装置设计论文范文
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第1篇
电路设计尤其是超声波信号的收发处理采用诸如TX734激励电路、MAX2038回波放大处理电路等专用IC效果固然理想，但考虑到研发专用设备仅需小批量试制的因素，故在电路方案选型设计时遵循简单实用、器件易于采购的原则，尽量选用通用元器件实现，系统电路主要由超声波发射激励和电源变换单元、超声波回波信号处理单元、时间差测量单元、单片机控制和数据处理单元组成。排版布线亦尽量参照IC生产厂商的DEMO方案，采用贴片元件的双面PCB设计制作，以提高样机研发的一次性成功率。
1.1超声波收发电路由于检测装置工作于井下，井口只为其提供了一路＋24V直流电源，各单元电路的工作电源需要依靠DC／DC变换电路获得。控制系统和信号处理系统使用的＋5V和±12V电源由LM2596－5．0承担，其主路输出＋5V／2A电源供单片机等数字系统使用，将其储能电感改用5026－47μH环形功率电感，并在其上增加两个辅助绕组，经整流、滤波和LM78（79）L12三端稳压IC后产生±12V／0．1A直流电源供信号处理系统使用；超声波发射采用了高压脉冲激励方式，＋200～300V激励电压由＋24V供电电压经简单的Boost升压电路获得，利用单片机送来的1ms周期、5μs脉宽脉冲信号控制MOSFET开关管实现对超声波发射探头的激励，储能电感选用TDK－NL565050T－822J－PF（8．2mH）贴片电感，NMOS开关管选用2N60即可。超声波激励及电源变换电路如图2所示。经实测，激励脉冲会在接收探头中产生一个较大的谐振频率为5MHz、大约5个周期的串扰信号，为此，接收电路设计夜上海论坛了一个对发射激励脉冲延迟6μs、持续30μs的使能控制信号，控制接收放大处理电路仅在使能信号有效期间实现回波信号的放大和输出，使之能够在钢管内壁和外壁反射的一次、二次回波信号到来之前有效地消除激励脉冲串扰的影响，使能控制信号时序关系见图3。检测装置中用于时间差测量的TDC－GP2的典型应用是作为超声波流量计、激光测距仪的时间间隔测量、频率和相位信号分析等高精度测试领域。在这些应用中输入信号一般都较强，经简单处理后即可作为TDC－GP2的START、STOP控制信号使用，而该检测装置的超声波回波信号尤其是多次反射回波信号非常微弱且杂波较大（实测回波信号大约在mV数量级），必须经高增益宽带放大器放大和滤波、检波、整形处理后才能胜任。宽带放大器由AD604承担，可获得6～54dB的增益并可由VGN端电压连续控制，可较好地满足超声波回波信号高速高增益放大的要求［2］。考虑到仅需将回波信号放大处理后形成STOP控制脉冲即可，故电路仅利用可调电阻对2．5V基准电压（由TL431产生）分压获得的VGN电压进行增益设定，但设计电路亦有预留接口可用于接受经单片机和DAC输出的AGC控制电压，实现增益的闭环控制。AD604前级放大电路如图4所示。带通滤波器选用由MAX4104构成，设计中心频率为5MHz，带宽约为1MHz；钳位和检波由AD8036完成，具有卓越的钳位性能和精度高、恢复时间短、非线性范围小、频带宽的特点；检波输出信号的整形处理由MAX9141负责，这是一款具有锁存使能和器件关断功能的高速比较器，具有高速、低功耗、高抗共模能力和满摆幅输入特性等，回波信号经其整形处理后可获得理想的脉冲前沿，并便于与TTL逻辑电平接口，还可以方便地实现回波信号输出的使能控制。信号调理电路如图5所示。
1.2时间差测量电路回波信号时差测量选用了德国ACAM公司的高精度时间间隔测量芯片TDC－GP2。TDC－GP2采用44脚TQFP封装，内含TDC测量单元、16位算术逻辑单元、RLC测量单元及与8位处理器的接口单元和温度补偿单元等主要功能模块，利用内部ALU单元计算出时间间隔，并送入结果寄存器保存。TDC－GP2基于内部的硬件电路测量“传输延时”，以信号通过内部门电路的传输延迟来实现高精度时间间隔测量，测量分辨率可达pS数量级，可以很好满足项目测量的要求。单片机在给超声波传感器提供发射激励脉冲的同时给TDC－GP2提供START信号指令使之开始计时工作，超声波接收头接收到的反射回波信号经放大、处理后作为STOP指令信号，由TDC－GP2完成两次反射波时间间隔的测量。由前述可知，STOP与START信号的时间差大约在6～40μS之间，时差测量分辨率约为0．07μs，为此，设定TDC－GP2工作于“测量模式2”，在该模式下芯片仅使用通道1，可允许4个脉冲输入，实现STOP1与START信号之间的时间差测量，测量范围在60ns～200ms，然后，由TDC－GP2计算出各回波信号间的时间差Δt＝tB－tS＝tn－tn－1。测量原理如下：在输入START信号指令后，芯片内部测量出该信号前沿与下一时钟上升沿的时差，标记为Fc1；之后，计数器开始工作，得到predivider的工作周期数，并标记为Cc；这时，重新激活芯片内部测量单元，测量出输入的STOP1信号的第一个脉冲（一次反射回波）前沿与下一时钟上升沿的时差，标记为Fc2，将STOP1信号的第二个脉冲（二次反射回波）前沿与下一时钟上升沿的时差标记为Fc3，……；Cal1和Cal2分别表示一个和两个时钟周期。
