,无碳小车建模,过程装备与控制工程

静态扭矩试验台设计及无碳小车建模过程装备与控制工程专业罗词文（099054341）指导教师伍毅副教授摘要静态扭矩试验台可以测试出安全联轴器实际可承受的最大扭矩。它可以近似模拟出安全联轴器的工作状态，提高了厂家生产安全联轴器的合格率。本次设计一种静态扭矩试验台，依据试验台改变的测量范围，改变试验台的尺寸，校核主要零部件的承载能力。使得试验台具有重量轻、体积小、动作速度快、易于集成等优点。然而，现有的试验台也存在一些问题，主要是加载中轴两边的液压缸产生的力的大小不相等，会在轴上产生一个竖直方向的力，这给最后的测试结果可能会带来一定的误差。通过改变试验台的扭矩形成原理，将轴两边的液压缸对称反向放置，运行中竖直方向的合力始终为零，使得试验台工作效率与可靠性大大提高。无碳小车的建模主要是按照要求，将设计出的可以满足一个行驶轨迹的小车，通过软件建模，验证实际行走轨迹是否符合要求。关键词：扭矩测试试验台设计无碳小车建模AbstractStatictorquemachinecantestoutthemaximumtorqueofthesafetycoupling.Itcansimulatetheworkingstateofthesafecoupling.atthesametime,safetycouplingmanufacturershaveincreasedtherateofqualifiedproduction.Thistimewedesignakindofstatictorquemachine,whichisbasedontherangeofreasonabletorque.changingthesizeofthestatictorquemachine,checkingthemainparts.Themachinehastheadvantagesoflightweight,smallvolume,fastaction,easyintegration.However,therearesomeprobleminthestatictorquemachinewehave,forexample,whenthehydrauliccylinderformatorqueonaxle,theinequalityforcecannotbeoffsetvertically,thishaveaninfluenceonthetextaccuracy.Makingsurethejoinforcesontheverticalalwaysequalzerobychangingtheformingprincipleofthestatictorquemachine,whichischangethepositionofthehydrauliccylinder.安徽工业大学毕业设计（论文）说明书第1页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊Thepurposeofmechanicalmodelingofcarbonfreecaristomakesurethecarbonfreecarwhichwedesignedcanrunasweimage.Keywords:Torquetesttestmachinedesigncarbonfreecarmodeling安徽工业大学毕业设计（论文）说明书第2页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章绪论1.1大型联轴器国内外发展情况及现状1.1.1联轴器简介联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接[1]。传统的联轴器种类繁多，按照被联接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为[2]：（1）刚性联轴器，又叫固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同。主要有：凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。（2）挠性联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法挠性联轴器中又分为：①．无弹性元件的挠性联轴器，也称刚性可移式联轴器联轴器。刚性可移式联轴器利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿。主要有：牙嵌联轴器（允许轴向位移）、十字沟槽联轴器（用来联接平行位移或角位移很小的两根轴）、万向联轴器（用于两轴有较大偏斜角或在工作中有较大角位移的地方）、齿轮联轴器（允许综合位移）、链条联轴器（允许有径向位移）等。②．弹性可移式联轴器（简称弹性联轴器）。弹性联轴器利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的偏斜和位移，同时弹性元件也具有缓冲和减振性能。主要有：蛇形弹簧联轴器、径向多层板簧联轴器、弹性圈栓销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。传统的联轴器有些已经标准化，选择时先应根据工作要求选定合适的类型，然后再按照轴的直径计算扭矩和转速，从有关手册中查出适用的型号即可，最后对某些关键零件作必要的验算[3、4]。1.1.2液压安全联轴器的应用前景在重型机械，特别是舰艇船舶、汽轮发电机组以及大型化工机械等设备中，常常需要用到大型的联轴器来传递扭矩，联轴器的工作性能也直接影响到整台设备或机组的工作情况。由于这些设备需要传递的扭矩往往很大，而且越来越大，所以，所要求的联轴器的尺寸也越来越大，对联轴器的工作性能和使用寿命的要求也不断提高。如上所述传统的大型联轴器，仍然主要是靠各种各样的键联接来传递扭矩的。对于大型的设备，轴上的键槽会严重削弱轴的强度、刚度以及承载能力。