机械装备结构

机械装备结构（共8篇）

机械装备结构 篇1

摘要：在煤矿的正常生产中, 煤矿机械设备在其中发挥着不可估量的作用, 机械设备质量的好坏以及性价比的高低与矿区的安全生产息息相关, 所以不断优化煤矿机械设备, 增强设备的高质性是提高煤矿产量以及安全生产的重要保障。基于此, 本主要对煤矿机械装备结构设计的完善方法进行了探讨。

关键词：煤矿,机械装备,结构设计,完善方法

在煤矿的正常生产中机械设备在其中发挥着重要的作用, 机械设备质量好坏以及设备性价比的高低与矿区的安全、高效生产及经济效益息息相关。当前随着信息产业以及制造业的不断发展, 人们对生产中的安全性及设备的可靠性要求也越来越高, 尤其是在煤矿生产中, 因而不断优化煤矿机械设备, 增强设备的高质性是提高煤矿安全高效生产的重要保障。我们可从以下几点加以重视:一是定期做好设备的维修与保养工作;二是对设备的结构进行优化设计;三是改进现有的设计理念。当前, 对煤矿中机械设备结构的不断优化已然成为煤矿行业关注的焦点话题, 也是每个煤矿产业中所亟待解决的难题。

1 我国煤矿技术中机械装备结构设计现状

我国在煤矿产业的管理层面上与发达国家之间还存在很大的差距。据调查得知, 许多发达国家在煤矿管理中都采用了先进的管理理念, 例如在高科技技术的应用方面其有更加兼容的态度, 在机械设备的选择上他们也往往选择的是一些精密度较高的设备进行生产, 在自动化技术层面上他们选取的是集成系统制造。然而我国的管理理念仍旧采取的传统的管理模式, 基于资金的考虑在高科技技术的采用方面受到了极大的限制, 在机械设备的使用上也较为落后, 而且生产过程中没有对设备进行及时的更新改进, 这种生产模式严重阻碍了我国煤矿产业的快速发展。

2 矿井生产对煤矿机械装备的新需求

随着国家对煤矿建设项目规模产能要求的进一步加大, 淘汰落后产能, 所以现在矿井建设及煤炭生产都向大型化以及高效化方向发展, 因此不管是对于煤矿管理部门来说亦或是煤矿生产工作者来说都对煤矿中所使用的机械设备有着严格的要求。第一, 煤矿生产的机械设备必须向大型化的方向发展。为了使煤矿机械设备能够更加高效率的完成相关生产工作, 在机械设备的相关技术参数上也应有严格的规定, 以确保其满足生产之所需。第二, 增强机械装备的各项性能尤其是高可靠性。作为煤矿企业自身来说, 在生产中应将安全放在首位, 因而在选择相关机械设备时要选择性价比较高的设备, 这样做一方面可提高设备的使用年限, 增加经济效益, 另一方面在煤矿生产安全上也有一定的保障。而且在进行煤矿机械装备的操作时要使用高科技技术像计算机等进行操控, 这样可提高运行的精确化和效率性, 此外还要定期做好机械设备的维修与保养工作, 以进一步延长设备的正常使用寿命。第三, 在煤矿机械设备中要采用先进的电液控制等技术, 使煤矿生产真正实现机电液一体化的发展趋势。

3 煤矿机械装备结构设计的完善方法

3.1 人体工程设计

所谓人机工程设计技术主要指的是通过人机工程学理论, 面向人的机械设备技术。人机工程的核心是通过人的生理以及心理变化特征, 通过数据系统的调控, 从而满足人们的需求。这种设计理念的优点在于可增强工作的成效性, 最大限度的提高煤矿生产的效率, 降低操作中的失误次数, 对于工人自身来说, 既省时又省力。但在进行人体工程设计时机械设备的安全性是值得我们关注的地方, 要充分将人机以及周围环境的变化相互考虑其中, 在确保煤矿环境安全、温度的基础上进行该技术的顺利应用, 从而为煤矿生产做出应有的贡献。

3.2 煤矿生产的自动化设计

煤矿生产中的自动化设计可在结构内部将控制器、执行器与传感器等集合成一体, 实现自动化的结构系统, 这样机械设备在运行中一方面可对周围的环境做出一定的反应, 另一方面当遇到障碍等情况时可通过识别, 自动化的越过障碍物, 实现高效率的运转。这种自动化的设计理念提高了机械设备的使用性能, 在安全上也得到了一定的保障。在自动化采矿中该技术就得到了大力的应用。近些年来我们发现在煤矿安全生产中, 高科技技术像红外技术等都已得到广泛的应用, 从中我们也能发现煤矿生产在未来的发展中对智能化机器的应用也会愈加广泛, 它所带来的便利也会得到人们的普遍认可。

3.3 机械设备的摩擦学设计

机械设备中的摩擦学设计主要讲的是物体在做相对运动时, 运动表面会受到一定的阻碍, 即就是摩擦。在机械设备的使用中受到一定的摩擦是在所难免的, 这种现象不但会影响设备的使用年限, 而且在更换不及时的话会造成严重的后果, 对煤矿的安全生产造成一定的威胁。因此在进行机械设备设计时关于零件之间的摩擦以及设备之间的摩擦都应引起我们足够的重视, 在设计时要采取行之有效的措施将摩擦力的影响最小化。

3.4 煤矿生产的网络化与虚拟化设计

随着网络化的不断普及, 在煤矿机械设计理念中将网络化技术的引入对煤矿的生产起到一定的促进作用, 因而我们应该深入探究基于煤矿机械设计中动态模拟理念的研究。在煤矿生产中环境的变化等条件都会机械设备的正常使用造成一定的威胁, 作为一名设计人员, 在进行相关设计时要将实际生产中可能出现的一系列问题全部考虑其中, 将损失降至最低。

4 结束语

总而言之, 机械设备设计的优质化以及设计理念的先进化在煤矿生产中有着重要的作用, 它一方面可增强机械生产的成效性, 另一方面还可以提高设备的使用年限。随着科技发展的步伐不断加快, 在煤矿生产中新技术的应用也愈发广泛, 而且成效显著。作为新时代的设计人员, 在设计中一定要采用先进的设计理念以及方法, 在设计中大胆创新, 不断改进, 让机械装备的使用性能得到大幅度提高, 为煤矿生产的发展做出应有的贡献。

参考文献

[1]李士阳.现代设计方法和理论在煤矿机械设计中的应用[J].煤矿机械, 2013 (04) :78-79.

[2]郑继水.煤矿机械绿色设计与加工的途径[J].山东煤炭科技, 2013 (02) :54-55.

机械装备结构 篇2

第一章

第一节

机械制造装备及其在国民经济中的重要作用

缩短生产周期（T），提高产品质量（Q），降低生产成本（C），改善服务质量（S）传统模式（产业）

精益-敏捷-柔性（LAF）生产系统，是全面吸收精益生产、敏捷制造和柔性制造的精髓，包括了全面质量管理（TQC）、准时生产（Just in time，缩写JIT）、快速课重组制造和并行工程等现代生产和管理技术。这种模式的主要特征是：

⑴以用户的需求为中心；⑵制造的战略重点是时间和速度，并兼顾质量和品种；⑶以柔性、精益和敏捷作为竞争的优势；⑷技术进步、人因改善和组织创新是三项并重的基础工作；⑸实现资源快速有效的集成是其中心任务，集成对象涉及技术、人、组织和管理等，应在企业之间、制造过程和作业等不同层次上分别实施相应的资源集成；⑹组织形式采用如“虚拟公司”在内的多种类型。

第二节 机械制造装备应具备的主要功能

一、机械制造装备应满足的一般功能包括：

加工精度方面的要求；

强度、刚度和抗振性方面的要求；

加工稳定性方面的要求；

耐用度方面的要求，提高耐用度的主要措施包括减少磨损、均匀磨损、磨损补偿等

技术经济方面的要求

二、柔性化含义：产品结构柔性化和功能柔性化

模块化设计

三、精密化：采用传统的措施，一味提高机械制造装备自身的精度已无法奏效，需采用误差补偿技术。误差补偿技术可以是机械式的，如为提高丝杠或分度蜗轮的精度采用的校正尺或校正凸轮等。

四、自动化

自动化有全自动（能自动完成工件的上料、加工和卸料的生产全过程）和半自动（人工完成上下料）之分。实现自动化的方法从初级到高级依次为：凸轮控制、程序控制、数字控制和适应控制等。

五、机电一体化（是指机械技术与微电子、传感检测、信息处理、自动控制和电力电子等技术，按系统工程和整体化的方法，有机地组成最佳技术系统。）

这个系统应该是功能强、质量好和故障率低、节能和节材、性价比高，具有足够的“结构柔性”“。

六、节材

七、符合工业工程要求

工业工程是对人、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行设计、改善和实施的一门学科。其目标是设计一个生产系统及其控制方法，在保证工人和最终用户健康和安全的条件下，以最低的成本生产出符合质量要求的产品。

产品设计符合要求是指：在产品开发阶段，充分考虑结构的工艺性，提高标准化、通用化程度，以便采用最佳的工艺方案，选择合理的质量标准，减少操作过程中工人的体力消耗；对市场和消费者进行调研，保证产品合理的质量标准，减少因质量标准定得过高造成不必要的超额工作量。（强度、刚度、抗振性）

八、符合绿色工程要求

企业必须纠正不惜牺牲环境和消耗资源来增加产出的错误做法，使经济发展更少地依赖地球上的有限资源，而更多地与地球的承载能力达到有机的协调。这就是所谓的绿色工程要求。

第三节

机械制造装备的分类

机械制造大致可划分为加工装备、工艺装备、仓储传送装备和辅助装备四大类。

一、加工装备

是指采用机械制造方法制作机器零件的机床。

（一）金属切削机床是采用切削工具或特种加工等方法，从工件上除去多余或预留的金属，以获得符合规定尺寸、几何形状、尺寸精度和表面质量要求的零件。

按机床的加工原理进行分类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨（插）床、拉床、特种加工机床、切断机床和其他机床等12类。(二)特种加工机床：

(三）锻压机床

利用金属的塑性变形特点进行成形加工，属无屑加工设备，主要包括锻造机、冲压机和轧制机四大类。

二、工艺装备：

产品制造时所用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具，总称工艺装备。它是保证产品制造质量、贯彻工艺规程、提高生产效率的重要手段。

