《油水分離機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《油水分離機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)（46頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 題 目： 油水分離機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 油水分離機(jī)是一種利用高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力達(dá)到不同物質(zhì)的分離層的分離機(jī)的一種。 離心機(jī)已廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工、醫(yī)學(xué)、紡織、治金、船舶、軍工各個(gè)領(lǐng)域。例如：濕法采煤，中粉煤的回收，石油鉆井泥漿的回收，放射性元素，三廢治理污泥脫水，各種石油化工產(chǎn)品的制造，各種抗菌素，淀粉及農(nóng)藥的制造，牛奶，啤酒，植物油等食物品的制造，織品，纖維脫水及合成纖維的制造，各種潤滑油，燃料油的提純等都采用分離機(jī)。離心機(jī)已成為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門廣泛使用的一種通用的機(jī)械。 本設(shè)計(jì)是對油水分離機(jī)的

2、部分零件進(jìn)行了改進(jìn)。對其控制中的問題也進(jìn)行了分析。對油水分離機(jī)的原理，應(yīng)用，特點(diǎn)進(jìn)行了分析。對其齒輪進(jìn)行了較核。其目的是使油水分離機(jī)的壽命延長。對電動機(jī)也進(jìn)行了選用，使其匹配。 關(guān)鍵詞：油水分離機(jī)；齒輪；設(shè)計(jì) Abstract The perquisite splitter is the centrifugal force which one kind of use high speed revolving produces achieves different material the disengaging zone splitter one kind. The centr

3、ifuge has widely used in the industry, the agriculture, the chemical industry, the medicine, the spinning and weaving, governs the gold, the ships, war industry each domain.For example: Aqueous method mining coal, the powdered coal recycling, the petroleum drilling mud recycling, the radioactive ele

4、ment, the three wastes government sludge dewatering, each kind of petroleum chemical industry product manufacture, each kind of antibiotic, the starch and the agricultural chemicals manufacture, the milk, the beer, food goods and so on vegetable oil manufactures, the fabric, the textile fiber dehydr

5、ation and the synthetic fiber manufacture, each kind of lubricating oil, the bunker oil depuration and so on all uses the splitter.The centrifuge has become the national economy each department widespread use one kind of general machinery. This design has made the improvement to the perquisite split

6、ter partial components.Has also carried on the analysis to in its control question.To the perquisite splitter principle, the application, the characteristic has carried on the analysis.Has carried on nuclear to its gear.Its goal is causes the perquisite splitter the life extension.Also carried on to

7、 the electric motor has selected, causes its match. Keywords: Connecting rod; Deformination ; Processing technology ; 目錄 摘 要 I Abstract II 第 1 章 緒論 2 1.1分離機(jī)的發(fā)展概況 2 1.2分離機(jī)的應(yīng)用，特點(diǎn)及分類 2 1.2.1油水分離機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 2 1.2.2傳統(tǒng)分離器分類 3 第 2 章 油水分離機(jī)組成及工作原理 6 2.1油水分離機(jī)的組成 6 2.

8、2油水分離機(jī)的工作原理 6 2.2.1分離機(jī)的工作原理 6 2.2.2油分計(jì)的工作原理 6 2.3油水分離機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 7 第 3 章 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 9 3.1電動機(jī)選用 9 3.2齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) 9 3.2.1初選參數(shù) 9 3.2.2按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 10 3.2.3主要尺寸計(jì)算 11 3.3大齒輪強(qiáng)度校核 11 3.3.1有關(guān)數(shù)據(jù)及系數(shù)確定 12 3.3.2相關(guān)系數(shù)值 12 3.4核算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 13 3.5立軸齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 15 3.6校核齒根彎曲強(qiáng)度 16 3.7核算齒根彎曲強(qiáng)度 17 3.8軸疲勞強(qiáng)度校核 19 3.9主軸疲勞

9、強(qiáng)度計(jì)算 21 總 結(jié) 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 29 附 錄1 30 附 錄2 38 第 1 章 緒論 1.1分離機(jī)的發(fā)展概況 分離機(jī)是把混合的物質(zhì)分離成兩種或兩種以上不同的物質(zhì)的機(jī)器。分離機(jī)是一種利用高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力達(dá)到不同物質(zhì)的分離層的分離機(jī)的一種。 自從1836年第一臺工業(yè)用三足式離心機(jī)在德國出現(xiàn)，到今已有一百年的歷史了，現(xiàn)已有了很大的發(fā)展，各種類型的離心機(jī)繁多，，正在向技術(shù)發(fā)展，系列化、自動化方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，專用的分離機(jī)也越來越多。 分離機(jī)已廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工、醫(yī)學(xué)、紡織、治金、船舶

10、、軍工各個(gè)領(lǐng)域。例如：濕法采煤，中粉煤的回收，石油鉆井泥漿的回收，放射性元素，三廢治理污泥脫水，各種石油化工產(chǎn)品的制造，各種抗菌素，淀粉及農(nóng)藥的制造，牛奶，啤酒，植物油等食物品的制造，織品，纖維脫水及合成纖維的制造，各種潤滑油，燃料油的提純等都采用分離機(jī)。離心機(jī)已成為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門廣泛使用的一種通用的機(jī)械。分離器要能保持良好的分離效果，需對其液位和壓力進(jìn)行控制。傳統(tǒng)分離器液位和壓力的控制采用定壓控制技術(shù)。在分離器的變壓力液面控制中，利用浮子液面控制器帶動油和氣調(diào)節(jié)閥，使其聯(lián)合動作，控制原油和天然氣的液量，完成對分離器中液位的調(diào)節(jié)，而不對分離器的壓力進(jìn)行控制。變壓力的液面控制方法可以最大程度地

11、減小油氣出口閥的節(jié)流，減小分離器的壓力，提高分離效果。 1.2分離機(jī)的應(yīng)用，特點(diǎn)及分類 油氣分離器和油氣水三相分離器在油田接轉(zhuǎn)站和聯(lián)合站中有著廣泛的應(yīng)用。分離器要能保持良好的分離效果，需要對其液位和壓力進(jìn)行控制。本文從減小工藝流程中的節(jié)流損失、節(jié)能降耗、提高分離效率的角度，分析了傳統(tǒng)分離器液面和壓力的控制工藝，提出了一種簡單可靠、降低能耗的分離器變壓力液面控制方法。 1.2.1油水分離機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 油水分離器的原理是采用油水的比重不同，運(yùn)用過濾、沉淀、浮升等方法匯集一體進(jìn)行油水分離的。 ①．去除效率高，設(shè)備對污水進(jìn)行強(qiáng)化分離，提高出水水質(zhì)，真正能達(dá)到國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。

