【2017年整理】机械设计-开题报告

本科毕业设计开题报告题 目：四米滚动直线导轨综合精度动态测量仪院 （部）： 机电工程学院专 业： 机械工程及自动化班 级： 机械 083姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2012 年 3 月 20 日山东建筑大学毕业设计开题报告班级：机械 083 姓名： 论文题目 四米滚动直线导轨综合精度动态测量仪一、 选题背景和意义：中国经济持续快速的增长，尤其是制造业的迅速发展，为直线导轨产品提供了巨大的市场空间，中国市场强烈的诱惑力，使得世界都把目光聚焦于中国市场，在改革开放短短的几十年，中国直线导轨制造业所形成的庞大生产能力让世界刮目相看。随着中国电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大，对直线导轨的需求也将迅速增长，未来直线导轨行业还有巨大的发展潜力。但是，目前直线导轨的综合精度检测仍然是靠人工，不仅效率低，而且检测精度很难保证。为适应批量及专业化生产的要求，检测效率和精度亟待提高。本设计四米滚动直线导轨综合精度动态测量仪可以实现这一目标。该测量仪设计有接触式位移传感器，可以使测量过程模拟直线导轨实际工作状态，能够自动绘制真实可靠的误差曲线，提高了检测精度，而且整个过程完全实现自动化，提高了检测效率。 二、课题设计难点分析：1.四米滚动直线导轨综合精度动态测量仪的结构设计四米滚动直线导轨综合精度动态测量仪由床身支架部分、 、工作台部分、传动系统、控制系统、测量装置、安全装置、人机交互系统组成。对结构部分的设计要解决以下问题：（1）床身支架部分要有足够的刚度和强度，由温度变化引起的变形要小；（2）总体布局要合理，能有效的节省空间，不能占用太大的面积；（3）床身部分要有足够的刚度、强度和稳定性；（4）传动系统要求传动精度、效率、稳定性、安全性要高。2.四米滚动直线导轨综合精度动态测量仪的测量装置设计四米滚动直线导轨综合精度动态测量仪的主要由测量架和信号感受结构组成，该装置对检测精度起决定性作用，因此，对测量装置有以下要求：（1）测量架要有足够的刚度、强度和精度；（2）测量装置要满足调节方便、定位精度高，受温度变化影响小；（3）信号感受结构要有足够的刚度、强度、耐磨性、和稳定性。3.四米滚动直线导轨综合精度动态测量仪的控制系统设计四米滚动直线导轨综合精度动态测量仪的控制系统是对测量装置、传动系统、安全装置、人机交互系统进行控制，是整个测量仪的核心部分，相当于人的大脑，因此，对的要求是：（1） 控制系统要有足够的稳定性、快速性、准确性；（2） 采用闭环控制保证控制精度；（3） 采用软件和电路补偿以获得较精确的误差曲线；（4） 对采样信号进行快速、正确的处理。三、调研报告（文献综述）：随着近代工业的逐步发展，环境污染变得越来越严重，怎样改善目前各地区垃圾收集、清运的方式，使我们的环境更整洁、更优美、更亮丽，已成为亟待解决的环保问题。随着人们生活水平不断提高，对环境条件的要求也日益提高，城乡传统意义的垃圾站已不能满足人们对高效、环保、低能、低耗等新概念的要求，因此压缩式垃圾站的推广势在必行。同时将对社会发展起到越来越重要的作用。四立柱垃圾压缩中转站是其中的一种，它由四立柱的机架，压缩装置，控制装置，液压系统，推出装置，排污系统组成，是一种将垃圾收集后压缩，储存，再将压缩后的垃圾通过推出装置推出运走的垃圾压缩处理设备。它对保护环境，提高垃圾的处理效率，杜绝垃圾的二次污染，减轻工人的劳动强度，降低运行成本，促进可持续发展起着十分重要作用。它可在 PLC、单片机等程序控制的条件下，采用气压、液压传动方式，来实现机械机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。同时，当超过工作强度或发生故障时能发出报警信号。随着科技的进步和人们环保意识的提高，对垃圾压缩中转站有了更高的要求。