联轴器扭转刚度动态测量方法研究

题  目  联轴器扭转刚度动态测量方法研究 

二级学院               (全称)                 
专    业     (全称)         班    级    (全称) 
姓    名                    学    号           
指导教师                    系 主 任           
时    间                                      

1、本课题的研究目的及意义
1.1课题设计的目的 
    本课题提出的“联轴器扭转刚度动态测量方法研究”则是直接设计一个联轴器既可以完成机械传动系统的基本连接，又可以在连接部分检测出该系统的转速和扭转，使系统的附加传动链没有，检测系统简洁，没有冗余机械机构。 
1.2课题设计的意义 
    联轴器主要用于两轴之间或一轴与其上可以相对转动的零件传递旋转能量, 本实用新型为一种具有测量功能的智能联轴器，属机电仪表领域。避免了传统的联轴器多传动链而产生的误差, 提高生产加工的工作效率,降低成本,提高了制造精度,对机电一体化的发展有巨大的推动。使零件结构更加紧密，把应变片与圆光栅应用到轴类零件的传递上，检测轴类零件的速度与扭转。对于半闭环系统的发展有很好的推动作用。借助材料力学的角度对扭转传感器的测量原理进行了分析,并通过在弹性轴上粘贴应变片的方式制作出了扭转传感器和光电传感测量速度的传感器。 在机械传动系统中,扭转是反映系统性能的最典型参数之一。扭转测量在工业生产的各个领域得到了广泛的应用,已成为各种机械产品开发研究、质量检验、优化控制、工况监测和故障诊断等必不可少的内容。,设计出一套应变、扭转智能测量系统,对轴类零件的负载控制有很大的好处。 
    速度是反映系统性能的另一个重要的参数， 通过圆光栅测量速度,由发光管与光敏管检测角度,进而分析得到输出端的转速，通过差分放大电路，即可得到随时间变化的转速,对完成该系统或被测设备动态特性和响应分析有巨大帮助。 
2、本人对课题任务书提出的任务要求及实现目标的可行性分析
2,1任务要求
1.撰写相关文献综述；
2.撰写开题报告；
3.相关外文文献翻译和阅读；
4.根据联轴器工况，研究扭转刚度动态测量方法；
5.设计联轴器扭转刚度动态测量系统；
6.绘制设计图；
7.编写测量流程；
8.撰写毕业设计论文；
   9.  毕业答辩。
2.2可行性分析
在机械传动中，扭转和转速是反映传动系统性能的最典型机械量之一，而高精度扭转和转速测量则是完成该系统或被测设备动态特性和响应分析的基础。传统动态测量方法必须使系统含有较多的传动链（联轴器），首先要弄清楚联轴器的功能,具有自动测量速度与扭转的功效,就得在传统的联轴器的基础上将其机械结构进行改进；其次,要清楚检测系统的工作原理,懂得用应变片测量扭转的力学原理,明白测量速度用的圆光栅的使用方法；最后结合检测系统的具体方案设计联轴器的机械结构；将电子结构与机械结构结合起来,实现机电一体化。最后联轴器既有传递扭转的作用,又能够检测到传递扭转和速度的大小。

 图1 任务流程结构

3、本课题的关键问题及解决问题的思路
   测量旋转轴所传递的扭矩主要有电阻应变片式和磁相位差式两种，基于弹性轴的扭转变形，从而产生扭转角，进而测量扭矩的方法，由于电阻式应变片使用方便，价格也低，可以考虑使用电阻应变片，将其安装在联轴器的内壁，在输出轴与输入轴之间即可。
输出轴在传递扭矩的时，通过联轴器将扭矩传递给输出轴，联轴器由键与轴的连接使得联轴器受到扭力作用使其内壁发生变形，不妨在联轴器的内壁上贴上应变片，材料力学的知识可知：弹性轴在承受扭矩时，其外圆表面上的两个主要应力方向与轴线成45°和135°,所以应变片粘贴时需要与轴线成45°和135°。(如下图所示)

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扭矩传感器是利用扭转角度来测量扭矩大小的传感器 它主要分为三种类型: 电位计式( 如P2200系列低扭矩，高精度电位计) 磁电式光电式电位计式扭矩传感结构简单，但是它在测量扭转角度时仍然是接触式的，因此很难得到较高的可靠性
磁电感应式扭矩传感器和光电式扭矩传感器虽然都能实现转矩信号的非接触传递，但是磁电感应式扭矩传感器体积较大，不易安装，低速性能不理想; 而光电式扭矩传感器对测量环境要求很高，在多尘的环境中会影响到光的传播从而影响测量精度应变型扭矩传感器是目前国内外使用最多的一种传感器 应变片受到扭矩作用产生应变，应变与扭矩是成正比的，并且应变片的电阻值变化也与扭矩成正比关系，因此通过测量应变片阻值变化即可测得扭矩大小 应变型扭矩传感器具有很多优良的特性: 具有高灵敏度和高精度，尺寸小质量轻，适合于静态和动态测量，测量范围大能适应各种环境便于多点测量，便于记录和处理测量数据以及远距离传输 在本设计中将用应变式扭矩传感器来测量扭矩，并且建立扭矩与应变的函数关系式。
4、完成本课题所需的工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法
1)完成本课题所需的有关资料：这些资料主要包括中、英文期刊、文献，图书资料，市场调研和网络的有关信息。对于这些资料可以到学校的图书馆、新华书店查阅，借阅图书馆以往的期刊、文献、手册，借阅老师的有关书籍资料，和同学相互传阅相关的资料信息，同时善于利用网络资源，经常上网查阅最新的网络信息；此外还可以进行适当的市场调研，从中掌握有关市场信息。 
2)完成本课题所应有的电脑:电脑主要用来查阅有关的信息资料和课题的写作。可以到学校的图书馆上网写作，或者用一台专门的个人电脑来完成课题。 
3)本课题是以实验为基础的，实验室是不可缺少的，所需要仪器、对比实验参照数据是必须的。
5、工作方案分析及进度计划

第1～2周  撰写开题报告和外文翻译；开题报告答辩；
第 3～9 周  根据拟定的课题实施方案，进行深入研究，完成联轴器扭转刚度动态测量方法机械设计和电路设计；
第 10～12 周  撰写并提交毕业设计论文初稿，指导教师批改论文，给出指导意见，学生修改论文，定稿；
第13-14周  修改论文，定稿；
第 15 周  完成毕业答辩。