转臂式加速度过载模拟实验台结构设计与分析开题报告

毕业设计（论文）开题报告
题目    转臂式加速度过载模拟实验台结构设计与分析

一、    选题的依据及意义：
现代军事、国防领域对火工品飞行器的机动性要求很高。火工品的机定性越好，对其整体强度要求及越高，其承受机动过载的能力越强。
为保证火工品的产品的质量和可靠性，必须进行火工品的地面过载实验，对火工品在法向加速度作用下的性能进行评价，用于指导产品设计与质量控制。离心加速度实验装置就是在地面上测试过载情况下火工品飞行器(如导弹等)某些性能的一种专用设备。
举例来说吧，飞机在作水平盘旋机动时所受的力与角加速度有直接关系，质量大的飞机由于有受力极限角加速度就不能太大，而质量小的飞机在同样的受力极限上可以达到更大的角加速度，也就是说可以转的更快，转弯半径更小，水平机动性能更好。

二、    国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：
转臂式离心过载模拟实验台是通过传动系统使固定在旋转架上的发动机转动而产生离心力，在过载情况下测试其某些性能参数的变化情况，主要用于航天航空等领域的科学研究。普通的离心机装置是靠不同物质的沉降系数的不同，在一定的离心力的作用下，将不同的物质分离出来。即它是通过离心运动中不同比重的物质所受离心力不同，因而被分离开来，在工业生产中，离心机基本上属于后处理设备，主要用于脱水、浓缩、分离、澄清、净化及固体颗粒分级等工艺过程，它是随着各工业部门的发展而相应发展起来的。 [资料来源：Doc163.com]
至目前为止,在加速度对发动机性能的影响方面,人们主要进行了由火箭自旋引起的横向加速度对推进剂药柱产生的加速度效应研究,即燃速增加导致发动机内弹道性能发生畸变,影响发动机的正常工作。这方面,国内外学者进行了大量的试验研究和理论分析工作,并取得了重大进展。
然而，某飞行试验的结果发现，由自旋产生的横向加速度与由导弹机动飞行产生的横向加速度对发动机工作产生影响的侧重面是有较大差别的，后者对发动机内绝热层烧蚀的影响最为突出，而且长期被人们所忽视，国内外至今缺乏对其的研究资料
已有专家设计了实验发动机与实验装置,进行了一系列飞行固体火箭发动机横向过载模拟试验,获得了不同加速度下发动机内绝热层烧蚀率定量化的试验数据。验证了横向加速度严重影响局部绝热层烧蚀的事实。机理分析表明,此种结果是由于横向加速度作用下燃气中Al2O3液态粒子偏离发动机中心线,沿离心力方向大量沉积所致。此项研究为相关的工程设计提供了基础性的依据。
离心试验台不仅在调速技术方面取得进展，而且随着制造和应用技术的发展，在多功能和自动化方面也有长足进步，如可变速率起制动、程序变速、直接输入离心力、操作程序的存储和调用、仪器状态的自动诊断、要求尽可能全的显示离心机的参数和状态信息、更加完善的安全保护功能等，有些功能不仅是锦上添花，而且直接影响离心效果，如可变速率起制动和程序变速可以改善区带离心效果和缩短离心时间等。

从离心试验台制造业整体来看，不可否认的是，我国离心试验台制造行业的整体水平与国外的离心试验台的制造、新技术研发、尤其在整机可靠性、稳定性、使用寿命、装配精度、操作的灵活性、人性化、以及某些新技术的应用（主要是是新概念的应用）等方面等方面还存在一定的差距。但我国离心试验台工业已经有部分厂家、在某些技术、性能方面，已经达到了国际先进水平，在某些专项技术上甚至已经超过了部分国外品牌。目前国内离心试验台制造商主要从多方面考虑进行设计、改进，使我国的卧螺离心试验台新技术应用、生产技术等方面得到进一步提高。
离心试验（过载试验、恒定加速度试验、恒加速度试验、加速度试验）一般可分为两类：第I类为性能试验，用以验证设备功能适应使用加速度环境的能力；第II类为结构试验，用以验证设备结构承受使用加速度环境的能力。如无明确规定，设备一般应进行这两类试验，在通过所规定各方向的性能试验考核后，再作各方向结构试验的考核。
三、    研究内容及实验方案：
    离心试验（过载试验、恒定加速度试验、恒加速度试验、加速度试验）分为两类:第I类为性能试验，用以验证设备功能适应使用加速度环境的能力；第II类为结构试验，用以验证设备结构承受使用加速度环境的能力。如无明确规定，设备一般应进行这两类试验，在通过所规定各方向的性能试验考核后，再作各方向结构试验的考核。

