模拟地震震动水平向实验台的设计加工

模拟地震震动水平向实验台的设计加工摘要：地震震动时，分为水平方向运动和竖直方向运动，本文研究的对象为地震的水平向运动。地震震动水平向试验台是模拟地震水平运动的装置，运用一个偏心轮的传输装置，将圆周运动转化成水平往返运动。并通过增加了隔震橡胶的楼房模型与普通楼房模型水平震动的幅度，主观上直接证实了隔震橡胶在地震时起到的作用。关键词：地震水平向运动，运动转化，隔震橡胶ThedesignandprocessofearthquakeshorizontalmotiontestmodelAbstraction:Whentheearthquakehappened,itdivideshorizontalmotionandverticalmotion.Thestudyofthisarticleishorizontalmotion.Thetestofearthquakeshorizontalmotionisaequipmenttosimulateitsmotion.Itappliesatransportationequipmentofaeccentricwheeltomakethecircularmotiontransformintohorizontalreciprocatingmotion.Andthroughincreasingtherangbetweenisolationrubberbuildingandcommonbuildingmodel,itprovedtheimpactontheisolationrubberoftheearthquakedirectly.Keywords:earthquakehorizontalmotion,conversionofmotion,isolationrubberII目录1.前言.11.1地震及其震动形式.11.2隔震橡胶的作用及国内外研究使用情况.12.模拟地震震动水平向实验台简介.12.1课题研究目的及国内外研究情况.12.2模拟地震水平向实验台的应用.23.实验台的设计.23.1往返运动的设计.23.2提高效率的设计.63.3“楼房”部分设计.63.4本章小结.74.试验台的加工制造.84.1电动机.84.2电机固定板.94.3电机连接盘.104.4主动偏心轮.104.5连接杆.114.6连接板.114.7主滑动板.124.8箱体座.134.9轨道和滑块.134.10“普通楼房”部分.144.11“隔震楼”部分.164.12本章小结.215.结论.22参考文献.23致谢.2501前言1.1地震及其震动形式地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。地球上板块与板块之间相互挤压碰撞，造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂，是引起地面震动（即地震）的主要原因。地震开始发生的地点称为震源，震源正上方的地面称为震中。破坏性地震的地面振动最烈处称为极震区，极震区往往也就是震中所在的地区。由于地震波传播的方式分为横波和纵波，即横波传动，物体来回摆动；纵波传动，物体上下跳动。1.2隔震橡胶的作用及国内外研究使用情况隔震橡胶在当今国内外具有广泛运用，在地震频发国家尤其常见。隔震橡胶在抑制房屋水平向运动的方面有显著效果。隔震橡胶的作用就是在地震来临时，通过自身的性质，将地震产生的能量吸收。由于其刚度小、柔性大等特点，代替上部结构承受地震强烈的位移动力，减少地震的能量向上传输，从而使上部结构晃动减小；增设的隔震层可以延长结构的自振周期并给予结构较大的阻尼，使上部建筑结构的反应减小到相当于不隔震情况下的1/41/8，近似平动，从而起到“隔离”地震的作用。