12、②．結(jié)構(gòu)獨(dú)特，設(shè)計(jì)新型，脫離了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)引進(jìn)了新的設(shè)計(jì)思想，體現(xiàn)了在同類產(chǎn)品中的領(lǐng)先地位。 ③結(jié)構(gòu)簡單、可靠，生產(chǎn)成本和使用成本低。在國內(nèi)本產(chǎn)品的價(jià)格也大大低于氣浮等產(chǎn)品的價(jià)格,為廣大中小飯店、快餐店連鎖店所接受。 ④占地面積小，施工方便，工程造價(jià)低。 ⑤無能耗、無耗材，使用成本非常低，只需對產(chǎn)品按說明作簡單的維護(hù)。 ⑥浮油和沉渣相對集中，便于收集和清撈，為今后形成高效率、企業(yè)型、集中化廢物收集創(chuàng)造條件 適用范圍 1. 廚房污水的隔油，出水動植物含量為20至500mg/L； 2.出水中懸浮物（SS）小于1000mg/L； 3.由處理污水量1t/h至50t/h的設(shè)備可供選擇；

13、4.可根據(jù)用戶實(shí)際情況定做非標(biāo)產(chǎn)品； 5.多種材質(zhì)制造； 1.2.2傳統(tǒng)分離器分類 1、油氣兩相分離器 油氣兩相分離器將油氣混合物來液分離成單一相態(tài)的原油和天然氣，壓力由天然氣出口處的壓力控制閥控制，液面由控制器控制的出油閥調(diào)節(jié)。 天然氣出口處的壓力控制閥通常是自力式調(diào)節(jié)閥或配套壓力變送器、控制器、氣源的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥等。出油閥通常為配套液位傳感器、控制器、氣源的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥或浮子液面調(diào)節(jié)器操縱的出油調(diào)節(jié)閥等。 有的油氣兩相分離器是用氣動薄膜調(diào)節(jié)閥控制分離器的壓力，用浮子液面調(diào)節(jié)器操縱出油閥控制分離器液面。 2、油氣水三相分離器 油氣

14、水三相分離器在油井產(chǎn)物進(jìn)行氣液分離的同時(shí)，還能將原油中的部分水分離出來。隨著油田的開發(fā)，油井產(chǎn)出液的含水量逐漸增多，三相分離器的應(yīng)用也逐漸增多。結(jié)構(gòu)不同，三相分離器的控制方法也不同。兩種典型分離器的控制原理如下： (1)油氣水混合物進(jìn)入分離器后，進(jìn)口分流器把混合物大致分成汽液兩相，液相進(jìn)入集液部分。集液部分有足夠的體積使自由水沉降至底部形成水層，其上是原油和含有較小水滴的乳狀油層。原油和乳狀油從擋板上面溢出。擋板下游的油面由液面控制器操縱出油閥控制于恒定的高度。水從擋板上游的出水口排出，油水界面控制器操縱排水閥的開度，使油水界面保持在規(guī)定的高度。分離器的壓力由設(shè)在天然氣管線上的閥門控制。

15、 (2)分離器內(nèi)設(shè)有油池和擋水板。原油自擋油板溢流至油池，油池中油面由液面控制器操縱的出油閥控制。水從油池下面流過，經(jīng)擋水板流入水室，水室的液面由液面控制器操縱的出水閥控制。 1.2.3傳統(tǒng)分離器液位和壓力控制中存在的問題 分離器定壓控制中，天然氣管線上的壓力控制閥對天然氣進(jìn)行一定程度的節(jié)流，以保證分離器內(nèi)壓力的穩(wěn)定。氣量減小或者氣出口處壓力降低時(shí)，閥門節(jié)流程度增加；反之，閥門節(jié)流程度減小。 分離器液面控制中，油水出口閥門也對液體進(jìn)行節(jié)流。液量增大時(shí)，節(jié)流程度減?。灰毫啃r(shí)，節(jié)流程度加強(qiáng)，以使液面保持穩(wěn)定。 為保證液量較大的情況下能夠正常排液，分離器具有較高的壓力

16、。但是在液量減小時(shí)，必須通過油水出口閥對液體節(jié)流，使液面不至于降低。因此生產(chǎn)中，分離器一般在較高的壓力下工作，液相閥門處于節(jié)流狀態(tài)。 分離器壓力過高影響分離器的進(jìn)液，使中轉(zhuǎn)站或計(jì)量站的輸出口以及井口回壓增高，不利于輸油。目前，我國的油井多為機(jī)械采油，井口回壓升高，增加了采油的能源消耗。此外，在較高壓力下油中含有的飽和溶解氣，在出油閥節(jié)流后，壓力下降時(shí)，從油中分離出來，易使下游流程中的油泵產(chǎn)生氣濁。因此較高的分離器壓力不但影響油氣的分離效率，增加生產(chǎn)能耗，而且影響安全生產(chǎn)。 1.2.4變壓力液面控制 浮子液面控制器帶動兩個(gè)調(diào)節(jié)閥，一個(gè)調(diào)節(jié)閥控制天然氣，另一個(gè)調(diào)節(jié)閥控制原油，實(shí)

17、現(xiàn)原油和天然氣出口處閥門的聯(lián)合調(diào)節(jié)。當(dāng)浮子上升時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)使氣路調(diào)節(jié)閥的開口減小，油路調(diào)節(jié)閥的開口增大；反之，當(dāng)浮子下降時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)將使氣路調(diào)節(jié)閥的開口增大，油路調(diào)節(jié)閥的開口減小。通過改變調(diào)節(jié)閥的開度，改變天然氣和原油的相對流量，對分離器的液面進(jìn)行控制。這種控制方法不對分離器的壓力進(jìn)行定值控制，分離器的壓力為天然氣出口處或液體出口處的壓力與天然氣調(diào)節(jié)閥或液體調(diào)節(jié)閥前后的壓力差之和。當(dāng)氣量和液量以及分離器下游壓力變化時(shí)，分離器的壓力是變化的，所以這種控制方法為變壓控制。 1、變壓力液面控制在油氣兩相分離器中的應(yīng)用 進(jìn)出油氣分離器的液量和氣量不變時(shí)，液面穩(wěn)定在某一位置上；當(dāng)進(jìn)入分離器的

18、液量或氣量發(fā)生變化，而使液面上升時(shí)，浮子連桿機(jī)構(gòu)將使天然氣調(diào)節(jié)閥的開口關(guān)小，原油調(diào)節(jié)閥的開口開大，使排氣量減小而排液量增大，直到進(jìn)出分離器的液量和氣量相等時(shí)，液面將重新穩(wěn)定在一個(gè)較原來高的位置上；當(dāng)進(jìn)入分離器的液量或氣量發(fā)生變化，而使液面下降時(shí)，浮子連桿機(jī)構(gòu)將使天然氣調(diào)節(jié)閥的開口開大，原油調(diào)節(jié)閥的開口關(guān)小，使排氣量增大而排液量減小，直到進(jìn)出分離器的液量和氣量相等時(shí)，液面將重新穩(wěn)定在一個(gè)較原來低的位置上。這樣隨著進(jìn)入分離器的液量或氣量發(fā)生變化，浮子連桿機(jī)構(gòu)帶動調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生相應(yīng)的動作，從而使液面保持相對穩(wěn)定。 2、變壓力液面控制在油氣水三相分離器中的應(yīng)用 (1)變壓力液面控制在油氣水三相分離

