鐵軌光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)含6張CAD圖.zip

鐵軌光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)含6張CAD圖.zip,鐵軌,光學(xué),檢測(cè),平臺(tái),設(shè)計(jì),CAD 鐵軌光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)DESIGN OF RAIL OPTICAL DETECTION PLATFORM摘要現(xiàn)在我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，隨著工業(yè)化程度加深，之前使用的人工檢測(cè)，效率很低，對(duì)于現(xiàn)在的生產(chǎn)速度實(shí)現(xiàn)不了，還有人工成本現(xiàn)在提高了，這些問(wèn)題都需要及時(shí)解決。電腦對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行管理和控制，使得生產(chǎn)效率提升很多，以致如今很多人都開(kāi)始研究這個(gè)問(wèn)題。本課題主要設(shè)計(jì)光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)，利用光電檢測(cè)技術(shù)對(duì)鐵軌進(jìn)行檢測(cè)。其主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有對(duì)鐵軌列車的發(fā)展，光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展等內(nèi)容的研究；對(duì)檢測(cè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算與確定，對(duì)驅(qū)動(dòng)部分的零件進(jìn)行校核。還對(duì)平臺(tái)的控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后，繪制檢測(cè)平臺(tái)裝配圖及主要零部件圖，對(duì)設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行二次優(yōu)化，編寫(xiě)本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等。關(guān)鍵詞光學(xué)檢測(cè)；平臺(tái)；鐵軌；設(shè)計(jì)；控制IAbstractWith the rapid growth of Chinas economy ， the process of industrialization has been promoted. The low efficiency of traditional manual detection technology has completely failed to keep pace with production ， and the rise of labor costs has become an urgent problem. The management of production and the control of production process can solve the problem of low efficiency to a certain extent， so more and more people pay attention to it.This topic mainly designs optical inspection platform ， and uses photoelectric detectiontechnology to detect rail. The main contents of the design are the development of rail train and the development of photoelectric detection technology. The structure of the detection platform is designed， calculated and determined， and the parts of the driving part are checked. The control part of the platform is also designed.Finally， the assembly drawing and main parts map of the inspection platform are drawn up， and the design parts are optimized for two times， and the design instructions are written.Keywords optical inspection; platform; rail; design; controlIV目錄摘要IAbstractII1 緒論11.1 本課題選題的背景及意義11.2 鐵軌的概述11.3 國(guó)內(nèi)外鐵軌列車的發(fā)展11.4 光電檢測(cè)技術(shù)的概述31.5 光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀31.6 光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)41.7 本課題研究的內(nèi)容及技術(shù)路線52 總體方案的選擇與確定72.1 設(shè)計(jì)任務(wù)的確定72.2 鐵軌光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)參數(shù)要求82.3 傳動(dòng)方案的選擇、比較與確定82.