2模拟地震震动水平向实验台简介2.1课题研究目的及国内外研究情况现如今，地震模拟震动实验台在国内外取得了巨大的研究成果。地震不仅仅是横向的震动，而且还有纵向的震动，想要百分百的模拟并不科学，地震波的传动有时间和空间的种种因素，所以，现在的模拟地震震动实验台只能是大体上对地震进行模拟，从而论证房屋结构和研究隔震的方法。现在的模拟地震震动实验台正1朝着可控制、自动化的方向发展，为地震震动和房屋建筑研究领域提供了更为先进和真实的环境。然而振动台的研究却朝着如今一个日益进步的方向发展，振动台系统已从简单的单向运动朝着复杂的三向六个自由度的方向发展，实验的内容也由砌体结构模型试验、框架结构模型试验、筒体结构模型试验向桥梁结构模型试验、具有隔震和减震装置的结构模型试验、结构与地基共同工作的模型试验等新的领域发展。2.2模拟地震水平向实验台的应用模拟地震水平向实验台在国内外并不少见，但我所研究的这台仅仅只是水平方向的模拟，用于观察地震横波对建筑的影响，从对比中了解隔震橡胶的作用。现实生活中，地震实验台通常用作楼房销售时的演示台，或者检测地震带楼房的稳定性，亦或用作桥梁稳定性的检测。当然，在一些科技馆中，还有一些地震体验设施，用的也是此类实验台。3实验台的设计地震时，地表运动分为横向运动和纵向运动，本课题研究的是横向运动方面的问题。3.1往返运动的设计本课题设计的第一个问题是如何创造一个往返运动，由于最简单的方式是由电机带动，所以，我们主要考虑电机作为输出装置。但电机均以圆周的运动的形式输出，故我们需要寻找将圆周运动转化为直线运动的方法。通过查阅资料及对机械结构的认识，分析出以下几种解决问题的方法：一、蜗轮蜗杆为减速机构，并未用于改变圆周运动为直线平移；二、齿轮齿条的齿轮转动，驱动齿条直线运动，匀速的齿轮可以驱动齿条匀速运动；三、螺帽螺杆之间，螺帽的匀速转动，也可以使螺杆匀速直线运动，但转动方向不变，直线运动的方向也不2变,即使使用直线电机，也必须改变电机转向，才能改变直线运动方向；四、曲柄连杆机构可以将曲柄的转动改变为滑块的直线运动,但滑块的运动不是匀速运动。所以我们将这几个方案进行分析，挑选最优方案。（1）蜗轮蜗杆传动蜗杆传动是用来传递你空间交错轴之间的运动和动力的。蜗杆传动的主要特点：1）承载能力较大；2）传动比大，结构紧凑，而且精确；3）传动稳定，啮合冲击小，噪声小；4）具有自锁的能力；5）传动的效率不高，摩擦磨损打，效率会低，易出现发热现象；6）不能任意互换啮合，不方便。蜗杆传动最常用的是两轴交错角=90的减速运动。蜗轮蜗杆的正确啮合条件为蜗杆的轴面模数mx1和压力角x1分别等于蜗轮的端面模数mt2和压力角t2，且均取为标准值m和，即mx1=mt2=m，x1=t2=当蜗杆与蜗轮的轴线交错角=90时，还需保证蜗杆的导程角等于蜗轮的螺旋角，即1=2，且两者螺旋线的旋向相同。蜗轮蜗杆的传动虽然可以实现圆周运动向水平直线运动的变换，但由于其有自锁的能力，所以无法做到实现往返运动，而且其传动效率低，不适合在小装置中使用。所以，蜗轮蜗杆装置不适用于此装置。（2）齿轮齿条传动齿轮齿条传动是将齿轮的回转运动转变为齿条的往返直线运动。齿轮齿条传动的主要特点：1）传递的动力大，传递效率较高；2）寿命较长，工作时传递平稳，有较高的可靠性；3）传递时，能保证恒定的传动比，并且能传递任意夹角两轴间的运动；4）制造、安装精度要求过高，因而成本也较高；5）不宜作远距离传动，只适合短距离的传动。齿条与齿轮相比有以下三个主要特点：1）齿条相当于齿数无穷多的齿轮，故齿轮中的圆在齿条中都变成了直线，即齿顶线、分度线、齿根线等。2）齿条的齿廓是直线，所以齿廓上各点的法线是平行的，又由于齿条作直线移动，故其齿廓上各点的压力角相同，并等于齿廓直线的齿形角。3）齿条上各同侧的齿廓是平行的，所以在与分度线平行的各直线上其齿距相等（即pi=p=m）3齿轮齿条必须要标准安装，即齿轮的分度圆与齿条的中线相切。