机械运动学、动力学参数综合测试与分析

摘要

本课题的来源来自于重庆大学国家基础实验教学示范中心的国家创新性实验项目开发。在对杆机构进行运动学、动力学理论分析的基础上，研制出了一款多功能机械性能综合测试系统，该测试系统能够对机构的运动学、动力学参数进行测试与分析。测试系统以自主开发的典型机械为测试对象，结果表明，实测结果与理论计算有较高的符实性。
　　 本文论述了整个测试系统的设计过程和方法。整个测试系统的设计包括硬件设计和软件设计两大部分。系统硬件的设计包括传感器的选型、信号调理电路的设计、数据采集卡的选用以及系统硬件抗干扰的设计。测试系统需要用到的传感器包括：用于测试执行构件线位移的光栅传感器、用于测量主轴角位移的光电编码器、用于测试电动机输入功率的功率传感器、用于测试刨刀切削力大小的力传感器以及用于测试系统振动情况的振动速度传感器。信号调理电路负责对传感器输出的模拟信号进行放大和滤波，将其转换为后续电路能够处理和分析的信号。数据采集卡负责对传感器输出的信号进行A/D转换，将模拟信号转化为计算机能够识别和处理的数字信号。硬件抗干扰的设计旨在消除和抑制干扰源、破坏干扰途径。采取各种抗干扰措施，使设备能够稳定可靠地工作，从而提高系统测量的精度。系统软件的设计包括初始化模块的设计、数据采集模块的设计、数据分析处理和回放模块的设计三大部分。初始化模块主要是完成系统基本参数的设置；数据采集模块主要是完成各个通道数据的实时采集，该模块是整个软件模块的核心；数据回放和分析处理模块主要完成对采样数据的计算及综合分析。
　　 该测试系统能够对机械系统的运动、主轴速度波动、执行构件的运动情况等进行分析。并且能够对机械系统的工作效率等进行计算。所开发的多功能测试系统，在“重庆大学国家基础实验教学示范中心”的实验教学中得到了很好的应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪 论

1.1课题研究的意义

1.2测试系统的发展状况及一般组成

1.2.1测试系统的发展状况

1.2.2测试系统的一般组成

1.3 课题中拟解决的关键问题及技术路线

1.3.1拟解决的关键问题

1.3.2课题的技术路线

1.4课题研究的目标

2 测试对象运动学、动力学理论分析计算

2.1机械运动学、动力学理论基础

2.1.1三相异步电动机机械特性

2.1.2机械的运转及其速度的波动

2.2测试对象运动学、动力学的理论计算分析

2.2.1主机构简图及相关参数

2.2.2电动机的输出力矩

2.2.3方案a的运动学、动力学分析

2.2.4方案b的运动学、动力学分析

2.3本章小结

3测试系统总体方案的设计

3.1系统总体方案设计步骤

3.2系统硬件设计原则

3.3系统软件设计原则

3.4测试系统总体方案组成

3.5本章小结

4测试系统硬件的设计

4.1测试系统的硬件组成

4.2传感器的选用

4.2.1刨刀力传感器

4.2.2振动速度传感器

4.2.3功率传感器

4.2.4光电编码器

4.2.5光栅传感器

4.3信号调理电路的设计

4.3.1调理电路的作用

4.3.2三路模拟信号调理电路的设计

4.4数据采集卡(AC6610P)

4.5硬件抗干扰的设计

4.5.1测试系统中的干扰类型

4.5.2模拟信号输入通道的抗干扰

4.5.3数据采集卡的抗干扰

4.5.4接地问题

4.6本章小结

5测试系统软件的设计

5.1系统软件的结构和及其主程序流程图

5.2系统应用软件的设计

5.3软件各个功能模块的实现方法

5.3.1初始化模块功能的实现

5.3.2数据采集功能模块的实现

5.3.3采样数据分析功能模块的实现

5.4本章小结

6系统测试结果分析

6.1引言

6.2综合参数测试结果

6.3测试数据分析

6.3.1执行构件运动的分析

6.3.2等效力矩的分析

6.3.3机械功率、效率的分析

6.3.4主轴速度波动的分析

6.4本章小结

7全文总结

致 谢

参考文献

附 录