模具分类：1.粉末冶金模具2.塑料模具3.压铸模具4.冷冲模具5.锻压模具

夹具：安装在机床上用于定位和夹紧工件的工艺设备，以保证加工时的定位精度、被加工面之间的相对位置精度。利于工艺规程的贯彻和提高生产效率。

量具：是以固定形式复现量值的计量器具的总称。如千分尺、百分表、量块。

三、仓储传送设备

包括各级仓储、物料传送、机床上下料等设备。机器人可作为加工装备，如焊接机器人和涂装机器人等，也可属于仓储传送设备，用于物料传送和机床上下料。

四、辅助装备

包括清洗机和排屑等设备。

第四节 机械制造装备设计的类型

机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和模块化设计等三大类型。适应型设计和变参数型设计统称“变型设计”

第五节 机械制造装备设计的方法

机械制造装备设计典型步骤

（一）产品规划阶段：

1.需求分析:产品设计是为了满足市场的需求，而市场的需求往往是不具体的，有时是模糊的、潜在的，甚至是不可能实现的。需求分析的本身就是设计工作的一部分，是设计工作的开始，而且至始至终指导设计工作的进行。

2.调查研究：市场调研、技术调研和社会调研三部分：市场调研：技术调研：社会调研： 企业目标市场所处的社会环境，有关的经济技术政策；社会风俗习惯 3.预测

4.可行性分析

1）产品开发的必要性

2）同类产品国内外技术水平

3）从技术上预期产品开发能达到的技术水平

4）从设计、工艺和质量等方面需要解决的关键技术问题 5）投资费用及开发时间进度，经济效益和社会效益估计 6）现有条件下开发的可能性及准备采取的措施

5.编制设计任务书

经过可行性分析后，应确定待设计产品的设计要求和设计参数，编制“设计要求”

将科学原理具体运用于特定的技术目的，提炼、构思成所谓的技术原理，是设计中最关键、最富于创造性的一个环节。

4.初步设计方案的形成

⑴系统结合法 所谓系统结合法是按功能结构的树状结构，根据逻辑关系把原理解结合起来。

⑵数学方法结合法 当子功能原理解的物理和几何特征可定量表达时，有可能借助电子计算机，采用数学方法进行初步设计方案的组合。

在方案设计阶段，如子功能的原理解还不够具体，定量表达原理解的特征有困难或不够精确时，采用数学方法形成初步设计方案是不可行的，甚至会导致错误的结果。在变型设计、模块化设计或电路设计中，由于是已知零部件、元器件的组合，各子功能的物理和几何特征可以精确地测量定量表达，采用数学方法。

确定结构原理方案的过程如下：

（1）确定结构原理方案的主要依据 根据初步设计方案，在充分理解原理的基础上，确定结构原理方案的主要依据，其中包括：决定尺寸的依据，如功率、流量和联系尺寸等。决定布局的依据：物流方向、运动方向和操作位置等。决定材料的依据，如抗腐蚀能力、耐用性、市场供应情况„„决定和限制结构设计的空间条件：距离、规定的轴的方向、装入的限制范围„„

确定结构原理方案的过程如下：

⑴确定结构原理方案的主要依据 根据初步设计方案，在充分理解原理解的基础上，确定结构原理方案的主要依据，其中包括：决定尺寸的依据，如功率、流量和联系尺寸等；决定布局的依据，如物流方向、运动方向和操作位置等；决定材料的依据，如抗腐蚀能力、耐用性、市场供应情况等等；和决定和限制结构设计的空间条件，如距离、规定的轴的方向、装入的限制范围等等。⑵确定结构原理方案 „„

4.编制技术文档

如果创新设计遵循系列化和模块化设计的原理，为产品的进一步变型和组合已做了必要的考虑，变型设计和模块化设计的有些步骤可以简化甚至省略。

二、系列化设计应遵循“产品系列化、零部件通用化、标准化”

原则，简称“叄化”原则。有时将“结构的典型化”作为第四条原则，即所谓的“四化”原则。

（二）系列化设计的优缺点： 优点：

1）可以用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。

2）减少产品品种意味着提高每个品种产品的生产批量，有助于降低生产成本，提高产品制造质量的稳定性。

3）产品有较高的结构相似性和零部件的通用性，因而可以压缩工艺装备的数量和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。

4）零备件的种类少，系列中的产品结构类似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量。

5）为开展变型设计提供技术基础。系列化设计的缺点是：为以减少品种规格的产品满足市场较大范围的需求，每个品种规格的产品都具有一定的通用性，满足一定范围的使用需求，每个品种规格的产品都具有一定的通用性，满足一定范围的使用需求，用户只能在系列型谱内有心啊的一些品种规格中选择所需的产品，选到的产品，一方面其性能参数和功能特性不一定最符合用户的要求，另方面有些功能还可能冗余。（和机械图谱相联系）

三、模块化设计

（一）模块化设计的基本概念：为了开发多种不同功能的结构，或相同功能结构而性能不同的产品，不必对每种产品单独进行设计，而是精心设计出一批模块，将这些模块经过不同的组合来构造具有不同功能结构和性能的多种产品。„„

（二）模块化设计的优缺点 采用模块化设计方法开发产品的优缺点类似系列化设计方法，在缩短新产品开发周期、提高产品质量、降低成本和加强市场竞争能力方面综合经济效果十分明显„„ 优点：

1）根据科学技术的发展，便于用新技术设计性能更好的模块，取代原有的模块，提高产品的性能，组合出功能更完善、性能更先进的组合产品，加快产品的更新换代。

2）采用模块化设计，只需要更换部分模块，或设计制造个别模块和专用部件，便可快速满足用户提出的特殊订货要求，大大缩短设计和供货周期。

3）模块化设计方法推动了整个企业技术、生产、管理和组织体制的改革。由于产品的大多数零部件由单件小批生产性质变为批量生产，有利于采用成组加工等先进工艺，有利于组织专业化生产，既提高质量又降低成本。

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4）模块系统中大部分部件由模块组成，设备如发生故障，只需要更换有关模块，维护修理更为方便，对生产影响少。

为了实现产品结构和产品开发过程的重组，企业必须采用CAD/CAM和MRP-Ⅱ技术，并实现两者之间的信息集成。

第六节 机械制造装备设计的评价

（六）经济评价Ej 通常理想成本CL应低于市场同类产品最低价的70%。经济评价Ej越大，代表经济效果越好。Ej=1的方案经济上最理想。如经济评价值小于0.7，说明方案的实际生产成本大于市场同类产品最低价，一般不予考虑。

二、可靠性评价

可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。

可靠度：是指可靠性的量化指标，是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定任务的概率。（一般记为R）

（三）可靠性分配的原则

1）对技术成熟的单元，能够保证实现较高的可靠性，或预期投入使用的可靠性有把握达到较高水平的单元，可分配较高的可靠度。

2）对较简单的单元，组成单元的零部件数量少，装配容易保证质量或故障后期易于恢复的单元，可分配度较高的可靠度。

3）对重要的单元，该单元的失效将引起严重的后果，或该单元失效会导致全系统失效，应分配较高的可靠度。

4）对整个任务时间内需连续工作，或工作条件严酷的单元，应分配较低的可靠度。加工工艺性： 1.产品结构的合理组合

产品结构的合理组合：一个产品是由部件、组件和零件组成。组成产品的零部件越少，结构越简单，质量也可减小，但可能导致零件的形状复杂，加工工艺性差。

2.零件的加工工艺：零件的结构形状、材料、尺寸、表面质量、公差和配合等确定了其加工工艺性。

产品设计的标准化

产品设计的标准化对提高设计水平，保证设计质量，简化设计程序，节约设计费用将产生显著效果。设计文件的标准化审查

包括图样和技术文件成套性检查；„„P53

第二章 金属切削机床设计

第一节 概述

一、机床设计应满足的基本要求 1.工艺范围

是指机床适应不同生产要求的能力，也可称之为机床的加工功能。一般包括可加工的工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸的范围、毛坯类型„„

机床的工艺范围主要取决于其使用什么生产模式。

一般包括可加工的工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸范围、毛坯类型„„ 机床的工艺范围主要取决于其使用什么生产模式。

工艺范围直接影响到机床结构的复杂程度、设计制造成本、加工效率和自动化程度。（影响因素）生产模式：单件大批量、大量、批量。

柔性：机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力。包括空间上的柔性和时间上的柔性。所谓空间柔性是指一台机床的工艺范围相当于多台机床的工艺范围,即机床的运动功能和刀具的数目较多，工艺范围较广，机床能够在同一时期内完成多品种加工的能力。所谓时间上的柔性也就是结构柔性，指的是在不同时期，机床各个部件经过重新组合，即通过机床重构，改变其功能，形成新的加工功能，以适应产品更新变化快的要求。

3.与物流系统的可接近性（accessibility）

可接近性是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切屑等）流动的方便程度。

4.刚度：加工过程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相对于工件在影响加工精度方向变形的能力。刚度包括：静态刚度、动态刚度、热态刚度。机床的刚度直接影响机床的加工精度和生产率，因此机床应有足够的刚度。

5.精度 分为机床本身的精度，即空载条件下的精度（几何精度、运动精度、传动精度、定位精度等）和工作精度。

7.生产率：通常是指单位时间内机床所加工的合格工件数量。

第二节 金属切削机床设计的基本理论 工件表面的形成方法 1.几何表面的形成原理 2.发生线的形成：

方法：⑴轨迹法（描述法）

⑵成形法（仿形法）

⑶相切法（旋切法）⑷展成法（创成法）3.加工表面的形成方法

母线形成方法和导线形成方法的组合

（三）运动分类

1.按运动的功能分类

⑴成形运动①主运动

②形状创成运动

当形状创成运动中不包含主运动时，“形状创成运动与进给运动”与“进给运动”两个词等价；当创成运动中包含主运动时，“形状创成运动”与“成形运动”两个词等价。

1.按运动的功能分类

⑴独立运动：与其他运动之间无严格的运动关系

⑵复合运动：与其他运动之间有严格的运动关系

4.机床传动原理图

机床的运动功能图只表示运动的个数、形式、功能及排列顺序，不表示运动之间的传动关系。

a）合成机构

b）传动比可变的变速传动

c）传动比不变的传动

d）车床传动原理图 e）滚动机传动原理图

二、精度

包括几何精度、传动精度、运动精度、定位和重复定位精度、工作精度和精度保持性等。

几何精度：机床在空载条件下，在不运动（机床主轴不转或工作台不移动及转动等情况下）或运动速度较低时各主要部件的形状、相互位置和相对运动的精确程度。

⑴运动精度 是指机床空载并以工作速度运动时，执行部件的几何位置精度。

⑵工作精度 加工（标准）规定的试件，用试件的加工精度表示机床的工作精度。

三、刚度：

四、抗振性：机床的抗振能力是指机床在交变在和作用下，抵抗变形的能力。包括：抵抗受迫振动的能力和抵抗自激振动的能力。习惯上称之为：抗振性，后者常称为：切削稳定性。(平稳)

