哈工大_自动控制元件课程设计_自平衡电动车自动控制系统的研究

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哈工大_自动控制元件课程设计_自平衡电动车自动控制系统的研究

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y

自动控制元件及线路

课程设计

课程名称:自动控制元件及线路

设计题目:自平衡电动车自动控制系统的研究院系:航天学院自动化

班级:

设计者:

学号:

指导教师:赵辉伊国兴

设计时间: 2013/10/12—2013/12/15

哈尔滨工业大学

自平衡电动车自动控制系统的研究

摘要

两轮自平衡电动车是一种新型的交通工具,它一改电动自行车和摩托车车轮前后排列方式,而是采用两轮并排固定的方式,这种结构将给人们带来一种全新的驾驭感受。两轮自平衡电动车仅靠两个轮子支撑车体,采用蓄电池提供动力,由两个无刷直流电机驱动,采用多处理器、姿态感知系统、控制算法及车体机械装置共同协调控制车体的平衡,仅靠人体重心的改变便可以实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。

本文对国内外的两轮自平衡电动车的研究现状加以总结,并提出两轮自平衡电动车的设计过程中所涉及到的关键技术问题。本文以两轮自平衡电动车为研究对象,对其设计方法进行了详细地介绍。

在自平衡电动车的设计中,无刷直流电机驱动器的设计和姿态感知系统设计是最重要的两个方面。

普通的直流电机由于机械换相和电刷,可靠性差,需要经常维护,换相时产生电磁干扰,噪声大,影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点,以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。

无刷直流电机是电动车领域主要使用的电机种类,通过对无刷直流电机不断改进,使其具有了更大的输出功率以及更好的控制特性。对于传统电动机而言,由于其结构特点,只需要一个驱动轮,然而自平衡电动车具有两个并行排列的驱动轮,传统的电动机驱动器无法实现对两轮自平衡电动车电机的驱动要求,因此需要设计出针对两轮自平衡电动车的双无刷直流电机的驱动器。

本文将介绍无刷直流电机的结构组成以及工作原理,并详细叙述双无刷直流电机驱动器的设计过程与设计方法。

自平衡电动车的动态自平衡和其他运动控制需要针对电动车的状态及周围的环境信息进行检测,也就是说电动车主控制单元必须对自身工作姿态、工作环境和任务信息进行实时处理,才能通过控制策略完成相应的控制任务。自平衡电动车作为一个独立的控制系统,需要对它的运动姿态的速度,角速度和加速度等信息有准确的估计,以实现对于电动车车体的动态平衡的控制与运动控制。

由于姿态感知系统采用的传感器极易受到噪声、温度等环境因素的干扰,导致测量数据不准确,因此不仅需要建立误差的数学模型,最大限度减少误差;还要对测量数据进行滤波,把受到的干扰尽可能消除掉,从中分离出所需要的信号。

本文将对自平衡电动车的姿态感知系统的构成,电路及传感器数据标定进行研究,并对电动车姿态检测传感器的误差进行建模与分析。

关键词:自平衡;电动车;无刷直流电机;传感器

目录

摘要 (1)

目录 (2)

第1章两轮自平衡电动车的概述

1.1课题的背景及意义 (3)

1.2两轮自平衡电动车的国内外发展现状 (3)

1.3两轮自平衡电动车的关键技术 (4)

1.3.1系统设计 (4)

1.3.2电机的选择和控制 (4)

1.3.3姿态感知系统 (4)

第2章两轮自平衡电动车电机的选择和驱动

2.1电机的选择 (5)

2.1.1无刷直流电机与其他类型电机的比较 (5)

2.1.2无刷直流电机的结构 (6)

2.1.3无刷直流电机的基本方程 (7)

2.2无刷直流电机的驱动方法 (8)

2.3无刷直流电机的转子位置检测 (9)

2.4无刷直流电机的选择和模型的计算 (12)

第3章传感器的选择和设计

3.1自平衡电动车平衡原理 (14)

3.2陀螺仪和加速度计的选择 (15)

3.2.1微机械陀螺仪原理 (15)

3.2.2陀螺仪的选择 (15)

3.2.3陀螺仪的选用 (16)

3.2.4角加速度计的选择 (16)

3.2.5红外传感器 (16)

3.3陀螺仪和加速度计的算法 (17)

3.3.1卡尔曼滤波的原理 (17)

结论 (19)

参考文献 (20)

第1章 两轮自平衡电动车的概述

1.1课题的背景及意义

随着科学技术水平的不断进步,交通工具正朝着小型、节能、环保的方向发展,“电动车”正是在这个背景下孕育而生并为人们所熟识。据不完全统计,我国的电动车保有量已超过1.2亿辆,是增长速度最快的交通工具,随着石油储量的不断减少和人们环保意识的增强,“电动车”无疑将成为未来交通工具的主力军。就目前而言,电动车的种类主要有电动自行车、电动摩托车和电动汽车,由于电动机制造水平的提高,尤其是大功率无刷直流电机制造工艺的成熟,带动了电动自行车和电动摩托车行业的飞速发展。同时,人们也设计出了一些新式电动车,两轮自平衡电动车是一种新型的交通工具,它一改电动自行车和摩托车车轮前后排列方式,而是采用两轮并排固定的方式,这种结构将给人们带来一种全新的驾驭感受。两轮自平衡电动车仅靠两个轮子支撑车体,采用蓄电池提供动力,由电动机驱动,采用微处理器、姿态感知系统、控制算法及车体机械装置共同协调控制车体的平衡,仅靠人体重心的改变便可以实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。

两轮自平衡电动车在设计上主要有以下几个特点:

1.绿色环保。电动车使用电池作为动力能源,并

可以反复充电使用,大大减少了对环境的污染。

2.转弯半径为零,在小空间范围内可以灵活运动;

3.无刹车系统,由CPU 自动给出正反转力矩,从

而达到快速稳定的刹车效果;

4.控制极其方便,前进后退自如。

两轮自平衡电动车是一个高度不稳定的系统,其

动力学方程是一多变量、严重不稳定、祸合、时变、

参数不确定性的非线性高阶方程,加上运动学方程中

的非完整性约束,要求完成的控制任务也具有多重性,

因此,两轮自平衡电动车作为一个具体的复杂系统,

给控制理论提出了很大的挑战,是检验各种控制方法

处理能力的典型装置。两轮自平衡电动车作为一种研究装置,可进行不确定性系统控制、非线性系统控制、

自适应控制、智能控制等研究。

1.2两轮自平衡电动车的国内外发展现状

两轮自平衡电动车可以看作是一种变质心的两轮自平衡机器人,而最早提出两轮自平衡机器人构想的是日本Electro-Communications 大学的KazuoYamafuji 教授,他在1985年就萌生了制造一种自动站立机器的构思,并在1987年申请的一项“平行双轮机器人”的专利中,使用了该技术。近几年,随着两轮自平衡机器人的研究不断开展,该项技术开始成为全球机器人控制技术的研究热点之一。美国、口本、瑞士和法国的研究机构及公司相继开始了这方面的应用研究,己经在系统设计与实现、建模、自平衡策略、运动规划等方面取得了进展,2001年美国发明家Dean Kamen 发明了一种新型的方便快捷的两轮交通工具Segway ,体现出了两轮自平衡机器人的巨大应用潜力。

作为世界上第一部新型、方便快捷的两轮交通工具,Segway 独特的动态稳定技术与人体的平衡能力相似,是靠改变驾驶者的重心使车辆产生启动、加速、减速、停止等常规行驶动作,它不仅能在驾驶者平稳站立时,保持动态平衡前进,而且在驾驶者身体倾斜时也能保

图表 1两轮自平衡电动车

持平衡,甚至能在湿渡的地面和雨雪天气时使用。5个固态陀螺仪、2个倾斜传感器斜坡感应器、一些光学传感器及高速微处理器每秒100次监测车体姿态,测出驾驶者的重心,以每秒20000次的频率进行细微调整,无论什么状态和地形都能自动保持平衡。它的运动也与人保持平衡的本能反应相同,没有油门和刹车,身体前倾则向前运动,后倾则后退,直立则停下,转向则通过旋转两个手腕下方的操纵把手来完成。适于平坦、拥挤的步行区,可带上火车或地铁,方便出差、上课和上班,可轻松推上楼梯。为保证安全,Segway的最大速度和转弯速度可根据驾驶者的不同水平设置,使用3种不同的钥匙,最大速度能从9.6公里/小时到20公里/小时。它的出现在全世界引起了极大轰动,充分展示了平行双轮行走的灵活性和实用性,引发了人们对未来交通革命的关注。

1.3两轮自平衡电动车的关键技术

1.3.1系统设计

两轮自平衡电动车的系统设计包括:机械结构设计,硬件系统设计和软件系统设计。在结构上保证了电动车的合理性,才能够减少控制系统由于电动车结构设计的不合理而造成的控制复杂化;硬件系统和软件系统的设计必须满足两轮自平衡电动车的控制要求。本文主要围绕电机的选择及驱动器的设计和姿态感知系统的设计两个方面来做介绍。

1.3.2电机的选择和控制

两轮自平衡电动车使用无刷直流电机。在电机的选择上,需要综合考虑电机的性能和经济性。为了使电机能够平稳运行,需要加入位置传感器测量转子的位置。如何加入传感器,加入何种传感器,在本设计中也是需要考虑的问题。

1.3.3姿态感知系统

两轮自平衡电动车通过姿态感知系统来实时地监测当前的运动姿态,对于两轮自平衡电动车,能够精确地检测出当前车体的倾斜角度,实现有效控制是至关重要的。虽然现在有很多测量角度的技术,但是实时性,经济性还不够理想。利用硅微陀螺仪和加速度计等惯性传感器组成的姿态感知系统,能够实时、准确地检测两轮自平衡电动车的倾斜角度。然而,由于惯性传感器本身的固有特性,随着时间、温度的外界变化,会产生不同程度的漂移,必须通过一些滤波方法,对陀螺仪和加速度计的采集数据进行融合,使测量的角度与角度真值相吻合。

