轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì)【4張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務(wù)書】

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì)

40頁(yè) 18000字?jǐn)?shù)+論文說(shuō)明書+任務(wù)書+4張CAD圖紙【詳情如下】

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轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì)

目錄

摘要 I

Abstract II

第一章  引言 1

1.1設(shè)計(jì)目的 2

1.2設(shè)計(jì)任務(wù) 2

1.3構(gòu)造及工作原理 3

1.4主要的組成構(gòu)件 3

第二章  伺服電動(dòng)機(jī) 5

2.1交流伺服電機(jī)及其調(diào)速分類和特點(diǎn) 5

2.2直流伺服電機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng) 7

2.3交流伺服電機(jī)速度控制原理 8

2.4變頻與伺服的關(guān)系及應(yīng)用 9

2.5交流伺服電機(jī)的變頻調(diào)速原理 11

2.6變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類 12

2.7電動(dòng)機(jī)的選型計(jì)算 16

第三章 傳感器的選用 31

3.1傳感器選用的一般原則： 31

3.2 數(shù)字式扭矩傳感器技術(shù)性能及應(yīng)用 33

第四章 光電編碼器原理及應(yīng)用電路 41

4.1 光電編碼器原理 41

4.2  LEC型光電編碼器主要技術(shù)指標(biāo) 43

第五章 操控系統(tǒng) 44

4.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及硬件電路設(shè)計(jì) 44

4.2永磁伺服電動(dòng)機(jī)的控制電路 45

4.3監(jiān)測(cè)及報(bào)警電路 46

4.4時(shí)鐘及復(fù)位電路 47

4.6結(jié)　論 48

參考文獻(xiàn) 52

摘要

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀在學(xué)校，工廠廣泛用于測(cè)量金屬及其非金屬材料的機(jī)械性能的，是學(xué)校和工廠不可或缺的試驗(yàn)設(shè)備。

現(xiàn)在的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀均是以微機(jī)控制、記錄為主要特點(diǎn)的電子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀。學(xué)校的舊式試驗(yàn)設(shè)備存在故障率高，工作性能不可靠，有時(shí)達(dá)不到試驗(yàn)所要求的精度，所以本設(shè)計(jì)就原轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀的傳動(dòng)部分，控制部分加以改造，配以計(jì)算機(jī)為主的測(cè)量控制系統(tǒng)，從新構(gòu)建一個(gè)與現(xiàn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀相一致的電子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀。

本設(shè)計(jì)說(shuō)明書包括：概論、總體設(shè)計(jì)和結(jié)論三大部分。通過(guò)對(duì)我校教學(xué)實(shí)習(xí)基地的一臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)和性能的研究，從可轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀的傳動(dòng)部分，控制與調(diào)速部分以及檢測(cè)部分加以設(shè)計(jì)，本說(shuō)明書介紹了伺服電動(dòng)機(jī)和擺線針輪減速器的計(jì)算和選型設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀改造方案、改造部位。在傳感技術(shù)與測(cè)控技術(shù)的普遍應(yīng)用的條件下，本設(shè)計(jì)采用扭矩傳感器和光電編碼器用于測(cè)量扭矩和扭角的數(shù)值。在控制系統(tǒng)上將單片機(jī)應(yīng)用到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀上，其控制也采用了扭矩專用測(cè)控軟件。改造后的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀，采用了電子自動(dòng)平衡測(cè)力裝置，可控伺服電機(jī)，擺線針輪減速，傳感記錄，電腦手動(dòng)兩控轉(zhuǎn)換并增設(shè)了記錄裝置。 

關(guān)鍵詞：伺服電機(jī)；擺線針輪減速器；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀。

Abstract

Torsion test machine in the research departments universities and mining materials laboratory used to determine various metallic and non-metallic materials to reverse the admission test of mechanical properties , has been widely used. 

Now the most advanced materials torsion test machine is the computer measurement, control at the core of electronic materials torsion test machine. But the old materials torsion test of the machine most stringent design, manufacture exquisite. This is designed to test the original old part of the machine, based on eliminating its outdated measurement control, with a new computer-core measurement control system to replace the relevant parts, Construction of a new computer can operate control and automatic measurement, with the existing product line of electronic torsion test machine. 

