优秀机械设计类毕业论文

近年来，由于国际工程机械产业格局的变化，中国已经成为工程机械行业领域内重要的生产市场和消费市场。下面是我为大家整理的关于机械毕业设计论文，供大家参考。

摘要：驾驶室大总成作为装载机的主要部件，其中电器元件的质量反馈率一直居高不下。在分析各电器元件工作原理的基础上，对受检电器元件进行了分类，根据各类电器元件不同的工作原理，提出了相应的检测方案并制作电检平台。跟踪结果表明，该电检平台满足生产线的节拍要求，改进效果良好。

关键词：电子检测技术;驾驶室;质量

电子检测技术是一种综合性检测技术，主要包括电子测量系统及电子信息技术两个方面[1]。随着科技的发展，电子检测技术在各行各业的应用越来越普遍[2]。尤其是在汽车维修中的应用，更是为提高汽车维修质量提供了重要保证。电子检测技术诞生之初，便在汽车行业得到了广泛的应用，而在工程机械行业应用不多。

1现状调查

长期以来，装载机驾驶室作为公司的核心业务，为客户提供的只是驾驶室小总成———涂装后的钣金件+部分内饰件。客户为了提高生产线的产能和效率，希望我公司为其提供驾驶室大总成———在驾驶室小总成的基础上增加电器等控制部分元器件的装配，并要求产品质量不低于其原生产线的水平———质量反馈率不高于.经过几个月的跟踪发现，仅电器部分一项的平均反馈率就达到了，占总反馈率的85%.由于驾驶室电器元件故障而导致的返修，不仅损害了客户的权益，我公司也为此付出了大量的售后返修服务费用及质量索赔费用，并且严重影响公司的品牌形象，因此装载机驾驶室电器部分的质量亟需改进。经查找和分析，造成以上状况的原因主要有：(1)没有针对电器元件的检测设备，电器元件的进货质量无法得到保证;(2)没有针对驾驶室大总成的检测设备，无法保证产成品的质量。根据数据统计，95%以上的电器问题都是由于驾驶室大总成没有检测设备造成的，而并非电器元件本身的质量问题，因此本文重点讨论如何解决第二方面的问题。以我公司产量最大的50CN/855N/855等三种机型为研究对象，运用电子检测技术的工具和方法，对电器元件及驾驶室大总成进行分析和改进，解决难题。

2驾驶室及其电气系统原理分析

根据客户对电器元件质量的要求，通过对50CN/855N/855等三种机型进行分析，发现共有73种典型的驾驶室大总成，涉及到21种电气系统，10种驾驶室主线束，分别对应10种电气原理图。为获取系统需要检测电器的特征，本文分别对10种驾驶室主线束及其对应的电气原理图进行对比分析，通过分析，所使用的驾驶室主线束插接件的定义存在以下主要问题：不同驾驶室主线束所使用的插接件型号不同，例如：驾驶室主线束A使用的是十六线接插件，而驾驶室主线束B使用的是四十八芯插接件;同一种插接件的同一号接口，在不同的驾驶室主线束中定义的信号类型不同，例如：同是使用四十八芯插接件，驾驶室主线束C的29号接口定义的是预热工作指示信号，而驾驶室主线束D的29号接口定义的是制动气压报警信号。电子检测技术在工程机械驾驶室质量控制中的应用侯玉寒(广西威翔机械有限公司，广西柳州545007)摘要：驾驶室大总成作为装载机的主要部件，其中电器元件的质量反馈率一直居高不下。在分析各电器元件工作原理的基础上，对受检电器元件进行了分类，根据各类电器元件不同的工作原理，提出了相应的检测方案并制作电检平台。跟踪结果表明，该电检平台满足生产线的节拍要求，改进效果良好。关键词：电子检测技术;驾驶室;质量以上两个问题会导致以下几个方面的问题：(1)增加设计和人工成本。每种车型均定义了大量但差异性较小的驾驶室主线束，不利于生产线人力资源的合理调度与配置;(2)增加了装配人员的安装难度。由于每个车型的线束定义不一致，导致装配人员需要掌握复杂的线束安装信息，易出现装配错误;(3)增加制造的复杂性和维护难度。不同插接件接口的型号不同增加了生产制造的复杂度;(4)增加驾驶室大总成电器检测成本。驾驶室电器检测设备必须根据不同的主线束和插接件进行个性化的设计和配置，增加了检测成本，不利于标准化、统一化检测。针对驾驶室主线束存在的问题，提出以下改进建议：一是，对不同驾驶室主线束的共同插接口定义统一型号的插接件;二是，对不同驾驶室主线束中的共同电器定义统一的插接件接口编号;三是，对不同车型中出现的特殊电器元件，采用预留插接件接口的方式实现。

