机械毕业设计（论文）-多工位高压脉冲放电实验装置结构设计.doc

年 月哈尔滨哈飞集团汽车博物馆设计本科毕业设计（论文）指导教师：王 五学 号：0123456789专 业：建筑学院 系：建筑学院张 三哈尔滨哈飞集团汽车博物馆设计张 三多工位高压脉冲放电实验装置结构设计孟 庆 超 院 （系）： 机电工程学院学院 专 业：机械设计制造及其自动化学号：1090810106 指导教师：陈 芳 2013年6月毕业设计（论文） 题 目 多工位高压脉冲放电 实验装置结构设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 1090810106 学 生 孟庆超 指 导 教 师 陈 芳 答 辩 日 期 2013.06.28 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）摘 要在高压部位运行的电子装置失效是导致智能高压装备故障的主要原因之一。为防止电子系统维修时造成高压线路停电，须设计一套多工位电子装置高压脉冲试验系统，用来测试用于高压智能装备高压侧的电子装置的可靠性。本论文在分析了试验系统的要求基础上，决定采用二轴转动平台承载电子装置，转动平台依靠同步带轮进行驱动，为防止高压脉冲造成在金属线路中产生电压而破坏低压部位稳定，实验装置由绝缘性能良好的液压系统提供动力。在确定了基本方案后，设计计算了系统各部件结构尺寸，利用Solidworks绘图软件进行了具体结构设计，建立了试验系统的三维模型。通过校核优化，最终符合测试要求，完成了任务要求。本文以工业生产为目的，所设计机构结构合理，易于制造。作为一般机械结构设计案例，对于其他机构设计具有一定得参考价值。关键词：机械设计；实验装置；高压放电AbstractThe failure of an electronic device running in the high voltage part leads to intelligent one of the main high-voltage equipment failure. To prevent the high voltage power lines from to be out of service caused by electronic system servicing, it is necessary to design a multi-bit electronic device voltage pulse test system to test equipment for high pressure side intelligent electronic device reliability.This thesis analyzes the requirements of the test system, decide to adopt two-axis rotating platform to carry electronic devices drived by timing belt pulleys. In order to prevent the high-voltage pulse causes voltage in the line in the metal of the low pressure parts and damage stability, good insulation properties of the system relies on the hydraulic system to power, the experimental apparatus is powered by a hydraulic system with good insulation properties. In determining the basic plan, I design and calculate structure size of the various components of the system , and use the Solidworks to build the three-dimensional model of