-制造研究
学术
ACADEMIC 2019.03
094
0 引言
汽车在使用过程中弹簧始终处于压缩状态，长期的压缩会使得弹簧产生一定的形变，其装配位置也会随着时间的推移而不断产生轻微变化，这会导致汽车使用的安全性大大降低。在汽车的组装使用过程中，必须注重弹簧的安全可靠性，无论是组装或者返修，都必须让弹簧安装位置准确，性能指标达到要求。
1 弹簧问题描述和原因分析
根据底盘装配和维修反馈，弹簧拆装存在弹簧回弹、装配困难和压缩导致的安全隐患等相关问题。在车辆的悬架弹簧进行更换返修的过程中，拆卸后桥弹簧预压力时，弹簧的回弹力很容易导致后桥崩出，造成安全事故和零部件损坏。在多次验证之后发现，如果没有工装限制，无法按照装配工艺要求将弹簧装配到位。根据上述情形，初步推测问题发生在弹簧回弹力不可控，从而导致不可拆卸和安装不到位的情况，造成了安全隐患。可能存在的原因有3个方面：弹簧不固定未预紧；定位不准确；装配困难[1]。
通过测试采集下线和返修车辆的后桥弹簧拆卸回弹力数据，得出了如表1所示的装备数据表。此非独立悬架车型弹簧出厂设置的自由高度为324 mm，安装后弹簧装配高度发生了变化为309 mm，使用压缩量15 mm，使用压缩力为690.0 N .m。
如无工装限制会导致弹簧回弹并且安装时安装位置发生变化，从而无法按照装配工艺要求装配到位，拆卸时弹簧回弹力也会导致拆卸困难。在拆装过程中，必须使用工装限制才能达到安装性能要求[2]。
在实际操作过程中，通常采用双拉便捷式弹簧压紧工装。双拉便捷式弹簧压紧工装使弹簧两边压缩，由2套抓钩和拉杆组成。当抓钩抓住弹簧两边呈水平与对称时，同时拧紧2边拉
摘要： 弹簧压紧工装属于装配和返修的辅助工具，也是零部件装配和返修稳定性重要工具之一。本文对装车工人反馈的弹簧压紧工装不方便使用的问题进行了研究，
找到了主要原因并进行详细分析。提出了一种单拉便捷式弹簧压紧工装，它利用弹簧本身空间与非独立悬架后桥弹簧底座，通过螺柱（拉杆）压缩上抓钩与非独立悬架后桥弹簧底座之间的距离来进行弹簧压缩，借助弹簧自身弹力来限制和消除弹簧左右摆动及不稳现象，解决了相关问题。关键词：弹簧；压紧；工装；便携
中图分类号：U461.4 文献标识码： A
（吉利汽车研究总院 315336)
范武、李文鹏、陈昶旭
一种单拉便捷式弹簧压紧工装的应用
表1 弹簧拆卸回弹数据表
型号零件名称自由高度装配高度半载高度极限高度压缩力A 后螺旋弹簧324 mm
309 mm 216 mm 145 mm 690 N/3 237 N/5 367 N B 后螺旋弹簧356 mm 341 mm 242 mm 180 mm 780 N/3 750 N/5 610 N C
后螺旋弹簧
355 mm 340 mm
240 mm
181 mm
800 N/3 690 N/5 630 N
杆，缩短上下抓钩之间的距离从而达到压缩弹簧的目的。双拉便捷式弹簧压紧工装的2套抓钩和拉杆螺距为1.5 mm。两边承受力分布置比较合理，更加省力，减少了拉杆载荷上的损失，抓钩直接分布在弹簧两周。
由于双拉杆分开式压缩使得双拉便捷式弹簧压紧工装十分省力，它利用多杆节力方式，通过分开易适应性来完成弹簧压缩工作。但就是因为这优势，造成了双拉便捷式弹簧压紧工装可以适应任何环境的拆装假象。双拉式弹簧压紧工装需要2套抓钩和拉杆，同时需要额外的操作空间，在实际使用过程中，并不是所有的车辆都有这样的空间，因此部分车型拆装时会出现拆卸困难的情况[3]。
2 单拉式便捷式弹簧压紧工装应用分析
单拉便捷式弹簧压紧工装主要是参照了双拉便携式弹簧压紧工装，借助本身机械性能来实现零部件装配工艺稳定性和返修时弹力固定的原理。它利用弹簧本身空间与非独立悬架后桥弹簧底座，通过螺柱（拉杆）压缩上抓钩与非独立悬架后桥弹簧底座之间的距离来进行弹簧压缩，依靠弹簧自身弹力来限制和消除弹簧左右摆动与不稳，这种工具主要是针对某些后桥非独立悬架车型[4]。
浅谈断路器弹簧操作机构 摘要本文主要论述了断路器弹簧操作机构的构成和动作原理，并以LW8型断路器操作机构为例，介绍了弹簧机构在维护中的注意事项以及事故分析与处理方法。可供有关运行维护人员参考。 关键词弹簧操作机构动作原理维护故障分析与处理 0 引言 断路器由本体和操作机构组成，操作机构是用来使断路器合闸、并使断路器维持在稳定的合闸状态，且能迅速使断路器分闸的装置，它对断路器的动作特性有着至关重要的影响。它由合闸、维持合闸及分闸等部分构成。 1 弹簧机构的特点与结构 按合闸所用能源的不同，操作机构可划分为电磁机构、弹簧机构、液压机构和气动机构，目前10KV和35KV断路器主要使用的是弹簧机构。 弹簧操作机构主要有以下特点： 优点：速度快，能快速自动重合闸，操作电源容量小且交直流均可使用，暂时失去电源仍可操作一次。缺点：结构较为复杂，强度要求高，输出力特性和本体反力特性配合较差。 从功能上可以分为以下几部分：1）合闸机构。即能量转换部分。对于弹簧机构它是指储能弹簧和相应的储能机构以及合闸脱扣装置等元件。合闸过程：给合闸电磁铁通电或手按合闸按钮，合闸挚子被解脱，储能轴在合闸弹簧力的作用下转动，杠杆上的连杆将力传给开关主轴，主轴带动绝缘拉杆、动导电杆、导电杆向上运动，直到被分闸挚子锁住，断路器处于合闸位置。合闸的同时，分闸弹簧被储能。 2）分闸机构。它是使断路器能快速脱扣分闸的机构。对于机械式操作机构，它是指分闸脱扣装置及相应的连杆系统。分闸过程：给分闸电磁铁通电或手按分闸按钮，分闸挚子解脱，主轴在分闸弹簧作用下旋转至主轴上的拐臂压死缓冲器，断路器处于分闸位置。 3）辅助设备。它是指辅助开关、中间继电器、接触器等辅助元件组成的信号和保护回路。 2 运行及维护中检查项目 弹簧机构日常运行及维护中着重检查如下项目：