齿轮与齿条的啮合传动，不论是否为标准安装，齿条的直线齿廓总是保持原来的方向不变，因此啮合线N1N2及节点P的位置始终保持不变。故齿轮的节圆恒与其分度圆重合，其啮合角恒等于分度圆压力角。只是在非标准安装时，齿条的节线与其分度线将不再重合。齿轮齿条虽然将圆周运动转换成了直线运动，但直线运动不是往返的，只能通过电机的正转反转来控制。所以，接下来要解决对电机的控制。要实现对电机控制，则电机应为三相异步电动机，运用PLC的相关知识来解决这个问题。图3.1.1PLC电路图如图3.1.1所示，该图为电动机可逆运行控制电路。一、正向启动：a、合上空气开关QS接通三相电源；b、按下正向启动按钮SB3，KM1通电吸合并自锁，主触头闭合接通电动机，电动机这时的相序是L1、L2、L3，即正向运行。二、反向启动：a、合上空气开关QS接通三相电源；b、按下反向启动按钮SB2，KM2通电吸合并通过辅助触点自锁，常开主触头闭合换接了电动机三相的电源相序，这时电动机的相序是L3、L2、L1，即反向运行。三、互锁环节：具有禁止功能在线路中起安全保护作用。通过上述的PLC技术控制电机的正反转，虽然电机可实现正反转，但电机的正反转需要人为的控制，显得极其的繁琐。我也考虑过使用编程来控制开关的闭合，4但撇去繁琐的工艺不说，整个实验台的成本会因此大大增加，不符合经济性的要求，且若加入这些仪器，整个实验台的体积也会大大增强，不方便摆放和搬运。（3）螺帽螺杆传动螺帽螺杆传动是通过螺杆（或螺帽）的转动，使螺帽（或螺杆）平移。螺帽螺杆传动的特点：1）可改变机构的运动方式和方向；2）传速比大；3）较小的力产生的传动螺杆（或螺帽）的力矩，通过螺纹，使螺帽（或螺杆）平移时产生较大的推力；4）具有自锁的能力；5）由于传动产生大量摩擦，传动的效率降低低，且产生大量的热量。螺帽螺杆传动的原理和蜗轮蜗杆相似，且其也有自锁的能力，所以螺帽螺杆传动也不能适用于此实验台。（4）连杆机构传动连杆机构的共同特点是原动件的运动都要经过一个不与机架直接相连的中间构建（称为连杆）才能传动从动件，故称之为连杆机构。连杆机构的应用十分广泛，在众多农业机械与工程机械中得到广泛的应用。连杆机构中的运动副一般为低副，可以通过改变连杆的长度来控制传动。连杆机构传动的特点：1）传动时为面接触，压力较小，润滑好，产生的摩擦较小，大大增加了传动的效率；2）加工制造简易，对材料的要求不高；3）寿命长，工作时运行平稳，保证了传动的可靠性；4）传动路线较长，产生了较大的误差积累，也使机械效率降低；5）不宜用于高速运动。选用如图3.1.2所示的连杆机构，滑块可以实现往返运动。当长杆与短杆成共线但不重叠时，滑块移动到最远距离；当长杆与短杆共线且重叠时，滑块移动到最近距离。5图3.1.2连杆机构示意图连杆机构有时会存在急回现象。通过行程速比系数K的公式K=v2/v1=（C1C2/t2）/（C1C2/t1）=t1/t2=1/2=（180+）/（180-）可知，若滑块中心与转动中心在同一水平线上，即=0，K=1，装置不存在急回；若滑块中心与转动中心不在同一水平线上，即0，K1，装置会发生急回现象。由于连杆结构符合设计初衷，制造相对简便，而且相对来说比较经济，故该试验台选用此装置作为运动的转换。3.2提高效率的设计确定了运动的传动方式，接下来就要处理效率方面的问题。提高效率的问题归根结底是减少摩擦的的问题。由摩擦力的计算公式F=FN可知，减少摩擦的方法有很多种：1）降低材料自身的表面粗糙度，可通过打磨接触表面，或在接触面涂上润滑油；2）在相同的接触面下（即表面粗糙度相同），减小压力可以减少摩擦力。3）将滑动摩擦改成滚动摩擦，实际也是减少了接触面的大小。通过上述方式，实验台关于“楼房”设计的大体方向就可以定下来。