the test system. By checking and optimization, ultimately meet the test requirements, the complete the mission requirements.For the purpose of industrial production,the design in this paper has a reasonable structure,and is easy to manufacture.As a case of a general mechanical structure design ,it has a certain reference value for other cases.Keywords:mechanical design, experimental apparatus, high-voltage discharge目 录摘 要IAbstractII第1章绪论11.1 课题背景及研究的目的和意义11.2 国内外研究现状11.2.1 传送带的研究现状11.2.2 二轴转台的研究现状21.3 本文的主要研究内容4第2章二轴转台的结构设计62.1 引言62.2 设计计算62.2.1 水平轴系设计62.2.2 竖直轴系设计92.2.3 转台底座设计122.3 小结13第3章承载小车设计143.1 引言143.2 承重小车整体结构设计143.3小车轴系设计143.4小车位置检测163.5 小结17第4章同步带轮设计184.1 引言184.2 整体结构设计184.3 设计计算194.4 带轮与小车的联接204.5 小结20第5章液压线路设计215.1 引言215.2 液压线路设计215.3 液压线路工作过程215.4 小结22结论23参考文献24哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）原创性声明25致 谢26IV哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）第1章绪论1.1 课题背景及研究的目的和意义在高压部位运行的电子装置失效是导致智能高压装备故障的主要原因之一。为防止电子系统维修时造成高压线路停电，设计一套多工位电子装置高压脉冲试验系统，用来测试用于高压智能装备高压侧的电子装置的可靠性具有其重要的现实意义。基于这种实际要求，决定设计一个多工位高压脉冲放电实验装置，通过测试被测试件对于不同频率的高压脉冲的响应，检测试件是否符合在高压部分工作的要求。1.2 国内外研究现状目前。国内外还没有成型的高压脉冲放电实验装置，但是，本方案可分解为二轴转动平台、同步传送带、液压动力系统。传送带及电极等属于辅助装置，本身技术很成熟。二轴转台就成为了本实验装置最需要考虑的组成部分。这部分国内外很多国家的机构已经进行了深入的研究，传送带及转台国内外研究现状如下：1.2.1 传送带的研究现状随着我国散状物料运输行业的日益发展, 现实工程设计当中对带式输送机单机运输距离和输送能力的要求越来越高,长距离、大运量、高带速、大功率带式输送机不断出现5。 同步带传动是由一根带齿的封闭胶带和二个有相应齿槽的带轮所组成,用来传递动力或实现同步运动。同步带轮一般由钢，铝合金，铸铁，黄铜，等材料制造。内孔有圆孔，D形孔，锥形孔等形式。表面处理有本色氧化，发黑，镀锌，镀彩锌，高频淬火等处理。同步带传动是一种新型的机械传动。由于它具有传动平隐、结构简单、传动比恒定、耗能少、传动效率高等特点，近年来在各国得到广泛应用。我国自的年代引入该种传动以来，吏用日益广泛，目前已用于各种仪器、计算机、纺织机械、医疗机械、金属切削机床、汽车及其他通用机械中。由于同步带传动引入我国不久，国内机械工程技术界对这种传动的结构、性能、传动原理还不熟悉，这导致我国的同步带传动技术无论在制造、使用以及理论研究方面还远落后于国外。同步带传动（同步带传动曾有多种名称，郊定时带传动，强制带传动.齿形带传动等。）早在1900年己有人研究并多次提出专利，但其实用化却是在二次世界大战以后。由于同步带是一种兼有链、齿轮、三角胶带优点的传动零件，随着二次大战后工业的发展而受到重视，于1940年由美国尤尼罗尔橡胶公司首先加以开发。