機械設計制造及其自動化畢業(yè)論文

1、畢業(yè)論文機械制造自動化技術發(fā)展方向的研究及在飛機空調系統的應用學校名稱： 湘潭大學學生姓名： 朱林專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 【摘要】 機械自動化，主要指在機械制造業(yè)中應用自動化技術，實現加工對象的連續(xù)自動生產，實現優(yōu)化有效的自動生產過程，加快生產投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術的應用與發(fā)展，是機械制造業(yè)技術改造、技術進步的主要手段和技術發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術水準，不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經濟各部門的技術進步有很大的直接影響。如何發(fā)展我國的機械自動化技術，應實事求是，一切從我國的體國情出發(fā)，做好各項基礎工作，走中國的機械自動化技術發(fā)展之路。先進制造技術

2、的全部真諦在于應用。發(fā)展低成本自動化技術，潛力大，前景廣，投資省，見效快，提高自動化程度，可以收到事半功倍的經濟效果，適合我國現階段的發(fā)展需要和國情。結合中國國情，發(fā)展現代機械自動化技術。實現機械自動化是一個由低級到高級、由簡單到復雜、由不完善到完善的發(fā)展過程.目前我國正實施大飛機生產項目,其空調系統也用到了大量的機械制造和自動化技術.【關鍵詞】連續(xù)自動生產 潛力大前景廣 投資省見效快 大飛機項目飛機空調系統 部件功能系統原理目錄 一、前言 .4 二、機械設計制造及其自動化的發(fā)展方向 .5 三、如何發(fā)展機械制造自動化技術 .7 四、機械自動化系統的優(yōu)點與效益 .8 五、空調概述說明和操作 .1

3、0 六、飛機空調原理概述 .15 七、飛機空調主要部件介紹 .18 八、結論 .211、 前 言1. 機械自動化的產生和定義早在1971年日本的機械設計雜志副刊上刊登了機電一體化這一名詞，后來隨著機電一體化的發(fā)展而被廣泛的應用。美國機械工程師協會于1984年為現代機械下了如下定義：“由計算機信息網絡協調與控制的，用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和（或）機電部件相互聯系的系統”。它與前面提及的機電一體化是一致的，因此可以說現代機械就是指機電一體化系統。20世紀90年代國際機器與機構理論聯合會，給出了這樣的定義，機電一體化是精密機械工程、電子控制和系統思想在產品設計和制造過程中的

4、協同結合。因此又可以說機電一體化就是在機械設計制造及其自動化基礎上的發(fā)展。2.機械自動化的科學技術機械設計制造及其自動化是機械技術和電子技術為主體，多門技術學科相互滲透、相互結合的產物，是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學科，機械自動化使機械工業(yè)的技術結構、產品結構、功能與構成、生產方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產由“機械電器化”邁入了以“機械自動化”為特征的發(fā)展階段。它的發(fā)展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著生產和科學技術的發(fā)展，還將不斷被賦予新的內容。但其最基本的特征可概括為：機械自動化的設計制造是從系統的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術

5、、信息技術、傳感檢測技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優(yōu)化組織結構目標，在多功能、高質量、高可靠性，低能耗的意義上實現特定功能價值并使整個系統最優(yōu)化的系統工程技術。需要強調的是，機械自動化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合性技術，而不是機械技術，以及其他新技術的簡單組合、拼湊，這就是現代機械與機械電氣化在概念上的根本區(qū)別?，F代機械設計制造出的產品，不僅是人和手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，具有智能化的特征是現代機械自動化和傳統的機械在功能上的本質區(qū)別。二、機械設計制造及其自動化的發(fā)展方向我國從20世紀80年代初才開始這方面的

6、工作研究和應用，研究機構及一些大中型企業(yè)對這一技術的發(fā)展及應用做了大量的工作，并取得了一定的成果。但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。任何一門科學都是由基礎理論、技術和工程系統組成的完善體系。機械自動化在技術和工程系統方面已有很大的發(fā)展，但基礎理論方面尚在發(fā)展中，還很不完備，所以今后的發(fā)展方向是：1、機電一體化機電一體化就是機械自動化的發(fā)展和延伸，傳統的機械產品只有向機電一體化方向發(fā)展，才是機械工業(yè)發(fā)展的唯一出路。2、智能化 智能化是21世紀機械自動化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心里學、

