試驗發(fā)動機壓力測試裝置設計論文[帶圖紙]

1、<p>　　西安文理學院機械電子工程系</p><p>　　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　題 目 試驗發(fā)動機壓力測試裝置設計</p><p>　　專業(yè)班級 機電08級2班 </p><p>　　學 號 08102080214 </p><p>　　

2、學生姓名 高祿金 </p><p>　　指導教師 尚向榮 </p><p>　　設計所在單位 西安文理學院 </p><p><b>　　2012年 5 月</b></p><p>　　試驗發(fā)動機壓力測試裝置設計</p>&l

3、t;p><b>　　摘要:</b></p><p>　　試驗發(fā)動機壓力測試裝置是針對火箭發(fā)動機燃燒室壓力進行測試的裝置，壓力測試裝置可以測試出火箭發(fā)動機是否處于安全的工作狀態(tài)，它綜合了機械設計原理和壓力傳感技術。</p><p>　　針對火箭發(fā)動機內(nèi)壓力大小而研制開發(fā)的試驗發(fā)動機壓力測試裝置，在高壓高溫環(huán)境下，對火箭發(fā)動機壓力測試裝置的運動方式、本體結構設計、運

4、動控制、檢測以及發(fā)動機固定和密封等問題進行了理論研究，為研制實驗樣機研究所面臨的一些關鍵問題奠定了理論基礎。</p><p>　　本文的研究基本完成了理論上的論證，但整個系統(tǒng)的實現(xiàn)還有許多工作需要進行，在本文的最后，對整個論文的工作和研究成果進行了總結，并提出了下一步的工作的關鍵。</p><p><b>　　關鍵詞:</b></p><p>

5、　　試驗發(fā)動機壓力測試裝置；本體結構；發(fā)動機固定 </p><p>　　The Test Engine Pressure Test Equipment Design</p><p>　　Abstract:</p><p>　　The test engine stress testing device is a device for rocket engine co

6、mbustion chamber pressure test and pressure test device can test a rocket engine to see whether it is in safe working condition, which combines the mechanical design principles and the pressure sensing technology.</p

7、><p>　　Developing for the size of the pressure inside the rocket engine test engine stress testing device in the high-pressure and high-temperature environment, the movement of the rocket engine pressure testin

8、g device, the body structure design, motion control, testing and engine fixed and seals theory research, laid the theoretical foundation for the development of some of the key issues facing the Institute of experimental

9、prototype.</p><p>　　The study has basically completed the theoretical argument, but the entire system to achieve a lot of work needed at the end of this article, a summary of the entire thesis work and rese

10、arch, and the next key.</p><p>　　Keywords:</p><p>　　Test Engine Stress Testing; Device Body Structure; Engine Fixed</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　

11、第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1試驗發(fā)動機壓力測試裝置簡介1</p><p>　　1.2試驗發(fā)動機壓力測試裝置的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢2</p><p>　　1.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3試驗發(fā)動機壓力測試裝置的發(fā)展趨勢

12、3</p><p>　　1.4選題的目的與意義4</p><p>　　第二章壓力傳感器的概述及選用5</p><p>　　2.1壓力傳感器的概述5</p><p>　　2.2壓力傳感器的種類及材質5</p><p>　　2.3壓力傳感器的基本要點6</p><p>　　2.3.1正確

13、安裝6</p><p>　　2.3.2檢查安裝孔的尺寸6</p><p>　　2.4壓力傳感器的選用6</p><p>　　第三章 試驗發(fā)動機壓力測試裝置總體設計10</p><p>　　3. 1試驗發(fā)動機壓力測試裝置支架設計的主要技術要求10</p><p>　　3.2試驗發(fā)動機壓力測試支架的整體結構10

14、</p><p>　　3.3發(fā)動機測試裝置夾緊裝置的設計11</p><p>　　3.4發(fā)動機測試裝置下支撐架的設計15</p><p>　　3.4-1橫板的強度校核19</p><p>　　3.4-2長板的校核與計算20</p><p>　　3.5發(fā)動機壓力測試支架總體結構21</p><

15、;p>　　3.6本章小結22</p><p>　　第四章結論與展望23</p><p>　　4.1 研究工作總結23</p><p>　　4.2 存在的問題和解決方法24</p><p><b>　　致 謝25</b></p><p><b>　　參考文獻26&l

16、t;/b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1試驗發(fā)動機壓力測試裝置簡介 </p><p>　　發(fā)動機壓力測試裝置是一種測試發(fā)動機汽缸壓力測試的裝置，發(fā)動機的氣缸壓力反映了氣缸的氣密性，是發(fā)動機的動力性能指標之一。其數(shù)值對發(fā)動機性能的影響巨大。缸壓數(shù)值不正常將會導致混合氣體燃燒不良，燃料消耗上升、

17、功率下降、發(fā)動機啟動困難、動力性能下降等嚴重問題。該數(shù)值也是發(fā)動機故障診斷和采取何種手段修理方案的重要依據(jù)。因此，發(fā)動機壓力測試裝置具有重要的實踐意義。</p><p>　　現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80

