3586 微動跳躍彈性開關(guān)動態(tài)特性測試儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3586 微動跳躍彈性開關(guān)動態(tài)特性測試儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計,微動,跳躍,彈性,開關(guān),動態(tài),特性,測試儀,結(jié)構(gòu)設(shè)計
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計微動跳躍彈性開關(guān)動態(tài)特性測試儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計 系部名稱： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 08-13 班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二○一二年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeFretting jump flexible switching dynamic test instrument design Candidate： Specialty：Construction MachineryClass： Supervisor:2012-06·I摘 要測試儀裝置是為了能夠?qū)ξ娱_關(guān)的動態(tài)特性進(jìn)行檢驗(yàn)的平臺，進(jìn)而來提高開關(guān)的性能，保證其質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)效率，也是現(xiàn)代檢測技術(shù)的基本要求?；跈z測儀設(shè)計的理論，根據(jù)已有檢測儀的結(jié)構(gòu)和設(shè)計經(jīng)驗(yàn)和工作原理，即電動機(jī)作為工作機(jī)構(gòu)的動力源，將其主軸的旋轉(zhuǎn)動動經(jīng)帶輪，圓柱導(dǎo)軌變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動，并同時產(chǎn)生一作用力，傳給傳感器，由傳感器記錄。對測試儀的動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析，確定測試儀裝置的結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)，從而給出了微動開關(guān)動態(tài)特性測試儀的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。根據(jù)測試儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，論述了微動開關(guān)動態(tài)特性測試儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計，闡述了微動跳躍彈性開關(guān)動態(tài)特性測試儀的結(jié)構(gòu)原理。本文主要論述了測試儀的測試過程，其主要包括測試儀的主要結(jié)構(gòu)和儀器的組成，檢測跳躍彈性開關(guān)的力傳感器和位移特性。通過設(shè)計進(jìn)而提高儀器的性能，保證儀器的工作質(zhì)量，這也是現(xiàn)代檢測技術(shù)的基本要求。關(guān)鍵詞：測試儀；動態(tài)；傳感器；結(jié)構(gòu)；微動IIABSTRACTTester device is in order to be able to micro-switches the dynamic characteristics of the test platform, and then switch to improve performance, guarantee its quality, raise labor productivity, as well as modern detection techniques basic requirements. Detector design based on the theory that, on the basis of the detector structure and design experience and the work principle that the electrical work as the power source, its spindle rotary dynamic drive pulley, cylindrical guide into reciprocating linear motion. and at the same time produce a force, transmission sensors, recorded by the sensor. Tester of the kinetic parameters for analysis, the tester device structure and technical parameters, which gives a micro-switch tester dynamic characteristics of the bulk structure design. According to the test instrument design case will, of fretting Switch Tester dynamic characteristics of structural design, Fretting expounded jump flexible switching dynamic characteristics tester principle of the structure. This paper mainly discusses the tester testing process, including its main tester of the main structural components and equipment, Detection Switch jump flexibility and displacement sensor characteristics. Through the design of equipment to further enhance the performance of the equipment to ensure the quality of their work, this is also a modern detection techniques basic requirements. Key words：Tester; Dynamic; Sensor; Structure; Fretting目 錄摘要 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????IABSTRACT ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????II第 1 章 緒論??