工装夹具设计 一、工装夹具的设计和使用目的 a)可以稳定地保证零件的加工质量，减少废品率 b)可以提高零件的生产率 c)可以扩大加工设备的工艺范围 d)可以改善劳动者的劳动条件 使用工装的最根本目的就是在保证产品零件的质量稳定，满足技术要求的前提下，还要达到提高产品零件的生产率，获得较好经济效益的目的。所以，设计工装夹具不仅是一个技术问题，而且还是一个经济问题，每当设计一套工装夹具时，都要进行必要的技术经济分析，使所设计的工装夹具获得更佳的经济效益。 二、工装夹具设计的基本方法和步骤 2-1熟悉产品零件的技术要求，确定工装夹具的更佳设计方案 在接到设计任务书后，要准备设计工装夹具所需要的资料，包括零件设计图样和技术要求、工艺规程及工艺图、有关加工设备等资料。在了解了产品零件的基本结构、尺寸精度、形位公差等技术要求后，还要找出零件的关键和重要尺寸（必须要保证的尺寸），再基本确定工装夹具的设计方案。 一些重要的工装夹具的设计方案，还需要进行充分的讨论和修改后再确定。这样，才能保证此工装设计方案能够适应生产纲领的要求，是更佳的设计方案。 2-2-1 夹具上的定位基准的确定 每设计一套工装，都应该将零件的关键和重要尺寸部位，作为工装夹具上的定位部位（定位设计），还要确定理想的定位设计（精度设计），确定主要的定位基准（第一基准）和次要的定位基准（第二基准）。
第一基准原则上应该与设计图保持一致。若不能保证时，则可以通过计算，将设计基准转化为工艺基准，但最终必须要保证设计的基准要求。 定位基准的选择应该具备二个条件： 应该选择工序基准作为定位基准，这样做能够达到基准重合，基准重合可以减少定位误差； 应该选择统一的定位基准，不仅能够保证零件的加工质量，提高加工效率，还能够简化工装夹具的结构（一般用孔和轴作为定位基准为佳）。 如在进行夹具的工装设计时，工装设计人员在选择定位基准时，先要看设计图的定位基准在哪里，再看工艺加工定位基准（工艺规程上已确定）在哪里，这两者确定的定位基准是否一致，若不一致时，则要通过计算，将设计基准转化为工艺基准，但最终必须要保证设计的基准要求。 2-2-3 定位基准选择后应选择合适的定位元件 a) 零件的六点定位方法 零件的定位基准和工装的定位元件接触形成定位面，以实现零件的六点定位（自由刚体的六个运动自由度）。 当然在大多数工装设计时，我们都不会采纳六点定位（三个沿坐标轴移动，三个挠坐标轴转动），往往采取六点以下大于二点以上的定位设计，这种定位设计不仅允许，而且还常常被采用。根据经验，有两个以上的定位就可以起到定位作用了。 另外在定位设计时，要注意不要因定位点太多（超过六点）而造成过定位（重复定位），过定位会出现定位不稳定的现象，将起反作用。 b) 常用的定位元件 常用的定位元件有支承钉、支承板、定位销、锥面定位销、V形块、定位套、锥度芯轴
永磁操作机构与弹簧操作机构的区别！民熔电工！小白福利！必看！ 民熔永磁操动机构是一种用于高压真空断路器永磁保持,民熔电磁控制的操作机构,是一种全新的工作原理和结构。与传统操动机构相比较,具有主要部件少,是传统断路器操作机构零部件的7%,无需机械脱扣锁扣装置,故障点少,高可靠性,使用寿命长,其中民熔永磁操作机构寿命可达10万次以上,适于频繁操作及高可靠变电站等场所的应用。民熔永磁机构克服了传统弹簧机构和电磁机构的不足,同时通过永磁材料实现真空断路器分、合闸位置的保持及操作过程,从而达到高可靠性和频繁操作以及恶劣环境场所的稳定的操作。 主要性能特点: 1、提高真空断路器整体机械性能,使之能适应频繁开断和长寿命使用的要求,真空断路器的机械寿命高于10万次。 2、相比传统操动机构,无须机械脱、锁扣装置,零部件数量大为减少,工作时仅有一个运动部件,故障率极低,可实现少维护。 3、操动机构的性能与灭弧室开断、关合特性相吻合,延长真空灭弧室的使用寿命 4、采用高可靠的双稳态操作机构设计。通过分、合闸控制线圈产生的电磁力控制分、合闸操作,合闸和分闸位置均采用永磁保持。 5、永久磁材料与分闸、合闸控制线圈结合,解决了合闸时需要大功率能量的问题。手动分闸与电动分闸速度相同,能够可靠开断短路电流。
6、具有防跳功能,设计软连接和触头辅助压簧,解决了合闸弹跳问题。 7、采用智能化控制和液晶显示,能直观显示断路器各种工作状态。同时具有低电压拒合报警功能。 8、交直流储能操作,停电2后小时内可做一次分、合、分操作。 9、具有可靠的操作控制电路模块,可耐受雷击、电涌等严酷条件。永磁材料采用钕铁硼材料,其每一百年退磁为千分之0.510、该断路器具有免检修、少维护、无污染、无爆炸危险、噪音低等特点,并且适应频繁操作等苛刻的工作条件。
分数: ___________ 任课教师签字：___________ 华北电力大学研究生结课作业 学年学期：第一学年第一学期 课程名称：线性系统理论 学生姓名： 学号： 提交时 目录 目录 (1) 1 研究背景及意义 (3) 2 弹簧-质量-阻尼模型 (3) 2.1 系统的建立 (3) 2.1.1 系统传递函数的计算 (4) 2.2 系统的能控能观性分析 (6) 2.2.1 系统能控性分析 (6) 2.2.2 系统能观性分析 (7) 2.3 系统的稳定性分析 (7) 2.3.1 反馈控制理论中的稳定性分析方法 (7) 2.3.2 利用Matlab分析系统稳定性 (8) 2.3.3 Simulink仿真结果 (9) 2.4 系统的极点配置 (10) 2.4.1 状态反馈法 (10) 2.4.2 输出反馈法 (11) 2.4.2 系统极点配置 (11)
2.5系统的状态观测器 (13) 2.6 利用离散的方法研究系统的特性 (15) 2.6.1 离散化定义和方法 (15) 2.6.2 零阶保持器 (16) 2.6.3 一阶保持器 (17) 2.6.4 双线性变换法 (18) 3.总结 (18) 4.参考文献 (19)