一味增加轴的安徽工业大学毕业设计（论文）说明书第3页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊半径，一方面会增加整个设备的尺寸，使设备变得庞大、笨重，还会增加生产成本；另一方面，单纯的靠增加轴的径向尺寸并不能得到理想的效果，并不能很好的解决问题[5]。另外，大型联轴器在工作过程中要求能够长期稳定运行。为保证所联接两轴的同心度、避免振动，一般大型的联轴器与轴的配合都采用过渡配合或过盈配合。大型联轴器的安装与拆卸是比较困难的。较小尺寸的联轴器，靠机械敲打或推压等方式可以将联轴器与轴装配起来，但往往在装配过程中把联轴器套筒内壁和轴拉毛，而大型的联轴器靠机械敲打根本就不能装配。为避免拉毛和装配困难，大型联轴器在安装过程中一般采用热套或温差法进行装配。首先对联轴器套筒进行加热，或对轴进行冷却，然后迅速将联轴器和轴装配在一起，等温度恢复后联轴器套筒和轴就紧紧的抱在一块儿了。联轴器的维修拆卸更困难，强行的拆卸常常将联轴器和轴损坏，轻者也要把联轴器套筒内壁和轴拉毛，而且往往要花费很长的时间，严重影响设备的正常运行，并带来重大的经济损失。液压联轴器的应用很好的解决了上述问题。液压联轴器最初应用于舰艇和船舶，现在也越来越广泛的应用于其他各个行业，并取得了良好的效果，具有很高的推广价值。目前，联轴器几乎使用在各个领域的所有机器的传动中，它是机器中不可缺少的重要轴系部件。随着原动机和工作机的不同及其发展，联轴器技术的发展很快，其类型繁多，工作原理多种，性能更趋完善,结新颖，构思独特，能满足多种使用场合的需要[6]。液压安全联轴器是具有过载保护功能的一种新型摩擦联轴器的一种，具有诸如高效可靠传递转矩、可调整且能持续保证所预定的转矩、快速安装及拆卸、维修时间短等等[7]。对于生产厂商而言，生产合格、寿命长的液压联轴器是一件十分重要的课题。静态扭矩试验台的设计为生产流水线提供了便捷的测试平台，可以提高工作效率，是的液压联轴器的出厂合格率得到很好的保障。1.1.3液压联轴器的现状液压联轴器作为一种新产品，上个世纪80年代首先出现在瑞典，目前在国外的发展已相对比较成熟。由于在国内开始引进、研究开发的比较晚，有关液压联轴器的一些关键技术还不成熟，设计、制造以及安装使用方法和标准还不统一和完善。所以，进一步探索、研究和优化液压联轴器设计、制造的技术和方法，解决实际设计、生产和制造过程中遇到的问题是很有必要的。尤其是在轧钢设备上的应用[8]。（1）国内研究现状90年代中后期，液压联轴器、液压螺栓等产品，开始在国内出现，也逐渐开始研究，并在各行业广泛推广应用。1996年，中国第二重型机械（集团）公司从国外引进、研制YAL380GC型液压联轴器，并成功运用于武钢冷轧厂双机平整机上。1997年上海造船厂开始开发试制船用液压联轴器、液压螺栓，并于当年6月成安徽工业大学毕业设计（论文）说明书第4页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊功地安装于为德国船东制造的3万吨多用途货船上。近几年来先后获得了GL、CCS、RINA、LR等国内外多家船级社的认可，已成功地使用在二十多艘各种类型船舶上。目前，其产品已开始向机械工业众多领域拓展应用。大亚湾核电厂两台984MW机组联轴器螺栓1995年初改装后至今，多次拆装的实践表明，采用液压螺栓能明显降低联轴器检修的技术难度和劳动强度，对提高机组检修质量和减少工期起到了直接有效的作用。无锡申穗船舶设备有限责任公司是一家专业生产各种规格液压联轴器、液压螺栓的公司，已有十余年的液压联轴器生产历史。该公司目前已拥有两项国家级液压联轴器专利技术。该公司按其公司的《Q/320201AE02-2003液压联轴器》企业标准设计、生产的各种型号液压联轴器，在1996年已被列入国军标《GJB3271-98舰船联轴器通用规范》中，2006年列入军用产品的型谱中，并通过GB/T9001-2000和GJB9001A-2001民用和军用质量体系认证。2002年获得中国船级社（CCS)船用产品《XCC-XCF液压联轴器》型式认可；产品设计已获得国外GL、BV、AVS等多家船级社的认可，并已装船使用。该公司十余年已生产各类液压联轴器一千六百余套，广泛应用于国内、外各类军用、民用船舶。（2）国外研究现状液压联轴器是上个世纪80年代中后期瑞典的专利产品[9、10]，是在高压（60～120MPa）情况下长期运行的一种新型传动件，其所传递的扭矩与压力成正比。液压联轴器的成功研制是对传统联轴器工艺的一次巨大变革。目前在发达国家美国、德国、日本、瑞典已得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。到上个世纪末本世纪初，液压联轴器在国外已逐渐发展成为成熟的产品，液压联轴器的种类也逐渐发展为普通液压联轴器和液压安全联轴器等。液压联轴器在国外最初也主要应用于造船工业，之后广泛的应用于其他各行业。在上世纪末，也出现了原理同液压联轴器的液压螺栓，它是近十年来在国外造船工业乃至其它机械工业应用较多的一种紧配螺栓，它的出现也是对传统的紧配(铰制)螺栓工艺的一次重大变革。目前，瑞典的OK公司、SKF公司，美国的PIGRIM公司生产的液压联轴器、液压螺栓，德国的ROTEX公司生产的液压联轴器等产品比较成熟，在市场上有很大的占有率。尤其是瑞典的SKF公司，近几年来成立了专门的液压联轴器研发机构，目前已拥有多项液压联轴器专利技术，日本、美国等其他国家的液压联轴器生产厂家也都竞相购买其专利技术。瑞典ETPTransmissionAB公司液压联轴器相关产品也很丰富。1.2扭矩试验台的介绍1.2.1扭矩测试的方法[11、12、13]传动试验台大多采用人工操纵方式，实验过程的监控及实验数据的采集和处理都安徽工业大学毕业设计（论文）说明书第5页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊较麻烦且准确性低，不易实现多参数自动控制和失效判定。提出了一种新的数据采集方案，以一台高档工业控制微机为数据采集的核心，扭矩转速传感器和数据采集卡配套使用，实现试验台扭矩、转速信号在线、实时、准确、高速地采集，从而能实现许多以前传统试验台无法实现的测试工作，使试验台的技术水平大大地向前推进了一步。