19、中的應(yīng)用。原油液面的控制與油氣分離器的液面控制相同，油水界面由油水界面控制器操縱的排水閥控制。 (2)變壓力液面控制在油氣水三相分離器中的應(yīng)用。油池的液面由其液面控制器操縱的原油調(diào)節(jié)閥和天然氣調(diào)節(jié)閥控制，水池的液面由其液面控制器操縱的出水調(diào)節(jié)閥和天然氣調(diào)節(jié)閥控制。 本設(shè)計(jì)是油水分離機(jī)采用離心形式，屬于碟片分離機(jī)，碟片分離機(jī)是一種轉(zhuǎn)鼓高速分離機(jī)，它是利用轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的一組錐形碟片高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力達(dá)到分層。原油中含有油、水、雜物，它們的密度不同，所產(chǎn)生的離心力也不同，從而能達(dá)到分層的效果。 油水分離機(jī)按照排渣方式：人工排渣，環(huán)閥排渣，噴嘴排渣三種形式。 本設(shè)計(jì)的油水分離機(jī)采用人工排渣方

20、式，是用于消除燃油和潤滑油以及其他礦物油中水分和雜質(zhì)，減少機(jī)械的磨損，提高原油的燃燒率，延長機(jī)械使用壽命。 第 2 章 油水分離機(jī)組成及工作原理 2.1油水分離機(jī)的組成 為滿足MARPOL73/78公約的要求，凡400總噸及以上的任何船舶應(yīng)裝設(shè)有油水分離裝置(油水分離器)，10000總噸及以上的任何船舶還應(yīng)裝有應(yīng)裝設(shè)經(jīng)主管機(jī)關(guān)批準(zhǔn)的濾油設(shè)備和當(dāng)排出物的含油量超過15ppm時(shí)能發(fā)出報(bào)警并自動停止含油混合物排放的裝置。機(jī)艙油水分離器主要由濾油設(shè)備、油分計(jì)（報(bào)警器和記錄器組成）和自動停止裝置組成。 2.2油水分離機(jī)的工作原理 2.2.1分離機(jī)的工作原理 碟式分離機(jī)是立式離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓

21、裝在立軸上端，通過傳動裝置由電動機(jī)驅(qū)動而高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組互相套疊在一起的碟形零件--碟片。碟片與碟片之間留有很小的間隙。懸浮液(或乳濁液)由位于轉(zhuǎn)鼓中心的進(jìn)料管加入轉(zhuǎn)鼓。當(dāng)懸浮液(或乳濁液)通過碟片之間的間隙時(shí)，固體顆粒(或液滴)在離心機(jī)作用下沉降到碟片上形成沉渣(或液層)。沉渣沿碟片表面滑動而脫離碟片并積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑最大的部位，分離后的液體從出液口排出轉(zhuǎn)鼓。碟片的作用是縮短固體顆粒(或液滴)的沉降距離、擴(kuò)大轉(zhuǎn)鼓的沉降面積，轉(zhuǎn)鼓中由于安裝了碟片而大大提高了分離機(jī)的生產(chǎn)能力。積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的固體在分離機(jī)停機(jī)后拆開轉(zhuǎn)鼓由人工清除，或通過排渣機(jī)在不停機(jī)的情況下從轉(zhuǎn)鼓中排出。 2.2.2油分計(jì)

22、的工作原理 　　油分計(jì)的功能是能連續(xù)記錄油水分離器處理水中的油分濃度，并在處理水超過排放標(biāo)準(zhǔn)（>15ppm）時(shí)通過自動報(bào)警器報(bào)警，并將不合標(biāo)準(zhǔn)的處理水通過三通電磁閥的啟閉自動泄放返回艙底。目前船上的油分計(jì)有：紅外線、紫外線、激光和超聲波等多種油分計(jì)，以YNY-1型油分計(jì)為例，其工作原理如圖2-1示。 圖2-1 YNY-1型油分計(jì) 工作原理：測量時(shí)，靠定時(shí)器把運(yùn)轉(zhuǎn)周期控制在120秒，120秒時(shí)，試液泵及三通電磁閥啟動，通過紅外線分析儀比較標(biāo)準(zhǔn)液與萃取液的油分濃度，并通過放大器放大，通過電訊號控制。如果處理水超過排放標(biāo)準(zhǔn)（>15ppm），報(bào)警器報(bào)警，并啟動電磁閥，把不符合標(biāo)準(zhǔn)的處理水泄放

23、回艙底。同時(shí)記錄器記錄處理水中的油分濃度、日期、時(shí)間，并打印在記錄紙上。 2.2.3自動停止裝置工作原理 　　常見的自動停止裝置有兩種，一種是采用氣控或電控三通閥，當(dāng)排放水樣超過排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，15ppm報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)自動打開旁通回流管路，切斷舷外排放管路，將超標(biāo)污水導(dǎo)回污油水柜；另一種是當(dāng)排放水樣超過排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，15ppm報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)打開旁通回流管路、關(guān)閉舷外排放管路的同時(shí)停止污水泵。 2.3油水分離機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)： 1、本機(jī)采用間歇人工排渣方式，排渣的間隔為1—1.5h. 2、碟片主要尺寸的確定 碟片母線與轉(zhuǎn)鼓軸線所成的錐角α與懸浮液中固相在碟片表面上的磨擦角有關(guān)。 根

24、據(jù)?

25、 第 3 章 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1電動機(jī)選用 對傳動方案的要求：合理的傳動方案，首先應(yīng)滿足工作機(jī)的功能要求，其次還應(yīng)滿足工作可靠、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求 。 原動機(jī)是許多機(jī)器中運(yùn)動和任何一個(gè)方案，要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：動力的來源，其種類很多，有電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、水輪機(jī)、液壓機(jī)等。電動機(jī)構(gòu)造簡單、工作可靠、控制簡便、維護(hù)容易，一般生產(chǎn)機(jī)械上大多數(shù)均采用電動機(jī)驅(qū)動。本設(shè)計(jì)也采用電動機(jī)作為原動力。我國已制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的Y系列是一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機(jī)，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕

26、性氣體和無特殊要求的機(jī)械。所以本設(shè)計(jì)采用Y系列三相異步電動機(jī)。 為了客戶，本油水分離機(jī)配有交流電動機(jī)和直流電動機(jī)：電機(jī)規(guī)格如下： 型號 功率（千瓦） 電壓（V） 額定電壓（A） 轉(zhuǎn)速（r/m） J02-31-4H(T6) 2.2 380 4.92 1435 Z2C-32(T2) 2.2 220 12.5 1500 3.2齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) 因?yàn)樗O(shè)計(jì)的齒輪為軟齒面齒輪，故按齒面接觸強(qiáng)度確定齒輪的