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇113 主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算143.1 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)143.2 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)153.2.1 選擇蝸桿的傳動(dòng)類型153.2.2 選擇材料153.2.3 蝸桿傳動(dòng)的受力分析163.2.4 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)163.2.5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸173.2.6 精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定173.2.7 熱平衡核算183.3 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算183.3.1 前輪軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算183.3.2 后輪軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算203.4 滾動(dòng)軸承的選擇、計(jì)算與確定233.4.1 前輪軸軸承選擇、計(jì)算與確定243.4.2 蝸桿軸軸承的選擇、計(jì)算與確定253.4.3 后輪軸軸承選擇、計(jì)算與確定264 其他零部件的設(shè)計(jì)與確定284.1 車體的設(shè)計(jì)與確定284.2 車輪的設(shè)計(jì)與確定294.3 攝像頭的選擇295 電氣控制部分的設(shè)計(jì)315.1 設(shè)計(jì)控制電路應(yīng)遵循的原則315.2 控制電路的設(shè)計(jì)步驟315.3 控制電路原理的確定32結(jié)論33致謝34參考文獻(xiàn)351.1 本課題選題的背景及意義1 緒論9現(xiàn)在鐵路的公里數(shù)是一直在增加的，所以對(duì)鐵路的鋼軌進(jìn)行檢測(cè)的工作量是越來(lái)越大。要是軌道的面上有破壞，或者是軌道里面有破壞，那么有可能就會(huì)出現(xiàn)軌道斷裂的情況，所以軌道在出現(xiàn)比較小的裂痕，還有疲勞損傷的時(shí)候就要及時(shí)的看出來(lái)，這樣才能確保鐵路安全運(yùn)行。一般速度的鐵路現(xiàn)在在我們國(guó)家已經(jīng)超過(guò)了十二萬(wàn)公里，高鐵的公里數(shù)也已經(jīng)超過(guò)了兩萬(wàn)，在這樣的大環(huán)境下，對(duì)鋼軌進(jìn)行檢修的工作量就更多了。在火車行駛的時(shí)候，鋼軌會(huì)出現(xiàn)壓潰，側(cè)磨等等情況，如果鐵路的軌道斷裂了，這個(gè)事故是非常巨大的，對(duì)于乘車人來(lái)說(shuō)會(huì)影響到他們的生命的。所以怎么樣及時(shí)的將鋼軌的問(wèn)題檢測(cè)出來(lái)是非常重要的，再加上現(xiàn)在鐵路的公里數(shù)一直在加大，乘坐火車的人更多，這樣對(duì)于檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)顯那么就有就更加重要了?，F(xiàn)在對(duì)這個(gè)檢測(cè)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一定要更加及時(shí)，精度更高，可靠性更好，更快，距離更遠(yuǎn)的進(jìn)行檢測(cè)，它的意義是非常重大的。1.2 鐵軌的概述對(duì)于軌道來(lái)說(shuō)，重要零部件是鐵軌，這個(gè)部分對(duì)火車的所有重量來(lái)進(jìn)行承受，不管是強(qiáng)度，還是狀態(tài)對(duì)于火車運(yùn)行時(shí)候的安全性，穩(wěn)定性影響都很大。1、鐵軌有哪些作用引導(dǎo)火車向著需要的方向進(jìn)行運(yùn)行，之后將火車輪的載荷還有沖擊全部施加在軌道還有扣件的上面，在自動(dòng)閉塞的地方，作為軌道電路來(lái)說(shuō)，鐵軌是其中的一個(gè)部分，可以對(duì)信號(hào)電流進(jìn)行傳輸。在電氣化這一段，鐵軌還能夠?qū)㈦娏鞯幕亓鬟M(jìn)行導(dǎo)線。2、鐵軌有哪些要求鐵軌是用來(lái)讓火車車輪進(jìn)行滾動(dòng)的面，一定要不間斷，并且非常平順，阻力不大，并且還能夠產(chǎn)生很大的粘著牽引力給火車，所以鐵軌上面的面摩擦系數(shù)才是符合需要的，這樣才能有摩擦力出現(xiàn)；鐵軌會(huì)受到?jīng)_擊，要想讓火車的車輪對(duì)鐵軌的沖擊少一些，這樣鐵軌的破壞就沒(méi)有那么多了，所以鐵軌的可撓性是比較好的；在有很大的壓力施加在鐵軌的上面，鐵軌不能出現(xiàn)破壞的情況，那么它的強(qiáng)度一定要很大。