3186 磨擦磨損試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

3186 磨擦磨損試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì),磨擦,摩擦,磨損,試驗(yàn)臺(tái),設(shè)計(jì) 分類(lèi)號(hào) 密級(jí) UDC 學(xué) 位 論 文磨擦磨損試驗(yàn)臺(tái)得設(shè)計(jì)作者姓名：指導(dǎo)教師：申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別： 碩士 學(xué)科類(lèi)別： 工學(xué)學(xué)科專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)： 機(jī) 械 電 子 工 程論文提交日期： 論文答辯日期：學(xué)位授予日期： 答辯委員會(huì)主席：評(píng)閱人：A Dissertation in Mechanical and Electronic EngineeringResearch and Development of Fixture for Solenoid Valves’ Test SystemNortheastern University· i ·獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的。論文中取得的研究成果除加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包括本人為獲得其他學(xué)位而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：日 期：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定：即學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許論文被查閱和借閱。本人同意可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索、交流。（如作者和導(dǎo)師不同意網(wǎng)上交流，請(qǐng)?jiān)谙路胶灻环駝t視為同意。 ）學(xué)位論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名：簽字日期： 簽字日期：東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要· ii ·磨擦磨損試驗(yàn)臺(tái)得設(shè)計(jì)摘 要長(zhǎng)期以來(lái)，試驗(yàn)臺(tái)的性能檢測(cè)方法是采用簡(jiǎn)易的人工檢測(cè)，其缺點(diǎn)是檢測(cè)效率低、人為因素影響大、自動(dòng)化水平低。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用到工業(yè)中，用人工進(jìn)行試驗(yàn)臺(tái)性能檢測(cè)的方法已經(jīng)跟不上時(shí)代的步伐，試驗(yàn)臺(tái)性能的自動(dòng)化檢測(cè)必將成為該行業(yè)的主流。本論文研究的試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)系統(tǒng)正是為某試驗(yàn)臺(tái)公司研制的自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，它將改變?cè)摴灸壳叭斯z測(cè)的狀況，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)化，提高檢測(cè)效率，減少人為因素的影響。能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)的前提和基礎(chǔ)就是擁有一套準(zhǔn)確可靠的自動(dòng)化夾具。本文的研究?jī)?nèi)容就是設(shè)計(jì)一套能夠夾緊各種閥體的夾具系統(tǒng)。它的基本要求是在測(cè)試之前，完成對(duì)被測(cè)閥體的夾緊工作，并且保證在測(cè)試過(guò)程中無(wú)泄漏。同時(shí)，夾具必須操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。本課題是在認(rèn)真分析各種被測(cè)閥體的測(cè)試需求，外形尺寸，工作參數(shù)的基礎(chǔ)上完成機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程。為了保證密封良好，不僅多處應(yīng)用了機(jī)械密封理論知識(shí)，而且結(jié)構(gòu)上力求優(yōu)化合理。在設(shè)計(jì)完成之后。應(yīng)用 Solidworks 三維軟件進(jìn)行建模和運(yùn)動(dòng)仿真，直觀的檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的效果。為了從理論上保證系統(tǒng)的可靠性，在本文的第四章，對(duì)機(jī)械密封圈的相關(guān)理論作了一定的研究，其中包括工作原理，設(shè)計(jì)方法及主要失效形式。作為測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，夾具的好壞直接關(guān)系到整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的成敗。所以說(shuō)本文有較高的理論價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。在設(shè)計(jì)上，本文突破傳統(tǒng)夾具的設(shè)計(jì)方法，引入多處創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)出一套更為實(shí)用合理的夾具系統(tǒng)。所以說(shuō)，本系統(tǒng)將和整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)一起，在試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試領(lǐng)域里發(fā)揮重要的作用。關(guān)鍵詞：試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)，夾具，密封理論，建模與仿真東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要· iii ·Research and Development of Fixture for Solenoid Valves Test SystemAbstractSolenoid valve needs to be tested by hand for a long time. So the testing efficiency is low and it is prone to be affected by artificialness. Now, automation technology has been applied to more and more factories. The Solenoid Valve test system will also realize auto-test by computer in the future. The Solenoid Valve test system researched in this paper is developed for a company. It will realize auto-test, improve the efficiency in testing solenoid valve performance and make the testing data more precise than before.In order to realize auto-test in the system, it needs a fixture system which is exact and credible. This paper discusses a kind of fixture which can clamp all kinds of solenoid valves. The basic request is to finish clamping the tested valves before the test, and to assure that there’s no leakage during the test. At the same time, the fixture must be easy to manipulate and convenient to maintenance. The fixture designing is finished after researching the requirement of the valves’ test figure size and work parameter. In order to keep good airproof, the fixture not only used mechanism airproof