弹簧-质量-阻尼系统的建模与控制系统设计 1 研究背景及意义 弹簧、阻尼器、质量块是组成机械系统的理想元件。由它们组成的弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统，在生活中具有相当广泛的用途，缓冲器就是其中的一种。缓冲装置是吸收和耗散过程产生能量的主要部件，其吸收耗散能量的能力大小直接关系到系统的安全与稳定。缓冲器在生活中处处可见，例如我们的汽车减震装置和用来消耗碰撞能量的缓冲器，其缓冲系统的性能直接影响着汽车的稳定与驾驶员安全；另外，天宫一号在太空实现交会对接时缓冲系统的稳定与否直接影响着交会对接的成功。因此，对弹簧-质量-阻尼系统的研究有着非常深的现实意义。 2 弹簧-质量-阻尼模型 数学模型是定量地描述系统的动态特性，揭示系统的结构、参数与动态特性之间关系的数学表达式。其中，微分方程是基本的数学模型，不论是机械的、液压的、电气的或热力学的系统等都可以用微分方程来描述。微分方程的解就是系统在输入作用下的输出响应。所以，建立数学模型是研究系统、预测其动态响应的前提。通常情况下，列写机械振动系统的微分方程都是应用力学中的牛顿定律、质量守恒定律等。 弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统。机械系统如图2.1所示， 图2-1弹簧-质量-阻尼系统机械结构简图 其中、表示小车的质量，表示缓冲器的粘滞摩擦系数，表示弹簧的弹性系数，表示小车所受的外力，是系统的输入即,表示小车的位移，是系统的输出，即，i=1,2。设缓冲器的摩擦力与活塞的速度成正比，其中，，，，，。 2.1 系统的建立
9种工装夹具的设计要点有哪些？ 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 工装夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计工装夹具时,如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。工装夹具的设计质量的高低,应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。 一、工装夹具设计的基本原则 1、满足使用过程中工件定位的稳定性和可靠性； 2、有足够的承载或夹持力度以保证工件在工装夹具上进行的加工过程； 3、满足装夹过程中简单与快速操作； 4、易损零件必须是可以快速更换的结构，条件充分时不需要使用其它工具进行； 5、满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性； 6、尽可能的避免结构复杂、成本昂贵； 7、尽可能选用标准件作为组成零件； 8、形成公司内部产品的系统化和标准化。 二、工装夹具设计基本知识 一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求：
1、保证工件的加工精度保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。 2、提高生产效率专用夹具的复杂程度应与产能情况相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。 3、工艺性能好专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。 4、使用性能好工装夹具应具备足够的强度和刚度，操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。工装夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。 5、经济性好专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据订单及产能情况对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。 三、工装夹具设计规范化概述 1、工装夹具设计的基本方法与步骤 设计前的准备工装夹具设计的原始资料包括以下内容： a)设计通知单，零件成品图，毛坯图和工艺路线等技术资料，了解各工序的加工技术要求，定位和夹紧方案，前工序的加工内容，毛坯情况，加工中所使用的机床、刀具、检验量具，加工余量和切削用量等； b)了解生产批量和对夹具的需用情况；
氮气弹簧在模具中的应用 一、国内外氮气弹簧发展概况 氮气弹簧是一种具有弹性功能的部件，它将高压氮气密封在确定的容器内，外力通过柱杆将氮气压缩，当外力去除时，靠高压氮气膨胀，来获得一定的弹压力，这种部件称为氮气缸或称气体弹簧，或称氮气缸弹压装置，简称氮气弹簧(“Nitrogen Cylinder”、“GasSpring”)。 目前常规弹性元件是弹簧、橡皮和气垫，这些弹性元件在工业领域中得到了广泛的应用，解决了各种弹性储能的需要，发挥着其应有的作用。 —在模具工业中，一直大量使用着弹性元件。这些年来，模具技术和模具制造水平有了很大的发展和提高，工业产品对模具的需求量越来越大，模具朝着精密、复杂、高效、长寿命的方向迅速发展，而原有的常规弹性元件存在着一定的缺点，不能满足这种形势的需要，不能理想地解决冲压工艺的要求，往往影响冲压件质量，使模具结构设计变得比较复杂，影响模具在压力机上更换的时间；同时常规弹性元件占有的模具空间太大，增大了模具制造的成本。例如：弹簧、橡皮均存在着需要预紧，才能达到设计所需求的弹压力，而它们的弹压力又是随行程加大而明显地增大，这种弹压力不恒定的性能，可能导致零件不能成形，对拉延压边是很不理想的。对于复杂的拉延成形零件，这个矛盾就显得特别突出，有时只好采用增加工序的办法来解决这类问题。再如弹簧、橡皮的起始力都不大，这一点对要求起始力比较大的弯曲、翻边等工艺，也不理想。由此产生的结果是，冲压制件的质量不稳定，调整模具费时费力。对于密集型冲头的冲裁工艺，如采用弹簧或橡皮卸料，往往会遇到模具的卸料空间不够安放弹簧或橡皮，因而需要加大模具空间来解决这类问题。还可举出不少这类例子。当前冲压设计人员只能采用气垫来部分弥补这些不足。但是采用压力机气垫时，模具的设计、调整、使用都不很方便；由于气压的波动和