27、基本參數(shù)和尺寸。 3.2.1初選參數(shù) 選小齒輪齒數(shù)Z=19 大齒輪齒數(shù)Z=195=95 選螺旋角=10 3.2.2按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由教材查得：載荷系數(shù)K=1.2 彈性系數(shù)Z=189.8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z= 因?yàn)閠an=tan/cos=tan20/cos10=0.3696 =20.28 tan=tan=tan10 cos20.28=0.1654 =9.36 所以Z==2.464 Z= =[]1.88-3.2（]cos=[1

28、.88-3.2（]cos10=1.6524 Z==0.7779 螺旋角系數(shù)Z===0.9848 取=1 =45.69mm 3.2.3主要尺寸計(jì)算 （1）模數(shù)：m==cos10=2.17 取m=2.25（mm） （2）螺旋角 ①大齒輪螺旋角: =33.5 ②立軸齒輪螺旋角 =56.5 ③大齒輪齒數(shù) =95 ④立軸齒輪齒數(shù) =19 （3）端面模數(shù) = mn/cos=2.25/cos33.5=2.69 = mn/cos=2.25/cos56.5=4.08 （4）分度圓直徑 =mt1 * Z1=2.69 * 9

29、5 = 255.5 =mt2* Z2=4.08 * 19 = 77.5 （5）齒頂圓直徑 = d1 + 2m =255.5 +2 * 2.25 =260 mm = d2 + 2m =77.5 +2 * 2.25 =82 mm （6）中心距 a =(d1 + d2)/2 =(255.5 + 77.5 )/2 =166.5 mm 3.3大齒輪強(qiáng)度校核 根據(jù)齒輪轉(zhuǎn)動強(qiáng)度設(shè)計(jì)的原則，閉式轉(zhuǎn)動齒輪（HB<=350）要求保證齒面接觸疲勞為主，而在實(shí)際生產(chǎn)中，分離機(jī)主要失效的形式是齒面磨損。所以，只對齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。

30、 3.3.1有關(guān)數(shù)據(jù)及系數(shù)確定 1、電動功率P = 2.2 KW 大齒輪額定轉(zhuǎn)矩T T = 9549*P /n =9549 * 2.2 /1435 = 14.64 N.m 2、分度圓上的圓周力Ft = 2000T/255.5 = 2000x14.64/255.5 =114.60 N 3、分度圓上的計(jì)算載荷Ftc Ftc =KA*KV*Kα*K*Ft ----------使用系數(shù) ----------動載系數(shù) -------齒間載荷分配系數(shù) --------齒向載荷分布系數(shù) 3.3.2相關(guān)系數(shù)值 （1） ;《機(jī)械設(shè)計(jì)》第六版 P201 表10-2

31、 取 = 1.25 (2) ; 《機(jī)械設(shè)計(jì)》第六版P202 = 1 + {K1/(KA*Ft/b+k2) Z1V =34.8 =0.0087 U =19/95=0.2 V =Л*255.5*1435/60000= 19.19 m/s 得 = 1.35 (3) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表35.2-30 由*/b =1.25*114.60/20 = 7.16 < 10 得 = 1.1 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表35.2-31 得 = 1 （4）計(jì)算載荷 = 1.25x1.35x1.1x1x114.6 =212.73 N （5）材料

32、彈性模數(shù)Z Z = 19 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得 大齒輪 = 11300 = 0.34 立軸齒輪 =20600 =0.3 （6）節(jié)點(diǎn)數(shù)ZH 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得 =2.16 （7）轉(zhuǎn)動比 u = /=0.2 3.4核算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 （1）總工作時(shí)間 本機(jī)每天8h 工作，每年工作150d ,共運(yùn)轉(zhuǎn)10年計(jì)算。 =10x150x8 =12000 h （2）總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N = 60уn1 =60x1435x1x12000 =1.05x10 =/u =5.25x10 （3）接觸強(qiáng)度

33、壽命系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》圖35.2-17 大齒輪 ： = 1.05 = 1.05 （4）工作硬化系數(shù) 因?yàn)榇簖X輪和立軸齒軸均為軟齒面 =1 （5）安全系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表35.2-32， 按高可靠度 取 =1.50 ① 接觸疲勞極限應(yīng)力δHlimb 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》查得 δHlimb=17.6 Mpa ② 齒面接觸極限應(yīng)力δHlim δHlim = δHlimb1xZHxZw =176.4x1.05x1 =185.2 Mpa ③ 安全系數(shù)SH SH = δHlim/Δh1=185.2/330.3=0.

34、56 3.5立軸齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 1、齒面接觸疲勞極限應(yīng)力δHlimb2 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得 =650 Mpa 2、 齒面接觸極限應(yīng)力2 δHlim2 =δHlimb2xZN2xZw =650x1.05x1 =685.2 Mpa 3、 有關(guān)系數(shù)的確定 （1）彈性模數(shù)ZE2 ZE2 = 161.2 Mpa (2)節(jié)點(diǎn)系數(shù)ZH2 (3)重合度系數(shù) 前面 =1.22 ， =56.5，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表35.2-15 =0.75 （4）計(jì)算接觸應(yīng)力 =xx2 =463.04 Mpa （5）安全系數(shù) （6）

35、許用安全系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表35.2-32 按較高可靠度取 立軸齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度能滿足要求。 3.6校核齒根彎曲強(qiáng)度 1、有關(guān)系數(shù)的確定 ①齒形系數(shù) 按當(dāng)量齒數(shù) = 95/(cos33.5)=164 = 19/(cos56.5)=113 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5 = 2.14 = 2.16 ②端面重合度εα 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-26 = 0.65 = 0.64 = εα1 +εα2 = 1.29 ③重合度系數(shù)Γε = 0.25 +0.75/εα = 0.83 ④螺旋角系數(shù) = 1 – 33.5/120=0.7

36、5 = 1 -56.5/120 =0.43 (查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》35.2-19) ⑤彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)Γx 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》35.2-28 得 mn =2.25得 ⑥相對應(yīng)力集中系數(shù) 由表35.2-3 按可高可靠度 ⑦安全系數(shù) 由表35.2－32按較高可靠度 ⑧試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 大齒輪 由圖35.2－16軸齒輪 ⑨許用彎曲應(yīng)力 3.7核算齒根彎曲強(qiáng)度 1、齒根彎曲壓力 2、大齒輪軸疲勞強(qiáng)度的精確校核計(jì)算 （1）繪制軸的受力荷圖 （2）計(jì)算周上的作用力 ①大齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩，由前計(jì)算知：