7、生理學和混飩動力學等新思想、新方法、模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得更高的控制目標。誠然，使機械自動化產品具有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。3、模塊化模塊化是一項重要而又艱巨的工程。由于機械自動化產品種類和生產廠家繁多。研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機械自動化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能減速、電動機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發(fā)出新的產品，同時也可擴大生產規(guī)模。顯然，從電氣產品的標準化、系例

8、化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機械自動化單元的企業(yè)還是對生產機械自動化產品的企業(yè)，模塊化將給機械自動化企業(yè)帶美好的前程。4、網絡化20世紀90年代，計算機技術的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產、政治、軍事、教育以及人們日常生活帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一體，企業(yè)間的競爭也趨于全球化。機械自動化的新產品一旦研制出來，只要其功能獨道，質量可靠，很快會暢銷全球。由于網絡化的普及，基于網絡的各種遠程控制和監(jiān)測技術方興未艾、而遠程控制的終端設備本身就是機械自動化產品。現場總線和局域網技術使家用電器網絡化已成大勢。利用家庭網絡將各種家用電器連接成

9、以計算機為中心的計算機集成家電系統，使人們在家里充分享受各種高技術帶來的便利和快樂。因此，機械自動化產品無疑朝著網絡化方向發(fā)展。5、微型化微型化興起于20世紀80年代末，指的是機械自動化向微觀領域發(fā)展的趨勢。國外將其稱為微電子機械系統，或微機械自動化系統，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機械自動化產品，并向微米、納米級發(fā)展。微機械自動化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息、等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機械自動化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術，微機械自動化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。6、綠色化工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大的變化。一方面，物質豐富

10、，生活舒適：另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染，于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢，綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害及少，資源利用率最高。設計綠色的機械自動化產品，具有遠大的發(fā)展前途。機械自動化產品的綠色化主要是指使用時不污染環(huán)境，報廢后能回收利用。7、人格化未來的機械自動化更加注重產品與人的關系，機械自動化的人格化有兩層含義.。一層是機械自動化產品的最終使用對象是人，如何賦予機械自動化的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體

11、化，另一層是模仿生物機理、研制各種機械自動化產品，實事上，許多機械自動化產品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。三、如何發(fā)展機械制造自動化技術 首先先介紹機械自動化技術的應用與發(fā)展是機械制造業(yè)技術改造、技術進步的主要手段和技術發(fā)展的主要方向。就如何發(fā)展機械制造自動化技術從四方面進行闡述。機械自動化，主要指在機械制造業(yè)中應用自動化技術，實現加工對象的連續(xù)自動生產，實現優(yōu)化有效的自動生產過程，加快生產投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術的應用與發(fā)展，是機械制造業(yè)技術改造、技術進步的主要手段和技術發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術水準，不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經濟各部門的技術進步有很大的

12、直接影響。如何發(fā)展我國的機械自動化技術，應實事求是，一切從我國的具體國情出發(fā)，做好各項基礎工作，走中國的機械自動化技術發(fā)展之路。結合生產實際，注重實用發(fā)展機械自動化技術。發(fā)展投資少、見效快的低成本自動化技術。發(fā)展低成本自動化技術，潛力大，前景廣，投資省，見效快，提高自動化程度，可以收到事半功倍的經濟效果，適合我國現階段的發(fā)展需要和國情。結合中國國情，發(fā)展現代機械自動化技術。實現機械自動化是一個由低級到高級、由簡單到復雜、由不完善到完善的發(fā)展過程。當機械的操作采用自動控制器后，生產方式才從機械化逐步過渡到機械控制（傳統）自動化、數字控制自動化、計算機控制自動化。只有建立了自動化工廠后，生產過程才