theory, but did some optimizing design on structure. After the design, SolidWorks is used to model and do some kinematics analysis. It can check up the effect of the design more intuitively. In order to keep the system more reliably, in chapter 4, mechanism airproof theory is researched. It contains work principle, design method and main invalidation form.As an important part of valves’ test system, whether the fixture is good or not is correlate to the whole test system’s capability. So the paper is valuable on theory and practicality. This paper breaks through traditional design method, and designs a more 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 　 摘要 　　　· iv ·practical fixture system by introducing innovation design method. So this fixture system and valves test system will both exert important action in valves test field. Key words: test of solenoid valve, fixture, airproof theory, modeling and simulation東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 　 目錄 　　　· v ·目 錄獨(dú)創(chuàng)性聲明 ……………………………………………………………………i摘 要…………………………………………………………………….……iiAbstract ……………………………………………………………………..…iii第一章 緒 論 …………………………………………………………………11.1 課題研究的背景與意義…………………………………………………………...11.2 課題相關(guān)技術(shù)發(fā)展概況…………………………………………………………...21.2.1 如今試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展概況…………………………………………21.2.2 機(jī)械密封理論的發(fā)展概況………………………..………………………..21.2.3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論概述…………………………………………………………21.2.4 現(xiàn)代機(jī)械功能優(yōu)化設(shè)計(jì)理論概述…………………………………………41.2.5 三維建模及運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)…………………………………………………51.3 本文研究的主要內(nèi)容……………………………………………………………...6第二章 試驗(yàn)臺(tái)夾具系統(tǒng)總體規(guī)劃和目標(biāo)要求………………………………72.1 試驗(yàn)臺(tái)夾具系統(tǒng)分類(lèi)……………………………………………………………...72.1.1 被測(cè)閥體的測(cè)試要求………………………………………………………72.1.2 夾具系統(tǒng)的分類(lèi)……………………………………………………………72.2 試驗(yàn)臺(tái)夾具系統(tǒng)總體規(guī)劃………………………………………………………...82.2.1 試驗(yàn)臺(tái)夾具系統(tǒng)總體布置…………………………………………………82.2.2 試驗(yàn)臺(tái)夾具系統(tǒng)重要參數(shù)的計(jì)算………………………………………..10第三章 試驗(yàn)臺(tái)夾具結(jié)構(gòu)……..………………………………………………133.1 兩位兩通試驗(yàn)臺(tái)典型支路夾具結(jié)構(gòu)…………………………………………….133.1.1 夾具工作行程的確定……………………………………………………..133.1.2 夾具工作原理……………………………………………………………..133.1.3 夾具結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………..143.1.4 夾具相關(guān)計(jì)算及強(qiáng)度校核………………………………………………...163.1.5 夾具研發(fā)中關(guān)鍵技術(shù)的分析……………………………………………...183.2 兩位兩通試驗(yàn)臺(tái)水壓強(qiáng)度試驗(yàn)夾具結(jié)構(gòu)……………………………………….223.2.1 水壓強(qiáng)度試驗(yàn)夾具的特點(diǎn)……………..…………………………………22東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 　 目錄 　　　· vi ·3.2.2 水壓強(qiáng)度試驗(yàn)夾具工作原理……………………………………………233.2.3 水壓強(qiáng)度試驗(yàn)夾具結(jié)構(gòu)…………………………………………………243.2.4 水壓強(qiáng)度試驗(yàn)夾具研發(fā)中關(guān)鍵技術(shù)的分析……………………………263.2.5 創(chuàng)新設(shè)計(jì)在水壓強(qiáng)度試驗(yàn)夾具結(jié)構(gòu)研發(fā)中的運(yùn)用……………………283.3 兩位多通試驗(yàn)臺(tái)夾具結(jié)構(gòu)……………………………………………………...303.3.1 兩位多通試驗(yàn)臺(tái)夾具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)………………………………………….303.3.2 兩位多通試驗(yàn)臺(tái)夾具結(jié)構(gòu)………………………………………………303.4 試驗(yàn)臺(tái)夾具附件—— 電動(dòng)升降臺(tái)結(jié)構(gòu)………………………………………...333.4.1 升降臺(tái)行程確定…………………………………………………………333.4.2 升降臺(tái)工作原理…………………………………………………………343.4.3 升降臺(tái)結(jié)構(gòu)………………………………………………………………353.4.4 升降臺(tái)相關(guān)計(jì)算………………………………………………………….363.4.5 創(chuàng)新原理在升降臺(tái)結(jié)構(gòu)研發(fā)中的應(yīng)用…………………………………38第四章 密封圈密封理論的研究……………………………………………394.1 O 形密封圈的密封原理………………………………………………………… 394.2 O 形密封圈設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算…………………………………………………… 394.2.2 O 形密封圈產(chǎn)生摩擦力的計(jì)算…………………………………………. 404.3 Y 形密封圈設(shè)計(jì)使用中若干問(wèn)題的研究……………….……………………… 424.3.1 Y 形密封圈的工作原理…………………………….……………………. 424.3.2 Y 形密封圈的失效原因及解決措施……………….……………………. 434.4 影響密封圈密封的因素………………………………….….…………………..444.4.1 溫度對(duì)密封圈密封的影響………………………….……………………444.4.2 硬度對(duì)密封圈密封的影響……………………….………………………454.4.3 應(yīng)力松弛對(duì)密封圈密封的影響………………….………………………454.4.4 摩擦對(duì)密封圈的影響………………………….…………………………45第五章 試驗(yàn)臺(tái)夾具三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真…………………………………475.1 試驗(yàn)臺(tái)夾具的三維建?！?75.1.1 兩位兩通試驗(yàn)臺(tái)夾具的三維建模……………………………………….475.1.2 兩位兩通試驗(yàn)臺(tái)水壓強(qiáng)度試驗(yàn)夾具的三維建?！?.495.1.3 兩位多通試驗(yàn)臺(tái)夾具三維建?！?