37、 ②圓周力 ③徑向力 ④軸向力 3、 繪制垂直平面的彎矩圖 ①支座反力 ②C截面彎矩 (C)彎矩圖如圖（b）所示 4.繪水平的彎矩圖 ① 支座反力 ②C截面彎矩 （a） 彎矩圖如圖（c）所示 5.繪合成彎矩圖 Mcw(2)= 6.繪扭矩圖： （b） 扭矩圖圖（e）所示 7.繪聯(lián)軸器附加F0的受力圖和彎矩圖 T----軸傳遞的彎矩，N*M D----聯(lián)軸器圓周力作用直徑 D2=112mm C截面彎矩 Mcw(F0)=F0*120=52.25*120=6274.8N*mm 力F0作用的彎矩圖如圖

38、（f）所示 3.8軸疲勞強(qiáng)度校核 較核截面C-C，較核計(jì)算按下式進(jìn)行 式中：-只考慮彎矩作用時(shí)的安全系數(shù) -只考慮扭矩作用時(shí)的安全系數(shù) {S}-按疲勞強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表38.3-4 [S]=1.5 以下有關(guān)系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 證明橫向的疲勞強(qiáng)度足夠 由38.1-1得 由38.3---5得 由38.3-8得 由38.3-11得 由38.3-13得 證明橫軸的疲勞強(qiáng)度足夠。 3.9主軸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 1、繪制軸的受力載荷圖 2、 求作用于軸上的力 ①軸 設(shè)：----電動機(jī)額定功率KW

39、 ----大齒輪的軸功率KW -----主軸功率 -----大齒輪軸滾動軸承的效率 -------立軸一對滾動軸承效率 ---------兩齒輪間嚙合效率 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得 已知 kw 則 ②軸的扭矩： 設(shè) NM r/m 立軸的轉(zhuǎn)矩 NM —— 立軸的轉(zhuǎn)速 r/m 已知： ＝7250 r/min 依 NM 求圓周力、徑向力、軸向力、不平衡引起的離心力 a) 圓周力 N b）徑向力

40、 N c）軸 N d) 分離體不平衡引起的離心力 因不平衡引起的偏心矩 式中： —— 分離體上不平衡， 單位：克 —— 分離體上不平衡的半徑位置， G —— 分離體總重 kg 按動平衡精度等級國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ， 離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓平衡精度等級 G6.3 即 e＝6.3 其中 G = 68 公斤 取 ＝ 29.6/2 毫米 考慮到動平衡惡劣（船用傾斜情況惡劣）情況，實(shí)際平衡精度按G16處理 即 e = 16 克 即 在分離體，半徑最大處

41、，殘留7.35克不平衡 由此產(chǎn)量的離心力 N 3、 繪垂直平面的彎轉(zhuǎn)圓 1）、 圖 (b) 垂直平面的受力由圖得 N 立軸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 校核截面I-I 和II-II，校核計(jì)算按下式： 式中 -----只考慮彎矩作用時(shí)的安全系數(shù) -----只考慮扭矩作用時(shí)的安全系數(shù) -----許用安全系數(shù) 以下公式及有關(guān)系數(shù)均查自《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 查表38.3-4 =1.8 = = 由38.1-1得 由38.3-5得 由38.3-8得 由38.3-11得 由38.3-13得 安全系數(shù) 由

42、上面計(jì)算結(jié)果表明： 所以，立軸的疲勞強(qiáng)度足夠?！? 總 結(jié) 此次設(shè)計(jì)，使我掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般步驟和方法，畢業(yè)設(shè)計(jì)對我而言，是一個(gè)全新的鍛煉和考驗(yàn)，在設(shè)計(jì)過程中需要經(jīng)常查閱國內(nèi)外各種相關(guān)的資料，并要到相關(guān)的廠家進(jìn)行實(shí)際的參觀和學(xué)習(xí)，借鑒前人的設(shè)計(jì)成果，這些工作使我對機(jī)床的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)過程，和整個(gè)工作過程都有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識，從而在目前設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上融入了自己的一些思路與想法。通過這次設(shè)計(jì)加深了我對所學(xué)理論知識的理解，結(jié)合各類實(shí)習(xí)靈活運(yùn)用相關(guān)課程的理論知識，達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目的，并對我們所學(xué)的理論知識進(jìn)行了一次很好的總結(jié)，同時(shí)也為我將從事的工作打下了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。 我

43、的畢業(yè)設(shè)計(jì)是行走式小型液壓起重機(jī)的設(shè)計(jì)，在這近三個(gè)月的設(shè)計(jì)期間，我認(rèn)真地進(jìn)行了參觀學(xué)習(xí)，從傳統(tǒng)的原理入手一步一步由淺入深的對課題理解，并進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算，最后圓滿完成了整個(gè)課題的設(shè)計(jì)任務(wù)。在此期間我不斷的查閱資料，請教老師，詢問同學(xué)，對方案進(jìn)行深入細(xì)致的分析，并進(jìn)行了方案的優(yōu)化選擇，竭盡所思以弄懂每一個(gè)結(jié)構(gòu)和安裝的模糊地方。經(jīng)過計(jì)劃，校核和多次的優(yōu)化選擇，最終設(shè)計(jì)出一部完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 由于此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間較短，工作量較大以及我自身知識水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限，設(shè)計(jì)中難免存在一些問題，懇請老師批評指正。 參考文獻(xiàn) ［1］

44、徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊3， 機(jī)械工業(yè)出版社, ［2］徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊4 ，機(jī)械工業(yè)出版社, ［3］徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊5 ，機(jī)械工業(yè)出版社, ［4］機(jī)械制圖.大連理工大學(xué)工程畫教教研室 高等教育出版社 ［5］畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.青島海洋出版社 ［6］王棟梁.主機(jī)械基礎(chǔ) ，中國勞動出版社， ［7］黃鶴汀.機(jī)械制造技術(shù) ，機(jī)械工業(yè)出版社， ［8］盛慧英.染整機(jī)械原理，紡織工業(yè)出版社 ［9］王家禾.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)教程，上海交通大學(xué)出版社， ［10］方承遠(yuǎn).張振國，工廠電氣控制技術(shù) ，機(jī)械工業(yè)出版社 ［11］ 王紹俊.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) ［12］劉文劍.曹天

45、河.趙維緩.夾具工程師手冊. 黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社， ［13］ 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會.金屬切削手冊. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 ［14］ 邱仲潘.計(jì)算機(jī)英語. 科學(xué)出版社 ［15］ 于駿一.典型零件制造工藝.　機(jī)械工業(yè)出版社 ［16］ R. C. Arkin. Motor schema-based mobile robot navigation. International Journal of Robotics Research. August 1989, 8(4):92–112, 1989. ［17］ A. Atramentov and S. M. La

46、Valle.Ecient nearest neighbor searching for motion planning. In submitted to 2002 IEEE International Conference on Robotics and Automation.2002. ［18］ H. Kitano, M. Asada, Y. Kuniyoshi, I. Noda, and E.Osawa. Robocup: The robot world cup initiative. In Proceedings of the IJCAI-95 Workshop

47、 on Entetainment and AI/ALife. 1995. 致 謝 經(jīng)過兩個(gè)月的忙碌和工作，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)論文，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有段老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在論文寫作過程中，得到了段老師的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，段老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜，段老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷