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1 論文研究的背景及意義 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.2 研究現(xiàn)狀 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.3 本論文研究的主要內(nèi)容 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4第 2 章 測試原理及測試平臺的構(gòu)架 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.1 測試原理 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.1.1 微動跳躍彈性開關(guān)工作過程分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.1.2 測試參數(shù)的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.2 測試平臺的構(gòu)架 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.2.1 懸臂梁壓力式傳感器 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.2.2 測試平臺的機(jī)械構(gòu)架 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????72.3 本章小結(jié) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8第 3 章 測試系統(tǒng)設(shè)計與研制 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93.1 測試系統(tǒng)的總體設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93.2 測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93.2.1 步進(jìn)電機(jī)的控制原理 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93.2.2 測試儀器的硬件連接 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113.3 測試儀器的組成和位移的完成 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113.4 測試儀的結(jié)構(gòu)和主要特點(diǎn) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????123.5 試系統(tǒng)軟件設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????133.6 試系統(tǒng)控制程序 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????133.7 本章小結(jié) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????13第 4 章 測試儀的傳動系統(tǒng)設(shè)計4.1 電動機(jī)規(guī)格的選取 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????144.2 帶傳動設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????144.3 聯(lián)軸器的選用 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????164.4 傳動軸的設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????164.5 芯軸的設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????184.6 本章小結(jié) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????18第 5 章 主要領(lǐng)部件的設(shè)計????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????195.1 軸承的設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????195.2 鍵連接的設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????195.3 本章小結(jié) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????20結(jié)論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21參考文獻(xiàn)????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22致謝 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????241.第 1 章 緒 論1.1 論文研究的背景及意義目前對微動跳躍彈性開關(guān)的動態(tài)性能的測試技術(shù)，國內(nèi)很少有人研究，尚未形成具有自己知識產(chǎn)權(quán)的整套技術(shù)理論，在實(shí)際生產(chǎn)中要制造出合格的微動開關(guān)開關(guān)除了利用從國外引進(jìn)的檢測設(shè)備（未提供檢測技術(shù)）進(jìn)行檢測，在很大程度上還要依靠專家的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和嚴(yán)格的工藝制度保證，不僅沒有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)也影響了生產(chǎn)效率。因此通過對本課題的研究，研制出完整的微動跳躍彈性開關(guān)動態(tài)特性測試系統(tǒng)，并通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析來評定微動跳躍彈性開關(guān)的質(zhì)量，為微動跳躍彈性開關(guān)生產(chǎn)的國產(chǎn)化，并建立自己的質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)；此外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加工工藝水平也不斷提高，對彈性元件的應(yīng)用日益廣泛，質(zhì)量要求也不斷提高，而我國的工藝生產(chǎn)水平十分落后，彈性元件的生產(chǎn)質(zhì)量較國外有著很大的差距。