18、％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10~20％左右。夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期，隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展為門類齊全的工藝裝備。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)、等新加工技術的應用，對夾具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；（2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；（3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術

19、的新型機床夾具；5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率；（6）提高機床夾具的標準化程度。隨著我國加入世貿(mào)組織和信息技術的發(fā)展，市場的全球化、經(jīng)濟的區(qū)域化、經(jīng)營的跨國化已日趨明顯。在市場競爭日益激烈的環(huán)境下，能付以最短的時間、盡量降低的成本向客戶提供質量滿意的產(chǎn)品已成為影響企業(yè)的</p><p>　　1.2試驗發(fā)動機壓力測試裝置的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢</p><

20、p>　　近年來，隨著航空發(fā)動機研制任務的大量推進，各項試驗、調(diào)試、攻關工作呈諑年上升的態(tài)勢。在發(fā)動機現(xiàn)場，大量的壓力測量系統(tǒng)和壓力測試裝置用于測量發(fā)動機實時參數(shù)[3]，以對發(fā)動機的性能和運行情況進行分析。為保證測試數(shù)據(jù)準確可靠，測試儀表必須進行校準，逐年增大的工作量對壓力校準工作的效率提出了更高的要求，設計了航空發(fā)動機機載壓力測試設備的自動校準系統(tǒng)。該系統(tǒng)在Visual Basic （一種由微軟公司開發(fā)的包含協(xié)助開發(fā)環(huán)境的事件驅

21、動編程語言）環(huán)境下編程，可完成參數(shù)設定、通訊設置、數(shù)據(jù)讀取計算、自動檢定、合格判定、數(shù)據(jù)保存、記錄、證書打印等功能，可無人操控實現(xiàn)全自動校準工作，工作效率顯著提高；由于對工作程序進行了集成，減少了人為誤差，工作更加可靠。該系統(tǒng)的成功研制和應用為發(fā)動機試驗與排故工作節(jié)約了大量的時間。試驗發(fā)動機壓力測試裝置是測試火箭發(fā)動機壓力的裝置，當今航空行業(yè)的發(fā)展非常迅速，發(fā)動機的氣缸壓力反映了氣缸的氣密性，是發(fā)動機的動力性能指標之一。其數(shù)值對發(fā)動機性

22、能的影響巨大，發(fā)動機又是火箭部件中不可缺少的一部分，一個好的測試裝置對發(fā)動機的研究起著巨大了作用，因此發(fā)動機壓力測試裝置對發(fā)動機性能的</p><p>　　夾具是工藝裝備的主要組合部分,在機械制造中占有重要地位。夾具對保證產(chǎn)質量,提高生產(chǎn)率,減輕勞動強度,擴大機床使用范圍,縮短產(chǎn)品試制周期等都具有重要意義。目前,單件、小批量生產(chǎn)正逐漸成為現(xiàn)代機械制造業(yè)新的生產(chǎn)模式。在這種模式中,要求加工機床和夾具裝備具有更好的柔

23、性,以縮短生產(chǎn)準備時間、降低生產(chǎn)成本,所以,按單一品種設計專用夾具的方法已不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求,而組合夾具正是適應這一生產(chǎn)模式的柔性工裝設備。它對縮短工藝裝備的設計、制造周期,以及產(chǎn)品換型后對原有工裝夾具延續(xù)使用起到至關重要的作用。國外為了適應這種生產(chǎn)模式,也把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段,并將其作為機械制造業(yè)的主要發(fā)展。</p><p>　　1.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p&g

24、t;　　從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產(chǎn)國。當前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國內(nèi)訂貨，而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿(mào)易中的一個品種。夾具的設計包括三個步驟:設備規(guī)劃、夾具規(guī)劃和夾具結構設計。計算機輔助夾具設計(CAFD) 就夾具方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru V[9 ]等人提出的自動夾具定位和夾緊的一種方法;De Meter EC提出的利用機械杠桿原理進行

25、定位和夾緊位置選擇的一種算法;Markus A[11 ]等人提出的針對棱柱形工件進行組合夾具設計的基于規(guī)則的系統(tǒng)。目前,關于工件夾具的自動化配置方面的工作,自動夾具結構設計( AFCD) 中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一個二維組合夾具元件的配置算法。幾乎所有的AFCD 研究者都承認,在一個成功的AFCD 系統(tǒng)中, 工件的幾何形狀是一個關鍵因素。Nnaji B ,Alladin S[9]等人也對具有復雜幾何形狀的工件進行嘗試研

26、究。然而其結果也僅僅適用于特定的幾何體,比如多邊形棱柱。Brost 和Goldberg 提出了一個“完整”的算法用來分析多邊形工</p><p>　　1.2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　我國國內(nèi)的夾具始于20世紀60年代，當時建立了面向機械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽機械廠，以后又建立了數(shù)個生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當時曾達到全國年產(chǎn)組合夾具元件800萬件的水平。