要是硬度很大的話，鐵軌就會(huì)因?yàn)榛疖囓囕営袆?dòng)力對(duì)它進(jìn)行沖擊，那么鐵軌就會(huì)被弄壞了，鐵軌的斷裂韌性一定要好。1.3 國(guó)內(nèi)外鐵軌列車的發(fā)展1、法國(guó)高鐵的發(fā)展過(guò)程當(dāng)今世界，最開(kāi)始著手將火車速度提高的國(guó)家就是法國(guó)，在 1955 年的時(shí)候，法國(guó)的火車最高速度就達(dá)到了每小時(shí)三百三是以公里，日本將新干線建成之后，他們對(duì)高鐵的研究起點(diǎn)就更高了，在 1976 年的時(shí)候，法國(guó)建立了 TGV，TGV 高速鐵路系統(tǒng)的發(fā)展是很快的，不管是技術(shù)上，經(jīng)濟(jì)上都很厲害的，這四十年來(lái)，法國(guó)的高鐵技術(shù)一直都是世界上最先進(jìn)的。在 1981 年的時(shí)候，法國(guó)擁有了他們國(guó)家的第一條高鐵線路。在 1990 年的時(shí)候，TVG的高鐵運(yùn)行速度達(dá)到每小時(shí)五百一十五點(diǎn)三公里，在 1990 年的時(shí)候，又建成了地中海高鐵線路，火車在運(yùn)行的時(shí)候，速度可以達(dá)到每小時(shí)三百五十公里，法國(guó)還擁有雙層火車， 時(shí)速可以達(dá)到每小時(shí)三百公里，現(xiàn)在已經(jīng)研究出來(lái)速度更高的火車，時(shí)速可以達(dá)到每小時(shí)三百五十公里。1993 年的時(shí)候，TVG 北方線開(kāi)始運(yùn)行，整個(gè)長(zhǎng)度達(dá)到三百三十三公里。北方縣有兩個(gè)支線，是一個(gè)相當(dāng)重要的國(guó)際路線。2、德國(guó)高鐵的發(fā)展歷史1986 年開(kāi)始，德國(guó)對(duì)高鐵開(kāi)始進(jìn)行研究，在 1986 年的時(shí)候德國(guó)將 ICE 開(kāi)始進(jìn)行運(yùn)行， 要想在整個(gè)歐洲進(jìn)行使用，ICE 發(fā)展到第三代的時(shí)候，它不需要使用動(dòng)力車頭。將動(dòng)力分散到火車的每一個(gè)車輪的上面，每一個(gè)車廂向前推動(dòng)的時(shí)候力量都是一樣的，耗費(fèi)一樣的時(shí)候，這個(gè)火車的穩(wěn)定性，動(dòng)能還有爬坡能力都是非常強(qiáng)大的。在這個(gè)技術(shù)基礎(chǔ)上，德國(guó)人有研究了兩種擺式火車，一種是 ICE-T，還有一種是 ICE-TD，這兩種火車的主要發(fā)展目標(biāo)是為了讓火車在拐彎的時(shí)候保持車子的速度是平均的，能夠很好的在彎道比較多的地方行走，這個(gè)火車上有他們專有的車體傾斜技術(shù)，這樣就算是彎道再多，彎道再急，他在進(jìn)行拐彎的時(shí)候車子的速度更快。3、中國(guó)高鐵的發(fā)展歷史中國(guó)的鐵路發(fā)展到今天已經(jīng)超過(guò)一百年了，新中國(guó)建立之后，到現(xiàn)在發(fā)展了五十多年， 發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷的困難是非常多的，在這段時(shí)間里面，我們國(guó)家的鐵路從小到大，從少到多， 從以前的弱變到現(xiàn)在的強(qiáng)大，雖然有失敗，有坎坷，但是我們一直在吸取教訓(xùn)，一直在積累經(jīng)驗(yàn)，所以才有了今天的規(guī)模。這幾十年，我們國(guó)家的鐵路發(fā)展是有自己的變化的，也是有自己的發(fā)展的。在上世紀(jì)七十年代到八十年代這段時(shí)間里面，我們國(guó)家的鐵路進(jìn)到了更新的發(fā)展階段。路線更新， 方針更新的情況下，國(guó)家有政策進(jìn)行引導(dǎo)，鐵路行業(yè)的發(fā)展是相當(dāng)快的，技術(shù)也是一直在進(jìn)行提升的。鐵路要想適應(yīng)現(xiàn)在這個(gè)發(fā)展這么快的社會(huì)，速度要提高才是最大的技術(shù)要求。不管是日本還是法國(guó)這些發(fā)達(dá)國(guó)家，世界上很多國(guó)家都開(kāi)始對(duì)高鐵進(jìn)行建設(shè)。特別是上世紀(jì)九十年代到現(xiàn)在，很多歐洲國(guó)家開(kāi)始建設(shè)高鐵鐵路，在亞洲，北美，日韓國(guó)家都開(kāi)始對(duì)鐵路進(jìn)行大規(guī)模的研究，大規(guī)模的建設(shè)。現(xiàn)在世界上擁有時(shí)速超過(guò)兩百公里火車的國(guó)家有日本，有法國(guó)，現(xiàn)在對(duì)這種火車進(jìn)行大規(guī)模建設(shè)的國(guó)家有中國(guó)，韓國(guó)，還有瑞士等等。上世紀(jì) 1994 年的時(shí)候，我們國(guó)家在廣州建成了我們國(guó)家第一條高鐵線路，并且賣票進(jìn)行運(yùn)營(yíng)，當(dāng)時(shí)的火車時(shí)速達(dá)到每小時(shí)一百六十公里到兩百公里，在技術(shù)上的提升是很大的，之后還進(jìn)行大力的研究和開(kāi)發(fā)，對(duì)于我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，這是研究高鐵的起點(diǎn)。