开题报告-钢板弹簧疲劳试验机的机械结构设计

  长春工业大学毕业设计（论文）开题报告钢板弹簧疲劳试验机的机械结构设计毕业设计（论文）题目钢板弹簧疲劳试验机的机械结构设计专业班级学生姓名（**）指导教师（职称）毕业设计（论文）的选题依据、背景和意义跟着社会经济的加快速度进行发展，载重车的运输效率和安全性越来越来受到大家的关注：车辆运输的吨位越来越来；行驶速度越来越来快；驾驶员的安全要求和驾驶舒适性逐步的提升。就要求载重汽车钢板弹簧能承载更大的载荷，疲劳寿命的检验进一步提升，以满足安全性要求。由于钢板弹簧在悬架中可兼作导向机构用，使悬架结构简化，且保养维修方便、制造成本低，所以获得了广泛的应用。随着在结构型式、设计方法及材料性能、加工工艺方面的持续不断的发展，钢板弹簧能够更好地满足整车性能、疲劳寿命以及轻量化设计的要求。现在钢板弹簧仍是载货汽车和部分客车非独立悬架中主要是采用的弹性元件。1)社会经济意义：通过本课题的设计和研究，实现一种新型振幅调节机构的板簧疲劳试验机，此外对现成试验机的结构和测试控制为研究对象。2)科研意义：本课题涉及机械设计、传感器检测及应用，仿真技术等多个学科知识，对多学科交叉、渗透与交流有积极的推动作用。毕业设计（论文）的主要内容和设计的基本要求（含论文提纲）本课题主要研究内容如下：1)机械方面:对机械激振式板簧疲劳试验机进行改进设计，重新设计新的振幅节机构，做到调节方便，调节完毕后的固定也非常容易，有振幅自动调节的可能性。为实现振幅调节，对其传动方案做总体设计。2)检验测试方面：本控制管理系统采用真有效值法判断板簧疲劳断裂。用AD536有效值转换芯片替代交流电压有效值的计算，无整流环节，而且单片机采集的是电压有效值，较好地克服外部干扰的影响。本课题中疲劳试验机的性能指标参数如下：(l)最大测量负荷：10t；(2)振幅范围:0-100mm；(3)振动频率:23HZ左右。3)控制方面:在板簧试验过程中，实现板簧疲劳断裂后的自动停机。包括板簧裂判断方案的设计，硬件电路的设计，硬软件抗干扰设计和编程等。论文要求：1、熟悉掌握钢板弹簧疲劳试验机的机械结构原理，主要构件，工作特点2、钢板弹簧疲劳试验机的机械结构设计要符合规定标准，严格按照参数进行设计。3、典型零件要经过校核计算。4、按时、独立完成设计任务，每周向指导教师汇报设计进展情况，并保证设计质量。5、根据设计课题，结合指导教师对课题的概况介绍，检索相关手册、论文、著作等技术资料。6、严格按长春工业大学本科毕业论文规范化要求整理撰写说明书。7、应用CAD等先进制图软件绘制出设计图纸。8、制作幻灯片，充分准备答辩提纲：第一章1.1板簧疲劳检测的重要意义1.2板簧疲劳试验机形式1.3板簧疲劳试验方法及规范简介1.4机械板簧疲劳试验机振幅调节机构及存在的问题1.5本课题研究内容与意义第二章钢板弹簧的概述及技术方面的要求2.1汽车钢板弹赞的发展2.2汽车钢板弹簧国内外研究概况2.3钢板弹簧的计算机辅助参数设计2.4汽车钢板弹簧的技术条件第三章疲劳试验机的总体设计3.1疲劳试验机的组成3.2疲劳试验机的参数方案设计3.3疲劳试验机总体方案设计3.4钢板弹簧疲劳试验机加载方式的设计3.5转轴转距的计算3.6板簧试验机的动力选择确定第四章钢板弹簧试验机结构总体设计4.1钢板弹簧疲劳试验机的机械结构及工作原理4.2试验机各主要机构和零件的设计与校核4.3曲柄滑块机构设计4.4本章小结第五章电气控制和检测系统5.1电气测试方案设计5.2传感器得选择5.3钢板弹簧试验机系统控制设计第六章总结与展望毕业论文（设计）完成的预期成果1.