1946年辛加公司把同步带用于缝纫机针和缠线管的同步传动上，取得显著效益，并被逐渐引用到其他机械传动上。在一般工业用的同步带上，由原为许多国家采用的模数制改采用对强度及传动特性更合理的节距制，并已统一为国际标准。而在齿形上为适应高转矩、高速的需要，由美国尤尼罗尔和固特异橡胶公司提出了STD（转矩传动)，STPD（转矩准时传动)的圆弧齿同步带齿形系列来代替梯形齿，此种同步带传递功率可达370KW，速度达50m/s。目前已在美、西欧、日本等国成批生产使用。在亚洲，日本从1957年引进美国同步带传动专利，并先后在尤聂塔(UNITTA)、三星、阪东(BA+NDO)等多家橡胶公司制造，并实现了产品商品化。1.2.2 二轴转台的研究现状 美国、俄罗斯、德国、法国等航天技术发达的国家都投入了大量的人力、物力和财力从事转台的研究工作,这使得它们的转台研制水平己经达到了相当高的水准。其中美国从事转台的研究已经有六十多年的历史了,因此拥有着相当雄厚的设计和制造转台的实力,其转台研制工作无论在数量、种类、还是精度和自动化程度上,一直处于世界领先水平。Kelly R. Alinear、马彩文等人指出：世界上第一台转台于 1945 年诞生于美国麻省理工学院仪表实验室，这台转台后来被命名为 A 型转台。这种转台采用普通滚珠轴承，用交流力矩电机驱动，角位置测量元件采用滚珠与微动开关，精度较差。直到 1954 年，D 型转台研制成功，它由直流力矩电机直接驱动，台体由精密锥形的滚珠轴承来支撑，减小了轴的径向振动，角位置传感器为电敏感系统，使静态指标和动态性能都得到了很大的提高，D 型转台研制成功标志着转台的发展已经达到了一个新的水平712。60年代后各国将气浮轴承，力矩电机直接驱动和计算机控制用于转台生产设计，精度和性能已经达到了很高的水平。自1985年以来美国的转台生产已进入系列模块化阶段，所使用的精密轴承、测角装置及驱动马达等都有配套产品更加满足高频响、超低速、宽调速、高精度的要求7。我国转台设计起步较晚，从1965年才开始有关转台的研究1979年,我校、6354所及441厂合作完成了我国第一台双轴伺服转台TPCY-1型转台的研制,该转台又称7191双轴台。2004年我校研制成功SC-TI三轴精密测试转台,这是国内首台卧式高精度转台。我国己经基本上建立了仿真软件、仿真转台研制的配套科研院所。但精度方面于发达国家仍有差距。但是通过近年来的努力，逐渐缩小与发达国家的差距。1990年，303所研制成功了SGT 1型三轴捷联惯导测试转台，这是我国第一台计算机控制的高精度三轴惯导测试台。特别是以我校为代表，随着航空航天事业的不断进步，对陀螺仪的要求越来越高，近年来多轴转台研究成果越来越显著378。如图1-1，是我国近几年来研制成功的转台实物照片。虽然各转台外形不一，但是，根据对参考文献的总结，二轴转台结构可分为两种，如图列出了两种结构形式。第一种是以水平轴支撑竖直轴，这种结构紧凑，但竖直轴转动时可能造成偏载；第二种以水平轴系支撑竖直轴系，这种结构水平轴系易于实现动平衡。图1-1 我国近年来研制转台实物举例图1-2二轴转台的结构形式国内外转台大多数均采用电机驱动，但由于本方 案须采用液压马达驱动转轴，这是本设计与以前研究的区别所在。应在结构设计的过程中，注意液压软管的配合。1.3 本文的主要研究内容如前所述，本文的研究内容主要是同步带轮的选用、二轴转台的结构设计及液压驱动的选用。本文的难点问题为二轴转台的结构设计。以上提到的两种结构具有各自的优点。考虑到液压马达质量比较大，为防止偏载较大，本设计采用第二种结构方案。液压油采用绝缘性能良好的变压器油，由于转台需要水平移动及转动，系统需要利用软质液压管相连。液压软管很容易购得。河北远通特种胶管有限公司就提供了一系列液压软管。表1-1就提供了一系列液压软管供选择。由此，可确定液压系统压力为1MPa。