大型马歇尔电动击实仪机械本体及控制系统设计论文

毕业设计说明书(论文)

题目：大型马歇尔电动击实仪

机械本体及控制系统设计

南京工程学院

毕业设计开题报告

课题名称：大型马歇尔电动击实仪机械本体及控制系统设计所在院(系)部：机械工程学院

专业名称：机械电子工程

毕业设计(论文)开题报告

学生姓名学号201110816 专业机械电子工程指导教师职称副教授所在院(系) 机械工程学院课题来源自拟课题课题类型工程技术研究课题名称大型马歇尔电动击实仪机械本体及控制系统设计

毕业设计的内容和意义

课题背景：

随着我国公路事业的蓬勃发展，公路的建设日新月异，特别是改革开放以来，我国的高等级公路建设像雨后春笋般得到了突飞猛进的发展，沥青路面具有强度高，平整性好、耐久性好等优点，而得到了广泛使用，占据了高等级公路路面的80%以上，由于交通量的增多，车辆吨位的提高，使得沥青路面的抗车辙能力和路面的耐久性变差【1】，公路上出现了大量的车辙和裂缝，极大的影响了共通的安全性和乘客的舒适性【2】，对沥青路面的材料、结构以及各方面性能有了极大的要求。我国几十年来一直采用标准马歇尔试验进行沥青路面材料的混合料设计和研究。这种试验方法是采用锤击的方法不断击实试件表面 , 使试件压实。近些年来, 随着混合料试验研究的不断深入,出现了一些新型的沥青混合料试验方法, 如美国的superpave 种方法都是模拟压路机碾压过程中混合料的压密过程,应该说比传统的标准马歇尔试验有很大进步 , 两种方法略有不同，分别是一种全新的沥青混合料试验方法和体系。目前国内一些单位购买了这些设备进行混合料材料试验研究 , 但由于该种仪器价格较高 , 还难以在国内推广。所以在借鉴国外研究成果的同时, 在传统的标准马歇尔试验的基础上进行了适当改进,试制了一台大型马歇尔试验系统,并用于工程设计和研究取得了较好的效果。

课题内容：

本课题所设计的大小两用型马歇尔电动击实仪用于实验室里制作φ150mm的标准沥青圆柱试样。试样的成型过程采用自由落体的原理，利

毕业设计的内容和意义

用重力来冲击沥青混合料。成型过程中加载标准冲击压力。整个工作过程由单片机控制系统实现全自动控制并实时显示。

机械本体的设计方案是利用电机带动减速器，减速器直接带动链轮转动，使链轮链条上的吊钩在运动过程中带动冲击锤沿着导杆向上运动，当冲击锤碰到拨叉时，冲击锤与链条上的吊钩脱离，冲击锤沿导杆自由下落击实试件。控制系统设计是采用AT89C51单片机进行控制。实现的主要功能是驱动电机工作，同时显示冲击锤击实的次数，达到100次自动清零，并且可以手动重置。

课题意义：

最近二十年，我国公路建设得到了极大的发展，这就需要使用大量的沥青材料，但是一般公路的沥青都是半刚性沥青路面，它的使用寿命非常的短暂，所以很多国内外专家都开始使用大颗粒沥青稳定碎石（直径超过26.5mm），其具有抵抗较大的塑性和剪切变形, 承受重载交通的作用 ,具有良好的抗车辙能力, 提高了沥青路面的高温稳定性。特别对于低速、重车路段, 需要的持荷时间较长时,设计良好的LSAM 与传统沥青混凝土相比,显示出十分明显的抗永久变形能力。因此这就需要使用大型马歇尔击实仪，标准的马歇尔击实仪无法击实大颗粒沥青稳定碎石。大型马歇尔击实试验是一种很有前途的沥青混合料试验方法。从试验结果可以看出, 它是介于标准马歇尔击实试验与旋转击实仪 (GTM)试验方法之间的一种试验方法。它可提高沥青混凝土的密实度、降低油石比、改善路用性能, 可用于高等级、重载交通沥青路面材料设计和研究。

国内外研究现状：

我国采用马歇尔设计方法已经有几十年历史了，积累了很多相关的经验，并且现行规范仍然采用该设计方法，在今后很长时间内，马歇尔设计方法仍将在我国沥青混合料的设计方法中占据主导地位。

近几十年来，随着交通运输业的不断发展，道路等级的不断提高，对沥青混合料提出了更高的要求，促使我国沥青混合料的研究工作不断

文献综述深入开展。在沥青混合料设计方法上，我国规范仍然规定采用马歇尔击实方法。

2004年，黄晓明，陆长兵对大新马歇尔击实仪的击实次数的研究通过对大型马歇尔不同击实次数击实成型试验各参数的对比分析, 从理论和试验上确定了大型马歇尔击实成型试验的击实次数为 112 次。经过标准马歇尔击实试验和大型马歇尔击实试验的对比研究, 验证了大型马歇尔击实 112 次成型试件的稳定度和流值分别为标准马歇尔击实 75 次成型试件的 2.25 倍和 1.50 倍, 从而确定大型马歇尔试验的技术指标。

在国外，20世纪20年代人们研究出哈费氏法，片状沥青混合料可以100％通过4．75ram的筛子，经过改进后可以进行较粗沥青混合料的设计；20世纪30年代由加州运输部道路材料和设计工程师开发了维姆混合料设计方法现仍在美国加州和西部地区应用；马歇尔混合料设计方法最初由密西西比州公路部工程师开发的，到20世纪40年代由负责设计机场路面沥青混合料的美国陆军工程师团集体完善了此方法。马歇尔混合料的主要特点是密度、空隙率分析和稳定度、流值试验。在Superpave出现之前，马歇尔混合料设计方法在美国已有广泛应用，且至今仍在世界范围内普遍采用【3】。

参考文献：

[1]刘中林, 田文, 史建方, 等.高等级公路沥青混凝土路面新技术 [M].北京:人民交通出版社, 2002.

[2]沙庆林．高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M]．人民交通出版社, 2001

[3].贾渝，曹荣吉，李本京编译．高性能沥青路面(Superpave)基础参考手册[M]，北京人民交通出版社，2005

研究内容

研究内容:

1、击实锤重：10210g±10g

2、落锤高度：457.2mm±2.5mm

3、击实速度：60次/分钟±5次/分钟

4、试模组内径：150mm

5、电机功率：370W

6、电机转速：1400r/min

7、电机电源：220V

在机械本体方面，仪器主要由电机、减速机、链条传动机构、吊钩、拨叉、滑块、试模筒、试验平台和主控制器等构成。其原理是电机经过减速机带动链轮转动，再经过链条上的吊钩提升冲击锤，当遇到拨叉时，滑块的作用其实就是起一个辅助的作用，它与击实锤相连，在碰到拨叉底部时，由于拨叉底部是斜坡，滑块通过内部的滚轮在滑块上升的同时开始慢慢的向外滑动，冲击锤自由下落击实试样。而在控制系统方面，则是采用单片机来作为控制主机，通过驱动电机的运动以达到击实试样的效果。

研究计划

研究计划：

第一周:熟悉课题的背景，进行国内外现状调查；第二周:进行现存本产品各种不同种类的比较；第三周:初步方案及结构形式确定；

第四周:完成开题报告，进行外文翻译；

第五周:进行机械系统设计计算；

第六周:进行机械系统设计计算；

第七周:元器件选择、设计；

第八周:绘制机械系统装配图；

第九周:绘制零件图；