掌握钢板弹簧疲劳试验机的机械结构原理，完成总体方案设计2.完成20篇相关中文文献3.灵活掌握CAD.UG等软件并应用其进行产品设计,得到三维造型4.得到2.5——3A0图纸5.外文翻译完成提升外语水平6.开题报告一份工作内容毕业论文（设计）的进度安排与阶段性成果完成时间段预计阶段性成果市场调查与研究、资料收集整理、分析外文文献翻译设计构思设计草图，制定设计方方案论证、评价产品功能分析，确定初步结构零部件设计个主要机构和零部件校核绘制产品工程图样编制设计说明书制作幻灯片及准备答3.5——3.213.24——4.4.7——4.184.18——4.214.21——4.254.25——4.295.7——5.1111——5.195.19——5.255.25——6.20篇中文相关文献一篇英文文献，整理资料并为论文绪言作参考完成一篇外文文献翻译对本课题完成整体设计思路分析后初定设计的具体方案完成验证、评价，为最后确定方案做准备完成初步结构设计完成零件设计，保证设计准确性完成试验机各主要机构和零件的设计与校核完成并打印CAD图纸撰写设计说明书完成幻灯片准备答辩参考文献概要一、现在国内普遍的使用的板簧疲劳试验机主要有两大类:l)液压式板簧疲劳试验机液压式板簧疲劳试验机由三部分构成:液压站、主机、电控柜。液压站为设备提供液压动力，由电机、液压泵、液压缸、压力阀等液压部件构成。主机包括工作台、伺服动作器及伺服阀、储能器等液压部件，另外负荷传感器和行程传感器也安装在主机的相应构件上。电控柜是设备的控制中心，包括电源、计算机、仪表、控制面板及各种电器控制元件。现以淄博中元的PSY80型液压疲劳试验机为例，如所示，其所具备的性能如下:(1)能以负荷和变形两种量值进行疲劳测试；(2)能以正弦波、三角波、变幅波等几种控制波形做试验；(3)自动判别簧片断裂，并自动停机；(4)测试过程中，负荷、变形值即时显示；(5)即时显示振动曲线)试验参数、试验结果自动保存；(7)可以有效的进行疲劳试验和静态试验；(8)能够准确的通过设定的参数自动调节。液压式板簧疲劳试验机自动化程度高，调整方便。但系统总装机容量大，受液压缸往复速度的限制，其工作频率一般较低(IHz左右)，效率低，板簧试验时间长，由此带来了能源消耗的增加，而且液压缸易出现液压油泄漏故障，无形地增加了板簧试验成本。2)机械激振式板簧疲劳试验机机械激振式疲劳试验机结构如图所示，由电动机带动飞轮，通过飞轮给试验机增加惯性，主要是由:机身、传动装置、偏心滑块机构、支架及托辊小车等组成。目前，此类试验机有显示板簧疲劳试验次数的显示仪表。其工作原理:(l)传动机构是由电动机通过皮带轮带动偏心轮，在偏心轮的轴端装有连杆，偏心轮转动，通过连杆带动滑块上下往复运动。(2)偏心距(振幅)可通过改变偏心轮与偏心凸缘的相对位置来调节。(3)支撑板簧的构架和操作台通过两个活动小车分别支撑板簧的两端。(4)在启动时为实现空载启动，通过空气压缩机使离合器脱开，此时电动机只带动飞轮转动，待飞轮转动起来后，松开离合器手柄，在弹簧的作用下通过压紧盘压紧磨擦片，使飞轮与内榖联接起来，从而带动主轴一起转动。机械板簧疲劳试验机结构相对比较简单、速度快、效率高、性能可靠、使用起来更便捷等特 机械激振式板簧疲劳试验机二、板簧疲劳试验机形式 国外生产检测材料的试验机的厂家很多.