(tǒng)與實驗臺的配套軟件 .397.1 實驗臺的測試控制系統(tǒng) .397.2 實驗臺的配套軟件 .408 該實驗臺可進行的實驗項目 .418.1 靜態(tài)螺栓組應變實驗 .418.2 帶傳動實驗 .438.3 滑動軸瓦油膜壓力分布分析實驗 .458.4 動態(tài)螺栓聯(lián)接實驗 .478.5 系統(tǒng)速度波動實驗.488.6 注意事項 .48總 結 .49參考文獻 .50致謝 .511百手起駕 整理為您1 緒論1.1 實驗室的簡介實驗室是科學的搖籃，是科學研究的基地，對科技發(fā)展起著十分重要的作用。在國際上享有盛譽的著名實驗室更被譽為科研領域的麥加，是科技工作者向往和追求的地方。這些實驗室往往代表了世界前沿基礎研究的最高水平，誕生了一大批諾貝爾獎獲得者和具有劃時代意義的科技創(chuàng)新成果，是開展高層次學術交流的重要場所。1.1.1 實驗室的發(fā)展動向 近年來，隨著微電子、自動化、計算機和信息管理等相關技術向傳統(tǒng)機械行業(yè)的不斷滲透，給機電類專業(yè)的發(fā)展帶來了前所未有的活力。同時，我國的產業(yè)結構調整、企業(yè)改制及技術改造正向縱深推進，中國有望成為世界新的制造中心和加工中心，制造業(yè)將成為我國的支柱產業(yè)和主導產業(yè)。 “制造業(yè)信息化” 和“機床數控化”作為現代加工業(yè)制造業(yè)的高科技標志和發(fā)展趨勢，為高等工程教育創(chuàng)造了廣闊的人才市場空間。國家實施科教興國戰(zhàn)略，加大對高等教育的投入，學校進入了發(fā)展建設的新時期，給實驗室?guī)砹诵碌陌l(fā)展機遇。構建以綜合性、設計性、應用性為主，既有基本技能訓練，又有開發(fā)創(chuàng)新的實踐教學體系，改變實踐教學附屬于課堂教學，以驗證性、演示性實驗為主的現狀，打破各專業(yè)課程間的壁壘，加強課程間的交叉、滲透，建立系列課程或課群起點上的具有一定柔性、實驗實習一體性的獨立的實訓環(huán)節(jié)，建成基本技能、專業(yè)技能、技術應用能力訓練有機結合的實踐教學體系，使實踐教學向深層次發(fā)展，以滿足培養(yǎng)學生的應用技能和創(chuàng)新能力的需要。1.1.2 實驗室發(fā)展特點及高等教育對實驗教學的要求高等教育實驗教學的建設目標是：樹立以學生為本，知識傳授、能力培養(yǎng)、素質提高協(xié)調發(fā)展的教育理念和以能力培養(yǎng)為核心的實驗教學觀念，建立有利于培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的實驗教學體系，建設滿足現代實驗教學需要的高素質實驗教學隊伍，建設儀器先進、資源共享、服務開放的實驗教學環(huán)境，建立現代化高2百手起駕 整理為您效運行的管理機制，全面提高實驗教學水平。為高等學校實驗教學提供示范經驗，帶動高等學校實驗室的建設和發(fā)展。實驗教學應以培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新能力和提高教學質量為宗旨，以實驗教學改革為核心，以實驗資源開放共享為基礎，以高素質實驗教學隊伍和完備的實驗條件為保障，創(chuàng)新管理機制，全面提高實驗教學水平和實驗室使用效益。實驗室發(fā)展特點：（1）創(chuàng)造條件，更新項目，實現實驗室全方位的開放實驗室的開放就是實驗室全日向學生開放，并在實驗室中同時安排多項實驗內容，讓學生獨立自主地安排實驗時間，選擇實驗內容，為學生個性化培養(yǎng)提供自由發(fā)展的空間和平臺。積極組織對實驗項目的設計和論證，大膽地削減過去陳舊、簡單重復的演示性和驗證性實驗內容，按照國家教育部本科教學工作水平評估的要求和標 準，增加綜合性、應用性、設計性、創(chuàng)新性的實驗內容和項目，并達到實驗課程總數的80%以上。