13、能全盤自動化，才能使生產率全面提高，達到自動化的高級理想階段。中國實現機械自動化技術應是一個長期的過程，不可能一蹴而就。當前，中國機械制造業(yè)同世界先進水準也存在階段性差距。在我國這種國情下，普遍發(fā)展應用計算機集成制造系統的“全盤自動化”或“高度自動化”，并不具備必要的基礎技術、經驗和投資能力。因此，要不要普遍發(fā)展全盤自動化或高度自動化技術，一定要慎重行事。要努力做到從我國機械制造業(yè)的實際情況出發(fā)，發(fā)展創(chuàng)新，形成有國情特征的發(fā)展自動化技術理論和學說，進行圍繞計算機技術的柔性自動化技術的開發(fā)研究，以適用為前提，急需什么就解決什么，取得實踐經驗再推廣應用。抓好基礎，注重配套發(fā)展機械自動化技術。發(fā)展應

14、用機械自動化技術，要扎扎實實地抓好自動化技術應用項目的基礎工作和從實際出發(fā)的推廣應用工作，既要發(fā)展主機，也要配套發(fā)展自動化元件及控制系統?？傊覈鴻C械制造業(yè)發(fā)展應用自動化技術，不但要起點高，瞄準世界先進水準，而且必須包括各種靈活的低成本、見效快的自動化技術，堅持提高與普及相結合的方針，我國的機械自動化技術發(fā)應應用才能健康地走上高速度、高質量和高效益之路。四、機械自動化系統的優(yōu)點與效益隨著機械自動化技術的快速發(fā)展，機械自動化產品有逐步取代傳統機電產品的趨勢，與傳統機電產品相比，機械自動化產品具有高的功能水平和附加值，它將給開發(fā)生產者和用戶帶來社會、經濟效益。1、生產能力和工作質量提高機械自動化

15、產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動化控制系統可精確地保證機械的執(zhí)行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和較高的產品合格率。同時，由于機械自動化產品實現了工作自動化，所以生產力大大提高。例如:數控機床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高,生產效率比普通機床提高56倍。柔性制造系統的生產設備利用率可提高1.53.5倍，機床數量可減少約50%，節(jié)省操作人員約50%，縮短生產周期40%，使加工成本降低50%左右。此外，由于機械自動化工作方式具有可通過調整軟件來適應需求的良好柔性

16、，特別適合于多品種、小批量產品的生產、是縮短產品開發(fā)周期、加速更新換代的重要途徑。2、使用安全性和可靠性提高機械自動化產品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身與設備事故，顯著提高設備的使用安全性，機械自動化產品由于采用電子元器件，減少了機械產品中的可動構件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性。故障率降低，壽命得到了延長。3、調整和維修方便，使用性能改善機械自動化產品在安裝調試時，可通過改變控制程序來實現工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現場參數變化的需要。這些控制程序可通過

17、多種手段輸入到機械自動化產品的控制系統中，而不需要改變產品中的任何部件和零件。對于具有存儲功能的機械自動化主品，可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序，然后根據不同的工作對象，給定一個代碼信號輸入即可按指定的預定程序進行自動工作。機械自動化產品的自動化檢驗和自動監(jiān)視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。由于機械自動化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化，并且方便、簡單。機械自動化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮，系統可重復實現全部動作。高級的機械自動化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現

18、自動化最優(yōu)化操作。4、具有復合功能，適用面廣機械自動化產品跳出機電產品單技術、單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機械自動化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節(jié)、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求，應變能力較強。5、改善勞動條件，有利于自動化生產機械自動化產品自動化程度高，是知識密集型和技術密集型產品，是將人們從繁重的體力勞動中解放出來的重要途徑，可以加速工廠自動化、辦公自動化、農業(yè)自動化、交通自動化甚至是家庭自動化，從而可促進我國四個現代化的實現。6、節(jié)約能源，減少耗材節(jié)約一次和二次能源是國家的戰(zhàn)略目標

19、，也是用戶十分關心的問題，機械自動化產品通過采用低能耗驅動機構，最佳的調節(jié)控制，以提高設備的能源利用率，可達到明顯的節(jié)能效果。同時，由于多種學科的交叉融合，機械自動化系統的許多功能一方面從機械系統轉移到微電子、計算機系統，另一方面從硬件系統轉移到軟件系統，從而使得機械自動化產品系統朝著輕小型方向發(fā)展，減少了材料消耗。所以，無論是生產部門還是使用單位，機械自動化技術和產品的應用，都會帶來顯著的社會和經濟效益。正因為如此，世界各國，首先是日本、美國、歐洲各國都在大力發(fā)展和推動機械自動化技術。5、 空調概述說明和操作1. 概述在增壓的機艙內空調系統保持空氣適當的壓力,溫度和新鮮度。在正常情況,引氣系