表1-1 河北远通特种胶管液压软管表内径（mm）工作压力（MPa）对应爆破压力（MPa）胶管长度公称尺寸公差IIIIIIIIIIII尺寸（m）公差（mm）1316192532385164760.80.80.80.81.21.21.21.51.50.50.50.50.50.30.30.30.30.30.70.70.70.70.50.50.50.50.51.01.01.01.00.70.70.70.70.72.02.02.02.01.21.21.21.21.22.82.82.82.82.02.02.02.02.04.04.04.04.02.82.82.82.82.82020202020202020200200200200200200200200200200对变压器油的性能通常有以下要求：油密度尽量小，以便于油中水分和杂质沉淀；粘度要适中，太大会影响对流散热，太小又会降低闪点；闪点应尽量高，一般不应低于136；凝固点应尽量低；酸、碱、硫、灰分等杂质含量越低越好，以尽量避免它们对绝缘材料、导线、油箱等的腐蚀；氧化程度不能太高；安定度不应太低，它代表油抗老化的能力58。综上所述，可得到实验装置的整体结构方案简图，如图1-3。高压舱图1-3实验装置整体结构示意图第2章二轴转台的结构设计2.1 引言绪论中对二轴转台的结构进行了初步方案分析，本章基于初步方案的基础上，通过计算，利用Solidworks软件进行三维模型的建立。2.2 设计计算2.2.1 水平轴系设计拟定用铝合金制作平台，因为工件最大尺寸为200mm150mm100mm，故采用方形平台，平台设计尺寸定为面积260mm180mm，厚度为20mm，并加工出间隔为30mm的T型槽，用以固定工件。结构形式见图2-1，水平轴传过平台下方的水平轴孔，通过键连接带动平台绕水平轴转动。图2-1 T型槽平台2.2.1.1 水平轴系转矩计算依据结构，得，驱动电机可以提供的转矩最小值为可以使平台从竖直状态转回到水平状态，故等价为如图2-2所示的绕过点A的水平轴系转动系统。故为了使平台能够沿过A点的轴转动，静载荷下，马大力矩最小值为 （2-1）式中 T转矩（N.m）；m1、m2分别为T型槽平台、被测工件质量（kg）；L1、L2分别为T型槽平台、被测工件质心到轴心垂直距离（m）。A图2-2 平台等效模型其中 平台质量m1=铝合金V平台=31030.020.180.26kg=2.8kg；工件质量m2=10kg（最大值）。故Tmin=9.8（2.80.04+100.1）=10.90Nm2.2.1.2平台转动惯量的计算 （2-2）式中 1、2分别为T型槽平台、被测工件沿水平轴线的线密度（kg/m）故J=0.0122kgm以转台转动角速度=50r/min=5.24rad/s计启动时间t=0.02s，T动=J/t=3.19Nm。考虑U型台配重及轴系部件转动惯量，乘以安全系数s=3故T=（10.9+3.19）3=42.27Nm根据机械设计手册液压传动单行本，选用摆动液压马达的额定启动转矩应大于这个数值，故选用YMD120摆动液压马达进行驱动，液压马达自重11kg。YMD系列摆式液压马达，又称摆动油缸。是一种输出轴作往复摆动的液压执行元件，它的突出特点是能使负载直接获得往复摆动运动，无须其他减速机构。其摆动角度在0270度之间任意设计。具有体积小，结构紧凑，重量轻，输出扭矩调节范围逛。定位精度高等优点。使被广泛应用于工程机械，农林机械。石油，化工，塑料机械及各类自动生产线的工装及工业机械手等机构中这些优点决定这种液压马达很符合本实验装置转台的要求。2.2.1.3最小轴径确定根据转矩，可得最小轴径为 （2-3）式中 T YMD120液压马达额定转矩（Nm）；材料的需用切应力（MPa）。又根据机械设计手册，花键的尺寸系列，选取最小轴径为小径21mm，外径25mm的花键。根据阶梯轴设计准则，可得各段轴径根据尺寸链数值如图2-3所示。图2-3 水平轴各段轴径尺寸2.2.1.4轴承的选用及轴承寿命校核选用内径30mm的16006轴承，外径55mm，Cr=13.2kN，C0=8.3kN,极限转速11000r/min。水平轴系示意图如图2-4所示，两深沟球轴承中心线间距为331mm，T型槽平台对轴产生分布载荷，可等价为作用于轴中心线位置。由图可知Fr=0.56000.25N=75N，Fa可忽略不计故轴承基本额定寿命L10h为 （2-4）式中 ft温度影响系数，温度低于105时取1； fF载荷系数，轻微冲击下，选1.5；Cr基本额定动载荷（N）; F当量载荷（N）。寿命指数，对于球轴承，=3；对于滚子轴承，=10/3。可见，水平轴系轴承寿命远远满足要求。