隨著大規(guī)模集成電路制造技術(shù)和信息處理技術(shù)的發(fā)展，測試儀已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)不可缺少的基礎(chǔ)，在汽車、船舶、航天航空、開關(guān)等領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用。近年來，我國開關(guān)測試儀的生產(chǎn)廠家逐漸增多，設(shè)備數(shù)量日趨龐大，著重開發(fā)各類開關(guān)的動態(tài)特性的測試。世界檢測業(yè)正像網(wǎng)絡(luò)化測試儀器發(fā)展?，F(xiàn)代檢測技術(shù)是人們認(rèn)識和改造自然的重要手段，也是衡量一個國家科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。隨著檢測技術(shù)的進(jìn)步，測試儀器必將在網(wǎng)絡(luò)時代發(fā)生革命性的變化，21 世紀(jì)的儀器概念將會是一個開放的系統(tǒng)概念。以 PC 機(jī)或工作站為基礎(chǔ)，通過網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)成實(shí)用的測控系統(tǒng)，提高生產(chǎn)效率，共享資源，將成為儀器技術(shù)發(fā)展的方向，網(wǎng)絡(luò)化儀器將是今后測試儀器發(fā)展的必然。正是由于人們已經(jīng)認(rèn)識到科學(xué)儀器的重要作用和地位,美、日、歐共體等發(fā)達(dá)國家均把科學(xué)儀器列為國家重點(diǎn)支持的關(guān)鍵技術(shù)。我國的科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比,技術(shù)差距越來越大,主要產(chǎn)品市場都被外商占領(lǐng),形勢極為嚴(yán)重。1.2 研究現(xiàn)狀動態(tài)測試在國際學(xué)術(shù)組織:國際計量局(BIPM)、國際電工委員會(IEC ),國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國際法制計量組織(OIML)聯(lián)合制定的《國際通用計量學(xué)基本名詞》中的定義為:量的瞬時值以及它隨時間而變化的值的確定。換言之，它指的是被測之量為變量的連續(xù)側(cè)量過程。在動態(tài)測試中，測量過程處于不斷變化狀態(tài)，引起動測試誤差的因素比靜態(tài)測量2更多、更復(fù)雜，這就與傳統(tǒng)的被測之量為常量的靜態(tài)測試有所不同，即以往適用于靜態(tài)測試的成套經(jīng)典數(shù)據(jù)處理方法及測試誤差分析與估算方法，不完全適用于動態(tài)測試。在動態(tài)測試中，要考慮到被測變量的變化規(guī)律及特點(diǎn)、測試系統(tǒng)的動態(tài)特性(與測試速度、加速度、慣性、阻尼，以及沖擊、振動等動態(tài)因素有關(guān))、以及外界擾動(包括環(huán)境條件的變動、干擾、噪聲等種種因素)等影響。動態(tài)測試數(shù)據(jù)表現(xiàn)為測試時間的函數(shù)，一般由三部分組成:被測變量、系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。動態(tài)測試數(shù)據(jù)的基本特點(diǎn)首先是由其定義所決定的，動態(tài)測試所測量的是隨測試時間而變化的量，盡管被測量本身未必都是時間的某種函數(shù)，但其總是表現(xiàn)為隨測試時間而變化的某種函數(shù)，可簡稱為時變性。由于測試過程中難免存在隨機(jī)誤差或千擾噪聲等，因而動態(tài)測試數(shù)據(jù)也象常量的靜態(tài)測試數(shù)據(jù)一樣具有隨機(jī)性，可見，動態(tài)測試數(shù)據(jù)的另一基本特點(diǎn)是既含有確定性變化部分，又含有隨機(jī)性變化部分，即總是表現(xiàn)為測試時間的隨機(jī)函數(shù)，即隨機(jī)過程，可簡稱之為隨機(jī)性。相鄰時間的信號之間具有統(tǒng)計相關(guān)性，正是這種相關(guān)性才是動態(tài)測試數(shù)據(jù)所具有的一種基本特性，而靜態(tài)測試數(shù)據(jù)之間則應(yīng)是統(tǒng)計獨(dú)立或不相關(guān)的。由于動態(tài)測試系統(tǒng)在測試被測變量過程中，處于不斷變化的運(yùn)動狀態(tài)，需用微分方程來描述動態(tài)測試系統(tǒng)的輸入被測變量，與其輸出即顯示的動態(tài)測試數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，或以其離散化的差分方程，或以系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)方程等形式來描述，以反映出其動態(tài)特性。綜上所述，動態(tài)測試數(shù)據(jù)具有上述的時變性、隨機(jī)性、相關(guān)性基本特點(diǎn)。這些特性集中在一起就構(gòu)成了它的動態(tài)特性。動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理的基本任務(wù)為:1)確定合乎實(shí)際的動態(tài)測試數(shù)據(jù)及其測量結(jié)果的數(shù)學(xué)模型；2)合理規(guī)定動態(tài)測試誤差的評定指標(biāo)，且要求能較全面而客觀地反映其方面特性；3)識別并提取動態(tài)測試數(shù)據(jù)中的各項(xiàng)非周期和周期的確定性變化成分，并擬出其 適用性判別或顯著性檢驗(yàn)的驗(yàn)證方法；4)從所提取的確定性成分中借助實(shí)驗(yàn)測定或輔以數(shù)據(jù)處理，盡量分離出測試的系統(tǒng)誤差；5)表述與分解動態(tài)測試數(shù)據(jù)中的隨機(jī)性成分，盡量通過分解而分離或抑制測試的 3隨機(jī)誤差，并有助于分析其起因。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，通常動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理宜分為三個階段:預(yù)處理;成分與結(jié)果表示。主要處理階段是成分分離。它可劃分為兩部分:識別、提取確定性成分和表述、分解隨機(jī)性成分。至于采用的具體處理方法，則取決于動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理的實(shí)際要求及設(shè)定的數(shù)學(xué)模型。以識別、提取確定性成分為主的處理方法可分為兩類:以解析式或多項(xiàng)式擬合的方法和以函數(shù)值序列表示的濾波或平滑方法，分別簡稱擬合法和濾波法。表述、分解隨機(jī)性成分的方法也有多種，司一歸納為兩個方面:在時域上的相關(guān)分析和在頻域上的譜分析。人們借助測試系統(tǒng)檢測表現(xiàn)事物不斷運(yùn)動著的物理信號，通過分析和處理獲取事物運(yùn)動的狀態(tài)信息及其量值。