首先，我们使用连杆机构，滑块就视作滑动主板，即模拟地震时地表的运动。我们在滑动主板下方安装一个轨道，因为若将滑动主板直接搁置在箱体上，会产生巨大的摩擦力，使电机需要十分大的功率输出，而且效率很低，所以，我们在滑动主板下安装轨道与滑块，减少摩擦。我也考虑过使用滚轮代替滑块，但若滚轮代替了滑块不仅工艺上繁琐起来，而且滚轮的位置会不固定，滑动主板也无法固定，很可能无法往复，所以选择滑块，并将其固定在滑动主板上。由于需要减小压力，从而减少摩擦力，所以滑动主板上方构建的材料尽量选择质量较小的材料，如木板、玻璃等。连杆相互连接的地方（此装置有两个节点），我考虑使用轴承，这样可以最大程度的减少摩擦。当然整个装置只要会发生滑动摩擦的部件，在其接触表面一定要上润滑油。63.3“楼房”部分设计上文提到了对“楼房”材料的要求。由于这个试验台是为了体现隔震橡胶在地震时抗震的能力，所以我们使用对比法来体现隔震橡胶的作用。在此，我们先设计“普通楼房”。现在国内的房屋基本是6层楼的单元建筑，所以模拟的房屋也做6层的设计，“地基”则有木板代替，由于“隔震楼地基”中有隔震橡胶，为了控制变量，两楼的“地基”要一样高，所以，我们在这用两块木板来给“普通楼房”作“地基”。“楼层”的设计比较简单，就用玻璃作为楼层板，因为玻璃板轻便，而且较美观。至于“楼房”的整体框架，考虑到震动时“楼房”会来回摆动，为了不使“楼房”发生坍塌或损坏，选择的楼房框架材料最好有弹性，而且尽量轻，所以我考虑了钢筋，因为第一它与真正的房屋使用的材料相同，第二钢筋不但有弹性，其强度也不错，适于作支架。然后，我们设计“隔震楼”。隔震楼的上方“楼体”，由于我们要控制变量，所以“楼房”的框架、“楼层”的材料等都应相同。两幢“楼”的不同主要就是在底板上。“隔震楼”的底板有隔震橡胶，但橡胶毕竟刚度低，现实中造房子也不会用橡胶来做地基，所以，我们只在四个边角使用上隔震橡胶。考虑到工厂制造的隔震橡胶的刚度太大，不适用于这个实验台，所以，我们用弹簧代替，在弹簧外面包裹上薄橡胶，使其在外观上近似于隔震橡胶。为了使“隔震楼”的效果近似实际的效果，光靠4个“隔震橡胶”是远远不够的。若只有这4个“隔震橡胶”，楼房的震动幅度还是与“普通楼房”一样，不仔细观察很难发现。所以，需要考虑的问题是如何将“隔震楼”的运动的幅度降低是需要考虑的问题。通过查阅资料及与指导老师讨论后，在滑动主板上，“隔震楼”底板下安装一组导轨。通过惯性的方法，将其运动幅度大幅的降低。并且设计了限位块，用来阻止其由于惯性带来的整体的移动至脱轨。3.4本章小结7至此，整个试验台的设计部分已经完成。在这个部分，我翻阅了大量的资料及与老师进行了多次沟通。了解了运动的基本构成，明白了传动的相关知识。但这个设计并非完美，有许多地方还有优化的空间。4试验台的加工制造4.1电动机电动机是整个装置的输出设备，通过电动机将电能转换成机械能进行传递。本装置使用的电动机型号为5IK120RGU-CF，为单相异步电动机。单向异步电动机是由单相交流电源供电的电机，具有结构简单、成本低廉、运行可靠等一系列优点，广泛用于家电、医疗器械等产品及自动控制装置中。单向异步电动机的原理：在交流电机中，当定子绕组通过交流电流时，建立了电枢磁动势，它对电机能量转换和运行性能都有很大影响。所以单相交流绕组通入单相交流产生脉振磁动势，该磁动势可分解为两个幅值相等、转速相反的旋转磁动势和，从而在气隙中建立正转和反转磁场和。这两个旋转磁场切割转子导体，并分别在转子导体中产生感应电动势和感应电流。该电流与磁场相互作用产生正、反电磁转矩。正向电磁转矩企图使转子正转；反向电磁转矩企图使转子反转。这两个转矩叠加起来就是推动电动机转动的合成转矩。不论是正转磁场还是反转磁场，他们的大小与转差率的关系和三相异步电动机的情况是一样的。