图2-4 水平轴系受力示意图2.2.2 竖直轴系设计2.2.2.1 结构初选为了支撑水平轴系，采用U型台作为水平轴系的支架，U型台尺寸以能支撑水平轴系并固定水平液压马达为基准。如图2-5、2-6为U型台的三维视图，和尺寸标注视图。U型台下端与竖直轴连接，为达到平稳运转的目的，保证系统的稳定性，采用自行设计的T型轴与U型台面接触，T型轴设计成阶梯轴，利用轴肩连接圆锥滚子轴承承受上部质量。初步设计T型轴外型如图2-7所示，下端利用花键与液压马达连接。2.2.2.2 T型轴各段轴径设计竖直轴主要起两个作用，支撑上部重量，沿Z轴旋转。由于转台上部质量不易测得准确数值，但可根据液压马达重量为依据，根据转动平衡可得上部分质量m=mU+m马达2+m轴+m平台+m试件=18.2+112+2.8+10=53kg55kg为简化设计，现假设m对称分布于竖直轴中心线两侧最远端，即液压马达的质心处，根据水平轴系尺寸，可得到如图2-8所示的等效转动惯量模型。图2-5 U型台三维视图图2-6 U型台基本尺寸图2-7 T型竖直轴结构图2-8 水平轴系对竖直轴系等效转动惯量模型图故，水平轴系对竖直轴系转动惯量 （2-5）式中 m水平轴系质量（kg）； R等效模型下质心距竖直轴距离（m）。设计中竖直轴系也采用YMD120液压马达进行驱动，其额定转矩为269Nm，额定压力为14MPa，故当油压为1MPa时，额定转矩约269/14=19.2Nm为角加速度 （2-6）式中 TYMD液压马达额定转矩（Nm）； J水平轴系对竖直轴转动惯量（kgm2）。 针对本设计，要求转台正负方向可转动90，则由式2-7得 （2-7）式中各物理量与上文意义相同。虽然比水平轴系响应时间长，但由于只要求沿竖直轴转动90度，并未对角速度作出要求，且考虑到本校核计算是估计最大值，故所选马达可以满足要求。则对于竖直轴，最小轴颈要满足当转矩为269Nm时，故可由式2-3得，最小轴径为3.6mm。故依据所选液压马达输出轴径选取最小轴颈为外径25的花键轴。则T型轴各阶梯尺寸如图2-9所示。图2-9 T型轴尺寸设计2.2.2.3 校核T型轴受挤压面强度受挤压面为直径为36mm轴肩处，受挤压面积为受力为Fa=mg=55*9.8=539N则，受压应力为=380MPa故满足安全要求。2.2.2.4 校核轴承寿命前面已经提到利用成对使用的圆锥滚子轴承实现承载上部重力及支撑竖直轴转动。根据轴径大小，选用代号32007的圆锥滚子轴承，其具体尺寸为，内径d=35mm，外径D=63mm，宽B=18mm，基本额定载荷Cr=43.2kN，C0r=59.2kN。因为竖直轴轴承承受较大的轴向力，径向力可以忽略，以安全系数k=1.5保证寿命安全。则F可近似取为Fa，即F=Fa=539。则由公式（2-4）得可看出远远大于大修期所要求的寿命，故所选轴承符合要求。2.2.3 转台底座设计转台底座以能支撑转台整体，并固定竖直轴系为主要要求。整体材料为HT200，铸造成型。液压马达从底座下端装配，上端支撑竖直轴系中的圆锥滚子轴承。具体三维结构图见图2-10。图2-10 转台底座三维结构图转台底座下端与支撑小车连接，由于水平轴系运转产生的偏距很大，因此，设计地脚螺栓时，每个面设计三个地脚螺栓，以平衡可能产生的偏距。2.3 小结本章基于被测零件尺寸，初步确定二周转台各轴尺寸，并校核计算了各轴系零件的强度、寿命等。所设计转台结构比较简单，方案合理。第3章承载小车设计3.1 引言转台水平运动方案很多，例如可以依靠导轨，但是导轨的精度较高，会提高预算；由于认识到很多工厂均有载重小车，一般小车结构简单，易于制造。故本方案采取将转台整体装在承重小车上。3.2 承重小车整体结构设计小车承担着支撑转台的作用，同时又必须与同步带轮连接配合。所以，决定以板材为小车组装元件，由于不需要自我驱动，故轴系设计简单易行。车身支撑板是重要板块，要进行热处理，并加工出轴承座孔。小车车轮模仿火车车轮结构，可以沿着预先铺设好的工字型钢铁轨直线运动。工字钢也称为钢梁（英文名称 I Beam)，是截面为工字形状的长条钢材。工字钢分普通工字钢和轻型工字钢，H型钢三种。普通工字钢，轻型工字钢，由于截面尺寸均相对较高、较窄，故对截面两个主袖的惯性矩相差较大，因此，一般仅能直接用于在其腹板平面内受弯的构件或将其组成格构式受力构件。