48、，除了敬佩段老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向段老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們! 最后我還要感謝機(jī)械工程學(xué)院和我的母校佳木斯大學(xué)四年來對我的栽培。 附錄1 最新機(jī)械制造中的人機(jī)交互的應(yīng)用 摘要：為滿足客戶需求，十分必要去繼續(xù)發(fā)展，以先進(jìn)的控

49、制系統(tǒng)為支持，基于現(xiàn)今在計(jì)算機(jī)和軟件方面技術(shù)的現(xiàn)代機(jī)器和生產(chǎn)設(shè)備。在雇員有限的操作下，很多制造系統(tǒng)能自動工作。不過，即使在先進(jìn)的生產(chǎn)系統(tǒng)中，最重要的因素之一仍然是人。通常，總的系統(tǒng)性能取決于人的決定，并且隨著生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜和昂貴，人類決定的意義比過去更重大。在這樣的情況下，十分必要通過適當(dāng)?shù)娜藱C(jī)交互，有效地應(yīng)用本文涉及到人機(jī)交互的相應(yīng)問題，以及對人類活動模型的嘗試性研究。本文還解釋了相互作用媒介，以及提供了該領(lǐng)域里的部分研究結(jié)果。目的是對人機(jī)交互方面的內(nèi)容進(jìn)行分類。 關(guān)鍵詞：制造系統(tǒng) 人機(jī)交互 人為因素 計(jì)算機(jī)集成制造 控制系統(tǒng) 1 簡介 通過著重強(qiáng)調(diào)人為因素，可以達(dá)到競爭

50、和有效地利用，越來越計(jì)算機(jī)化的機(jī)器制造系統(tǒng)。在不遠(yuǎn)的將來，為了生產(chǎn)產(chǎn)品，人類與先進(jìn)的數(shù)字設(shè)備之間的適當(dāng)合作，例如工藝流程與機(jī)器的過程監(jiān)控，將會成為生產(chǎn)中的重要部分。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和新機(jī)器上，應(yīng)該考慮人為操作的利與弊。更好的業(yè)務(wù)組織應(yīng)該做到使動力高漲、能力增加、人員穩(wěn)定和人的工作效率提高。 基于軟件工程方面的最新成就，以及新的并且非常規(guī)的硬件系統(tǒng)，還有對人類行為的深入研究，三者相結(jié)合的方法，將會大力發(fā)展人機(jī)交互技術(shù)。這樣一個(gè)多學(xué)科研究的目的，是想通過適當(dāng)?shù)娜藱C(jī)交互設(shè)計(jì)，使人會更好地使用人機(jī)交互系統(tǒng)。 2 人與軟件系統(tǒng)的交互 生產(chǎn)可認(rèn)為是分離的生產(chǎn)。由于控制參數(shù)和限制條件的數(shù)目和相互聯(lián)

51、系，意味著分離的生產(chǎn)可看成為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。此系統(tǒng)的主要特征是[1]： —眾多的組成部分 —組成類型的多樣性 —組成部分的特殊連接 —不穩(wěn)定性的存在 沒有靈活性損失和故障發(fā)生，能實(shí)現(xiàn)自動控制功能的生產(chǎn)系統(tǒng)，是不可能存在的這一點(diǎn)，正體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)的重要性、復(fù)雜性。以下兩個(gè)方面，都需要在信息技術(shù)和人為因素之間密切合作。一方面，需要性能高、質(zhì)量好、系統(tǒng)靈活；另一個(gè)方面，需要能解決復(fù)雜問題，可基于經(jīng)驗(yàn)去學(xué)習(xí)。為了考慮合作的有效性，人和信息系統(tǒng)的特性也必須考慮在內(nèi)。 人和信息系統(tǒng)的合作很依賴于人和電腦系統(tǒng)的行為。由于人類具有天生獨(dú)特操作能力，那么就確定了他們在生產(chǎn)過程中所扮演的角色。重要

52、的是：基于經(jīng)驗(yàn)的自我學(xué)習(xí)能力、適應(yīng)新環(huán)境能力、良好的動手操作能力、敏銳的感覺反饋能力（如視力、聽力，等等）、控制動態(tài)形勢能力、預(yù)先控制基于反饋的系統(tǒng)性能的能力，以及對未預(yù)見到形勢的反應(yīng)能力，這些能力對于在機(jī)器控制和管理方面，都是非常重要的優(yōu)點(diǎn)。 人類欠缺的地方在于：難于或不可能去控制，快速變化的有限信息處理過程。一旦任務(wù)變化頻繁，人類將會失去決定性行為，增加錯(cuò)誤。當(dāng)工作的目標(biāo)不明確或者他或她不能作出決定時(shí)，人類的工作效率將會降低。 通過適當(dāng)?shù)臉I(yè)務(wù)組織，將會消除那些缺陷或者限制它們對生產(chǎn)過程的影響。一個(gè)操作者應(yīng)該了解工作目標(biāo)，至少也應(yīng)該對其工作地點(diǎn)做少許決定。應(yīng)該為特別的操作者或者眾多操作者

53、設(shè)計(jì)一款既實(shí)用又容易操作，能與軟件系統(tǒng)合作的可視化接口。然而，一些不了解工作場合的特殊性或者人機(jī)交互系統(tǒng)細(xì)節(jié)的程序員，卻應(yīng)用計(jì)算機(jī)去設(shè)計(jì)可視化接口。 設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)時(shí)，主要側(cè)重于信息處理，而不是外觀設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作者，經(jīng)常被認(rèn)為是“擴(kuò)展的計(jì)算機(jī)”，他們能計(jì)算、分析、合成大量的數(shù)據(jù)，而軟件系統(tǒng)卻不能。 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，具有快速處理、高精度運(yùn)算以及儲存處理大量數(shù)據(jù)能力。信息系統(tǒng)的主要缺陷在于：拘泥于嚴(yán)格的算法工作、缺乏創(chuàng)新的反應(yīng)以及真正的智力工作，那些也被認(rèn)為是新算法條件下的技能。在人配合的情況下，需要練習(xí)人的任務(wù)識別以及準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)輸入。 人—電腦系統(tǒng)合作基于兩個(gè)完全不同特點(diǎn)的系統(tǒng)綜合

54、。一方是智慧的人類，他們能憑借直覺能力，解決不同的問題并且從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)。另一方是信息系統(tǒng)，它們能短時(shí)間內(nèi)處理大量的數(shù)據(jù)，并且能夠做到詳細(xì)，而且是瞬時(shí)反應(yīng)。雖然這樣的綜合問題是困難的，但是它卻在適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)情況下提出了補(bǔ)充合作的可能性。表格1顯示了，基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的人類行為。 3 人機(jī)交互 現(xiàn)今，大多數(shù)機(jī)器在其生產(chǎn)過程使用中都有特別的控制系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)能控制機(jī)器運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)大多是基于簡單的可編程控制器的簡易系統(tǒng)，或者基于先進(jìn)的多層分級控制模型的復(fù)雜系統(tǒng)。復(fù)雜的系統(tǒng)多用于控制和監(jiān)測先進(jìn)的機(jī)器和工藝流程。然而，所有種類的機(jī)器控制系統(tǒng)不得不通過人類操作來監(jiān)控，這個(gè)操作員應(yīng)具有