第2章两轮自平衡电动车电机的选择和驱动

2.1电机的选择

2.1.1无刷直流电机与其他类型电机的比较

在本设计中,我们将无刷直流电机分别与直流有刷电机、交流感应电机、步进电机进行比较,综合考虑了几种类型电机的优缺点,最终决定使用无刷直流电机作为本设计中使用的电机。

表格 1 BLDC电机与直流有刷电机比较

表格 2 BLDC电机与交流感应电机比较

表格 3 BLDC电机与步进电机比较

2.1.2无刷直流电机的结构

无刷直流电机的结构原理如图表2所示。它主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。电动机本体在结构上与永磁同步电动机相似,但没有笼型绕组和其他起动装置。其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等),转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2,4,…)组成。图表2的电动机本体为三相两极。三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关管VT1,VT2,VT3相接。位置传感器的跟踪转子与电动机转轴相联接。

图表2无刷直流电机原理图

当定子绕组的某一相通电时,该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生转矩,驱动转子旋转,位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号去控制电子开关线路,从而使定子各相绕组按一定次序导通,定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。由于电子开关线路的导通次序是与转子转角同步的,因而起到了机械换向器的换向作用。

因此,所谓无刷直流电机,就其基本结构而言,可以认为是一台由电子开关线路、永磁式同步电动机以及位量传感器三者组成的“电动机系统”。其原理框图如图表3所示。

图表3无刷直流电机原理框图

电动机转子的永久磁钢与永磁有刷电动机中所使用的永久磁钢的作用相似,均是在电动机的气隙中建立足够的磁场,其不同之处在于无刷直流电机中永久磁钢装在转子上,而直流有刷电动机的磁钢装在定子上,图表4表示出了典型无刷直流电机本体基本结构图。

图表4无刷直流电机本体基本结构图

无刷直流电机电子开关线路是用来控制电动机定子上各相绕组通电的顺序和时间,主要由功率逻辑开关单元和位置传感器信号处理单元两个部分组成。功率逻辑开关单元是控制电路的核心,其功能是将电源的功率以一定逻辑关系分配给无刷直流电机定子上各相绕组,以便使电动机产生持续不断的转矩。而各相绕组导通的顺序和时间主要取决于来自位置传感器的信号。但位置传感器所产生的信号一般不能直接用于控制功率逻辑开关单元,往往需要经过一定逻辑处置后才能去控制逻辑开关单元。

电子换向电路分为桥式和非桥式两种,虽然电枢绕组与电子换向电路的连接形式多种多样,但应用最广泛的是三相星形全控状态和三相星形半控状态连接。早期的无刷直流电机的换向器大多由晶闸管组成,由于其关断要借助于反电动势或电流过零,而且晶闸管的开关频率较低,使得逆变器只能工作在较低频率范围内。随着新型可关断全控型器件的发展,在中小功率的电动机中换向器多由功率MOSFET构成,具有控制容易、开关频率高、可靠性高等诸多优点。

位置传感器是无刷直流电机的关键部件,起着转子位置跟踪器的作用,位置传感器跟踪转子与电动机转轴相联接,它将转子磁钢位置变换成电信号,去控制电子开关线路,从而使定子各相绕组按一定顺序导通,定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。各种不同工作原理的角位移传感器都可以用来做永磁无刷直流电机的转子位置传感器,最常见三种是电磁式、磁敏式、光电式。

2.1.3无刷直流电机的基本方程

(1)转矩与运动方程

从功率平衡角度可得电机的电磁功率为:

p e=e a i a+e b i b+e c i c 则电磁转矩表达式:

T em=p e

=

e a i a+e b i b+e c i c

式中Ω是转子的机械角速度。(2)机械运动方程:

J dΩ

dt

=?DΩ+(T em?T L)

式中:

J:表示系统转动惯量。

Ω:表示电机机械角速度。

D:表示粘性阻尼系数。

T L:表示负载转矩。

2.2无刷直流电机的驱动方法

在直流有刷电机中,电刷不仅起着引导电流的作用,而且由于电枢导体在经过电刷所在位置时,其中的电流要改变方向,所以电刷的位置决定着电机中电流换向的地点。这就是说,直流有刷电机的电刷起着电枢电流换向位置的检测作用。和无刷直流电机相比,就不难看到,其实无刷直流电机和直流有刷电动机一样,本身都是一台同步电动机,只是直流有刷电动机中加的是一个机械的逆变器一换向器,而无刷直流电机中则采用电子换向装置一电子逆变器代替机械换向器的作用。尽管二者构造不同,但它们所起的作用却是完全相同的,都是为了实现直流电动机的正确换相。

无刷直流电机,其转子采用永磁体励磁产生直轴位置的励磁磁场,而定子为电枢绕组通过功率控制器控制各相绕组的通断状态产生旋转磁场。由于定子电枢绕组通断状态的组合方式是有限的,因此定子电枢绕组产生的电枢磁场位置也是有限的,其产生的磁场是跳跃式前进的。这种跳跃式前进的磁场仍然要与转子磁场保持相对同步。如果定子磁场相对于转子磁场始终超前90度电角度左右范围内运动,那么定子电枢磁场总是吸引转子永磁励磁磁场,它们之间能能够产生正的平均电磁转矩。同样,如果定子磁场相对于转子磁场始终滞后90度电角度左右范围内运动,那么定子电枢磁场同样能吸引转子永磁磁场,它们之间也能够产生负的平均电磁转矩。

虽然定转子磁场之间存在相对运动,但不会影响转子跟随定子磁场反向旋转。否则,定子电枢磁场与转子励磁磁场之间的相对运动将导致产生的平均电磁转矩很小甚至为零,不能驱动负载连续运行,最终转子停止不动,这种情况称之为失步。要保持定转子磁场产生平均电磁转矩,就必须保证定转子磁场在空间保持相对静止。这种相对静止有两层含义:一是恒定的平均电磁转矩而不是恒定的瞬时电磁转矩,即顺势转矩可以变化,但总体上存在一定大小的平均值,这种电磁转矩瞬时变化由具有机械惯性的转子起到平滑作用,即转速波动随着转子转动惯量增大而减小。二是定转子磁场在空间上保持相对静止而不是保持相互之间的绝对静止,即使瞬时定转子磁场之间存在相对运动,但总体上始终保持同步以产生恒定的平均电磁转矩。正是由于定转子磁场保持相对静止能够产生平均电磁转矩的原理造就了功率电子开关线路驱动的无刷直流电机。

无刷直流电机的电枢绕组通常有三种接法,三相非桥式星形接法,三相桥式星形接法,三相封闭式桥式接法(绕组为三角形接法)。在三相桥式中,功率开关元件的导通方式又可以分为两两导通(120度导通型)和三三导通(180度导通型),其输出的转矩大小不同,但

转矩性质相同。现以两两导通星形三相六状态120度无刷直流电机为例具体说明其工作原理。

图表5三相全桥逆变电路

驱动电路部分采用全桥电路如图表5所示,通过调节功率器件的开关顺序来实现无刷直流电机的换相控制,并可以实现电动机的正反转控制。

在本课题中采用此换相时序,根据检测到的霍尔信号来决定换相策略,由图表6可见,只在上桥臂采用了PWM控制,而下桥臂控制信号并未调制PWM信号。此方法的优点就是易于实现,但会带来上桥臂功率器件工作压力大,使用寿命低于下桥臂器件。

三路霍尔的输出信号可以组成6种位置信息,通过此位置信息,来控制换相。例如,当H1,H2,H3组成的编码为101(高电平为1,低电平为0)时,电流从电动机U相流入,V 相流出;当H1,H2,H3变为100时,电流从U相流入,W相流出。在这样的控制方式下,电动机实现连续转动。

图表 6 120度霍尔无刷直流电机的换相时序示意图

2.3无刷直流电机的转子位置检测

无刷直流电机与永磁同步电机一样都是属于同步电机,它们的共同点之一就是需要获得转子的位置信息。转子位置的获取方式有两类,一是通过位置传感器直接获得转自位置信息,二是通过间接的方法获得转子位置信息也称作无位置传感器法。这里我们介绍通过位置传感

器直接获得转自位置信息。

无刷直流电机的位置传感器是电机系统组件之一,主要作用就是将永磁转子磁场的位置信息转换成可处理的电信号以使控制系统获得换相逻辑,控制电枢电流的换相在在气息中形成旋转的磁场。这些传感器主要有光电式、电磁式、磁敏式等,介绍如下:

(1)光电式转子位置传感器的原理

光电式位置传感器利用的是光电效应的工作原理,由放置在定子上的发光管-光敏接受管组件还有随电机转子同步旋转的遮光板等组成。结构如图表7所示。

图表7光电式位置传感器原理图

(2)电磁式转子位置传感器原理

电磁式位置传感器的扇形磁芯、非导磁衬套等构成转子;磁芯、高频激磁输入绕组、输出绕组等构成定子。工作原理与旋转变压器类似,三个二次绕组的输出是被转子位置调制的高频信号通过检波解调后进行逻辑处理,最后取得转自位置信号。这种传感器的特点是工作可靠能适应比较恶劣的环境,但是这种传感器信噪比过低,位置分辨率也差体积笨重应用己经比较少见。

(3)磁敏式转子位置传感器原理

磁敏式的转自位置传感器件是由对磁场敏感的半导体器件构成的,常规的有霍尔效应或者磁阻效应的的元器件;其中应用比较广泛的是霍尔元件以及包括霍尔元的集成电路,二者统称霍尔传感器。带有集成电路的霍尔传感器主要有两种;一是线性霍尔传感器,一般不用于无刷直流电机的转子位子检测上;二是开关型霍尔位置传感器,通常集成在无刷直流电机的内部,这里主要介绍这种传感器的原理。

开关型霍尔传感器的原理如图表8所示;根据霍尔效应原理,当霍尔元件所处位置的磁场强度达到动作阈值上限时OC门输出低电平,并称这种状态为‘开’,当磁场处于动作释放点时OC门输出高电平,并称这种状态为‘关’,根据这个原理制成接近开关元件。