技术处于领先的知名厂家有日本岛津 公司、美国 MTS 公司、德国中克公司及英国英斯特朗等，但这些厂家的产品大多数 是万能试验机，主要是对材料的疲劳的纵向检测，针对板簧的疲劳检测的产品不是 很多且价格昂贵。现我国亦有许多著名的试验机生产基地，如济南的试金集团，上 海申克试验机有限公司，长春试验机研究所等，同样他们的产品不是主要是针对板簧 的疲劳性能的检测。 三、汽车钢板弹簧国内外研究概况 1980 年前苏联乌斯潘斯基提出同时采用共同曲率假设和集中载荷假设的计算 1979年，我国内蒙古工学院杨宗孟老师为了更好的提高共同曲率法的计算精度，给出 了一个钢板弹簧计算模型，模型中末两片短簧片自由端承受集中载荷，其他簧片具 有共同曲率，且还对各片片端厚度进行修正，以满足簧片自由端应力(弯矩)等于零 的边界条件。模型的刚性要比共同曲率的原型小，并提出考虑簧片接触疲劳强度的 设计观点推导出了相应的计算公式。吉林大学张义民教授带领课题组提出汽车钢板 弹簧的可靠性设计方法，在基本随机变量的概率特性己知的情况下，使用二阶矩法 对钢板弹簧进行可靠性设计，从理论上推导了计算不同厚度的钢板弹簧的可靠度和 可靠性设计的表达式。 2002 年又提出运用二阶矩法和约束随机方向法对钢板弹簧进行可靠性优化设 计，推导了计算不同厚度的多片钢板弹簧的可靠性优化设计的表达式，运用优化方 法得出了钢板弹簧的设计参数的最优解 近年来，国外汽车公司纷纷推出复合材料单片板簧，有很多学者致力于复合材 料板簧的研究。纤维增强复合材料单向强度值高，弹性模量小，单位质量储能大， 材料利用率高，耐腐蚀，有良好的固有衰减能力，很适合于制造汽车钢板弹簧这样 要求弹性弯曲的构件。Rajnedrna 和.SVijay 盯angan 采用遗传算法对复合材料钢板弹簧进行最优设 计，给出了采用遗传算法优化设计复合材料板簧的计算公式和解决办法。H.A.AI Qreshi对复合材料弹簧进行了分析、设计和加工方面的研究，并对样品来测试， 试验根据结果得出由玻璃纤维增强塑料制成的板簧性能很好。 MhamoodM.sho DvaoodRezaei运用 ANSYS 软件对轻型车后悬架系统中用 的一种复合材料钢板弹簧进行了分析和优化设计，并与同样条件下普通钢板弹簧的 分析结果作对比，比较根据结果得出优化后的复合材料板簧应力较低，固有频率较大， 且弹簧重量减轻了很多。国内也有关于复合材料板簧的研究。汽车钢板弹簧的优化 设计方法已进入模型化，所以钢板弹簧疲劳强度及性能参数更需要检测实验机来检 测分析，重载车的钢板弹簧检测因载荷大及重轻时载荷相差大，对检测实验机的要 求更高。 38SiMnVB钢板弹簧疲劳性能及其影响因素中经过一系列 验和分析，得到38SiMnVB钢板弹簧的弯曲疲劳极限为1278N/mm2，优于传统弹簧钢。 这种新型钢板弹簧的特点在于碳含量低于传统弹簧钢,热处理后获得以板条状马氏 体为主的混合组织，强韧性提高。同时，喷丸强化效果良好，从而明显提高钢板弹 簧的疲劳性能。 田同海、武充沛、舒寅清在弹簧疲劳试验机机构的优化配置文中通过对弹簧疲 劳试验机工作阻力和阻力矩、惯性力和惯性力矩的分析与计算,给出了试验机 机构 的优化配置方案.实验证明:通过合理地配置 功率提供了理论依照。杨维平、张禄孙、王庆五、徐人平，在讨论钢板弹簧疲劳寿命概率分布的基础 上，研究了可靠度和置信度问题，给出了利用三参数 Weibull 分布计算疲劳寿命和