1.受迫振动

2.自激振动

3.影响机床振动的主要原因有：机床的刚度。机床的阻尼特性。机床系统固有频率。

五、热变形

机床在工作时受到内部热源（）和外部热源（）的影响（环境温度、周围热源辐射„„）的影响，使机床的温度高于环境温度，称之为温升。热变形对加工精度的影响。

六、噪声

机床噪声源：4个

机械噪声、液压噪声、电磁噪声、空气动力噪声

七、低速运动平稳性

低速运动时产生的运动不平稳称为爬行。是因为摩擦产生的自己振动现象。

机床主要参数设计：包括机床的主参数和基本参数，基本参数可包括尺寸参数、运动参数和动力参数。

相对转速损失率。Amaxnj1njnj11njnj1(11)100%



标准公比的规定：（1）1，因为机床要满足不同工艺需求，需要一系列等比数列转速，所以转速从n1到nmaxA依次递增。（2）12，因为大，则max大，对机床生产率影响大，所以规定Amax50%Amax11，即12Amax2 越小，Rn

标准公比的确定原则：已知越小，也越小，如要达到一定的Rn，需增加变速组数目，既增加传动副个数，则结构复杂。中型机床取=1.26、1.41，转速损失不大，结构又不过于复杂。

重型机床取=1.26、1.12、1.06，因加工时间长，如果小，转速损失率专用机床和自动机取Amax就小，机床工作效率高。

=1.12、1.26，因生产效率高，转速损失影响较大；又不常变速，用交换齿轮变速，不会使结构复杂。非自动化小型机床构简单，=1.58、1.78、2，因切削时间小于辅助时间，Amax对工作效率影响小，为使机床结取大值。

主传动系分类和传动方式：

（一）主传动系分类

（二）主传动系的传动方式

传动轴格线间转速点的连接线称为传动线，表示两轴间一对传动副的传动比u，用主动齿轮与从动齿轮的齿数比或主动带轮与从动带轮的轮径比表示。

变速组的级比是指主动轴上同一点传往从动轴相邻两传动线的比值，用 φXi 表示。级比φXi中的指数Xi值称为级比指数，它相当于由上述相邻两传动线的比值，用##表示。级比指数中的指数Xi值称为级比指数，它相当于由上述相邻两传动线与从动轴交点之间相距的格数。

（三）主变速传动系设计的一般原则

1.传动副前多后少原则

2.传动顺序与扩大顺序相一致的原则

3.变速组的降速要前慢后快，中间轴的转速不宜超过电动机的转速。

（四）主变速传动系的几种特殊设计

1.具有多速电动机的主变速传动系设计

2.具有交换齿轮的变速传动系

优缺点：

（齿轮齿数的确定）一般在主传动中，取最小齿轮数Zmin≥18~22.（五）结构式 将转速级数按传动顺序写成各变速组传动副数的乘积，级比指数写在各传动副数右下角的数学式。如 机构式：

12312326

此结构式中第一变速组为基本组，第二变速组是为第一扩大组，第三变速组为第二扩大组。

1、极限传动比、极限变速范围原则

imin14。为减小振动，提高传动精度，为防止传动比过小造成从动轮过大，增加变速箱的尺寸，需限制需限制直齿轮的imax2，螺旋圆柱齿轮的imax2.5。

直齿轮变速组的极限变速范围r248

螺旋圆柱齿轮变速组的极限变速范围r2.5410

由于变速组的变速范围r随着j越大，变速范围越大，因此设计时只需检查最后扩大组是否超过极限值。

扩大变速范围的意义: 根据传动系统前多后少的传动顺序原则，最后扩大组一定是双速变速组。

一、增加变速组

二、背轮机构

三、双公比传动系统

四、分支传动

（七）计算转速：指主轴或传动件传递全部功率的最低转速。

机床的功率转矩特性：

1、主运动为直线运动的机床

主传动属于恒转矩传动 最大切削力存在于一切可能的切削速度中；驱动直线运动的传动件，忽略摩擦力因素时，在所有转速不承受的最大转矩相等。

2、主运动为旋转运动的机床

主传动属于恒功率传动 传动件传递的转矩与切削力、工件和刀具的半径有关。①粗加工时采用大吃刀深度、大走刀量，即较大的切削力矩，较低转速；精加工是则相反。②工件或刀具尺寸小时，切削力矩小，主轴转速高；工件或刀具尺寸大则相反。

无级变速装置的分类：变速电动机、机械无级变速装置和液压无级变速装置。

无级变速装置作为传动系中的基本组，而分级变速作为扩大组，其公比##理论上应等于无级变速装置的变速范围Rd。

进给传动系设计应满足的基本要求：

具有足够的静刚度和动刚度。

具有良好的快速响应性，做低速进给运动或微量进给时不爬行。

抗振性好，不会因摩擦自振而引起传动件„„

机械进给传动设计系的设计特点：1.进给传动是恒转矩传动

2.进给传动系中各传动件的计算转速是最高转速

在支撑件设计中，支撑件应满足哪些基本要求？

1）应具有足够的刚度和较高的刚度-质量比；

2）应具有较好的动态特性，包括较大的位移阻抗（动刚度）和阻尼；整机的低价频率较高，各阶频率不致引起结构共振；不会因薄壁振动而产生噪声；

3）热稳定性好，热变形对机床加工精度的影响较小； 4）排屑畅通、吊运安全，并具有良好的结构工艺性。

根据什么原则选择支承件的截面形状，如何布置支承件上的肋板和肋条？ 答：支承件结构的合理设计是应在最小质量条件下，具有最大静刚度。具体为：

1）无论是方形、圆形或矩形，空心截面的刚度都比实心的大，且同样的断面形状和相同大小的面积，外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁厚的截面的抗弯刚度和抗扭刚度都高； 2）圆（环）形截面的抗扭刚度比方形好，而抗弯刚度比方形低； 3）封闭截面的刚度远远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度。导轨设计中应满足哪些要求？

应满足以下要求：精度高，承载能力大，刚度好，摩擦阻力小，运动平稳，精度保持性好，寿命长，结构简单，工艺性好，便于加工、装配、调整和维修，成本低等。

14、镶条和压板有什么作用？

答：镶条用来调整矩形导轨和燕尾形导轨侧向间隙。压板用来调整辅助导轨面的间隙和承受颠覆力矩。

15、导轨的卸荷方式有哪些？各有什么特点？

答：导轨的卸荷方式有机械卸荷、液压卸荷和气压卸荷。

16、提高导轨耐磨性有那些措施？

答：合理选择导轨的材料和热处理；导轨的预紧；导轨的良好润滑和可靠防护；争取无磨损、少磨损、均匀磨损，磨损后应能补偿磨损量。

17、主轴部件应满足哪些基本要求？

1)旋转精度2)刚度3)抗振性4)温升和热变形5)精度保持性

18、主轴轴向定位方式有哪几种？各有什么特点？适用哪些场合？ 答：有一端固定和两端固定两种。

采用单列向心球轴承时，可以一端固定也可以两端固定 采用圆锥滚子轴承时，则必须两端固定。

一端固定的优点是轴受热后可以向另一端自由伸长，不会产生热应力，因此，宜用于长轴。

19、试述主轴静压滑动轴承的工作原理。答：（1）当有外载荷F向下作用时，轴径失去平衡，沿载荷方向偏移一个微小位移e。油腔3间隙减小，即p3h3h间隙液阻增大，流量减小，节流器

T3的压力降减少，因供油压力

ps是定值，故油腔压力随着增大；（2）同理，上油腔1间隙增大，即h1he

间隙液阻减小，流量增大，节流器T3的压力降增大，油腔压力p1随着减小；（3）两者的压力差pp3p1，将主轴推回中心以平衡外载荷F。

20、试述进给传动与主传动相比较，有哪些不同的特点？

1）进给传动与主传动不同是恒转矩传动，而主转动是恒功率传动

2）进给传动系传动转速图的设计刚巧与主传动系相反，其转速图是前疏后密结构 3）进给传动系中各传动件的计算转速是最高转速。4）进给传动的变速范围RN≤14。

第九节

机床刀架和自动换刀装置设计

一、刀库和换刀机械组成

1、刀库组成加工中心上刀库类型有：鼓轮式刀库、链式刀库、格子箱式刀库和直线刀库等。

2、换刀机械

换刀机械手分为单臂单手式、单臂双手式和双手式机械手。

第四章

工业机器人设计

第一节

概述

一、工业机器人的定义和工作原理

（一）机器人的定义

工业机器人是一种自动化生产设备。可以广义的把机器人理解为模仿人的机器。

我国国家标准将工业机器人定义为：是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或夹持工具，用以完成各种作业。

（二）工业机器人的基本工作原理 工业机器人是一种生产装备，其基本功能是提供作业所须得运动和动力，其基本原理是通过操作机上各运动构件的运动，自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。

（三）工业机器人与机床的不同之处有：机床是按直角坐标形式运动为主，而机器人是按关节形式运动为主；机床对刚度、精度要求很高，其灵活性相对较低；而机器人对灵活性要求很高，其刚度、精度相对较低。

二、工业机器人的构成及分类

（一）工业机器人的构成

1）操作机

是机器人的机械本体，也称为主机。

2）驱动单元

由驱动装置、减速器和内部检测元件等组成，为操作机各运动部件提供动力和运动。3）控制装置

由检测和控制两部分组成，用来控制驱动单元，检测器预备队参数并进行反馈。

（二）工业机器人的分类

1）关节型机器人

所谓关节就是运动副，由于关节型机器人的动作呢类似人的关节动作，故将其运动副成关节。

2）球坐标型机器人 3）圆柱坐标型机器人 4）直角坐标型机器人

三、工业机器人运动功能图形符号

四、工业机器人的主要特性表示方法

（一）机械结构类型

机器人的机械结构类型特征，用它的结构坐标形式和自由度数表示。

（二）工作空间 工作空间指工业机器人正常运行时，手腕参考点能在空间活动的最大范围，用它来衡量机器人工作范围能力的大小。机床的工作空间一般为长方体或圆柱体空间；而机器人的工作空间形状复杂。

