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1、分类号密级UDC 本 科 毕 业 设 计完整设计图纸，源代码，程序代码，毕业论文，外文翻译，任务书，开题报告，答辩PPT,需要请联系QQ68661508 【毕业设计】摇板式造波机的设计 学生姓名 学号 指导教师 院、系、中心 工程学院 专业年级 11机械设计制造及其自动化 论文答辩日期 2015 年 6 月 4 日中 国 海 洋 大 学摇板式造波机的设计 完成日期： 指导教师签字： 答辩小组成员签字： 摘 要随着对海洋开发的深入，人们对海洋的认知不断加强，造波机做为波浪模拟的重要设备扮演着重要的角色。造波理论是波浪理论、机械工程、自动控制技术等多学科交叉融合的产物。本文基于造波理论，对摇板式造
2、波机进行了研究。摇板式造波机建立在微幅波理论的基础上，是微幅波理论在实际方面的一个应用。系统的波长取决于频率，系统的波高取决于摇幅。造波系统由数个造波单元组成，实现结构化、单元化。每一个造波单元的精度直接影响整个系统精度，因此本文针对造波单元进行结构设计。在传动机构上，采用了滚珠丝杠，驱动装置采用伺服电机。根据设计要求确定系统参数，完成造波机摆角、行程的拟定。然后基于UG建立三维模型，对系统进行分析和校核。 关键词：摇板式造波机；造波理论；滚珠丝杠 AbstractAs the marine resources are exploited in depth，peoples knowledge
3、about ocean increases. Wave maker, which is important equipment for simulating wave, plays a vital role. Wave-making theory is an interdisciplinary based on wave theory, mechanical engineering and automatic control technology. Rocker-flap wave maker is studied in this paper, based on wave making the
4、ory.Rocker-flap wave maker bases on micro wave theory，which is applied in practice. The wavelength of the system depends on frequency and wave height depends on amplitude of the swing. Wave-making system consist of several unit, to achieve a structured and unitization design goal. Every wave-making
5、unit influences the precision of the system directly. This paper aims at wave-making unit and designs mechanical structures. Ball screw is used as transmission and servo motor is used as driver. This paper determines system parameters according to design requirements firstly, then selects amplitude
6、of the swing and stroke. Next establishing three-dimensional model based on UG. Finally giving a analysis and check.Key words: Rocker-flap wave maker；Wave-making theory ；Ball screw目录1 绪论41.1课题背景及意义41.2国内外研究现状51.3 本文的主要研究内容61.4 本章小结72 造波机系统简述82.1 造波机系统的组成82.2 造波机的分类92.3 造波机驱动方式92.4 摇板式造波机的工作原理102.5 本
7、章小结113 造波机的总体设计123.1 造波机的设计参数计算123.1.1 波浪的周期T123.1.2 摇板的摆角与水面行程L123.1.3 造波板单元最大负载阻力及最大负载功率133.2 造波机机械结构设计143.2.1 摇板的设计143.2.2 丝杠的选用153.3 造波机驱动装置的设计153.4 本章小结164 造波机的受力分析174.1 造波板受力分析174.2 活塞杆的受力分析184.3 本章小结185 造波机的检验校核195.1 活塞杆校核195.2 连杆校核215.3 螺母螺杆校核225.3.1螺杆强度计算225.3.2 螺杆的稳定性计算245.4 轴承校核245.5 本章小结
