气动数显扭矩扳手的研究

摘要

气动扳手以其工作速度快、效率高的优点在机械设备制造与维护的过程中具有广泛的应用。近年来随着科技水平的不断发展，对机械设备螺纹副连接的精度要求不断提高，这就导致对高精度扭矩输出装置的需求不断增多。因此，气动数显扭矩扳手作为一种高精度扭矩输出装置具有良好的市场前景。
　　基于气动数显扭矩扳手良好的市场前景，本文对其相关技术进行了研究。首先本文对气动数显扭矩扳手的机械结构进行了研究，提出了一种通过加装副气动马达的方式实现同时测量动态扭矩和静态扭矩的机械结构设计方案。这种设计方案由于可以在使用一台气动数显扭矩扳手的情况下，同时测量动态扭矩和静态扭矩，其良好的通用性使其具有广泛的使用范围。
　　其次，本文对气动数显扭矩扳手的测量部件磁电式扭矩传感器进行了分析与研究。通过使用电磁场分析软件AnsoftMaxwell建立传感器的模型，对其具体的工作过程进行仿真分析，最后提出了一种具有八片瓦型永磁体结构的传感器设计方案，该方案具有输出感应电动势无瞬时高电压的特点。
　　最后，本文设计了气动数显扭矩扳手的扭矩测量装置，即一种基于单片机的扭矩测量仪，其负责将感应磁电式传感器输出的感应电动势进行处理、分析以及运算，最终将所测得的扭矩、转速等值在LCD显示屏上显示出来。该扭矩测量仪具有简单实用的特点。

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1 绪论

1.1 气动数显扭矩扳手的研究意义

1.2 国内外发展研究状况和趋势

1.3 课题来源

2 气压传动系统与机械结构研究

2.1 气压传动概述

2.2 气动扳手的气压传动系统

2.3 扳手的结构研究

3 扭矩传感器的设计

3.1 磁电式传感器的工作原理及分类

3.2 电磁场分析方法简介

3.3 电磁场分析理论基础

3.4 磁性材料简介

3.5 永磁体材料发展状况

3.6 磁电式传感器磁场分析

3.7 磁电式传感器的设计

4 扭矩测量仪的设计

4.1 扭矩测量原理

4.2 主控芯片

4.3 信号处理电路

4.4 异或门鉴相电路

4.5 看门狗

4.6 复位电路

4.7 键盘接口电路

4.8 显示模块

5 程序设计

5.1 主程序设计

5.2 转速测量子程序设计

5.3 扭矩测量子程序设计

5.4 键盘去抖动程序设计

5.5 LCD 显示程序设计

6 工作总结与展望

参考文献

附录 扭矩测量仪电路原理图

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

致谢