断根机变速箱可靠性设计及其阻力测试系统的研究

论文摘要

随着科学技术的发展,机械产品的可靠性已经成为竞争的焦点,日益引起各国的重视。变速箱是小麦断根机的关键部件,由于传统的安全系数设计法存在着一定的局限性和盲目性,因此设计者往往会盲目加大安全系数,造成产品的笨重,提高了生产成本;同时其可靠性低,可靠性寿命难于估计。采用一种现代设计理论——可靠性设计法,将设计变量如实地当作随机变量而不是定值来处理,可以使设计结果更符合客观实际,从而使产品重量降低,而又具有高可靠性。 1.应用现代设计理论,完成小麦断根机变速箱主要零部件的可靠性设计。 本课题主要是以应力—强度干涉理论为基础,即以概率论的数学运算方法计算出机械零件不产生失效概率,并通过一次二阶矩法确定多维随机变量(如强度、应力等)的分布函数,二者利用联结方程相联系,以此完成断根机变速箱关键部件的可靠性设计。主要包括齿轮轴、变速箱齿轮、变速箱链轮、滚子链、三角带以及滚动轴承等零部件的可靠性设计。 设计结果表明,对于变速箱4根轴类零件,可靠性设计结果与传统的安全系数法设计结果相比其横截面积分别减少了32.18%,26.53%,13.78%和21.98%,可以大大的降低生产成本、节约原材料,而其可靠度均不低于0.999。另外通过其他零部件的设计及验证,变速箱系统的可靠度可达0.93997,大于可靠度为0.9的设计要求。 2.运用单片机技术,完成了断根机阻力测试系统的设计。 根据可靠性设计理论,为了获得断根阻力的真实值,为小麦断根机设计提供应力的统计数据,初步设计完成了基于单片机的小麦断根机土壤阻力测试系统的设计。其硬件主要由以下几部分组成:(1)控制部分:包括单片机处理器单元89C51、存储器及I/O口的扩展;(2)信号采集和处理部分:主要包括传感器及A/D转换部分;(3)信号的处理和存储部分;(4)按键及显示部分。软件部分采用模块化编程,主要包括初始化及相关显示模块、按键中断模块、采样频率确定模块、A/D转换及实时显示模块、数据存储模块及其他数据处理模块等。 完成实验室内的A/D转换的仿真测试的模拟试验。结果表明,该测

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 机械零件的可靠性设计方法
• 1.1.1 可靠性理论的发展过程
• 1.1.2 机械零件可靠性设计理论的发展及其在我国的应用
• 1.2 单片机测试系统的研究的研究现状
• 1.2.1 基于单片机的测试系统的组成、特点
• 1.2.2 我国土壤耕作测试系统的方法及其发展状况
• 1.3 课题研究的目的及意义
• 1.4 主要研究内容、方法
• 1.4.1 小麦断根机变速箱关键部件可靠性设计
• 1.4.2 小麦断根机土壤阻力测试系统的研制
• 1.5 预期研究成果及其创新之处
• 2 小麦断根机变速箱关键部件的可靠性设计
• 2.1 机械零件可靠性设计的基本理论
• 2.1.1 可靠性理论的内涵
• 2.1.2 机械产品可靠性设计的特点及方法
• 2.1.3 安全系数法与的可靠性设计法的比较
• 2.2 应力—强度干涉理论的可靠度的一般表达式
• 2.2.1 应力—强度干涉理论的数学模型
• 2.2.2 可靠度的一般表达式与可靠性系数
• 2.2.3 利用干涉模型进行可靠性设计具体方法
• 2.3 变速箱的可靠性设计
• 2.3.1 变速箱输入功率的确定
• 2.3.1.1 断根阻力的估算
• 2.3.1.2 变速箱输入功率的确定
• 2.3.2 变速箱各零件可靠度的分配
• 2.3.3 齿轮轴的可靠性设计
• 2.3.4 齿轮的可靠性设计
• 2.3.4.1 齿面接触疲劳强度的校核
• 2.3.4.2 齿根弯曲强度的校核
• 2.3.5 链轮的可靠性设计
• 2.3.6 链条的可靠性设计
• 2.3.7 滚动轴承的可靠性设计
• 2.3.8 三角带传动的可靠性设计
• 3 小麦断根阻力单片机测试系统的设计
• 3.1 断根机的工作原理及其阻力测试系统设计的目的
• 3.1.1 小麦断根机的工作原理
• 3.1.2 小麦断根机总体受力分析
• 3.3 土壤阻力测试系统的硬件设计
• 3.3.1 土壤阻力测试系统的机械原理
• 3.3.2 测试系统的总体结构及其主要功能
• 3.3.3 系统的硬件组成
• 3.3.3.1 微处理器的选择
• 3.3.3.2 A/D转换接口电路设计
• 3.3.3.3 数码显示及键盘选择硬件接口电路设计
• 3.3.3.4 数据存储接口电路设计
• 3.3.3.5 复位电路及其系统电源的设计
• 3.3.3.6 力传感器的选择
• 3.4 土壤阻力测试系统的软件设计
• 3.4.1 系统软件的主要功能
• 3.4.2 软件系统的总体设计
• 3.4.3 软件系统的主要模块
• 3.5 系统的抗干扰设计
• 3.5.1 硬件抗干扰设计
• 3.5.2 软件抗干扰设计
• 4 结果与分析
• 4.1 可靠性设计方法设计结果分析
• 4.1.1 轴类零件可靠性设计结果与传统设计方法的比较
• 4.1.2 变速箱设计结果的可靠性分析
• 4.2 阻力测试系统的仿真测试
• 4.2.1 AD转换模块输入输出线性分析
• 4.2.2 传感器的模拟试验
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的文章