要使前沿性、創(chuàng)新性的實驗項目在水平上和數量上有較大的突破。（2）加快實施基礎課實驗教學示范中心的建設教育部啟動的“ 基礎課實驗教學示范中心建設 ”計劃，擬在全國建設 100個左右的示范中心。我們應抓住“十二五” 建設機遇，在先期通過由教育部委托省教育廳組織的基礎課教學實驗室評估的實驗室及面向廣大學生受益面較大的實驗室中，重點培養(yǎng)和建設如“ 流體力學實驗中心 ”、 “力學實驗中心” 、 “大學物理實驗中心”、 “機電實驗中心”、 “計算機基礎教學實驗中心 ”、 “自動控制教學實驗中心 ”、 “大學外語語言教學中心”等基礎教學實驗中心。使上述實驗室全部按照 “基礎課實驗教學示范中心”標準進行建設，徹底改善基礎教學實驗條件，成為“十二五” 期間標志性建設成果。通過“十二五 ”期間的重點建設，選擇其中條件比較成熟的，向教育部進行申報。通過基礎課實驗教學示范中心建設工作，建設成國內一流的基礎教學實驗室，對學校的發(fā)展將產生積極影響。（3）加強上層次、上水平的重點實驗室的培育與建設要創(chuàng)建高水平一流的研究型大學，重點實驗室的建設，將會形成學校的核心競爭力。具有鮮明學科特色及強勁科研能力的實驗室，以及今后有發(fā)展前景的基礎實3百手起駕 整理為您驗室，使高校高水平高質量的實驗室從數量上和質量上都有新的突破和飛躍。（4）建設與現代化實驗室相適應的高素質、高水平實驗技術隊伍創(chuàng)新教育的關鍵在教師，教師創(chuàng)新素質的高低是培養(yǎng)和造就高素質創(chuàng)新人才的關鍵。人才因素是保證實驗室可持續(xù)發(fā)展的關鍵因素，也奠定了培養(yǎng)創(chuàng)新人才的師資條件。1.2 課題來源目前，隨著高等工科學校教育改革的深入，根據建設工程型、研究型大學的需要，以及社會對培養(yǎng)現代化的高級人才要求，學生在大學里學習技術基礎課程，掌握基本技能和知識的同時，要求與當代的工程師、研究型人才一樣具有工程設計的綜合創(chuàng)新能力。為此，作為將來從事機械產品的設計、制造以及與此相關的工程技術人員，在掌握機械設計方法、理論的同時，通過較完整的實驗教學的訓練，使學生掌握機械產品的性能測試的綜合能力，從而使學生學會應對分析工程問題，解決問題的能力。同時，掌握各種現代化的測試手段，構筑進行機械產品研制開發(fā)的能力所必需的工程思維。另外，學生在學習理論課程的基礎上，針對實際機器和機械系統(tǒng)進行性能的綜合分析和評估。機械系統(tǒng)是一個較復雜的系統(tǒng)，主要由驅動部分、傳動部分、執(zhí)行部分和鏈接部分組成?，F代機械工業(yè)的發(fā)展為了提高效率、減少設計和制造周期，大部分產品已基本成為模塊化。在原動機方面，電動機、氣缸、液壓缸等已實現了模塊化；而傳動部分也以所謂的減速器的形式作為模塊早已進入市場，當然也包括近年來出現的各種新型減速器、增速器；作為連接使用的模塊有聯(lián)軸器、離合器等也已模塊化；還有支撐零件如滾動軸承等。因此，可以這樣講，構成機器或機械系統(tǒng)的主要部件大都已經模塊化，于是，機械設計的任務就是根據給定的具體功能要求，通過這些模塊的有機組合（設計）構成具有一定目的的系統(tǒng)。因此，基于各種機械模塊，進行系統(tǒng)的創(chuàng)意設計就作為我們開發(fā)創(chuàng)新性實驗平臺的構筑依據。邵陽學院機械與能源工程系按照工程模式進行實驗室的設計與規(guī)劃，尤其重視學生的工程能力、應用能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為了滿足機械設計實驗教學的需求，本文設計了 JYCS-型機械系統(tǒng)性能研究及參數可視化分析實驗臺。