3驾驶室电器检测需求分析

生产线只是完成驾驶室内各部件的装配工作，包括各种钣金件、内饰件、座椅、电器、开关以及各电器之间的布线等，驾驶室大总成作为主机厂的配套产品，在进入主机厂总装前，驾驶室大总成的电器未制信号，如仪表盘、气压表等。根据驾驶室大总成内部电器元件的分类情况，通过与相关部门技术人员的沟通和交流，本次制作的电检平台应能够实现如下功能：为驾驶室提供可以工作的直流电源，电压为(24±2)V;具有短路自保护功能;能够判断驾驶室电器元件及其电气回路是否正常工作。通过该电检平台对工作灯、线束、开关、仪表等电器元件进行检测，以判断驾驶室内各电器元件及其装配质量。系统总体要求性能指标如下：(1)安全性。防止因线束或电器元件短路或断路等故障而导致的系统及电器的损坏;(2)可移动性。考虑到下线返修及特殊机型导致的节拍不一致，电检平台应方便移动，可实现在不同地点检测;(3)互换性。除了能够实现对现有典型机型的检测外，还应具有可扩展性，一旦有新的机型出现，可以方便的应用于新机型的检测。

4驾驶室电器检测方案设计

由于驾驶室大总成内各受检电器元件的特殊性，针对不同类别的受检电器元件应分别设计相关的检测方案。(1)第一类电器元件检测方案设计如图1所示，该类检测电器元件已与控制开关、线束相连接。由于已经构成电气回路，因此可以由电检平台为驾驶室供电，检测人员闭合/打开控制开关，使其形成闭合回路，通过观察人工判断该类电器元件的工作情况是否正常。(2)第二类电器元件检测方案设计如图2所示，该类电器的工作部件在前后车架上，未与驾驶室形成电气回路，因此需要在电检平台中设计显示模块，以模拟该类电器元件，然后通过电检平台为驾驶室供电，检测人员闭合/打开对应的控制开关，使其形成闭合回路，通过观察该显示模块的工作情况判断该类电器元件的工作情况是否正常。(3)第三类电器元件检测方案设计，该类检测电器元件在驾驶室内，未与前后车架形成电气回路，主要是由各种传感器组成，如温度传感器、压力传感器等。因此在电检平台对应的电气回路中串联一定阻值的电阻以模拟该类电器元件发生的信号。在信号产生并向驾驶室提供对应的输入后，通过人工观察驾驶室内电器元件的显示情况以判断该电气回路工作是否正常.(4)驾驶室电器检测设备总体方案设计由于涉及到的机型繁多，使用的驾驶室主线束多达10种，在各类电器元件检测方案设计的基础上，应重点考虑方案的总体设计，以便设备能够很好地应用在所有机型上。为实现该功能，电检平台采取分段式、模块化设计的方法，即24V直流电源和显示模块作为一个整体，通过过渡线束连接不同车型的驾驶室主线束。在过渡线束中，针对不同车型的驾驶室主线束根据其实际情况进行插接件接口的连线。由于电检平台需要长期处于生产一线，工作环境相对恶劣，必须满足在复杂工作环境下长时间可靠运行的要求，因此设备的主体采用厚的304不锈钢制。根据实际需求，该系统需要具有短路保护功能，需要在主干路上增加漏电保护器;为使设备便于移动，在设备底部安装万向轮，同时考虑到在使用时设备应能够固定，因此应使用带有锁止功能的万向轮

5驾驶室电器检测设备检测流程设计

该电检平台的检测对象是10种驾驶室主线束对应的73种驾驶室大总成。本文通过对10种驾驶室主线束的实际研究，对这73种驾驶室大总成受检电器元件的控制规则做以下说明，以方便检测人员的实际操作，.由于受检电器元件较多，为提高检测人员的工作效率并防止在操作过程中漏检，在与检测人员沟通的基础上，对检测流程做以下设计：(1)接通电检平台和要检测的驾驶室大总成，打开电源总开关;(2)将钥匙插在电锁插孔处，并拨到“ON”档，开启整机电源，观察整机是否通电;(3)依次拨动控制面板上的翘板开关并观察相应的电器元件工作是否正常;(4)观察控制面板上的气压表、计时器是否有显示，按下点烟器后5-8s，点烟器是否弹起;(5)打开/关闭风扇、壁灯、收放机及空调系统的开关，观察对应电器元件工作是否正常;(6)拨动左右转向灯开关、喇叭开关、远近光灯翘板开关，观察仪表及显示台对应的显示区域是否有显示;(7)观察各传感器及压力开关在仪表对应位置上的指示灯是否指示正常;(8)记录检测过程中发现的问题，关闭电锁，拔掉连接线，重复以上步骤进行下一台检测。