图表8开关型霍尔传感器原理图

无刷直流电机为了获得方波控制的6个换相位置时最少需要安装3个位置传感器,其中间隔120度的放置方法如图表9所示。

图表9间隔120度的霍尔传感器放置位置示意图

如果将这种霍尔传感器安装在定子铁心表面或绕组端部紧靠铁心处的时候,当转子磁钢N极靠近到一定程度时输出高电平,并保持到N的远离直到S极的磁钢在靠近到一定程度时电平反转;如此S,N的交替霍尔传感器输出占空比为50%的矩形波数字位置信号,将一个电周期分割成如图表10所示的6个扇区。

图表10一个电角度周期的六个扇区及编号分布

三个按120度空间间隔位置传感器的输出波形与编码关系如图表11所示。

图表11三间隔120度的霍尔传感器输出波形与编码

2.4无刷直流电机的选择和模型的计算

(1)初始条件

假设自平衡电动车匀速运动时车速为v=20km/h,即v=5.55m/s。启动过程的加速时间t1=8s,停止过程的减速时间t2=8s,车轮半径r=0.2m,转速n=60ω

=265r/min,自平衡电动车质量(含轮胎)m1=50kg,两个轮胎总质量m3=5kg,车轮与地面的滚动摩阻系数f=0.008m。

(2)计算与分析

当自平衡电动车启动时,假设车做匀加速直线运动,如图表12所示,加速度

a=d v

t

=

v?0

=0.7m/s2

匀速运动时,车轮转动角速度

ω=v

=27.75rad/s

当质量为m2=70kg的人站上去时,轮胎产生的摩擦力矩

T1=m1+m2?g?f=9.4N?m

每个轮胎提供1

2

的摩擦力矩,则匀速运行时每个电机各自提供的工作转矩T2=4.7N?m。如不考虑机械结构的效率和能量损耗,电机的额定功率

P1=T?ω=130W

不考虑自平衡车内部转轴的转动惯量,轮胎的转动惯量

J=1

2

?m?r2=0.1kg?m2

则自平衡电动车在加速过程中,所需的最大转矩(对应最大转速的转矩)

T max=J?dω

d t

+T1+m1+m2?m3?

d t

?r2=25.7N?m

每个电机需要提供的最大转矩为T3=T max

2

=12.85N?m,最大输出功率为

P2=T3?ω=356W

图表12自平衡电动车运动曲线

(3)选定电机

根据计算可知,电机额定转速应不小于n=265r/min,额定转矩应不小于T=4.7N?m,电机额定功率应不小于P1=130W,加速时,最大输出转矩应不小于T=12.85N?m,最大输出功率为P2=356W。并且,一般来讲,所选电机额定转矩的80%应大于自平衡电动车的工作转矩,最大转矩的80%也应大于自平衡电动车加速时的最大输出转矩,以保证留有余量。

基于以上考虑,我们选择无刷直流电机的具体参数如下:功率200W,电压48V,额定转速300r/min,额定转矩为6.2N?m,最大转矩满足短时间过载要求。

第3章传感器的选择和设计

3.1自平衡电动车平衡原理

对于两轮自平衡小车来说,重心(包括驾驶者)位于车轴之上,重力不可避免地对车轴有一转矩,这一转矩将使车身围绕车轴发生旋转(前俯或后仰),很明显,它是一种本质不稳定(平衡)系统。但是如果有了外来的干预,它的旋转角度就能够控制在一个可以接受的范围之内,这正是所谓自平衡的本质所在。下面对它的平衡原理进行力学分析。

图表13平衡原理进行力学分析

如上图所示,该系统相当于一个倒立摆,取其最一般工作状态进行分析。假设小车在一坡度为φ的坡道上行进,某时刻车身相对于铅垂面的倾角为θ。若在车轮上施加一旋转力矩M=M0,使车轮加速沿斜面向上滚动,则车身将有可能不绕车轴A发生转动,只沿斜面向上发生平动。下面就这种临界状态进行分析,忽略空气阻力和滚动阻力(这两个力都不大),设整体平动的加速度为a。

取车身为研究对象,如上图左所示,车身受到车轴的力沿斜面及其法向分解为F x和F y,惯性力F1C=m1a。按达朗贝尔原理列平衡方程:

M A=0

F x=0

可解得:

a=

g sinθcosθ+φ

F x=m1g sinφ+

g sinθcosθ+φ

式中:m1为车身(包括驾驶员)质量。

取车轮为研究对象,如上图右所示,假设小车的轮子总是与地面接触并且没有滑动,则在坡面上行驶时,除下面讨论到的各力外其它力都是可以忽略。易知F x′和F x,F y′和F y为两对作用力与反作用力,大小相等,方向相反;车轮还受到来自地面的摩擦力f0,这也是一个临

界值;惯性力为M IA=1

2

m2aR,F IA=m2a。

式中:m2为车轮质量;R为车轮半径。

按达朗贝尔原理列出车轮的平衡方程如下:

M A=0

F x=0代入可解得:

M0=m1gR sinφ+

g sinθ

cosθ+φ

+m2gR sinφ+

3g sinθ

2cosθ+φ

此时若加大车轮的旋转力矩,使M>M0,则车轮以更大的加速度沿斜面向止滚动,由于惯性,车身将绕车轴逆时针转动,倾角缩小,最终返回到竖直位置。

在实际情况中,小车的状态要比这复杂得多,传感器将测得的车身倾斜信号(θ,θ,θ)和两个车轮的转速信号以一定刷新频率不断传输给中央控制系统,中央控制系统根据预先设定的程序进行查表、插值等运算,通过驱动电路控制两个驱动电机以不同的转矩(M L,M R)驱动车轮做出相应的调整,使车身只在较小的角度范围内前后发生倾斜。

3.2陀螺仪和加速度计的选择

加速度计测量的是相对于惯性空间的惯性加速度,与加速度计刚性相连的陀螺仪测量的是加速度计在惯性空间的旋转速率。对旋转速率进行积分就可得到加速度计敏感轴在惯性空间的方位变化的信息。因此陀螺仪用于确定一个物理坐标系。加速度计用于确定由惯性力引起的在这个物理坐标系中的运动。

3.2.1微机械陀螺仪原理

传统的陀螺仪主要是利用角动量守恒原理,但微机械陀螺仪不是这样。

如果物体在圆盘上没有径向运动,科里奥利力就不会产生。因此,在陀螺仪的设计上,这个物体被驱动,不停地来回做径向运动或者震荡,与此对应的科里奥利力就是不停地在横向来回变化,并有可能使物体在横向作微小震荡,相位正好与驱动力差90度(如下左图)。MEMS陀螺仪通常有两个方向的可移动电容板。径向的电容板加震荡电压迫使物体作径向运动(有点象加速度计中的自测试模式),横向的电容板测量由于横向科里奥利运动带来的电容变化(就象加速度计测量加速度)(如下右图)。因为科里奥利力正比于角速度,所以由电容的变化可以计算出角速度。

图表14微机械陀螺仪原理示意图

3.2.2陀螺仪的选择

1852年法国科学家研制成世界上第一台试验用陀螺罗经起,陀螺仪发展至今,目前已

有三浮陀螺仪、静电陀螺仪、激光陀螺仪、光纤陀螺仪以及微机械陀螺。

三浮陀螺作为早期陀螺仪,发挥了巨大作用,但作为机械陀螺,其性能成本已经远远落后其他类型陀螺,这里,不予选用。

静电陀螺和激光陀螺达到高精度惯性级水平,但其体型较大,作为飞行器惯导系统核心的惯性器件比较适合,而智能自平衡小车本身结构精巧,不适合选用。

光纤陀螺目前在市场上占有较大比较,其成本较低,未来发展前景大,但目前其精度不是很高。

这里,由于微机械陀螺仪的体积小、重量轻、低成本的特点以及高可靠和数字化,尤其适合在自平衡小车这种控制系统中运用。所以,选用微机械陀螺仪。

对于微机械陀螺仪,其材料有主要有硅材料和石英材料两种,石英材料结构的品质因数Q值很高,陀螺仪特性好,但加工难度大、成本高。而硅材料结构完整,弹性好,比较容易得到高Q值的硅微机械结构。所以这里选用更为主流的硅微机械结构。

3.2.3陀螺仪的选用

MLX90609是Melexis公司推出的基于SOI高性能MEMS技术的陀螺仪,如图所示。它具有零输出漂移,分辨率高(好于0.1°C/s),能够在高动态范围精确定位的优点。可同时提供模拟和数字信号输出,由双组元陀螺仪构成的差分式机械结构设计使其具有很高的敏感性以及抗干扰性。工作温度范围-40°C~85°C,满刻度量程为±150°/s,灵敏度17.5mV/°/s;电源电压允许范围4.75V-5.25V,电源电流的典型值为16mA,其频率响应8.2KHz。

图表15陀螺仪和角加速度计

3.2.4角加速度计的选择

容感式加速度计利用表面微机械加工的多晶体硅机构和一个差动电容器组成。在加速度的作用下,多晶体硅结构会产生偏移,于是就会拉动电容的运动极板滑动使电容值发生变化,最终导致输出的变化。AD公司生产的ADXL203(如上图右)既可测量静态加速度也可测量动态加速度,如图。在-40°C~125°C温度范围内可正常工作,典型测量范围为±1.7g,可承受3500g 极限加速度,灵敏度达到1000mV/g,具有±0.3%的温度灵敏性,±25mg的零点偏移精度,在小于60Hz 的带宽下具有解决小于1mg的解决方案(0.06°倾斜)以及优于0.1mg/°C 的稳定性,+5V单电源供电,其下拉电流小于700μA,频率带宽在1-500Hz。

3.2.5红外传感器

避障传感器基本原理,利用物体的反射性质。在一定范围内,如果没有障碍物,发射出去的红外线,因为传播距离越远而逐渐减弱,最后消失。如果有障碍物,红外线遇到障碍物,

被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号,就可以确认正前方有障碍物,并送给控制系统,由控制系统进行一系列的分析运算,从而得出相应的指令。

这里选用网上现成的红外线避障模块。

图表16红外避障传感器模块

其主要参数说明如下:

1.当模块检测到前方障碍物信号时,电路板上绿色指示灯点亮电平,同时OUT端口持续输出低电平信号,该模块检测距离2~30cm,检测角度35°,检测距离可以通过电位器进行调节,顺时针调电位器,检测距离增加;逆时针调电位器,检测距离减少。