在 2003 年的時(shí)候，我們國(guó)家從秦皇島到沈陽(yáng)的高鐵開(kāi)始正式賣票進(jìn)行運(yùn)行，在建設(shè)了這條高鐵線之后，運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間之后，找到了一條適合我們國(guó)家實(shí)際情況的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， 還有建設(shè)的辦法，管理的經(jīng)驗(yàn)等等，希望到 2020 年的時(shí)候，我們國(guó)家能夠建成四橫四縱的鐵路網(wǎng)，這樣可以很好的提升我們國(guó)家的鐵路運(yùn)營(yíng)狀況，滿足現(xiàn)代化發(fā)展的需要。1.4 光電檢測(cè)技術(shù)的概述光電檢測(cè)技術(shù)一種新的檢測(cè)技術(shù)，將光學(xué)跟電子學(xué)結(jié)合在一起。他可以去的光的信息， 對(duì)光還有電進(jìn)行轉(zhuǎn)換，測(cè)量光的有關(guān)信息，對(duì)檢測(cè)來(lái)的信息進(jìn)行智能化的處理，它的精度是很高的，速度也是很快的，距離遠(yuǎn)，并且容量很大，不需要進(jìn)行接觸，使用時(shí)間長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化。在我們國(guó)家的很多行業(yè)里面，發(fā)展也是很快的，并且使用的范圍也很大，在光電信息技術(shù)行業(yè)里面它是技術(shù)最先進(jìn)的。檢測(cè)光學(xué)型號(hào)的時(shí)候可以通過(guò)電子技術(shù)來(lái)進(jìn)行，傳動(dòng)，保存，還有控制，顯示的時(shí)候都可以智能化進(jìn)行。原則上來(lái)說(shuō)，所有的光量還有具備光特征的非電量，都可以通過(guò)它檢測(cè)出來(lái)。將需要檢測(cè)的非電量進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 變位方便接收的光學(xué)信息，之后對(duì)它進(jìn)行檢測(cè)，之后放大電路，對(duì)它進(jìn)行處理，之后就可以輸送電的型號(hào)了。之后對(duì)噪聲出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，將它的規(guī)律找出來(lái)，這里面涉及到的專業(yè)知識(shí)是比較多的，電子的，信息的還有電腦的等等，這樣就可以改造電路了，那么就可以對(duì)噪聲下面的電信號(hào)來(lái)進(jìn)行研究了，這樣就可以知道非電量的狀態(tài)是什么樣了。檢測(cè)微弱信號(hào)，是為了從很大的噪聲里面將有用的信號(hào)提取出來(lái)。光電檢測(cè)技術(shù)所包含的東西是比較多的，有光電變換技術(shù)，有光信息獲取技術(shù)，還有光信息測(cè)量技術(shù)等等。這個(gè)技術(shù)可以將光跟電的技術(shù)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行測(cè)量，它的精度是很高的，速度也是很快的，距離也是相當(dāng)?shù)倪h(yuǎn)的，測(cè)量的時(shí)候不需要進(jìn)行接觸等特點(diǎn)。1.5 光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)在科技的發(fā)展很快，光電檢測(cè)現(xiàn)在的精度是非常高的，有納米級(jí)別的，還有亞納米級(jí)別的；在很多行業(yè)里面使用的光電檢測(cè)是越來(lái)越多，有小型的，速度非?？斓墓怆姍z測(cè)系統(tǒng)。原來(lái)的檢測(cè)是需要進(jìn)行檢測(cè)的，并且檢測(cè)時(shí)候速度比較慢的，現(xiàn)在的檢測(cè)技術(shù)不需要進(jìn)行接觸，并且速度還非常快，現(xiàn)在的發(fā)展方向是維空間三維檢測(cè)，還有大空間三維檢測(cè)技術(shù)；進(jìn)行光電檢測(cè)的時(shí)候閉環(huán)控制，那么光電檢測(cè)跟光電控制就實(shí)現(xiàn)一體化了。在很多人們沒(méi)有辦法去到的地方進(jìn)行檢測(cè)。在很多行業(yè)里面，光電檢測(cè)技術(shù)的影響是很大的， 讓我們的日常生活，工業(yè)生產(chǎn)，國(guó)防建設(shè)都有了很大的變化?，F(xiàn)在光纖傳感技術(shù)發(fā)展的很快，現(xiàn)在光纖氣體傳感器研究的人是很多的，并且用的地方也是很多的。它的靈敏度是很高的，反應(yīng)起來(lái)速度也很快，防止燃燒防止爆炸，對(duì)電磁的干擾是沒(méi)有任何影響的，就算是距離很長(zhǎng)，還是可以進(jìn)行輸送，進(jìn)行操控等好處，所以現(xiàn)在對(duì)于光電檢測(cè)的方法研究的人是越來(lái)越多。現(xiàn)在光纖光柵傳感器用的很多，所以通過(guò)它對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的系統(tǒng)發(fā)展也是很快的。跟之前用單色儀，光譜掃描儀來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，光纖光柵系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，通過(guò)轉(zhuǎn)換光電，也就是將檢測(cè)到的光的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱男盘?hào)，它的好處是非常多的，并且使用的檢測(cè)儀器花的錢是比較少的，帶到哪都非常方便，對(duì)于每時(shí)每刻都在變化的信號(hào)都可以進(jìn)行檢測(cè)，使用的地域范圍更加廣大等等好處。