6结束语

根据本方案设计制造的电检平台已经投入实际应用，通过近半年的根据验证，本次工艺改进效果良好，产品质量得到显著提高，有效解决了驾驶室大总成电气方面客户反馈率高的问题，驾驶室大总成电气问题平均反馈率降低到了，使驾驶室大总成反馈率居高不下的问题得到明显改观，每年为公司节约返修成本及质量索赔费用十万余元。此设计思路目前已推广至30E/40B及即将量产的H系列机型上。

参考文献：

[1]谭浩.重型汽车驾驶室线束检测仪的制作[J].汽车电器，2006，(8)：40-44.

[2]孙上媛，葛云峰.汽车线束检测系统研究[J].试验技术与试验机，2007，11(4):51-55.

摘要：随着经济的不断发展，国内公路工程建设发展的速度也渐渐加快。伴随着我国城市化进程速度逐渐加快，提高公路工程机械设备的经济化管理，完善及改进公路工程对机械设备管理及使用是非常有必要的。但是当前公路工程的机械设备经济化管理及使用方面都还存在或多或少的问题，因此，不断改进公路工程机械设备的管理工作,才能有效地保障机械施工技术的水平。文章就公路工程机械设备管理的发展趋势展开分析，深入探讨经济化管理及使用在公路施工过程中存在的问题，并提出相应的解决措施，以期促进机械设备的管理及使用。

关键词：公路工程;机械设备;经济化管理;使用

1概述

随着机械化施工技术与水平的不断提升,工程机械设备已成为当前施工项目设计的一个关键部分,对工程的施工进度、施工计划及施工的方法有很大的影响。工程只有选取比较先进、经济及可靠的机械设备,并配置相对应的机械设备，进而优化工程施工方案，才可以充分发挥机械设备在工程建设中的工作效率，保证施工过程的顺利进行，尽量缩短项目施工的工期。机械设备作为整个施工环节的重要施工工具，对整个公路工程来说，科学、有效地管理和与使用工程机械设备就显得非常重要。

2公路工程机械设备管理的发展趋势

目前，公路工程的机械设备管理逐渐朝着信息化的方向发展。随着科技的不断发展，信息化的管理方式渐渐渗入到各个行业中，企业在信息化管理的基础之上，充分利用计算机技术对其进行管理，使得设备的管理变得更加的科学化与合理化，充分发挥机械设备在施工过程中价值，进而提升其使用效率。

3公路工程机械设备管理中存在的问题

施工单位在开展公路工程建设的过程中，对机械设备的使用率非常低，造成资源浪费严重，影响了整个施工项目的施工质量及施工进度，同时也增加了项目的施工成本。主要原因是施工单位欠缺一个健全与完善的施工体系，缺乏合理、规范的施工机械组织，从而影响到整个项目的施工质量、成本及进度，导机械化设备在工程的施工期内没有得到得到有效的应用。当前的公路工程机械设备管理中出现的问题主要表现在以下方面。

缺乏健全的机械设备的管理机构

近年来，部分施工单位仍然缺乏较为合理、有效的机械设备管理制度，并且管理人员的责任也不明确，对设备的台账、档案资料的构建工作也管理缺乏相应的，小部分施工单位在购买新设备以后，未能及时入账，导致管理工作被动，机械设备随意使用，严重的有可能会造成资产流失。但有些施工单位将新买到的设备账面做成已经购买的设备，以此来逃避税收。

机械设备的使用率较低

目前，很多施工企业内部的管理部门常常形成一种各自为政及自成一体的管理方式，很难实行统一的管理及调配，造成很多机械设备无法按照施工的需求协调使用，因此，很多设备很难投入到公路工程的施工中。由于公路工程建设的阶段性较强，经常会在项目忙的时候缺乏设备，而在非施工的时期，又有很多设备闲置，导致资产积压严重,降低工程的投资收益。

没有及时更新机械设备

部分公路工程的施工单位一直都是使用以往的设备来进行施工，与新设备相比，其施工速度比较慢并且施工的质量非常差，从而影响整个公路施工路段的使用年限。因此，公路工程的施工单位应建立较为完善的设备管理体系，并成立相关的监管部门，确保公路工程设备的管理工作可以有效地开展。此外，施工单位也要及时更新机械设备，淘汰陈旧的机械设备，进而确保施工人员利用娴熟的操作技术设备进行相关的作业，从而提升施工单位的施工进度及质量。

