三自由度工作台设计

毕业设计开题报告机械设计制造及自动化激光表面淬火三自由度工作台设计1 激光表面淬火设备研发的目的和意义在我国对于激光热处理设备的研究还尚未成熟，激光热处理技术的应用很不普遍，主要是人们对激光技术的应用，还存在不同程度的神秘化和偏见。

即使想去运用这套技术，却也在设备问题上止步，因此应尽快把激光热处理技术及其相应设备的科研成果，特别是激光表面淬火技术，面向经济、面向市场、面向全社会，主要是为工业企业服务，不断推广，扩大其应用，有着巨大的研发价值。

激光相变硬化[1]又称激光淬火,它通过具有够功率密度的激光束,快速加热金属表面,使其达到相变温度以上,金属材料内部则保持冷态。

在停止加热后,内部金属迅速传热,使表层金属急剧冷却,从而达到淬火的目的。

由于金属是良导体,材料基体的热扩散作用作用区温度迅速下降,从而使材料表层经历了一个与常规淬火相似的热循环过程,通过控制作用激光的功率、功率密度分布、激光作用时间(扫描速度)等参数,可以改变热循环,从而完成材料表层的激光淬火工艺。

激光淬火适用于珠光体灰铁、铁素体灰铁、球墨铸铁、碳钢、合金钢、马氏体型不锈钢、铝合金等。

作为一种波长一定，方向性极强的电磁波来说，激光与淬火[2，3]的两个技术的结合堪称一种完美，不管从宏观还是微观上解释都大大提高提高金属材料的力学性能。

例如：提高工件的耐磨性和硬度，提高弹性极限，综合力学性能等。

改变改变某些金属钢的力学性能和化学性能。

如不锈钢的耐蚀性，增加磁钢的永磁性。

李刚，况军等在对GCr15钢表面激光淬火的组织与性能研究[4]是表面GCr15钢主要用于制造滚动轴承、滚珠、轴套和模具等，由于工作环境差，工件的抗疲劳性能、耐磨性能和耐蚀性能经常不能满足实际生产的需要，激光淬火具有能量密度高、加热时间短、可表面局部淬火、易控制、畸变小等优点，激光淬火处理的主要目的是获得淬硬组织以改善表面性能。

还有花银群等在对40Cr钢表面激光复合强化机理研究[5]中表明，对40Cr 钢进行激光淬火后，表面发生了明显的塑性形变,表面粗糙度明显降低,其强化区表面硬度明显提高，表面表层残余应力得到了大幅提高，可以大幅提高受力复杂零件的抗疲劳寿命和耐磨性。

第19卷 第12期 中 国 水 运 Vol.19 No.12 2019年 12月 China Water Transport December 2019收稿日期：2019-07-23作者简介：时阳阳（1993-），男，上海理工大学硕士生。

三自由度摇摆台方案设计及仿真分析时阳阳，刘士宾，王克楠（上海理工大学，上海 200000）摘 要：三自由摇摆台是一种常见的机电一体化产品，作为一种空间运动结构，在模拟船舶、汽车、飞行器运动姿态方面有广泛的应用。

本文根据性能要求，对三自由度摇摆台进行了整体的结构方案设计。

其中包括摇摆台的机械结构设计，驱动设计方案设计，并运用Solidworks 建立了摇摆台的三维模型。

并运用ANYSY 有限元分析，对结构进行了轻量化设计。

基于ADAMS 的虚拟样机技术，建立了三自由度摇摆台的多刚体动力学模型，通过添加约束，载荷和仿真分析，得到了摇摆台的运动和受力规律，验证了摇摆台功能性。

关键词：摇摆台；结构设计；动力学；虚拟样机；仿真分析中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）12-0079-03电动摇摆台是集机械技术、控制技术和传感检测技术、计算机技术于一体的综合性测试设备[1]。

它作为一种空间运动机构主要用于车载、舰载和机载武器装备的稳定瞄准系统实验，被广泛用来模拟车辆、舰船及飞机的运动姿态，为实验对象提供一个非常接近实际的振动环境，在振动条件下对实验对象进行实验研究和性能考察，在国防和民用中都有很高的应用价值[2]。

电动摇摆台是典型的机电一体化的复杂产品，因此，采用虚拟样机技术相较于传统的研发模式，具有明显的优点，可以有效地缩短产品的实验周期，大大减少研发成本。

虚拟样机技术已在航空航天、兵器、车辆、机器人、机械等行业得到了广泛的应用。

一、机械结构设计为了实现摇摆台三自由度的运动，将三自由度摇摆台设计成3-RPS 结构，示意图如图1所示。

三工位旋转工作台的控制设计需要考虑以下几个方面：
1. 控制方式：可以采用手动控制或自动控制。

手动控制需要操作员手动控制旋转工作台的转动方向和速度，而自动控制则需要通过程序控制旋转工作台的转动。

2. 控制器选择：可以选择PLC、单片机或其他控制器。

PLC控制器可以实现较为复杂的控制功能，而单片机则适合于简单的控制任务。

3. 传感器选择：需要选择合适的传感器来检测旋转工作台的位置和速度。

常用的传感器包括编码器、光电开关等。

4. 控制算法：需要设计合适的控制算法来实现旋转工作台的控制。

常用的控制算法包括PID控制、模糊控制等。

5. 电机选择：需要选择合适的电机来驱动旋转工作台。

常用的电机包括步进电机、直流电机等。

6. 电路设计：需要设计合适的电路来实现控制器、传感器和电机之间的连接和控制。

综上所述，三工位旋转工作台的控制设计需要综合考虑以上几个方面，根据实际需求选择合适的控制方式、控制器、传感器、控制算法、电机和电路设计。

机电一体化课程设计说明书设计题目：三工位工作台系别：机电工程系专业：机电一体化班级：学号：Email:TEL:学生姓名：指导老师：布置任务时间：完成任务时间：目录第一章绪论…………………………………………第二章上料皮带输送机设计………………………第一节输送机的简介…………………………………………………….第二节构架的选择………………………………………………………第三节流动方式的确定和设计…………………………………………第三章三工位旋转台设计………………………….第一节工作台面及立轴的设计……………………………………………第二节啮合齿轮的选择……………………………………………………第三节电机机架及心轴的设计……………………………………………第四节其他构件的设计……………………………………………………第五节液压系统的设计……………………………………………………第四章卸料皮带输送机设计………………………第一节链轮的选择…………………………………………………………第二节滚子链的选择………………………………………………………第三节运输部分的设计……………………………………………………第五章电气控制及PLC控制………………………第六章总结及参考文献第一章绪论三工位工作台是由输送,钻孔，卸载三部分组成。

工作台每旋转120°完成一个工位，循环运行。

来实现工件的快速输送,钻孔，卸载的流水作业系统。

在本设计中，工件的夹紧，推进都是由液压系统构成。

液压系统是以流体为介质，来实现能量的转换，传递及控制。

它由若干基本回路组成传递系统，来进行工件的推进，推出及夹紧。

以液体为介质的液压系统具有无级调速和传动平稳的优点，通过与PLC的连接，能顺利完成本设计的各项指定动作。

在工作台的输送和卸载两部分，分别应用了皮带传动和链传动。

一般的普通V带其等腰梯形的高与节宽之比（h/bp）约为0.7，楔角为40°，主要应用于一般的机械传动装置。