五、工业机器人的设计方法

1、基本技术参数的选择 1）用途，如搬运等。

2）额定负载。即指在机器人规定的性能范围内，机械借口出所能负载的允许值。

3）按作业要求确定工作空间，同时考虑作业对象对机器人末端执行器的位置和姿态要求。4）额定速度

指工业机器人在额定负载、匀速运动过程中，机械接口中心的最大速度。5）驱动方式的选择

6）性能指标

按作业要求确定。一般指位姿准确度及位姿重复性、轨迹准确度及轨迹重复性、最小定位时间及分辨率等。

第二节

工业机器人运动功能设计

一、工业机器人的位姿描述

工业机器人的位姿是指其末端执行器在制定坐标系中的位置和姿态。

（一）作业功能姿态描述法

所谓用作业动作功能要求来描述机器人位姿，就是直接用末端执行器和机座之间的齐次坐标变换来描述。

（二）机器人运动功能姿态描述法

二、工业机器人的轨迹解析

由机器人的末端执行器的位姿求关节运动量，称为机器人的逆运动学解析。第三节 工业机器人传动系统设计

四，工业机器人的传动系统设计

（一）谐波齿轮减速装置

（二）1。工作原理：谐波齿轮传动装置是由三个基本构件组成的，即具有内齿的刚轮G，具有外齿容易

变形的，薄壁圆筒状柔轮R和波发生器H，如图4-16所示。2。传动比计算

1）波发生器主动，刚轮固定，柔轮从动时，波发生器与柔轮的减速传动比为： 2）波发生器主动，柔轮固定，刚轮从动时，波发生器和刚轮的减速传动比为： 3.谐波减速器在机器人中的应用

由于谐波减速传动装置具有传动比大（一级谐波齿轮减速比可以在50~500之间，采用多级或复波式传动时，传动比更大），承载能力强，传动精度高，传动平稳，效率高（一般可达0.7~0.9），体积小，质量小等优点，已广泛用于工业机器人中。

第四节

工业机器人机械结构系统由机座，手臂，手腕，末端执行器和移动装置组成。

工业机器人的手臂由动力关节和连接杆件构成，用以支承和调整手腕和末端执行器的位置。

（一）设计要求

1，手臂结构设计要求

1）手臂的结构和尺寸应满足机器人完成作业任务提出的工作空间要求。工作空间的形状和大小与手臂的长度，手臂关节的转角范围密切相关（关于工作空间问题已在本章第二节中讨论了）

2）根据手臂所受载荷结构的特点，合理选择手臂截面形状和高强度轻质材料。如常采用空心的薄壁矩形框体或圆筒，以提高其抗弯刚度和抗扭刚度，减小自身的质量。空心结构内部可以方便地安置机器人的驱动系统。

3）尽量减小手臂质量和相对其关节回转轴的转动惯量和偏重力矩，以减小驱动装置的负荷，减少运转的动力载荷与冲击，提高手臂运动的响应速度。

4）要设法减小机械间隙引起的运动误差，提高运动的精确性和运动刚度。采用缓冲和限位装置提高定位精度 2，机座结构要求

1）要有足够大的安装基面，以保证机器人工作时的稳定性

2）机座承受机器人全部重力和工作载荷，应保证足够的强度，刚度和承受能力

3）机座轴系及传动链的精度和刚度对末端执行器的运动影响最大，因此机座与手臂的连接要有可靠的定位基准面，要有调整轴承间隙和传动间隙的调整机构 二，工业机器人的手腕

手腕是连接手臂和末端执行器的部件，其功能是在手臂和机座实现了末端执行器在作业空间的三个位置坐标（自由度）的基础上，再由手腕来实现末端执行器在作业空间的三个姿态（方位）坐标，即实现三个旋转自由度。

（一）设计要求

对工业机器人手腕设计的要求有：

1）由于手腕处于手臂末端，为减轻手臂的载荷，应力求手腕部件的结构紧凑，减小其质量和体积。为此腕部机构的驱动装置多采用分离传动，将驱动器安装在手臂的后端。

2）手腕部件的自由度愈多，各关节角的运动范围愈大，其动作的灵活性愈高，会使手腕结构复杂，运动控制加度加大。因此，设计时，不应盲目增加手腕的自由度数。通用目的机器手手腕多配置三个自由度，某些动作简单的专用工业机器人的手腕，根据作业实际需要，可减少其自由度数，甚至可以不设置手腕，以简化结构。

3）为提高手腕动作的精确性。应提高传动的刚度，应尽量减少机械传动系统中由于间隙产生的反转回差。如齿轮传动中的齿侧间隙，丝杠螺母中的传动间隙，联轴器的扭转间隙等。对分离传动采用链，同步齿带传动或传动轴。

4）对手腕回转各关节轴上要设置限位开关和机械档块，以防止关节超限造成事故 第五节 工业机器人的控制

位置控制是机器人最基本的控制任务

一，工业机器人控制系统的构成

工业机器人控制系统的构成形式取决于机器人所要执行的任务及描述任务的层次

第五章 机床夹具设计

第一节 机床夹具的功能和应满足的要求

一、机床夹具的功能

（1）保证加工精度

工件通过机床夹具进行安装，包括两层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位;二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保证不变，称为夹紧。（2）提高生产率

使用夹具来安装工件，可减少划线、找正、对刀等辅助时间，采用多件、多工位夹具，以及气动、液压动力夹紧装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。

（3）扩大机床的使用范围

有些机床夹具实质上是对机床进行了部分改造，扩大了原有机床的功能和使用范围。

（4）减轻工人的劳动强度，保证生产安全

二、机床夹具应满足的要求

（1）保证加工的精度

这是必须做到的基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验证。

（2）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应

（3）安全、方便、减轻劳动强度

机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。（4）排泄顺畅

机床夹具中积集切削会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。

（5）机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性

第二节 机床夹具的类型和组成

一、机床夹具的类型（1）、通用夹具

（2）、专用夹具

因为它是用于某一特定工序的夹具，称为专用夹具。

（3）可调整夹具和成组夹具

这一类夹具的特点是具有一定的可调性，或称“柔性”。

（4）组合夹具

它是由一系列的标准化元件组装而成，标准元件有不同的形状，尺寸和功能，其配合部分有良好的互换性和耐磨性。（5）随行夹具

二、机床夹具的基本组成

（1）定位元件及定位装置

用于确定工件正确位置的元件或装置。

（2）夹紧元件及夹紧装置

用于固定工件已获得的正确位置的元件或装置。（3）导向及对刀元件

用于确定工件与刀具相互位置的元件。（4）动力装置

(5)夹具体

用于各种元件、装置联接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。

(6)其他元件及装置

第三节 机床夹具定位机构的设计

一、工件定位

（一）六点定位原理

一个物体在三维空间中可能具有的运动，称之为自由度。

（二）完全定位和不完全定位

根据工件加工表面的位置要求，有时需要将工件的六个自由度全部限制，称之为完全定位。有时需要限制的自由度少于六个，称之为不完全约束。

（三）定位的正常情况与非正常情况

根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制，就称为定位的正常情况，它可以是完全定位，也可以是不完全定位。

根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全被限制，或某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称之为非正常情况。

二、典型的定位方式、定位元件及装置

（一）平面定位

对于箱体、床身、机座、支架类零件的加工，最常用的定位方式是以平面为基准。

1、支承钉和支承板

也称为固定支撑。

2、可调支承和自位支承

3、辅助支承

主要作用是用于增加工件的刚度，减小切削变形。

（二）孔定位

1、心轴定位

广泛用于车床、磨床、齿轮机床等机床上，常见的心轴有以下几种：（1）锥度心轴（2）刚性心轴

2、定位销

（三）外圆定位（1）定心定位（2）V型块定位

（四）定位表面的组合

三、定位误差的分析与计算

（一）定位误差

（1）、工件在夹具中的定位、夹紧误差。（2）、夹具带着工件安装在机床上，相对机床主轴（或刀具）或运动的位置误差，也称对定误差（3）、加工过程中的误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。

（二）、产生定位误差的原因

1、基准不重合带来的定位误差

（1）平面定位情形

（2）v型块定位

2、间隙引起的定位误差

3、与夹具有关的因素产生的定位误差

1）、定位基准面与定位元件表面的形状误差

2）、导向元件、对刀元件与定位元件的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差 3）、夹具在机床上的安装误差，即对定位误差导致工件相对刀具主轴后运动方向产生的位置误差。

4）夹紧力使工件或夹具变形，产生位置误差

5）定位元件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、刀具元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。

第四节 机床夹具夹紧机构的设计

一、夹紧机构设计应满足的要求

1、夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。

2、工件和夹具的变形必须在允许的范围内。

3、夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。

4、夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。

5、夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。

二、夹紧力的确定

（一）、加紧方向的确定

1、夹紧力的方向应有利工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。

2、夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。

3、夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。

（二）夹紧力作用点的选择

（三）夹紧力大小的确定

三、常用夹紧机构

（一）、斜楔夹紧机构

（二）、螺旋夹紧机构

（三）、偏心夹紧机构

四、其他夹紧机构

（一）铰链夹紧机构

特点是动作迅速、增力比大，易于改变力的作用方向。缺点是自锁性能差，一般常用于气动、液压夹紧。

（二）定心夹紧机构

一般按照一下两种原理设计：

1)定位—夹紧元件按等速位移原理来均分工件定位面的尺寸误差，实现定心或对中。

2）定位—夹紧元件按均匀弹性变形原理来实现定心夹紧。

(三)、联动夹紧机构

五、夹紧机构的动力装置

（一）、气动夹紧装置

（二）、液压夹紧装置

（三）、气—液联合夹紧装置

（四）、其它动力装置

1、真空夹紧

2、电磁夹紧

3、其它方式夹紧

第五节

机床夹具的其它装置

一、孔加工刀具的导向装置

刀具的导向是为了保证孔的位置精度，增加钻头和镗杆的支承以提高其刚度，减小刀具的变形，确保孔加工的位置精度。

（一）、钻孔的导向装置

钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。

（二）、镗孔的导向一、二、对刀装置

第七章

机械加工生产线总体设计

第一节

概述

一、机械加工生产线定义及其基本组成

在机械产品生产过程中，为保证产品质量、提高生产率和降低成本，往往把加工装备

按弓箭的加工工艺顺序依次排列，并用一些传送装备与辅助装备将它们连接成一个整体，被加工工件按其工艺规程顺序地经过各台加工装备，完成工件全部加工过程。这类生产作业线称之为机械加工生产线。

机械加工生产线由加工装备、工艺装备、传送装备、辅助装备和控制系统装备。

二、机械加工生产线的类型及特点

（一）单一产品固定节拍生产线

特点：

1）生产线由自动化程度较高的高效专用的加工装备、工艺装备、传送装备和辅助装备组成，制造单一品种的产品，生产效率高，产品质量稳定。

2）生产线所有装备的工作节拍等于或成倍于生产线的生产节拍。

3）生产线的制造装备按产品的工艺流程布局，工件沿固定路线，采用自动化的物流传送装备，严格按生产线的生产节拍，强制地从一台装备传送到下一台装备接受加工、检验、转位或清洗等，以减短工件在工序间的搬运路线，节省辅助时间。