55、解決復(fù)雜問題的能力，例如機(jī)器故障或系統(tǒng)癱瘓等情況。 Stahre和交互作用模型的提出者Sheridan正在討論“機(jī)器操作員應(yīng)該與機(jī)器或者內(nèi)外部的系統(tǒng)控制進(jìn)程進(jìn)行合作”的問題。 在人類操作和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與受控機(jī)器之間存在著6種交互模塊： 1.操作者通過電腦系統(tǒng)間接地控制過程。 2.操作者間接地接收過程數(shù)據(jù)。 3.操作者向計(jì)算機(jī)詢求或者接收信息。 4.進(jìn)程向計(jì)算機(jī)詢求或者接受信息。 5.操作者直接操作進(jìn)程。 6.操作者通過自身的感覺觀察過程。 以上1~4的交互模型，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制，即：系統(tǒng)設(shè)計(jì)者已經(jīng)設(shè)定好它們。1~4模型會適用于控制系統(tǒng)以及操作者的需求。操作系統(tǒng)最難的事情在于，

56、控制系統(tǒng)中或者機(jī)器中的直接操作交互（（5）與（6）之間的交互）。這樣的交互作用通常在機(jī)器的錯(cuò)誤情況下發(fā)生或被處理，那時(shí)人的涉入才是必要。 除了控制系統(tǒng)外，人機(jī)交互也可以用不同的方式實(shí)現(xiàn)。正確設(shè)計(jì)的機(jī)器控制系統(tǒng)，應(yīng)該不僅在可預(yù)測的形勢里考慮到相互作用，也應(yīng)該能處理無法預(yù)言的形勢。例如：在受控機(jī)器或者進(jìn)程中的直接人為干涉。這些在自動機(jī)器和監(jiān)控機(jī)器進(jìn)程中尤為重要。 4 人操作模型 生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者，通常把注意力集中于適當(dāng)?shù)牟牧虾托畔⒓庸?，但是沒有足夠的關(guān)注人類行為對系統(tǒng)性能的影響。由于這樣的情況，系統(tǒng)經(jīng)常不能配合人的工作。在這個(gè)領(lǐng)域里曾經(jīng)做過一些研究，但大多集中于工效學(xué)或者心理學(xué)問題。

57、建立一個(gè)描述制造系統(tǒng)中人類行為的數(shù)學(xué)模型是非常重要的?；谶@樣的一個(gè)模型，作為對制造系統(tǒng)或者組成部分設(shè)計(jì)者的輔助。這類模擬軟件將會有所發(fā)展。不過，找到人類行為模型是比較困難的。人類的行為具有較大的不確定性。因此，描述人類行為的方程式，不能夠精確地表現(xiàn)人類。在本文中，找到了一種這類問題的描述方法。然而，描述的目的是描述人類，而不是建立一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型，來描述諸多因素中的重要關(guān)系。 下面列舉了控制系統(tǒng)中，人的特征因素，應(yīng)該將這些因素降到最小。 τ：控制延遲—可以描述為，在異常情況出現(xiàn)時(shí)，與返回到系統(tǒng)鎖定狀態(tài)之間所需要的時(shí)間：τ≥0； t：人反應(yīng)時(shí)間—表現(xiàn)了操作者的行為，可以認(rèn)為是在異常情況

58、出現(xiàn)下與操作者決定控制方式之間，所需要的時(shí)間：t0； η：系統(tǒng)慣性—控制決定和控制實(shí)施與通過系統(tǒng)達(dá)成適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)之間的時(shí)間：η0； ξ：人為決定性正確：ξ0，ξ與決定的正確性同時(shí)增加； α：問題困難期：α0，α與解決問題的困難程度同時(shí)增加； β：人的疲倦：β0，β與操作者的疲倦程度同時(shí)增加； χ：為錯(cuò)誤決定而擔(dān)心：χ0，χ與對錯(cuò)誤決定的擔(dān)心程度同時(shí)增加； δ：人的經(jīng)驗(yàn)：δ0，δ與操作者的經(jīng)驗(yàn)同時(shí)增加； ε：人為擴(kuò)展：ε0，ε與操作者對工作中內(nèi)容擴(kuò)展程度同時(shí)增加； φ：問題理解：φ0，φ與問題的理解程度同時(shí)增加； ν：教育：ν0，ν與教育水平同時(shí)增加； κ：控制系統(tǒng)的友好程度：

59、κ0，κ與系統(tǒng)友好程度同時(shí)增加； γ：工作條件：γ0，γ與工作條件同時(shí)增加； μ：工作動力：μ0，μ與操作者的工作動力同時(shí)增加； v：工作負(fù)荷：v0，v與手工工作負(fù)荷同時(shí)增加； θ：典型問題：θ0，θ與問題的典型程度同時(shí)增加； ψ：責(zé)任：ψ0，ψ與操作者的認(rèn)真態(tài)度同時(shí)增加； λ：公司目標(biāo)理解：λ0，λ與對公司目標(biāo)的理解和認(rèn)同程度同時(shí)增加； π：工作環(huán)境；π0，π與工作環(huán)境的質(zhì)量同時(shí)增加； ρ：滿意度：ρ0，ρ與可接受范圍內(nèi)滿意度同時(shí)增加； σ：其它動力因素（例如：就業(yè)機(jī)會、培訓(xùn)等等）：σ0，σ與動力因素同時(shí)增加； T:設(shè)定或者相似情況下的工作時(shí)間； Td:設(shè)定天數(shù)內(nèi)的工作

60、時(shí)間； R：工作種類； W：操作者的年齡； O：人的個(gè)性； 在確定了最重要的人性特征之后，可以給出描述人類行為因素之間的一般公式： 控制決定延遲： 人類反應(yīng)時(shí)間： 決定質(zhì)量： 經(jīng)驗(yàn)值： 工作概況： 人的疲倦度： 動力值： 以人決定為主導(dǎo)的控制系統(tǒng)的反饋時(shí)間： 其中： Ch:以上所描述的人為因素； Cp:非人為因素（例如：控制系統(tǒng)的友好程度、控制系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間等等）； 提議此模型的目的是指出人類行為的最重要的特征和表達(dá)它們之間的關(guān)系。下一個(gè)研究階段將會做特殊的測試。測試的結(jié)果會提供一個(gè)更加具體的人類模型，它是通過精心分析特殊因素的重