机械设备操作人员素质较低

以往因很多施工单位对设备管理工作不够重视,造成很多缺乏能力的施工人员担任设备的操作工作。施工单位只看中眼前的利益,而忽视长远的利益,同时也缺乏对设备操作人员的教育与培训,部分操作人员经常会进行一人多机操作,一边操作压路机，一边操作装载机及摊铺机,还有少部分操作人员的责任心较弱，没有严格根据相关的规定进行作业，没有及时维护设备，导致很多设备损坏，维修的费用也逐渐增加。此外，由于很多施工单位缺乏相关的责任制度，造成项目的施工人员只关注到短期的利益，缺乏长远的计划，机械设备的管理及使用很不协调，施工企业内部经常会出现重视使用，而忽视对设备的管理，为达到施工工期的要求，大部分设备在施工期间内，常常会处于超负荷运行状态，造成机械设备出现磨损老化，不仅影响公路工程的施工质量，还加大了设备的维修费用。

4公路工程机械设备的经济化管理与使用措施

对于当前公路工程的机械设备经济化管理和使用过程中出现的问题，施工企业想要提升设备的适应效率，就应使用科学的措施合理配置与优化机械设备。因此，施工单位要想促进设备经济化管理及使用效率，应从以下几个方面实施管理。

转变机械设备的管理理念

在市场竞争激烈的环境之下，公路施工单位要想提升设备的使用效率，就应逐渐转变以往的管理理念。同时，施工单位也应从使用设备所产生的经济效率以及优化设备的性能方面来考虑施工单位的资产优化。随着现代信息技术不断发展，很多设备已难以适应工程建设的需求，特别是公路施工现场的需求，这就要求公路施工单位的管理人员必须要及时调整机械设备的管理理念，更新与优化机械设备的资产，只有这样才能提升机械设备的使用率。

定期检修机械设备

公路工程的施工人员应制定相应的维修计划，定期检查与维修机械设备。现阶段，公路工程管理人员对设备的检查与维修工作，大都是根据施工人员的检修经验进行判断，并依靠以往的施工经验更新及检修设备零件，尽管这种检修方式较为简便，但实际上这种检修方法很难把设备内存在故障全部排查出来，也有可能会因检修人员判断失误，给设备的使用带来相应的隐患。

提升机械设备的利用率

施工单位要想加强对设备的管理，首先应提升管理人员的基本素质、现代化管理方式以及专业的设备管理能力，不断增强对管理人员的专业能力培训及技能培训,补充新的知识与方法，只有这样才能适应信息技术发展的需求。针对一些施工技术要求比较高以及重要的机械设备,施工企业也应对其进行统一管理及分配，并进行专人操作及管理。而对部分施工技术要求较低,使用较为频繁的机械设备,施工单位可交给相关部门进行管理，由单位实现统一管理。进而确保施工设备能及时投入使用，进一步提升机械设备的完好率与利用率。

加强对机械设备操作人员的专业培训

机械设备的操作人员是操作设备的主体，对设备完好率起着关键性的作用。并且人的思想观念在很多时候能够指导人的行为，因此，想要提升机械设备的完好率，就必须要不断提升操作人员的基本思想素质，按照规章制度来进行相关的操作，同时提升设备操作人员的专业知识及操作技能，多引进一些新的施工技术及方法，以便适应现代化机械设备的发展需求。公路施工单位对于部分文化素质较低的操作人员，必须要加强对员工的培训，在操作人员取得相关的机械设备操作证才可以上岗。只有这样才能够进一步提升机械设备完好率及利用率，从而确保机械设备在当前的公路工程建设过程中，可以得到非常有效的应用。并且设备操作人员具备良好的思想素质及多了解机械设备方面的知识，对提升设备的完好率与利用率是一个非常有效的保证。

5结语

总而言之，随着公路事业的发展，公路工程机械设备的管理及使用也存在一定的问题，国外部分先进的设备与施工企业渐渐涌入，并参与到国内的市场竞争中。同时,很多先进的机械设备管理知识与管理理念对促进其管理机制的改革与健全有很大的影响，并也提出了很大的挑战。因此，相关的公路工程施工管理人员应该从机械设备的经济性与效益性等方面实施管理，尽量改进与完善公路工程机械设备的结构，提升公路工程养路的装备水平及使用效率，尽量从工程的资产经营方面做好养路机械设备的管理工作，以便为公路工程机械设备的管理及使用带来更大的经济收益。

参考文献：

[1]江雁.我国公路工程施工中机械设备的应用和管理[J].价值工程,2014,(9).

[2]岳欣光.浅析我国公路工程中机械设备的使用与管理[J].黑龙江科技信息,2013,(6).

[3]丰锴.提高交通工程机械管理与维护工作的措施研究[J].交通建设与管理,2015,(4).