4）由于工件的传送和加工严格地按生产节拍运行，工序间不必储存供周转用的半成品，因此在制品数量少。

（二）单一产品非固定节拍生产线 特点：

1）生产线由生产率较高、具有不同自动化程度的专用制造装备组成，在一些次要的工序也可采用一般的通用装备。

2）生产线的制造装备按产品工艺流程布局，工件沿固定的路线流动，以所短工件在工序间的搬运路线，节省辅助时间。

3）生产线上各准备的工作周期，是其完成各自工序需要的实际时间，是不一样的。工作周期最长的装备将一刻不停地工作，而工作周期较短的准备会经常停工待料。

4）由于各装备的工作节拍不一样，在相邻装备之间，或相隔若干个装备之间需设置储料装置，将生产线分成若干工段。5）生产线各准备间工件的传输没有固定的节拍，工件在工序间的不断传送通常不是直接从加工装备到加工装备，而是从加工装备到半成品暂存地，或从半成品暂存地到下一个加工装备。

（三）成组产品可调整生产线 特点：

1）生产线由按成组技术设计制造的可调整的专用制造装备组成，用于结构和工艺相似的成组产品，具有一定的生产效率和自动化程度。

2）生产线的制造装备按成组工艺流程布局，各产品沿大致相同的路线流动，以缩短工件在工序间的搬运路线，节省辅助时间。3）与第二类生产线一样，生产线上各装备的工作节拍是不一样的，装备或工段间需设置储料装置，以传送装备的自动化程度通常不是很高。

（四）柔性制造生产线

这里的“柔性”，是指适应各种生产条件变化的能力。

特点：

1）由高度自动化的多功能柔性加工装备、物料传送装备及计算机控制系统组成，主要用于中小批量生产各种结构形状复杂、精度要求高、加工工艺不同的同类工件。

2）组成柔性制造生产线的加工装备数量不多，但在每台加工装备上，通过工作台转位、自动更换的刀具、高度地集中工序、完成工件上多个方位、多种加工面、多种的加工，以减少工件的定位安装次数，减少安装定位误差，简化生产线内工件的运送系统。

3）生产线进行混流加工，即不同种类的工件同时上线，各装备的生产任务是多变的，由生产线的作业计划调度系统根据每台装备的工艺可能性随时分配生产任务。4）每种工件，甚至同一工件在生产线内流动的路线是不确定的。5）由于生产线没有统一的节拍，工序间应有在制品的储存。

6）物料传送装备有较大的柔性，可根据需要在任一台装备和储存场点之间进行物料的传送。第二节

生产线工艺方案设计

三、实现生产节拍的平衡的措施 1）采用新的工艺方法，提高工序节拍。

2）增加顺序加工工位。采用工序分散的方法，将限制性工序分解为几个工步，摊在几个工位完成。3）实行多件并行加工，以提高单件的工序节拍。第三节

生产线专用机床的总体设计

一、生产线所采用的工艺装备类型 1）通用的自动机床和半自动机床。2）经自动化改造的通用机床。3）专用机床。

二、被加工零件工序图

（一）被加工零件工序图的功用

被加工零件工序图是根据选定的工方案，表示在一台专用机床或一条生产线上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度和表面粗糙度，技术要求，加工用定位基准、加紧部位、以及被加工零件的材料、硬度、质量和在本机床加工前的毛坯图样等。它是在原有零件图样的基础上，以突出本机床或生产线的加工内容，加上文字说明绘制的。它是专用机床设计的主要依据，也是制造及使用时检验和调整机床的重要技术文件。

（二）被加工零件工序图表示的内容有：

1)本机床加工前被加工零件是毛坯，需标明毛坯种类、精度和加工余量等；如是已经加工的半成品，应标明已加工面的部位、尺寸和已达到的技术要求。

2)加工用的定位基准、辅助支撑和夹紧部位及方向，以及它们与主要加工部位之间的尺寸精度，以便依次进行夹具的设计。

3)零件的加工部位、尺寸和精度、表面粗糙度、位置尺寸和技术要求。4)被加工零件的名称及编号、材料、硬度、质量等。

三、加工示意图

（一）加工示意图的作用

加工示意图是根据生产线要求和工序图要求而拟定的机床工艺方案，表达了被加工零件在机床上的加工过程和加工方法，是工件、刀具、夹具和机床各部件间的相对位置关系图，是刀具、辅具、夹具、电气、液压、主轴箱等部件设计的重要依据，是机床布局和机床性能是原始要求，是机床试车前对刀和调整的技术资料。

（二）被加工零件工序图的绘制方法

1)按比例绘制工件的外形及加工部位的展开图。工件的非加工部位用实线画，加工部位则用粗实线画。工件在途中只允许画出加工部位。多孔同时加工时相邻距离很近的孔须严格按比例绘制，以便检查相邻轴承、主轴、导向套、刀具、辅具是否干涉。

2)根据工件加工要求及选定的加工方法确定刀具、导向套或托架的形式、位置及尺寸，选择主轴和刀杆。多孔同时加工时，找出其中最深的孔，从其加工中了位置开始，依次画出刀具刀具、导向套或托架示意图、刀杆和主轴，确定各部分轴向联系尺寸，最后确定主轴箱断面的位置。以确定的主轴箱端面的位置，画出其余各轴时，先确定刀具和主轴的尺寸，最后确定刀杆的长度尺寸。第五节 柔性制造系统

（一）FMS的组成

FMS由下述三个子系统组成：

（1）加工子系统

包括加工装备、辅助装备和工艺装备。

（2）物流子系统

包括物料储存、传送和搬运。这里的物料指工件和刀具。典型的物流：

1）工件流

2）刀具流

（3）控制子系统

主要包括过程控制和过程控制两方面的内容。前者用于控制与协调FMS内各装置的活动，和物料储存、传送和搬运工作，后者用于故障的检测和处理。

（二）柔性制造系统的类型

机械装备结构 篇3

关键词：现代农业,农业机械装备,现状及浅析

陕西,横跨黄河、长江两大流域,是我国原始农业的发源地之一,是承载了我国农业文明的摇篮。随着时代的变迁与科技的日益进步,特别是工业化与城镇化的快速发展,现代农业逐渐取代了原始农业,成为了全球范围内将长期存在的主要的农业发展模式。而现代农业的发展基础,是现代农业机械装备的广泛应用。陕西作为我国传统的农业大省,在发展现代农业方面始终紧跟国家宏观政策方向,集中打造四大粮食功能区,主抓现代农业园区建设及农业机械装备的运用、普及、更新,大力提高劳动生产率、土地产出率、资源利用率,在农业机械化方面取得了一定进展。

1陕西农业机械装备情况现状

1.1农机总动力与各类机械快速增长,农业发展结构变化巨大

据陕西省统计局农业数据显示,2014年全省农机总动力2552.1万千瓦,比2010年增长35.1%,年均递增7.8%;大中型拖拉机拥有量由2010年的7.8万台发展到2014年的10.2万台,年均递增6.8%;联合收割机由2010年的2.3万台,发展到2014年的3.7万台,年均递增12.5%;节水灌溉机械由2010年的1.0万套发展到2014年的3.1万套,年均递增33.3%。

截止2015年底,全省拥有农机户108.73万个,从业人员120万人。农机跨区作业、订单作业、代耕代种、全程托管等服务模式不断创新,作业领域从偏重种植业向农业生产全程全面机械化领域拓展。农机总动力达到2 600万千瓦,拥有各类农业机械430万台(套),分别比“十一五”末增长37.6%和43.3%,农机装备结构进一步优化,大马力、多功能、高性能及薄弱环节农业机械增长速度相对较快,果、蔬、菜、茶等生产加工机械大幅度增长。农业机械化已经成为陕西农业生产的主要方式,主要农作物全程机械化水平达到61%。

1.2农机具的增加和使用,有效提高了农业生产效率,解放了生产力

2014年全省机械耕作面积为266.5万hm2,占全省常用耕地面积比重由2010年的72.7%上升到92.9%;机械播种面积200.28万hm2,占全省农作物播种面积的比重,由2010年的60.8%提高到69.9%;机收面积2 717.3万t,占农作物播种面积的比重由2010年的43.5%上升到63.2%。

1.3设施蔬菜产业发展迅速,面积与产量比重不断增加

2014年全省蔬菜面积50.26万hm2,较2010年增长13.2%。全省已建成蔬菜设施130.2万个,其中:日光温室26.2万个,大拱棚50.62万个。全省设施蔬菜种植面积10.9万hm2,占蔬菜面积的21.7%,比2010年提高3.7个百分点;设施蔬菜产量614.21万t,占全省蔬菜总产量35.6%,比2010年提高2.6个百分点。

1.4推广重点技术示范,加快农业机械化进程

地膜覆盖、节水灌溉、深松整地、稻油机械化种收四大重点技术示范推广步伐加快,粮食生产机械数量快速增长,增产潜力不断释放。截止2015年底,小麦、玉米、水稻耕种收综合机械化水平分别达100%、77.33%、50.53%。马铃薯、果业、蔬菜、茶叶、食用菌以及畜牧养殖业机械化快速推进;全省农作物秸秆机械化综合利用面积达178.67万hm2,利用率78.75%。

1.5农机补贴力度加大,助力农业机械化发展

经过多年农业政策的倾斜,农机装备的补贴不断加大,助推了农业机械化的发展。“十二五”期间,中央向陕西省投放农机补贴35.1亿元,比“十一五”增长268%,受益农户93.4万户。同时,受政策扶持与影响,农机保费也得到了补贴,“平安农机”示范县纷纷成长了起来,为陕西省的农机装备健康发展提供了活力。

陕西省农业补贴不断加大的同时,补贴也是有着选择性倾斜的。据《陕西省2015—2017年农业机械购置补贴机具补贴额一览表(2016年调整)》显示,陕西省2016年农业机械购置补贴部通用类210项、非通用类155项,其中共有273类机械属于重点补贴。部通用类重点补贴6类耕整地机械(深松机)、全26类种植施肥机械、全66类收获机械、全10类收获后处理机械、全5类排灌机械、全54类动力机械、全26类畜牧水产养殖机械;非通用类重点补贴2类耕整地机械(平地机)、14类种植施肥机械(2类小粒种子播种机、2类根茎类种子播种机、2类秧盘播种成套设备、4类地膜覆盖机、4类残膜回收机)、全2类田间管理机械、8类收获机械(2类采茶机、5类薯类收获机、1类饲料裹包机)、12类收获后处理机械(7类果蔬烘干机、5类简易保鲜储藏设备)、21类农产品初加工机械(3类水果分级机、4类茶叶杀青机、3类茶叶揉捻机、10类茶叶炒(烘)机、1类茶叶筛选机)、全2类动力机械、12类畜牧水产养殖机械(6类铡草机、6类揉丝机)、全7类其它机械(3类固液分离机、2类沼液沼渣抽排设备、2类农业用北斗终端(含渔船用))。