20、統從下列組件供氣到空調系統:- 主發(fā)動機壓氣機,- APU 壓氣機,- 高壓地面空氣供給組件。熱壓縮空氣冷卻,調節(jié)并提供到機艙,然后經過放氣活門排出艙外。也可以經過低壓地面接頭提供調節(jié)空氣到分配系統。2. 系統概述在增壓的機身內空調系統給出令人滿意的壓力值,溫度和新鮮空氣。A. 分系統空調系統含有下列分系統:- 分配系統- 增壓控制系統,- 空氣冷卻,- 溫度調節(jié)器。(1) 分配系統分配系統傳遞調節(jié)空氣到增壓的機身。(2) 增壓控制系統增壓控制系統控制機身內的壓力。它全自動地操作并擁有人工備份?？刂茐毫Ω淖儽嚷室赃_到對于乘客和機組人員安全和舒適的令人滿意的壓力值。(3) 空氣冷卻系統空氣冷卻系

21、統降低從引氣系統來的熱引氣的溫度。它也減少熱引氣中的水量。如果在兩個空調組件內有故障,提供應急沖壓空氣?？s略語說明:APU 輔助動力裝置ENG 引擎X-bleed 交輸引氣(4) 溫度控制系統(參考 21-60-00)溫度控制系統控制提供到駕駛艙和客艙的空氣溫度。在駕駛艙和客艙內可單獨地調節(jié)溫度。B. 供氣量和流量分離對于正常操作和最重要的故障情況,提供給駕駛艙和客艙的總氣流顯示在表格1內。所有的情況是額定值。(1) 新鮮空氣總量(表1)f * Qvs * Pc- Q =2.87*Tc- Q = 大量流量kg/s- f = 選擇流量因數(0.8/1.0/1.2)- PC = 客艙壓力mbar-

22、 TC = 客艙溫度297 K- Qvs = 在海平面正常的流量0.928 cbm/s- 2.87 = 恒定的因素用上面的公式所得的額定值:地面kg/s 巡航kg/s正常流量(100%) 1.102 0.817最小流量80%標準。80%標準。最大流量120%標準。120%標準。一個組件關斷60%標準。60%標準。這些額定流量能夠有加5%或者減2%的變化。新鮮空氣從APU 的總需求:熱天+38 (100.4 °F) 1.00 kg/s冷天-23 (-9.4 ° F ) 1.28 kg/s常溫天-5(+23°F)到+30(86°F) 0.82 kg/s4.

23、接口空調系統有接口與:- 中央故障顯示系統(CFDS)(參見 31-30-00),- 系統數據集獲器(SDAC)(參見 31-55-00),- 顯示管理計算機(DMC)(參見 31-63-00)- 飛行警告計算機(FWC)(參見 31-53-00)- 電源系統(參見 24-00-00),- 客艙-內部通信數據系統(CIDS)(參見 23-73-00),- 發(fā)動機接合面組件(EIU)(參見 73-25-00),- 引氣監(jiān)控計算機(BMC)(參見 36-11-00),- 煙霧探測控制裝置(SDCU)(參見 26-17-00),- 起落架控制和接口組件(LGCIU)(參見 32-31-00),- 電

24、子控制盒(ECB)(參見 49-61-00),- 大氣數據計算機(ADC)(參見 34-12-00)- 機翼防冰系統(WAI)(參見 30-11-00)- 吊架防冰系統(NAI)(參見 30-21-00)- 數據管理組件(DMU)(參見 31-36-00).6、 飛機空調原理概述冷卻系統是從氣源總管得到高溫空氣，控制流量，并進行制冷。 FCSOV決定氣源空氣能否進入冷卻組件，并控制流過的空氣流量；溫度控制系統主要有兩種可選方式，一是自動方式：當溫度選擇器位于自動方式時，溫度調節(jié)器感受座艙溫度和分配總管溫度，反復調節(jié)混氣活門位置，控制冷熱空氣的混合比例，使座艙溫度和選擇器選定溫度相一致，并起保護