在人類基因工程上，光電檢測(cè)技術(shù)的使用也是比較大的，比方說(shuō)通過(guò)光的信號(hào)是強(qiáng)還是弱來(lái)對(duì) DNA 的型號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，這樣的檢測(cè) DNA 的系統(tǒng)，一樣也是通過(guò)硅組成的，這個(gè)電路是集成的。在這個(gè)系統(tǒng)里面，DNA 的序列跟磁珠連在一起，在 DNA 原油的序列跟探針 DNA 混雜了之后，磁珠就會(huì)在載體的上面進(jìn)行覆蓋，這個(gè)時(shí)候暗區(qū)就出來(lái)了。不過(guò)載體下方的光電二極管陣列，這個(gè)時(shí)候就可以將雜交之后的 DNA 檢測(cè)出來(lái)，對(duì)比反應(yīng)之后的光的型號(hào)，可以看出來(lái)它的變化，將 DNA 雜交的輸送出來(lái)。新型抗干擾式光電檢測(cè)頭，使用的是優(yōu)化之后的紅外發(fā)射管工作時(shí)候的數(shù)據(jù)，還有用脈沖選通門(mén)對(duì)電路進(jìn)行監(jiān)控，這樣對(duì)電氣的干擾噪聲就被壓制住了，檢測(cè)頭對(duì)干擾的抵抗性就變那么就有更好了，并且工作時(shí)候的可靠性更好。有實(shí)驗(yàn)表示了，它是有效性是非常好的。并且這種光電檢測(cè)頭在很多體型非常大的機(jī)器上使用，在生產(chǎn)單位真正使用的時(shí)候： 新的光電檢測(cè)頭的失誤率是老的檢測(cè)系統(tǒng)的千分之一，對(duì)電氣的抗干擾性是非常好的，所以在工業(yè)上來(lái)看，它的可靠性是非常高的?，F(xiàn)在科技發(fā)展的這么快，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是一種更新的技術(shù)，這個(gè)跟原來(lái)的物理化學(xué)分析辦法是不一樣的，它使用的是物理的辦法來(lái)進(jìn)行分析，比方說(shuō)光學(xué)，電學(xué)等等，對(duì)于產(chǎn)品是不會(huì)有任何破壞的，不僅可以知道產(chǎn)品的有關(guān)信息，還不會(huì)損傷產(chǎn)品，將無(wú)損檢測(cè)速度跟原來(lái)使用的檢測(cè)辦法進(jìn)行對(duì)比，它的速度還是更快的，并且可以從外表就可以知道產(chǎn)品里面的相關(guān)信息。現(xiàn)在電腦技術(shù)發(fā)展的很快，所以化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展也是很快的，這樣一來(lái)在工業(yè)還有農(nóng)業(yè)中，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展使用的范圍是更大的。無(wú)損光電檢測(cè)按照需要測(cè)量的對(duì)象的特征來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，有對(duì)光的反應(yīng)，對(duì)聲的反應(yīng)，對(duì)熱的反應(yīng)，它的技術(shù)有紅外光譜檢測(cè)技術(shù)、拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)等。按照不一樣的使用對(duì)象，還有使用的地方來(lái)進(jìn)行劃分，無(wú)損光電檢測(cè)技術(shù)和相應(yīng)的檢測(cè)裝置可以進(jìn)行檢測(cè)?，F(xiàn)在科技發(fā)展的很快，很多更新的檢測(cè)辦法一直在被研發(fā)出來(lái)的。1.6 光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)在全球的競(jìng)爭(zhēng)是非常激烈的，現(xiàn)在每一天技術(shù)都在進(jìn)步，檢測(cè)在我們國(guó)家的很多行業(yè)里面，起的作用都是很大的，不管是進(jìn)行研究，還是對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量，還有控制自動(dòng)化上，都要進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)現(xiàn)代化的光電子檢測(cè)技術(shù)，不需要進(jìn)行檢測(cè)，產(chǎn)品沒(méi)有損耗，就算是距離再遠(yuǎn)，對(duì)干擾抵抗能力很高，不會(huì)受到環(huán)境的影響，檢測(cè)的時(shí)候速度是很快的， 精度也是非常高的這些好處，在現(xiàn)在的檢測(cè)行業(yè)這個(gè)是主要的發(fā)展方向。光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向是精度更高，更加智能化，數(shù)字化，自動(dòng)化。