多功能环境可控摩擦磨损试验机智能测控系统

摘要

多功能环境可控摩擦磨损试验机集成了往复和旋转两种运动方式，模块化的设计方式使本机实现了一机多用的功能。添加的环境可控模块，使得试验过程中环境温度和湿度得以动态的调整，为更深入的探讨摩擦学的影响因素提供了条件。 本文研制的多功能环境可控摩擦磨损试验机智能测控系统，利用计算机技术、自动化技术以及实时测控技术，实现了试验过程的自动化及智能化控制，是真正意义上的现代测控系统。 文章在分析试验机机械结构及功能的基础上，建立了旋转摩擦系数、往复摩擦系数以及往复线速度等参数的数学模型。结合往复摩擦力信号的特点，利用周期信号的有效值对其大小加以评价；针对叠加在往复摩擦力信号中的高频及脉冲干扰信号，利用低通滤波器对原始信号进行了硬件滤波；另外，系统还利用剔除奇异项、五点三次平滑滤波等数字滤波方法对信号进行了二次滤波；软硬件滤波技术的结合，很好的滤除了相关干扰信号，提高了往复摩擦力输出的精度。在进行往复摩擦力信号周期判别的过程中，系统利用过零判别法，准确获取了高低频方式下的信号周期，使得往复摩擦力信号在0.3～20 Hz范围内的输出同其理论有效值相吻合，取得了理想的效果。 借助Visual C++6.0和Visual Basic 6.0编制的测控系统软件，结合相应的接口电路和硬件设备实现了往复和旋转运动方式下多参数的测量、分析处理以及显示输出。该系统软件操作界面友好，多线程技术保证了系统的稳定性和可靠性。具体开展的对比性及重现性实验表明，本试验机及其测控系统运动稳定，所获得的摩擦磨损试验结果真实有效。

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致谢

第一章绪论

1.1摩擦学及摩擦学试验研究

1.1.1摩擦学概念

1.1.2摩擦学试验研究的方法

1.1.3摩擦学试验研究的意义

1.2摩擦磨损试验机及摩擦学测试技术

1.2.1摩擦磨损试验机的研究

1.2.2摩擦学测试技术的研究及发展

1.3课题研究的意义

1.4课题研究的主要内容

1.5本章小结

第二章多功能环境可控摩擦磨损试验机

2.1引言

2.2试验机总体设计

2.2.1智能一体化设计

2.2.2系统要求

2.3试验机特色功能介绍

2.3.1环境可控部分

2.3.2运动方式的多样化

2.4环境可控具体实现原理及方法

2.4.1低温制冷实现原理及方法

2.4.2湿度可控的实现方法

2.4.3高温的实现方法

2.5本章小结

第三章智能测控系统总体设计

3.1测控技术

3.1.1现代测控技术

3.1.2测控技术的发展方向

3.2测控系统的结构设计

3.3试验参数的采集及处理

3.3.1 RS-485串行通讯介绍

3.3.2基于RS-485的系统通讯框架

3.3.3数学模型的建立

3.4测控系统抗干扰措施

3.4.1硬件抗干扰的实现

3.4.2软件抗干扰的实现

3.5本章小结

第四章往复摩擦力的在线分析与处理

4.1引言

4.2周期信号的相关分析

4.2.1周期信号的傅立叶级数

4.2.2周期信号的功率特性

4.3往复摩擦力信号的采集方法

4.3.1 PCI-9111多功能数据采集卡

4.3.2利用PCI-9111采集摩擦力信号

4.4往复摩擦力信号的分析、处理技术

4.4.1分析往复摩擦力信号的方法

4.4.2各类方法比较

4.4.3往复摩擦力信号处理的软件实现

4.5本章小结

第五章测控系统软件实现

5.1测控系统软件概述

5.2系统软件的框架结构

5.2.1方式选择主界面

5.2.2旋转测控模块

5.2.3往复测控模块

5.2.4打印模块

5.2.5项目和参数设置

5.2.6旋转方式下的速度设置方案

5.2.7其它功能和界面

5.3系统软件实现的几项关键技术

5.3.1多线程技术

5.3.2数据库技术

5.3.3参数的动态曲线显示

5.4系统软件达到的效果

5.4.1高温试验

5.4.2对比性试验

5.4.3重现性试验

5.5本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文