25、作用。二是人工方式：當溫度選擇器位于人工方式時，選擇器直接對混氣活門定位。活門位置和座艙（或管道）溫度可由P5板上的指示器得到；分配系統是將合適溫度、合適流量的空調氣體分配到駕駛艙和客艙；而再循環(huán)系統則是將循環(huán)之后、要排出前溢流活門的空調氣體，收集、過濾后注入空調分配總管，再次分配到座艙循環(huán)，可以節(jié)省引氣。   貨艙加溫系統是在座艙循環(huán)之后的空調氣體，通過地板縫隙，環(huán)繞貨艙側壁流動，可以給貨艙加溫；設備冷卻系統主要是為電子/電氣設備艙、電子飛行儀表系統、P6板等提供冷卻空氣。熱通道較簡單，就是發(fā)動機引來氣體中的一部分，經過調節(jié)活門直接到達輸送到混合腔的通路。 冷卻

26、系統概述          圖2 B737 空調系統冷卻系統原理圖        空調系統的熱空氣主要是來自發(fā)動機5級引氣，當5級引氣不足時，9級引氣也可提供熱空氣。而熱空氣通過FCSOV分四路分別至兩個TCV、摻混空氣系統和主熱交換器。主TCV主要用來控制組件出口溫度，而備用TCV其主要作用是防止渦輪出口結冰，同時也作為主TCV故障時的備用控制。經過主熱交換器，熱交換器是將周圍環(huán)境中的大氣從空調艙前端引入，通過熱量

27、交換，將高溫引氣中的絕大部分熱量從空調艙的后端帶走，散發(fā)到大氣中，使流過氣體的溫度降低。冷卻后的氣體到達ACM的壓氣機端，壓氣機對氣體做功，使其溫度和壓力小幅升高。從壓氣機出來的氣體到達第二級熱交換器，熱量交換后，氣體溫度再次降低，降溫后的氣體通過水分離管道第一次進入再加熱器（通過再加熱器熱端），然后進入冷凝器。冷凝器屬格柵式結構，有兩個通道，一個冷空氣通道和一個熱空氣通道，這兩個通道以十字交叉的形式盤旋在一起，使冷熱空氣得到充分的熱量交換，將熱空氣中的水蒸氣由不飽和狀態(tài)變成飽和甚至過飽和狀態(tài)。濕空氣離開冷凝器的熱空氣通道，進入高壓水分離器。高壓水分離器主要由靜止的旋流器、帶有許多小孔的內殼體

28、和外殼體組成。含有水珠的氣流通過旋流器，氣流在內殼體內旋轉，由于水珠的動能大，水珠甩向帶有小孔的內殼體壁面并收集起來，排向熱交換器的外表面，由冷卻空氣帶走。干燥的空氣離開水分離器到達渦輪冷卻器的渦輪端，氣體驅動渦輪旋轉，同時在渦輪的收縮通道中增速減壓，將熱能轉化為機械能，由熱空氣變成冷空氣。從渦輪端出來的冷空氣進入冷凝器的冷空氣通道，通過熱量交換后到達最終目的地混合室。冷熱空氣在混合室充分混合后，便可輸送到駕駛艙、座艙。七、飛機空調主要部件介紹在此，對冷卻系統部分重要部件進行簡要介紹。       圖1 空調系統的子系統4.1 流量控制關斷活門（FCSOV） 圖3 FCSOV原理圖FCSOV原理簡述：    當電磁閥C的關閉線圈通電時，作動器上腔通大氣，活門關閉；    當電磁閥C的打開線圈通電時，活門上游的壓力經壓力調節(jié)器調節(jié)后，進入作動器上腔，活門打開。    若電磁閥B也通電，則作動器上腔通過自動流量伺服控制器放氣，放氣量決定了控制器上腔的壓力，也決定了活門的開度，此開度對應的流量為55 ppm；    若電磁閥B斷電，則作動器上腔通過APU和高流量伺服控制