什么是精度更高，也就是說(shuō)檢測(cè)的精度是更高的，將來(lái)納米精度，還有亞納米精度出現(xiàn)的會(huì)越來(lái)越多的；所謂智能化，說(shuō)的檢測(cè)系統(tǒng)更加智能化；所謂數(shù)字化，說(shuō)的是檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果用數(shù)字表示出來(lái)，這樣就可以讓光電檢測(cè)跟光電控制實(shí)現(xiàn)一體化；所謂多元化，說(shuō)的就是光電檢測(cè)儀器在進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候綜合化更強(qiáng)，參數(shù)更多，測(cè)量的維度更多等等，還能在很多人們沒(méi)有辦法進(jìn)到的地方去進(jìn)行測(cè)量，比方說(shuō)維空間，還有巨大的空間，對(duì)他們進(jìn)行三維檢測(cè)；所謂自動(dòng)化，說(shuō)的就是進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候可以自動(dòng)化進(jìn)行，不需要進(jìn)行接觸，在很快的速度下就可以將結(jié)果測(cè)量出來(lái)，檢測(cè)的狀態(tài)原來(lái)是靜態(tài)的，現(xiàn)在是動(dòng)態(tài)的。光電檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)就是激光器，這個(gè)就是它的發(fā)展方向。現(xiàn)在精密度更高，功能性也更加的全面，現(xiàn)在對(duì)于原來(lái)使用的又貴又復(fù)雜的檢測(cè)方法已經(jīng)不再使用了。因?yàn)榧す饧夹g(shù)發(fā)展的很快，成本也慢慢降低了，所以現(xiàn)在很多光電使用者，最先選用的就是激光光電檢測(cè)。對(duì)于光電檢測(cè)技術(shù)來(lái)說(shuō)，還有一個(gè)重要的發(fā)展方向就是激光器為主的檢測(cè)系統(tǒng)。這個(gè)技術(shù)將激光脈沖進(jìn)行使用，它的能量是很高的，在跟檢測(cè)的物品的面進(jìn)行接觸的時(shí)候， 在很快的時(shí)間里面就會(huì)產(chǎn)生熱作用，在固體的面上會(huì)有熱特性區(qū)出現(xiàn)，之后通過(guò)這一點(diǎn)小小的熱，讓物料里面進(jìn)行很快的擴(kuò)散，這樣就會(huì)有熱應(yīng)力出現(xiàn)，之后因?yàn)橛袩釕?yīng)力，這樣就會(huì)有超聲波出現(xiàn)了。跟一般的超聲檢測(cè)辦法來(lái)進(jìn)行對(duì)比，激光超聲使用的時(shí)候距離是非常遠(yuǎn)的，在溫度很高的地方，腐蝕性很強(qiáng)的地方，或者是輻射很大的地方都是可以使用的， 在進(jìn)行掃描的時(shí)候速度是非?？斓模退闶切枰獟呙璧漠a(chǎn)品行走的速度很快，他還是可以在線進(jìn)行檢測(cè)的；激光超聲進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，有盲區(qū)，但是盲區(qū)很小，比一百微米還要小， 可以對(duì)比較薄的物品進(jìn)行測(cè)量。激光超聲的頻率帶是非常寬的，比一般使用的換能器還要寬的多，可以對(duì)一些比較細(xì)小的裂紋，缺陷來(lái)進(jìn)行檢測(cè)；產(chǎn)品的面要是形狀非常復(fù)雜的， 或者是空間非常小的，比方說(shuō)焊接在最下面的管道等等，在對(duì)他們進(jìn)行觀測(cè)量的時(shí)候可以用激光超聲來(lái)進(jìn)行；這種激光超聲檢測(cè)對(duì)于空間的分辨率是很高的，可以對(duì)出現(xiàn)缺陷的地方進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，還能夠把缺陷的大小量出來(lái)。還有一個(gè)發(fā)展方向就是智能光電檢測(cè)系統(tǒng)，它所包含的內(nèi)容有對(duì)智能信號(hào)進(jìn)行處理的系統(tǒng)，有光電傳感系統(tǒng)，還有接口部分等等。因?yàn)楝F(xiàn)在使用的智能光電檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于周圍環(huán)境的適應(yīng)力是很強(qiáng)的，測(cè)量的范圍很大，精度也很高，特別是對(duì)于人工智能這一塊強(qiáng)化了很多，及時(shí)的對(duì)于噪聲，溫度，還有電壓的改變進(jìn)行修改，還有操作界面是非常好的， 這樣一來(lái)對(duì)于操作程序上是簡(jiǎn)單了不少的，對(duì)于數(shù)值的處理效率是提高了很多，并且分析的時(shí)候效率也是很高的。1.7 本課題研究的內(nèi)容及技術(shù)路線這篇論文研究的是鐵軌上使用的光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)，要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)查看資料，將理論跟時(shí)間進(jìn)行結(jié)合，它的技術(shù)路線是：1、查找資料，將小車的總設(shè)計(jì)方案制定下來(lái)，將小車的性能弄清楚，按照平臺(tái)承受在載荷，還有速率的大小，再加上現(xiàn)在已經(jīng)使用的機(jī)器，還有對(duì)鐵路進(jìn)行保養(yǎng)的時(shí)候需要注意的問(wèn)題，對(duì)它進(jìn)行校核，將數(shù)據(jù)算出來(lái)，確定類型。2、對(duì)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的老師傅進(jìn)行學(xué)習(xí)，看小車在進(jìn)行工作的時(shí)候會(huì)有哪些問(wèn)題出現(xiàn)，對(duì)這些問(wèn)題怎樣去進(jìn)行解決，將自己的方案告訴老師，看這個(gè)方案是不是合理，是不是能夠使用。