2陕西农业机械装备在发展过程中存在的问题

我们在看到数据“节节高升”的同时,也要结合陕西省农业机械化实际发展情况,认清存在的问题与差距。

2.1农业机械装备高度集中化尚处于“试点”阶段

农业大型耕、种、收机械设备的运用离不开土地规模化;自动化、智能化的初加工设备离不开农产品高产化。2014年陕西省耕地流转面积仅占承包地面积的15.8%,比全国平均水平低13个百分点。这与陕西省土地流转工作启动步伐较晚有一定关系,在一定程度了阻碍了农业机械化的快速提高。我国农业在发展过程中最常用的一种办法——试点,陕西自然也是如此。现代农业园区建设为农业机械化的高度集中展示提供了新的方向。目前,陕西的农业发展思路是“加快现代农业园区建设,推动现代农业发展”,希望借助农机装备在农业园区的示范效果,带动全省农业机械化。据最新数据显示,截止2015年底,陕西省已建成省级现代农业园区336个,带动建设各级各类园区2 350个;园区规划面积56.67万hm2,建设面积34万hm2,约占到全省耕地总面积的11%。就发展速度来看,陕西省现代农业园区的建设成就是值得肯定的;同其他农业大省的园区建设面积占比相比,陕西省现代农业园区建设还任重道远,农业机械化的高度集中应用还处于“试点”阶段,还需要一定时间才能够示范、引领全省现代农业发展。

2.2农民的种地积极性制约着农业机械化的发展

农业是弱势产业,农民是弱势群体。以富平县为例,富平县城以北有大量农用地,其中很多是旱地或近似于旱地的所谓水浇地,如果说这里的农民脱离了原始农业的手工劳作模式,那只是因为他们耕、种、收几乎都实现了机械化。而这种机械化的实现,更多是因为年轻劳力的离开与人们农业劳作积极性的降低。近十多年以来,农资、农机使用费用在不断增加的同时,是农产品价格的低位运行,且起伏不定,农民成了劳动强度大、收入不见增加的人群。这造成农业青壮劳力纷纷进城打工的情况出现,同时造成了农村只剩老年人与少许儿童,更重要是人们有了“打工挣钱、种地赔钱”的思想,年轻人不愿与地“打交道”,而老年人却有心而无力。从表面上看,农业的耕、种、收都在使用机械装备,实际上是人们不再关心,甚至是不再指望土地的产出,种地只为“靠天吃饭”——种时种;田间管理几乎没有;收获时机械收多少是多少。短期看,机械化程度很高;长此以往,必然的结果就是没有农民田间耕作——老人老去,青年不种,土地开始荒芜,就更谈不上机械运用了。土地流转开展规模化经营,这是一条出路,但不是什么土地都有流转价值的。

2.3本土机械装备制造企业发展不够完善

利用本土装备发展本土农业,这是工业与农业的双重发展,有利于发挥本土农机企业的机械制造工艺与土地状况、种植物特性相契合,也有利于农机区域性品牌的创建。就目前陕西省大型农业机械来看,以雷沃、久保田等国外进口农机装备居多,陕西省的农机品牌影响力还相对较弱。而信息传递的畅通无阻,也使本土农机企业将发展眼光定位在了大规模种植、农业大省使用上,忽略了本土农作物的机械化运用,在研发与投入上自然有所取舍。当然,这与企业的资金实力也有一定关系。

3陕西省农业机械装备发展困境解析

3.1加快土地流转工作,推进现代农业园区建设

现代农业园区建设是是政策总基调、大方针,是不可动摇的,而其首先要加快土地的流转,使土地连点成片、成百上千,为智能化的耕、种、收大型机械设备的运用创造基础条件,为农产品的自动化筛选、初加工等大型加工设备运用提供可行性,降低农业生产成本,增加农产品附加值,切实做到园区的示范、带动、引领效果,促进全省农业机械化。

3.2加大政府农业基础设施投入,推动机械装备应用

就发达国家的农业发展经验来看,农业现代化的发展初期,政府资金的投入均占有较大比重。以富平县城以北为例,大量的旱地需要节水灌溉设施的运用,但单单依靠农民自身的经济实力去实施,那是根本不可能的,因为投入与产出不会是正比关系。政府公共资金的投入,能够减轻农民的负担,能够增加农民的收益,有了收益,自然能够提高农民的劳动生产率,增加土地的产出率,也达到了提升资金使用率的目标。不仅是富平,全陕西的节水灌溉设施都应该加大政府财政资金的投入,因为陕西有着陕北黄土高原、关中平原、陕南秦巴山地三种不同的地理风貌,又有着多种气候分布形式,农业发展一直以来都受着缺水因素的制约,所以,节水灌溉设施等基础设施建设是陕西省的一项长期、全面的工作任务。

3.3扶持本土农机企业发展,发展适合陕西耕作的农机装备

陕西乃至全国短期内还会存在大量“小农”种、养模式,适合本地使用的小型农机装备需求量还很巨大。政府农机部门应该鼓励本土农机企业借鉴日本农机装备的成功经验,不仅制造大型通用类机械,也生产适合本地运用的小型机械。陕西省山地丘陵土地面积不在少数,这些土地需要小型的农机装备的运用来减轻农民劳作强度及提高劳动生产率,这既是陕西现代农业的薄弱环节,也是农机企业可考虑的一个战略方向。陕西政府除了给予研发适用于本地小规模土地的小型机械的企业财政补助外,还可以给予税收、政府采购等方面的便利,助力这些本土农机企业的快速壮大,助推本土工业与农业的互惠互利,推动小规模种、养模式的机械化程度。

洛阳福格森机械装备有限公司 篇4

A洛眼楫櫓森机槭装备有限公胃F U a E K E M电话:0379-67891839传真:0379-67891872李洪磊:18691481986胡三省:13007551755企业介绍:洛阳福格森机械装备有限公司是一个集研发、制造、销售为一体的现代化股份制企此, 专业从事自走式玉来收葙售公司位于中国历史文化名城——洛阳市飞机场工业园区内, 占地14.47 hm2, 公司已拥有加工、冲压、扳金、总装、涂装等车间, T·房衝愈$000m2�具有完善的自制件生产能力和质量控制体系, 可确保核心部件的生产和质量控制洛阳福格森机械装各有限公司是在充分吸收国内、外先进技术的基础上, 集众家之长, 取得了多项突破性进步, 生产的“福格森”自走式玉来收获机、“福格森”玉米割台, 整机性能处于国内同行领先地位, 指:入市场后获得广泛赞誉。公司在未来的发展中, 将始终坚持自主创新, 以“面向农血、面向农村、面向农民, 以发展民族企业”为己任, 倾力打造我国乃至世界最具竞争力的农业装备产品, 不断满足农业发展的需要, 为农业机械化的发展添辉增彩。产品主要扰势有:1.根据国外通用型后置输入摘穗台变速箱体, 每组箱体单独配置自动调心型安全离合器, 保证了多组箱体输入的同轴, 同时提高了可靠性。2.采用加粗型拉茎装置, 提高了拉茎效率, 有效减少了茎秆的拉断率。3.摘穗台拉茎板调节装置是本公司开发的一种操作简单旋粗式调节装置, 只需用工具旋转调节杆就可轻松调整拉茎板间隙大小至合适宽度;省时省力, 大大提高农机手的操作舒速庋。4.配装名牌还田机装置, 还田效果好, 质量可靠, 性能卓越。配置加强型后挢和转向节, 车辆承受為荷重, 提高了使用过程中的穩定性和可靠性。5.根椐内地市场开发的小型五米收获机具有结构紧凑, 动作灵活等特点, 使小地块也能实现五米收获的机械化, 给用户带来实惠..

路桥机械设备的选择与装备 篇5

1 选择机械装备的原则

1.1 经济性原则。选择机械设备一定要体现出经济性原则, 最大化地提高经济效益。要考虑到购买数量的合理性, 避免因盲目购买导致机械装备数目过剩而闲置的现象, 更要避免购买过少的机械设备, 以致影响施工过程。还要考虑到机械的质量, 根据不同的施工地形选取适宜质量的施工机械, 避免因地形的冲突导致机械的损坏, 增加维修的次数, 花费不必要的维修费用。在机械装备的选择中还要考虑到与之相配套的设备, 要追求从简原则。尽量考虑先进的、多功能的机械设备, 避免出现施工过程同时运行多种机械设备, 造成施工现场的秩序难以把控的情况, 也了避免资源浪费。要选取效能更高的机械设备。理论上来说, 在价格合理的情况下, 机械设备的生产效率越高, 经济效益就越好, 并且还能够加快施工的速度。

1.2 生产适用性原则。选择机械设备一定要适应实际的生产现状, 因地制宜, 充分考虑施工地形, 根据不同的施工环境, 灵活应变。比如, 根据不用的施工地点的土质, 可以考虑更换不同的机械设备的车胎或履带, 以保证施工的正常进行, 减少安全隐患。还应根据实际情况充分考虑机械设备的体积大小是否便于作业, 在山路过于崎岖时, 大型的机械设备显然会操作不便, 此时就应该选取小型的机械设备, 保证施工的如期进行。大多数工程采用的都是半自动化的作业模式, 部分作业过程依然需要作业工人来合作完成, 机械设备的选取还要考虑到是否能够与工人很好地配合, 以保证作业的效率。只有具备了良好适应性的机械设备, 才能够正常、高效地施展其能力。

1.3 安全性原则。保证施工的安全是作为一个施工管理者的必要任务, 也是对人生命的尊重。安全作业是在整个施工过程中必须要考虑的重大事情。所以, 在挑选机械装备时还应该对机械装备的安全性做适量的评估, 尽量选取安全性较高的机械装备, 如有翻车或落体保护装置、行驶稳定、危险施工项目可遥控操作、防尘隔音等。并且对于机械装备的操作者要提出较高的要求。公路施工不同于小型的施工工程, 由于其施工环境会涉及到山地等复杂地形, 所以在选取适宜机械设备后, 还要认真挑选经验足、操作熟练的作业人员, 以保障施工安全进行。