2.传感器主动红外线反射探测,因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。其中黑色探测距离最小,白色最大;小面积物体距离小,大面积距离大。

3.3陀螺仪和加速度计

用陀螺仪能够测量车体的倾斜角速度,其特点是动态性能较好,适合测量快速变化的信号,如果单独使用陀螺仪测量倾斜角速度,要得到符合要求的倾斜角度信息就得对陀螺仪信号进行积分。由于陀螺仪存在温飘,在长时间工作中会使积累误差无限增大,最终导致系统无法运行。用加速度计测量角加速度,同样也存在一定的噪声。故需要加入卡尔曼滤波。

3.3.1卡尔曼滤波的原理

卡尔曼滤波建立在线性代数和隐马尔可夫模型(hidden Markov model)上。其基本动态系统可以用一个马尔可夫链表示,该马尔可夫链建立在一个被高斯噪声(即正态分布的噪声)干扰的线性算子上的。系统的状态可以用一个元素为实数的向量表示。随着离散时间的增加,这个线性算子就会作用在当前状态上,产生一个新的状态,并会带入一些噪声,同时系统的一些已知的控制器的控制信息也会被加入。同时,另一个受噪声干扰的线性算子产生出这些隐含状态的可见输出。为了从一系列有噪声的观察数据中用卡尔曼滤波器估计出被观察过程的内部状态,我们必须把这个过程在卡尔曼滤波的框架下建立模型。也就是说对于每一步k,定义矩阵A k,H k,Q k,R k,有时也需要定义B k。

卡尔曼滤波模型假设时刻k 的真实状态是从时刻(k ? 1)的状态演化而来,

符合下式:

X k=A k X k?1+B k u k+w k

其中

A k是作用在X k?1上的状态变换模型;

B k是作用在控制器向量上的输入——控制模型;

w k是过程噪声,并假定其符合均值为零,协方差矩阵为Q k的多元正态分布;

k 时刻,对真实状态的一个测量Z k满足下式:

Z k=H k X k+v k

其中H k是观测模型,它把真实状态空间映射成观测空间,v k是观测噪声,其均值为零,协方差为R k且服从正态分布。

v k~N(0,R k)

初始状态以及每一时刻的噪声都为认为是互相独立的。

卡尔曼滤波是一种递归的估计,即只要获知上一时刻状态的估计值以及当前状态的观测值就可以计算出当前状态的估计值,因此不需要记录观测或者估计的历史信息。卡尔曼滤波器与大多数滤波器不同之处,在于它是一种纯粹的时域滤波器,它不需要像低通滤波器等频域滤波器那样,需要在频域设计再转换到时域实现。

卡尔曼滤波模型如下图所示:

图表17卡尔曼滤波模型

结论

针对此次自平衡电动车自动控制系统的设计,我们从与本课程直接相关的电动机与传感器两部分入手,进行了深入的研究。首先对于小车关键部位电动机的选择,我们将无刷直流电机、直流有刷电机、交流感应电机、步进电机放在一起进行比较,分析各自的优缺点,综合多方面考虑,最终选定无刷直流电机作为本次设计的电机类型。在无刷直流电机具体型号和参数的选择上,我们将自平衡电动车模型简化,假定了合理的小车参数,通过公式推导得出自电机需要提供的功率、额定力矩、额定转速等参数。同时,我们利用开关型霍尔传感器和三相全桥逆变电路实现对电动机转子位置的感知,进而完成电机的驱动。其次,在传感器选择和设计上,我们利用理论力学相关知识对电动车模型进行了运动学分析,论证电动车的自平衡原理。结合原理,我们选用陀螺仪和角加速度来感知小车的姿态。另外,通过加入红外避障传感器,我们实现了小车的简易避障功能。

在自平衡电动车的设计过程中,我们小组齐心协力、各司其职、攻坚克难,获益匪浅。同时,我们也遇到了许多问题。但在小组讨论中,问题被越辩越明,均得到了合理解决。

这次课程设计使我们认识到深入发掘各类学科知识的重要性。在这次课程设计中,我们只借助了自控元件部分知识以及部分理论力学知识,但实际上,完整的设计还需要用到机械原理、电路、自控原理等知识,所以对我们而言,踏踏实实学好每一门课才是硬道理。另外,我们也认识到生活经验以及简化问题建立模型能力的重要性。

总的说来,这次课程设计加深了我们对自动控制元件这门课的理解,培养了我们的对控制系统设计兴趣,也使我们对自控专业的理解更加清晰明朗。同时,感谢自动控制元件任课老师的悉心指导和帮助,还有其他学科老师的谆谆教诲。这些点点滴滴累积起来的知识,才是我们能够完成这次设计。

北京理工大学自动化专业教学计划

北京理工大学自动化专业教学计划 课程代码课程名称学分周学时考核方式课程性质课程类别建议修读学期课程信息辅修标识专业方向组代码通过情况起始结束周AUT06002 专业导论 1.0 1.0-0.0 必修课专业教育 1 查看课程介绍0 无方向01-15 COM07001 大学计算机基础 2.0 2.0-0.0 必修课公共基础 1 查看课程介绍0 无方向01-15 ENG24005 大学英语Ⅰ(普通班,Q) 3.0 3.0-0.0 必修课公共基础 1 查看课程介绍无方向01-15 ENG24007 大学英语视听说Ⅰ(普通班,Q) 3 4.0-0.0 必修课公共基础 1 查看课程介绍0 无方向01-15 GYM32001 体育Ⅰ 1 2.0-0.0 必修课公共基础 1 查看课程介绍0 无方向01-15 LAW23005 知识产权法基础 1 1.0-0.0 必修课公共基础 1 查看课程介绍0 无方向01-15 MAC03002 工程制图基础 2 2.0-0.0 必修课大类基础 1 查看课程介绍0 无方向01-15 MIL98001 军事理论 1 1.0-0.0 必修课实践环节 1 查看课程介绍0 无方向01-15 MIL98002 军事训练 1.5 0.0-0.0 必修课实践环节 1 查看课程介绍0 无方向01-15 MTH17003 工科数学分析Ⅰ 6 6.0-0.0 必修课公共基础 1 查看课程介绍0 无方向01-15 MTH17012 线性代数A 3.5 0.0-0.0 必修课公共基础 1 查看课程介绍0 无方向01-15 POL22001 中国近现代史纲要 2 2.0-0.0 必修课公共基础 1 查看课程介绍0 无方向01-15 POL22003 思想道德修养与法律基础 3 3.0-0.0 必修课公共基础 1 查看课程介绍0 无方向01-15 COM07003 C语言程序设计 3.0 3.0-0.0 必修课公共基础 2 查看课程介绍0 无方向01-15 ENG24006 大学英语Ⅱ(普通班,Q) 3 4.0-0.0 必修课公共基础 2 查看课程介绍无方向01-15 ENG24008 大学英语视听说Ⅱ(普通班,Q) 3 4.0-0.0 必修课公共基础 2 查看课程介绍0 无方向01-15 GEN99001 通识教育选修课 2.0 2.0-0.0 选修课公共基础 2 查看课程介绍0 无方向01-15 GYM32002 体育Ⅱ 1 2.0-0.0 必修课公共基础 2 查看课程介绍0 无方向01-15

《综合课程设计》教学大纲(完整资料).doc

此文档下载后即可编辑 《综合课程设计》教学大纲 课程名称:综合课程设计 英文名称:Integrated Course Project for Communication Systems 总学时:3周,理论学时:实验学时:学分:3 先修课程要求: 电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子线路、通信原理、FPGA原理与应用、Matlab与通信仿真技术、微机原理与接口技术、单片机技术及应用、计算机网络等 适用专业:通信工程 教学参考书: 樊昌信等编,《通信原理(第六版)》,国防工业出版社,2006年 马淑华等编,《单片机原理及应用》,北京航空航天大学出版社,第1版 褚振勇等编,《FPGA原理与应用》,西安电子科技大学出版社,第2版 谢希仁等编,《计算机网络》,电子工业出版社,第4版 1课程设计在培养方案中的地位、目的和任务 《综合课程设计》是配合本科通信工程专业的专业基础课程《通信原理》、《FPGA原理与应用》、《Matlab与通信仿真分析》、《单片机技术及应用》、《计算机网络》而开设的重要专业实践环节。目的是培养学生科学理论结合实际工程的能力,通

过该课程设计,要求学生在掌握通信基本理论的基础上,运用Matlab、FPGA、NS-2等工具对通信子系统或计算机网络进行仿真与设计,并计算基本性能指标,从而提高学生的综合设计实践能力。 另一方面,也可通过课程设计使学生深入理解单片机的基本原理,硬件结构和工作原理。掌握程序的编制方法和程序调试的方法,掌握常用接口的设计及使用。掌握一般接口的扩展方法及接口的调试过程。为学生将来在通信工程、电子信息工程、测试计量技术及仪器、电子科学与技术及其它领域应用单片机技术打下良好基础及应用实践能力。 2 课程设计的基本要求 1. 学习基本设计方法;加深对课堂知识的理解和应用。 2. 完成指定的设计任务和实验任务,理论联系实际,实现书本知识到工程实践的过渡。 3. 学会设计报告的撰写方法。 3 课程设计的内容 1. 无线收发信机部件设计 2. 数字调制与解调器的设计 3. 特殊信号产生器的设计 4. 同步信号提取 5. 编码译码器

哈工大机械原理课程设计

Harbin Institute of Technology 机械原理课程设计说明书 课程名称:机械原理 设计题目:产品包装生产线(方案1) 院系:机电学院 班级: 设计者: 学号: 指导教师: 设计时间:

