基于虚拟仪器的磨削温度仿真及其实验测试系统的开发

摘要

磨削是一种重要的机械加工工艺,它被广泛应用于高精度和高光洁度工件的生产过程中.与其他加工工艺相比,磨削加工切除单位体积材料时需要非常高的能量输入,这些能量几乎全部转化为热量集中在磨削区内,导致磨削区内的温度升高.所以,获取磨削区温度的分布对于弄清磨削热损伤的机理是极其重要的.此外在磨削温度信号测试实验中,如何准确调试仪器、及时对信号进行处理以及最大限度消除或补偿热电偶动态响应等误差,这些都是值得探讨研究的问题.该文首先在综述了国内外磨削温度理论研究概况的基础上,应用前人建立的磨削模型及磨削温度场通式,用VC语言开发了一个磨削温度场的仿真计算软件.通过输入不同的磨削参数,该仿真程序可以模拟计算单一磨削参数对磨削温度的影响及多种磨削参数组合条件下的磨削温度场分布情况.此外,系统可以根据需要生成无量纲温度或有量纲温度两种纵坐标下的磨削温度场仿真计算结果,方便进行对比.其次,论文根据热电偶动态响应特性和已有的研究理论基础,分析并建立了磨削实验条件下热电偶动态响应误差补偿仿真模型,用VC语言编制了仿真计算程序.用户可通过软件界面提供的多种参考方式来确定热电偶的时间常数值,模拟不同时间常数对响应误差的影响,以便进行对比分析.最后,基于前面的仿真计算模块,作者以LabWindows/CVI为平台,对实验室现有的TOP公司10612CF型数据采集卡进行了二次开发,同时根据磨削温度信号的特点,编制了有针对性的信号过滤、热电偶动态响应误差补偿和特性曲线修正等信号处理程序模块,并在此基础上开发了适用于测量磨削温度和磨削力信号的虚拟测试仪器系统.通过磨削实验检验证明,该实验系统操作简便易行,信号采集流畅准确,信号处理正确,功能较为完善,基本上能够满足磨削温度和磨削力信号测试与分析的需要.上述研究工作,为今后东北大学磨削技术实验室开展相关科研课题的试验研究提供了良好的实验分析手段.

目录

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第一章绪论

1.1课题来源及研究的意义

1.2国内外相关技术研究概述

1.2.1磨削温度理论研究概述

1.2.2国内外温度检测技术概况

1.2.3磨削温度检测技术的概况

1.3本文要做的具体工作

第二章磨削温度场仿真及分析

2.1磨削热模型及其分析

2.1.1磨削热模型

2.1.2磨削温度场通式

2.2温度场仿真程序设计

2.3部分仿真结果及分析

2.3.1沟槽因子的影响

2.3.2时间变化对温度的影响

2.3.3对流换热系数的影响

2.3.4磨削用量对温度的影响

第三章磨削测温热电偶补偿仿真分析

3.1热电偶补偿理论基础

3.1.1热电偶动态响应误差概述

3.1.2热电偶在不同边界条件下的感温公式

3.1.3磨削条件下热电偶的动态特性

3.2温度补偿算法分析

3.2.1热电偶动态响应的阶跃算法

3.2.2热电偶特性曲线修正算法

3.3热电偶误差补偿程序设计

3.4仿真结果及分析

第四章磨削信号测试系统的开发

4.1问题的提出

4.2总体方案设计

4.3软件设计

4.3.1动态链接库程序设计

4.3.2磨削信号测试系统主面板设计

4.3.3磨削温度信号采集模块设计

4.3.4磨削温度信号处理模块设计

第五章磨削温度测试系统的检验与分析

5.1实验目的

5.2实验方案设计

5.3实验结果与分析

第六章结论与建议

6.1结论

6.2建议

致谢

参考文献