高压开关柜操作机构和操作电源 （成都贝锐智能电气有限公司） 1、开关柜分合闸的执行机构—电磁操作机构与弹簧操作机构 电磁操作机构：早先的开关柜，普遍采用电磁操作机构进行分合闸操作，这种机构需要较大的合闸电流，动作速度低，结构笨重，耗材较多，现已逐渐淘汰。 弹簧操作机构：弹簧操作机构是利用储存在弹簧中的能量完成分合闸的过程，弹簧的储能由储能电机完成。弹簧操作机构的优点是：需要的分合闸电流小，即可远方电动合、分闸，电机储能，也可就地手动合、分闸和电机储能。 对于弹簧操作机构，大多数的储能电机功率在100W~300W之间，分合闸线圈的功率在200W~400W之间。 2、直流操作电源-直流屏 直流屏的原理框图如下： 直流屏采用2V规格的电池，串成220V，需要110只，但2V规格的电池，其电压一般都高于2V，在2.2V甚至更高，所以电池组正负两端的电压会达到或超过240V。 直流屏的输出有二路，一路240V（左右），一路220V。240V输出直接来自于电池组的正负两端。这样高的电压，如果直接提供给开关柜的其他直流负载，如微机保护装置等，会使其无法承受，因此需要用降压硅链降压到220V，这一路输出就是控制母线电压（KM）。 而早先的电磁操作机构，刚好需要比较大的驱动电流，也能承受较高的直流电压，因此就把电池组两端的电压直接输出供分合闸使用，这一路输出就是合母电压（HM）。 3、分布式直流电源作为开关柜操作电源的使用 分布式直流电源具有体积小，造价低，方便使用的特点，其连续功率在100W~200W之间，短时功率（供储能电机）在350W左右（20S），短时功率（供分合闸线圈）能达到600W~100W之间，能完全满足1~2面弹簧操作机构的开关柜使用。 考虑到弹簧操作机构的分合闸线圈功率并不大，对于分布式直流电源，只安排一路输出，电压为220V，不在区分控母输出和合母输出。 4、早先采用两路电源的设计，现改用分布式单路电源时，设计图子的调整方法 使用弹簧操作机构的断路器，已无需再分控母（HM）与合母（HM），只需将分布式电源的直流输出直接连接到原来的合母与控母线端即可。
工装夹具设计知识 一、工装夹具设计的基原则 1.满足使用过程中工件定位的稳定性和可靠性; 2.有足够的承载或夹持力度以保证工件在工装夹具上进行的施工过程; 3.满足装夹过程中的简单与快速操作; 4.易损零件必须是可以快速更换的结构，条件充分时最好不需要使用其它工具进行; 5.满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性; 6.尽可能的避免结构复杂、成本昂贵; 7.尽可能选用市场上质量可靠的标准品作组成零件; 8.满足夹具使用国家或地区的安全法令法规; 9.设计方案遵循手动、气动、液压、伺服的依次优先选用原则; 10.形成公司内部产品的系列化和标准化。 二、工装夹具设计基本知识 1、夹具设计的基本要求 (1)工装夹具应具备足够的强度和刚度(2)夹紧的可靠性(3)焊接操作的灵活性 (4)便于焊件的装卸(5)良好的工艺性 2.工装夹具设计的基本方法与步骤 (1)设计前的准备 夹具设计的原始资料包括以下内容： 1)夹具设计任务单; 2)工件图样及技术条件; 3)工件的装配工艺规程; 4)夹具设计的技术条件; 5)夹具的标准化和规格化资料，包括国家标准、工厂标准和规格化结构图册等。 (2)设计的步骤 1)确定夹具结构方案2)绘制夹具工作总图阶段3)绘制装配焊接夹具零件图阶段
4)编写装配焊接夹具设计说明书5)必要时，还需要编写装配焊接夹具使用说明书，包括机具的性能、使用注意事项等内容。 3.工装夹具制造的精度要求夹具的制造公差，根据夹具元件的功用及装配要求不同可将夹具元件 分为四类： 1)第一类是直接与工件接触，并严格确定工件的位置和形状的，主要包括接头定位件、V形块、定位 销等定位元件。 2)第二类是各种导向件，此类元件虽不与定位工件直接接触，但它确定第一类元件的位置。 3)第三类属于夹具内部结构零件相互配合的夹具元件，如夹紧装置各组成零件之间的配合尺寸公差。 4)第四类是不影响工件位置，也不与其它元件相配合，如夹具的主体骨架等。 4.夹具结构工艺性 (1)对夹具良好工艺性的基本要求 1)整体夹具结构的组成，应尽量采用各种标准件和通用件，制造专用件的比例应尽量少，减少制造劳 动量和降低费用。 2)各种专用零件和部件结构形状应容易制造和测量，装配和调试方便。3)便于夹具的维护和修理。(2)合理选择装配基准 1)装配基准应该是夹具上一个独立的基准表面或线，其它元件的位置只对此表面或线进行调整和修配。 2)装配基准一经加工完毕，其位置和尺寸就不应再变动。因此，那些在装配过程中自身的位置和尺寸尚 须调整或修配的表面或线不能作为装配基准。 (3)结构的可调性 经常采用的是依靠螺栓紧固、销钉定位的方式，调整和装配夹具时，可对某一元件尺寸较方便地修磨。 还可采用在元件与部件之间设置调整垫圈、调整垫片或调整套等来控制装配尺寸，补偿其它元件的误差，提高夹具精度。 (4)维修工艺性进行夹具设计时，应考虑到维修方便的问题。 (5)制造工装夹具的材料
氮气弹簧常见问题 氮气弹簧的工作温度是多少 ? 工作温度： -6°C - 71°C 氮气弹簧最高的运行速度是多少 ? 最高运行速度： 35 m/min 氮气弹簧最高的工作压力是多少 ? 充气压力范围： 15 - 150 bar 充气媒介? 氮气 如何实现线形弹簧与氮气弹簧的转换 ? 如何决定氮气弹簧的数量 ? 1. 首先决定压力需求 在转换的过程中，第一步是要知道现有的模具所需的压力要求，如果您知道完成操作的所需压力，可直接采用相应吨位的氮气弹簧。 如果您不知道您所需总的压力，可通过计算模具中原有线形弹簧所提供的总压力求出。同时，您必须要清楚所需压力是初始压力（预压）还是最终压力（满冲程），一旦知道了这些，您可得到您所需总的压力需求。 找出线形弹簧压力的最常用的办法是查阅制造商的产品压力图表，通过图表，您可知道模具中线形弹簧的规格，颜色，预压和冲程，也可使用测压计来得出弹簧的压力。 