智能阀门定位器机械系统设计

发布时间：2017-04-18 16:06

  本文关键词：智能阀门定位器机械系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：智能阀门定位器是气动调节阀的主要附件,它能有效改善调节阀的流量特性,而其调节的依据是获得阀门位置的准确信息。阀门位置的精确反馈是实现阀门开度精确控制的前提,为了避开国外阀位反馈机构专利保护,需要设计现场调试方便、通用强、阀位反馈精度高且具有自主知识产权的阀位反馈机构及智能阀门定位器机械系统。针对上述问题,本课题结合如何增加阀位反馈机构通用性与提高线性度,进行了如下研究：(1)定行程阀位反馈机构设计对比目前常用的阀位反馈机构,结合现代连杆机构设计理论,提出一种新的定行程阀位反馈机构设计方案,应用机构优化设计理论知识,对定行程阀位反馈机构进行数学建模,选取杆长和偏置距离为设计变量,以最大传动角为目标函数,确定可接受机构设计方案的约束条件,在满足全部约束条件下使得目标函数最小化,从而得到阀杆位移与反馈轴转动之间的转换关系,并对误差进行分析。(2)变行程阀位反馈机构设计在定行程阀位反馈机构的基础之上,设计一种新型变行程阀位反馈机构,并使其具有一定的通用性,即满足不同行程的气动执行机构的使用要求,同时保证较好的阀杆位移与反馈轴转动之间的准确关系。最后利用ADAMS对变行程阀位反馈机构进行运动学仿真,对阀杆位移与反馈轴转动之间的转换关系进行仿真分析和验证优化,仿真结果表明基本满足能设计要求。(3)智能阀门定位器机械系统设计以三维建模软件Pro/E为平台,完成了智能阀门定位器机械系统的三维建模,包括变行程阀位反馈机构建模,齿轮放大机构建模,角位移传感器支架建模,压电阀及其气路建模,定位器外壳建模与气动执行机构建模等,并将各个模块进行整体总装配。本文设计的智能阀门定位器机械系统及其阀位反馈机构有利于减小机械磨损,其结构简单,调节方便,在一定行程范围内可以满足不同行程气缸的使用要求,因此具有一定的通用性。
【关键词】：阀门定位器 阀位反馈机构 机构设计 误差分析 运动仿真
【学位授予单位】：上海应用技术学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH138
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 传统机械式阀门定位器概述10
• 1.2 智能电-气阀门定位器概述10-13
• 1.3 国内外发展现状13
• 1.4 本课题研究意义及研究内容13-15
• 第2章 智能阀门定位器机械系统总体设计方案15-21
• 2.1 智能阀门定位器的工作原理15-17
• 2.2 智能阀门定位器的机械系统组成17-18
• 2.3 机械系统整体方案设计18-19
• 2.3.1 连杆机构设计18
• 2.3.2 齿轮放大机构设计18
• 2.3.3 电位器的选择18-19
• 2.4 阀门定位器设计要求19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第3章 定行程阀位反馈机构的设计21-35
• 3.1 现有阀位反馈机构比较分析21-23
• 3.2 定行程阀位反馈机构设计23-25
• 3.3 定行程阀位反馈机构优化设计25-29
• 3.3.1 机构优化设计数学模型25-26
• 3.3.2 定行程阀位反馈机构尺寸优化设计26-29
• 3.4 定行程阀位反馈机构误差分析29-34
• 3.4.1 机构误差分析基本原理29-30
• 3.4.2 机构精度概率统计特性30-32
• 3.4.3 机构精度分配方法32
• 3.4.4 定行程阀位反馈机构精度分配32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 变行程阀位反馈机构设计与仿真35-46
• 4.1 变行程阀位反馈机构设计35
• 4.2 虚拟样机技术与ADAMS软件简介35-38
• 4.2.1 ADAMS软件基本模块36-37
• 4.2.2 ADAMS与三维软件的数据交换37-38
• 4.3 机械系统运动学分析38-39
• 4.3.1 ADAMS运动学方程38-39
• 4.3.2 运动学方程的求解算法39
• 4.4 反馈机构运动仿真分析流程39-41
• 4.5 新型阀位反馈机构运动学仿真41-45
• 4.5.1 新型阀位反馈机构建模41
• 4.5.2 仿真前提条件41-42
• 4.5.3 施加约束和载荷42-45
• 4.6 本章小结45-46
• 第5章 机械系统中其他部件设计与建模46-53
• 5.1 Pro/ENGINEER软件概述46
• 5.2 装配模型的建立与表达46-47
• 5.3 各功能模块建模47-51
• 5.3.1 齿轮放大机构结构设计47
• 5.3.2 角位移传感器的支架结构设计47-48
• 5.3.3 I/P转换建模48-49
• 5.3.4 智能阀门定位器外壳体结构设计49
• 5.3.5 智能阀门定位器机械系统建模49-50
• 5.3.6 气动执行机构建模50-51
• 5.4 总装配模型51-52
• 5.5 本章小结52-53
• 第6章 总结与展望53-55
• 6.1 总结53-54
• 6.2 展望54-55
• 参考文献55-59
• 致谢59-60
• 攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文60

【参考文献】

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本文编号：315230