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畢業(yè)設(shè)計(jì)
開題論證報(bào)告
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
完成日期
課題名稱：客車用盤式制動(dòng)閘制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
一、課題來源、課題研究的主要內(nèi)容及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀綜述
1.課題來源
課程或?qū)嶒?yàn)室建設(shè)
2.課題研究主要內(nèi)容
1．產(chǎn)品名稱：客車用盤式制動(dòng)閘制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)研究
2．設(shè)計(jì)對(duì)象：盤式制動(dòng)閘制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)
3．研究對(duì)象：盤式制動(dòng)閘制動(dòng)過程模型，以及利用單片機(jī)設(shè)計(jì)制動(dòng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)
4．盤式制動(dòng)閘制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)參數(shù)確定及檢測(cè)方法
5．盤式制動(dòng)閘制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)要求及精度要求
3.國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀綜述
1．王永臣 陳剛 王磊 崔秀 在《單片機(jī)制動(dòng)閘自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)》中給出單片機(jī)制動(dòng)閘自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，闡明了它的工作原理和特點(diǎn)。系統(tǒng)采用根據(jù)流過電機(jī)電樞的電流控制電機(jī)啟停的方法和多種抗干擾措施。其控制方案新穎，工作可靠，抗干擾能力較強(qiáng)。
2．莊光山 王成國(guó) 姚永強(qiáng) 王海慶在《制動(dòng)盤對(duì)盤形制動(dòng)摩擦性能的影響》中研究了慣性力矩制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。對(duì)多種不同石墨形態(tài)的鑄鐵制動(dòng)盤與混雜纖維增強(qiáng)酚醛基制動(dòng)閘片配副時(shí)的摩擦磨損性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：制動(dòng)盤對(duì)盤形制動(dòng)摩擦性能有明顯影響。
3．程真啟 高頂 張曉光 趙番在《礦井提升機(jī)制動(dòng)閘間隙監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)》中紹了基于Meal6單片機(jī)的礦井提升機(jī)閘間隙監(jiān)測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)方法，通過對(duì)煤礦提升機(jī)閘間隙和空動(dòng)時(shí)間的測(cè)量，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)盤形閘的監(jiān)測(cè)，解決了煤礦提升的安全隱患問題，滿足了煤礦安全生產(chǎn)的需要。
4．賈福音 李志佳 王一賓 孫晉響 在《摩擦提升機(jī)滑繩安全可靠制動(dòng)分析》中析了摩擦提升中繩滑動(dòng)與繩靜、動(dòng)張力的關(guān)系。通過理論分析、參數(shù)分配提出了滿足系統(tǒng)安全可靠制動(dòng)的外力制動(dòng)方式，此方式不僅可以解除滑繩事故，也可以保證制動(dòng)閘失靈狀態(tài)下，對(duì)系統(tǒng)可靠制動(dòng)。這套設(shè)備的研發(fā)成功，可有效控制滑繩事故的發(fā)生，為摩擦提升礦井安全高效生產(chǎn)提供保證。
5．陳磊 任中全 熊雙輝在《礦井提升機(jī)盤式制動(dòng)閘空動(dòng)時(shí)間測(cè)試裝置設(shè)計(jì)》中針對(duì)礦井提升機(jī)盤式制動(dòng)閘空動(dòng)時(shí)間偏長(zhǎng)對(duì)礦井提升機(jī)事故的影響,依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》對(duì)盤式閘空動(dòng)時(shí)間測(cè)試方法進(jìn)行了研究,采用了繼電器的工作原理設(shè)計(jì)了測(cè)試盤式閘空動(dòng)時(shí)間的測(cè)試裝置,并使用虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng),通過Lab VIEW編程語言程序?qū)Ρ緶y(cè)試裝置進(jìn)行了驗(yàn)證。
6．王宏德在《盤式制動(dòng)閘制動(dòng)力矩下降原因分析與對(duì)策》中通過對(duì)盤式制動(dòng)閘制動(dòng)力矩下降原因的分析, 提出了相應(yīng)的防范對(duì)策, 取得了較好的效果。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單快捷, 能夠?qū)崿F(xiàn)真正的自動(dòng)排料?？煽啃赃M(jìn)一步提高, 維護(hù)量大大減少, 整個(gè)系統(tǒng)控制完全數(shù)字化, 通過操作面板上的數(shù)碼管顯示及幾個(gè)觸摸按鈕, 即可完成全部操作。
7．和田雄一等(日)在《新開發(fā)的制動(dòng)閘片和制動(dòng)盤》中闡述新開發(fā)的耐磨耗制動(dòng)閘片和耐熱裂紋制動(dòng)盤的優(yōu)良性能, 兩者組合使用時(shí), 經(jīng)濟(jì)效益頗佳。新開發(fā)的制動(dòng)閘片, 與各國(guó)采用的閘片相比, 其耐磨性較佳, 對(duì)制動(dòng)盤也沒有破壞作用。NCM 制動(dòng)盤耐熱裂紋性好, 也有減低摩擦副閘片磨耗的效果。新開發(fā)的制動(dòng)閘片與制動(dòng)盤組合使用時(shí), 對(duì)降低車輛維修成本具有很大的意義。
8. XAVER WIRTH〔德國(guó)〕在《制動(dòng)閘片提高了盤形制動(dòng)器的性能》中介紹德國(guó)鐵路公司的高速列車與早期列車的四個(gè)制動(dòng)盤相比, 它在每根軸上只裝兩個(gè)制動(dòng)盤, 使用一種改善了接觸模式的先進(jìn)制動(dòng)片, 可以降低嗓聲并使能全吸收能力提高了。