隨著現(xiàn)代科學(xué)和社會生產(chǎn)的飛速發(fā)展，隨著快速傅立葉變換(FFT)理論的產(chǎn)生，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，信號分析和處理的高速器件的生產(chǎn)及其算法的不斷完善，已建立了較為成熟的動態(tài)測試?yán)碚摵蛻?yīng)用技術(shù)?，F(xiàn)代動態(tài)測試技術(shù)是應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，研究動態(tài)信號采集、變換、傳輸和實(shí)時處理的技術(shù)學(xué)科。它結(jié)合現(xiàn)代傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)等技術(shù)學(xué)科并應(yīng)用于測試系統(tǒng)和測試過程?，F(xiàn)代動態(tài)測試技術(shù)與傳統(tǒng)測量技術(shù)比較有很大不同。傳統(tǒng)的測量技術(shù)局限與簡單的測量比較，而現(xiàn)代動態(tài)測試技術(shù)通常以微型計算機(jī)為核心構(gòu)成數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)，由傳感器、信號調(diào)理電路、采樣保持電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及顯示器、打印機(jī)等外部設(shè)備組成。它帶來的變革主要體現(xiàn)在以下幾個方面:1、傳統(tǒng)測量的目的局限于以測量系統(tǒng)的輸出量來評價被測量，而動態(tài)測試于傳統(tǒng)的靜態(tài)測量不同，它測量的是隨時間不斷變化的量，重點(diǎn)研究測試系統(tǒng)的動態(tài)特性；2、動態(tài)測試不同于傳統(tǒng)測試中輸出與輸入量之間簡單的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系，而是輸出信號與輸入信號之間的對應(yīng)關(guān)系。動態(tài)測試中要求輸出信號的波形可以不失真的復(fù)現(xiàn)輸入信號的波形；3、現(xiàn)代動態(tài)測試技術(shù)的目的是要解決測試系統(tǒng)工作過程中遇到的具體技術(shù)問題，如信號的獲取、處理與分析、信號的顯示與記錄等及它們之間的禍合關(guān)系。4、現(xiàn)代動態(tài)測試系統(tǒng)的復(fù)雜性決定其組成之后動態(tài)性能未必符合預(yù)先提出的要求，但是這種“缺陷”可以通過動態(tài)數(shù)學(xué)模型研究及應(yīng)用適當(dāng)?shù)臑V波器等手段改進(jìn)系統(tǒng)的動態(tài)特性來彌補(bǔ)，從而實(shí)現(xiàn)了動態(tài)測試技術(shù)的靈活性。 4現(xiàn)代測試平臺動態(tài)測試系統(tǒng)的研究，即以虛擬儀器技術(shù)為軟件核心，針對硬件測試對象:振動臺，利用一系列的必要硬件工具，結(jié)合動態(tài)測試?yán)碚摚⑵鹨惶淄暾膭討B(tài)測試系統(tǒng)，并利用這一系統(tǒng)進(jìn)行信號的采集與分析處理。該動態(tài)測試系統(tǒng)的測試內(nèi)容主要為振動信號的測試，希望通過利用虛擬儀器技術(shù)對振動信號進(jìn)行時域和頻域上的動態(tài)測試及分析，從而得到所需要的信息。 1.3 本論文研究的主要內(nèi)容本文主要論述了測試儀的測試過程，其主要包括測試儀的主要結(jié)構(gòu)和儀器的組成，檢測跳躍彈性開關(guān)的力傳感器和位移特性。通過設(shè)計進(jìn)而提高儀器的性能，保證儀器的工作質(zhì)量，這也是現(xiàn)代檢測技術(shù)的基本要求。5第 2 章 測試原理及測試平臺的構(gòu)架2.1 測試原理2.1.1 微動跳躍彈性開關(guān)工作過程分析本課題測試的為微動跳躍彈性開關(guān)的動態(tài)特性。其中，微動跳躍彈性開關(guān)由弓簧系統(tǒng)構(gòu)成，主要包括：舌片、弓簧、動簧片、動觸頭和靜觸頭五個部分，如圖 2-1 所示。其工作過程簡述如下，當(dāng)制冷家用電器內(nèi)部溫度升高時，波紋管內(nèi)所充滿的飽和蒸汽壓力變大，使波紋管產(chǎn)生變形位移，推動推桿移動，推桿的運(yùn)動使舌片產(chǎn)生彈性變形，同時弓簧也被向內(nèi)側(cè)的壓縮而增大其反力，當(dāng)弓簧的兩個支點(diǎn)運(yùn)動到動簧片的平面內(nèi)時，弓簧變形最大，弓簧處于一個極不穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)推桿再有極微量運(yùn)動時，弓簧立即翻轉(zhuǎn)（此時推桿所受彈力迅速減?。?，拉動動簧片運(yùn)動并與靜簧片接觸，此時電路接通，壓縮機(jī)開始工作，降低制冷家用電器內(nèi)部溫度，使其達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度，由此可知溫度與跳變點(diǎn)的力值相對應(yīng)，跳變點(diǎn)的力值即為測試與分析的重點(diǎn)；當(dāng)內(nèi)部溫度降低時，波紋管內(nèi)飽和蒸汽壓力變小，波紋管產(chǎn)生反向變形位移，拉動推桿后移，舌片變形減小逐漸返回原狀態(tài)，當(dāng)弓簧的兩個支點(diǎn)再次處于靜觸頭所確定的動簧片平面內(nèi)時，又翻回到原狀態(tài)（此時推桿所受彈力迅速增大） ，使動觸點(diǎn)離開靜觸點(diǎn)，其工作過程示意圖如圖 2.1 所示。圖 2.1 微動跳躍彈性開關(guān)示意圖2.1.2 測試參數(shù)的確定在本課題中，微動跳躍彈性開關(guān)的動態(tài)特性是指微動跳躍彈性開關(guān)在工作過程6中，位移與彈性應(yīng)力的關(guān)系。因此本課題所要設(shè)計并研制的壓力式溫控器開關(guān)動態(tài)特性測試系統(tǒng)的目的就是要獲得輸入的位移信號和相應(yīng)位移所產(chǎn)生的彈性應(yīng)力信號。測試系統(tǒng)的測試及精度要求為：（1） 測力的量程為 1000gf（10N） ，測力的分辨值為 1gf（0.01N） ，測力精度為 1%；（2） 位移的最小分辨值為 0.01mm。2.2 測試平臺的構(gòu)架測試微動跳躍彈性開關(guān)的動態(tài)特性，我們需要獲得表征其動態(tài)特性的主要參數(shù)，即力信號和位移信號。測試系統(tǒng)的測試過程就是模擬制冷家用電器中微動跳躍彈性開關(guān)的工作過程，即逐步對微動跳躍彈性開關(guān)施加位移信號觀察其產(chǎn)生的力信號。由于預(yù)設(shè)溫度與跳變點(diǎn)的力值對應(yīng)，所以跳變點(diǎn)力值的測量精度可反應(yīng)出被測開關(guān)在溫控器中的控溫精度，所以在動態(tài)特性測試過程中，主要的被測參數(shù)是微動跳躍彈性開關(guān)所產(chǎn)生的力信號。為了獲取所需要的力信號和位移信號，測試系統(tǒng)中的主要測量器件是用于測量力信號的壓力式傳感器和用于提供位移信號的步進(jìn)電機(jī)。2.2.1 懸臂梁壓力式傳感器壓力傳感器的種類繁多，主要有電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器。