27、20世紀80年代以后，兩廠又各自獨立開發(fā)了適合NC（numerically controlled tathe）機床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國國內(nèi)的需求，還出口到美國等國家。當前我國每年尚需進口不少NC機床、加工中心，而由國外配套孔系夾具，價格非常昂貴，現(xiàn)大都由國內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。我國于80 年代末開始對組合夾具元件的設計與管理進行了研究和開發(fā),在總結和吸取我國應用和發(fā)展槽系夾具經(jīng)驗的基礎上,根據(jù)現(xiàn)代機械加工特征及

28、夾具的發(fā)展趨勢,研制了新一代孔系組合夾具系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽系平移可調(diào)性和孔的旋轉可調(diào)性的優(yōu)勢,可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸[8]。此系統(tǒng)把大中小三個系列的元件有機融為一體,可在一塊多夾具基礎板上,既能組裝單個大工件夾具,又能組裝多個中小零件夾具,有利于裝夾具基礎板長期固定在機床工作臺上,此系統(tǒng)還設有孔系和槽系過渡元件,便于實現(xiàn)孔、槽系夾具元件混合使用</p><p>　　1.3試驗發(fā)動機壓力測試裝置的發(fā)

29、展趨勢</p><p>　　夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約有數(shù)千甚至上萬的套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80%左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10~

30、20%左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心，成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）燈芯加工技術的應用，對家具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本；（2）能裝夾一組具有相似性特征的夾具；（3）能適應于精密加工的高精密機床的夾具；（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具；（5）采用一液壓站等為動力源的高効夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率；（6）提高機床夾具的標準化程度。所以，

31、老的夾具已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要了，更經(jīng)濟化，高效化的家具也慢慢地發(fā)展出來[10]。</p><p>　　現(xiàn)代機床夾具的的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。（1）標準化 機床夾具的標準化與通用化是互相聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GT/T2148~T2259~91[11,12]以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)

32、準備周期，降低生產(chǎn)總成本。（2）精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應提高了對家具的精度要求。（3）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具。（4）柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和

33、尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴大夾具，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發(fā)展可調(diào)夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。</p><p>　　綜上所述，夾具在機械加工生產(chǎn)過程中起著重要作用，夾具的發(fā)展是為了滿足當代機械加工工藝的需要，可以說是社會的發(fā)展、生產(chǎn)、生產(chǎn)的需要帶動著夾具的發(fā)展，其發(fā)展過

34、程是必然的。</p><p>　　1.4選題的目的與意義</p><p>　　航空行業(yè)的發(fā)展非常迅速，發(fā)動機又是火箭部件中不可缺少的一部分，火箭發(fā)動機通常拋射的是高壓氣體形式的物質，發(fā)動機向某個方向噴出氣體物質，以獲得相反方向的反作用力。這些物質來自火箭發(fā)動機燃燒的燃料，燃燒過程使燃料物質得以加速，使之以極高的速度從火箭噴口噴出。發(fā)動機氣缸壓力測試就是測量發(fā)動機的承壓能力，是發(fā)動機動力性能

35、指標之一，其數(shù)值對發(fā)動機的性能影響巨大，所以發(fā)動機壓力測試裝置的設計對飛行器的性能有很大影響，通過發(fā)動機壓力測試裝置的設計，了解發(fā)動機的構造和工作原理，一個好的測試裝置對發(fā)動機的研究起著巨大了作用，因此發(fā)動機壓力測試裝置對發(fā)動機性能的測試有十分重要的意義，也對飛行器性能有著重要的指導意義。</p><p>　　該設計是隨著社會的進步、科技的發(fā)展和提高，為了滿足高科技產(chǎn)品的需要而設計的，是我們完成所學全部專業(yè)課之后

36、，檢驗我們學生綜合能力的途徑。畢業(yè)設計的主要目的是培養(yǎng)我們綜合運用所學的基礎理論課，技術基礎課和專業(yè)課的知識和技能來分析，解決一般工程技術問題，是我們建立正確的設計思想、概念。掌握工程設計的一般程序、規(guī)則和方法，為以后的工作打下基礎。通過這次設計、計算、制圖以及計算機繪圖的能力，把書本知識與實際的操作相結合，設計過程中，同時提高和了解如何編寫技術文件，正確使用技術資料手冊，相關工具書，更是培養(yǎng)我們嚴肅認證，一絲不茍和實事求是的工作作風，

37、從一名學生向一名工程技術人員的過渡。就個人而言，希望能通過這次設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性的培訓，從中鍛煉，培養(yǎng)。</p><p>　　由于涉及能力有限，實踐經(jīng)驗不足，設計中錯誤難免，敬請批評、指正。</p><p>　　第二章壓力傳感器的概述及選用</p><p>　　2.1壓力傳感器的概述</p><p>　　壓力傳感器是工業(yè)

38、實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。我們知道，晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質，當沿著一定方向受到機械力作用發(fā)生變形時，就產(chǎn)生了極化效應；當機械力撤掉之后，又會重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的時候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應，這就是所謂的極化效應,科學家就是根據(jù)這個效應研制出了壓力傳感器。壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸

39、鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應力的變化電場變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以

