《岩石振动激励模拟系统机械设计毕业设计说明书(DOC 38页)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《岩石振动激励模拟系统机械设计毕业设计说明书(DOC 38页)（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、岩石振动激励模拟系统机械设计毕业设计说明书摘 要 振动试验台的目的在于确定所设计、制造的机器、构件在运输和使用过程中承受外来振动或者自身产生的振动而不至破坏，并发挥其性能、达到预定寿命的可靠性。本次设计的主要工作内容包括：确定岩石振动激励模拟系统的结构形式、主体结构尺寸，并确定零、部件的结构尺寸及其选型。首先进行强度和稳定性的计算，主要进行传动齿轮的设计计算及校核，V型带的计算，电动机的选型，滚珠丝杠的选择及校核，其次对这些零部件进行结构设计。整个设计过程都要依据设计规范和标准进行的，设计结果满足工程设计要求。关键字：振动试验台；齿轮；V型带；滚珠丝杠；电动机Abstract The vibr
2、ation test bench aims to determine the design, manufacturing machinery, member during transport and use under external vibration or vibration generated from destruction, and exert its performance, reaching the predetermined reliability. The design of the main work includes: determining rock vibratio
3、n excitation simulation system structure, the main structure size, and identify the components, structure and size selection. First, the strength and stability calculation, the main transmission gear design calculation and checking, type V band calculations, motor selection, the choice of ball screw
4、 and check, followed by the structural design of these components. The whole design process is based on norms and standards for design, engineering design results meet the design requirements.KEY WORDS: vibration test bench，gear，V belt，ball screws， motor32目 录中文摘要Abstract 第一章 前 言11.1本次毕业设计课题的目的、意义11.
5、2 振动现象简介11.3课题研究的主要功能2第二章 希尔振动试验台32.1 振动试验台的简介32.2振动试验台的特点32.3振动试验机的现状和发展趋势4第三章 系统总体方案确定63.1 仪器基本技术参数63.2 技术参数63.3设备技术指标7第四章 系统机械结构的设计84.1电动机的选择94.2 设计V带和带轮104.3齿轮的设计134.4 滚珠丝杠的选择214.5联轴器的选择254.6冲头的选择264.7弹簧的选择274.8 其他结构材料的选择28致 谢30心得体会31参考文献32陶安康 岩石振动激励模拟系统机械设计第一章 前 言 1.1本次毕业设计课题的目的、意义 毕业设计是培养学生综合运
6、用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，完成工程师的基本训练和初步培养从事科学研究工作的重要环节。毕业设计也是完成教学计划达到专业培养目标的一个重要的教学环节；学生通过毕业设计，综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题，在毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。使学生的实践动手、动笔能力得到锻炼，增强了即将跨入社会去竞争，去创造的自信心。毕业设计以下具有目的： (1)通过阅读有关资料对当前计算机软、硬件技术的发展有进一步的了解。 (2)融汇、贯通几年里所学习的专业基础知识和专业理论知识。 (3)综合运用所学专业理论知识和技能提
7、高独立分析问题和解决实际问题的能力。 (4)培养和提高与设计群体合作、相互配合的工作能力。1.2 振动现象简介 振动在国民经济中的应用越来越广泛, 涉及面很广, 并日益受到人们的重视。振动利用的实例很多。振动利用的发展充实了振动利用工程学科的内涵, 说明人们已经由认识振动发展到利用振动来改造世界、改善生活、创造价值, 这是一个非常重要的转变, 它将给振动利用工程带来一个美好的前景。随着电子计算机和计算数学的发展进展迅速, 电磁场数值计算得到了迅速的发展, 从60 年代的差分法到70 年代的有限元法、积分方程法、边界元法以及一些组合方法, 再到后来的棱单元法等都是电磁场数值计算的标志性成果。电磁