若电动机的转速是n，图4.1.1单项异步电机的T=f(s)曲线则对正转磁场而言，转差率为：s+=(n1-n)/n1=s对反转磁场而言，转差率为：s-=（-n1-n)/-n1=s8单相异步电动机的T-s曲线见右图由图可知单相异步电动机的主要特点有：（1）n=0,s=1,T=T+T-=0，说明单相异步电动机无启动转矩，如不采取其他措施，电动机不能启动。（2）当s1时，T0，T无固定方向，它取决于s的正、负。（3）由于反向转矩存在，使合成转矩也随之减小，故单相异步电动机的过载能力较低。这些特点也是选择此电机的原因。此装置中，电动机的各项参数为：额定功率120W，额定电压220V，频率50Hz，额定电压1.3A，转速范围901400rpm。由于此电动机是可调速的，所以在这需要提一下调速的原理和方法。通过改变电源电压或电动机参数的方法，从而改变电动机转速的过程，称为调速。常用的调速方法有两种：第一种是外电路降压法；第二种是通过改变定子绕组的匝数调速。本装置中，单相异步电机使用的调速方式为电路降压法，因其有调速灵活、电路简单、方便维修等优点。4.2电机固定板电机固定板的作用显而易见，就是为了固定电机，如图4.2.1所示。固定板使用的材料是Q235普通碳素结构钢，在材料选择上，由于Q235的综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合。固定板是由一块长260mm，宽60mm的Q235钢板冲压而成，并在图示的4个点上直接使用电钻钻出直径为9mm的孔，用于固定在底座上。9图4.2.1电机固定板该装置中，电机固定板为一块，在电机中心固定。我认为，应该用两块，在电机的前部和后部分别固定，以此增加电机的固定。因为电机在运动时势必会有震动，震动会影响后续使用。4.3电机连接盘电机连接盘是固定在电机主轴上，用来之后焊接主动偏心轴。电机连接盘的材料为Q235普通碳素结构钢。由左图可知，该零件的大体轮廓和通孔是由车床加工的，图4.3.1电机连接盘键槽则是由铣床加工而成。大小为M6的通孔则是为了加入固定螺丝，增加固定性。104.4主动偏心轮主动偏心轮焊接在电机连接盘上，材料为Q235普通碳素结构钢。它与连接盘焊接后，实现类似偏心轮的作用。焊接时，两零件的中心线相距7mm，也是就是转换成的往返运动的两端相距14mm。由图4.4.1可知，该零件的轮廓是由车床制造出来的，再通过攻丝的工艺将M8的孔制造出来。安装时，在连接处抹上润滑油，降低摩擦。图4.4.1主动偏心轮焊接工艺：在这里使用的是电弧焊，因为焊条电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法。它的原理是利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程。4.5连接杆连接杆是由连接杆套和杆焊接而成，材料为Q235普通碳素结构钢。连接杆的作用是连接两个零件，传递运动，将电机连接盘的圆周运动转换成连接杆的运动，由于连接杆的两端有连接杆套，杆套中有轴承，所以其连接处是活动的。11图4.5.1连接杆如图4.5.1所示，由于连接杆套和杆是焊接而成，所以两个零件是分开加工的。连接杆套是由车床加工而成的，连接杆是由一块长150mm，宽25mm，厚10mm的长方体，两边用数控机床切割符合杆套的圆弧，并且考虑焊接的问题，切割时还要考虑实际的尺寸。零件的表面都应打磨光滑，棱角倒钝。杆套中放有轴承，且是由螺栓连接。安装时，在连接处抹上润滑油，降低摩擦。4.6连接板连接板是连接连接杆和主滑动板的零件。连接板的材料是Q235普通碳素结构钢，连接板是被固定在滑动主板上的，由连接板的运动带动滑动主板的运动。由图可知，该零件先由线切割加工出外轮廓，再在选定的点上用钻床钻出直径为12mm和两个直径9mm的孔，由于连接板的厚度仅为2mm，所以可以在钳工台上，人工将上部掰成近似90的弯曲面。