随着社会的进步,工业的发展,我国机械制造业得到了巨大的发展。下文是我为大家整理的关于机械设计方面毕业论文例文参考的内容，欢迎大家阅读参考!

浅析大型机械驾驶室减振设计

摘要：本文概述了工程机械减振技术的发展概况，并以大型机械的驾驶室减振设计为背景，探讨了发动机悬置设计的基本原则，并对发动机减振的布置的力学特性进行分析，最后提出了以驾驶室模态试验为基础来检验现有类型的驾驶室的结构弱点检验和构件加强的方法。

关键词：机械 驾驶室 减振设计

1、概述

工程机械在水利工程、道路施工、矿山等场合得到大量的使用，其性能的可靠性直接影响到工程建设的正常开展。这类机械的设计时通常采用静态设计，设计理念上更多的是考虑机械的强度、耐久性等和机械的工作性质直接相关因素。但从实际使用情况来看，国产的大型工程机械普遍存在着施工过程中振动过大的问题，这将间接影响设备的抗疲劳特性和操作人员的舒适性和操作的稳定性。

由于工程机械的工作环境恶劣，车体结构的振动问题更加明显，直接影响到驾驶员的舒适性和驾驶的安全性。因此对于大型工程机械而言，控制车体振动尤其是驾驶室的振动，寻求有效的减震设计方法，对于提高驾驶员的舒适度和车体驾驶室构件的疲劳寿命都是有重要意义的。大型工程机械的振动控制问题是个非常复杂的问题，本文将这一问题缩小到驾驶室的减振设计上，主要通过发动机悬置位置的优化设计，以及基于模态分析和被动隔振理论来降低驾驶室的振动效应。

早期的汽车发动机减振方法是利用硫化橡胶，但硫化橡胶在耐油和耐高温方面表现不够理想。20世纪40年代设计出了液压悬置装置来降低发动机的振幅，并取得了较好的使用效果。但液压悬置减振装置在高频激励下会出现动态硬化的问题，已经逐渐不适应汽车发动机减振的要求。

上述几类减振方式都属于被动减振技术，在此基础上，随着发动机减振技术的进步，半主动减振技术开始应用到发动机减振中，这类减振技术的代表作是半主动控制式液压悬置装置，这类减振技术的应用最为广泛。尽管后来又出现了由被动减振器、激振器等所构成的主动减振技术，这一技术能够较好的实现降噪性能，但结构非常复杂，在恶劣工作环境下的工程车辆较少使用。

在工程车辆驾驶室的舒适度设计方面，主要所依据的是动态舒适性理论，用以评价驾驶人员在驾驶室振动的条件下对主观舒适程度。从驾驶员所承受的振动来源来看，主要是受发动机的周期性振动和来自于路面的随机激励。其传递机理较为复杂，跟发动机、驾驶室、座椅等的减振都有关系。因此为便于分析，本文中只针对驾驶室的减振问题展开研究。

2、大型工程机械驾驶室的减振设计

如前文所述，驾驶室的振源激励主要来自于路面和发动机及其传动机构。来自于路面的振源激励具有很大的随机性，要进行理论分析非常困难。加之在需要使用大型工程机械的场合机械的运动速度一般都较慢，随之产生的路面激振频率较低。因此相比之下，大型机械的发动机在运行时一直都处在高速运转状态，由此产生的激振频率很高，也更容易导致构件的疲劳损坏，实践证明发动机及其附件的疲劳损坏主要是由发动机周期激振力产生的交变应力引起的。从物理背景来看，工程机械的驾驶室所受到的振动激励主要来从车架传递到台架，驾驶室的振动行为属于被动响应。为了便于分析，将驾驶室的隔振系统进行简化，以单自由度弹簧阻尼系统来对驾驶室受到振动激励过程进行分析。

发动机的悬置设计

发动机在工作过程中的振动原因主要是不平衡力和力矩，这类振动不仅会引起车架的的振动，也会形成较强烈的噪声，不仅会影响到构件的使用寿命也会影响驾驶员的舒适度。要缓解发动机振动所造成的负面影响，采用悬置的设计方式是比较有效的途径，其实现方式是在动力总成和车架之间加入弹性支承元件。悬置设计方式的理论基础是发动机解耦理论，通过解除发动机六个自由度解耦，改变发动机的支撑位置，从而实现发动机自由度间振动耦合的解除。

此外，需要配合使用解除耦合后的各自由度方向的刚度与相应的阻尼系数，但应注意在解耦之后振动最强的自由度方向的共振控制，可应用主动隔振理论来确定减震器的刚度和阻尼系数。采用合适的刚度和阻尼系数的目的在于控制发动机悬置系统的减振区域。