一、绪论 机械原理课程设计是在我们学习了机械原理之后的实践项目,通过老师和书本的传授,我们了解了机构的结构,掌握了机构的简化方式与运动规律,理论知识需要与实践相结合,这便是课程设计的重要性。我们每个人都需要独立完成一个简单机构的设计,计算各机构的尺寸,同时还需要编写符合规范的设计说明书,正确绘制相关图纸。 通过这个项目,我们应学会如何收集与分析资料,如何正确阅读与书写说明书,如何利用现代化的设备辅助工作。这种真正动手动脑的设计有效的增强我们对该课程的理解与领会,同时培养了我们的创新能力,为以后机械设计课程打下了坚实的基础。 二、设计题目 产品包装生产线使用功能描述 图中所示,输送线1上为小包装产品,其尺寸为长?宽?高=600?200?200,小包装产品送至A处达到2包时,被送到下一个工位进行包装。原动机转速为1430rpm,每分钟向下一工位可以分别输送14,22,30件小包装产品。 产品包装生产线(方案一)功能简图 三、设计机械系统运动循环图 由设计题目可以看出,推动产品在输送线1上运动的是执行构件1,在A处把产品推到下一工位的是执行构件2,这两个执行构件的运动协调关系如图所示。 ?1?1 执行构件一 执行构件二 ?01?02 运动循环图

图中?1 是执行构件1的工作周期,?01 是执行构件2的工作周期,?02是执行构件2的动作周期。因此,执行构件1是做连续往复运动,执行构件2是间歇运动,执行构件2的工作周期?01 是执行构件1的工作周期T1的2倍。执行构件2的动作周期?02则只有执行构件1的工作周期T1的二分之一左右。 四、 设计机械系统运动功能系统图 根据分析,驱动执行构件1工作的执行机构应该具有的运动功能如图所示。运动功能单元把一个连续的单向传动转换为连续的往复运动,主动件每转动一周,从动件(执行构件1)往复运动一次,主动件转速分别为14,22,30rpm 14,22,30rpm 执行机构1的运动功能 由于电动机的转速为1430rpm ,为了在执行机构1的主动件上分别得到14、22、30rpm 的转速,则由电动机到执行机构1之间的总传动比i z 有3种,分别为 i z1= 141430 =102.14 i z2=221430=65.00 i z3=30 1430=47.67 总传动比由定传动比i c 和变传动比i v 两部分构成,即 i z1=i c i v1 i z2=i c i v2 i z3=i c i v3 3种总传动比中i z1最大,i z3最小。由于定传动比i c 是常数,因此,3种变传动比中i v1最大,i v3最小。为满足最大传动比不超过4,选择i v1 =4 。 定传动比为 i c = v1 z1i i =4102.14=25.54 变传动比为 i v2= c z2i i =54.2565=2.55 i v3= c z3i i =54 .2547.67=1.87 传动系统的有级变速功能单元如图所示。 i=4,2.55,1.87 有级变速运动功能单元

哈工大机械设计基础学时试题答案

班 级 姓 名 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 分数 一、 填空题(共24 分,每空1分) 1)按照两表面间的润滑状况,可将摩擦分为 干摩擦 、 边界摩擦 、 流体摩擦 和 混合摩擦 。 2)当两个被联接件之一太厚,不宜制成通孔,且联接不需要经常装拆时,往往采用螺纹联接中的 螺钉 联接。 3)带传动中,带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态下,紧边拉力F 1与松边拉力F 2之间的关系为 112f F F e α=? 。 4)滚动轴承的基本额定寿命L ,是指一批相同的轴承,在相同的条件 下运转,其中 90% 的轴承在疲劳点蚀前所能转过的总转数,单位为106r 。 5)非液体摩擦滑动轴承限制pv 值,主要是为了防止轴瓦 胶合 失效。 6)弹簧指数C= D/d ,C 越大,弹簧刚度越 小 。 7)当机构处于死点位置时,机构的压力角为 90° 。 8)有一紧螺栓连接,已知预紧力'F =1500N ,轴向工作载荷F =1000N ,螺栓的刚度C b =2000N/mm ,被连接件的刚度C m =8000N/mm ,则螺栓所受的总拉力F 0= 1700 N ,剩余预紧力''F = 700 N ,保证结合面不出现缝隙的最大轴向工作载荷F max = 1875 N 。 9)对于软齿面闭式齿轮传动,通常先按 齿面接触疲劳 强度进行设计,然后校核 齿根弯曲疲劳 强度。 10)蜗杆传动的失效形式主要是 齿面点蚀 、 齿面胶合 和 齿面磨损 ,而且失效通常发生在 蜗轮轮齿上 。 哈工大2005 年秋季学期 机械设计基础(80学时)试题答案

11)在凸轮机构的几种基本的从动件运动规律中,等速运动规律使凸轮机构产生刚性冲击,正弦加速度运动规律则没有冲击,等加速等减速、余弦加速度运动规律产生柔性冲击。 二、选择题(共11分,每小题1分) 1)一阀门螺旋弹簧,弹簧丝直径d=2.5mm,因环境条件限制,其弹簧外径D2不得大于17.5mm,则弹簧指数不应超过c) 。 a) 5 ; b) 6.5 ; c) 6 ; d) 7 。 2)平键的剖面尺寸b×h是根据d) 从标准中查取。 a) 传递转矩的大小; b) 载荷特性; c) 键的材料; d) 轴的直径。 3)带传动采用张紧轮的目的是d) 。 a)减轻带的弹性滑动; b) 提高带的寿命; c) 改变带的运动方向; d) 调节带的初拉力。 4)润滑良好的闭式软齿面齿轮传动最常见的失效形式为b) 。 a) 齿面磨损; b) 齿面疲劳点蚀; c) 齿面胶合; d) 齿面塑性变形。 5)在V带传动设计中,取小带轮基准直径d d1≥d dmin,主要是为了考虑 a) 对传动带疲劳强度的影响 a) 弯曲应力; b) 离心拉应力; c) 小带轮包角; d) 初拉力。 6)蜗杆传动中,当其它条件相同时,增加蜗杆的头数,则传动效率 b) 。 a) 降低; b) 提高;c) 不变;d)可能提高,可能降低。 7)工作时只承受弯矩,不传递转矩的轴,称为a) 。 a) 心轴; b) 传动轴; c) 转轴; d) 曲轴。 8)半圆键连接的主要优点是c) 。 a) 对轴的强度削弱较轻; b) 键槽的应力集中较小; c) 适于锥形轴端的连接。

电气工程及自动化考研

电气工程及其自动化考研总况 一、全国电气工程及其自动化专业学校排名 1.清华大学 2.西安交通大学 3.华中科技大学 4.浙江大学 5.重庆大学 6.天津大学 7.哈尔滨工业大学 8.上海交通大学 9.华北电力大学10.东南大学11.西南交通大学12.沈阳工业大学13.中国矿业大学14.华南理工大学15.南京航空航天大学16.北京交通大学17.武汉大学18.哈尔滨理工大学19.四川大学20.河海大学21.哈尔滨工程大学22.郑州大学23.广西大学24.陕西科技大学 二,电气工程与自动化专业 (1)业务培养目标: 业务培养目标:本专业培养在工业与电气工程有关的运动控制、工业过程控制、电气工程、电力电子技术、检测与自动化仪表、电子与计算机技术等领域从事工程设计、系统分析、系统运行、研制开发、经济管理等方面的高级工程技术人才。 业务培养要求:本专业学生主要学习电工技术、电子技术、自动控制理论、信息处理、计算机技术与应用等较宽广领域的工程技术基础和一定的专业知识。学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练,具有工业过程控制与分析,解决强弱电并举的宽口径专业的技术问题的能力。

(2)主干课程: 主干学科:电气工程、控制科学与工程、计算机科学与技术 主要课程:电路原理、电子技术基础、计算机原理及应用、计算机软件基础、控制理论、电机与拖动、电力电子技术、信号分析与处理、电力拖动控制系统、工业过程控制与自动化仪表等。高年级可根据社会需要设置柔性的专业方向模块课及选修课。 主要实践性教学环节:包括电路与电子基础实验、电子工艺实习、金工实习、专业综合实验、计算机上机实践、课程设计、生产实习、毕业设计。 主要实验:运动控制实验、自动控制实验、计算机控制实验、检测仪表实验、电力电子实验等 (3)修业年限: 四年 (4)授予学位: 工学学士 (5)相近专业: 微电子学自动化电子信息工程通信工程计算机科学与技术电子科学与技术生物医学工程电气工程与自动化信息工程信息科学技术软件工程影视

综合课程设计

可用C++(Visual C++ 6.0),JA V A(JSP,STRUTS),C#(https://www.360docs.net/doc/324874143.html, ,Visual Studio 2005),试题目而定。 1、综合购物频道(限最多3人选) 项目描述:是一个在线销售系统,是一个B-C模式的电子商务系统,由前台的B/S模式购物系统和后台的C/S模式的管理系统两部分组成。该电子商务系统可以实现会员注册、浏览商品、查看商品详细信息、选购商品、取消订单和查看订单等功能,前台系统的详细功能。目的:了解项目开发的一个基本流程以及如何运用现行的框架搭建一个大型的综合型系统2、某大型企业内部OA(限最多3人选) 项目描述:采用网络办公自动化系统,不仅能快速提高企业的运作效率,节省大量的办公费用,能全面提升企业的核心竞争力和生产力以及提高工作效率。该企业内部OA系统采用模型组件与WEB技术结合的方式,具有强大的功能,广泛的适用性、可靠安全性和可扩展性。目的:学习运用当前热门的前台技术。 3、产品展示厅(限最多3人选) 项目描述: 在互联网发达的今天,当您想客户宣传自己的产品时,最好的方式是拥有自己的网站,通过网络来传播和展示您的产品信息。产品展示系统,为客户详细介绍自己的产品,提供了一个功能强大的平台。 系统界面友好、功能强大、操作简便,用户可以方便迅速掌握系统的操作。 4人事管理系统(限最多3人选) 项目描述:人事档案完整资料、人事分类管理(员工户口状况、员工政治面貌、员工生理状况、员工婚姻状况、员工合同管理、员工投保情况、员工担保情况)、考勤管理、加班管理、出差管理、人事变动管理(新进员工登记、员工离职登记、人员变更记录)、员工培训管理(员工培训、员工学历)、考核奖惩、养老保险等几大模块。系统具有人事档案资料完备,打印灵活,多样、专业的报表设计,灵活的查询功能等特点。 主要技能:掌握项目的开发流程:需求分析、详细设计、测试等;熟悉VC的多文档的开发技能和技巧;利用ADO技术操作SQL Server数据库;掌握数据库的开发和操作技能。 5、即时通讯系统(限最多3人选) 项目描述:系统采用UDP协议,具有:收发在线和离线消息、添加/删除好友、服务器端存储好友列表、在客户端存储好友资料和聊天记录、添加/删除好友组、可以群发消息、收发文件等功能。 主要技能:掌握项目的开发流程:需求分析、详细设计、测试等;熟悉VC的网络通信的开发技能和技巧,包括:TCP和UDP协议、线程等;利用ADO技术操作SQL Server数据库; 6、推箱子(限最多3人选) 【规则】本游戏的目的就是把所有的箱子都推到目标位置上。箱子只能推动而不能拉动。一次只能推动一个箱子。 经典的推箱子是一个来自日本的古老游戏,目的是在训练你的逻辑思考能力。在一个狭小的仓库中,要求把木箱放到指定的位置,稍不小心就会出现箱子无法移动或者通道被堵住的情况,所以需要巧妙的利用有限的空间和通道~! 7、贪吃蛇(限最多3人选) 【规则】: A 用键盘的方向键控制蛇的上下左右移动。 B 游戏分为三种难度,SLUG为慢速,每吃一朵花得1分;WORM 为中速,每吃一朵花得2分;PYTHON为快速,每吃一朵花得3分。 C 游戏目标:操纵屏幕上那条可爱的小蛇,在黑框中不停吃花,而每吃一朵