同样，零件加工完毕之后，要打磨毛刺，并将棱角倒钝。安装时，在连接处抹上润滑油，降低摩擦。12图4.6.1连接板4.7主滑动板主滑动板是连接在连接板上的，材料为复合密度板，考虑到经济型和重量的因素，并且由于其钻孔方便、牢固等特点，故此处选择该木材板。主滑动板模拟的就是地震时的地面，通过运动的转换，主滑动板在轨道上做往返的运动，模拟了地震时地表的水平向运动。图4.7.1主滑动板由于主滑动板的材质为木板，所以钻孔时使用钻枪，选择尺寸合适的钻头，并用划规和尺子确定好需要钻孔的地方。安装好两根轨道，主滑动板在轨道上往返运动，在加工时要注意将四周的毛刺倒干净，并将棱角倒钝。滑块在主滑动板上安装时，一定要对其，并与轨道贴合，并按照图4.7.1示的位13置安装。使受力均衡，减少不必要的能量损失及机械摩擦。4.8箱体座箱体座的主要目的是将内部结构包裹起来，不暴露在外面。同主滑动板一样，考虑到经济、牢固、易加工等因素，箱体座选择密度板为材料进行加工。箱体座由6块加工好的密度板通过钉子进行固定和连接。后门由于维修和观察的需要，做成可开式，所以后面的密度板是合页连接。左侧的密度板由于要将电机的电线引出，所以，左侧的密度板需要在规定的位置除去一个20*30mm的矩形孔。顶部的密度板需要安装轨道供主滑动板滑动，所以上密度板需要在规定位置钻孔，安装轨道。连接板是和滑动主板固定的，所以上密度板还需要开一个口使连接板穿过。箱体座的表面需要光滑平整，棱角倒钝，若为了美观和商业化，可在箱体座上刷上油漆，装订上铭牌，此处不再赘述。4.9轨道和滑块轨道和滑块在本装置起着十分重要的作用。在本装置中有两处需要用到轨道和滑块。有了轨道和滑块，主滑动板和防震层底板就能在规定的位置上往返运动。而且使用轨道和滑块，最大程度上降低了摩擦。图4.9.1轨道和滑块轨道使用的材料为铝合金，先用铣床铣出凹槽，然后使用数控机床钻出图示的通孔（两把刀具，直径分别为8mm和4.2mm）。完成后打磨零件表面，除去毛刺，14倒钝棱角。滑块的材料与轨道相同，也是铝合金材料。滑块按照凹槽的样式加工，加工完成后，需要在滑块上钻4个通孔，用于和主滑动板及防震层底板的连接（用螺丝）。加工完成后，将零件表面打磨光滑，除去毛刺，将棱角倒钝。4.10“普通楼房”部分主滑动板上方安装了两座“楼房”，一座是“隔震楼”，另一座是“普通楼房”。通过相同的震动，对比两楼的振幅，从而得出“隔震楼”的安全。（1）不防震底板不防震底板是固定在主滑动板上的，和主滑动板的运动是一致的。由于底板上要承重，而且固定在主滑动板上，运动时，会有横向的剪切力，所以不防震底板的材料是厚度为4mm的Q235普通碳素结构钢。图4.10.1不防震底板不防震底板加工时，先由切割机切出270*270mm的正方形，将毛刺打磨，棱角倒钝。然后用钻床在划定的8个点上钻孔，大小由图4.10.1所示。（2）楼层板15图4.10.2楼层板楼层板的作用显而易见，是用来模拟楼层的，本装置中，使用6块楼层板，模拟现在最为常见的6层楼房。楼层板使用的材料是普通玻璃，由于材料是玻璃，所以加工时需要特定的工具。制造时，先由玻璃割刀切出尺寸为270*270mm的正方形玻璃块，再由装上玻璃钻的电钻在图示规定的位置钻孔。加工后除去毛刺，和孔中的玻璃碎屑。然后用金刚石锉刀小心地将棱角和边倒钝，期间用少许的水对加工处清洗降温。（3）支柱支柱相当于“楼房”的框架，是将“楼房”支撑起来的零件。由于实验台工作时，“楼房”会剧烈晃动，但不能使“楼房”发生坍塌，这样试验的意义就不存在了，所以，支柱就应选择有弹性的材料，此装置中，支柱为钢筋。支柱的加工比较简便，在车床上车出一根长840mm，直径为10mm的圆柱形支柱，然后选择一端，车出长10mm的M8螺纹，用于安装在底板上。