…………………………52東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 　 目錄 　　　· vii ·5.1.4 電動(dòng)升降臺(tái)三維建?！?………………………………….535.2 試驗(yàn)臺(tái)夾具的運(yùn)動(dòng)仿真………………………….……………………………...535.2.1 兩位兩通試驗(yàn)臺(tái)夾具運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程……….……………………………535.2.1 兩位多通試驗(yàn)臺(tái)夾具運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程……….……………………………545.2.2 兩位兩通試驗(yàn)臺(tái)水壓強(qiáng)度試驗(yàn)夾具運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程….…………………56第六章 結(jié) 論…………………………………………………………………60參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………61 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論· 1 ·第一章 緒 論1.1 課題研究的背景與意義本課題來(lái)自鞍山試驗(yàn)臺(tái)股份有限責(zé)任公司和機(jī)械電子工程研究所合作對(duì)廠方原有的試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)改造。其總體目標(biāo)是根據(jù)“鞍山試驗(yàn)臺(tái)有限責(zé)任公司試驗(yàn)臺(tái)架改造技術(shù)要求”，提出一套性能高、實(shí)用性強(qiáng)、節(jié)能環(huán)保、擴(kuò)展性好的試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)可以在水、油、氣介質(zhì)和真空條件下對(duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)，可以測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的空載動(dòng)作、最小壓差動(dòng)作、密封性試驗(yàn)、水壓強(qiáng)度試驗(yàn)、響應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)、泄漏量測(cè)試、Kv 值和流阻系數(shù)測(cè)定及壽命實(shí)驗(yàn)。本文作者所承擔(dān)的是試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)中自動(dòng)化夾具的設(shè)計(jì)任務(wù)。本課題是整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，是準(zhǔn)確地進(jìn)行試驗(yàn)臺(tái)的空載動(dòng)作、最小壓差動(dòng)作、密封性試驗(yàn)、水壓強(qiáng)度試驗(yàn)、響應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)、泄漏量測(cè)試、Kv 值和流阻系數(shù)測(cè)定及壽命實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)和前提。通過(guò)對(duì)廠方現(xiàn)有夾具系統(tǒng)的調(diào)查可以看出，廠方現(xiàn)有的夾具系統(tǒng)存在諸多問(wèn)題。首先，夾具的密封性不好。在使用過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)漏水漏油的現(xiàn)象。這些不僅給操作者帶來(lái)不便，更為重要的是，使測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。第二，夾具損壞現(xiàn)象嚴(yán)重。第三，夾具的自動(dòng)化程度很低，使用極不方便。如今廠方使用的夾具，大都是七十年代設(shè)計(jì)制造的手動(dòng)夾具。這不僅加大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，還限制了閥的測(cè)試的速度。顯然和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)特別是自動(dòng)控制技術(shù)的迅猛發(fā)展是不相適應(yīng)的。本課題是一個(gè)機(jī)電液結(jié)合的產(chǎn)品，包含許多學(xué)科的交叉，因此有較強(qiáng)的理論研究意義。另外，設(shè)計(jì)中包含多處創(chuàng)新原理的應(yīng)用，無(wú)論是作為結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，還是產(chǎn)品創(chuàng)新，都有進(jìn)行理論研究的價(jià)值。作為實(shí)際項(xiàng)目的一部分，設(shè)計(jì)制造完成之后，要應(yīng)用于實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，其應(yīng)用價(jià)值是顯而易見(jiàn)的。試驗(yàn)臺(tái)是液壓系統(tǒng)中的重要零部件，它的優(yōu)劣直接影響到整個(gè)液壓系統(tǒng)的質(zhì)量。而試驗(yàn)臺(tái)的出廠測(cè)試，是其生產(chǎn)過(guò)程中最后也是最重要的環(huán)節(jié)。自動(dòng)化夾具是一切測(cè)試能否進(jìn)行的前提和基礎(chǔ)，如果被測(cè)閥夾不緊，放不穩(wěn)，一切測(cè)試都無(wú)從談起。夾具的好壞，直接影響到測(cè)試系統(tǒng)的好壞，以致影響到試驗(yàn)臺(tái)的質(zhì)量。所以說(shuō)，設(shè)計(jì)一套方便可靠的自動(dòng)控制夾具有很高的理論價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論· 2 ·1.2 課題相關(guān)技術(shù)發(fā)展概況1.2.1 如今試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展概況 本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之前，認(rèn)真調(diào)查了國(guó)內(nèi)很多試驗(yàn)臺(tái)廠家現(xiàn)有的測(cè)試技術(shù)。如今國(guó)內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)廠家應(yīng)用的試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試系統(tǒng) [1]存在以下幾個(gè)問(wèn)題：第一，現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)只能測(cè)試小口徑的閥體，對(duì)于大口徑的閥體很難測(cè)試。第二，現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)很難同時(shí)進(jìn)行空載動(dòng)作、最小壓差動(dòng)作、密封性試驗(yàn)、水壓強(qiáng)度試驗(yàn)、響應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)、泄漏量測(cè)試、Kv值和流阻系數(shù)測(cè)定及壽命試驗(yàn)等多項(xiàng)試驗(yàn)。第三，現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)只能測(cè)試液壓閥體，對(duì)于其它介質(zhì)的閥體很難測(cè)試。根據(jù)上面的分析可以看出，本系統(tǒng)將為國(guó)內(nèi)最先進(jìn)，測(cè)試閥體范圍最大，測(cè)試項(xiàng)目最全的試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)。相應(yīng)的測(cè)試需要的夾具系統(tǒng)適應(yīng)范圍大，操作方便，可靠性強(qiáng)，也為較先進(jìn)的一套夾具系統(tǒng)。1.2.2 機(jī)械密封理論的發(fā)展概況機(jī)械密封 [2]是常用的旋轉(zhuǎn)軸密封，在流體機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛。與其他密封相比，它具有泄漏少，摩擦磨損少，使用壽命長(zhǎng)，可靠性好，無(wú)需日常維護(hù)的特點(diǎn)。此外，許多高壓，高溫，易燃，易爆介質(zhì)等工況下取得了較好的使用效果。機(jī)械密封技術(shù)正向更深層次方向發(fā)展——高參數(shù)，高性能和高水平。非接觸式密封發(fā)展方向是減少泄漏，提高穩(wěn)定性和可靠性，延長(zhǎng)壽命和擴(kuò)大使用范圍。