对轴心受压构件或在垂直于腹板平面还有弯曲的构件均不宜采用，这就使其在应用范围上有着很大的局限。H型钢属于高效经济裁面型钢材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等)，由于截面形状合理，它们能使钢材更高地发挥效能，提高承裁能力。不同于普通工字钢的是H型钢的翼缘进行了加宽，而且内、外表面通常是平行的，这样可便于用高强度螺桂和其他构件连接。其尺寸构成合理，型号齐全，因此选用H型钢。钢轨结构尺寸如图3-1所示。这样的结构既易于定位小车及转动平台，又可以防止车倾倒，造成事故。小车宽度较大，也可增加整体的稳定性。具体结构见图3-2。上端平板配合转台底座的地脚螺栓，实现连接紧固的目的。3.3小车轴系设计如前所述，小车轴系属于从动轴系，轴属于固定芯轴。轴的材料选用45钢。由于只在轴承处受压力，故只需校核轴承寿命即可。轴两侧用花键与车轮连接，采用轴端挡圈固定车轮。轴系尺寸如图3-2所示。图3-1 工字钢结构尺寸焊接车体 轮轴 轴承盖 轴承 加强筋 车轮 轴端挡圈图3-2 承重小车结构图图3-2 小车车轮轴则，轴承中心距离L=365+7=371mm四个轴承承受转台及小车质量。又竖直轴系利用Solidworks测得体积V=2.6510-3m3，以钢密度为=7.8103kg/m3计，竖直轴系质量 （3-1）小车板材质量由此得，作用于轴承上的质量m=55+20.67+18.6+11=105.27105kg（3-2）则，每个轴承承受径向力选用深沟球轴承，轴承代号61810，具体尺寸为内径50mm，外径65mm，宽7mm，Cr=6.6kN。轴向力Fa不易计算，引入安全系数k=1.5，则F=Fr=257.25kN由公式（2-4）得可见，该轴承满足寿命要求。3.4小车位置检测小车沿着工字钢水平运转时，要求能在各工位下停车。未检测小车行进位置，在每一个工位对应的位置均放置有光纤传感器，小车侧板上焊接有一块尺寸为40mm20mm的反光板，每次小车经过反光板均产生一个脉冲信号。因为光栅材料为玻璃，不会再高压脉冲电场下产生电压，不会对低压位置元件造成影响。光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等）发生变化，称为被调制的信号光，再过利用被测量对光的传输特性施加的影响，完成测量。近年来，传感器朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等。如图3-3，光纤传感器实物图。光纤传感器既可以检测到小车位置，又满足非电连接的要求。图3-3 光纤传感器实物图3.5 小结本章设计了已焊接方式制造的承载小车，在与转台连接的平板下有加强筋，这种结构具有很强的抗压能力。所设计的小车能够实现预期目的。第4章同步带轮设计4.1 引言在完成了转台设计的情况下，要考虑是转台可以沿水平轨道运动。本方案本着运行可靠，可以提供较大拉力的前提下,选用同步带轮进行驱动。4.2 整体结构设计带轮由液压马达带动主动轮转动，为使小车运转速度放慢，保证系统稳定性，液压马达选用YM型叶片马达，叶片式液压马达主要根据进油为高压油对叶片做功完成输出转矩和转速的功能，当高压油进入叶片马达，相邻叶片之间充满高压油，由于叶片马达定子内表面的曲线，使得相邻叶片伸出的长度不一样，所以高压油作用在叶片上的力就不一样，这样就形成了相对于转子中心的转矩，进而实现了液压马达的转矩输出和转速输出。叶片马达与其他类型马达相比较具有结构紧凑、轮廓尺寸较小、噪声低、寿命长等优点，其惯性比柱塞马达小、但抗污染能力比齿轮马达差、且转速不能太高、一般在200r/min 以下工作。叶片马达由于泄漏较大，故负载变化或低速时不稳定。根据机械设计手册，传送带采用带宽为180mm的同步带，带轮采用宽为200mm，直径为116.43mm的刚制带轮。传送带需截去一部分以连接转台小车。带轮驱动及结构如图4-1所示传送带 轴承座盖 轴承支架 液压马达 联轴器 带轮轴系图4-1 带轮驱动及结构图4.3 设计计算根据4.2中的分析，选用YM-A19B液压马达，其主要参数为：额定压力6.3MPa；最高转速2000r/min；最低转速100r/min；理论转矩9.7N.m；重量9.8kg。