其中應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，因?yàn)樗哂休^低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。壓阻式壓力傳感器的傳感器件是電阻應(yīng)變片，它是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件。使用時將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示。圖 2.2 電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)電阻應(yīng)變片電阻值的變化可由公式（2.1）得到：7（2.1）式中 R ——電阻應(yīng)變片的電阻值（Ω） ；ρ ——電阻應(yīng)變片的電阻率（ Ωm） ；L ——電阻應(yīng)變片的長度（m） ；S ——電阻應(yīng)變片的截面積（m2）通過比較分析各種壓力式傳感器的性能和特點(diǎn)，我們根據(jù)本課題所需要的測試系統(tǒng)的設(shè)計要求和精度要求，訂制了懸臂梁壓阻式壓力傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示。其中，圖 2-3-a)為其正視圖，圖 2-2-b)為其左視圖。圖 2.3 懸臂梁壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖該傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)如下：量程為 10N；精度為 0.077%；非線性為 0.08%FS。2.2.2 測試平臺的機(jī)械構(gòu)架為了使測試系統(tǒng)的每個器件正常工作，我們需要設(shè)計并制作測試平臺將各個器件搭建在一起，測試平臺的結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示。圖 2.4 測試平臺結(jié)構(gòu)圖測試平臺主要由底座、傳感器支架、測桿、卡具及固定在平臺上的傳感器、步8進(jìn)電機(jī)和工作臺組成。其中，工作臺使用南京工藝裝備制造廠生產(chǎn)的 DZH50-P 型精密工作臺，它是一個以絲杠作為傳動件的直線傳動機(jī)構(gòu)，絲杠的導(dǎo)程為 4mm，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周時，絲杠前后移動一個導(dǎo)程的位移，若步進(jìn)電機(jī)工作在半步方式，則工作臺的最小位移量 s 可由式（2.2）求出：s=2mm式中 l——絲杠的導(dǎo)程（mm） ；s——步進(jìn)位移量（mm） 。由上述計算可得，工作臺的位移進(jìn)給量滿足測試系統(tǒng)的位移分辨力要求。測試系統(tǒng)機(jī)械平臺在設(shè)計過程中需要注意的問題敘述如下：(1) 步進(jìn)電機(jī)工作時會產(chǎn)生振動，為保證測試系統(tǒng)具有抗震性，以減小測試時的干擾，平臺底座材料是 45 號鋼并具有一定的厚度，使其具有良好的抗震性；(2) 由于測力最大值為 10N（較?。?，平臺的測桿、支架和卡具使用合金鋁材料即可滿足剛度和強(qiáng)度要求，同時也減小了步進(jìn)電機(jī)的載荷；(3) 為避免浪費(fèi)材料，支架和底座分別加工并采用螺紋連接，螺紋的設(shè)計采用國家標(biāo)準(zhǔn)；(4) 為保證測試過程能真實(shí)地模擬實(shí)際工作過程，測頭使用了壓力式溫控器中的原件測頭；(5) 電機(jī)安裝時用電機(jī)前端蓋安裝止口定位，采取公差配合，保證了電機(jī)軸與負(fù)載軸的同心度。測試平臺工作時，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動工作臺前后移動，測頭與測試件相互作用并使測試件發(fā)生彈性變形，產(chǎn)生的彈力可通過傳感器測出。所以此測試平臺可以提供測試所需要的位移信號和力信號2.3 本章小結(jié)本章分析了微動跳躍彈性開關(guān)的工作過程，得出了測試其動態(tài)特性所需要的兩個參數(shù)力和位移；本章介紹了測試其動態(tài)特性所需要的測量器件傳感器和步進(jìn)電機(jī)的工作原理和特點(diǎn)，并選擇了適合本課題設(shè)計需要的相應(yīng)器件；本章介紹了測試平臺的設(shè)計過程和注意事項(xiàng)。9第 3 章 測試系統(tǒng)設(shè)計與研制3.1 測試系統(tǒng)的總體設(shè)計基于 PC 機(jī)的微動跳躍彈性開關(guān)動態(tài)特性測試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 3.1 所示。圖 3.1 測試系統(tǒng)框圖測試系統(tǒng)的工作過程為：啟動計算機(jī)并運(yùn)行所編制的控制軟件，接通步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路、濾波電路及傳感器的電源。控制軟件使計算機(jī)通過 ISA 接口控制步進(jìn)電機(jī)控制卡輸出步進(jìn)電機(jī)工作所需要的脈沖信號及方向信號，這兩路信號再通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路控制步進(jìn)電機(jī)工作并帶動工作臺向前運(yùn)動，當(dāng)安裝在工作臺上的壓力式溫控器開關(guān)與壓力式傳感器的測頭接觸并相互作用時，壓力傳感器將開關(guān)件的彈力值轉(zhuǎn)換為電壓值，經(jīng)過放大電路和濾波電路輸入到 A/D 采集卡，再通過 ISA 接口傳送給計算機(jī)，此時控制軟件開始記錄位移值和力值。當(dāng)壓力式溫控器開關(guān)出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)后，步進(jìn)電機(jī)開始反向旋轉(zhuǎn)，帶動工作臺向后運(yùn)動。當(dāng)壓力式溫控器開關(guān)與傳感器測頭脫離時，停止記錄數(shù)據(jù)。利用控制軟件所記錄的數(shù)據(jù)可以畫出壓力式溫控器開關(guān)工作過程中的動態(tài)曲線（力和位移的關(guān)系曲線） ，并進(jìn)一步分析其動態(tài)特性。3.2 測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.2.1 步進(jìn)電機(jī)的控制原理步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的機(jī)電元件。當(dāng)給步進(jìn)電機(jī)每輸入一相控制信號時，步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部會有相應(yīng)的繞組通電產(chǎn)生磁場，利用其定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場的相互作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度。