最新哈工大机械设计课程设计

一、传动装置的总体设计 1.1 电动机的选择 1.1.1 选择电动机类型 根据设计要求和工作条件选用Y系列三相鼠笼型异步电动机,其结构为全封闭自扇冷式结构,电压为380 V。 1.1.2 选择电动机容量 根据设计数据,工作机的有效功率为 从电动机到工作机输送带之间的总效率为: 式中,、、、分别为联轴器、轴承、齿轮传动和卷筒的传递效率。由表9.1取=0.99、=0.99、=0.97、=0.97,则 所以电动机所需工作功率为 1.1.3 确定电动机转速 按表2.1推荐的传动比合理范围,二级圆柱齿轮减速器传动比,而工作机卷筒轴的转速为 所以电动机转速的可选范围为 符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量、及价格等因素,为使传动装置结构紧凑,决定选用同步转速为1000 r/min的电动机。 根据电动机类型、容量和转速,查表15.1选定电动型号为Y132S-6,其主要性能如下表: 电动机型号 额定功率 /Kw 满载转速 /(r/min) Y132S-6 3 90 2.0 2.0

型号H A B C D E FxGD G K b b1b2AA HA L1 Y132S 132 216 140 89 38 80 10x8 33 12 280 210 135 60 18 475 1.2 计算传动装置总传动比并分配传动比 总传动比为 分配传动比 考虑润滑条件,为使结构紧凑,各级传动比均在推荐值范围内,取,故 1.3 计算传动装置各轴的运动及动力参数 1.3.1 各轴的转速 I轴: II轴: III轴: 卷筒轴: 1.3.2 各轴的输入功率 I轴: II轴: III轴: 卷筒轴: 1.3.3 各轴的输入转矩 电动机的输出转矩T d为

哈尔滨工业大学机械设计基础轴系部件设计

机械设计基础大作业计算说明书 题目:朱自发 学院:航天学院 班号:1418201班 姓名:朱自发 日期:2016.12.05 哈尔滨工业大学

机械设计基础 大作业任务书题目:轴系部件设计 设计原始数据及要求:

目录 1.设计题目 (4) 2.设计原始数据 (4) 3.设计计算说明书 (5) 3.1 轴的结构设计 (5) 3.1.1 轴材料的选取 (5) 3.1.2初步计算轴径 (5) 3.1.3结构设计 (6) 3.2 校核计算 (8) 3.2.1轴的受力分析 (8) 3.2.2校核轴的强度 (10) 3.2.3校核键的强度 (11) 3.2.4校核轴承的寿命 (11) 4. 参考文献 (12)

1.设计题目 斜齿圆柱齿轮减速器轴系部件设计2.设计原始数据

3.设计计算说明书 3.1 轴的结构设计 3.1.1 轴材料的选取 大、小齿轮均选用45号钢,调制处理,采用软齿面,大小齿面硬度为241~286HBW ,平均硬度264HBW ;齿轮为8级精度。 因轴传递功率不大,对重量及结构尺寸无特殊要求,故选用常用材料45钢,调质处理。 3.1.2初步计算轴径 按照扭矩初算轴径: 6 3 39.55100.2[]P P n d n τ?≥ =式中: d ——轴的直径,mm ;

τ——轴剖面中最大扭转剪应力,MPa ; P ——轴传递的功率,kW ; n ——轴的转速,r /min ; []τ——许用扭转剪应力,MPa ; C ——由许用扭转剪应力确定的系数; 根据参考文献查得106~97C =,取106C = 故 10635.0mm d ≥== 本方案中,轴颈上有一个键槽,应将轴径增大5%,即 35(15%)36.75mm d ≥?+= 取圆整,38d mm =。 3.1.3结构设计 (1)轴承部件的支承结构形式 减速器的机体采用剖分式结构。轴承部件采用两端固定方式。 (2)轴承润滑方式 螺旋角: 12() arccos =162n m z z a β+= 齿轮线速度: -338310175 2.37/6060cos 60cos16n m zn dn v m s πππ β???==== 因3/v m s <, 故轴承用油润滑。

综合课程设计报告

综合课程设计报告

摘要 本报告介绍了一个运用c++设计一个个人的记账软件具体过程。实现了添加、查询、删除、修改等功能。能够大致的记录个人的收入支出情况。 开发背景 个人理财在中国得到大众的认可和金融机构的重视是近几年的事情。人们对个人理财的重视程度,与我过市场经济制度不断完善、资本市场的长足发展、金融产品的日趋丰富以及居民总体收入水平的上升等等是分不开的。可是比起发达国家我们的理财观念还远远不足。 可是理财并不困难,并非非要靠个人理财专业人士的建议才能身体力行。只要了解收支状况、设定财务目标、拟定策略、编列预算、执行预算到分析成果这六大步骤,便能够轻松的达成个人的财务管理。至于要如何预估收入掌握支出进而检讨进则有赖于平日的财务记录,也就是需要一款便于记账的软件。 最近越来越多的人具有记账的习惯。家庭、个人的收入支出结构在日益变化,单纯的靠本子记录收入支出无法满足对于收入支出结构的统计分析,因此以个人用户为目标的记账软件应运而生。相应的各种面向家庭以及个人的理财软件也越来越多。可是众多个人理财软件操作专业,对于个人用户而言功能过于强大,分析

数据用语也不易理解。因此开发一个操作简便、统计结果直观并对个人用户理财有参考价值的记账软件无疑能为广大个人用户提供方便。 总而言之,在不久的将来家庭使用理财软件也将成为国内家庭的必须品。能提供简单明了的功能以及操作的记账软件更是被广泛需要。这种软件也会为提升人们的胜过品质发挥它最大的作用。 技术背景 C语言是国内广泛使用的一种计算机语言,学会使用c语言进行程序设计是计算机工作者的一项基本功。对于我们大学生来说,学习这样一门c程序课程更是有必要。此次课程设计我所采用的环境是vc++,使用基本控制结构,如循环和选择,着重实现管理系统的增删改以及查询等典型的功能。程序设计是一门实践性很强的课程,既要掌握概念又要动手编译,更多的是要上机去调试,虽然初学时很麻烦,可是养成习惯后我相信受益匪浅。 开发环境 Vc++,win7. 设计目标 为了满足用户的需要,本系统将实现以下功能: 记录日常收支情况,查找某天的收支情况,插入忘记的收支功

哈工大机械原理课程设计齿轮传动设计大作业20无错版

机械原理课程设计大作业 ——齿轮传动系统20 课程名称:机械原理课程设计 设计题目:齿轮传动系统分析 院系:机电工程学院 班级: 15 设计者: 学号: 115 指导教师:陈 设计时间: 2017年6月

1、设计题目 1.1机构运动简图 1 序号 电机转速(r/min ) 输出轴转速(r/min ) 带传动最大传动比 滑移齿轮传动 定轴齿轮传动 最大传动比 模数 圆柱齿轮 圆锥齿轮 一对齿 轮最大 传动比 模 数 一对齿轮最大传动比 模数 20 970 30 35 40 ≤2.5 ≤4 2 ≤4 3 ≤4 3 2、传动比的分配计算 电动机转速,输出转速min /30=n /35=min /40r n =带传动的最大传动比,滑移齿轮传动的最大传动比 根据传动系统的原始参数可知,传动系统的总传动比为: 333.3230970 1=== n i 714.2735 022=== n i 250.2440 3=== n i

传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为,定轴齿轮传动的传动比为f ,则总传动比 f v p f v p f v p 令则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 425.24 *5.2250 .24max max 3=== f i i i 滑移齿轮传动的传动比为 333.5425 .2*5.2max 11== = f p v i i i 571.4425 .2*5.2714 .27max 22== = f p v i i i 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成,则每对齿轮的传动比为 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求,可大致选择齿轮5、6、7、8、9和1042,8,41,9,40,10======1=h ,径向间隙系数25.0=c ,分度圆压力角20=α,实际中心距 mm a 50'=。 根据定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求,可大致选择齿轮11、12、13和14为高度变位齿轮,其齿数:。它们的齿顶高系数1=h 间隙系数25.0=c ,分度圆压力角20=α,实际中心距mm a 51'=。圆锥齿轮15和16 29,17==1=h ,径向间隙系数,分度 圆压力角为(等于啮合角α)。

