包装冲击试验机及专用虚拟仪器研究

摘要

本课题针对缓冲材料测试和脆值测试要求，对包装冲击试验机做详细的研究，并对机械结构部分、控制部分、虚拟仪器部分进行了详细的研究分析和设计。 首先研究了缓冲材料动态压缩试验、脆值试验原理和试验方法，对试验机整体机械结构进行整体设计，改进跌落滑台和增压缸，增加了测速功能，减少试验误差，通过采集卡和电气控制设计提高试验自动化程度和实现自动跌落及制动，最后采用LabVIEW开发的数据处理软件对试验数据进行后处理。 缓冲材料的动态压缩试验和产品的脆值试验主要是在一套测试系统中完成的，它由缓冲材料冲击试验机、电气控制系统、数据采集系统和数据处理系统组成。通过使用位移传感器测量试验跌落高度，使用直流牵引电磁铁推动机械钩脱钩，重新设计的滑台外形美观重量轻便，可以快速装卸砝码或固定小型产品以适应不同实验用途。采用内置增压缸实现气液制动，防止滑台二次跌落。采用关电开关和USB2010数据采集卡实现测速和电气控制。开发了与试验机配套的交互友好界面的虚拟测试仪器，由软件控制自定义跌落高度减少了试验中人工干预，可以显示动态压缩过程中冲击加速度—时间曲线，速度变化—时间曲线，动态压缩过程中材料压缩位移—时间曲线的计算、显示功能。根据需要可显示各次试验冲击脉冲的冲击谱。采用广义最小二乘法拟合最大加速度—静应力曲线、缓冲系数—最大静应力曲线，提高了试验数据拟合精度。 冲击试验机设计能够满足目前试验要求，操作更简便，性能优越，测量准确，提高了缓冲材料的动态压缩试验和产品脆值试验的效率和精度，确保采样后绘制的最大加速度—静应力曲线的准确性和可靠性。开发了与冲击试验机相配套的测试分析系统，实现了数据处理自动化，自动完成试验结果分析计算和曲线拟合，免去以往复杂的数据处理过程，达到了设计目的。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1国内外冲击试验机的研究现状及趋势

1.2课题的目的和意义

1.3主要设计内容

1.3.1机械结构设计

1.3.2控制系统的设计

1.3.3程序设计

2试验机原理及结构方案

2.1试验机的试验原理及用途

2.1.1理论依据

2.1.2试验原理

2.1.3 DY-2综合冲击试验机的用途

2.2试验方法

2.2.1缓冲材料动态压缩试验

2.2.2冲击试验机测产品脆值

2.2.3产品临界加速度(脆值)冲击试验

2.3虚拟仪器和LabVIEW

2.4跌落滑台方案的确定

2.5增压缸方案的确定

2.6数据采集卡的选定

2.6.1性能

2.6.2技术指标

3试验机的机械结构的设计

3.1整体机架的设计

3.1.1底座的设计

3.1.2光轴的设计

3.2重滑台的设计

3.2.1台体的结构设计

3.2.2直线轴承的选择

3.2.3导向支座

3.3轻滑台设计

3.3.1轻台导向板结构改进

3.3.2台体设计

3.4电动葫芦的选择

3.5起重链和滑轮的选择及设计

3.5.1起重链的选择

3.5.2焊接链的滑轮设计

3.6提升装置的设计

3.6.1提升装置结构的确定

3.6.2牵引电磁铁的选择

3.6.3机械钩的设计

3.7测速装置

3.7.1光电开关的工作原理及分类

3.7.2光电开关的选择

3.8定位装置

3.8.1位移传感器的原理及分类

3.8.2位移传感器的选择

4制动系统设计

4.1制动系统的组成及功能

4.1.1制动系统的组成

4.1.2制动系统的功能

4.2制动系统的工作回路

4.3制动系统中元件的选择、设计和计算

4.3.1气缸结构设计

4.3.2圆柱螺旋压缩弹簧的选择

4.3.3密封件选择

4.3.4活塞及密封沟槽设计

4.3.5电磁换向阀

5电气控制系统设计

5.1控制过程分析

5.2控制系统的实现

5.2.1电机控制

5.2.2滑台升降控制

5.2.3数据采集、滑台制动及脱钩控制

6程序设计

6.1数据采集卡

6.1.1 USB2010数据采集卡介绍

6.1.2主要元件位置图

6.1.3模入信号37芯D型插座XS1的管脚定义

6.1.4关于50芯插头XS2开关量输入的管脚定义

6.1.5数据采集电路图

6.2动态压缩试验程序设计

6.2.1程序界面设计

6.2.2软件功能

6.2.3程序流程图

6.2.4主程序

6.2.5初始化

6.2.6参数设置

6.2.7数据采集

6.2.8数据滤波、修剪

6.2.9数据保存

6.2.10试验数据处理与曲线拟合

6.3脆值试验程序设计

6.3.1程序界面

7结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录