步進(jìn)電機(jī)不能直接接到普10通的交直流電源上工作，必須使用專用設(shè)備—步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。因此，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)可包括三部分：脈沖信號源、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器和步進(jìn)電機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖 3.2 所示。圖 3.2 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)框圖在步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中，脈沖頻率決定了步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，脈沖個數(shù)決定了步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的步距角數(shù)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器要求的脈沖信號一般為 TTL 電平兼容的方波信號，而步距角選擇和電機(jī)使能信號為 TTL 電平信號。用普通脈沖頻率發(fā)生器可以對步進(jìn)電機(jī)速度控制，但它不能精確控制所輸出的脈沖數(shù)，也就不能精確控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度。根據(jù)測試系統(tǒng)的需要，我們使用嘉志 6020 系列全數(shù)字步進(jìn)電機(jī)控制卡作為控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號源。嘉志 6020 步進(jìn)電機(jī)控制卡采用 ISA 總線與 PC 機(jī)通信，脈沖頻率最高可達(dá) 200 000Hz，高電平為 4.5-5V，驅(qū)動電流最大為 50mA。在安裝控制卡前，要正確設(shè)置好板地址和板上跳線，6020 控制卡的默認(rèn)板地址為 300H，占用 300H-30FH 的 PC 機(jī) IO 地址，在設(shè)置板地址時要參考 PC 機(jī) IO 地址圖，利用其中的空閑部分，并注意不要與其它板卡的地址相沖突。6020 控制卡通過板卡上的跳線設(shè)置可有兩種脈沖輸出方式：CW（正轉(zhuǎn)）+CCW（反轉(zhuǎn)）或 CW（正轉(zhuǎn)）+方向控制信號。若設(shè)為前者，則當(dāng)方向信號為高電平時，CW 信號端有脈沖輸出，CCW 信號端無脈沖輸出；當(dāng)方向信號為低電平時，CW 信號端無脈沖輸出，CCW 信號端有脈沖輸出。若設(shè)為后者，無論方向信號為高電平還是低電平，CW 信號端均有脈沖輸出，而 CCW 信號端均無脈沖輸出。根據(jù)后續(xù)所設(shè)計的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的需要，我們讓 6020 控制卡以 CW+方向控制信號方式輸出控制脈沖。113.2.2 測試儀器的硬件連接圖 3.3 儀器的硬件連接圖儀器的硬件聯(lián)接如圖 3.3 所示微處理器發(fā)出脈沖信號經(jīng)驅(qū)動器和功率放大后輸洽步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)千分螺桿驅(qū)動被測開關(guān)，并將力信號傳給力平衡傳感器。傳感器的輸出經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器處理后輸給微處理器。步進(jìn)電機(jī)、傳感器、千分螺桿、測桿共同組成儀器的測試臺，被測開關(guān)盒置千分螺桿的螺毋(工作臺)上，螺桿只轉(zhuǎn)動不移動，螺母只做軸向移動。3.3 測試儀器的組成和位移的完成測試儀器要完成的功能有：力 Fs 的測試，舌形簧片的位移 S 的測試 Fs=f(S)函教曲線的繪制。其系統(tǒng)框圖如圖 3.4 所示。將被測開關(guān)置于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作臺上，工作臺由一個千分螺桿驅(qū)動，千分螺桿山步進(jìn)電機(jī)帶動。來自微處理器的脈沖信號摳功步進(jìn)電機(jī)，則工作的位移(也是開關(guān)整體的位移) S=pn/360°Φ，式中 P 為螺桿螺距， n 為脈沖數(shù)， Φ 為步進(jìn)角。12圖 3.4 測試儀的原理框圖儀器采用力平衡傳感器來測試，它的框圖如圖 3.5 所示。在測試過程中，用一測桿連接開關(guān)(將測桿一端置于舌形簧片的方孔中)和力平衡傳感器(測桿另一端與感應(yīng)式位移傳感器的動磁鐵連接)。在工作臺帶動開關(guān)盒運(yùn)動時，測桿將力 Fs 傳給位移傳感器，它將由于力 Fs 使動磁鐵產(chǎn)生的位移處理為與 Fs.成正比的電壓 v，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后輸給微處理器。與此同時，輸出電壓廠經(jīng)力發(fā)生器轉(zhuǎn)換后得一平衡力 Fp，反饋給位移傳感器，使其動磁鐵受一反向力而重新平衡于初始位置。此時可以認(rèn)為測桿插入動磁鐵的一端是不動的。那么，它插入舌簧方孔內(nèi)的另一端也將是不動的。故工作臺帶動開關(guān)盒運(yùn)動的位移量實(shí)際上就是舌形簧片點(diǎn)(方孔處)的位移量 S。采用相對位移法來獲得位移和測試位移是本儀器的一個特點(diǎn)。圖 3.5 力平衡傳感器3.4 測試儀的結(jié)構(gòu)和主要特點(diǎn)測試儀器主要結(jié)構(gòu)由硬件構(gòu)成,并以相對固定形式確定下來,所實(shí)現(xiàn)測試功能較單一。用戶使用過程中難以對其功能進(jìn)行改變。通常情況下,它具有輸入信號接口(有些特殊儀器設(shè)備還具有信號輸出接口)、內(nèi)部處理電路和實(shí)時顯示部分。對于一些儀器功能(如自調(diào)零、自校準(zhǔn)、自動調(diào)節(jié)量程等)的設(shè)置是由用戶在儀器設(shè)備面板上手工完成。測試儀器主要特點(diǎn)是自成體系,自我包容,用戶無法改變其內(nèi)容。133.5 測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計本測試系統(tǒng)中使用 Visual Basic 6.0 編制的控制軟件所實(shí)現(xiàn)的功能是：通過人機(jī)界面的控制按鈕產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的脈沖信號及方向信號；控制 A/D 采集卡采集傳感器的輸出信號；記錄步進(jìn)電機(jī)的位移值和溫控器開關(guān)的彈力值并保存成數(shù)據(jù)文件，準(zhǔn)備后續(xù)分析；畫出測試過程中的力與位移關(guān)系曲線，并保存圖形文件。