【正文】 程自動化產(chǎn)品市場銷售額在1996年達(dá) 461億 美元，到 2022年將增長到 559億美元。 1996年的自動化產(chǎn)品系統(tǒng)和維修的 461億美元中有 406億美元是屬于自動化工程項(xiàng)目方面，有 54億美元是用于操作方面。 （ 2）、科學(xué)儀器 科學(xué)儀器含光學(xué)儀器和分析析器 A 光學(xué)儀器 光學(xué)儀器是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源勘探、空間探 索、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、國防建設(shè)以及社會生活各個(gè)領(lǐng)域不可缺少的觀察、測試、分析、控制、記錄和傳遞工具。過去在計(jì)量室測量一個(gè)凸輪需要數(shù)小時(shí)，現(xiàn)在車間生產(chǎn)現(xiàn)場用計(jì)算機(jī)控制的三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行測量只需 10分鐘。 15號阿波羅飛船上裝載的光學(xué)遙感儀器就有近十種。因此光機(jī)電一體化的現(xiàn)代光學(xué)儀器或光電儀器設(shè)備應(yīng)用十分廣泛。如以傅里葉變換原理為基礎(chǔ)的各類傅里葉變換光譜儀，基于光聲效應(yīng)的激光光聲光譜儀，利用激光開拓新的測量原理、方法，使眾多的激光計(jì)量檢測儀器問世。 擺脫了傳統(tǒng)光學(xué)儀器離不開人的操作和觀測的經(jīng)典模式，操作、檢測、數(shù)據(jù)處理和信息傳遞實(shí)現(xiàn)自動化。 現(xiàn)代光學(xué)儀器的質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)更全面、更嚴(yán)格。光譜儀器發(fā)展最快。 未來 10年由于高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將進(jìn)一步推動光學(xué)儀器實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化和智能化。 未來 10年光和電的滲透會進(jìn)一步強(qiáng)化更多的新技術(shù)、新器件的推廣應(yīng)用，因而在光機(jī)電一體化的基礎(chǔ)上融入不同原理，派生出新用途的產(chǎn)品，以滿足各領(lǐng)域日益增長的需求。 ――利用橢偏技術(shù) 來檢測光纖、光學(xué)玻璃等這是大家所共知的，它與近場光學(xué)相結(jié)合不僅可以測量表面精細(xì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)根據(jù)近場光學(xué)反射偏振信息可以分辨出被測物體的材料，這是目前實(shí)驗(yàn)研究的新探索。另外，它還可用于稱重研制新型電子天平 、高精度的電子皮帶稱、高分辨率的壓力計(jì)等。類似的測量儀器已出現(xiàn)。有關(guān)環(huán)?？茖W(xué)儀器儀表的檢測和有關(guān)這方面的配套的計(jì)量儀器儀表還缺乏，用于生產(chǎn)安全與防護(hù)的科學(xué)儀器儀表也還需大力開發(fā)與發(fā)展，將成為儀器儀表行業(yè)的新分支。數(shù)字圖像處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分析儀器數(shù)字圖像處理功能的發(fā)展，以及分析儀器的聯(lián)用技術(shù)與人工智能的廣泛應(yīng)用等。其可與多臺儀器、多個(gè)實(shí)驗(yàn)室結(jié)合的綜合分析管理系統(tǒng) LIMS Laboratory Information Management System 已經(jīng)推廣應(yīng)用，計(jì)算機(jī)內(nèi)裝上調(diào)制解調(diào)器從而可以上網(wǎng)，制造廠商可與全球用戶或用戶之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息交流。這說明分析儀器行業(yè)不是 quot 這個(gè)夕陽產(chǎn)業(yè)，而是能不斷更新，保持旺盛的生命力的行業(yè)。這是世紀(jì)之交期間面臨新形勢的一個(gè)特征，也是分析儀器新技術(shù)、新元器件、新產(chǎn)品會不斷涌現(xiàn)、科技含量越來越高的緣由。日新月異的現(xiàn)代高科技在軍事方面的發(fā)展也促進(jìn)了分析技術(shù)和分析儀器的應(yīng)用拓展，例如生物武器、化學(xué)武器在戰(zhàn)爭中的使用，使得高速、靈敏、準(zhǔn)確的現(xiàn)場毒物檢測、生命保障任務(wù)大大擴(kuò)大了分析儀器的應(yīng)用領(lǐng)域。世界分析儀器最大的市場是美國，約占總銷售額的 40%， 其次是歐洲，約占 27%，第三是日本，約占 20%，中國進(jìn)口分析儀器僅占世界銷售額的 %。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 全球科學(xué)儀器的市場規(guī)模約 200億美元，主要市場為美、德、日、法、英、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家。 