船用构件力学性能测试平台动力系统设计(附件)
船用构件力学性能测试平台是一种多功能，高精度的测试用拉力试验机。本次设计的任务是“船用构件力学性能测试平台动力系统设计”。本论文主要论述了测试平台动力系统的总体布局设计，关键部位的结构设计，对关键结构进行有限元分析和强度校核以及对三维模型进行运动仿真。本课题设计的动力系统需要满足实验载荷大小为200KN到12000KN。对此，具体的研究内容如下： （1）查找资料了解典型船用构件的基本结构、工作原理及相应测试方法。以此来确定产品的尺寸和动力要求，然后再查找相关资料了解电液伺服卧式拉力试验机动力系统的基本结构，根据以上结论来提出并确定适合本课题的动力系统的总体方案设计。 （2）根据第一步的研究成果，进行测试平台动力系统的详细设计，并结合机械设计及材料力学等知识来计算并校核产品的设计参数，然后运用SolidWorks计算机辅助设计软件根据设计参数建立零件的三维模型。 （3）运用SolidWorks对零件的三维模型进行装配，并进行简单的运动仿真分析，同时对关键零部件进行有限元分析，以此来检验设计出的结构是否满足要求和能否更进一步的优化。这项成果的意义在于测试平台对船舶构件进行力学性能的测试，对于提升我国船舶舾装装备的关键生产工艺，加强新材料、新技术的研究和开发有着重要意义，同时有助于掌握平台的可靠性与使用寿命，及时发现薄弱环节，而且还可以帮助降低制造成本，减少不必要的材料浪费，为以后类似大型产品的疲劳设计作为参考。关键词：船用构件 测试平台 试验机 动力系统 目录
第一章 绪论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2 国内外大型卧式试验机的研究现状 2
1.2.1国内外试验机的研究现状 2
1.2.2国内研究存在的问题 3
1.3 本课题主要研究内容 4
第二章 船用构件测试平台动力系统的方案设计 5
2.1 设计动力系统的要求与意义 5
2.2 动力系统方案的总体设计 5
2.3 本章小结 7
第三章 船用构件测试平台动力系统的结构设计 8
3.1 油缸座的结构设计 8
3.1.1液压缸的结构设计 8
3.1.2 油缸座
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
br /> 第二章 船用构件测试平台动力系统的方案设计 5
2.1 设计动力系统的要求与意义 5
2.2 动力系统方案的总体设计 5
2.3 本章小结 7
第三章 船用构件测试平台动力系统的结构设计 8
3.1 油缸座的结构设计 8
3.1.1液压缸的结构设计 8
3.1.2 油缸座主体的结构设计 10
3.2 活动梁的结构设计 11
3.3固定梁结构设计 15
3.4动力梁结构设计 19
3.5导杆的结构设计 19
3.6 本章小结 21
第四章 动力系统重要零件的有限元分析 22
4.1 有限元分析的意义 22
4.2 油缸座的有限元分析 22
4.3 动力梁的有限元分析 26
4.4 活动梁的有限元分析 28
4.5 固定梁有限元分析 30
4.6本章小结 32
第五章 动力系统的运动仿真分析 34
5.1 运动仿真的意义 34
5.2 测试平台动力系统三维效果展示 34
5.3 测试平台动力系统的Solidworks Motion分析 34
5.4 本章小结 36
结论与展望 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
第一章 绪论
1.1选题的目的和意义
课题研究的背景展示：
我们所居住的地球，其面积的70%以上都是由海洋所覆盖，进入21世纪，海洋运输完成当今世界经济体60%以上的货物运输，目前海洋运输已经成为了国际物流中最主要的运输方式之一。其中中国的进出口货运总量的约90%都是利用海上运输来完成的[1]。由此可见，海洋运输对各个国家的经济发展都是至关重要的。改革开放以来，我们国家一直在学习着西方各种先进的技术，但现在这个时代，是一个技术井喷式涌现的时代。一味的去学习别人就永远无法超越别人。近年来，造船业行业虽然扩张的十分迅速，但是也同样面临着诸多问题：比如像工业机构不合理，高端人才匮乏，自主创新能力低下，船舶配套设施落后与质量不过关等情况。所以在现阶段，我们需要从理论和科技上来提高我们整个造船行业的技术水平，保证产品质量的可靠性，以此来提高船舶工业在国际上的竞争力。