3.6 測試系統(tǒng)控制程序控制程序所要實(shí)現(xiàn)的功能有：驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動工作臺移動；采集壓力式溫控器開關(guān)的彈力信號，當(dāng)彈力值大于設(shè)定的閾值 Threshold1 時，記錄彈力值和位移，當(dāng)壓力式溫控器開關(guān)出現(xiàn)跳變，即前后采集的兩個彈力值的差大于設(shè)定閾值 Threshold2 時，步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，帶動工作臺反向移動；畫出力與位移的關(guān)系曲線，保存數(shù)據(jù)及圖像。圖像如圖 3.6 所示。圖 3.6 力—行程特性圖3.7 本章小結(jié)本章分析了為動跳躍彈性開關(guān)的動態(tài)特性。確定采用相對位移法來獲得了位移和測試位移，得 S=pn/360°Φ。分析后使用嘉志 6020 系列全數(shù)字步進(jìn)電機(jī)控制卡作為控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號源。14第四章 測試儀的傳動系統(tǒng)設(shè)計4.1 電動機(jī)規(guī)格的選取根據(jù)本測試儀的測試要求，選定 0.025 千瓦 Z 型并勵直流電動機(jī) Z25-220：功率 P=0.025KW 轉(zhuǎn)速 n=2000r/min 額定轉(zhuǎn)矩 T0 =0.12N﹒m 額定電壓 V=220V因?yàn)閭鲃虞S 1 與電機(jī)軸是同步傳動，所以，傳動軸的轉(zhuǎn)速、功率與電機(jī)規(guī)格完全一致。即：P =0.025KW 轉(zhuǎn)速 n =2000r/min T =9.55×P / n =1194N﹒mm0 000帶傳動傳動比取 i=1 ；0 軸：0 軸即電動機(jī)軸；P0=Pr=0.025Kw ；n0=2000 r/min ；T0=0.025×P0/n0=1194N﹒mm；Ⅰ軸：Ⅰ軸即傳動軸 2；P1=P0×η01=P0×η 帶 =0.025×0.99=0.025Kwn1=n0/i01=n0/ i 帶 =2000/1=2000 r/min；T1=9.55P1/ n1=9.55×0.025×103/2000=1194 N·mm；4.2 帶傳動設(shè)計⒈ 確定計算功率 Pc（KW）由表 12-10 查得工作情況系數(shù) KA=1.0； 故 Pc=KA P=1×0.025KW=0.025KW；⒉ 選擇帶型根據(jù) Pc=0.025Kw，n 1=2000r/min,由 [1]初步選用普通 L 帶 Z 型⒊ 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 D1、 D2 ⑴ 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 D1 根據(jù) L 帶截型，選取 D1≥Dmin。 為了提高Ｖ帶的壽命，宜選取較大的直徑。選取主動輪基準(zhǔn)直徑 D1=48mm，從動輪基準(zhǔn)直徑 D2 = i1D1= 1×48=48mm，選取基準(zhǔn)直徑系列值 D2=48mm15⑵ 驗(yàn)算帶的速度帶速太高則離心力大，減小帶與帶輪間的壓力，易打滑；帶速太低，要求傳遞的圓周力大，故 V 應(yīng)在 5～25mm/s 之內(nèi)。若 V 超此范圍可調(diào)整小帶輪基準(zhǔn)直徑 D1 或轉(zhuǎn)速。帶速計算式為：V=πD 1n1/（60×1000）所以 V=π×48×2000/（60×1000）=5.024m/s帶的速度合適。⒋ 確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 Ld帶傳動中心距不宜過大，否則將由于載荷變化引起帶的顫動。中心距也不宜過小否則帶短饒轉(zhuǎn)次數(shù)多，會降低帶的使用壽命，同時也使 a1 減小，降低傳動能力。所以，對于帶傳動，中心距 a0 一般可取為：0.7（ D1+ D2） ≤a0≤2（ D1+ D2） ，將 D1、 D2 代入 初選中心距 a0 =150mm帶長 Ldo=2a0+π（D 1+ D2）/2+( D2- D1)2/4ao=2×150+π×96/2+(48-48)2/（1×150）=451 mm選取 A 型帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長度 Ld=450mm實(shí)際中心距 a={2 Ld-π（D 1+ D2）+√[2 Ld-π（D 1+ D2）] 2-8(D2- D1)2}/8={2×450- 96π+√[2×450- 96π]2-8×0 }/8=149.5 mm 取 a=148 mm⒌ 驗(yàn)算小帶輪上的包角 α1α1=180o- (D2- D1) ×57.3o/a=180o-0×57.3o/148=180o＞120 o 故包角合適。6. 確定帶的初拉力 F0初拉力的大小是保證帶傳動正常工作的重要因素。初拉力過小，摩擦力小，容易打滑；初拉力過大，帶的壽命低，軸和軸的承受力大。同步帶張緊后的初拉力 F0 為：F0=500 Pca ×(2.5/Ka—1)+qv2 取 q=0.10 kg·m-1F0=500×0.025×(2.5/1.0—1)+0.1×52=21.25 N⒏ 計算帶傳動作用在軸上的力（壓軸力）Q為了設(shè)計安裝帶輪的軸和軸系，必須計算同步帶傳動作用在軸上的力 Q，它等于兩邊拉力的合力，該力可近似按下式計算： 16Q=2zF0sin(a1/2)=2×1×21.25×sin（180 o/2） =42.5 N⒐ 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計⑴ 對同步帶輪的設(shè)計的主要要求設(shè)計同步帶輪的一般要求為：質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻；與帶接觸的工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般為Ｒa0.8um),以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度都應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻。⑵ 帶輪材料由帶速 v=5 m/s≤30 m/s,用 45 號鋼。⑶結(jié)構(gòu)尺寸鑄鋼制的同步帶輪采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。根據(jù)帶輪截型確定輪槽尺寸，其余尺寸按經(jīng)驗(yàn)公式計算確定。按帶輪的各部分尺寸，繪制出零件圖。4.3 聯(lián)軸器的選用根據(jù)微動跳躍彈性開關(guān)動態(tài)特性測試儀的結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用彈性聯(lián)軸器。本設(shè)計選用波紋管小型彈性聯(lián)軸器 GH5-16。此聯(lián)軸器彈性好、緩沖減振能力強(qiáng)、工作可靠、徑向尺寸小、有較好的補(bǔ)償綜合位移能力，且耐久，承載能力高。主要用于載荷較平穩(wěn)的中、高速傳動。