3、對(duì)于承受能力，工作時(shí)候的穩(wěn)定性，預(yù)防震動(dòng)的性能，還有前進(jìn)時(shí)候的速度等進(jìn)行了解，按照機(jī)械要求將這個(gè)車子的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理，要注意設(shè)計(jì)出來(lái)的這個(gè)系統(tǒng)可以用在現(xiàn)實(shí)里面來(lái)，并且要方便一些，它的模型要漂亮，并且輕一些，用起來(lái)要便利等。4、將檢測(cè)系統(tǒng)的傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)出來(lái)，將控制電路設(shè)計(jì)出來(lái)，用 CAD 將模型建立出來(lái)。2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)的確定2 總體方案的選擇與確定論文里面設(shè)計(jì)的這個(gè)平臺(tái)能夠?qū)疖囦撥夁M(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，有什么問(wèn)題能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，鐵軌光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)一定要及時(shí)，精度高，可靠性好，非常方便，距離長(zhǎng)，并且能夠定量進(jìn)行檢測(cè)。整體效果圖如下：圖 2-1 光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)效果圖一圖 2-2 鐵軌光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)效果圖二表 2-1 鐵軌光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)部件及功能表1車體抵抗壓力，小車的大體輪廓2后輪提供車體運(yùn)行與平穩(wěn)3智能攝像頭對(duì)物體進(jìn)行檢測(cè)4線路板使小車能夠運(yùn)行5前輪支架支撐前輪6支架軸起支撐作用7前輪軸省力和改變用力方向8電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，給小車提供動(dòng)力9蝸桿軸支撐轉(zhuǎn)動(dòng)件回轉(zhuǎn)并傳遞扭矩10軸承支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體11后輪軸省力和改變用力方向2.2 鐵軌光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)參數(shù)要求表 2-2 鐵軌光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)參數(shù)要求鐵軌光學(xué)檢測(cè)平臺(tái)參數(shù)要求參考尺寸180mm，平臺(tái)車輪兩輪間距與車體尺寸必須基于軌距設(shè)計(jì)人員配置本次設(shè)計(jì)采用無(wú)人操作；重量設(shè)備以輕量化、模塊化為核心思想，設(shè)備總重量不超過(guò) 13.5Kg，工作人員可以在 5 分鐘內(nèi)完成上下線的組裝和拆卸走行操控?zé)o損檢測(cè)系統(tǒng)與走行操控為運(yùn)行，走行可以進(jìn)行； 最高走行速度100mm/s；續(xù)航能力連續(xù)運(yùn)行距離不少于 40Km 或者連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不少于 4h； 承重21.5Kg；偏載與靜態(tài)減載率無(wú)偏載，靜態(tài)減載率0.65；走行平臺(tái)強(qiáng)度強(qiáng)度滿足承載要求，撓跨比1/150；走行輪參數(shù)尺寸符合 TB/T 449 要求。同一車輪垂直方向直徑差0.5mm，同一輪對(duì)的兩車輪直徑差1M；走行車體尺寸要求車體寬度2m走行啟動(dòng)及制動(dòng)駐車要求行車制動(dòng)與駐車制動(dòng)裝置獨(dú)立。啟動(dòng)要求在 33%上坡道時(shí)可從靜止?fàn)顟B(tài)實(shí)現(xiàn)坡起。制動(dòng)要求在鋼軌踏面淋水下行車制動(dòng)距離20m，要求駐車制動(dòng)距離 0.07d ，確定h=3mm，那么軸環(huán)這個(gè)地方的直徑大小是dV= 36mm 。軸環(huán)的寬 b1.4h，確定lV= 5mm 。（3）軸上面使用的彈性擋圈是標(biāo)準(zhǔn)零部件，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，確定大小是d0 = 20mm ， 那么說(shuō)d = d = 19mm ， l = l = 1.1mm ， l = 13 -1.1 = 11.9mm 。別的部分的大小，按照前面輪軸上面的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行確定就可以了，將軸上面每一段的直徑大小，還有軸的長(zhǎng)都確定下來(lái)。3、零件在軸的上面進(jìn)行軸方向的定位用平鍵連接來(lái)將左邊輪輻，右邊輪輻跟軸進(jìn)行軸方向的定位。查看資料，確定平鍵的截面大小是 bh=8mm7mm，生產(chǎn)鍵槽的時(shí)候用的是銑刀來(lái)進(jìn)行高的，鍵槽的大小是28mm，要想確保左邊，右邊輪輻跟軸配合的時(shí)候?qū)χ行院茫敲此麄兣浜蠘?biāo)準(zhǔn)是 H7/n6。