当您得出模具中一只线形弹簧的压力，乘以弹簧的数量，也可得到总的压力。 例如：10 0.75 “ （ 19毫米）× 5 ” （ 127毫米）直径螺旋弹簧各自提供80磅。（ 0.3千牛）的初始武力时预装0.75 “ （ 19毫米）。总数的初步武力= 80磅（ 0.36千牛）× 10 =八〇〇磅。（ 3.6千牛）武力2. 计算氮气弹簧数量 首先，氮气弹簧的直径要与线形弹簧的直径相符，氮气弹簧提供了所有与常用的线形弹簧相匹配的直径：从 .75" (19 mm) 到 2" (51 mm) ，当需要决定所需的氮气弹簧的数量时，可用相同直径压力最大的氮气弹簧的压力除以所需总的压力即可。通常情况下， 很少要求弹簧提供的压力与所需压力相同。但是，请记住，所提供的压力要在垫板上均匀分布，在设计时，您可采用较多具有较低压力的弹簧在模具中实现这个要求。
1．什么是冲压，它与其他加工方法相比有什么特点? 2．为何冲压加工的优越性只能在批量生产的情况下才能得到充分体现? 3．冲压工序可分为哪两大类?它们的主要区别和特点是什么？ 4．何谓材料的冲压成形性能？冲压成形性能主要包括哪两方面的内容?材料冲压成形性能良好的标志是什么？ 5．什么叫加工硬化和硬化指数?加工硬化对冲压成形有何有利和不利的影响? 6．何谓厚向异性系数?它对板材拉深性能有何影响? 1．板料冲裁时，其断面具有什么持征?这些特征是如何形成的？ 2．试讨论冲裁间隙的大小与冲裁断面质量间的关系。 3．分析冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响。实际生产中如何选择合理的冲裁间隙？ 4．冲裁凸、凹摸刃口尺寸计算方法有哪几种?各有何特点，分别适应于什么场合? 5．冲如图所示的工件，材料为15钢，料厚为2mm，强度极限为450MPa,若采用两工位连续冲裁，请计算： （1）冲裁力； （2）冲裁压力中心； （3）冲裁凸模与凹模刃口部分尺寸； （4）请分别绘制冲孔和落料的公差带图； （5）请绘制模具结构图。 题5图 6．计算下图所示零件的凸、凹模刃口尺寸及其公差（图a按分别加工法，图b按配作加工法）。
a)--------------------------------------------------------b) 题6图 7．确定冲裁工艺方案的依据是什么?冲裁工艺的工序组合方式是根据什么来确定的？ 8．冲裁模一般由哪几类零部件组成?它们在冲裁模中分别起什么作用？ 9．试比较单工序模、级进模和复合模的结构特点及应用。 10．简述精密冲裁与普通冲裁的工艺持点，并比较两者变形机理的主要区别。 1．弯曲变形有哪些特点?宽扳与窄扳弯曲时的应力应变状态为何有所不同？ 2．弯曲过程中材料的变形区发生了哪些变化?简要说明板料弯曲变形区的应力和应变情况。3．弯曲的变形程度用什么来表示?极限变形程度受到哪些因素的影响? 4．分析弯曲回弹产生的原因?试述减小弯曲回弹的常用措施。 5．什么是弯曲应变中性层? 应变中性层产生偏移的原因是什么？ 6．试分别计算下列三图所示弯曲件的毛坯长度。
CT19型操作机构动作原理及常见故障处理 杜乾刚 (广东电网公司东莞供电局，广东，东莞，523120) [摘要]：目前，大部分国产的真空断路器多选用CT19型弹簧操作机构作为牵引机构，其中以ZN28型系列高压真空断路器最为典型，该类型机构以其卓越的性能越来越受到各地供电局的喜爱，东莞从90年代初开始引进该类型机构，至今已拓展至上百台，产品覆盖了东莞的各个镇区，但近几年发现，其在东莞地区的故障率越来越高，其中危害最大的就是出现“拒分”现象，容易引发电网事故越级跳闸，据调查显示，发生故障的主要原因一方面与产品的质量有关，另一方面与操作人员不熟悉操作有关，本文重点介绍该类型操作机构的结构、动作原理及操作要领，并通过常见故障说明其处理方法，为广大的电力一线工作者提供宝贵的经验。 [关键词]：弹簧机构; ZN28 ；工作原理；故障处理 一、前言 CT19型弹簧操作机构由于其自身的优越性越来越多的应用于我局所管辖的各等级变电站中，生产的厂家也多有不同，其中应用最多的主要为余姚舜利开关厂、珠江开关厂及汕头正超厂等，下面就以余姚舜利开关厂生产的ZN28-10系列户内高压真空断路器及操作机构为例具体说明一下断路器的结构及动作原理。 二、提出问题 该弹簧操作机构是采用事先储存在弹簧内的势能作为驱动断路
器合闸的能量。其优点在于 1、不需要大功率的储能源，紧急情况下也可手动储能，所以可在各种场合使用； 2、根据需要可构成不同合闸功能的操作机构，用于10～220kV 各电压等级的断路器中； 3、动作时间比电磁机构的快，因此可以缩短断路器的合闸时间。 但同时它也不可避免的具有自身的缺陷，结构比较复杂，机械加工工艺要求比较高，其合闸力输出特性为下降曲线，与断路器所需要的呈上升的合闸力特性不易配合好，合闸操作时冲击力较大，要求有较好的缓冲装置，具体而言，目前我们发现较常见的故障为“拒合”和“拒分”。 而要解决这两个故障首先就必须了解设备的结构及动作原理。 CT19型弹簧操作机构结构及其动作原理―― 该类型的机构合闸弹簧的储能方式有电动机储能和手动储能两种；分闸操作有分闸电磁铁、过电流脱扣电磁铁及手动按钮操作三种；合闸操作有合闸电磁铁及手动按钮操作两种。 机构主要由五个单元组成，它们分别是：驱动单元、储能单元、脱扣器单元（合闸单元和分闸单元）、电气控制单元（辅助接点和行程开关）和框架。 其中，驱动单元位于右侧板和中间隔板之间，为一匹配真空断路器运动的负载特性的凸轮连杆式机构，它的输出轴位于机构的最上端。
