移測機構(gòu)零件初步設(shè)計

祖樹明

1.移測裝置機架設(shè)計

風(fēng)洞移測機架用于安裝一字排架、軸向探測管等流校裝置，通過安裝在其前端的各種測量儀器對流場參數(shù)進行測量，從而了解風(fēng)洞各項性能參數(shù)。移測機構(gòu)是承載一字排架重力，氣動載荷以及滾轉(zhuǎn)運動機構(gòu)自重的主要裝置。同時由于移測裝置自身具有較大的重量，因此，在使用過程中強度、剛度必須滿足移測機構(gòu)本體的具體設(shè)計指標(biāo)和要求如下：

（1）、移測機構(gòu)軸線距離試驗段各壁板均為：；

（2）、移測機構(gòu)在自身重量和氣動載荷作用下的變形量要求為：縱向彎曲變形量不大于1mm；扭曲變形量不大于1′；

（3）、移測機構(gòu)最大堵塞度要求：位于試驗段內(nèi)的移測機構(gòu)的堵塞堵不大于1%；

（4）、移測機構(gòu)迎風(fēng)面應(yīng)做整流處理；

（5）、移測機構(gòu)具有足夠大的強度和剛度，流場穩(wěn)定時最大振幅不得大于2.0mm，能經(jīng)受住風(fēng)洞實驗時的沖擊載荷；

（6）、移測裝置的運動平穩(wěn)，不得出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象，工作穩(wěn)定可靠；

（7）、總溫信號線，總壓探頭管線，軸探管管線，熱探頭信號線從移測裝置內(nèi)部穿過，設(shè)計應(yīng)充分考慮走線空間；

2.材料選擇

首先，通過對不同本體結(jié)構(gòu)方案的強度、剛度計算，完成了移測裝置本體結(jié)構(gòu)方案的選擇。為滿足小堵塞度的要求：移測裝置本體是一個大跨度的薄板結(jié)構(gòu)，為滿足其小變形、高強度、高剛度的要求：我們選擇比計算時強度高的材料進行加工制造；由于風(fēng)洞試驗對結(jié)構(gòu)件要求變形量的小、強度、剛度高的特點，主體機構(gòu)材料采用綜合性能較優(yōu)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；含碳量低的結(jié)構(gòu)鋼強度、剛度不夠，加工精度不高；含碳量高的結(jié)構(gòu)鋼熱處理后，加工困難，熱處理應(yīng)力較大，對使用過程中釋放變形，不易控制。45號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼綜合上述的優(yōu)缺點。因此選擇45號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼作為機架材料。

2.1機架結(jié)構(gòu)連接方案

2.1.1焊接結(jié)構(gòu)

一字排旋轉(zhuǎn)機構(gòu)與支架焊接，支架與軌道板焊接，拆卸時拆軌道連接螺栓，移測機構(gòu)整體由小車移出。

優(yōu)點有以下幾點：

a）制造成本較低；

b）制造工期短；

缺點：

a）焊接變形，應(yīng)力較大；退火消除應(yīng)力時對主體結(jié)構(gòu)強度影響較大；

b）裝拆工作量大，拆卸各滑塊螺栓；

c）機架強度、剛度差；

2.2.2成型結(jié)構(gòu)，螺栓連接。

一字排旋轉(zhuǎn)機構(gòu)與支架螺栓連接；支架與軌道板螺栓連接，拆卸時拆機架與軌道板連接螺栓，

優(yōu)點：

a）機架成型后強度和剛度增加；

b）拆卸工作量較小，只拆滑塊固定板與支架連接螺栓，組裝方便；

c）可單拆卸一字排旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；

d）變形應(yīng)力較小，通過調(diào)質(zhì)處理后，應(yīng)力消除并提高加工性能。

缺點：

a）制造成本較高；

b）制造工期較長。

根據(jù)以上兩種結(jié)構(gòu)比較：在時間和經(jīng)費滿足的條件下，成型結(jié)構(gòu)更能滿足移測裝置的技術(shù)要求。零件如圖

2.2.3直線套軌選擇

由于移測裝置過于龐大，需要在承重導(dǎo)軌上另行安裝抱死裝置，經(jīng)計算需要克服的風(fēng)阻力是

F=**0.01=23040N，

S：為橫截面積的1% Pa：風(fēng)壓強

在左右兩側(cè)都會安裝抱閘裝置，因此選取夾緊力16000N的液壓型的抱緊裝置，與之對應(yīng)的導(dǎo)軌采用THK系列 SHS 65C直線導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌的尺寸如下：

2.2.4常閉型液壓抱閘原理及尺

液壓型的導(dǎo)軌抱閘，兩邊各有一個小型的活塞油缸，我們選用常閉型的抱閘，在未通電的情況下借助內(nèi)部彈簧的力使抱閘一直處于夾緊狀態(tài)；當(dāng)通電時，電磁閥打開，小型液壓活塞油缸克服彈簧力，抱閘打開，解除夾緊。

2.2.5直線軌道底座

直線軌道底座是固定軌道的零部件，它包括軌道固定板，軌道左右微調(diào)裝置，上下調(diào)節(jié)裝置。軌道固定板材料選擇45優(yōu)質(zhì)碳素機構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)處理（HRC28-32）長度與軌道短2mm，便于調(diào)節(jié)軌道的高度；微調(diào)裝置采用絲桿螺母調(diào)節(jié)。

2.2.6直線滑塊固定板

直線滑塊固定板作用是：一面與移測支架連接另一面固定四個滑塊并安裝直線電機次級繞組。移測裝置不用時，移出風(fēng)洞區(qū)需從這里拆開。因此該零件應(yīng)具有較高的強度和耐磨性，選擇45優(yōu)質(zhì)碳素機構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)處理（HRC38-42）；因重復(fù)拆卸，銷孔鑲套。

2.2.7支架成型及加工

支架是移測裝置結(jié)構(gòu)的重要零件，它要承受被測零件的重量、測量裝置的重量，軸向風(fēng)壓及自身總量。要滿足縱向彎曲變形量不大于1mm；扭曲變形量不大于1′；風(fēng)堵塞度大于1%；穩(wěn)定流場支架振幅不超過2mm；移測裝置的運動平穩(wěn)，不得出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象；移測裝置設(shè)計緊湊，在風(fēng)洞中易于拆卸等要求。支架的設(shè)計與加工工藝顯得特別重要，除支架設(shè)計圖的詳細技術(shù)要求及尺寸精度和形位公差外，還必須對加工工藝提出更高的要求：

a）支架成型后整體調(diào)質(zhì)處理：HRC35-40；

b）調(diào)質(zhì)后自然時效2-3月；或更長；

c）安裝平面：支架與滑塊固定板；支架與轉(zhuǎn)動安裝面。上加工中心一次加工；

d）安裝時必須設(shè)計微調(diào)裝置，保證安裝面自然貼合，杜絕一切造成支架變形的任何因素；

e）安裝調(diào)試好后，對于不需拆卸的零部件應(yīng)鎖緊加固，并設(shè)計防松動裝置；

f）拆卸的零件必須用銷子定位，銷孔鑲套，銷與孔滑配合，保證手能壓入。兩端用開口銷固定。拆裝時銷變緊，必須檢查支架是否變形或裝的位置不對，必須使用微調(diào)裝置，將兩面貼合孔對準(zhǔn)，用手將銷壓人，切忌在位置不對時用鎯頭將銷硬敲入。