40、 已經(jīng)得到了廣泛的應用。在現(xiàn)在壓電效應也應用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、</p><p>　　2.2壓力傳感器的種類及材質　</p><p>　　力學傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價

41、格和較高的精度以及較好的線性特性。在了解壓阻式力傳感器時，我們首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學應變基體上，當基體受力發(fā)生應力變化時，電阻應變片也一起產(chǎn)生形變，使應變片的阻值發(fā)生改

42、變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉換和CPU）顯示或執(zhí)行機構。它由基體材料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應變片的阻值可以由設計者設計，但電阻的取值范圍應注意：阻值太小</p><p>　　2.3壓力傳感器的基本要點</p>

43、<p><b>　　2.3.1正確安裝</b></p><p>　　通常高溫熔體壓力傳感器的損壞都是由于其安裝位置不恰當而引起的，如果將傳感器強行安裝在過小的孔或形狀不規(guī)則的孔中，就有可能造成傳感器的震動膜受到?jīng)_擊而損壞，選擇合適的工具加工安裝孔，有利于控制安裝孔的尺寸，另外，合適的安裝扭矩有利于形成良好的密封，但是如果安裝扭矩過高就容易引起高溫熔體壓力傳感器的滑脫，為防止這種現(xiàn)

44、象發(fā)生，通常在傳感器安裝之前在其螺紋部分上涂抹防脫化合物。 </p><p>　　2.3.2檢查安裝孔的尺寸</p><p>　　如果安裝孔的尺寸不合適，高溫熔體壓力傳感器在安裝過程中，其螺紋部分就很容易受到磨損，這不僅會影響設備的密封性能，而且使傳感器不能充分發(fā)揮作用，甚至還可能產(chǎn)生安全隱患。只有合適的安裝孔才能夠避免螺紋的磨損(螺紋工業(yè)標準1/2-20UNF2B)，通常可以采用安裝孔測

45、量儀對安裝孔進行檢測，以做出適當?shù)恼{(diào)整。 </p><p>　　2.4壓力傳感器的選用</p><p>　　現(xiàn)代傳感器在原理與結構上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。1、根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確

46、定傳感器的類型，要進行—個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大??；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進口，價格能否承受，還是自行研制。在考慮上述問題之后就

47、能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。2、靈敏度的選擇；通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，</p><p><b>　　圖2.1</b></p><p>　　因為傳感器要安裝正在壓力容

48、器上，壓力容器上與之相連接的螺紋為M201.5，為了使傳感器與設計的壓力容器相適配，經(jīng)過帥選，確定選用PG1300-1MPa-GB即：標準型、接口M201.5、赫斯曼接頭、4—20mA輸出、測量量程為0—1MPa。具體的技術參數(shù)及外形尺寸如圖2.2所示：</p><p><b>　　圖2.2</b></p><p>　　第三章 試驗發(fā)動機壓力測試裝置總體設計</

49、p><p>　　航空發(fā)動機工作在高溫度、高應力、高壓力、小間隙等極其苛刻條件下，而且對其重量、可靠性、壽命等又有極高的要求，試驗發(fā)動機壓力測試裝置是針對火箭發(fā)動機燃燒室壓力進行測試的裝置，壓力測試裝置可以測試出火箭發(fā)動機是否處于安全的工作狀態(tài)，它綜合了機械設計原理和壓力傳感技術。對發(fā)動機壓力測試裝置的設計是非常重要的，然而在發(fā)動機壓力測試裝置支架的設計也是非常重要的，設計時須考慮該裝置的安全、發(fā)動機固定、裝拆密封、發(fā)

50、動機固定架、充分考慮人機關系、尺寸布局合理、操作方便、系統(tǒng)結構簡單、各部件位置關系以及移動等問題。從加工制造工藝,設備造價等多方面進行綜合分析和對比,最后確定設計的裝置。</p><p>　　3. 1試驗發(fā)動機壓力測試裝置支架設計的主要技術要求</p><p>　　試驗發(fā)動機壓力測試裝置支架的設計要求是設計一個測試裝置外殼即壓力容器固定支架，與發(fā)動機壓力測試裝置支架相配合的是壓力容器，壓力

51、容器為一個長1500mm，外徑為180mm，承壓30MPa。因此將發(fā)動機測試裝置支架設計為一個外徑180mm.、長度1500mm的支架，在設計時要考慮該裝置的安全、能方便操作、方便移動、發(fā)動機測試裝置的固定以及支架的適用范圍方面的問題，整個裝置材料為45鋼。</p><p>　　3.2試驗發(fā)動機壓力測試支架的整體結構</p><p>　　由于壓力容器的外徑180mm，長度1500mm，承壓

52、30MPa，主要零件包括前蓋、后蓋、筒體，三者采用螺紋連接。為了使壓力容器緊緊地固定在夾緊裝置內(nèi)，需用兩個夾緊裝置一起將壓力容器固定，為了滿足壓力容器的要求將上夾緊裝置設計為外徑為200mm，內(nèi)徑為180mm，整個支架長度設計為1000mm;考慮人身高大部分集中在1700mm左右，所以為了工人能方便的操作，該裝置的總體高度為1100mm。其中支撐腿5為800mm，上面的夾緊裝置總高為300mm。為了考慮該支架在工作中的穩(wěn)固性能和經(jīng)濟可靠