滾動(dòng)軸承跟軸進(jìn)行軸方向的定位的時(shí)候，是要通過(guò)過(guò)度配合進(jìn)行確保的，這個(gè)軸直徑大小公差是 j7。4）將軸上面的圓角，還有倒角的大小算出確定軸頂端這個(gè)地方倒角的大小是 145，每一個(gè)軸肩這個(gè)地方的圓角，半徑的大小是 R1。3、將軸上面的載荷算出來(lái)先按照軸的結(jié)構(gòu)圖紙，將軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖畫(huà)出來(lái)，之后再按照計(jì)算見(jiàn)圖，將軸的彎矩圖紙畫(huà)出來(lái)。29圖 3-4 前輪軸的載荷分析圖F = F = 1 F = 1 80.84 = 40.42N ， L = L= 39mm122212M C = -F1L1 = -40.42 39 = -1576.38N mm4、對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核的時(shí)候根據(jù)彎曲應(yīng)力來(lái)進(jìn)行M校核的時(shí)候，只需要對(duì)作用在它上面的彎矩最大的時(shí)候截面前度來(lái)進(jìn)行就可以了。在截面 C 這個(gè)地方就是承受的最大彎矩 M C = -1576.38N mm 。校核截面 C 這個(gè)地方的強(qiáng)度：sca = W s-1 （3-4）使用的材料是 45 號(hào)鋼，對(duì)它調(diào)質(zhì)處理s-1 = 60MPa ，那么pd 3bt (d - t )23.14 3038 4 (30 - 4 )2W =-=-= 2288.84mm 3 322d322 30s = 1576.38 = 0.689MPa s ，所以說(shuō)是符合要求的。（3-5）ca2288.84-13.3.2 后輪軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算后面的輪軸在進(jìn)行工作的時(shí)候，不僅有彎矩作用在上面，還有扭矩作用在上面，所以他是轉(zhuǎn)軸。圖 3-5 后輪軸結(jié)構(gòu)1、將后輪軸上面的功率，轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，還有轉(zhuǎn)矩算出來(lái)確定蝸輪蝸桿進(jìn)行傳動(dòng)的時(shí)候效率是h=0.7，那么P2 = Ph= 0.08 0.7 = 0.056KW ， n2 = n = 22.75r2、在蝸輪上進(jìn)行作用的力Ft 2 = 1263.8N ， Fa 2 = 65.22N ， Fr 2 = 460Nmin ， T2 = 23508N mm3、將軸的直徑最小值確定下來(lái)將軸的直徑最小值算出來(lái)，軸的原材料用的是 45 號(hào)鋼，對(duì)它進(jìn)行調(diào)質(zhì)，確定 A0 =115，那么就有dmin = A0= 115= 15.5mm后輪軸的直徑最小值，就是裝輪輻這個(gè)地方軸的直徑d 。因?yàn)檩嗇椩诟S連接的時(shí)候用的是鍵，那么d = 26mm 。4、設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)（1）將軸上面安裝零件的順序定下來(lái)從軸的左邊向右邊按照順序來(lái)進(jìn)行安裝左輪的幅板，還有右輪的幅板，螺母，套筒等， 在軸的最左邊，將深溝球軸承裝在最右邊，將透蓋，內(nèi)輪輻，還有軸上一頭的擋圈從右邊向左邊來(lái)進(jìn)行組裝。（2）按照軸方向上的定位要求，將軸每一段的直徑大小還有長(zhǎng)度確定下來(lái)選用滾動(dòng)軸承。因?yàn)闀?huì)有徑方向的力，還有軸方向上的力作用在上面，所以軸承用的是 單 列 深 溝 球 ， 型 號(hào) 是 6206 ， 它 的 大 小 是 dDT=30mm62mm16mm ， 那 么d = d = d = 30mm 。右邊那一頭的滾動(dòng)軸承要實(shí)現(xiàn)軸方向上的定位通過(guò)軸肩，查資料可以知道 6206 的軸承，定位的時(shí)候軸肩的高是 h=3mm，那么確定d = 36mm 。（3）軸上面使用的彈性擋圈是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)零部件，使用的型號(hào)是 GB894.1-8630，它的大小是d0 = 30mm ，所以d = 28.6mm ， L = 1.7mm 。（4）確定裝輪輻這個(gè)地方軸的直徑大小是d = 26mm 。輪輻寬是 27mm，要想讓軸這一頭的擋圈緊緊的沿著輪輻，這個(gè)地方軸的大小要比輪輻的寬要小一點(diǎn)，那么l = 26mm 。它的大小按照零件的構(gòu)造來(lái)進(jìn)行確定，將軸的每一段的直徑，還有長(zhǎng)確定下來(lái)。（5）對(duì)軸上面的零部件進(jìn)行軸方向上的定位軸跟蝸輪進(jìn)行軸方向定位的時(shí)候，連接用平鍵來(lái)進(jìn)行。查看資料，平鍵的截面大小bh=8mm7mm，鍵槽的長(zhǎng)是 25mm。輪輻跟軸進(jìn)行配合的時(shí)候標(biāo)準(zhǔn)是 H8/h7。（6）將軸上面圓角，還有倒角的大小確定下來(lái)確定軸一頭的倒角大小是 145，每一個(gè)軸肩的地方圓角半徑大小是 R1。5、將軸上面的載荷算出來(lái)3-6 圖紙里面是后輪軸上面受到的力進(jìn)行分析：L1=L2=27.5mmL3=