旋转式高速水洞设计开闭叶片自动机构设计(3)
时间:2017-02-13 15:53 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。目前常用的利用计算控制的机构有例如：光电耦合门电路、步进电机控制等。下面列举几种不同自动控制系统的示意图 图1.2 步进电机驱动电路 图 1.3 光电耦合电路 以上是以应用数学和电子计算机为基础的自动控制理论，其实在这之前，也有很多纯机械的自动设计机构：例如槽轮自动机构、凸轮自动机构、棘轮自动机构。这些纯机械设计的基础自动机在实际运用当中也是十分常见的。或许是在某一关键零件的设计，或许是在某一个特定动作的实现要求。如下图所示几种不同的轮式自动机构设计 图1.4 槽轮结构 图1.5 棘轮结构 图1.3.5 凸轮机构 以上几种纯机械结构虽然在灵敏性，准确性方面不如利用计算机控制来得准确，但是其运用的范围更为广。在整体设计的过程中，我们可以利用其一种或者几种机构来完成部分功能的实现。因为其在设计过程中轮类自动机的设计思想更加方便我们的整体构想设计。因为其更加接近现实操作，在复杂的设计过程中，适合部分设计单独成模块设计。这样子可以使我化整为零，化繁为简。 2 设计要求 2.1 技术设计要求 2.1.1 结构设计要求 （1）旋转直径：10 m； （2）试件直径：<100 mm； （3）每秒旋转一周； （4）开闭叶片自动机构原理结构设计； （5）开闭叶片自动机构技术设计； （6）分析计算； （7）绘制工程图； 2.1.2 功能设计要求 （1）能够创造比较平稳的水洞环境 （2）试件在水洞环境中能够完整地完成水中测试 （3）叶片在高速搅拌过程中不至于折断 （4）在叶片旋转过程中不会和周围出现干涉 （5）叶片在将与试件位置到达时不会与试件接触 （6）叶片有一个自动开闭式结构 （7）叶片在水中长时间工作具有耐腐蚀特性 （8）易于拆卸安装和文护保养 （9）能够在有限的资源条件下减低成本 3.设计要求分析 3.1 结构要求分析 3.1.1 水池结构分析 首先工作环境是在一个高速的水洞当中，所以必须设计一个水池对其工作环境进行限定，所以首要工作是要选择工作环境的结构。 由给出的要求可以知道整个机构的设计直径达到10米，也就是半径5米。此外可以预见的是这是一个旋转机械工作的环境，最好也是选择一个回转圆形结构，不是圆形也类圆形。因为如果不是圆形，在叶片搅拌的过程中，由于水流在水池壁的碰撞会在不同的位置产生差别很大的速度，这样造成的后果就是整个水池在不同的位置会产生不同的时缓时急的水流，从而在某些位置很容易产生内部漩涡。漩涡的产生不仅影响了实验进行的可靠性，此外还会对试件和叶片装置的寿命造成一定的影响。因为漩涡的形成会造成其周围水流的流向不确定，于是在叶片高速旋转的过程中，水流对于叶片的切向力也是比较混乱的，从而造成叶片的受力不均匀，影响叶片的寿命。使用圆形水池，或者类圆形水池有以下几点优点：（1）在圆形的水池当中由于叶片高速旋转而形成的水流，在水池壁的周围产生的切向力更加的规整，不容易产生漩涡;（2）在圆形水池之中由于水流产生的切向力整体都是沿着水池壁的切向，所以在叶片受力方面更容易把握设计方案，在这一点我会在以下的设计计算中加以论证。 (责任编辑：qin) |