密封圈密封是機(jī)械密封的一種形式。廣泛應(yīng)用于流體機(jī)械的密封。比如在液壓缸體的密封中可以分為靜密封和動(dòng)密封兩種密封形式，靜密封中常使用 O 型密封圈，動(dòng)密封常使用 Y 型密封圈。在本課題的設(shè)計(jì)中，存在多處密封圈的使用，因此有必要對(duì)密封圈的相關(guān)理論作深入地研究。在論文的第四章專(zhuān)門(mén)作理論分析，這里就不詳細(xì)介紹了。1.2.3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論概述創(chuàng)新設(shè)計(jì) [3]是一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，它是研究設(shè)計(jì)程序，設(shè)計(jì)規(guī)律和設(shè)計(jì)中思維與方法的一門(mén)新型綜合性科學(xué)。在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，只有充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維，采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，才能設(shè)計(jì)出富有新穎性和先進(jìn)性的產(chǎn)品，最大限度的適應(yīng)和滿足人們?cè)谏?東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論· 3 ·產(chǎn)和生活中的需要，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步。創(chuàng)新設(shè)計(jì)通?？梢苑譃橐韵聨追N類(lèi)型。首先為原理拓展類(lèi)。這類(lèi)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的特點(diǎn)在于應(yīng)用新技術(shù)原理解決老問(wèn)題以及對(duì)舊技術(shù)原理進(jìn)行更新。由于新技術(shù)原理源于科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)明，因此應(yīng)用新技術(shù)原理進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，可以獲得突破性的創(chuàng)新成果。第二為組合創(chuàng)新類(lèi)。如果將已有的零部件，通過(guò)合理組合形成一種新產(chǎn)品，這種產(chǎn)品便能實(shí)現(xiàn)一種新的整體功能，故這種組合也是一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)。因此，組合創(chuàng)新要求組合后的產(chǎn)品在性能上具有 1+1>2 的效果。第三，轉(zhuǎn)用創(chuàng)新類(lèi)。如果將某一技術(shù)領(lǐng)域的成熟技術(shù)和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)用在其他技術(shù)領(lǐng)域，產(chǎn)生出一種新的產(chǎn)品，也是一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)。第四，克服偏見(jiàn)類(lèi)。所謂偏見(jiàn)，是指某一技術(shù)領(lǐng)域中長(zhǎng)期以來(lái)存在著的一種固有認(rèn)識(shí)，而這種認(rèn)識(shí)一致阻礙著人們對(duì)該技術(shù)領(lǐng)域深入地探討和研發(fā)。如果克服了這種偏見(jiàn)，就可以構(gòu)思出非常規(guī)的設(shè)計(jì)，則這種設(shè)計(jì)屬于創(chuàng)新設(shè)計(jì)范疇。創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本方法有：(1) 綜合法。組合相同性質(zhì)的物體，將相近性質(zhì)的作業(yè)在同一時(shí)間內(nèi)組合；使物體具有復(fù)合功能。如電子計(jì)算機(jī)是大規(guī)模集成電路技術(shù)，計(jì)算科學(xué)，精密儀器的綜合；激光技術(shù)是光學(xué)，機(jī)械，電學(xué)的綜合等。(2) 還原法。圍繞產(chǎn)品功能進(jìn)行創(chuàng)新。如在應(yīng)用系統(tǒng)化設(shè)計(jì)法進(jìn)行原理方案設(shè)計(jì)，先從功能分析入手，利用創(chuàng)造性構(gòu)思等多種方法求解多種方案，然后進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，通過(guò)選擇和優(yōu)化，求得最佳方案。(3) 類(lèi)比法。借鑒成熟的原理與技術(shù)加以比較，找到相似點(diǎn)。(4) 移植法。多種技術(shù)的移植嫁接，形成新技術(shù)，新材料，新產(chǎn)品，新工藝。如系統(tǒng)間的相互交換( 機(jī)械系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)，聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)，嗅覺(jué)系統(tǒng)，場(chǎng)強(qiáng)等)，機(jī)構(gòu)間的相互利用( 氣壓機(jī)構(gòu)，水壓機(jī)構(gòu)，油壓機(jī)構(gòu)，機(jī)械機(jī)構(gòu)等)。(5) 離散法。將原有產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)行分離，形成新構(gòu)思。如隱形眼鏡是鏡片與鏡架分離的結(jié)果；音箱是揚(yáng)聲器與收錄機(jī)分離的結(jié)果。(6) 強(qiáng)化法。如采用金屬粉末熱噴涂強(qiáng)化工藝，提高機(jī)械零件表面強(qiáng)度硬度和耐磨性；采用復(fù)合材料增加結(jié)構(gòu)剛度，穩(wěn)定性和減震性。(7) 換元法。如采用材料替代，零件替代，方法替代，包裝替代，品牌替代等。(8) 迂回法。面臨困難時(shí)擴(kuò)大搜索范圍，從其他領(lǐng)域?qū)ふ覇l(fā)，激發(fā)創(chuàng)意，解決問(wèn)題。 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論· 4 ·(9) 逆反法。突破傳統(tǒng)的思維定勢(shì)，進(jìn)行逆向思維，引出新的創(chuàng)意。(10) 仿形法。從產(chǎn)品造型上模仿。如鳥(niǎo)的翅膀與飛機(jī)的機(jī)翼，海洋生物的流線型軀體與潛艇造型等。(11) 群體法。依靠群體智慧，相互啟發(fā)，集思廣益。1.2.4 現(xiàn)代機(jī)械功能優(yōu)化設(shè)計(jì)理論概述產(chǎn)品的方案和結(jié)構(gòu)形式是由設(shè)計(jì)者根據(jù)產(chǎn)品的功能來(lái)確定的，也就是通過(guò)產(chǎn)品的功能分析或功能優(yōu)化設(shè)計(jì) [4]來(lái)完成的，所以功能分析和功能優(yōu)化設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作的最重要環(huán)節(jié)之一。用戶對(duì)產(chǎn)品功能的需求是多種多樣的，對(duì)所需產(chǎn)品的要求也是千變?nèi)f化的，因此，對(duì)用戶功能信息要采用先進(jìn)的聚類(lèi)與合成技術(shù)，進(jìn)行收集和整理、篩選和歸納。對(duì)某種產(chǎn)品功能的要求必須根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定，不能有過(guò)高的不切實(shí)際的要求，但也不能過(guò)分降低要求，必須恰如其分。對(duì)功能要求過(guò)高，就會(huì)使產(chǎn)品構(gòu)造復(fù)雜化，增加設(shè)備加工工時(shí)和提高產(chǎn)品制造成本等；過(guò)分降低要求，產(chǎn)品工作時(shí)會(huì)達(dá)不到工作技術(shù)指標(biāo)和性能的要求，進(jìn)而會(huì)影響物質(zhì)處理和加工的質(zhì)量。有了合理的功能，工程師們可以根據(jù)總的功能要求，把它分解為各個(gè)子功能，對(duì)于含有多個(gè)子功能的機(jī)械系統(tǒng)，要對(duì)執(zhí)行各個(gè)子功能的方案加以搜索和研究、分析與綜合，形成產(chǎn)品的總的初步設(shè)計(jì)方案。下面簡(jiǎn)要介紹一下產(chǎn)品功能分析：機(jī)械設(shè)備的功能可分為以下幾類(lèi)：⑴基本功能和輔助功能⑵目的功能和手段功能目的功能：任何一種功能，不管是基本功能還是輔助功能，都具有一定的目的，所以都可視為目的功能。手段功能：某些功能常常是實(shí)現(xiàn)另一目的的手段，相對(duì)而言，它又是一種手段功能。⑶使用功能和表現(xiàn)功能使用功能是指產(chǎn)品所要實(shí)現(xiàn)的使用價(jià)值。