机械设计基础试题及答案

一、填空题:(每空1分,计32分) 1. 按表面间摩擦状态不同,滑动轴承可分为 液体摩擦 滑动轴承和 非液体摩擦 滑动轴承 2. 普通螺栓连接的凸缘联轴器是通过 摩擦力矩 传递转矩的;铰制孔螺栓连接的凸缘联轴器是通过 剪切与挤压 传递转矩的。 3. 三角形螺纹的牙型角为 60度 ,因其具有较好的 自锁 性能,所以通常用于 连接 。 4. 滑动轴承轴瓦上浇铸轴承衬的目的是 提高轴瓦的减磨耐磨性能 写出一种常用轴承衬材料的名称 轴承合金 。 5. 普通平键的工作面是 两侧面 ,其主要失效形式为 平键被压溃 ,其剖面尺寸b*h 是根据 轴的直径 来选择的。 6. 轮齿折断一般发生在 齿根 部位,为防止轮齿折断,应进行 齿根弯曲疲劳 强度计算。 7. 滚动轴承的基本额定寿命是指一批轴承,在相同运转条件下,其中 90 %的轴承不发生 疲劳点蚀 前所运转的总转数。 8. 按工作原理不同,螺纹连接的防松方法有 摩擦防松 、 机械防松 和 破坏螺纹副防松 。 9.转速与当量动载荷一定的球轴承,若基本额定动载荷增加一倍,其寿命为原来寿命的 8 倍。 10.蜗杆传动中,蜗杆分度圆柱上的螺旋线升角应等于蜗轮分度圆上的螺旋角,且两螺旋线方向应 相同 。 11.机构具有确定运动的条件是(1) 机构自由度大于零 (2) 原动件数等于自由度数 。 12.曲柄摇杆机构中,当 曲柄 与 机架 处于两次共线位置之一时,出现最小传动角。 13.圆柱螺旋弹簧的特性线是表示弹簧 受力与变形 之间的关系曲线;弹簧受轴向工作载荷时,其簧丝横截面上的应力最大点在 簧丝内侧点 ; 哈工大2004年秋季学期 机械设计基础(80学时) 试题答案

哈尔滨工业大学自动化专业本科生培养方案

自动化专业本科生培养方案 一、培养目标 本专业培养知识、能力、素质,德、智、体、美全面发展,在较宽的科技领域(包括控制理论与工程应用、系统分析设计与仿真、运动控制、过程控制、飞行器导航制导与控制以及系统工程技术、电子工程技术、计算机技术与应用等)掌握坚实的基础理论和系统的专业知识,并具备在高等院校、科研院所及工业企业等部门和行业从事与控制系统相关的分析、设计、开发、集成、管理及维护的高素质、复合类、创新型高级科技人才。 本专业注重宽基础、强适应性,注重基础理论及其与工程实际相结合,面向国家现代化建设,并具有紧密结合航天、宇航与国防工业现代化建设需求的人才培养特色。 二、培养要求 本专业学生主要学习自动化领域的基本理论和基本知识,接受自动化领域的基本方法及其解决实际工程问题等方面的基本训练,具有自动化工程设计与研究方面的基本能力。 (一)毕业生应在思想和情感方面具备以下主要素质: 1.政治品质。热爱祖国,关心国家大事、时事政治,有较强的法制法规观念; 2.思想品质。树立积极向上的人生观、正确的价值观和辩证唯物主义的世界观; 3.道德品质。具备良好的道德修养和文明的行为准则,具有敬业精神和职业道德。 (二)毕业生应获得以下主要方面的知识和技能: 1.掌握数理等基础理论的原理和方法; 2.具备较扎实的外语综合能力,能够顺利地阅读本专业外文文献; 3.掌握计算机、电气等关联学科的相关原理、方法及相应实验仪器的使用技能; 4.身心健康,具有较好的人文社会科学基础以及军事训练方面的基本知识; 5.掌握自动控制原理、控制系统分析和综合(设计)等专业知识和方法,具有较好的工程实践能力; 6.掌握科学计算、系统仿真、软硬件开发等实验方法和技术; 7.具有辩证的、逻辑的、形象的和创造的科学思维方式和对事物进行统计、分析、综合、归纳的技能,并具备基本的发现问题、分析问题和解决问题的能力。 (三)毕业生应在意识和意志方面具备以下主要素质: 1.协作意识。具备与同学同事协同工作、协调配合的能力; 2.创新竞争意识。崇尚科学,求真务实,具有较强的创新意识和竞争意识; 3.坚毅意志。具备勇于面对困难并善于克服困难的心理素质。 三、主干学科 控制科学与工程。 四、专业主干课程 电路I、模拟电子技术基础II、数字电子技术基础II、自动控制原理I、现代控制理论基础、自动控制元件及线路I、计算机控制、控制系统设计、导航原理、飞行器控制与制导、过程控制系统、运动控制系统。

哈工大综合课程设计――双轴转台设计_图文(精)

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书(论文 课程名称:综合课程设计 设计题目:双轴测试转台设计 院系:机电工程学院 班级:1108110班 设计者:崔晓蒙 学号:1110811005 指导教师:陈志刚 设计时间:2014年12月 哈尔滨工业大学 目录

第1 章概述 (2 1.1 课程设计的目的 (2 1.2 课程设计的内容 (2 1.3 课程设计的方法和步骤 (2 1.4 转台课程设计的要求 (3 第2 章转台总体设计 (4 2.1 转台结构类型选择 (4 2.2 转台驱动元件选择 (8 2.3 转台测量元件选择 (9 第3 章转台机械结构设计 (10 3.1 轴系设计 (10 3.2 轴与框架的连接 (12 3.3 框架设计 (15 3.4 配重设计 (16 3.5 限位与锁紧装置设计 (17 第4 章转台驱动元件设计 (19 4.1 传动部件设计 (19 4.2 转动惯量计算 (19 4.3 电机力矩计算 (26

第5 章转台测量元件设计 (28 5.1 角度传感器设计 (28 5.2 角速度传感器设计 (31 5.3 限位开关设计 (32 5.4 走线与滑环 (33 第6 章转台装配工作图设计 (34 6.1 装配工作图绘制要求 (34 6.2 装配工作图尺寸标注 (34 6.3 装配工作图上零件序号、明细栏和标题栏的编写 (34 第7 章转台零件工作图设计 (35 7.1 对零件工作图的绘制要求 (35 7.2 转台主要零件工作图 (35 第8 章编写设计计算说明书 (36 8.1 设计计算说明书的内容 (36 8.2 设计计算说明书格式要求 (36 第9 章课程设计的总结和答辩 (39 参考文献 (4 第1章转台功能分析 1.1 功能分解

哈工大机械设计课程设计-带式运输机-二级齿轮

一、传动装置的总体设计 (一)设计题目 课程设计题目:带式运输机传送装置 1.设计数据及要求: 设计的原始数据要求: F=2200N ; d=250mm ; v=s 机器年产量:小批量; 机器工作环境:清洁; 机器载荷特性:平稳; 机器最短工作年限:6年2班。 2.传动装置简图: (二)选择电动机 1.选择电动机的类型 根据参考文献[2],按工作要求和工作条件选用Y 系列三相笼型异步电动机。全封闭自扇冷式结构,电压为380V 。 2.选择电动机的容量 工作机的有效功率为: KW kW Fv W 98.11000 9 .000221000 P =?= = 从电动机到工作机传送带间的总效率为:

2421234ηηηηη∑ = 式中:1234ηηηη、、、分别为联轴器、轴承、齿轮传动、卷筒的传动效率。联轴器选用弹性联轴器,轴承为角接触球轴承,齿轮为8级精度齿轮,由参考文献[2]表取 。则: 所以电动机所需要的工作功率为: 3.确定电动机转速 按参考文献[2]表推荐的传动比合理范围,二级圆柱齿轮减速器传动比, 而工作机卷筒轴的转速为: 所 以 电 动 机 转 速 的 可选范围为 : 符合这一范围的同步转速有750 r/min 、1000 r/min 、1500 r/min 三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素,为使传动装置结构紧凑,决定选用同步转速为1000r/min 的电动机,另需要其中电机工作所需额定功率:ed d P P ≥。 根据电动机类型、容量和转速,由参考文献[2]表以及有关手册选定电动机型号为Y132S-6。其主要性能如下表: 电动机型号 额定功率/kW 满载转速 /(r/min) 起动转矩 额定转矩 最大转矩 额定转矩 Y132S-6 3 960 由参考文献[2]表查得电动机的主要安装尺寸及外形尺寸如下: 型号 H A B C D E F ×GD G K Y132S 132 216 140 70 38 80 10×8 33 12 --- b b b h A BB H L

2016年哈工大考研《机械设计基础》真题回忆版

2016年哈工大考研《机械设计基础》真题回忆版 填空题 题目很多,我记不太清了,但是有很多选①②③④这种填空格式的选择题,有几道确定是单选,还有几道我不确定,但是选的一个。考的还是五花八门,大概得认真把机械设计整本书背下来才能打高分。 简答题 第一道问张紧轮怎么布置 第二道是给出两个图问你哪个可以形成油膜,其实是考液体动压润滑的三个必要条件 第三道是给出一个高转速轴,一个低速重载轴,问都应该装哪种轴承 第四道问轴上装两个平键,考虑强度因素,问为什么两轴要呈180度放置 第五道说的是大批量生产一个直径280mm的齿轮套在直径50mm的轴上,问选用哪种结构,轮坯用哪种方式制造 第三题 计算自由度,机构蛮复杂的,但是这种题再难也难不到哪里去啦 第四题 是考虑摩擦圆摩擦角,让你对一个机构受力分析,然后第一问求某滑块速度,第二问求机构的效率。机构挺复杂的,有两个移动副和三个杆件,我时间不够这题没怎么做,大概觉得需要用到考虑摩擦圆摩擦角之后的受力分析,速度瞬心法求速度,还有效率的计算公式。←_←这题14分,特别值钱,但是又难又花时间第五题 凸轮,考对心直动从动件,理论轮廓是圆的一部分,考从动件位移,压力角计算