由带速 （4-1）当带速为100r/min时，v=0.6m/s；理论转矩为9.7N.m，此时， （4-2）则 （4-3）由参考文献3可知，带传动的设计计算取KA=1.6带轮齿数Z=72小带轮节圆直径da=115.92mm两带轮中心线距离a的确定要依靠高压放电工位间距离确定。5个工位间隔可取为500mm，则中心距最小值取a=2800mm。故传送带整体三围视图如图4-2所示。图4-2 传送带整体结构图4.4 带轮与小车的联接带轮与小车采用螺栓连接，由第3章可知，小车前后均由角铁切槽形成C字型结构，与传送带断口处配合。配合处的具体结构尺寸见图4-3。图4-3 小车与传送带连接示意图该结构使螺栓受力均匀，螺栓主要受剪切力。剪切应力大小为 （4-4）式中 螺栓需用切应力（MPa）； F螺栓受径向力，数值上等于传送带提供的拉力（N）； r螺栓小径（mm）4.5 小结本章主要针对同步带轮的选用进行设计。通过计算，确定了传送带宽度，功率，齿形及节线位置等参数。第5章液压线路设计5.1 引言前几章就机械结构进行了设计，本章主要整理安排液压线路。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。高压油驱动液压马达旋转，带动与之刚性连接的轴转动。用来为同步带轮及转台各转轴提供动力。可实现自动、手动控制，可准确实现带轮、转台的运行和停车。采用绝缘性能好的液压汽油作为液压系统的液压油，对变压器油的性能通常有以下要求：油密度尽量小，以便于油中水分和杂质沉淀；粘度要适中，太大会影响对流散热，太小又会降低闪点；闪点应尽量高，一般不应低于136；凝固点应尽量低；酸、碱、硫、灰分等杂质含量越低越好，以尽量避免它们对绝缘材料、导线、油箱等的腐蚀；氧化程度不能太高；安定度不应太低，它代表油抗老化的能力58。5.2 液压线路设计液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。一个液压系统的好坏取决于系统设计的合理性、系统元件性能的的优劣，系统的污染防护和处理，而最后一点尤为重要。近年来我国国内液压技术有很大的提高，不再单纯地使用国外的液压技术进行加工。本实验要求利用液压系统为三个液压马达提供动力，图5-1为基于Visio制作的液压系统原理图。利用三个三位四通电磁阀分别控制各转台的启停和运转方向。元件4是溢流阀，其主要作用是保持油压。因为系统油压为1MPa，故可以选用C175-B型直动式溢流阀，其工作压力范围为0.57MPa，可以调节使其工作压力为1MPa。这样，当油路压力达到1Mpa时，溢流阀打开，达到保压目的。5.3 液压线路工作过程由图5-1可知，当电磁换向阀1处于左侧位置时，传送带正转，小车正向移动；当电磁换向阀1处于右侧位置时，传送带反转，小车返回原点；当电磁换向阀2处于左侧位置时，水平轴系正向转动；当电磁换向阀2处于右侧位置时，水平轴系反向转动；当电磁换向阀3处于左侧位置时，竖直轴系正向转动；当电磁换向阀3处于右侧位置是，竖直轴系反向转动。图5-1 系统液压原理图5.4 小结本章主要研究了液压系统的设计，完成了液压系统原理图的设计与绘制。结论本论文首先基于被测零件尺寸，确定了二周轴转台各轴尺寸，并校核计算了各轴系零件的强度、寿命等；然后设计了已焊接方式制造的承载小车；并确定所选用的传送带各结构尺寸；最后研究了液压系统的设计，完成了液压系统原理图的设计与绘制。综上所述，多工位高压放电实验装置的整体结构已经成型。如下图，即为该实验装置的三维模型图。转台在每个电机下停车。同步带轮带动下，可以实现很高的精度。外壳 移动平台 传送带 底板图6-1实验装置整体视图项目要求高压环境，这是设计的难点所在。高压环境下，对转台的绝缘要求被突出出来。故采用液压驱动，而不是普通的伺服电机驱动。这虽然加大了系统造价，但是可靠性大大加强。由于液压系统具有震动大的缺点，如何实现转台的稳定性要求及准确停车在指定位置是本项目实验时需要考虑的。液压驱动系统设计、转台结构设计是本项目的创新点。在毕业设计过程中，虽然仍然有些设计存在不足，但是整体已达到设计要求，并完成了预期目标。方案设计比较合理，易于制造。由于没有做实验的基础，所选用的零件均采用扩大安全系数的方法以保证系统的稳定性。这样，以Solidworks为基础，并充分运用CAD，Visio等软件，完成了实验装置的设计