表現(xiàn)功能是在使用功能的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品工藝造型方面進(jìn)行更合理和有效的設(shè)計(jì)，使其外形更加美觀，富有表現(xiàn)能力和具有形象力，更能吸引用戶和觀眾。 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論· 5 ·⑷必要功能和不必要功能必要功能是指用戶所需要的功能，包括基本功能和輔助功能。不必要功能是指那些不必要的和多余的功能。例如，過(guò)大的安全系數(shù)、超過(guò)實(shí)際要求的精度和光潔度、超出實(shí)際功能需要的材質(zhì)、過(guò)長(zhǎng)的和不合理要求的壽命、過(guò)分裝飾的外觀等，因?yàn)檫@會(huì)增加制造的復(fù)雜性，延長(zhǎng)制造周期等，進(jìn)而會(huì)提高制造成本等。無(wú)論對(duì)于基本功能，還是輔助功能，對(duì)它們都有一些基本要求，即在完成功能時(shí)，對(duì)它們的工作性能都有基本要求。具體包括：功效實(shí)用性，工作耐久性，操作宜人性，設(shè)備維修性，人機(jī)安全性，系統(tǒng)可靠性，結(jié)構(gòu)緊湊性，運(yùn)行穩(wěn)定性，指標(biāo)優(yōu)越性，狀態(tài)測(cè)控性，結(jié)構(gòu)工藝性等。實(shí)際上，任何產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程都應(yīng)在實(shí)現(xiàn)基本功能和輔助功能的同時(shí)，考慮到對(duì)于工作性能的基本要求，這樣才能使設(shè)計(jì)更加合理和完善。1.2.5 三維建模及運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)目前用于三維建模及運(yùn)動(dòng)仿真 [5]的技術(shù)有很多。在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)用三維軟件進(jìn)行建?？梢愿又庇^地看到設(shè)計(jì)實(shí)體，并進(jìn)行干涉檢查和運(yùn)動(dòng)仿真。提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。Solidworks 是目前應(yīng)用非常廣泛的三維設(shè)計(jì)軟件。美國(guó) Solidworks 公司是一家從事三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的高科技公司，公司的宗旨是使每一位設(shè)計(jì)工程師都能在自己的微機(jī)上使用功能強(qiáng)大的世界最新 CAD/CAM/CAE/PDM 系統(tǒng)，公司的主導(dǎo)產(chǎn)品是世界先進(jìn)水平的 Solidworks 軟件。Solidworks 軟件本身非常強(qiáng)大，再加上有很多公司開(kāi)發(fā)的插件對(duì)他的支持，使其功能在很多方面得到了擴(kuò)展。這里介紹幾個(gè)本課題涉及的幾種功能。(1) Top Down(自頂向下)的設(shè)計(jì)自頂向下的設(shè)計(jì)是指在裝配環(huán)境下進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)子部件的能力，不僅做到尺寸參數(shù)全相關(guān)，而且實(shí)現(xiàn)幾何形狀零部件之間全自動(dòng)完全相關(guān)，并且為設(shè)計(jì)者提供完全一致的界面和命令進(jìn)行全相關(guān)設(shè)計(jì)環(huán)境。(2) Down Top(自下而上)的設(shè)計(jì)自下而上的設(shè)計(jì)是指用戶先設(shè)計(jì)好各個(gè)零部件后，運(yùn)用裝配關(guān)系把各個(gè)零部件組合成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力，在裝配關(guān)系制定好后，不僅做到尺寸參數(shù)全相關(guān)，而且實(shí)現(xiàn)幾何形狀，零部件之間完全自動(dòng)相關(guān)，并且為設(shè)計(jì)者提供完全一致的界面和命令進(jìn)行全 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論· 6 ·自動(dòng)的相關(guān)設(shè)計(jì)環(huán)境。(3) 零部件鏡像Solidworks 提供了零部件鏡像的功能，不僅鏡像零部件的外形，而且包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配合條件，還可以根據(jù)實(shí)際的需要區(qū)分是簡(jiǎn)單的拷貝還是自動(dòng)生成零部件的對(duì)稱(chēng)件。這一功能將大大節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率。而其他的設(shè)計(jì)軟件是不具有這種功能的。(4) 裝配特征Solidworks 提供完善的產(chǎn)品級(jí)的裝配特征功能，以便創(chuàng)建和記錄特定的裝配體設(shè)計(jì)過(guò)程。實(shí)際設(shè)計(jì)中，根據(jù)設(shè)計(jì)意圖有許多特征是在裝配環(huán)境下在裝配操作發(fā)生后才能生成的，設(shè)計(jì)零件時(shí)無(wú)需考慮。Solidworks 支持大裝配的裝配模式，擁有干涉檢查，產(chǎn)品的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)仿真，編輯裝配體透明的功能。(5) 工程圖Solidworks 提供全相關(guān)的產(chǎn)品級(jí)二維工程圖，現(xiàn)實(shí)世界中的產(chǎn)品可能有成千上萬(wàn)個(gè)零件組成，其生成圖的生成至關(guān)重要，其速度和效率是各 3D 軟件均要面臨的問(wèn)題。Solidworks 采用了生成快速工程圖的手段，使得超大型裝配體的工程圖的生成和標(biāo)注變得十分快捷。Solidworks 可以允許二維工程圖暫時(shí)與三維工程圖脫離關(guān)系，所有標(biāo)注可以在沒(méi)有三維模型的狀態(tài)下添加，同時(shí)用戶又可隨時(shí)將二維工程圖和三維模型同步。從而大大加速工程圖生成過(guò)程。1.3 本文研究的主要內(nèi)容根據(jù)廠方提出的測(cè)試要求，試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試夾具系統(tǒng)主要包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容。第一，水，氣，油介質(zhì)測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)夾具設(shè)計(jì)。根據(jù)不同閥體的外形尺寸和壓力要求，水介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái)分為六條支路（φ300，φ 150，φ 100， φ50，φ25，φ10） ，油介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái)分為兩條支路(φ 100，φ50) ，氣介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái)分為兩條支路(φ100，φ50)。每條支路中涵蓋一些型號(hào)的閥體。第二，水介質(zhì)水壓強(qiáng)度試驗(yàn)臺(tái)夾具設(shè)計(jì)。由于水介質(zhì)的水壓強(qiáng)度試驗(yàn)需要拆下被測(cè)閥體的一部分進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)需要對(duì)被測(cè)閥體上下，左右四個(gè)方向夾緊，所以需要單獨(dú)設(shè)計(jì)試驗(yàn)夾具。第三，電動(dòng)升降臺(tái)的設(shè)計(jì)。由于各種被測(cè)閥體的尺寸差異，需要將被測(cè)閥體抬高到一個(gè)確定的高度。第四，兩位多通閥體試驗(yàn)臺(tái)夾具的設(shè)計(jì)。兩位多通閥體由于外形結(jié)構(gòu)和兩位兩通閥體差異很大，所以需要單獨(dú)設(shè)計(jì)夾具系統(tǒng)。 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論· 7 ·此外，為了使夾具系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)零泄漏，需要對(duì)液壓密封理論作一些研究，其中主要包括 O 型密封圈和 Y 型密封圈相關(guān)理論的研究。