2 机械设备的合理装备

2.1 合理配置组合机械设备。一个施工过程往往是由多种机械设备合作运行, 这便涉及到了机械装备的配套问题。正确合理的选取配套装置能够提高每个机械装备的利用效率, 更能够提升施工的工作效率。既然要使机械运行的效率尽可能地提高, 那么我们就至少要保证机械运作时能接近理论状态。这就要求我们通过减少机械互相之间的等待来提高机械台班费综合利用率。在机械装备的配套过程中一定要认识到主导机械设备的作用, 与之配套的机械设备的安置都应围绕着主导机械设备来进行, 充分保证主导机械设备的高效性。比如:在挖掘工程中, 挖掘机应该为主导机械设备, 与之配套的运送土石的机动车应该在性能、数量上充分考虑是否能够保证挖掘机高效运行。如果机动车的数量少了, 必然会使得挖掘机暂时停工, 以致整个施工过程的停工, 这样会严重影响施工的效率。

2.2 科学管理。任何一个施工的过程都少不了科学的管理, 科学的管理可以指导整个施工过程有序地进行, 提高施工的效率。在机械设备的施工过程中, 科学的管理也是一项重要的工作。管理者应该事先做好机械设备的施工计划, 包括机械设备的使用数量和作业目标, 让施工人员心理有所准备。将施工任务落实到每一个机械设备的工作人员上, 责任到人, 并设置好相应的考核制度, 做好施工过程的监督, 去除施工人员的懈怠心里。提出作业规范化的要求, 并对各个操作人员进行相应的培训, 提升机械作业人员的规范意识和安全意识, 避免出现安全事故。还应该在现场设置安全监督人员, 一方面监督机械设备操作是否足够规范, 另一方面还要仔细排查机械设备和施工现场的安全隐患, 做好充足的施工安全保障工作。在半机械化的施工过程中, 要合理安排工人与机械设备的工作, 要做到两者同时作业, 尽量减少更替空隙, 保持高效率的作业状态。此时要做到管理的数量化, 合理的考虑工人的数量和机械设备的数量, 保持施工作业的平衡, 将效益达到最大化。

2.3 机械设备的维护。机械设备的装备必然要遇到机械设备的维护问题。我国大部分企业并没有有效的报检制度等维护措施, 在机械设备的维修方面意识淡薄, 往往是在故障发生之后才对机械设备进行维修, 而不是主动地预防故障的发生。在故障发生后往往能够严重影响施工的进程, 有时候甚至发生安全事故。可见, 合理地维护机械设备显得十分重要。

机械设备的维修与保养要讲究对路。对待不同的机械设备维修用品应该有所区分。比如一些先进的机械设备往往对润滑油的质量提出较高的要求, 对于同一机械设备不同机械部位零部件的要求往往也不同, 对受力较大的易损易坏部位应该定期检查, 维修时应该选取更高质量的零部件。大力推行状态监测管理, 执行以“八定” (定人、定点、定量、定周期、定标准、定表格、定记录、定流程) 为主要内容的设备点检制度, 每次定期检查后要确定下一次的检查项目, 做到有计划、有目标。

要选用专业的维修工人。对于企业内部的维修工人, 要定期给予技术培训。对于企业维修项目的薄弱环节, 可以派遣维修工人去专业站点学习。要为企业培养一批中、高级的维修工, 加强机械设备的维修能力, 为企业的后备力量打好基础, 保证施工前沿的高效率运行。

3 结论

机械设备具有人力难以匹敌的作业能力, 往往为施工的整个进程做出不可替代的作用, 提高机械设备的作业能力是十分有必要的。企业应该高度重视机械设备的选取与配置问题, 在选择上做到经济、适用、安全, 在配置机械设备时要合理安置主导机械设备和配套机械设备, 保证主导机械配置的高效运行, 还要定期地、严格地对机械设备做好检查和维护工作, 避免在故障发生后才意识到要维修。合理地运用好机械化作业可以为施工过程做出卓越的贡献, 希望笔者的文章可以提高大家的机械利用意识。

参考文献

[1]段滨春.浅谈路桥机械设备的装备和选择[J].科技促进发展, 2011 (s1) .

高端机械装备再制造无损检测综述 篇6

高端机械设备再制造, 实际上就是以旧的高端机械设备为毛坯, 通过专门的工艺和技术, 在原有的制造工艺基础上进行新的制造, 而且使新制造的高端机械装备在性能、质量等方面不亚于原有高端机械设备的过程, 可见其不仅提升了高端机械设备的利用效率, 降低了制造成本, 而且在节约能源、环境保护方面效果突出, 所以近年来得到较快的发展。

1 高端机械装备再制造无损检测特点分析

高端机械设备复杂的构造, 决定其在检测的过程中, 并不是所有的位置均可达, 如飞机发动机压气机盘、离心式压缩机叶片等结构并不能直接检测, 所以保证无损检测可靠性的难度非常大;其次, 在高端机械设备中会使用大量的钛合金、复合材料等, 而此类材料存在的缺陷通常并不能通过超声、涡流等检测技术直接判断, 使检测的难度进一步提升[1]。再次, 在高端机械设备中, 如果某部分构件存在的裂纹拓展寿命相比机械整体的使用寿命短, 则会严重影响装备整体的使用性能和寿命, 所以在检测中要重视对构件微小损伤的检测, 这也提升了检测的难度。

2 高端机械装备再制造无损检测方法分析

现阶段针对高端机械设备再制造无损检测的方法种类多样, 但人们仍对其不断的完善, 笔者选择几种具有代表性的检测方法展开研究。

2.1 表面无损检测方法

现阶段高端机械设备表面缺陷常规检测主要应用渗透检测技术, 即先使试件缺陷在渗透液的作用下放大, 然后通过肉眼进行观测的技术, 在具体应用中, 可以用去除剂和显像剂替代渗透剂应用, 虽然此项技术可操作性强, 缺陷观察具有直接性, 而且灵敏系数较大, 但由于实际应用中受到人为干扰的可能性较大, 对多孔材料的适用性较低, 所以在现阶段人们仍致力于渗透剂的优化研究[2]。现阶段此项技术在船用柴油机的螺栓、螺纹等结构损伤检测中得到较广泛的应用, 对提升其使用寿命和整体性能具有积极的作用。

2.2 表面/近表面无损检测方法

2.2.1 磁粉检测

通过缺陷漏磁场位置磁粉聚集的效应, 放大材料缺陷, 提升对比度, 使材料缺陷以磁痕形式体现的方法即磁粉检测, 这种检测方法, 在灵敏度、可操作性、直观性方面效果突出, 但现阶段只能对铁磁性材料的表面或金表面缺陷进行检测, 而且对表面质量有一定的要求, 现阶段主要在航空航天装备的轴、盘、管等金属构件无损检测中应用。

2.2.2 红外检测

先对被测量设备表面的红外辐射能进行红外热像设备检测, 然后将其转换成实验分析的电信号, 用图像的方式体现被测结构表面温度场分布, 进而判断试件缺陷的方法即红外检测, 这种方法在检测结果直观性和准确性、检测效率、检测安全性等方面均较理想, 而且可以实现远距离的非接触检测, 弥补了传统不可达到部位检测的缺陷[3]。但在实际应用中, 所使用的设备造价较高, 对导热快的材料检测难度较大, 所以应用的范围受到一定的限制, 现阶段在航空发动机涡轮叶片检测、在线损伤检测等方面应用较广泛。

2.2.3 涡流检测

结合电磁感应效应, 对检测的导电工件在交变磁场激励环境中, 产生的涡流特性进行损害检测的方法即涡流检测, 这种方法在检测的效率、速度、自动化方面较为突出, 而且也可以以非接触的方式完成检测过程, 但在应用的过程中, 只能针对导电材料的损害进行检测, 检测的结果直观性较差, 而且要对检测构件的形状进行针对性的预处理, 所以实际应用范围也受到严格的限制, 现阶段主要在航空航天、核工业等高端机械设备再制造损害检测中应用。为扩大涡流检测方法的适用范围, 现阶段人们结合麦克斯韦方程, 提出了远场涡流技术, 其原理如图1所示, 可见在远场涡流方法中需要检测线圈和激励线圈两个同轴螺旋管线圈完成, 而且两者之间要存在2~3倍螺旋管内径的距离, 前者的主要功能是检测线圈感应电压的相位信号和电压幅值, 后者为前者提供低频正弦交流电。现阶段远场涡流检测方法在飞机多层结构、管道内外表面损害检测等方面的得到较广泛的应用, 而且检测的可靠性相比传统涡流检测技术更加理想。

2.3 表面/内部无损检测方法

2.3.1 声发射检测

基于材料局部能量在快速释放过程中会产生体现声发射源特征信息的声发射信号, 人们通过相应的仪器对声发射信号进行检测和分析, 进而判断声发射源是否存在损伤的方法即声发射检测, 其不仅检测的效率、灵敏度较高, 检测结果较准确, 而且可以在非接触的情况下广泛应用, 但在实际应用的过程中, 人们发现其不仅设备的造价较高, 会受到Kaiser效应的影响, 而且存在的噪声干扰明显, 实现缺陷的定性存在较大的难度, 现阶段主要应用于航空航天等领域的高端机械设备无损在线检测中。

2.3.2 射线检测

基于射线在穿透物质过程中, 强度的缩减会受到物质自身材料、穿透的距离、射线的种类等因素的影响, 人们尝试通过照相、荧光屏等途径对构件在均匀射线穿透情况下另一侧的射线强度观测, 实现高端机械设备再制造无损检测的方法即射线检测。这种检测技术不仅检测结果直观, 可实现缺陷定性和定量判断, 而且可以直接将检测的结果完整的存储, 应用范围较广, 但在实际应用的过程中, 对成本投入的依赖性较强, 存在一定的安全隐患, 而且在使用双面法检测的过程中, 对检测构件的尺寸具有一定的要求, 使其可操作性受到一定的影响, 现阶段在造船、航空航天等领域的高端设备在制造无损检测中得到较广泛的应用。

2.4 内部无损检测方法

现阶段, 高端机械设备内部检测方面, 超声检测技术应用最为广泛, 先通过发射探头发出超声波, 然后将构件缺陷位置反射的超声波用接收探头回收, 最后将获取的超声波信息与标准试块的超声波信息相比较, 判断构件损伤的方法即超声检测, 此方法在应用的过程中, 可操作性极强, 而且对设备成本投入的依赖性较低, 但考虑到其在应用的过程中需要通过耦合等方法进行, 而且存在一定的盲区, 现阶段人们探究空气耦合式超声、电磁超声、非线性超声等技术, 对超声探测的缺陷不断的优化和完善, 现阶段在传播结构的疲劳裂纹无损检测中, 此项技术得到广泛的应用。现阶段人们尝试在传统超声检测的基础上, 进行激光超声的研究, 所谓激光超声技术, 即基于材料热弹性效应, 能量密度一定的脉冲激光向金属表面照射时, 金属表面会吸收部分激光, 并将其转化成热量, 使材料局部温度升高, 而且在热胀冷缩作用下, 使部分材料表面的压力发生变化, 生成超声波, 针对超声波进行接收和解调, 获取构建损害信息的技术, 其原理如图2所示, 由于激光超声波长只有几微米, 所以此技术在检测准确性方面非常突出, 对检测微小损害具有重要的作用。

3 结论

通过上述分析可以发现, 现阶段人们已经认识到提升高端机械设备再制造无损检测准确定和全面性的重要性, 并有意识的在原有的检测技术基础上, 进行不断的优化和创新, 使其图像化、自动化、数字化特征和灵敏度等方面得到不断的改善, 应用范围不断扩大, 这是现代制造业水平提升的具体体现。

参考文献

[1]赵嘉旭.多参量无损检测系统设计及磁记忆衰减研究[D].大连理工大学, 2014.