将剩余的830mm的支柱，全部车成直径为7.5mm的圆柱支柱。一个模型需要4根相同的支柱，穿过楼层板的4个孔构成“楼房”。（4）玻璃支承玻璃支承安装在玻璃四个通孔下方，用来支承玻璃，一层有4个支承。安装时先安装支承，4个支承放在同一水平线上，玻璃材质的“楼层板”只需放在上面就可以了。4个角上均有该支承，将玻璃受到的力分散，且固定了玻璃的位置，使其不会因晃动而导致偏移甚至下坠。玻璃支承的材质为Q235普通碳素结构钢，毛坯为一个直径18mm，高15mm的圆柱体。如图4.10.3所示，在圆柱体中心，用直径8mm的钻头钻出通孔，然后在侧面中16心，用直径5mm的钻头钻出一个孔至通孔出，然后用直径5mm的丝锥攻螺纹。加工完成后，出去毛刺，将表面打磨光滑，棱角倒钝。一层“楼板”需要4个支承，所以一个装置一共要48个玻璃支承图4.10.3玻璃支承4.11“隔震楼”部分“隔震楼”的构造比“普通楼房”要来的复杂。“隔震楼”底板下不但有隔震橡胶，还有一副轨道装置。（1）防震层底板图4.11.1防震层底板防震层的底板大小与“普通楼房”的底板一样，但它需要钻更多的孔。防震层底板的材料选择与不防震底板材料选择的原因一样，选择Q235普通碳素结构钢。由于防震层底板的加工较为复杂，我们在此选用数控机床进行加工。先将底板的外部框架制造出来，在厚度为18mm的Q235钢板上切割下一块17270*270mm的正方形钢板，钢板表面进行磨平，使其表面平整，将四边去毛刺，棱角倒钝。选择数控机床加工，势必需要编程。我选择了在法兰克系统下进行编程并利用程序进行检验。这块毛坯的加工编程如下：表4.11.1钻孔程序O0100主程序号N02T01M06；选用T01号刀具（5.5mm钻头）N04G90S100M03；主轴正转1000r/minN06G00X0.0Y0.0Z30.0M08；定原点，开切削液N08G81G99X120.0Y36.0Z-18.0R5.0F20；在（120,36）位置钻孔，孔的深度为18mm，参考平面高度为5mm，钻孔加工循环结束返回参考平面N10X150.0；在（150,36）位置钻孔（G81为模态指令，直到G80取消为止）N12Y74.0；在（150,74）位置钻孔N14X120.0；在（120,74）位置钻孔N16Y196.0；在（120,196）位置钻孔N18X150.0；在（150,196）位置钻孔N20Y234.0；在（150,234）位置钻孔N22X120.0；在（120,234）位置钻孔N24G80；取消钻孔循环N26G00Z30.0；回原点N28T02M06；选用T02号刀具（19mm钻头）N30G90S1000M03；主轴正转1000r/minN32G00X0.0Y0.0Z30.0M08;定原点，开切削液N34G81G99X50.0Y12.5Z-15.0R5.0F20；在（50,12.5）位置钻孔，孔的深度为15mm，参考平面高度为5mm，钻孔加18工循环结束返回参考平面N36X220.0；在（220，12.5）位置钻孔N38Y257.5；在（220,257.5）位置钻孔N40X50.0；在（50,257.5）位置钻孔N42G80；取消钻孔循环N44G00Z30.0；回原点N46T03M06；选用T03号刀具（8mm钻头）N48G90S1000M03；主轴正转1000r/minN50G00X0.0Y0.0Z30.0M08;定原点，开切削液N52G81G99X55.0Y35.0Z-18.0R5.0F20；在（55，35）位置钻孔，孔的深度为18mm，参考平面高度为5mm，钻孔加工循环结束返回参考平面N54X215.0；在（215,35）位置钻孔N56Y235.0；在（215,235）位置钻孔N58X55.0；在（55,235）位置钻孔N60G80；取消钻孔循环N62G00Z30.0；回原点N64T04