東北大碩士學(xué)位論文　 第二章 電磁閥夾具系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和目標(biāo)要求　· 8 ·第二章 試驗(yàn)臺(tái)夾具系統(tǒng)總體規(guī)劃和目標(biāo)要求2.1 試驗(yàn)臺(tái)夾具系統(tǒng)分類(lèi)2.1.1 被測(cè)閥體的測(cè)試要求根據(jù)我們與廠方的技術(shù)協(xié)議規(guī)定，我們需要設(shè)計(jì)出能夠完成以水、氣、油和真空為介質(zhì)的工業(yè)過(guò)程控制用試驗(yàn)臺(tái)性能測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)將完成通徑為 5mm-300mm 被檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“被測(cè)閥” ）的動(dòng)作試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)、密封試驗(yàn)、泄漏量試驗(yàn)、Kv 值測(cè)定試驗(yàn)和壽命試驗(yàn)。同時(shí)還要求能夠?qū)崿F(xiàn)夾具的自動(dòng)化夾持，數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與處理和工藝流程的自動(dòng)化控制 [6]。2.1.2 夾具系統(tǒng)的分類(lèi)根據(jù)被測(cè)閥體的測(cè)試需求，原則上可以將夾具系統(tǒng)作如下的分類(lèi)：按介質(zhì)分：水介質(zhì)，油介質(zhì)，氣介質(zhì)，真空介質(zhì)。按閥體口徑大小分：， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，5?8120?532?405?680?125?10， 。03按閥體的功能分：兩位兩通閥，兩位三通閥，兩位四通閥，兩位五通閥。按測(cè)試項(xiàng)目分：動(dòng)作試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)、密封試驗(yàn)、泄漏量試驗(yàn)、Kv 值測(cè)定試驗(yàn)和壽命試驗(yàn)。按被測(cè)閥體的外形分(考慮到夾具設(shè)計(jì))：法蘭式，對(duì)夾式，管道式。按介質(zhì)溫度分：常溫，低溫，中溫。按工作壓力劃分：2Mpa 以下，2—4Mpa，4—6Mpa。從上面的分類(lèi)可以看出，整個(gè)夾具系統(tǒng)要綜合考慮上述的各種因素的影響，設(shè)計(jì)出一套適用，方便，維護(hù)性好的系統(tǒng)。本套測(cè)試系統(tǒng)的分類(lèi)首先考慮到完成各種測(cè)試東北大碩士學(xué)位論文　 第二章 電磁閥夾具系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和目標(biāo)要求　· 9 ·需要的測(cè)試方法，在各種測(cè)試方法確定之后，作者認(rèn)為，夾具系統(tǒng)的最初分類(lèi)應(yīng)該按照閥體通過(guò)介質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，這樣能夠保證測(cè)試的完整性。其次，考慮到閥體尺寸差異很大，將每種介質(zhì)的閥體按閥口尺寸大小分成若干支路。第三，考慮到水壓強(qiáng)度試驗(yàn)的特殊性，將水壓強(qiáng)度試驗(yàn)單獨(dú)設(shè)計(jì)一條支路。最終確定的夾具系統(tǒng)采用如下的分類(lèi)方式：兩位兩通閥體：水介質(zhì)： ， ， ， ， ， 。10?250?150?3氣介質(zhì)： ， 。油介質(zhì)： ， 。50?1真空介質(zhì)： 。4兩位兩通閥體水壓強(qiáng)度試驗(yàn)：一條支路測(cè)試 至 所有閥體。25?30兩位多通閥體：一條支路測(cè)試所有尺寸閥體。2.2 試驗(yàn)臺(tái)夾具系統(tǒng)總體規(guī)劃自動(dòng)化夾緊裝置（又簡(jiǎn)稱(chēng)為“夾具” ）是本系統(tǒng)中最重要的機(jī)械本體，它 是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化夾緊的基礎(chǔ)，是完成試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)項(xiàng)目的保障。由于夾緊被測(cè)閥是做試驗(yàn)臺(tái)性能檢測(cè)試驗(yàn)的第一步，如果夾緊裝置夾不緊或是本身就存在泄漏，那么用該裝置夾持被測(cè)閥做泄漏量檢測(cè)試驗(yàn)必然是失敗的。所以?shī)A具的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：①能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化夾緊； ②保證自身無(wú)泄漏。第②點(diǎn)可以在具體設(shè)計(jì)與制造加工中實(shí)現(xiàn)，而第①點(diǎn)則應(yīng)該在設(shè)計(jì)自動(dòng)化夾緊裝置的方案時(shí)應(yīng)該確定下來(lái)的，同時(shí)它的好壞直接影響第②設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。2.2.1 試驗(yàn)臺(tái)夾具系統(tǒng)總體布置根據(jù)上一節(jié)的夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)夾具系統(tǒng)的總體布置圖。該圖可以完整地東北大碩士學(xué)位論文　 第二章 電磁閥夾具系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和目標(biāo)要求　· 10 ·反應(yīng)出整套夾具系統(tǒng)的各個(gè)夾具的位置。夾具系統(tǒng)油介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái) 100 支路油介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái) 100 支路水介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái)水壓強(qiáng)度試驗(yàn)水介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái) 300 支路水介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái) 150 支路水介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái) 100 支路水介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái) 50 支路水介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái) 25 支路水介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái) 10 支路真空介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái)氣介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái) 100 支路氣介質(zhì)試驗(yàn)臺(tái) 50 支路兩位多通試驗(yàn)臺(tái)泵站一泵站二泵站三圖 2.1 夾具系統(tǒng)分類(lèi)圖Fig.2.1 the disposal fig of the fixture system東北大碩士學(xué)位論文　 第二章 電磁閥夾具系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和目標(biāo)要求　· 11 ·2.2.2 試驗(yàn)臺(tái)夾具系統(tǒng)重要參數(shù)的計(jì)算根據(jù)夾具系統(tǒng)的總體要求，需要確定夾具系統(tǒng)使用的三套液壓泵站的參數(shù)，分別為水，油，氣介質(zhì)夾具系統(tǒng)(φ 10—φ300 支路)，兩位多通閥體夾具系統(tǒng)，水壓強(qiáng)度試驗(yàn)的夾具系統(tǒng)。特別說(shuō)明的是，夾具系統(tǒng)泵站壓力和流量的計(jì)算需要夾具本體的結(jié)構(gòu)尺寸，是在夾具設(shè)計(jì)之后才計(jì)算完成的。但是考慮到論文結(jié)構(gòu)的完整，將其提前到系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)中給出。2.2.2.1 泵站系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 水介質(zhì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)共有 6 條支路分別為 300 支路，150 支路，100 支路，50 支路，25支路，10 支路。計(jì)算水介質(zhì)泵站系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算 [7]-[9]。下面以 100 支路為例，計(jì)算缸所需流量。由于缸的行程為 80mm(根據(jù)被測(cè)閥體的外形尺寸計(jì)算)，設(shè)經(jīng)過(guò) 5s 鐘到達(dá)。