53、地原則，將該裝置總寬設定為500mm。發(fā)動機測試裝置支架整體結構如圖3.1所示：圖中的1是旋轉臂，2是墊圈，3是下支架，4是連接板，5是球型螺栓，6是橫板，7是長板，8是支撐腿，9是滾動輪。</p><p><b>　　圖3.1</b></p><p>　　3.3發(fā)動機測試裝置夾緊裝置的設計</p><p>　　壓力測試是一個實用化的工程，為了

54、滿足該部件與壓力容器的的尺寸相符合以及盡可能符合實際應用需求，在設計壓力測試裝置的夾緊裝置時要考慮夾緊裝置的操作方便性、適用范圍以及發(fā)動機支架固定的問題。</p><p>　　旋轉臂的設計如圖3.2，由于壓力容器的外徑為180mm，因此將該旋轉臂的外徑設計為200mm，內(nèi)徑為180mm，臂寬40mm，孔的直徑為10mm，具體尺寸見UG圖，它的作用是作為可以旋轉活動件實現(xiàn)對壓力測試裝的裝拆。</p>

55、<p><b>　　圖3.2 旋轉臂</b></p><p>　　球型螺栓的設計如圖3.3-2，由于旋轉臂的寬設計為40mm，所以球型螺栓的螺母內(nèi)徑和螺釘外徑設計為15mm，模數(shù)1.5，右旋，螺旋角為60度，螺釘長80mm，調(diào)整螺母與螺釘?shù)南鄬ξ恢每梢匝b夾不同尺寸的壓力測試裝置，螺釘設計成球型螺釘并用銷子與下支架連接可以方便的進行裝夾操作。具體尺寸及相關參數(shù)如圖3.3所示。<

56、/p><p>　　圖3.3 球型螺栓</p><p>　　下支架的設計如圖3.4，在考慮前兩個部件設計尺寸的基礎上還要要確保該部件不能與上旋轉臂和球型螺栓在旋轉的時候不發(fā)生干涉現(xiàn)象。下支架為了滿足測試裝的尺寸要求，將該部件設定為長285mm，寬60mm，高150mm，該部件與上旋轉臂和球型螺栓的連接用M10的螺栓，所以孔的直徑也為10mm。具體詳細尺寸見UG圖。</p><

57、;p>　　圖3.4 下支架</p><p>　　為了能夠使壓力測試裝置牢固的固定在夾緊裝置中，在夾緊裝置的上旋轉臂和下支架里墊了兩個橡皮墊圈，橡膠墊圈厚度為5mm，寬為40mm，用萬能膠連接在下支架和旋轉臂上，與壓力測試裝置的配合時過盈配合。墊圈如圖3.5；</p><p><b>　　圖3.5 墊圈</b></p><p>　　為

58、了使上邊的夾緊裝置與下邊的支架連接起來，在兩者之間用四個如圖3.6所示的連接板連接，基貼的長是80mm，寬是30mm，高是20mm，上邊打兩個M10的孔，用如圖3.7所示的螺栓與下邊的架子連接，螺栓上要加一個墊圈，可以更容易是上下固定；連接板是焊接在上邊的夾緊裝置上的。</p><p><b>　　圖3.6 連接板</b></p><p><b>　　圖3.

59、7 螺栓</b></p><p>　　由于壓力容器的外徑180mm，長度1500mm，承壓30MPa，主要零件包括前蓋、后蓋、筒體，三者采用螺紋連接。要使壓力容器緊緊地固定在夾緊裝置內(nèi)，需用兩個如圖所示的夾緊裝置一起將壓力容器固定，所以發(fā)動機測試裝置的夾緊裝置的設計如圖3.8所示，以在測試夾緊裝置與壓力容器之間添加橡膠墊圈1來解決密封的問題，兩者之間以過盈配合，它與外殼裝置是通過萬能膠粘貼。此部件可

60、以方便的進行對壓力測試裝置進行拆裝操作，旋轉臂2可以隨意旋轉從而可以進行裝拆，再設計的時候要考慮該部件旋轉的時候不能與下支架4發(fā)生干涉現(xiàn)象。該裝置還可以通過球形螺螺栓3對不同尺寸的測試裝置進行夾緊固定，但螺釘?shù)拈L度使測試裝置的尺寸限定在一定的尺寸內(nèi)。螺栓3做成球型是為了方便工人進行裝拆工作，下支架4兩側的連接板5是連接夾緊裝置和和橫板。它與下支架4是通過焊接固定。在連接板5打M10的螺紋孔，用M10的螺栓與橫板連接。</p>

61、<p>　　圖3.8 1墊圈 2旋轉臂 3球形螺栓 4下支架 5連接板</p><p>　　3.4發(fā)動機測試裝置下支撐架的設計</p><p>　　考慮發(fā)動機固定架的固定及便于進行該裝置的移動操作，本設計將用四個滾動輪將該裝置支撐起來，該裝置總體長1000mm，高為800mm，寬500mm，用兩個萬向輪作前兩個滾動輪（萬向輪沒有畫圖，直接選購直徑80mm，厚度為30mm的