8、振动是一个新兴的学科, 我们应该大力开展电磁振动利用工程实际应用的研究与开发工作, 扩大电磁振动技术的应用领域与范围, 将电磁振动技术广泛应用于各种工艺过程。其研究范围不应只限于工程技术领域, 还应扩展到人民生活和社会经济等各个领域之中。在研究电磁振动技术应用的基础上, 深入开展电磁振动利用工程基础理论与工作机制的研究, 为此, 必须加强电磁场的分析计算研究和电磁场分析软件开发。 振动现象广泛存在各种物质介质中，如金属材料(钢铁、铝、各种有色金属)和非金属材料(岩石、陶瓷、玻璃、水泥)等。岩石振动激励模拟测试系统是一种包括振动激励模拟和测试分析的试验系统。该系统可以用来分析金属材料和非金属材料
9、的振动特性。1.3课题研究的主要功能 其主要功能主要包括两个方面：其一是使岩石产生各种激励信号，如低频高振幅和高频低振幅的激励信号，使岩石发生各种各样状态的振动，通过调节激励可以激发岩石等材料进入共振状态，并记录共振频率、共振幅度、系统阻尼等参数；另一方面是测试分析金属材料和非金属材料的振动特性，对存在振动的试验样品进行振动特性进行采集及各参数分析，整体的机械设计如图1.1。 图1.1模拟系统的整体结构第二章 希尔振动试验台2.1 振动试验台的简介 L系列振动试验系统是用于小型电子部件、汽车部件、手提设备、储存设备、接插件等筛选试验的最理想的设备。 L系列振动试验系统设计满足 MIL、ASTM
10、、IEC、ISO、BS、JIS 等军用标准以及其它国际试验标准。 L系列振动试验系统具有大直径的动圈，配备高强度的导向，从而可以配置 各种附加台面，能进行各种试件的试验，并且获得良好的振动传递率。 L系列振动系统能够轻松地完成小型部件的试验要求，包括运输振动模拟试验、振动气候综合试验以及地震模拟试验。L215M振动试验台技术参数如图2-1图2.1振动机的技术参数2.2振动试验台的特点 试验台外形尺寸如图2-2 动圈直径范围为150毫米到230毫米 试样有效负载最高300公斤 持续位移高达51毫米 试验频率高达4,500Hz 牢固的耳轴设计，配备轴承导向 双层加固动圈，具有较高的加速度性能 滚轴
11、桁架弯曲悬挂系统，具有较高的抗倾覆力矩 低台体设计，便于结合环境试验箱使用 振动台和功率放大器外形简洁，节省宝贵的空间面积 图2.2振动试验台2.3振动试验机的现状和发展趋势 振动试验机的目的在于确定所设计、制造的机器、构件在运输和使用过程中承受外来振动或者自身产生的振动而不至破坏，并发挥其性能、达到预定寿命的可靠性。随着对产品，尤其是航空航天产品可靠性要求的提高，作为可靠性试验关键设备的振动试验系统的发展显得越来越重要。 60年代，702所为满足航天产品振动试验的需要，开始了振动试验系统的研制，包括推力10N至100kN的振动台及各种振动测量仪表和传感器。目前，702所的振动试验设备不仅在航
12、天领域而且在其他行业发挥着作用，成为该所的一项重要民品。用于振动试验的振动台系统从其激振方式上可分为三类：机械式振动台、电液式振动台和电动式振动台。从振动台的激振方向，即工作台面的运动轨迹来分，可分为单向(单自由度)和多向(多自由度)振动台系统。从振动台的功能来分，可分为单一的正弦振动试验台和可完成正弦、随机、正弦加随机等振动试验和冲击试验的振动台系统。以下笔者对各种振动台，主要对电动振动台，及其辅助设备的结构、性能和成本的现状及发展等进行简单的论述。第三章 系统总体方案确定3.1 仪器基本技术参数1仪器名称：岩石振动激励模拟测试系统 2型号：研制3技术参数1）基本参数 旋转速度：01000r
13、/min，无级可变；采用800W西门子交流伺服电机，通过摩擦轮带动冲头旋转，交流伺服控制系统在单片机控制主板控制下实现无级调速。冲击力：101000N，无级可变；如果振幅2mm, 频率2000Hz, 近似按匀加速运动计算，平均速度 0.002/0.0005=4m/s 0.04/0.0000002s=160000m/s2平均功率FV=1000N*4m/s=4KW 冲击力的实现采用伺服驱动预应力加载系统实现。冲击头：10100mm，系列尺寸的一组冲头。可调尺寸冲击头采用一组冲头实现，材料Cr12MoV，大位移低频率振动的实现:振动幅度10mm，无级调频10-1000Hz，冲击力100-1000N采
14、用普通线圈激振方式实现，上下夹板中心开孔，让电磁线圈衔铁穿过，并与冲头预应力接触。3.2 技术参数1）基本参数旋转速度：01000r/min，无级可变；产生频率范围：12000Hz，无级可变；冲击力：101000N，无级可变；冲击头：10100mm，尺寸可调。2）试样要求岩样形状：规则和不规则岩样规则岩样尺寸范围：方形0300(长)mm0300(宽)mm0400(高)mm，圆柱形300mm400mm；不规则岩样尺寸范围：最大直径0mm 400mm；3）控制模式冲击力加载方式：恒压加载；操作方式：人工设定、计算机自动控制4）测量系统采样频率：每通道最高1MHz；振动测量范围：510000Hz；压力传感器：量程2Mpa、精度0.1%；位移传感器：量程425mm、精度0.05%；转速传感器：量程0-600r/min、精度0.01 r/min；扭矩传感器：量程2000N.m、精度0.2%。数据采集、记录与计算：计算机自动采集、记录与计算记录动态曲线：（1）钻压-钻时 （2）转速-钻时（3）吃入深度-钻时 （4）扭矩-钻时（5）吃入深度-钻压钻头 （1）钻压-钻时 （2）转速-钻时 （3）深度-钻时 （4）扭矩-钻时3.3设备技术指标 轴向静载：最大值达050kN，无级可变，破岩时恒定加载，由图3.1中5提供； 旋转速度：0500r/min，无级可变，由图中12提供；