1.3 國內外儀器儀表的發(fā)展趨勢4百手起駕 整理為您1.3.1 我國儀器儀表制造業(yè)的發(fā)展趨勢：儀器儀表行業(yè)高技術、高投入、高產出、低能耗、低污染的特點將在低碳經濟和新興產業(yè)的發(fā)展下帶動儀器儀表需求的上升。國內儀器儀表行業(yè)一直以來都是應用在傳統(tǒng)的服務市場，如冶金、火電等行業(yè)。隨著市場需求的改變，越來越多的新型產業(yè)開始興起，物聯(lián)網、智能電網等新技術的發(fā)展快速。食品、藥品安全領域備受人們關注。國家對能源的綜合利用、環(huán)境保護提出了更加嚴格的要求。這同時也為我國儀器儀表行業(yè)提供了廣闊的市場發(fā)展空間和新的發(fā)展方向。隨著經濟的發(fā)展和社會的進步，用戶對儀器儀表需求模式也發(fā)生了很大變化。以環(huán)保行業(yè)為例，以人工采樣和實驗分析正向自動化、智能化、網絡化監(jiān)測方向發(fā)展。大力發(fā)展裝備自動化，提升裝備制造業(yè)的整體水平。儀器儀表是提升裝備制造水平的關鍵，國內儀表企業(yè)要緊緊圍繞汽車裝備、新能源裝備、節(jié)能環(huán)保裝備等方向發(fā)展裝備自動化?！笆?”期間我國自動化儀表行業(yè)市場需將持續(xù)穩(wěn)定增長，年復合增長率為 20%左右， “十二五”末期，市場容量或將超過 3500 億元。隨著經濟和技術的發(fā)展，對自動化控制和檢測技術的要注越來越高，從而出現了大量自動化控制和檢測的新技術和新產品，如功能安全儀表系統(tǒng)，無線儀表等技術和產品。其中工業(yè)自動化儀表，基于現場總線技術的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀表、特種和專用的自動化儀表是其發(fā)展重點。1.3.2 國外儀器儀表發(fā)展趨勢：工業(yè)自動化控制儀表主要包括變送器、調節(jié)器、調節(jié)閥等設備控制儀表從基地式調節(jié)器變送、指示、調節(jié)一體化的儀表開始經歷了氣動、電動單元組合儀表到計算機控制系統(tǒng) DDC 直至今日的分散控制系統(tǒng) DCS 已經走過了 20 多年的里程。DCS 以其高度的可靠性,易于擴充的功能、漂亮的圖形界面、方便的組態(tài)軟件、豐富的控制算法、開放的聯(lián)網能力等優(yōu)點得到迅速的發(fā)展,成為計算機工業(yè)控制系統(tǒng)的主流。PLC 以其結構緊湊、功能簡單、速度快、可靠性高、價格低等優(yōu)點,迅速獲得廣泛應用已成為與 DCS 并駕齊驅的另一種主流工業(yè)控制系統(tǒng)。目前以 PLC 為基礎的 DCS 發(fā)展很快，PLC 與 DCS 相互滲透、相互融合、相互競爭已成為當前工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。 開放化 開放化及小型化 DownSiz 顧客服務系統(tǒng)等新的關鍵技術已進入自動化行業(yè)與以5百手起駕 整理為您往 DCS 相對應的 PC 機控制系統(tǒng)也已經出現。近幾年 PC 機及其相關技術的迅速發(fā)展將對今后產生重大影響。開放化潮流的背景有下述兩方面：a 大量生產的 PC 機已在企業(yè)和家庭中廣泛作為信息設備。b 控制系統(tǒng)的范圍逐漸擴大，用戶希望自選設備并能簡單方便地把它相互連接起來進行統(tǒng)一管理。提供新的服務a 系統(tǒng)集成 System Integrator開放化通過多賣方技術設備的綜合、建立系統(tǒng)，這就需要高效運行的控制系統(tǒng)集成業(yè)務，根據用戶對象熟悉系統(tǒng)中的各種自動化儀表選擇最佳設備。今后的趨勢是由專門的