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    在对恒加速度离心机转臂结构参数取值范围粗略估计的基础上,安排以
solid work软件实现的正交数值实验,并用正交多项式拟合出各主要参数对转臂重量、转臂所受最大应力和转臂最大位移的响应面模型.然后,以转臂的重量为优化目标,而以转臂所受的最大应力和最大位移量为约束条件,对响应面模型进行优化,找出转臂最合理的结构参数组合,并用有限元软件对优化结构所受最大应力和最大位移进行验证.计算结果表明转臂以Pro/E为基础的稳健设计,可提高设计效率,并得到满意的设计结果。
此次设计的实验台，采用箱体式结构，由圆锥齿轮传动带动转臂传动。用转臂取代圆盘转架，大大减轻质量，节省材料，降低成本，同时减轻加于支撑基础的载荷。本系统的传动方案采用一对圆锥齿轮传动取代带传动，可避免更换带传动带来的一系列问题，而且齿轮传动所需的空间尺寸较小，易于维护。
    研究内容为：设计一个测量离心加速度的立式转台，待测件重量15kg，直径90-120mm，长度900-1200 mm，最大离心加速度70g。要求转台的结构设计，并进行相应的强度计算。
    第一步，查阅资料，熟悉离心机原理，了解离心实验台在国内外的发展状况和存在的问题。了解转臂式离心加速度过载模拟实验装置的特点以及在日常生产生活中的用途。根据其运用场合不同，适当选择合适的方案，以达到实用、经济、可靠的目的。 [资料来源：http://www.doc163.com]
第二步，在对所选课题有个初步的了解之后，再确定转臂式离心加速度过载模拟实验的研究内容及实验方案。
第三步，试验台的总体方案设计，进行系统方案的设计、比较与确定,依据对选择的传动方案,查阅相关参考文献，从而完成，联轴器的设计. 装配图及其各零件的设计，设计好了之后再对各主要零部件进行强度校核，最后确定整体方案。
第四步，根据方案，画出装配图,装配图画好后,从装配图中设计计算选择各零件以及完成对零件图的初步绘制。
第五步，对工件的夹紧方案进行设计、比较与确定，最后选择合适的润滑剂。



四、    目标、主要特色及工作进度：
1..搜集有关资料，熟悉离心机原理，撰写开题报告  3.1.－3.5   1周
2.相关外文文献资料的阅读与翻译（6000字符以上）3.6－3.13   2周
3.总体传动方案设计                     3.14－4.5       3周
4．零部件的结构设计                   4.6－4.26       3周 [来源：http://Doc163.com]
5．零部件的强度计算与校核             4.27－5.10      3周
6．撰写毕业论文                       5.11－5.25      3周
7. 答辩准备及毕业答辩                 5.26－6.2       1周

五、参考文献：
【1】. 肖玉梅主编.机械系统铸造机械化通用图册 带式输送机设计选用手册.北京：机械工业出版社.1986
【2】. 廖念钊等主编.互换性与技术测量.中国计量出版社，2002
【3】. 曹维庆等主编.机构设计.机械工业出版社，2000
【4】. 孙桓等主编.机械原理. 北京:高等教育出版社，2001
【5】. 刘庆国 刘力主编.计算机绘图.北京：高等教育出版社2004
【6】. 濮良贵等主编.机械设计. 北京:高等教育出版社，2001
【7】. 成大先主编，机械设计手册（液压传动）. 北京:化学工业出版社，2004 [资料来源：http://www.doc163.com]
【9】. 吴宗泽主编,机械设计实用手册. 北京:化学工业出版社,1999.1(2000.6)
【10】.洪家娣等主编.机械设计指导.江西高校出版社，2001
【11】.成大先主编.机械设计手册.化学工业出版社，1997
【12】.章宏甲，黄谊主编，液压传动.北京：机械工业出版社，2000.9 [资料来源：https://www.doc163.com]