具体到悬置设计的细节方面，主要是确定发动机支撑的数目和相应的布置位置。在考虑发动机动力总成悬置系统的支撑数目时，考虑的因素包括承重量和激振力两大类。在设计时通常都会依据车辆类型的不同选择三点或者四点支撑方式。对于大型机械而言，在实践中一般都会采用四点支撑的方式，本文中作为算例的发动机属于某型重型挖掘机的发动机。因此采用经典的四点支撑。其支撑位置选择在飞轮端和风扇端，上述两个位置分别设置两个对称的支撑点，采用支撑对称的目的在于后期解耦方便。从布置的方式上看，主要有平置、汇聚和斜置三种典型布置方式，具体采用哪种方式取决于发动机周围附属配件的布局方式以及车架所能提供的空间有关。本文中不重点讨论减振支撑的布置方式，因此仍然采用平置式的减振布置方式。

悬置系统的动力学分析

为减少研究成本，在支撑的材料上选用橡胶减振器。由前节所述，由于采用的是四个平置式的橡胶减震器，因此可以在进行力学分析时将其简化为三个互相垂直的弹簧阻尼系统，从而可以构建一个发动机主动隔振的力学模型。

驾驶室模态试验

在上述基本力学分析的基础上，进一步采用驾驶室模态试验的方法来检验整个驾驶室的减振效果，其目的在于掌握驾驶室的动态特性和找出驾驶室结构上的薄弱部位，同时以试验为基础还可以调整驾驶室减震器的系数匹配，减小驾驶室的整体振动响应。在试验时以快速傅里叶变换为以及，测量激振力和振动响应之间的关系，从而得到二者之间的传递函数，而模态分析的目的是通过实现来实现传递函数的曲线拟合和确定结构的模态参数。本试验中采用LMS模态测试分析软件，驾驶室所受的激振用力锤激振器来模拟。

在试验时用力锤敲击驾驶室从而制造出1-200HZ脉冲信号。通过记录下在不同激振频率下驾驶室结构的反应来确定驾驶室各个构件的强度，以及应该避免的激振频率。在得到这些基础数据后可为后续的驾驶室减振设计的选择悬置系统的减振区域的临界值，使得驾驶室所有构件的固有频率都能够位于减振器的减振区域内，从而起到抑制驾驶室结构的振动响应。

参考文献

[1]司爱国.轮式装载机行驶稳定系统开发与研究[D].北京：北京科技大学硕士学位论文.

[2]王敏.轻卡动力总成悬置系统的隔振性能[D].合肥：合肥工业大学硕士学位论文.

浅谈机械的可靠性设计

【摘要】本文主要叙述机械可靠性设计的一些基本内容，在此基础上进一步的分析了机械可靠性的优化设计，以及重点的分析了机械可靠性设计的稳健设计，希望能够对我国的机械可靠性设计发展有所帮助。

【关键词】机械可靠性设计;发展沿革;优化设计;稳健设计

引言：20世纪40年代的时候出现了可靠性设计思想，这种思想主要是将安全度作为主题所研究的可靠性理论，这项技术出现后在理论学术界以及实际工程界都有了很大的关注度，相关的理论以及方式也是不断的出现。比如：M onte C arlo 模拟法 、矩方法和以矩方法为基础的可靠性理论、响应面法、支持向量机法 、最大熵方法、随机有限元法和非概率分析方法等这些理论设计到了静强设计、疲劳强度设计、有限寿命设计的各个方面，对于结构系统、机构系统、震动系统等有这可靠性的研究。

1.机械可靠性设计的概述

在产品质量中可靠性是其最为主要的指标以及最重要的技术指标，工程界对于这一点也是越来越重视。在产品的设计、研制、装配、调试等各个环节中可靠性都有着一定的关联性，所以说在概率统计理论的基础上要加大其的推广认识，这样对于原本传统的相关问题能够很好的解决点，同时将产品质量提升上去而且使得产品成本有所降低。经过多年的发展，可靠性技术的不断发展，使得机械可靠性以及设计方式出现了很好的种类，但是就具体的实质来说，大致的分为数学模型法以及物流原因方式两种。

数学模型法就是通过某种实验数据所得概率统计为基础，逐渐的划分为两点，第一点为时间范畴中所涉及的量是可靠性质的，也是就是说因为依据某种规律在时间变动下，疲劳寿命以及耗损失都是在一定的范围之内的;第二种为，将某种偶然因素所发生结果所表现的可靠性，主要是因为不定期所出现的偶然因素所波动的，都是通过概率可靠性对于随机事件计算的，也会发展为两个方面：第一种是对模型法或者相关扩展方式，这样的方式主要是对于产品实效原因产生与产品上应力大于产品本身的强度，所以说应力概率是低于可靠度强度的，第二种为随即过程中或者是随机场不超出规定水准的概率。