8、26结论27参考文献27致谢281 绪论1.1课题背景及意义21世纪是海洋世纪，因为海洋蕴藏着丰富的资源，是人类赖以发展的新空间。而波浪是海洋上经常出现的非常显著的自然现象。随着海洋开发的飞速发展，针对波浪的研究显得愈发重要。在海洋中航行的各类船舶以及在固定海域工作的海洋工程结构物都会受到波浪的影响。因此波浪对船舶、水利、海工建筑、海上石油开采等许多领域的研究都具有重要的意义。在船舶领域中，研究船舶的运动性能与波浪的关系;在码头、堤坝等水利工程中,研究其抗波浪能力;在海上石油开采中,分析海上钻采设备对海浪的抗疲劳性能。另外，在大型的水上娱乐场，人们制造人工波浪，使用有游客享受到更多的乐趣。总的
9、说来，对波浪的研究手段大致可分为三种，分别是理论分析，现场勘测和实验室模拟。理论分析主要是通过牛顿力学原理，流体力学等方法来分析波浪的运动，但由于环境的复杂性，只能计算出特定条件下波浪运动情况，并不具有一般性，用特例来代替一般显然会产生极大地误差。现场勘测则是在实际的波浪情况下进行试验，并统计数据，它的优点是准确无误，但是会受到太多的环境干扰，对试验产生影响，试验人员必须把握好试验时机。另外，现场勘测会耗费大量的人力、物力、财力，与之相比，实验室模拟的花费要少得多，也不会受到环境太多的干扰，但实验室条件有限，得到的结果与实际会产生一些误差。造波机便是实验室制造波浪的一种装置，通过激起不同种类的
10、波长和波高来模拟自然界的波浪。造波机是随着造波技术发展而产生的一种重要的实验装置，该装置安装在实验室里，与港口工程的模拟实验配套使用。通过在实验室里面建设造波水池，进行不同种类波形的水体实验，用仪器采集实验数据，并由数据来分析和研究船舶、港口、堤坝、以及海岸的承载能力。另外，采集得到的实验数据，还可以对河道和港口的运动进行实验和研究，这些都能作为建设港口工程的参考数据，从而在施工之前对整个工程有个大致的了解与掌握，因此造波机的意义重大。1.2国内外研究现状模拟海洋中的实际波浪是造波机的任务。而海浪是一种三维的随机过程,它受到海洋环境的影响，其参数均随机变化。从模拟技术的角度来看,我们一般使用规
11、则波、二维不规则波、二维方向波、三维方向波来对波浪进行近似的描述。国外的学者们很早就开始了对波浪模拟的研究。早在1932年，美国海滩侵蚀管委会建造了世界上第一座工程实验的波浪水槽。在1950年，由法国 Sogreah实验所研发的“蛇形造波器”诞生。1956年荷兰建立了世界上第一座耐波性水池，瓦格宁根水池。建于1958年的美国泰勒水池（如图1-1）,采用空气式造波机,可对短峰波及长峰不规则波进行模拟。美国的斯帝文森水池，英国的哈斯拉水池，都采用冲箱式造波机,可对长峰规则波和不规则波进 行模拟。此后，日本建造的三鹰露天水池采用摇 图1-1 泰勒水池板式造波机,可造波长为0.7米,最大波高为0.4米
12、。 随着技术的发展，日本和英国率先在八十年代使用直流伺服电机控制，伴随伺服电机技术的发展成熟，造波机的控制系统飞速发展。在九十年代后，造波机已经完全使用交流伺服电机控制。此后，造波机开始向生成规则波、二维不规则波和三维不规则波发展。目前为止，国外大型的技术比较先进的水池主要有：荷兰 MARIN 的海洋工程水池，挪威 MARINTEK 试验池，日本国家海事研究所的深水海洋工程水池，巴西 LabOceano 海洋工程水池等。 图1-2 MARINTEK 海洋深水试验池 图1-3 日本深水海洋工程水池我国关于造波技术的研究起步相对落后，是五十年代起步的。在造波技术的发展初期，国内使用的实验装置都是一
13、些简单的电气装置，由于造波原理的匮乏,只能模拟出规则波。在五十年代初期，国内成功研发出第一台规则波造波机，随着海洋工程、港口工程的发展，规则波渐渐的不能满足需要，必须对二维不规则波、二维方向波、三维方向波进行研究。到了六十年代，波浪理论逐渐完善，对于波浪的研究有了进一步的认识。八十年代初期，国内第一台不规则波造波机由南京水利科学研究院建造完成。此后，陆续建成了许多造波水池和水槽，它们能模拟浅水波，深水波等,但在安装在这些水池和水槽的造波机有的是从国外进口的。从七十年代开始,国内逐渐采用模拟信号来控制造波系统，而到了八十年代,开始使用计算机，通过软件编程来控制,在九十年代以后，已完全通过计算机来进行造波控制。造波板开始由电机驱动向液压伺服驱动发展。1993年，天津水运工程研究所和天津理工大学合作，共同研发了我国第一台液压伺服系统驱