海洋运输是目前各种运输工具里速度最慢的运输方式。而且最重要的是由于海洋运输是在海面上进行的，受自然条件的影响就显得非常大。（例如：强风，雷暴，海啸等等）同样，一旦遭遇到危险，救援的速度和效率也是最慢的。因此船只本身结构的可靠性就显得尤其重要。
1994年5月20日，国际海事组织在第63届大会上通过的MSC决议案:《关于油船应急拖带装置的指南》以及SULAS公约新的修正V/151条款中均要求[2]：载重量为2万吨及以上新建造的和现有的油船都应装有应急拖带装置（其结构布局如图1.1所示）。该套装置应易于对油船进行救助及应急拖带，以确保减少污染危险，任何时候都能起效，即使是在拖带船舶失去主电源时，也能将其快速以及方便的连接到拖船上[3]，此要求适应于所有的油船，散装化学品运输船和液化气体运输船等。
中国船级社（CCS）为了落实国际海事组织的要求。于1992年12月1日发出了《关于油船安装应急拖带装置的通知》，明确将相关要求纳入船级社检验范围。要求验船师结合最近一次的船级检验，对未安装应急拖带装置的船舶应该签发报告[4]。所以，配置应急拖带装置势在必行，我们必须对船用应急拖缆装置进行原型试验，其原型试验机的研发也是势在必行。
图1.1应急拖缆装置布局图
因此，开展本课题研究的目的如下：
正如背景资料里所介绍的那样，因此，不仅仅是船只的本体结构，还有诸多船舶构件（例如应急拖带，链类，绳索等）也必须设计合理，牢固可靠。
本课题所设计的船用构件力学性能测试平台是一种多功能，高精度的测试用拉力试验机。它能够对诸多船舶构件进行力学性能的测试，此举对于提升我国船舶舾装装备的关键生产工艺，加强新材料、新技术的研究和开发有着重要意义。对其进行疲劳强度与寿命分析，不仅能帮助我们掌握产品的可靠性与使用寿命，及时发现薄弱环节，而且还可以降低制造成本，减少不必要的材料浪费，为以后类似大型产品的疲劳设计作为参考。
1.2 国内外大型卧式试验机的研究现状
1.2.1国内外试验机的研究现状
试验机是一种在产品或材料在投入使用前，可以对其质量和性能按照设计要求进行验证的仪器。主要用来测量材料的产品或者材料的物理性能，比如钢材的疲劳寿命，抗拉强度，屈服强度等，其被广泛的应用于建筑，冶金，航空航天，纺织，机械,石油，化工等行业，对工业生产中的材料以及成品的性能检测和质量控制起着重要作用。可以说，试验机是工业生产中的检验员。试验机作为工程材料质量检测和力学性能研究的技术平台，对发展新型材料，合理选材，质量保证等意义重大。它与我们的各行各业都有着密切的联系。
试验机从应用性质上来分，主要为性能试验机和环境试验机两大类。性能试验机一般模拟产品的实际使用性能，获取实验数据或用于产品的机械性能力学试验，环境试验机模拟产品对自然环境气候的承载环境。拉力试验机是一种常见的性能试验机，从形状上来分，主要为立式拉力试验机和卧式拉力试验机，立式拉力机测试空间较为局限，卧式拉力机的空间有被测物件决定，行程由被测工件的伸长量决定，量程由被测工件的拉断或断裂的力量决定。
图1.2大型卧式拉力试验机
第一章 绪论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2 国内外大型卧式试验机的研究现状 2
1.2.1国内外试验机的研究现状 2
1.2.2国内研究存在的问题 3
1.3 本课题主要研究内容 4
第二章 船用构件测试平台动力系统的方案设计 5
2.1 设计动力系统的要求与意义 5
2.2 动力系统方案的总体设计 5
2.3 本章小结 7
第三章 船用构件测试平台动力系统的结构设计 8
3.1 油缸座的结构设计 8
3.1.1液压缸的结构设计 8
3.1.2 油缸座
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
br /> 第二章 船用构件测试平台动力系统的方案设计 5
2.1 设计动力系统的要求与意义 5
2.2 动力系统方案的总体设计 5
2.3 本章小结 7
第三章 船用构件测试平台动力系统的结构设计 8
3.1 油缸座的结构设计 8
3.1.1液压缸的结构设计 8
3.1.2 油缸座主体的结构设计 10
3.2 活动梁的结构设计 11
3.3固定梁结构设计 15
3.4动力梁结构设计 19
3.5导杆的结构设计 19
3.6 本章小结 21
第四章 动力系统重要零件的有限元分析 22
4.1 有限元分析的意义 22
4.2 油缸座的有限元分析 22
4.3 动力梁的有限元分析 26
4.4 活动梁的有限元分析 28
4.5 固定梁有限元分析 30