62、萬向輪，它與支撐腿直接的連接方式可是用螺釘連接也可以焊接，示意圖如圖3.10），這樣就可以在任意方向上方便的移動該測試裝置，下支撐架設計圖如圖3.9;</p><p>　　圖3.9 下?lián)沃Ъ?lt;/p><p>　　圖3.10 萬向輪</p><p>　　滾動輪的設計如圖3.11,，其直徑為70mm，厚度為30mm，圓角半徑為10mm，它與支撐腿之間用銷子連接，為了

63、使輪子正常滾動，將輪子上的孔直徑為12mm，銷子的直徑為10mm，將支撐腿上的輪槽深定為50mm，寬度為35mm，支撐腿與長板之間通過焊接固定，支撐腿的設計如圖3.12;</p><p>　　圖3.11 滾動輪</p><p>　　圖3.12 支撐腿</p><p>　　在考慮將支撐腿與夾緊裝置固定的設計問題時，用兩個帶有U型槽的橫板和兩個帶有U型槽的長板將上下

64、兩部分連接起來，然后用4個螺栓將橫板和長板固定，在橫板上還需有4個螺紋孔，從而用螺栓連接到夾緊裝置上的基貼上，因為基貼上的孔為M10，所以橫板上的螺紋孔也為M10，橫板長為500mm，寬為120mm，厚為20mm，橫板如圖3.13；長板上的U型槽可以實現(xiàn)不同長度尺寸壓力測試裝置的固定，通過U型槽可以調(diào)整長板和橫板的相對位置，可以實現(xiàn)不同長度尺寸壓力測試裝置的固定，長板的尺寸為長1000mm，寬80mm，厚20mm；長板如圖3.14；&l

65、t;/p><p><b>　　圖3.13 橫板</b></p><p><b>　　3.14 長板</b></p><p>　　3.4-1橫板的強度校核</p><p><b>　　圖3.15 橫板</b></p><p>　　圖3.15為橫板的外形尺

66、寸圖，橫板的受力分析得知橫板為簡支梁，它的受力簡圖如圖3.16所示；橫板的彎矩圖如圖3.17所示；</p><p>　　圖3.16 橫板的受力簡圖 圖3.17 彎矩圖</p><p>　　根據(jù)簡支梁最大危險截面處的剪應力校核長板：根據(jù)公式</p><p><b>　　(式3.4-1)</b></p>&l

67、t;p><b>　　（式3.4-2）</b></p><p>　　b是長板的寬b=120mm，h為厚度h=20mm，</p><p>　　長板為45鋼，查表可得應力極限</p><p>　　經(jīng)過計算地；所以長板的尺寸設計是安全的。</p><p>　　3.4-2長板的校核與計算</p><p&g

68、t;<b>　　圖3.18 長板</b></p><p>　　長板的外形尺寸如圖3.18所示；由長板的受力分析得出長板屬于簡支梁，圖3.19是長板的受力簡圖，其中，R1、R2是兩個支撐點，中間受力F通過計算得F=250N，根據(jù)簡支梁畫出彎矩圖如圖3.20所示； </p><p>　　圖 3.19 長板的受力簡圖</p><p><b>

69、;　　彎矩圖</b></p><p>　　M=25kg×9.8kg/N=250N （式4.11）</p><p>　　圖3.20 長板的彎矩圖</p><p>　　根據(jù)簡支梁最大危險截面處的剪應力校核長板：根據(jù)公式</p><p><b>　　(式

70、3.4-1)</b></p><p><b>　?。ㄊ?.4-2）</b></p><p>　　b是長板的寬b=80mm，h為厚度h=20mm，</p><p>　　長板為45鋼，查表可得應力極限</p><p>　　經(jīng)過計算地；所以長板的尺寸設計是安全的。</p><p>　　3.5

71、發(fā)動機壓力測試支架總體結構</p><p>　　發(fā)動機壓力測試支架總體結構是本次設計的核心部分，本次所設計的發(fā)動機壓力測試裝置支架所采用多單元結構，每一個單元連接之間可以有一定的活動偏轉空間。發(fā)動機壓力測試支架總體設計如圖3.21所示。此發(fā)動機壓力測試支架有如下特征：在橫板1上的兩個U型槽是通過螺釘螺母與下長坂裝置固定，長坂上也有兩個U型槽，這樣可以在使用的時候調(diào)整兩個夾緊裝置的位置，這樣可以適用更多尺寸的測試裝

72、置進行裝夾，實用性好，操作方便，可以隨意的移動，裝拆方便。支撐架的四個支撐腿是焊接在長板上，四個腿尺寸的設計基于在工人操作方便、適用于大部分身高而設定的，腿長800mm。</p><p><b>　　圖3.21 裝配圖</b></p><p><b>　　3.6本章小結</b></p><p>　　在本章中對試驗發(fā)動機壓力