4.4 傳動軸的設(shè)計⒈ 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算 [12]由 d≥A03√P/N 得 選材 45 鋼因 P=0.025Kw；n=2000r/min根據(jù)實(shí)際需要取 A0=120 代入上式得 d=3mm考慮到有鍵槽 d 應(yīng)擴(kuò)大 7%-10%，取 d=3mm⒉ 按彎扭合成強(qiáng)度條件計算傳動軸上的作用力主要是同步帶作用力由同步帶輪設(shè)計可知，同步帶對軸的作用力 Q=42.5 N。軸的受力情況如（圖 4.1） ，圖中 R1 和 R2 是支座反力。17MnwⅠⅠ R21支 承支 承 皮 帶 作 用 力QⅠ ⅠⅠ Ⅰ圖4.1 傳動軸受力分析圖由于截面Ⅰ-Ⅰ的彎矩和扭矩最大，所以此截面最危險。下面核算Ⅰ-Ⅰ截面的強(qiáng)度， 其中:Mw=42.5×96/2=2040N.mm由表 18-3 選取軸的許用彎曲應(yīng)力[σ]=110MPad≥3√10√Mw2+(aT1)2/[σ]式中 a 是考慮彎距和轉(zhuǎn)距所產(chǎn)生的應(yīng)力的循環(huán)特性不同而引入的修正系數(shù)。選取a=1代入計算 得d≥3√10×√(2040)2+(1194)2 /110 =5.98mm圓整后，取 d=6mm⒋ 核算軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)由于Ⅱ-Ⅱ截面有臺階，應(yīng)力集中現(xiàn)象比較嚴(yán)重，且直徑較?。╠ Ⅱ =6 mm）,扭矩又比較大，扭矩和其它截面相同彎矩 MW =2040N.mm，所以核算此截面的疲勞強(qiáng)度。由表 18.3 得：σ -1 =65MPa， 由表 5.1 得 τ1=30 MPa；取 ψσ=0.05，ψ τ=0；由表 6-4 查得：圓角處的 Kσ =1.3，Kτ =1.0；由表 6-14 查得：β=0.8；又因?yàn)?σm=0, σα=σw=MW/（0.1 d Ⅱ 3）=2040/（0.1×6 3）≈9.4 N/mm 2；18τm=τα=τ n/2= T/(2×0.2 dⅡ 3)=1194/(2×0.2×63)≈13.8 N/mm2；所 以 僅 考 慮 彎 曲 應(yīng) 力 時 的 安 全 系 數(shù) 為 ：Sσ=σ-1/(Kσσa+ψσσm)=65/(1.3×9.4+0.05×0) ≈5.3僅考慮扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時的安全系數(shù)為：S τ=τ－1 /(Kττa +ψττm)=30/(1.9×1.0+0×1.9)≈1.6Ⅱ-Ⅱ截面的安全系數(shù)為：S=S σSτ/√Sσ2+Sτ2 =5.3×1.6/√5.3 2+1.62 ≈1.5 ＞ [n]=1.1～1.3 所以軸安全 [12].。4.5 芯軸的設(shè)計芯軸選用 45 號鋼，設(shè)計中芯軸主要承受軸向力作用，所受扭矩和轉(zhuǎn)矩相對傳動軸較小，故軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度符合要求。4.6 本章小結(jié)本章對傳動部件進(jìn)行設(shè)計和選取，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核。電動機(jī)選定 0.025 千瓦Z 型并勵直流電動機(jī) Z25-220。聯(lián)軸器選用波紋管小型彈性聯(lián)軸器 GH5-16。芯軸選用45 號鋼。19第五章 主要領(lǐng)部件的設(shè)計5.1 軸承的設(shè)計傳動軸上滾動軸承的設(shè)計由表 5-27 查得 CN=0.5，負(fù)荷性質(zhì)為中等沖擊，由表 5-24 查得 fd=1.8。傳動軸轉(zhuǎn)速 n=2000/1=2000r/min由“傳動軸 ”計算可知，皮帶作用力 Q=42.5N ,根據(jù)各支點(diǎn)的彎矩等于零得，即：W1=0 ,42Q—95R2=0 ，求得 R2≈19 NW2=0 ,53Q—95R2=0 ，求得 R1≈24N由表 9-4.1 選定軸承型號為 6000 滾動軸承，該軸承的參數(shù)為：Cr=4.58kN , CO=1.98 kN 。要求壽命大于 20000 小時⑴ 核算軸承的壽命計算實(shí)際負(fù)荷每個軸承承受的實(shí)際徑向負(fù)荷為：Fr=R1=24N因軸承軸向力 Fa 較小計算當(dāng)量動載荷Fa/Fr＜e=0.38,查表 20-6 得 X=1, Y=0, X0=0.6,Y0=0.5在此情況下徑向當(dāng)量動載荷為：Pr=Fr=24 N,因?yàn)槭菨L動軸承，取 ε=3.3。計算軸承壽命Lh=106/(60n)(Cr/P)ε=106/(60×2000)×(4.58×103/24)3≈2.8×108h ,此值大于要求壽命 20000h，壽命符合要求。⑵ 校核軸承的靜載荷滾動軸承的徑向當(dāng)量靜載荷為：P0=XOFr+ YOFa=0.6×24+0=14.4 N20由表 5-21 查得安全系數(shù) So=1.5 故 SoP0=1.5×14.4=21.6 N＜ CO=1080 N，所以靜負(fù)荷也符合要求。5.2 鍵連接的設(shè)計傳動軸與運(yùn)動臺之間用圓頭普通平鍵連接 [20]（圖 5.2） 。hDbl'圖5.2 平鍵軸的直徑 D=6 mm, 從標(biāo)準(zhǔn)中查出鍵的截面尺寸 b×h =2×1.8mm,t1=0.9 mm；初步擬定鍵長 l=22 mm,對于圓頭普通平鍵，因?yàn)閮啥说膱A頭部分與輪轂上的鍵槽不接觸，所以：l ' =l－b=22－2=20 mm；平鍵連接所需傳遞的扭矩 T=1.19 N·m 平鍵材料為 45 號鋼按表 4-23 查得：[σp]=200～250 MPa普通平鍵工作時，受到擠壓和剪切，但其主要失效形式是因擠壓而造成的壓潰破壞，所以應(yīng)驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度。受壓表面的擠壓應(yīng)力 σp=2T/(Dt1l')=2×1.19×103/(6×0.9×22）≈20 MPa＜[σp]=200～250 MPa故：強(qiáng)度符合要求 [12]。5.3 本章小結(jié)本章對主要零部件進(jìn)行了設(shè)計，通過對其進(jìn)行的載荷計算使運(yùn)動更加合理。選定軸承型號為 6000 滾動軸承，使用壽命能達(dá)到 2000 小時。傳動軸與運(yùn)動臺之間用圓頭21普通平鍵連接。結(jié) 論本設(shè)計是在充分復(fù)習(xí)大學(xué)四年知識的基礎(chǔ)上，來完成的本次畢業(yè)設(shè)計，主要進(jìn)行了微動跳躍彈性開關(guān)動態(tài)特性測試儀的結(jié)構(gòu)總體設(shè)計和零件設(shè)計。并通過 AutoCAD軟件畫出圖紙?，F(xiàn)代測試平臺動態(tài)測試系統(tǒng)的研究，我以虛擬儀器技術(shù)為軟件核心，針對硬件測試對象:振動臺，利用一系列的必要硬件工具，結(jié)合動態(tài)測試?yán)碚摚⑵鹨惶淄暾膭討B(tài)測試系統(tǒng)，并利用這一系統(tǒng)進(jìn)行信號的采集與分析處理。該動態(tài)測試系統(tǒng)的測試內(nèi)容主要為振動信號的測試，通過利用虛擬儀器技術(shù)對振動信號
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