4.6本章小结 32
第五章 动力系统的运动仿真分析 34
5.1 运动仿真的意义 34
5.2 测试平台动力系统三维效果展示 34
5.3 测试平台动力系统的Solidworks Motion分析 34
5.4 本章小结 36
结论与展望 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
第一章 绪论
1.1选题的目的和意义
课题研究的背景展示：
我们所居住的地球，其面积的70%以上都是由海洋所覆盖，进入21世纪，海洋运输完成当今世界经济体60%以上的货物运输，目前海洋运输已经成为了国际物流中最主要的运输方式之一。其中中国的进出口货运总量的约90%都是利用海上运输来完成的[1]。由此可见，海洋运输对各个国家的经济发展都是至关重要的。改革开放以来，我们国家一直在学习着西方各种先进的技术，但现在这个时代，是一个技术井喷式涌现的时代。一味的去学习别人就永远无法超越别人。近年来，造船业行业虽然扩张的十分迅速，但是也同样面临着诸多问题：比如像工业机构不合理，高端人才匮乏，自主创新能力低下，船舶配套设施落后与质量不过关等情况。所以在现阶段，我们需要从理论和科技上来提高我们整个造船行业的技术水平，保证产品质量的可靠性，以此来提高船舶工业在国际上的竞争力。
海洋运输是目前各种运输工具里速度最慢的运输方式。而且最重要的是由于海洋运输是在海面上进行的，受自然条件的影响就显得非常大。（例如：强风，雷暴，海啸等等）同样，一旦遭遇到危险，救援的速度和效率也是最慢的。因此船只本身结构的可靠性就显得尤其重要。
1994年5月20日，国际海事组织在第63届大会上通过的MSC决议案:《关于油船应急拖带装置的指南》以及SULAS公约新的修正V/151条款中均要求[2]：载重量为2万吨及以上新建造的和现有的油船都应装有应急拖带装置（其结构布局如图1.1所示）。该套装置应易于对油船进行救助及应急拖带，以确保减少污染危险，任何时候都能起效，即使是在拖带船舶失去主电源时，也能将其快速以及方便的连接到拖船上[3]，此要求适应于所有的油船，散装化学品运输船和液化气体运输船等。
中国船级社（CCS）为了落实国际海事组织的要求。于1992年12月1日发出了《关于油船安装应急拖带装置的通知》，明确将相关要求纳入船级社检验范围。要求验船师结合最近一次的船级检验，对未安装应急拖带装置的船舶应该签发报告[4]。所以，配置应急拖带装置势在必行，我们必须对船用应急拖缆装置进行原型试验，其原型试验机的研发也是势在必行。
图1.1应急拖缆装置布局图
因此，开展本课题研究的目的如下：
正如背景资料里所介绍的那样，因此，不仅仅是船只的本体结构，还有诸多船舶构件（例如应急拖带，链类，绳索等）也必须设计合理，牢固可靠。
本课题所设计的船用构件力学性能测试平台是一种多功能，高精度的测试用拉力试验机。它能够对诸多船舶构件进行力学性能的测试，此举对于提升我国船舶舾装装备的关键生产工艺，加强新材料、新技术的研究和开发有着重要意义。对其进行疲劳强度与寿命分析，不仅能帮助我们掌握产品的可靠性与使用寿命，及时发现薄弱环节，而且还可以降低制造成本，减少不必要的材料浪费，为以后类似大型产品的疲劳设计作为参考。
1.2 国内外大型卧式试验机的研究现状
1.2.1国内外试验机的研究现状
试验机是一种在产品或材料在投入使用前，可以对其质量和性能按照设计要求进行验证的仪器。主要用来测量材料的产品或者材料的物理性能，比如钢材的疲劳寿命，抗拉强度，屈服强度等，其被广泛的应用于建筑，冶金，航空航天，纺织，机械,石油，化工等行业，对工业生产中的材料以及成品的性能检测和质量控制起着重要作用。可以说，试验机是工业生产中的检验员。试验机作为工程材料质量检测和力学性能研究的技术平台，对发展新型材料，合理选材，质量保证等意义重大。它与我们的各行各业都有着密切的联系。
试验机从应用性质上来分，主要为性能试验机和环境试验机两大类。性能试验机一般模拟产品的实际使用性能，获取实验数据或用于产品的机械性能力学试验，环境试验机模拟产品对自然环境气候的承载环境。拉力试验机是一种常见的性能试验机，从形状上来分，主要为立式拉力试验机和卧式拉力试验机，立式拉力机测试空间较为局限，卧式拉力机的空间有被测物件决定，行程由被测工件的伸长量决定，量程由被测工件的拉断或断裂的力量决定。
图1.2大型卧式拉力试验机
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3270.html