9. 莊光山 王成國(guó) 王海慶 姚永強(qiáng)在《混雜纖維增強(qiáng)制動(dòng)閘片的制動(dòng)性能研究》中采用改性酚醛樹脂為基體, 炭纖維與鋼纖維、礦物纖維等混雜材料作為增強(qiáng)材料, 研制了適用于提速列車盤形制動(dòng)的少金屬制動(dòng)閘片。在慣性力矩試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)其制動(dòng)性能進(jìn)行了測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明, 該制動(dòng)閘片在各種規(guī)定試驗(yàn)條件下的摩擦性能均能滿足最高運(yùn)行速度為120 km/ h——160 km/ h 的提速列車的使用要求。
10. 趙建明 吳鵬在《半金屬基提速客車盤形制動(dòng)閘片摩擦特性的研究》中介紹了一種適用于制造提速客車盤形制動(dòng)閘片的半金屬基摩擦材料的摩擦磨損特性方法。試驗(yàn)表明研制的配方半金屬摩擦材料具有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和較好的耐磨性及其抗熱衰退性。實(shí)物慣性臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果表明, 研制的配方閘片具有較高的摩擦系數(shù), 制動(dòng)距離較短, 制動(dòng)性能穩(wěn)定, 完全能滿足提速客車運(yùn)行的制動(dòng)要求。
總結(jié)：以上文獻(xiàn)中作者從多個(gè)思路對(duì)盤式制動(dòng)器的工作原理及條件有詳細(xì)描述，多有從材料的角度來闡述車用盤式制動(dòng)器的摩擦性能，但在檢測(cè)動(dòng)態(tài)性能方面少有闡述尤其未曾涉及傳感器，A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換的內(nèi)容，所以眾論文只是提供了盤式制動(dòng)器的感性認(rèn)識(shí)和制動(dòng)狀態(tài)描述。
二、本課題擬解決的問題
(1) 傳感器的選型設(shè)計(jì)與計(jì)算
(2) 盤式制動(dòng)閘制動(dòng)性能模型研究
(3) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集單元的設(shè)計(jì)，主要包括檢測(cè)傳感器的選型設(shè)計(jì)、A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)、控制單元設(shè)計(jì)，電源設(shè)計(jì)，通信等
(4) 制動(dòng)系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)
三、解決方案及預(yù)期效果
1.制動(dòng)性能模型研究
主要有施閘及松閘過程中閘瓦運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和制動(dòng)力矩分析，此分析建立了制動(dòng)閘的制動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型，得到了制動(dòng)性能參數(shù)之間的相互影響關(guān)系，為檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)性理論指導(dǎo)，可為傳感器和檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。
2.檢測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
（硬件）主要有傳感檢測(cè)部分、數(shù)據(jù)采集部分和系統(tǒng)監(jiān)控部分，傳感器可以選用壓力傳感器、位移傳感器，數(shù)據(jù)采集器主要采集模擬量，分為信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)、串行通訊模塊和電源。A/D轉(zhuǎn)換主要考慮轉(zhuǎn)換速度和精度；本系統(tǒng)選用的單片機(jī)要能夠控制轉(zhuǎn)換芯片、選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片并讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，同時(shí)還應(yīng)有與上位工控機(jī)進(jìn)行串行通信的功能。數(shù)據(jù)采集器采用12V供電，為了提高系統(tǒng)的可靠性，在系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)上都必須采取相應(yīng)的抗干擾措施。
（軟件）單片機(jī)系統(tǒng)軟件：采集位移、壓力傳感器輸出的模擬信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和工控機(jī)的串行通信；組成：主程序+中斷程序 主程序是完成單片機(jī)系統(tǒng)初始化并采集傳感器輸出的信號(hào)；串行中斷程序是完成單片機(jī)系統(tǒng)與工控機(jī)的串行通信。
四、課題進(jìn)度安排
2月21日～3月5日．畢業(yè)實(shí)習(xí)階段。
畢業(yè)實(shí)習(xí)，查閱資料，到多個(gè)公司實(shí)踐，撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。
3月5日～3月19日．開題階段。
提出總體設(shè)計(jì)方案及草圖，填寫開題報(bào)告。
3月20日～5月7日． 設(shè)計(jì)初稿階段。
完成總體設(shè)計(jì)圖、部件圖、零件圖。
5月8日～5月25日． 中期工作階段。
完善設(shè)計(jì)圖紙，編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，中期檢查。
5月26日～5月27日．畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯。
5月28日～6月6日．畢業(yè)設(shè)計(jì)整改。
圖紙修改、設(shè)計(jì)說明書修改、定稿，材料復(fù)查。
6月7日～6月8日．畢業(yè)設(shè)計(jì)材料評(píng)閱。
6月9日～6月10日．畢業(yè)答辯。
6月11日～6月15日．材料整理裝袋。
五、指導(dǎo)教師意見
簽名
年 月 日
六、專業(yè)系意見
簽名
年 月 日
七、學(xué)院意見
簽名
年 月 日
6