[2]杜彦斌, 李聪波.机械装备再制造可靠性研究现状及展望[J].计算机集成制造系统, 2014, 11:2643~2651.

机械装备结构 篇7

任何装备都是在一定任务背景下使用的, 其承担任务的分析深度决定了其未来装备的生命力。同时, 装备工况的设定基于对环境的分析结论, 以及对于现有和未来破冰方法应用的需求, 对于装备的适用性也将产生决定性的作用。因此, 在对机械防凌破冰装备进行概念设计前, 必须要做好装备的任务分析和工况设计。

1 装备任务分析

装备是为了执行规定的任务而设计制造的, 因此, 装备的任务设定是工况分析的基础。2010年, 国家防总、水利部委托黄河水利委员会在郑州组织召开了“河道破冰减灾应用技术研讨会”, 黄河防总针对黄河冰情特点, 结合黄河防凌实际, 提出以下五种河道破冰需求:一是封河期短河段冰盖破除。该时期冰盖的破除主要是针对流凌初封期, 受短时冷空气影响, 局部河段出现较短长度的首次封冻。二是开河期长河段冰盖破除。开河期河段上、下游已基本开通, 但局部河段迟迟不开, 严重影响上游冰凌洪水下泄, 且可能在该河段形成冰坝, 产生漫滩、决堤等凌汛灾害。三是冰塞破除。主要表现:在流凌封河期, 下游河段处于封河期, 上游流凌冰花在局部河段逐渐形成冰塞, 冰下过流能力减小, 致使某河道断面长时期为小流量过程, 造成不利的防凌形势。四是冰坝破除。在开河期, 上游解冻破碎后的大冰块在狭窄、弯道、浅滩、水库回水末端等处上爬下插而形成冰坝, 导致河水猛涨, 类似于冰体堰塞湖。五是局部隐患消除。局部隐患主要是受河道边界条件影响, 大冰块卡塞或冰塞冰坝位置处于桥梁或狭窄、弯道以及临近工程等河段。

根据凌汛产生机理和防凌要求, 确定的防凌破冰装备的主要任务及指标如下:

1.1 开凿流凌通道。

冰坝拦水是凌灾形成的终极条件, 而这一条件的形成, 必须有三个前提, 一是上游来冰, 二是有阻冰冰盖, 三是有较多的河槽蓄水。就目前的技术而言, 上游来冰是无法阻止的, 而河槽蓄水只能通过水库调节而减少, 但无法控制在凌灾下限以内。因此, 比较有效的方式是:在凌灾险情高发地区的冰盖上开凿出流凌通道, 以消除阻冰条件, 从而消除该地区的凌灾。

1.2 破碎大块流凌。

流凌通道开凿以后, 可能由于大粒径、高密度的流凌产生阻碍, 重新形成阻冰体, 同时, 对于某些人工建筑 (如桥梁等) , 其桥墩跨距相对于流凌粒径, 其通过能力不足的情况也时有发生。因此, 需要在大块流凌接近易卡冰点之前将其破碎为小块流凌。

1.3 破除冰坝。

考虑到经济和工程实现方面的原因, 不可能在几千公里的战线上, 开凿流凌通道, 而且人们的侦察预警不可能做到百分之百的可靠, 所以, 在某些地段仍然可能快速地形成冰坝。因此, 防凌装备系列必须具有较强的侦察能力, 特别是夜晚的侦察能力, 以及快速破除冰坝的能力。

1.4 消除冰塞。

冰塞是冰坝的前提, 根据“主动干预, 防患于未然”的思想, 冰坝早期的冰塞应当消除。冰塞可分为两类:一是冰盖下的积冰, 可能逐步发展为连底冰;二是冰盖上游冰水分界线上的卡冰。消除冰塞的难点在于冰塞的可观测性极差, 因此, 冰塞侦测成为消除冰塞的难点所在。防凌破冰装备系列需要具备消除上述两类冰塞的功能。

2 工况设定

工况是防凌破冰装备运行过程中必须考虑的因素, 一般包括环境、冰盖、流凌通道、水流、堤岸与滩地等方面。本文以黄河内蒙河段为例, 分析相应的工况设定情况。

2.1 气象环境分析与工况设定

一个地方的气象环境一般是固定的, 也是有规律的, 对于机械防凌破冰装备工作的一般气象环境也是稳定的, 而这些环境条件对于机械防凌破冰装备承载平台而言没有太多困难, 因此, 就以此作为防凌破冰装备工况要求。具体工况设定如下:开河时间在2月中旬~3月下旬;开河期温度平均温度0~5℃, 最低-5℃, 最高15℃;开河期一般风力3~5级, 正常情况风力≤7级, 风向多为西北风;一般以晴为主, 偶有小到中雨和小雪。

2.2 冰盖分析与工况设定

据内蒙古防办给出的指导性意见, 黄河冰厚一般在30~60cm, 个别年份的局部河段最厚可达1m。因此, 破冰装备的工作的冰盖厚度范围设定为30~100cm。根据课题组调查分析和实地调查, 以及2008年11月制定的《黄河防凌综合能力建设实施方案》中提出的“3~5年内争取实现30km以内河段人工干预开河”的指标, 设定需要机械防凌破冰装备承载平台黄河冰盖为1km~30km。冰盖是由冰层组成的, 其主要分为三种:一是单纯冰结构;二是三层冰结构;三是四层冰结构。单纯冰结构即简单均匀冰结构。三层冰结构, 即最上层的立茬冰结构, 中层的冰水分布结构, 最下层为致密冰结构。四层冰结构是在三层冰结构的基础上, 增加堆积冰层。

2.3 流凌通道分析与设定

流凌通道的长度一般与冰盖长度相等, 通常在1km~30km范围以内。流凌通道的宽度, 应根据河道的具体情况判定。流凌通道的轴线, 应当综合考虑主河槽与主流线带情况而定。但在枯水期时, 可观察到主河槽的位置与形状, 而在封河期, 则难以确定主流线带和主河槽的位置, 故在没有精确探测的条件下, 将最近一次枯水期时的主河槽中线设定为流凌通道的轴线。

2.4 水流分析与工况设定

水流情况对于水面装备和水中装备有较大的影响, 也对破碎后冰体的顺利排放产生影响, 故它也是防凌破冰装备设计需要考虑的问题之一。经过课题组的调研, 黄河宁蒙段开河期的流速在1m/s~2m/s之间, 极端情况下为3m/s, 故设定防凌破冰装备工况如下:流速≤3m/s;在同一断面上的流速不均匀, 并且可能多个峰值并存;有“漩涡”和大型“平面环流”;不同深度上的流速也是不均匀的;可能出现表面或河底“垂直环流”。

2.5 堤岸与滩地分析与设定

堤岸和滩地是运载平台到达作业地点可能要经过的地带, 故其也是防凌破冰装备设计工况所需要考虑的因素之一。

堤防顶部一般为沥青或砂石路面, 主要供轻型巡堤车辆机动, 内蒙古防办要求:轮式车辆一般不超过4吨, 履带车辆不超过12吨, 堤高一般为3m~6m, 堤体坡度≤40度, 但在一定间隔内有下堤土路, 主要是为滩地上的可耕地服务的, 一般的车辆均可慢速通过, 内堤高度通常在0.5m~2m, 土质为粘土。

滩地一般为农垦地, 有田埂、灌溉渠、小型农机具通行道路。堤防与主河槽距离大约为200m~3000m不等。

3 结束语

本文阐述了防凌破冰的五项需求及防凌破冰装备的四大任务, 并经过查阅资料、课题组研讨, 以及与内蒙古防办商定, 确定了装备工作的工况标准与要求。下一步, 将以本文研究成果为基础, 继续做好防凌破冰装备及其承载平台的设计工作。

摘要：为了使机械防凌破冰装备能够满足实际要求, 提高装备的适应性, 在装备概念设计前, 对其任务进行了分析, 确定了开凿流凌通道、破碎大块流凌、破除冰坝和消除冰塞这四大任务, 并从环境、冰盖、主河床与流凌通道、水流、堤岸与滩地等方面对工况进行了设计, 为进一步对防凌破冰装备及其承载平台的设计奠定了基础。

关键词：凌汛,破冰装备,任务,工况

参考文献

[1]闫新光.黄河破冰减灾应用研究[J].中国防汛抗旱, 2011, (1) :17-20.

[2]丁留谦, 何秉顺, 闫新光.破冰防凌新技术探讨[J].中国防汛抗旱, 2010 (2) :19-24.

机械装备结构 篇8

“十二五”期间, 云南省机械装备制造行业规模及骨干企业不断壮大, 规模以上机械企业由“十一五”末的245 家发展到349 家, 实现稳步增长。全行业工业增加值和主营业务收入分别由“十一五”末的110.76 亿元、426.37 亿元提升到146.17 亿元、589.8 亿元。其中, 云南力帆骏马车辆有限公司主营业务收入超过150 亿元, 中国铁建高新装备股份有限公司、昆明云内动力股份有限公司超过35 亿元。主要产品产量稳定增长:汽车产量由“十一五”末的10.19 万辆增加到2015 年的13.4 万辆;内燃机由1 178.61 万kw增加到1 960.78 万kw;大型铁路养护机械由205 台增加到253 台。创新能力不断提高。全省规模以上装备制造企业科技经费支出从“十一五”末的24.4 亿元增长到2015年的51.7 亿元。一批新产品研发成功, 多家企业承担国家重大专项。

据云南省统计局数据显示:2015 年全省机械装备制造业完成工业增加值146.17 亿元, 比上年增长12.5%, 高于全省规模以上工业5.8 个百分点, 高于全国规模以上机械工业7 个百分点;完成主营业务收入589.8 亿元, 比上年增长6%, 高于全国规模以上机械工业2.68 个百分点;完成利税总额34.68 亿元;实现利润24.4 亿元。