M06；选用T04号刀具（8mm丝锥，螺距为2mm）N66G90S150M03；主轴正转150r/minN68G00X0.0Y0.0Z30.0M08；定原点，开切削液N70G84G99X55.0Y35.0Z-18.0R5.0F300；在（55,35）位置攻螺纹，螺纹的深度为18mm，参考平面高度为5mm，螺纹加工循环结束返回参考平面，进给速度F=（主轴转速）150mm*（螺纹螺距）2=300mmN72X215.0；在（215,35）位置攻螺纹19N74Y235.0；在（215,235）位置攻螺纹N76X55.0；在（55，235）位置攻螺纹N78G80；取消攻螺纹循环N80G00Z30.0；回原点N82T05M06；选用T05号刀具（6mm钻头）N84G90S1000M03；主轴正转1000r/minN86G00X0.0Y0.0Z30.0M08；定原点，开切削液N88G81G99X70.0Y135.0Z-10.0R5.0F20；在（70,135）位置钻孔，孔的深度为10mm，参考平面高度为5mm，钻孔加工循环结束返回参考平面N90X265.0；在（265,135）位置钻孔N92G80；取消钻孔循环N94G00Z30.0；回原点N96T06M06；选用T06号刀具（6mm丝锥，螺距为2mm）N98G90S150M03；主轴正转150r/minN100G00X0.0Y0.0Z30.0M08；定原点，开切削液N102G84G99X70.0Y135.0Z-10.0R5.0F300；在（70,135）位置攻螺纹，螺纹的深度为10mm，参考平面高度为5mm，螺纹加工循环结束返回参考平面，进给速度F=（主轴转速）150mm*（螺纹螺距）2=300mmN104X265.0；在（265，135）位置攻螺纹N106G80；取消攻螺纹循环N108G00Z30.0；回原点N110M30；主程序结束加工完成后，人工将零件打磨光滑，去毛刺，并将棱角倒钝。若考虑美观，可20以将其刷上防锈漆，然后再按意愿刷上油漆。（2）轨道和滑块上文提到，在防震层的底板下方，还有一组轨道与滑块，用来引导防震层底板的移动，和上述的加工制造方式相同，只是此处的轨道长度为160mm。图4.11.2轨道和滑块（3）限位移动块与限位固定块图4.11.3限位移动块与限位固定块安装示意图限位移动块是固定在防震层底板上的两个零件，其装配时的大致位置如图4.11.3所示。两个零件加上弹簧配合使用，其作用是限定隔震楼的震动，使其只在规定的一端距离内运动。限位移动块有两个，如图4.11.4所示。材料均为Q235普通碳素结构钢，固定在防震层底板上。由一块长46mm，宽20mm的毛坯，经过压弯机使其成为如图所示的结构。然后通过电钻，用不同的钻头，在指定位置，钻出相应的孔。对加工后的零件抛光去毛刺，棱角倒钝。限位固定块只有一个，如图4.11.5所示。材料均为Q235普通碳素结构钢，固定在主滑动板上。由两块铁片在指定的位置焊接而成。然后用电钻在4个图示指定的位置钻孔。对加工后的零件抛光去毛刺，棱角倒钝。21图4.11.4限位移动块图4.11.5限位固定块4.12本章小结至此，整个装置加工制造完毕，安装完成。整个装置在插上电源之后运动正常，“普通楼房”的震动频率随电机转速的大小而变化，电机转速越大，“普通楼房”的震动频率越大。通过对零件的加工，了解了加工工艺，并进一步了解了一些机床的使用，期间也接触了一些传统的工具加工零件。通过对AutoCAD制图软件的使用，学习了制图的基本技巧。并通过零件图，构思出装配图。材料和加工方面没有问题，但一些细小的地方还有待改进，装置也有优化的空间和更为经济的方法。22235结论地震震动水平向试验台很好的模拟了地震时地表的横向运动，运动时流畅运行。通过对电机的转速的控制来控制滑动主板的往返运动频率。频率越大，“普通楼