浅谈氮气氮簧和技术应用 氮气弹簧的设计固然是希望拓宽应用面,能适用于各种不同的环境条件,不同的工艺要求,但就目前我们推荐的氮气弹簧,一般说来是在常温下使用,对于高温的环境,应当另作别论. 氮气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等。氮气弹簧比普通弹簧有着很显著的优点：速度相对缓慢、动态力变化不大、容易控制；缺点是相对体积没有螺旋弹簧小，成本高、寿命相对短。 氮气弹簧可分为：自由式氮气弹簧、自锁式氮气弹簧、牵引式氮气弹簧、随意停氮气弹簧、转椅氮气弹簧、氮气压棒、阻尼器等几种。目前，该产品在汽车、航空、医疗器械、家具、机械制造等领域都有着广泛地应用。 氮气弹簧的性能参数可分为以下内容: 1.外观颜色 2.一次充气寿命米或次 3.特性曲线与增压比 4.工作环境温度摄氏度 5.结构形式和最大偏载角 6.有效工作行程毫米 氮气弹簧行程选择 氮气弹簧的行程应满足冲压工艺的要求，不同的冲压工序，要求的行程大小都不一样。冲裁分离工序，要求弹压力大、行程小；对于顶出、卸件，那就要求有足够的力量和行程；在弯曲和翻边工艺中，通常都要求起始力大，以便能压住工件，防止工件在弯曲过程中产生侧滑或移动，一般说来行程也要求比较大。不论哪一种情况，氮气弹簧的总高度不要太高，以避免发生不稳定的现象，避免氮气弹簧在模具上安装时，结构过于复杂，增加工装费用，以确保氮气弹簧平稳地工作。 使用氮气弹簧应注意： 1.保管和搬运时，请注意不可使氮气弹簧相互碰撞。特别是活塞杆一旦出现划痕会大幅缩短氮气弹簧的使用寿命，使用时请格外注意。 2.请不要将氮气弹簧放在高温潮湿或阳光可直射到，灰尘多的地方保管。 3.请不要对氮气弹簧及软管的接头进行拆卸和改造，不慎的拆卸会导致部品在高压作用下弹出，非常危 险。 4.请不要对氮气弹簧进行熔接，也不可将其投入到火中。 5.绝对不可对氮气弹簧进行追加工。 氮气弹簧技术在模具中的应用 目前常规弹性元件有弹簧、橡皮和气垫，这些弹性元件在工业领域中得到了广泛的应用，解决了各种弹性储能的需要。在模具工业中，更是被大量使用着。这些年来，模具技术和模具制造水平有了很大的发展和提高，工业产品对模具的需求量也越来越大，模具朝着精密、复杂、高效、长寿命的方向迅速发展。而原有的常规弹性元件存在一定的缺点，不能满足这种形势的需要，不能理想地解决冲压工艺中的要求。这种情况往往会影响到冲压件的质量，
自动控制原理综合训练项目题目：关于MSD系统控制的设计 目录 1设计任务及要求分析 (2) 初始条件 (2) 要求完成的任务 (2) 任务分析 (3) 2系统分析及传递函数求解 (3) 系统受力分析 (3) 传递函数求解 (8) 系统开环传递函数的求解 (8) 3.用MATLAB对系统作开环频域分析 (9) 开环系统波特图 (9) 开环系统奈奎斯特图及稳定性判断 (10) 4.系统开环频率特性各项指标的计算 (11) 总结 (13) 参考文献 (13)
弹簧-质量-阻尼器系统建模与频率特性 分析 1设计任务及要求分析 初始条件 已知机械系统如图。 1k y p 2k x 图 机械系统图 要求完成的任务 （1） 推导传递函数)(/)(s X s Y ，)(/)(s P s X ， （2） 给定m N k m N k m s N b g m /5,/8,/6.0,2.0212==?==，以p 为输入)(t u （3） 用Matlab 画出开环系统的波特图和奈奎斯特图，并用奈奎斯特判据分析系 统的稳定性。 （4） 求出开环系统的截止频率、相角裕度和幅值裕度。 （5） 对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须进行原理分析，写清
楚分析计算的过程及其比较分析的结果，并包含Matlab 源程序或Simulink 仿真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。 任务分析 由初始条件和要求完成的主要任务，首先对给出的机械系统进行受力分析，列出相关的微分方程，对微分方程做拉普拉斯变换，将初始条件中给定的数据代入，即可得出 )(/)(s X s Y ，)(/)(s P s X 两个传递函数。由于本系统是一个单位负反馈系统，故求出的传 递函数即为开环传函。后在MATLAB 中画出开环波特图和奈奎斯特图，由波特图分析系统的频率特性，并根据奈奎斯特判据判断闭环系统位于右半平面的极点数，由此可以分析出系统的稳定性。最后再计算出系统的截止频率、相角裕度和幅值裕度，并进一步分析其稳定性能。 2系统分析及传递函数求解 系统受力分析 单自由度有阻尼振系的力学模型如图2-1所示，包括弹簧、质量及阻尼器。以物体的平衡位置0为原点，建立图示坐标轴x 。则物体运动微分方程为 kx x c x m －＝－&&& （2-1） 式中 ： x c &-为阻尼力，负号表示阻尼力方向与速度方向相反。 图2-1 将上式写成标准形式，为 0=++kx x c x m &&& (2-2） 令p 2= m k , m c n =2, 则上式可简化为 022=++p x n x &&& (2-3)
塑性成形工艺与模具设计课 程设计说明书 设计题目：压紧弹簧座拉深模具设计 班级：机械114班 姓名：程旗凯 学号： 11550411 指导教师：李凝 2014年12月
目录 第1章概述 (1) 1.1研究课题的目的和意义 (1) 1.2国内外研究概况及发展趋势 (1) 第2章冲压件工艺性分析 (4) 2.1课题设计 (4) 2.2工艺性分析 (5) 2.3毛坯形状、尺寸和下料方式的确定 (5) 2.3.1毛坯尺寸确定 (5) 2.3.2搭边值选取 (6) 2.3.3 排样和材料的利用 (6) 2.4冲模结构的确定 (8) 第3章主要设计计算 (9) 3.1拉深工艺规划 (9) 3.1.1拉深次数的确定 (9) 3.1.2拉深尺寸计算 (10) 3.1.3拉深工艺力计算 (11) 3.2冲裁工艺规划 (11) 3.3压力机吨位确定 (12) 3.4压力中心的确定 (13) 3.5凸，凹模尺寸计算 (14) 第4章模具总体设计 (16) 4.1模具类型的选择 (16) 4.2定位方式的选择 (16) 4.3卸料﹑出件方式的选择 (16) 4.3.1 出件方式选择 (16) 4.3.2 卸料方式选择 (16) 4.4导向方式的选择 (17) 4.5拉深凸模结构的设计 (17)