則， m/s016.?v(2-1) vqdD??????)(42由于活塞密封 1?v?L/min4.18/06.301.)250(4 346 ??? smq其它支路的流量計(jì)算如下表：表 2.1 夾具流量計(jì)算表Table 2.1 table of fixture flux calculation支路 行程 速度 時(shí)間 所需泵的流量50 支路 80 0.016m/s 5s 6.12L/min25 支路 120 0.024m/s 5s 5.76L/min10 支路 40 0.01m/s 4s 1.68L/min150 支路 40 0.016m/s 5s 20L/min300 支路 280 0.014m/s 20s 44.4L/min所以，選擇液壓泵的流量為 50L/min。下面以 100 支路為例，計(jì)算系統(tǒng)所需的壓力。由產(chǎn)品樣本可知該支路所控制的閥體的最大工作壓力為 1.6Mpa。設(shè)計(jì)時(shí)按照最大工作壓力的 1.5 倍計(jì)算。100 支路夾具使用的 O 型密封圈的尺寸為 d1=115,d2=5.3 矩形槽尺寸 b1=7.1。 o型密封圈的密封原理如圖 2-5，圖 2-6 所示：流體給被測(cè)閥的壓力由兩部分構(gòu)成。一部東北大碩士學(xué)位論文　 第二章 電磁閥夾具系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和目標(biāo)要求　· 12 ·分為流體直接給被測(cè)閥的壓力。另一部分為流體給密封圈的壓力，該力經(jīng)密封圈轉(zhuǎn)化為密封圈給被測(cè)閥的壓力。 （這里存在一個(gè)壓力傳遞系數(shù)為 1.5） 。因此，主要是計(jì)算兩個(gè)力的受力面積。圖 2.2 O 型密封圈工作原理圖Fig.2.2 work principle fig of sealing O-ring圖 2.3 O 型密封圈工作力分析圖Fig.2.3 power analysis fig of sealing O-ring流體最大壓力 1.5×1.6=2.4Mpa兩處作用面積為m2361 108.213.5??????s對(duì)被測(cè)閥體的壓力為N436360 106.1.40.218.514.2 ??????? ??F設(shè)夾具液壓缸的有效作用面積為2 .]9[?262 m9.)0( ???S2 1東北大碩士學(xué)位論文　 第二章 電磁閥夾具系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和目標(biāo)要求　· 13 ·設(shè)夾具液壓站提供的壓力為 2MpaN (2-2)426 1079.8.01594.02. ????????spF從上面可以看出： 0F?所以可以得出結(jié)論：夾具能夠完成對(duì)被測(cè)閥體的夾緊。對(duì)于其它支路可以作如下的計(jì)算：具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下表 2.2：對(duì)于油，氣以及真空介質(zhì)的閥體，雖然通過(guò)的介質(zhì)不同，但是閥體的工作壓力和水介質(zhì)是一樣的。所以說(shuō)，這幾種介質(zhì)夾具支路各自壓力和流量的計(jì)算，參照水介質(zhì)的計(jì)算結(jié)果。表 2.2 各支路夾緊力計(jì)算表Table2.2 table of calculation of every clamp power 支路 50 25 300 150最大工作壓力 1.6Mpa 4Mpa 0.8Mpa 0.8Mpa對(duì)夾具作用力 N3102.4?N3105.4?N4106.2?N3107.?泵站提供壓力 3.4Mpa 2.3Mpa 3.6Mpa 3.2Mpa夾具夾緊力 N35.7N3. N49.5N46.2.2.2.2 兩位多通試驗(yàn)臺(tái)泵站系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算兩位多通夾具只有一套夾具系統(tǒng)，其中涵蓋兩位三通，兩位四通，兩位五通三種閥體。對(duì)于它們?cè)谕庑紊系牟町?，通過(guò)更換夾具頭的方法來(lái)解決。其泵站所需的壓力和流量的計(jì)算方法和上述的方法一致。在這里，只給出最后的計(jì)算結(jié)果。兩位多通試驗(yàn)臺(tái)泵站所需壓力為 2-5Mpa，流量為 20L/min。2.2.2.3 兩位兩通水壓強(qiáng)度試驗(yàn)臺(tái)泵站系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算水壓強(qiáng)度試驗(yàn)只有一套夾具系統(tǒng)，要測(cè)試從 φ25—φ300 支路的所有閥體。夾具的工作行程為 450mm。其液壓夾具本體結(jié)構(gòu)參照水介質(zhì) 100 支路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其泵站所需的壓力和流量的計(jì)算方法和上述的方法一致。在這里，只給出最后的計(jì)算結(jié)果。兩位兩通閥體水壓強(qiáng)度試驗(yàn)夾具泵站所需流量為 40L/min。系統(tǒng)壓力為 2-5Mpa。東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章 電磁閥夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)· 14 ·第三章 試驗(yàn)臺(tái)夾具結(jié)構(gòu)3.1 兩位兩通試驗(yàn)臺(tái)典型支路夾具結(jié)構(gòu)兩位兩通試驗(yàn)臺(tái)是被測(cè)閥中數(shù)量最多，通徑范圍最大的一類(lèi)閥體。從夾具系統(tǒng)的分類(lèi)可以知道，該類(lèi)閥體共有 11 條支路，受到篇幅所限不可能把所有支路的設(shè)計(jì)過(guò)程完全寫(xiě)出來(lái)，現(xiàn)僅以水介質(zhì) 100 支路為例，介紹兩位兩通試驗(yàn)臺(tái)夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程。3.1.1 夾具工作行程的確定對(duì)于水介質(zhì) 100 支路的夾具來(lái)說(shuō)，其工作行程是由該支路涵蓋的閥體的外形尺寸差異來(lái)決定的。該支路被測(cè)閥體外形尺寸見(jiàn)表 3.1 所示。表 3.1 試驗(yàn)臺(tái)外形尺寸表Table 3.1 table of valves figure size兩位兩通閥體 閥體長(zhǎng)度 閥體法蘭外徑 連接凸出部分直徑φ100 350 φ220 φ158φ80 310 φ200 φ133φ65 290 φ185 φ122由表 3.1 可知，夾具理論的工作行程為 60mm?？紤]到被測(cè)閥搬運(yùn)方便，設(shè)計(jì)夾具的工作行程為 80mm。3.1.2 夾具工作原理由測(cè)試要求可知，夾具需要將被測(cè)閥體左右兩側(cè)夾緊。為了使得夾具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，將夾具一側(cè)作為固定結(jié)構(gòu)，另一側(cè)為可移動(dòng)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)夾具采用液壓夾緊結(jié)構(gòu)，但是其有區(qū)別于普通液壓缸體，主要是由于夾具液壓桿中心要通過(guò)介質(zhì)，需要做成空心結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)原理 [10]-[12]圖如下圖所示。東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章 電磁閥夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)· 15 ·圖 3.1 試驗(yàn)臺(tái)夾具原理圖Fig.3.1The principle of solenoid valve fixture 3.1.3 夾具結(jié)構(gòu)下面應(yīng)用機(jī)械功能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，來(lái)設(shè)計(jì)兩位兩通試驗(yàn)臺(tái) 100 支路夾具 [13]-[17]結(jié)構(gòu)。在了解了夾具的工作任務(wù)和原理之后，將夾具的功能進(jìn)行分解。夾具主功能 夾緊被測(cè)閥動(dòng)力功能 液壓驅(qū)動(dòng)密封系統(tǒng) 密封形式密封結(jié)構(gòu)其他功能 運(yùn)動(dòng)形式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)夾具本體底架固定夾具頭圖 3.2 兩位兩通試驗(yàn)臺(tái)功能分析圖Fig.3.2 The function analysis of solenoid valve fixture東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章 電磁閥夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)· 16 ·根據(jù)功能樹(shù)中提出的各種功能，制定功能實(shí)現(xiàn)的策略，并構(gòu)建功能實(shí)現(xiàn)策略表。