2.可靠性优化设计

可靠性优化设计的基本理论

无论是什么样的机械产品，在最开始的方案构建到后期的生产制造实施，都是需要经过一个设计过程的，但是现在计算不断发展，新的知识、新的材料、新的手工艺、新的会计不断的出现，使得机械产品日益在完善，这就是所谓的知识成就了技术、技术成就了产品时间。使得研究的时间越来越短，但是结构确实越来越复杂，这样的情况下顾客对于产品功能、性能、质量、或者是相关服务都有着很大的要求。

这样的趋势下，对于设计整个过程要加大进度，设计周期要缩短。同时需要注意的是，对于设计是不是能够完善来说，产品的力学性能或者是使用价值、制造成本都是有着一定行的影响的，但是对于产品企业的工作质量或者是仅仅效果也是有着相对影响的，所以说，如何将设计质量提升上去，设计理论怎么发展下去，设计技术怎么做到更好，设计过程怎么才能加快嫉妒，都是现在机械设计中所研究的重要问题。

60年代的时候是机械优化设计发展最为迅速的时候，将数学规划以及计算机技术这两种结合在一起。所谓的数学规划理念在现在已经是不断的成熟起来，计算机技术也是高速的发展和广泛的使用中，在工程设计中为最普遍使用优化设计提供相关理论以及方式。

国家能源以及相关资源的是否被合理使用都受到了产品最佳、最可靠性的问题影响，通过使用最佳或者是最可靠性设计能够得到小体积、轻质量、节能材料的产品，同时这样产品有着一定的可靠性，机械产品所进行优化设计的主要目标就是根据一定的预期点或者是安全需要，通过一种最优化的形式将产品展示处理，在进行设计的同时需要将各种载荷随机性考虑到位，同时不能忽略的是结构参数的随机性，这两点对于产品都有着一定性能的影响。

所谓的可靠性优化设计是指质量、成本、可靠度这三方面的，将产品的总体可靠度进行一定的性能约束优化，将所出现的问题合理安全性的相结合，这样也是在结构布局或者是产品质量有保证情况，使得产品有了最大化的可靠度。

近年来可靠性优化设计发展

最近的30年内，机械设计领域中，因为科技的融入使得现代化设计方式以及相关的科学方式不断的出现，在可靠性设计或者是优化设计方面一定有着很高的水准，但是就单方面来说，无论是可靠性设计或者是优化设计，都不能很好的将其所具备的巨大潜力展示出来。一点是因为可靠性设计和优化设计是不相同的，在机械产品经过可靠性设计之后，不能将其工作性能或者是参数达到最为优秀的一点，还有一点是因为优化设计所包含的不是可靠性设计，机械产品要是在不可靠性情况下所进行的优化设计，不能保证产品在一定的条件下或者是时间内，能够将所规定的功能很好的完成，有的时候也许会出现一定的事故，这样直接都有着经济损失。

除此之外，因为机械产品有着很多的设计参数，要是对于多个设计参数进行确定的时候，单纯的可靠性设计就不是这样有地位了，所以在进行可靠性优化设计研究的前提下，要将机械产品可靠性要求先保证，同时保证所运行的环境是最佳的工作性能以及参数，将可靠性或者是优化性设计很好的结合在一起，然后在发展研究设计，才能得出最为优秀的设计方式。

关于可靠性的稳健设计

产品质量是企业赢得用户的关键因素 。任何一种产品，它的总体质量一般可分为用户质量if't-部质量)和技术质量(内部质量)。前者是指用户所能感受到、见到、触到或听到的体现产品优劣的一些质量特性 ;后者是指产品在优良的设计和制造质量下达到理想功能 的稳健性。稳健设计作为一种低成本和高质量的设计思想和方法，对产 品性能、质量和成本综合考虑，选择出最佳设计，不仅可以提高产品的质量，而且可以降低成本。在机械产 品设计中，正确地应用稳健设计的理论与方法可以使产品在制造和使用中，或是在规定的寿命期 问内当设计因素发生微小变化时都能保证产品质量的稳定 。

结束语：总而言之，对于机械的可靠性设计而言，设计人员应该根据实际，做出最优的设计，只有这样的设计才能将可靠性或者是优化设计巨大潜力发挥出来，将两点所具有的优势已近特长全部发挥出来，才能达到产品最佳以及最可靠点，这样的设计有着最为先进和最实用的设计特点，才能最好的达到预定的目标，和保证在设计中的机械产品的质量以及经济效益。