該 實(shí)驗(yàn)臺 為一機(jī)多用的機(jī)械設(shè)計(jì)類綜合實(shí)驗(yàn)臺，將帶傳動實(shí)驗(yàn)、鏈傳動實(shí)驗(yàn)、液體滑動軸承實(shí)驗(yàn)、靜態(tài)螺栓組聯(lián)接實(shí)驗(yàn)、動態(tài) 變載荷 螺栓聯(lián)接實(shí)驗(yàn)有機(jī)地綜合在一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺上，使其能測試分析系統(tǒng)，同時(shí)該實(shí)驗(yàn)臺利用先進(jìn)的測試技術(shù)和計(jì)算分析技術(shù)，讓學(xué)生掌握現(xiàn)代測試技術(shù)，提高工程實(shí)踐能力。 （ 3） 、通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示運(yùn)動參數(shù)的實(shí)時(shí)變化曲線，綜合性強(qiáng)，完整性好，便于教師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)臺總體結(jié)構(gòu)布局如圖 所示： 圖 實(shí)驗(yàn)臺 總體結(jié)構(gòu)布局 制動 系統(tǒng)的選擇 機(jī)械功率開放式實(shí)驗(yàn)臺的加載器的種類大致有以下 3 種。 磁粉制動器的簡介 [2]： 磁粉制動器是根據(jù)電磁原理和利用磁粉傳遞轉(zhuǎn)矩的?，F(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于造紙、印刷、 塑料、橡膠、紡織、印染、電線電纜、冶金、壓片機(jī)以及其他有關(guān)卷取加工行業(yè)中的放卷和收卷張力控制。有些制動器還裝有制動件間隙的自動調(diào)整裝置，為了減少制動力矩和結(jié)構(gòu)尺寸，制動器通常裝在設(shè)備的高速軸上，運(yùn)用剎車、閘來對機(jī)械運(yùn)動件和機(jī)械零配件的停止和減速。 （ 4）高速應(yīng)答用。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 單軸磁粉制動器 磁粉制動器具有以下幾大特點(diǎn)： （ 1）可以輕松進(jìn)行大范圍的控制。動作面的滯滑現(xiàn)象會發(fā)生于摩擦方式，但是在此不會出現(xiàn)，而且也不會發(fā)出連結(jié)音，所以運(yùn)轉(zhuǎn)相當(dāng)安靜。由于靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)幾乎一樣，所以完全連結(jié)時(shí)不會產(chǎn)生震蕩，可以因應(yīng)負(fù)載加減速度。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)定子通過磁粉鏈作用于轉(zhuǎn)子的一個(gè)制動力矩。其輸出轉(zhuǎn)矩與激磁電流呈良好的線性關(guān)系而與轉(zhuǎn)速或滑差無關(guān)，并具有響應(yīng)速度快結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。其特性如圖 中左圖所示。 CZ 5 型磁粉制動器采用水冷的冷卻方式，技術(shù)參數(shù)如下 [4]： 圖 磁粉制動器的結(jié)構(gòu)圖 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 磁粉制動器基本特性圖 3 本 實(shí)驗(yàn)臺的組成及調(diào)整 結(jié)構(gòu)流程圖 動力部分 螺栓組螺栓 動態(tài)螺栓 液壓滑動軸承 制動系統(tǒng) 圖 實(shí)驗(yàn) 臺結(jié) 構(gòu)流 程圖 動力部分的組成 [5] 實(shí)驗(yàn)臺 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 內(nèi)六角螺釘 M612 導(dǎo)軌 (平、三角 )皮帶輪 聯(lián)軸接 支座 軸承 法蘭 直流電機(jī) 過渡接 1光電傳感器 1初拉力調(diào)整裝置 1支撐塊 1壓頭 1測力傳感器 1電機(jī)安裝板 圖 動力部分 液體動壓軸承實(shí)驗(yàn)裝置的組成 [6]如圖 : 放油螺塞 箱體 軸瓦 油管組件 測力壓頭 測力傳感器 平衡錘 壓力傳感器 (管路 ) 三角帶輪 (鏈輪 ) 光電傳感器 1軸承蓋 1主軸 1軸承 1油封 1 (平、三角 )皮帶輪 1傳感器支架 圖 液體動壓軸承 軸瓦的結(jié)構(gòu) 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 傳 感 器 支 架 固 定 螺 孔1 3 8R 3 7 . 