4.6凹模结构的设计 (17) 4.7凸凹模的的结构设计 (19) 第5章模具装配与冲压设备校核 (21) 5.1模具装配 (21) 5.2冲压设备的选择 (22) 5.3模具闭合高度的校核 (22)
第1章概述 1.1研究课题的目的和意义 近年来，由于模具技术的迅速发展，模具设计与制造已成为一个行业越来越来引起人们的重视。模具是现代工业生产中重要的工艺装备，他在各种生产行业,特别是冲压和塑料成形加工中，应用极为广泛。我国模具工业总产值中，冲压模具的产值约为50％。现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化的程度，优质模具材料的研究，先进的模具设计和制造技术，专用的机床设备及高水平的生产技术管理等等，但其中模具设计是至关重要的一个方面。 利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对于保证制品质量，缩短试制周期,进而争先进入市场,以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义。因此德国把模具成为”金属加工中的帝王”，把模具工业视为”关键工业”,美国把模具成为”美国工业的基石”，把模具工业视为”不可估量其力量的工业”,日本把模具说成”促进社会富裕繁荣的动力”把模具工业视为”整个工业发展的秘密”。 由于模具工业的重要性，模具成型工艺在各个工业部门得到了广泛的应用,使得模具行业的产值已经大大超过机床刀具工业的产值。这一情况充分说明在国民经济蓬勃发展的过程中，在各个工业发达国家对世界市场进行激烈的争夺中,越多越多地采用模具来进行生产，模具工业明显地成为技术经济和国力发展的关键。 从我国的情况来看,不少工业产品质量上不去,新产品开发不出来,老产品更新速度慢,能源消耗指标高,材料消耗量大,这些都与我国模具生产技术落后,没有一个强大的先进的模具工业密切相关。 因此,要使国民经济各个部门获得高速发展,加速实现社会主义四个现代化,就必须尽快将模具工业搞上去,使模具生产形成一个独立的工业部门,从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键的作用。 1.2国内外研究概况及发展趋势 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。
背景： 阅读内容 弹簧储能操作机构的工作原理 [日期：2012-01-05] 来源：作者：杨德印[字体：大中小] EasyEDA，史上最强大的电路设计工具 弹簧储能操作机构是一种较新的断路器操作机构，这种操作机构的出现，对提高断路器的整体性能起到了较大作用。因为传统电磁操作机构在提高合闸速度上受到一定限制，它的合闸功率也较大，对电源要求较高。而弹簧储能操作机构采用的手动或电动操作，既有较高的合闸速度，又能实现自动重合闸。 CT19是弹簧储能操作机构的一个系列号。 其型号组成及含义见下图。它可供操作高压开关柜中ZN28型高压真空断路器合闸及与之相当的其他类型的真空断路器之用，其性能符合GB1984《交流高压断路器》的要求，主要指标均达到和超过IEC标准。操作机构合闸弹簧有电动机储能和手动储能两种；分闸操作有分闸电磁铁、过流脱扣电磁铁及手动按钮操作三种；合闸操作有合闸电磁铁及手动按钮两种。
1．机械部分原理简介 CT19、CT19B(A)型弹簧储能操作机构由电动机提供储能动力，经两级齿轮减速，带动储能轴转动，实现给储能弹簧储能。弹簧储能到位时，摇臂推动行程开关．切断电动机电源。 人力储能时，将人力储能操作手柄插入储能摇臂插孔中，然后上下摆动，通过摇臂上的棘爪驱动棘轮，并带动储能轴转动实现对合闸弹簧储能。 操作机构储能完成后即保持在储能状态，若准备合闸，可使合闸线圈通电，继而电磁铁动作，储能保持状态被解除，合闸弹簧快速释放能量，完成合闸动作。 分闸时，分闸线圈通电使电磁铁动作，连杆机构的平衡状态被解除，在断路器负载力作
用下，完成分闸操作。 CT19、CT19B(A)型弹簧储能操作机构外形见下图。 2．电气控制原理 下图是CT19弹簧储能操作机构的电气控制原理图，图中两侧的两条竖线KM是控制电源线，它可以是AV220V或DC220V等电源电压。当机构处于分闸未储能状态时，行程开关CK常闭触点闭合。此时按下储能按钮SB．中间继电器KA1的线圈得电，其常开触点KAl-1闭合，中间继电器KA2随之动作．KA2的常闭触点KA2-2打开．常开触点KA2-1闭合，电动机M与电源接通开始运转，带动合闸弹簧开始储能，直至储能完成松开储能按钮SB。
一、弹簧操动机构 弹簧操动机构是一种以弹簧作为储能元件的机械式操动机构。弹簧的储能借助电动机通过减速装置来完成，并经过锁扣系统保持在储能状态。开断时，锁扣借助磁力脱扣，弹簧释放能量，经过机械传递单元使触头运动。 弹簧操动机构结构简单，可靠性高，分合闸操作采用两个螺旋压缩弹簧实现。储能电机给合闸弹簧储能，合闸时合闸弹簧的能量一部分用来合闸，另一部分用来给分闸弹簧储能。合闸弹簧一释放，储能电机立刻给其储能，储能时间不超过15s（储能电机采用交直流两用电机）。运行时分合闸弹簧均处于压缩状态，而分闸弹簧的释放有一独立的系统，与合闸弹簧没有关系。这样设计的弹簧操动机构具有高度的可靠性和稳定性，既可满足O-0.3 sec -CO-180 sec -CO操作循环，又可满足CO-15sec-CO操作循环，机械稳定性试验达10000次。 1.1 CT20弹簧操动机构动作原理 CT20型弹簧操动机构（图1、图2、图3）利用电动机给合闸弹簧储能，断路器在合闸弹簧的作用下合闸，同时使分闸弹簧储能。储存在分闸弹簧的能量使断路器分闸。 1.1.1分闸动作过程 图1所示状态为开关处于合闸位置，合闸弹簧已储能（同时分闸弹簧也已储能完毕）。此时储能的分闸弹簧使主拐臂受到偏向分闸位置的力，但在分闸触发器和分闸保持掣子的作用下将其锁住，开关保持在合闸位置。