新式环保型垃圾中转站，采取环保型地下隐藏式压缩设备，并拥有物理除臭和封闭式操作系统，消除了垃圾存放和处理过程中产生的臭气、异味及蚊蝇和二次污染。从而彻底杜绝了垃圾站对周围环境的影响，而且有效降低了综合营运成本，实现了科学、环保、人性化的全天候作业。四立柱垃圾压缩中转站主要由驱动系统、控制系统、机械结构系统、排污系统四个部分组成1驱动系统使中转站运行起来，垃圾的压缩，箱体的提升和落下，压缩后垃圾的推出，这些都需要驱动系统来提供动力。驱动系统可以是液 压 传 动 、 气 压 传动 、 电 动 传 动 ， 或 者 把 它 们 结 合 起 来 应 用 的 综 合 系 统 ； 可 以 直 接 驱 动 或 者通 过 齿 轮 、 链 条 等 机 械 传 动 机 构 进 行 间 接 驱 动 。 2机械结构系统机械结构系统包括机架、箱体、压头。通过机械结构系统来实现垃圾的压缩，储存，推出。在驱动系统的作用下，压头对箱体内的垃圾进行压缩，垃圾收集装置工作时安装在地下，节省占用空间，可为用户减少土建投资。当一块垃圾块压缩完成后中闸门打开，推出装置推动垃圾块由受圾仓移动至贮存仓，完后关闭中闸门，进行下一块垃圾块的压缩。当压缩装置连续压好二块垃圾块需要装车时，可以实现整体提升，可满足与不同高度垃圾运输车的对接。3控制系统通过控制系统来控制驱动系统动作，从而实现垃圾压缩中转站的运转。该设备操作系统设计采用品牌有台湾明伟、法国施耐得、日本欧姆龙等，操作简单易学，并且方便检查和维修，同时还有超工作范围的报警作用，起到了保护设备，安全运行的作用。4排污系统排污系统是将垃圾压缩后的废气、废水进行处理，防止二次污染的系统。压缩机压缩垃圾时排出垃圾中的污水通过管道流入集水井中，当集水井中的污水达到设定的液位时，自动液控污水泵自动启动，将污水排入沉沙自流污水处理池内，经处理达标后排放。对废气的处理可以通过喷消毒除臭药水来实现，设备运行时自动对垃圾受圾箱中的垃圾喷出事先添加除臭药水的水雾，消除垃圾处理过程中的尘土和恶臭，保持良好的工作环境，保证环卫职工的身体健康。随着技术的发展的和人们对环保要求的提高，垃圾压缩中转站有了进一步的发展。中宇环保生产的产品编号为 ZYHB-500 型的垃圾压缩转运站设备，工作效率高，日收集压缩垃圾可达 80 多吨，垃圾压缩转运站采用一车多箱配置，节省投资。垃圾压缩中转站清洁卫生、无污染。站内收集压缩垃圾渗出的污水，由站里的污水收集系统自动收集处理。垃圾压缩中转站收集压缩垃圾完毕，可以用自来水冲洗消毒，保持垃圾压缩中转站站内及周围环境的清洁卫生。垃圾压缩转运站可以实现垃圾密闭化运输，可以有效地控制垃圾的“二次污染”，可以提高汽车的运载效率。垃圾压缩中转站的压缩机集机械、电气、液压一体化，采用PLC电脑控制技术，操作更简便。新型的垃圾中转站建成后，不但运转的效率高、规模大、自动化程度高，而且还配备了垃圾站污水处理设备，污水和废气得到了及时有效的处理，防漏措施到位，消除了异味及病菌，消除了垃圾的二次污染，极大的改善了周边的空气质量。环保型地下隐藏式垃圾压缩中转站可取代小区内多个垃圾箱，减少环卫工人使用人数，各种造型轻松融入环境。参考文献：1. 浦昭邦.测控仪器设计.机械工业出版社,2001.4；2. 余永权.单片机应用系统的功率接口技术.北京航空航天出版社.1992.9；3. 李刚.现代测控电路.高等教育出版社,2004.1；4. 机械设计手册(上、中、下)，机械工业出版社。刘文信。机床数控技术，机械工业出版社，1994，10；5. 王荣本.微机的工程测试技术M.北京：机械工业出版社，1991；6. 王秀玲 .微型计算机 A/D D/A 转换技术及数据采集系统设计M.北京：清华大学出版社.1984；7. 郭涛.X-Y 工作台误差测量与补偿系统的研究D.硕士学位论文.山东大学.2002；8. 贾伯年，俞朴.传感器技术M.南京：东南大学出版社，2000.8；9. 方培生.传感器原理与应用M.北京：电子工业出版社，1991。