本文關(guān)鍵詞：多回轉(zhuǎn)閥門智能電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開發(fā)及多剛體動力學(xué)研究

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【摘要】：多回轉(zhuǎn)閥門智能電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中過程控制的重要機(jī)構(gòu),可起到自動、集中和遠(yuǎn)程控制閥門的作用,其動力學(xué)特性影響著執(zhí)行機(jī)構(gòu)整體性能的發(fā)揮和閥門的控制精度。多剛體系統(tǒng)動力學(xué)仿真中虛擬樣機(jī)的應(yīng)用既提高了仿真精度,又縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期,在工程實(shí)踐中起到了重要的作用。本文通過對現(xiàn)有執(zhí)行機(jī)構(gòu)國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行探究,依據(jù)“經(jīng)濟(jì)實(shí)用、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便和安全可靠”的原則,結(jié)合同類產(chǎn)品的特點(diǎn)和本課題的設(shè)計(jì)要求,研發(fā)了一款新的多回轉(zhuǎn)型閥門智能電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本文在深入研究現(xiàn)有電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,改進(jìn)、優(yōu)化了相關(guān)機(jī)構(gòu),使其不僅具有常規(guī)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能,而且更加智能化。其中,主傳動機(jī)構(gòu)選用行星齒輪代替蝸輪蝸桿；在電機(jī)及錐齒輪減速機(jī)構(gòu)間布置一個(gè)雙向逆止機(jī)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)手動和電動操作自如切換。同時(shí),設(shè)計(jì)了一種新的扭矩測量裝置,限制最大輸出扭矩,防止電動機(jī)過載等狀況的發(fā)生。除此之外,論文對閥門的開度以及行程控制策略進(jìn)行了研究,采用了一種新的閥門開度及行程控制機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)主軸位置和轉(zhuǎn)速的精確測量,實(shí)現(xiàn)了閥門開度和行程的一體控制。按照現(xiàn)代設(shè)計(jì)流程,建立了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的參數(shù)化三維模型,然后利用ADAMS仿真軟件對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行了多剛體動力學(xué)研究。最后搭建試驗(yàn)臺,對試制完成后的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,測試結(jié)果顯示滿足設(shè)計(jì)及工業(yè)應(yīng)用要求,并且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠,為最終的系列化和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)打下了基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：多回轉(zhuǎn)閥門 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu) ADAMS 多剛體動力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：中原工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP215;O313.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 課題的研究背景10
• 1.2 課題來源10
• 1.3 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)概述10-11
• 1.4 國內(nèi)外執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4.1 國外電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)現(xiàn)狀分析11-12
• 1.4.2 國內(nèi)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.5 課題研究意義與主要研究內(nèi)容13-14
• 1.5.1 課題研究意義13-14
• 1.5.2 主要研究內(nèi)容14
• 1.6 本章小結(jié)14-15
• 2 多回轉(zhuǎn)閥門電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研發(fā)流程15-21
• 2.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)15-18
• 2.1.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)概述15-17
• 2.1.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)流程17-18
• 2.2 多回轉(zhuǎn)閥門電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)開發(fā)流程的確定18-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 3 智能電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)研究21-39
• 3.1 智能電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案布置21-24
• 3.1.1 設(shè)計(jì)思想21
• 3.1.2 現(xiàn)有電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動機(jī)構(gòu)概述21-22
• 3.1.3 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu)的改進(jìn)22-24
• 3.2 電機(jī)的選用24-28
• 3.2.1 稀土永磁無刷直流電機(jī)的特性分析24-25
• 3.2.2 稀土永磁無刷直流電機(jī)的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能25-27
• 3.2.3 稀土永磁無刷直流電機(jī)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性與穩(wěn)定性27-28
• 3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出扭矩的測量裝置28-32
• 3.3.1 輸出扭矩測量方法介紹28-31
• 3.3.2 本課題選用的輸出扭矩測量裝置31-32
• 3.4 閥門開度及行程控制策略的研究32-38
• 3.4.1 現(xiàn)有開度及行程控制機(jī)構(gòu)的原理33-36
• 3.4.2 新型閥門開度及行程控制機(jī)構(gòu)的原理36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)39-51
• 4.1 設(shè)計(jì)技術(shù)要求與參數(shù)的確定39-43
• 4.1.1 設(shè)計(jì)技術(shù)要求39
• 4.1.2 參數(shù)的確定39-43
• 4.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)三維模型的建立43-50
• 4.2.1 球面漸開線直齒輪的參數(shù)化建模43-48
• 4.2.2 其他零部件的建模48-49
• 4.2.3 整個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的裝配49-50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動力學(xué)研究及驗(yàn)證51-68
• 5.1 ADAMS軟件概述51
• 5.2 多剛體系統(tǒng)動力學(xué)的基礎(chǔ)理論51-54
• 5.2.1 多剛體動力學(xué)分析所涉及的內(nèi)容51
• 5.2.2 多剛體動力學(xué)方程的建立與求解51-53
• 5.2.3 ADAMS的算法和分析53
• 5.2.4 接觸力的計(jì)算方法53-54
• 5.3 模型的導(dǎo)入與創(chuàng)建約束54-55
• 5.4 樣機(jī)模型仿真試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析55-64
• 5.4.1 正向電機(jī)輸入動力55-61
• 5.4.2 手輪輸入動力61-64
• 5.5 試驗(yàn)研究與實(shí)際應(yīng)用64-67
• 5.5.1 試驗(yàn)研究64-66
• 5.5.2 實(shí)際應(yīng)用66-67
• 5.6 本章小結(jié)67-68
• 6 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 結(jié)論68
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)68-69
• 6.3 展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 附錄：攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表的論文73-74
• 致謝74

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本文編號：1071468