第六题 齿轮,考齿条刀具加工某齿轮,第一问加工标准的,第二问加工变位的,直接套公式就ok 第七题 轮系,两个周转和一个定轴的组合,问传动比 第八题 等效和速度波动调节,第一问求最大盈亏功,第二问求最大速度最小速度,第三问求它们出现的时间。唔,问题很常规,M-φ曲线比较新鲜,但总体还是很简单第九题 第一道,考的是铰制孔用螺栓,第一问求失效形式,第二问求设计最优结构,第三问求螺栓剪切力并根据校核条件设计直径。 考了十几年的普通螺栓今年突然就出了铰制了! 第二道,给的图是传送带加斜齿轮,直齿轮的三级传dong装置。在安装小齿轮的高速轴上,装了一对圆锥滚子轴承,给了小齿轮的Fa Fr Ft,传送带对该轴的压li,小齿轮转速,问小齿轮左旋还是右旋对轴承寿命有什么影响 第十题作图题 第一问是让你画联轴器和唇形密封圈,题目没直接提唇形,问的比较隐晦。 第二个题是轴系改错,轴承奇葩了点,是左边一个右边一对儿,不过常考的点还是那些

哈工大综合课程设计2

哈尔滨工业大学“综合课程设计II”任务书

综合课程设计II 项目总结报告 题目:卧式升降台铣床主传动系统设计 院(系)机电工程学院 专业机械设计制造及其自动化 学生 学号 班号1208108 指导教师 填报日期2015年12月16日 哈尔滨工业大学机电工程学院制 2014年11月

目录1.项目背景分析4 2.研究计划要点与执行情况4 3.项目关键技术的解决4 3.1确定转速系列4 3.2确定结构式4 3.3绘制转速图、传动系统图及核算误差5 4.具体研究内容与技术实现5 4.1确定转速系列5 4.2绘制转速图6 4.3确定变速组齿轮传动副的齿数及定比传动副带轮直径8 4.4绘制传动系统图10 4.5核算主轴转速误差10 4.6传动轴的直径的确定11 4.7齿轮模数的初步计算12 4.8选择带轮传动带型及根数13 5.技术指标分析14 5.1第2扩大组的验证计算14 5.2传动轴2的验算16 5.3主轴组件的静刚度验算18 6.存在的问题与建议21

参考文献22 1.项目背景分析 铣床系指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动,工件(和)铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟槽,也可以加工各种曲面、齿轮等。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外,还能加工比较复杂的型面,效率较刨床高,在机械制造和修理部门得到广泛应用。 铣床是一种用途广泛的机床,在铣床上可以加工平面(水平面、垂直面)、沟槽(键槽、T 形槽、燕尾槽等)、分齿零件(齿轮、花键轴、链轮、螺旋形表面(螺纹、螺旋槽)及各种曲面。此外,还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时,工件装在工作台上或分度头等附件上,铣刀旋转为主运动,辅以工作台或铣头的进给运动,工件即可获得所需的加工表面。由于是多刃断续切削,因而铣床的生产率较高。简单来说,铣床可以对工件进行铣削、钻削和镗孔加工的机床。 2.研究计划要点与执行情况 本设计机床为卧式铣床,其级数12Z =,最小转数 min 28/min n r =,转速公比为 41.1=?,驱动电动机功率 5.5N kW =。主要用于加工钢以及铸铁有色金属;采用高速钢、硬质合金、陶瓷材料做成的刀具。 第一周:准备图版等工具,齿轮和轴的计算完成,进行初步计算并开始画展开草图。 第二周:完成截面草图,验算、加粗。 第三周:撰写项目总结报告。 3.项目关键技术的解决 3.1确定转速系列 根据已知要求的公比,查表得到系统转速系列: 28 40 56 80 112 160 224 315 450 630 900 1250 r/min 3.2确定结构式 13612322=??

哈工大2012机械设计基础(839回忆版)

2012哈工大机械设计基础真题回忆版上一年考前两个月因为没有找到2011年真题而很惘然的时候,我找到了某人士的热心回忆版。今年终于到我考完了,感觉还不错,是时候让我回馈这个网站了,现呈上我的2012的回忆版,考完这晚就默写出来,大概有个百分之八九十吧。希望能给有志考上哈工大的你们一点点鼓励。 一、填空题: 1.规定涡轮加工刀具的原因。 2.梯形螺纹的牙型角 3.齿面接触应力是否每处接触点都一样? 4.滚动轴承的寿命计算及定义 5.多级减速箱输出轴按高速还是低速计算? 6.提高螺纹连接刚度的措施:(减少)螺栓刚度,举例 7.轴承部件轴向固定的三种方式 二、简答题 1.齿轮传动的载荷系数的组成及其分别影响系数 2.软齿面闭式齿轮传动设计准则,怎么选择M和Z? 3.非液体摩擦滑动轴承设计校核准则? 4.图1中带受应力最大为何处?应力组成。

三、计算题(8题) 1.自由度计算,问某一杆为主动件,机构运动是否确定,一般题。《机械原 理试题精选与解答》里面的会做,这个也没问题的 2.刨床刨削机构。在《机械原理试题精选与解答》P39例2.19的基础上加了 几个问:1.摆杆摆角大少?2.知AD尺寸,求其他杆尺寸3.标出曲柄AB 运动方向4.什么位置CD角速度最大? 3.(1)画出该位置凸轮转角,推杆位移,压力角。(2)推程角,远休止角, 回程角,近休止角的计算数值。(3)若推程时压力角最大为45°,问a 的取值。(两轮大小相同为R) 4.加工齿轮及变位。P85例4.17,(1)(2)问。跟03到05中的某一年的真 题基本是一样的。第三个问特别点:求变位后da(齿顶圆直径),rb(基圆半径)

专业人才培养方案-哈尔滨工程大学自动化学院

080301 测控技术与仪器 Measuring & Control Technology and Instrumentations 本专业是黑龙江省重点专业、高等学校特色专业、教育部“卓越工程师教育培养计划”入选专业、高等学校综合改革试点专业。 培养目标:本专业培养专业知识、实践能力、综合素质全面发展,掌握测量、控制和仪器领域的基础理论、专门知识和专业技能,掌握信息获取、传输、处理和应用的技术方法,具有测控领域技术集成和仪器综合设计应用能力的复合型工程科技人才,能在国民经济、国防和科研部门从事测量控制与仪器领域的科学研究、设计制造、技术开发、应用研究、质量控制和生产管理等工作。 培养要求:本专业学生以惯性技术应用为对象和背景,同时兼顾通用测试与控制技术,主要学习惯性导航仪器的有关的基础理论、测量与控制的专业知识,受到本专业的实践培养和训练,具备测控技术及仪器仪表的设计开发能力。 本专业毕业生应满足如下在知识、能力和素质等方面的要求: (1)具有扎实的自然科学基础,具有较好人文社会科学基础和外语综合运用能力; (2)系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识,主要包括数学、机械学、电子学、光学、测量与控制、市场经济及企业管理等基础知识; (3)掌握光、机、电、计算机相结合的当代测控技术的专业知识和工程应用能力,具有测控技术、仪器与系统设计、开发能力; (4)具有良好的系统分析、设计及开发方面的工程实验能力,并能够对试验结果进行分析; (5)在本专业领域内具备一定的科学研究、科技开发和组织管理的能力,具有较强的工作适应能力。 (6)掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法; (7)具有良好的质量、环境、安全和服务意识,熟悉本专业领域技术标准,相关行业的政策、法律和法规; (8)具有较好的组织管理能力、较强的交流沟通、环境适应和团队合作的能力,具有应对危机与突发事件的初步能力; (9)对终身学习有正确的认识,具有不断学习和适应发展的能力; (10)具有一定的国际视野和跨文化环境下的交流、竞争与合作的初步能力。 毕业学分要求:本专业学生必须修满171学分,其中理论必修课117学分,

哈工大综合课程设计:卧式升降台铣床

机械制造装备课程设计项目总结报告题目:工作台面积320×1250mm2 卧式升降台铣 床主传动系统设计 院(系)机电工程学院 专业机械设计制造及其自动化 学生 学号 班号 指导教师韩振宇 填报日期2014年12月10 哈尔滨工业大学机电工程学院制

2014年4月 哈尔滨工业大学机械制造装备课程设计任务书

目录1.项目背景分析 1.1. 综合课程设计II的目的 1.2. 金属切削机床在国内外发展趋势 2. 研究计划要点与执行情况 2.1. 设计任务 2.2. 进度安排 3. 项目关键技术的解决 4. 具体研究内容与技术实现 4.1.机床的规格及用途 4.2.运动设计 1.确定极限转速: 2.确定结构网或结构式: 3.绘制转速图: 4.绘制传动系统图 1)确定变速组齿轮传动副的齿数 2)核算主轴转速误差 4.3.动力设计 1.传动件的计算转速 2.传动轴直径初定 3.主轴轴颈直径的确定 4.齿轮模数的初步计算 4.4.结构设计 4.5.零件的验算 1直齿圆柱齿轮的应力计算 2齿轮精度的确定 3传动轴的弯曲刚度验算 4主轴主件静刚度验算 5. 存在的问题与分析 6. 技术指标分析 参考文献

1. 项目背景分析 1.1.综合课程设计II的目的 机床课程设计,是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计,使学生在拟定传送和变速的结构方案中,得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练,树立正确的设计思想,掌握基本的设计方法,并培养学生具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。 1.2.金属切削机床在国内外发展趋势 机床作为加工的母机,总是要保证和提高加工质量和生产率,随着科技的不断进步,各种机床也相应地不断发展与更新,如性能参数的提高、功能的扩大、切削功率的加大,自动化程度的提高,机床动态性能的不断改善,加工精度的不断提高,基础元件的不断创新,控制系统的更新等等。 我国机床工业的发展趋势:根据机床工具工业局对振兴我国机床工业的设想,要在以后相当长时期内限制和压缩落后机床的生产,要化大力气发展高性能、高效率、高水平的适合国民经济需要的“高档”产品,改善机床品种的构成比。重点发展机、电、仪结合的产品。注意在冲压、电加工、激光、等离子加工中应用数控技术。 国外机床工业的发展,特别讲究机床的精度、效率,讲究机床制造工艺技术水平,试验分析与理论研究。从七十年代以来,国外已普遍推广使用数控机床。日本和美国已建成柔性自动化生产车间和柔性自动化工厂,整个机床制造的技术水平和自动检测控制技术已有大幅度提高。 2. 研究计划要点与执行情况 2.1.设计任务 机械制造及其自动化专业的“综合课程设计II”,是以车床和铣床主传动系统

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