61、要性而建立起來的模型。制造系統(tǒng)或者它們的部分設(shè)計(jì)者，以及業(yè)務(wù)主管可以使用這個(gè)人類行為模型。 5 交互媒介 人機(jī)交互或者制造過程中的信息系統(tǒng)，能夠通過不同類型的媒介來實(shí)現(xiàn)。通常，交互是在雙向進(jìn)行：從操作者到機(jī)器，或者從機(jī)器到操作者。從機(jī)器或者系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā)，人類到機(jī)器的交互是輸入，在相反方向的交互就是輸出。 最常用的交互方法是常規(guī)計(jì)算機(jī)的輸入/輸出裝置。輸入通?；谌松眢w動作的控制。普遍使有的是手指的觸覺控制如手運(yùn)動。不過，也可能用身體其它部位的運(yùn)動來監(jiān)控，例如：手、眼、膝等等，對系統(tǒng)的輸入也能基于聲音命令，通常是使用視力作為一種傳輸介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸出，但是使用聲音系統(tǒng)也很受歡迎。其

62、它媒介，例如力量或者溫度信號和觸覺反饋可在專用機(jī)器里應(yīng)用。 人機(jī)交互領(lǐng)域里的研究，主要集中于用最好的信息交流，促進(jìn)媒介的發(fā)展。通訊媒介是需要不攙雜太多人為因素的信息交流的特殊過程。操作應(yīng)該集中于解決控制系統(tǒng)里出現(xiàn)的那些問題，而不是與系統(tǒng)交流。 計(jì)算機(jī)終端是最受歡迎的用于先進(jìn)的人機(jī)交互的輸入/輸出裝置。通常包括：鍵盤、鼠標(biāo)、跟蹤球或者計(jì)算機(jī)手寫筆。Agah提出了對于那些設(shè)備修改的研究，側(cè)重于邊攜式計(jì)算機(jī)和電話通信支持的輸入裝置的研究，那些方向很有發(fā)展前途。利用空間球和三維控制桿來解決控制和生產(chǎn)機(jī)器人的出現(xiàn)，有較大的發(fā)展空間。 控制系統(tǒng)中，最流行的輸出裝置是可視化顯示器，它們可用于數(shù)據(jù)和圖像

63、的傳輸。來自現(xiàn)實(shí)與虛擬世界的數(shù)據(jù)和圖象，可以在這些可視化顯示器上顯現(xiàn)出來?，F(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)和圖象，通常在機(jī)器控制系統(tǒng)和監(jiān)測生產(chǎn)管理的屏幕上顯示。研究表明，展示不同數(shù)據(jù)的幾個(gè)窗口可能同時(shí)在同一屏幕上被打開。但是，應(yīng)該使數(shù)據(jù)在一種簡單和容易理解的方式下提出。圖像能使數(shù)據(jù)更容易理解，在遠(yuǎn)程控制條件下也是可以應(yīng)用，這對自動生產(chǎn)系統(tǒng)或者分配生產(chǎn)都非常有用。 可視化的數(shù)據(jù)和圖象，形成了各種類型的模擬仿真，這對操作者是非常有用的。那樣就能為建立一個(gè)新的正確的生產(chǎn)過程，或?yàn)镹C和機(jī)器人控制程序提供解決方案。為了優(yōu)化整個(gè)制造系統(tǒng)的負(fù)載和生產(chǎn)進(jìn)度，經(jīng)常使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)最新的研究，大多集中于為操作控制

64、使用而開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)三維可視化環(huán)境顯示，還有三維圖像的視頻顯示。 為了是機(jī)器和操作者交流，經(jīng)常使用不同類型的聲音顯示。計(jì)算機(jī)處理現(xiàn)實(shí)或者虛擬的聲音，用來轉(zhuǎn)化為容易處理的音頻數(shù)據(jù)。 聲音命令系統(tǒng)也能用來支持人機(jī)交流。這樣的系統(tǒng)能認(rèn)識到人講話并且有時(shí)能從人的聲音中獲得附加信息。他們跟傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通信設(shè)備比較，通常由于更快的通訊而被認(rèn)為會減少運(yùn)算時(shí)間。它們可應(yīng)用在聲音識別管理系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，但由于商店地板上環(huán)境嘈雜，應(yīng)用它們可能有些困難。 人機(jī)交互的其它交流媒介有：影響力（從操作者到系統(tǒng)的交流）、影響力反饋（從系統(tǒng)到操作員的交流）、觸覺、溫度和溫度反饋。影響力，做為一種應(yīng)用于機(jī)器人控制教

65、學(xué)中的交流媒介，似乎只能應(yīng)用于一些特殊生產(chǎn)中。 6 人機(jī)交互的研究現(xiàn)狀 先進(jìn)人類系統(tǒng)相互作用的應(yīng)用包括很多方面。本段的目的在于，對那些側(cè)重于制造過程中交換問題的研究，給予簡短的回顧。想要了解更多信息的人，請參照Agar的《人與智能系統(tǒng)相互作用研究的復(fù)雜分類法》。 大多文章觸及的是解決特殊問題下人類系統(tǒng)的合作問題，然而，也應(yīng)該去做一些整體性的研究。 Stahre研究了在先進(jìn)制造過程中的人機(jī)交互問題。Udo為了研究人為因素和成功的先進(jìn)制造系統(tǒng)之間的關(guān)系，對美國近100家制造類公司進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 Johannsen提出了“多用戶協(xié)作管理控制的人機(jī)接口設(shè)計(jì)”，他涉及了知識接口設(shè)計(jì)的問題

66、。Fuchs研究“與用戶思維模式相匹配的人機(jī)接口設(shè)計(jì)”。Yoshikawa研究方向?yàn)椋簽槿藱C(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，發(fā)展一個(gè)分析支持系統(tǒng)，它是基于模擬技術(shù)和接受來自于人類操作者不同觀點(diǎn)的分析評估。 Trentesaux提出了“分離生產(chǎn)中的人類操作者與分離管理系統(tǒng)反應(yīng)的綜合問題”，為了支持復(fù)雜的制造系統(tǒng)，他提出了一些結(jié)合人操作的新的設(shè)計(jì)方法（全方位考慮、多方面決定支持、預(yù)先顯示）。Barthelemy提出“管理領(lǐng)域內(nèi)的人為因素”，他強(qiáng)調(diào)了人為因素在決策支持系統(tǒng)中的作用。 Johnson闡述了人犯錯(cuò)誤的一般性問題。介于工作錯(cuò)誤模型和人機(jī)交互問題的研究，引發(fā)了描述分析飛行員與飛機(jī)之間交互的集成仿真類文章。 Jung提出了基于工效學(xué)觀點(diǎn)的人機(jī)交互問題。人機(jī)接口模塊已經(jīng)發(fā)展到可視化和可視化測試程序，建立模型的目標(biāo)是為不同的機(jī)器設(shè)計(jì)者做輔助。 一些文章涉及到規(guī)劃問題，例如最佳的操作分配，像細(xì)胞將密集勞動分配到生產(chǎn)細(xì)胞。 對先進(jìn)的生產(chǎn)系統(tǒng)中嵌入智