表 3.2 功能實(shí)現(xiàn)策略表Table 3.2 table of function realize strategy功能實(shí)現(xiàn)策略序號(hào) 分功能與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)A B C1 夾具頭連接形式 螺旋 法藍(lán)2 夾具頭密封圈尺寸 d 115 80 653 導(dǎo)向形式 整體式導(dǎo)向環(huán) 拆分式導(dǎo)向環(huán) 導(dǎo)向帶4 動(dòng)密封密封形式 O 形密封圈 Y 形密封圈5 活塞形式 整體式 拆分式6 缸筒端蓋聯(lián)接形式 法蘭式 螺紋式7 活塞活塞桿聯(lián)接 焊接 螺紋8 升降臺(tái)驅(qū)動(dòng)形式 電動(dòng) 液壓 手動(dòng)綜合考慮各種因素，從上述表中選擇兩套方案，并通過(guò)對(duì)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)得到最優(yōu)功能優(yōu)化方案。方案 1：1A-2A-3B-4B-5B-6A-7A-8A方案 2：1B-2A-3C-4B-5A-6B-7B-8B方案的綜合評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)指標(biāo)和加權(quán)系數(shù)的確定.從技術(shù)性能，經(jīng)濟(jì)性能和社會(huì)性能 3個(gè)方面對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中技術(shù)性能又由結(jié)構(gòu)性能，工作性能和工藝性能 3 方面來(lái)評(píng)價(jià)。綜合考慮各個(gè)性能指標(biāo)的重要程度，確定其權(quán)系數(shù)。兩位兩通電磁閥夾具技術(shù)性能 0.72經(jīng)濟(jì)性能0.16社會(huì)性能0.12結(jié)構(gòu)性能0.26工作性能0.30工藝性能0.16造型藝術(shù)性0.08系統(tǒng)可靠性0.18工效實(shí)用性0.18系統(tǒng)可控性0.12結(jié)構(gòu)工藝性0.09機(jī)器規(guī)范性0.07制造經(jīng)濟(jì)性0.10使用經(jīng)濟(jì)性0.06人機(jī)安全性0.08環(huán)境無(wú)害性0.04圖 3.3 試驗(yàn)臺(tái)評(píng)價(jià)目標(biāo)樹(shù)東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章 電磁閥夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)· 17 ·Fig.3.3 The evaluation object tree of solenoid valve fixture專(zhuān)家組綜合各個(gè)方面的因素，對(duì)上述方案各項(xiàng)評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，采用 10 分制。其對(duì)應(yīng)規(guī)則為：非常好，9-10 分；很好，8 分；好，7 分；較好，6 分；一般，5 分；尚可，4 分；較差，3 分；差，1-2 分。表 3.3 方案綜合評(píng)價(jià)表Table 3.3 table of precept integration evaluation由于方案 1 的評(píng)價(jià)值高于方案 2，所以取方案 1 為產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。根據(jù)上述的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)工程圖 [29][30][31]如圖 3.4 所示。3.1.4 夾具相關(guān)計(jì)算及強(qiáng)度校核在設(shè)計(jì)完夾具的結(jié)構(gòu)之后，需要做下述一系列的相關(guān)計(jì)算和強(qiáng)度校核 [18]。其中包括夾具提供夾緊力的計(jì)算，液壓夾具行進(jìn)速度計(jì)算，以及各處螺栓強(qiáng)度校核。夾具夾緊力和夾具行進(jìn)速度已經(jīng)在第二章中給出，現(xiàn)計(jì)算校核各處螺栓強(qiáng)度。首先計(jì)算左側(cè)端蓋的流體作用力： 426108.3109.2. ?????spFN每個(gè)螺栓承受的力為：方案 1 方案 2序號(hào) 評(píng)價(jià)指標(biāo) 加權(quán)系數(shù) g?g?g1 造型藝術(shù)性 0.08 8 0.64 7 0.562 系統(tǒng)可靠性 0.18 9 1.62 8 1.443 工效實(shí)用性 0.18 7 1.26 7 1.264 系統(tǒng)可控性 0.12 9 1.08 8 0.965 結(jié)構(gòu)工藝性 0.09 6 0.54 5 0.456 機(jī)器規(guī)范性 0.07 7 0.49 7 0.497 制造經(jīng)濟(jì)性 0.10 7 0.7 5 0.58 使用經(jīng)濟(jì)性 0.06 5 0.3 7 0.429 人機(jī)安全性 0.08 8 0.64 5 0.410 環(huán)境無(wú)害性 0.04 8 0.32 8 0.32總評(píng)價(jià)值（ ）??g7.59 6.8022m109.)15()(4 ??????dDSN1065.4830F東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章 電磁閥夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)· 18 ·圖3.4100支路夾具結(jié)構(gòu)圖Fig.3.4Thestructureof100spurtracksolenoidsalvefixture東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章 電磁閥夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)· 19 ·由公式：(3-1) 其中： (3-2) FQp??'=1.8F'N (3-3)43102.65.482. ???FQ選螺栓等級(jí)為 4.6 級(jí)選 M20 螺栓。疲勞強(qiáng)度校核(3-4)經(jīng)計(jì)算由于右側(cè)端蓋的受力面積小于左側(cè)，所以螺栓滿足要求。3.1.5 夾具研發(fā)中關(guān)鍵技術(shù)的分析從本章開(kāi)頭的分析可以看出，夾具設(shè)計(jì)的主要功用是準(zhǔn)確可靠的加緊被測(cè)閥體，為系統(tǒng)進(jìn)行各種測(cè)試做必要的準(zhǔn)備。可以說(shuō)，夾具設(shè)計(jì)的好壞，直接影響到試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)的成敗。密封夾具設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，其中包括對(duì)被測(cè)閥體的密封和夾具本身的密封。在夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用了多處密封圈密封形式，關(guān)于密封圈相關(guān)理論的研究，將在第四章中闡述。另外，除了使用密封圈之外，結(jié)構(gòu)上采用了多種方法來(lái)保證系統(tǒng)的密封。下面重點(diǎn)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)上采用的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行簡(jiǎn)略的分析。3.1.5.1 夾具和被測(cè)閥體同軸度的保證方法2/5.10][mS??d6.04.3241??623105.401.93.0????a?atakS????8..8][?][3.141??d??][21aFLadC???????東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章 電磁閥夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)· 20 ·由機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)理論可以看出，保證系統(tǒng)同軸度 [19]主要是通過(guò)控制機(jī)械加工形位公差的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本設(shè)計(jì)中，認(rèn)真控制了各個(gè)零件的同軸度，垂直度，表面粗糙度等形位公差的大小，從而保證設(shè)計(jì)精度，受文章篇幅的限制，在這里就不再詳細(xì)論述了。另外，機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性，也是保證其同軸度的重要因素。下圖為初始設(shè)計(jì)的夾具本體結(jié)構(gòu)。圖 3.5