1.3单片机接口电路实现系统控制和数据处理的单片机选择余地较大，项目结合TI公司中国大学计划选用了美国德州仪器公司生产的MSP43016位单片机，具有16位总线、带FLASH的微处理器和功耗低、可靠性高、抗强电干扰性能好、适应工业级运行环境的特点，很适合于作现场测试设备的控制和数据处理使用［4］。TDC－GP2其与单片机的通信方式为四线串行通信（SPI），利用MSP430的4个P2．x和P4．2I／O口实现GP2的选通、中断和开始、结束使能以及复位等控制功能。MSP430除用来对GP2控制和数据处理外，还可以留出一些资源实现设备其他电路和动作机构的控制使用。单片机接口电路原理和程序流程分别如图8和图9所示。
2结束语
第2篇
现今装置艺术在国内外的展览中已经占据了很重要的地位，特别是在广告的设计中，已经将装置设计作为了其重要的一种表达形式，受到了设计师地热烈追捧。提到装置艺术与广告设计的结合，那么，马塞尔•杜尚是不得不提的一个人。在1917年的一次展览上，杜尚的作品《泉》引起了全场人的震惊，因为他直接把小便池当作作品放了上去，当时这种展览作品形式几乎为零，这件作品也彻底了奠定了杜尚在艺术界的大师地位，也开创了后来的“装置艺术”。当然，从另外一个角度来看，我们也可以认为杜尚的“泉”宣传了小便池这一特定商品，这其实也代表了当时生活方式的转变，以及科技的进步。2011年11月，法国的一个著名装置艺术大师在湖南长沙打造了一个极具视觉冲击的场面，他用一些透明材质打造出一个真实版的“盗梦空间”。这种艺术品，是在一个大环境中形成，受众置身于这样一个环境中，既是空间，亦是艺术，也形成了人与环境的互动，成为了吸引市民的一个景观标志。当然以上的装置艺术，虽然具有一定的宣传价值，但大多数都偏向于设计师本身的理念的表现，具有浓厚的艺术元素。真正为广告宣传而做的装置艺术，其实更多包含的是社会理念以及正确的价值观的导向。前几年上海街头曾展出过一个名为“末法时代”的广告，其最大的特点就是广告采用了写实化的手法—一个巨大的蜂窝煤正滚向密密麻麻的汽车。不论是巨大的蜂窝煤，还是数量庞大的汽车军团，都给路过的市民留下了深刻的印象，这个广告告诫大家，在这个人类不断发展的社会中，地球的资源却面临枯竭，我们需要爱护我们的地球家园，减少破坏。相比于那种传统的广告形式而言，它没有像教科书一样去灌输人们的思想，让人们被动的去接受，而是以这种装置形式广告的出现，它首先在视觉上就给以受众眼球的冲击，吸引了众多的观众走入场所，同时这种身临其境的感觉也使观众真正思考了所存在的环境，反思自己的生活方式。虽然思考因人而异，但大的方向仍然受到了广告的指引，即呼吁大家要齐心协力共同保护地球、保护环境，这样既达到了广告的宣传效果，也形成了人与广告之间的互动，从内心深处激起人们的共鸣。
夜上海论坛 二、装置艺术对广告的影响
传统形式的广告大多依赖着电视、报纸、书籍以及路边的灯箱等一些载体进行单一的影视动态或者是平面静态的展示，这种方式由于其大面积高强度的宣传，无疑会得到商家的普遍认可。而装置性广告的出现却打破了这种既定的宣传模式，对传统的广告形成了冲击性的影响，这种影响主要体现在表达方式的巨大转变上。首先，装置艺术促进了广告材料选择的多元化。原来的广告设计多以虚体的形式展现，表现手法单一。但是装置艺术的材料绝大多数都是实体化的物体，特别是其本就可以是一些废旧的东西按照自己独特的方式在一个特定的环境里堆积起来，也可以是设计师打造的一些材料，再使用一些媒材(录影、声音、表演、电脑、网络等)综合来表现，因此广告受众对于商品或者理念的认识更加直接与具体。其次，装置艺术在广告设计中的表达使设计师、作品、受众自然而然地融合在了一起。广告设计通过装置艺术的表现手法，更容易表现设计师的灵感，引起受众心灵的共鸣。感情可以以物为载体进行表现，实物无疑是设计者表现自身情感的最佳通道。同时在装置广告中，物品与人经常进行互动，也容易引起受众的共鸣。例如人们在欣赏装置广告时，不知不觉地成为广告的一部分。因为在装置艺术品中，人们的情感反应和一些行为举止，也都成了作品的元素，只不过一个在表达，一个在反馈，这无疑是一场人性化、感情化的体验。装置艺术产生与人互动的形式不仅存在于表面，其更深层次的目的是与受众的心理沟通，引起情感共鸣，以达到宣传的效果。
三、结语
第3篇
1.拟定传动方案
为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即
v=1.1m/s;D=350mm;