73、測試裝置支架進行了總體的設計。發(fā)動機壓力測試支架總體結構是本次設計的核心部分，本次所設計的發(fā)動機壓力測試裝置支架所采用多單元結構，每一個單元連接之間可以有一定的活動偏轉空間。主要設計了其本體結構，以輪式結構為基礎，討論了試驗發(fā)動機壓力測試裝置支架本體的結構設計問題。發(fā)動機壓力測試支架屬于發(fā)動機壓力測試裝置的裝夾工具，該裝置設計的好不好與發(fā)動機壓力測試裝置的測試效率和測試工作量有直接關系。通過對該裝置的密封、拆裝、固定等方面的設計和研究，

74、確定了一個操作方便、工作效率高的測試裝置。對發(fā)動機壓力測試裝置的設計重點在于發(fā)動機支架的設計，設計時須考慮該裝置的安全、發(fā)動機固定、裝拆密封、發(fā)動機固定架以及移動等問題。從加工制造工藝,設備造價等多方面進行綜合分析和對比,最后確定設計的裝置。</p><p><b>　　第四章結論與展望</b></p><p>　　4.1 研究工作總結</p><

75、p>　　本次設計發(fā)動機測試裝置支架經(jīng)過多方面學習調(diào)查，綜合國內(nèi)外技術，根據(jù)市場需求，經(jīng)濟可靠原則，在多個方案中進行選擇，最后確定的方案。充分考慮人機關系、尺寸布局合理、操作方便、系統(tǒng)結構簡單、各部件位置關系明確，零件共用率高，移動方便降低了經(jīng)濟成本和工人的勞動強度。為企業(yè)帶來了經(jīng)濟效益。</p><p>　　本文對火箭發(fā)動機壓力測試裝置試驗支架、壓力傳感器及壓力容器后端蓋進行了系統(tǒng)研究，試圖解決目前火箭發(fā)動

76、機壓力測試裝置實用化、產(chǎn)業(yè)化中面臨的以下技術問題：目前研究的發(fā)動機測試裝置，大多針對單一發(fā)動機壓力容器環(huán)境的假設，大部分只能運行用于一個尺寸發(fā)動機壓力測試裝置上，對于多尺寸的壓力測試裝置的運動方式、本體結構、操作方便性，經(jīng)濟等問題缺乏系統(tǒng)深入的理論研究，研制的樣機性價比較低，極大的限制了發(fā)動機測試裝置支架的實際應用范圍，制約了發(fā)動機測試的產(chǎn)業(yè)化進程。測試裝置支架設計夾具是工藝裝備的主要組合部分,在機械制造中占有重要地位。夾具對保證產(chǎn)質量

77、,提高生產(chǎn)率,減輕勞動強度,擴大機床使用范圍,縮短產(chǎn)品試制周期等都具有重要意義。</p><p>　　本次設計發(fā)動機測試裝置支架是用UG畫圖軟件進行設計，UG軟件具有以下主要特點：提供特征化、參數(shù)化及變量化的概念設計；采用非均勻有理B樣條(NURBS)作為曲面造型的數(shù)學基礎；采用區(qū)別于多面體的曲面實體造型，使線框模型、曲面模型和實體模型融為一體；提供可以獨立運行的面向對象的集成管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，使CAD、CAM、C

78、AE各部分的數(shù)據(jù)能夠進行自由切換；具有良好的二次開發(fā)接口和工具。它的這些主要特色可以在以下幾方面得到體現(xiàn):</p><p>　　(1)可以為機械設計、模具設計以及電器設計單位提供一套完整的設計、分析和制造方案。</p><p>　　(2)UG是一個完全的參數(shù)化軟件，為零部件的系列化建模、裝配和分析提供了強大的基礎支持。</p><p>　　(3)可以管理CAD數(shù)據(jù)以

79、及整個產(chǎn)品開發(fā)周期中所有相關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)逆向工程和并行工程等先進設計方法。</p><p>　　(4)可以完成包括自由曲面在內(nèi)的復雜模型的創(chuàng)建，同時在圖形顯示方面運用了區(qū)域化管理方式，節(jié)約系統(tǒng)資源。</p><p>　　本文首先在查閱和掌握大量發(fā)動機壓力測試裝置相關文獻和資料的基礎上，深入細致地分析機發(fā)動機測試裝置支架的運動方式的運動機理和特點，結合測試環(huán)境以及實用程度，通過綜合對比分析，確

80、定了更適合工人操作的工作方式，并設計了新型的發(fā)動機測試裝置支架的本體機構。</p><p>　　4.2 存在的問題和解決方法</p><p>　　由于發(fā)動機測試裝置還未能實現(xiàn)無人操作，沒有實現(xiàn)智能化，目前所研究的發(fā)動機測試裝置的工作都具有一定的局限性，本論文所研究的發(fā)動機測試裝置也不例外。根據(jù)作者的研究體會，要建立較為完善的，適應當代科學的高速發(fā)展的進程，實用系統(tǒng)要做的工作還有很多，并且隨