5承 壓 塊R 6 2進(jìn) 油 孔6 1出 油 孔 測 力 壓 頭 固 定 孔 圖 軸瓦 螺栓 組聯(lián)接的組成 承壓軸承 導(dǎo)向支持座 彈性體 荷重傳感器 平壓頭 加載螺桿 牽引架 被聯(lián)接立柱 螺栓組 (25 根 ) 雙頭螺柱 1組合加載器 軸 瓦 中 心箱 體承 壓 塊234567 8 9353535351 01 1 011 0 41 1 圖 螺栓組聯(lián)接及加載方式 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 6 4φ10φ84 6φ105 0M10 圖 螺栓組聯(lián)接中螺栓的尺寸 動態(tài)螺栓變載荷的組成 （如圖 ） 固定塊 動態(tài)螺栓支架 導(dǎo)柱 聯(lián)接螺栓 移動上座 壓簧 挺桿 滾子 偏心凸輪 軸承 1傳感器座 1光柵角位移傳感器 1軸承蓋 1傳動軸 1三角帶輪 (鏈輪 ) 1內(nèi)六角螺釘 M1040 底 架 安 裝 板123456 71 61 2 1 1 1 098 1 31 41 5 圖 動態(tài)螺栓變載荷的結(jié)構(gòu) 平皮帶、三角皮帶傳動 (1)平皮帶輪、三角皮帶輪 [6]的結(jié)構(gòu)如圖 所示 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 8φ283 0φ1201φ120φ283 0φ1138 平皮帶輪 三角皮帶輪 圖 帶輪結(jié)構(gòu) (2)帶傳動的安裝組合形式 3 0 0 ( 平 皮 帶 傳 動 中 心 距 )3 1 0 ( 三 角 皮 帶 傳 動 中 心 距 )123456 圖 帶傳動主視圖 定位塊 電機(jī) 平皮帶 (三角皮帶 A920) 液體動壓軸承 組合加載器 螺栓組聯(lián)接 在帶傳動中液體動壓軸承 (4)作為負(fù)載使用。當(dāng)需進(jìn)行三角帶傳動時(shí) 可按以下步驟進(jìn)行 : （ 1）、卸下平皮帶并松開平皮帶輪 (圖 )的軸擋螺栓。 因?yàn)檫@個(gè)帶傳動的載荷變動微小 [7]，每天的工作時(shí)間并不長，所以課本查表可得工作情況系數(shù) KA=. 計(jì) 算 功率 :Pca=KA(dd1+dd2) () 可得： 168≤a0≤480， 所以 a0=350mm。 而且該軸的轉(zhuǎn)向方式為單向恒定轉(zhuǎn)向，工作環(huán)境為無腐蝕條件。 軸的校核 畫出軸的的空間受力簡圖 將凸輪受力簡化為集中力通過輪轂中點(diǎn)作用于軸上，軸的支點(diǎn)反力也簡化為集中力通過軸承載荷中心 O 作用于軸上，軸的受力簡圖如圖 所示： 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 軸的受力簡圖 畫出水平面受力圖 如圖 所示，考慮到 C， B 兩處可能存在危險(xiǎn)截面，計(jì)算出 C， B 兩處凸輪上圓周力 NdTFt 45 ?????? () 支點(diǎn)反力 NFFF tBHAH 44 ?????? () C 點(diǎn)彎矩 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 mmNmmFM AHCH ????? 0 0 () B 點(diǎn)彎矩 mmNmmFM AHBH ????? () 畫出垂直面受力圖 計(jì)算支點(diǎn)反力和 C、 B 兩處的彎矩，畫出垂直面彎矩圖如圖 所示： 支點(diǎn)反力 NFdFF raAV 2097105 ???? () NFFF rAVBV 243??? () C 點(diǎn)彎矩 1 1 0 0 1 ??? mmFM AVCV N () B 點(diǎn)彎矩 6 2 3 .5 8 7 6 4 7 3 9 2 .1dv A V dM F l N m m? ? ? ? ? ? () 求合成彎矩圖 C 點(diǎn)合成彎矩 2 2 2 21 0 9 4 4 5 4 1 1 5 6 .3 1 1 6 8 0 0C CH CVM M M N m m? ? ? ? ? () B 點(diǎn)合成彎矩 2 2 2 29 8 5 0 0 5 4 7 3 9 2 .1 1 1 4 2 1 9 .8D D H D VM M M N m m? ? ? ? ? ? () 畫出轉(zhuǎn)矩圖， 如圖 所示 計(jì)算 C、 B 處當(dāng)量彎矩，畫出當(dāng)量彎矩圖 ? ? 22 2 2( ) 9 0 5 0 6 . 7 0 . 6 3 9 4 0 0 9 3 5 4 3 . 1CCM M a T N m m? ? ? ? ? ? ?′ () ? ? 22 2 2( ) 1 0 4 2 1 9 . 8 0 . 6 3 9 4 0 0 1 0 6 8 6 7 . 3DdM M a T N m m? ? ? ? ? ? ?′ () 校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)彎矩大小及軸的直徑選定 C、 B 兩面進(jìn)行 強(qiáng)度校核。 螺距 P/mm: 2 外螺紋中徑公差查表 ： 選取中徑螺紋公差等級為 4 級，公差為 85μm 公差精度為中等，公差帶位置 f|N:6f。 根據(jù)上個(gè)計(jì)算同理可知： 動態(tài)螺栓變載荷的上受橫向載荷鉸制孔螺栓連接的基本計(jì) 算： 受橫向載荷鉸制孔螺栓已知： 橫向載荷 FA = 10 kN 螺栓受剪直徑 d0 = 10 mm 受擠壓高度 δ = 8 mm 受剪面?zhèn)€數(shù) m = 1 螺栓機(jī)械性能等級 擠壓安全系數(shù) Ss1 = 抗剪安全系數(shù) Ss2 =