分闸操作（图1、2） 分闸信号使分闸线圈带电并使分闸撞杆撞击分闸触发器，分闸触发器以顺时针方向旋转并释放分闸保持掣子，分闸保持掣子也以顺时针方向旋转释放主拐臂上的轴销A，分闸弹簧力使主拐臂逆时针旋转，断路器分闸。 1.1.2合闸操作过程 图2所示状态为开关处于分闸位置，此时合闸弹簧为储能（分
我们在现场碰到的开关一般分为多油（比较老的型号，现在几乎见不到了）、少油（一些用户站还有）、SF6、真空、GIS（组合电器）等类型。这些讲的都是开关的灭弧介质，对我们二次来说，密切相关的是开关的操作机构。机构类型可分为电磁操作机构（比较老，一般在多油或少油断路器配的是这种）；弹簧操作机构（目前最常见的，SF6、真空、GIS一般配有这种机构）；最近ABB又推出一种最新的永磁操作机构（比如VM1真空断路器）。 6.2 电磁操作机构 电磁操作机构完全依靠合闸电流流过合闸线圈产生的电磁吸力来合闸同时压紧跳闸弹簧，跳闸时主要依靠跳闸弹簧来提供能量。所以该类型操作机构跳闸电流较小，但合闸电流非常大，瞬间能达到一百多个安培。这也是为什么变电站直流系统要分合闸母线控制母线的缘故。合母提供合闸电源，控母给控制回路供电。合闸母线是直接挂在电池组上，合母电压即电池组电压（一般240V左右），合闸时利用电池放电效应瞬间提供大电流，同时合闸时电压瞬间下降的很厉害。而控制母线是通过硅链降压和合母连在一起（一般控制在220V），合闸时不会影响到控制母线电压的稳定。 因为电磁操作机构合闸电流非常大，所以保护合闸回路不是直接接通合闸线圈，而是接通合闸接触器。跳闸回路直接接通跳闸线圈。合闸接触器线圈一般是电压型的，阻值较大（一般几K）。保护同这种回路配合时，应注意合闸保持一般启动不了。但这问题也不大，跳闸保持TBJ一般能启动，所以防跳功能还存在。该类型机构合闸时间较长（120ms~200ms），分闸时间较短（60~80ms）。 6.3 弹簧操作机构 该类型机构是目前最常用的机构，其合闸分闸都依靠弹簧来提供能量，跳合闸线圈只是提供能量来拔出弹簧的定位卡销，所以跳合闸电流一般都不大。弹簧储能通过储能电机压紧弹簧储能。对弹操机构，合闸母线主要给储能电机供电，电流也不大，所以合母控母区别不太大。保护同其配合，一般没什么特别需要注意的地方。 合闸弹簧和跳闸弹簧是独立的，储能机构一般只给合闸弹簧储能，而跳闸弹簧一般是靠断路器合闸动作储能.在合闸回路中串联有开关储能接点，也就是说开关未储能就不能进行合闸。但分闸回路中没有串联有开关未储能接点。所以就算开关未储能，也可以跳开。（注意：这里的开关未储能指的是合闸弹簧未储能，而分闸弹簧未储能是没有接点出来的）。 在断路器断开时，分闸弹簧是还没储能的，而合闸弹簧已储能。合闸时，合闸弹簧释放能量，合闸同时给分闸弹簧储能。以确保开关在合上的时候能跳开。合闸弹簧释放完能量时（开关刚合上），电机开始给合闸弹簧储能，这个大概需要十秒钟，此时就算合于故障，因为分闸弹簧已储能，所以能跳开。这也说明在手合于故障时，开关能马上跳开，但这种跳开之后不能马上再次重合（需要区别于重合闸），因为合闸还没储能，要等储能结束后才能再次送电。而如果是开关本来是合上的，此时开关的合闸弹簧和分闸弹簧都已储能。 有故障时，分闸弹簧释放能量分闸。再过1秒左右，（由于合闸弹簧已储能）合闸弹簧释放能量进行合闸。而在合闸结束的时候，分闸弹簧已储能结束，但合闸弹簧还没有储能好。如果这次合闸于故障，由于分闸弹簧以储能结束，所以开关
弹簧质量阻尼系统模型 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
自动控制原理综合训练项目 题目：关于MSD系统控制的设计 目录 弹簧-质量-阻尼器系统建模与频率特性分析
1设计任务及要求分析 初始条件 已知机械系统如图。 1 k y p 2 k 图机械系统图 要求完成的任务 （1）推导传递函数) ( /) (s X s Y，) ( /) (s P s X， （2）给定m N k m N k m s N b g m/ 5 , / 8 , / 6.0 , 2.0 2 1 2 = = ? = =，以p为输入)(t u （3）用Matlab画出开环系统的波特图和奈奎斯特图，并用奈奎斯特判据分析系统的稳定性。 （4）求出开环系统的截止频率、相角裕度和幅值裕度。 （5）对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须进行原理分析，写清楚分析计算的过程及其比较分析的结果，并包含Matlab源 程序或Simulink仿真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。
任务分析 由初始条件和要求完成的主要任务，首先对给出的机械系统进行受力分析，列出相关的微分方程，对微分方程做拉普拉斯变换，将初始条件中给定的数据代入，即可得出)(/)(s X s Y ，)(/)(s P s X 两个传递函数。由于本系统是一个单位负反馈系统，故求出的传递函数即为开环传函。后在MATLAB 中画出开环波特图和奈奎斯特图，由波特图分析系统的频率特性，并根据奈奎斯特判据判断闭环系统位于右半平面的极点数，由此可以分析出系统的稳定性。最后再计算出系统的截止频率、相角裕度和幅值裕度，并进一步分析其稳定性能。 2系统分析及传递函数求解 系统受力分析 单自由度有阻尼振系的力学模型如图2-1所示，包括弹簧、质量及阻尼器。以物体的平衡位置0为原点，建立图示坐标轴x 。则物体运动微分方程为 kx x c x m －＝－ （2-1） 式中 ： x c -为阻尼力，负号表示阻尼力方向与速度方向相反。 图2-1 将上式写成标准形式，为 0=++kx x c x m (2-2） 令p 2= m k , m c n =2, 则上式可简化为 022=++p x n x (2-3) 这就是有阻尼自由振动微分方程。它的解可取st e x =，其中