81、著研究的繼續(xù)深入，研究范疇也在不斷擴大，所以該研究需要分階段、分層次、逐步循序漸進地開展。作者認為在近期內(nèi)急需并且有望解決的后續(xù)研究工作主要有以下幾個方面：</p><p>　　（1）采用智能控制，蓄電池提供電力使發(fā)動機測試裝置自動移動，正是因為如此，發(fā)動機測試裝置不能實現(xiàn)自動移動以及實現(xiàn)無人控制。還有本次設計沒有設計出一個可以自動調(diào)整支架高度，而且夾緊裝置對壓力容器的尺寸也有一定的限制，沒有設計出一套完整的可以

82、適應任意身高工作人員都可以進行方便的操作及可以夾緊任意尺寸壓力容器的發(fā)動機測試裝置支架，這是本研究工作的遺憾。今后應對這個問題繼續(xù)開展研究，研制完成獨立全驅動方式的樣機，便于開展實驗研究工作。</p><p>　　（2）由于條件及本人的知識有限，本文的研究工作已經(jīng)結束，但對于發(fā)動機測試裝置的研究工作卻方興未艾，對于上述存在的問題，雖然在本論文的研究中力求做到圓滿解決，但是受目前的技術條件及作者水平的限制，還未能較

83、好的解決上述存在的問題，還應該在以后相當長的一段時間內(nèi)作為研究課題，進一步深入的開展研究。本文雖然在發(fā)動機測試裝置支架的本體設計方案及結構方面的內(nèi)容比較突出，但整個裝置的精度分析環(huán)節(jié)卻比較薄弱，這是本次設計的不足之處。</p><p>　　這套發(fā)動機測試裝置支架的設計注重結構實用性能及經(jīng)濟可靠性，所以該發(fā)動機測試裝置支架結構簡易、緊湊，操作起來也比較方便靈活。更重要的是，它在提高生產(chǎn)效率方面所起的作用尤為突出，體

84、現(xiàn)了現(xiàn)代夾具設計的發(fā)展主流。由于設計經(jīng)驗不足，個人能力有限，設計難免有不足之處，希望各位老師能夠見諒。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　此論文的研究設計以及論文撰寫一直都是在尚向榮老師的悉心指導下進行的，可以說其中的每個環(huán)節(jié)都傾注了尚老師的智慧和心血。從論文的選題、文獻的檢索、框架的設計、結構的布局到最終的定稿，從內(nèi)容到格式、從標

85、題到標點，尚老師都費盡心血。正是尚老師認真負責地給予我深刻而細致地指導，我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成，在此，向尚向榮老師表示衷心的感謝！</p><p>　　我要感謝我的同學，與他們的交流使我受益頗多。最后要感謝我的家人以及我的朋友，感謝他們給予我的理解和支持，謝謝你們，你們對我的關心、幫助和支持是我不斷前進的動力，我的大學生活因為有你們而更加精彩！</p><p>　　今日的畢業(yè)論文能

86、夠最終順利完成，歸功于各位老師四年間的認真負責，使我能夠很好的掌握專業(yè)知識，并在畢業(yè)論文中得以體現(xiàn)。也正是你們長期不懈的支持和幫助才使得我的畢業(yè)論文最終順利完成。最后，我向機電系的全體老師們表示衷心感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 張寶誠.航空發(fā)動機試驗和測試技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2005</p

87、><p>　　[2] 索洛欣著，姚文江等譯.航空空氣發(fā)動機試驗[M].北京：國防工業(yè)出版社，1982</p><p>　　[3] 楊黎明.機床夾具設計手冊[M].國防工業(yè)出版社.1996 </p><p>　　[4] 航空工業(yè)裝備設計手冊[M].夾具設計.國防工業(yè)出版社.1978</p><p>　　[5] 湯湘中.機床夾具設計[M].國防工業(yè)出

88、版社.1987</p><p>　　[6] 張進生，機械制造工藝與夾具設計指導書[M],北京：機械工業(yè)出版社，1995</p><p>　　[7] 陶濟賢，斜明才，機床夾具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996,6</p><p>　　[8] 蔡謹，段國林，李翠玉等，夾具設計技術發(fā)展綜述[J],河北工業(yè)大學學報，2002（05）,23-24</p>

89、<p>　　[9] 吳拓等，機械制造工藝與機床夾具課程設計指導[M],北京：機械工業(yè)出版社，2005,3</p><p>　　[10] 張展.機械設計通用手冊[M]. 北京：中國勞動出版社，1994</p><p>　　[11] 融亦鳴 .計算機輔助夾具設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社. 2002</p><p>　　[12] 陸玉.機械設計課程設計[

90、M].北京：機械工業(yè)出版社，2006-12</p><p>　　附錄一測試裝置支架裝配圖</p><p><b>　　裝配圖</b></p><p>　　附錄二測試裝置零件圖及部件組裝圖</p><p><b>　　球型螺栓</b></p><p><b>　　螺母

91、1</b></p><p><b>　　螺母2</b></p><p><b>　　輪子</b></p><p><b>　　夾緊裝置下支架</b></p><p><b>　　連接板</b></p><p><b