【参考文献】

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文章《机械类毕业论文》正文开始>>摘 要：综合运用了PI控制器，PWM控制器等 现代 工业 控制常用的控制部件及相关设计方法。主要介绍了直流电动机PWM控制系统原理，设计了调速系统，分析了直流脉宽调速系统的机械特性，最后建立了PWM控制与变换器的数学模型。关键词：调速；直流电动机；PWM控制；PI控制器1 直流电动机PWM控制系统直流电动机PWM控制系统原理。PWM控制技术一直是变频技术的核心技术之一。它通过分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。直流电动机PWM控制系统有可逆和不可逆系统之分。可逆系统是指电动机可以正反两个方向旋转；不可逆系统是指电动机只能单方向旋转。对于可逆系统，又可分为单极性驱动和双极性驱动两种方式[1]。这里只研究双极性驱动。 H型双极性可逆PWM驱动系统控制原理。“H”型是双极性驱动电路的一种，也称为桥式电路。如图1所示。其电路是由四个开关管和四个续流二极管组成，单电源供电。四个开关管分为两组，V1和V4为一组，V2和V3为另一组。同一组的开关管同步导通或关断，不同组的开关管的导通与关断正好相反。在每个PWM周期里，当控制信号Vi1高电平时，开关管V1和V4导通，此时Vi2为低电平，因此V2和V3截止。电枢绕组承受从A到B的正向电压；当控制信号Vi1为低电平时，开关管V1和V4截止，此时Vi2为高电平，因此V2和V3导通，电枢绕组承受从B到A的反向电压，这就是所谓的“双极”。由于在一个PWM周期里电枢电压经历了正反两次变化，因此其平均电压U0可以用下式决定：U0=（■-■）US=（2■-1）US=（2a-1）US（1）可见，双极性可逆PWM驱动时，电枢绕组所承受的平均电压取决于占空比α大小。当α=0时，U0=-US，电动机反转，且转速最大；当α=1时，U0=US，电动机正转，转速最大；当 时，α=1/2时U0=0，电动机不转，但电枢绕组中仍然有交变电流流动，使电动机产生高频振荡，这种振荡有利于克服电动机负载的静摩擦，提高动态性能。2 调速系统的设计对于一个控制系统而言，最关键的是控制器的设计，控制器设计的好坏关系到控制系统性能的优劣。控制器要求实时性强，通用性强，具有较强的智能，在满足性能指标的前提下应尽可能的简单。PI控制器相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于S左半平面的开环零点。位于原点的极点可以提高系统的型别，以消除或提高系统的稳态误差，改善系统的稳态性能。而增加的负实零点则用来提高系统的阻尼度，缓和PI控制器极点对系统稳定性产生的不利影响。只要积分时间常数Ti足够大，PI控制器对系统稳定性的不利影响可大为减弱。在控制系统中，PI控制器主要用于改善控制系统的稳态性能[2]。闭环调速系统的转速和电流调节器都采用PI调节器。采用PI调节器的自动控制系统。从传递函数看，自动调节系统为：■=WP1（S）=KP■=KP+■（2）U1可分成比例部分U1P，和积分部分U1I，其中，比例部分与偏差成正比积分部分同偏差的积分有关，把两部分加起来，就是调节器的输出信号U1。当偏差信号ε是阶跃信号时，比例部分会突然加大，而积分部分则按线性增长，经过一定时间后，U1输出达到限幅值。而实际系统中，偏差信号ε只是一开始突跳，随着输出信号USC的增长，偏差信号ε便逐渐降低，U1是否能够升到限幅值，就要看U1的增长和ε的衰减哪一方更快。如果调节对象的时间常数远大于调节器的时间常数，则ε下降较慢，由于调节器的积分作用，尽管在下降，U1仍继续增长，在ε衰减到零以前U1还来得及升到限幅值[3]。如果调节对象的时间常数较小，则ε衰减较快，当积分量还来不及把U1抬高到限幅值以前，ε已经衰减到零，U1也就不能再增长，这时积分器不会饱和。在动态过程中，PI调节器输出电压U1是否饱和对系统的输出波形很有影响。若U1一旦饱和，只有ε变负，即USC＞Usr时，才有可能使它退出饱和，因此 必然超凋。3 直流脉宽调速系统的机械特性由于采用了脉宽调制，严格地说，即使在稳态情况下，五金加工脉宽调速系统的转矩和转速也都是脉动的[4]。所谓稳态，是指电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态，机械特性是平均转速与平均转矩（电流）的关系。采用不同形式的PWM变换器，系统的机械特性也不一样。对于双极式控制的可逆电路，电流的方向是可逆的，无论是重载还是轻载，电流波形都是连续的，因而机械特性关系式比较简单。US=Rid+L■+E（0≤t