三、方案论证：1测量仪基座与立柱等支承件的设计仪器中的基座与立柱等支承件具有以下特点：（1）结构尺寸较大；（2）结构比较复杂。根据以上特点，设计要求如下：（一）具有足够的刚度，力变形要小；（二）稳定性好，内应力变形小；（三）热变形要小；（四）具有良好的抗震性。根据仪器中的基座与立柱等支承件的特点及设计要求，综合对比各种材料的性能及特点，选取“泰山青”花岗岩制作基座与立柱等支承件。花岗岩具有许多优点：（1）稳定性好，花岗岩经过了几百万年的天然时效处理，内应力早已消除，几乎不变形，稳定性极好。（2）加工简便，采用研磨、抛光会得到很高的精度和好的表面粗糙度，加工工艺简便，其耐磨性比铸铁高 5-10 倍。（3）温度稳定性好，导热系数和膨胀系数均很小，在室温缓慢变化情况下，产生的变形比钢铁小得多，约为铸铁的 1/2。（4）吸振性好，内阻尼系数比钢铁大 15 倍，不传递振动。（5）不导电，不磁化，抗电磁影响性能好。（6）维护保养方便，能抵抗酸碱气体和溶液腐蚀，不用涂任何防锈油脂。（7）价格便宜，但其脆性大，不能承受较大的冲击、撞击和敲打。2. 传动方式选择机械传动装置的的选择主要依据是工作台的定位分辨力和定位精度。2.1 综合考虑总体布局，经济性，可靠性和传动力矩的大小等因素，减速装置采用带传动，二级减速。带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛。2.2 工作台的往复直线运动靠丝杠螺母传动来实现，选择滚珠丝杠，滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动。滚珠丝杠具有以下优点：（1）传动效率高滚珠丝杠传动系统的传动效率高达 90%98%，为传统的滑动丝杠系统的 24 倍，如图 1.1.1 所示，所以能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动（运动可逆） 。（2）运动平稳滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。（3）高精度滚珠丝杠传动系统运动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。（4）高耐用性钢球滚动接触处均经硬化（HRC5863）处理，并经精密磨削，循环体系过程纯属滚动，相对对磨损甚微，故具有较高的使用寿命和精度保持性。 （5）同步性好由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞、无滑移，用几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动几个相同的部件或装置，可以获得很好的同步效果。（6）高可靠性与其它传动机械，液压传动相比，滚珠丝杠传动系统故障率很低，维修保养也较简单，只需进行一般的润滑和防尘。在特殊场合可在无润滑状态下工作。（7）无背隙与预紧采用歌德式（Gothic arch）沟槽形状、轴向间隙可调整得很小，也能轻便地传动。若加入适当的预紧载荷，消除轴向间隙，可使丝杠具有更佳的刚性，在承载时减少滚珠和螺母、丝杠间的弹性变形，达到更高的精度。这种方式倾倒垃圾比较方便、灵活，倾倒垃圾的地坑可以离压缩机较远，对地形的要求较小。这种形式的最大不足是运行费用高，故障率高，而且垃圾露天存放，环境污染和蚊蝇，臭气问题较严重，并且相对来讲占地面积较大。3传感器的选择根据设计要求，采用高精度接触式数字传感器直流回弹式 LVDT。LVDT 动态特性好，可用于高速在线检测，进行自动测量，自动控制；可在强磁场，大电流，潮湿，粉尘等恶劣环境下使用；可以做成在特殊条件下工作的传感器，如耐高压，高温，耐辐射，全密土封在水下工作；可靠性非常好，能承受冲击达 150g/11ms ，振动频率 2KHZ 加速度 20g；体积小，价格低，性能价格比高。直流回弹式 LVDT 具有优良的性能，采用方便的单电源 9-28V D