夜上海论坛 nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350)
夜上海论坛 一般常选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为17或25。
2.选择电动机
夜上海论坛 1）电动机类型和结构形式
按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。
2）电动机容量
（1）卷筒轴的输出功率Pw
夜上海论坛 F=2800r/min;
Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000
(2)电动机输出功率Pd
Pd=Pw/t
夜上海论坛 传动装置的总效率t=t1*t2^2*t3*t4*t5
夜上海论坛 式中，t1,t2,…为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表2－4查得：
弹性联轴器1个
t4=0.99;
滚动轴承2对
t2=0.99;
圆柱齿轮闭式1对
t3=0.97;
V带开式传动1幅
t1=0.95;
卷筒轴滑动轴承良好1对
t5=0.98;
则
夜上海论坛 t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98＝0.8762
故
夜上海论坛 Pd=Pw/t=3.08/0.8762
夜上海论坛 （3）电动机额定功率Ped
由第二十章表20－1选取电动机额定功率ped=4KW。
夜上海论坛 3）电动机的转速
夜上海论坛 为了便于选择电动事，先推算电动机转速的可选范围。由表2－1查得V带传动常用传动比范围2~4，单级圆柱齿轮传动比范围3~6，
可选电动机的最小转速
Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min
夜上海论坛 可选电动机的最大转速
Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6r/min
夜上海论坛 同步转速为960r/min
选定电动机型号为Y132M1－6。
4）电动机的技术数据和外形、安装尺寸
由表20－1、表20－2查出Y132M1－6型电动机的方根技术数据和
外形、安装尺寸，并列表刻录备用。
电机型号额定功率同步转速满载转速电机质量轴径mm
夜上海论坛 Y132M1-64Kw10009607328
夜上海论坛 大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158
夜上海论坛 3．计算传动装置总传动比和分配各级传动比
1）传动装置总传动比
夜上海论坛 nm=960r/min;
夜上海论坛 i=nm/nw=960/60.0241=15.9936
2）分配各级传动比
取V带传动比为
i1=3;
则单级圆柱齿轮减速器比为
夜上海论坛 i2=i/i1=15.9936/3=5.3312
所得i2值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。
夜上海论坛 4．计算传动装置的运动和动力参数
1）各轴转速
电动机轴为0轴，减速器高速轴为Ⅰ轴，低速轴为Ⅱ轴，各轴转速为
n0=nm;
n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min
n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min
2）各轴输入功率
按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率，即
夜上海论坛 P0=Ped=4kw
夜上海论坛 轴I的功率
夜上海论坛 P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw
轴II功率
P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw
3）各轴转矩
夜上海论坛 T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917Nm
夜上海论坛 T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063Nm
夜上海论坛 T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878Nm
二、设计带轮
目录
设计计划任务书1
传动方案说明2
电动机的选择3
夜上海论坛 传动装置的运动和动力参数5
传动件的设计计算6
夜上海论坛 轴的设计计算8
联轴器的选择10
滚动轴承的选择及计算13
键联接的选择及校核计算14
夜上海论坛 减速器附件的选择15
与密封16