Design Manual: An Introduction, the overall design and conclusions of the three most. I passed the school teaching practice base of a testing machine to reverse the structure and properties of, for-cycloid reducer and the characteristics of existing conditions, determined to reverse the programme of testing machine, introduced a servo motor and cycloid Reducer-round selection of calculation and design and reverse the test machine transformation programme, the transformation of location, design and computer control system of reversing the testing machine they should pay attention to the problem. After the reverse of the testing machine, using an electronic self-balancing force measurement devices, servo motor-cycloid speed control system and the addition of a recorded device, it can exert both positive and negative aspects of torque to reverse the trial. 

Key words: servo motor; cycloid reducer; the computer control system; reversing the test machine.

引言四年的大學(xué)生活接近尾聲時(shí)，我們進(jìn)行了為期近四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年來(lái)我們所學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的一次系統(tǒng)性的總結(jié)與綜合運(yùn)用，同時(shí)也是培養(yǎng)我們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的良好的機(jī)會(huì)，而且畢業(yè)設(shè)計(jì)也是大學(xué)教學(xué)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因此，認(rèn)真踏實(shí)地做好這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅意味著我們能否順利畢業(yè)，而且對(duì)今后我們走上工作崗位后能否很出色的做好自己的工作也有十分重要意義。另外，畢業(yè)設(shè)計(jì)還可以培養(yǎng)我們獨(dú)立思考，開(kāi)發(fā)思維和協(xié)調(diào)工作的能力，這對(duì)今后踏入社會(huì)以后能否盡快地適應(yīng)社會(huì)也有很大的幫助。機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志之一。這是因?yàn)楣I(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化程度，都會(huì)通過(guò)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展程度反映出來(lái)。人們之所以要廣泛使用機(jī)器，是由于機(jī)器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是能夠大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。機(jī)械工業(yè)肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門提供技術(shù)裝備和促進(jìn)技術(shù)改造的重要任務(wù)，在現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程中起著主導(dǎo)和決定性的作用。所以通過(guò)大量設(shè)計(jì)制造和廣泛使用各種各樣先進(jìn)的機(jī)器，就能大大加強(qiáng)和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的力度，加速我國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)。

    機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。我們這些即將大學(xué)畢業(yè)的機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，要進(jìn)行對(duì)本專業(yè)所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行綜合的運(yùn)用和掌握，為此我們要進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，要自己動(dòng)手進(jìn)行思考問(wèn)題，為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量，也要從此邁出展現(xiàn)自己價(jià)值的第一步。

1.1設(shè)計(jì)目的

　 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生完成工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)和基礎(chǔ)理論知識(shí)，獨(dú)立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想和工作作風(fēng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書不只反映了設(shè)計(jì)的思想內(nèi)容，方法和步驟，而且還反映了學(xué)生的文理修養(yǎng)和作風(fēng)。

本說(shuō)明書分為概述、設(shè)計(jì)內(nèi)容、總結(jié)三大部分，分別介紹了此次玩具箱玩具柜關(guān)閉件試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)；有關(guān)玩具箱玩具柜關(guān)閉件試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)總體方案確定及框圖、擺線針輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算、進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算及校核、光電編碼器的選型；主要是對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的心得。

1.2設(shè)計(jì)任務(wù)

1． 課題任務(wù)

   規(guī)則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是建立復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的必備參數(shù)，是解決復(fù)雜系統(tǒng)（如汽車）動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵參數(shù)，因此，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì)就具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)意義。本課題的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一不規(guī)則型體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試設(shè)備，要求能測(cè)質(zhì)量在0-500公斤范圍內(nèi)不規(guī)則型體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

2． 課題要求

具體要求如下： 

1、 調(diào)研和查閱相關(guān)文獻(xiàn)，掌握不規(guī)則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法。

5.4時(shí)鐘及復(fù)位電路

利用8098 的內(nèi)部振蕩電路構(gòu)成時(shí)鐘電路,定時(shí)石英晶振的頻率f ocs = 12 MHz。采用自動(dòng)上電和手動(dòng)兩種復(fù)位方法,其電路圖如圖4

鍵盤、顯示及打印機(jī)管理電路

該系統(tǒng)采用3 ×8 行列式鍵盤和8 位八段共陰極L ED 顯示器,用8255 的PA 口作為鍵盤的列線及顯示器的字位線,用8098 的P4 、P214 、P217 作為鍵盤的行線。8255 的PB 口為顯示器的字形輸出口,PC口為打印機(jī)的輸出口,具體電路見(jiàn)圖5。

6.6結(jié)　論

材料轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀采用8098 單片機(jī)控制系統(tǒng)前后,分別對(duì)低碳鋼、鑄鐵進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)試驗(yàn),結(jié)果表明:由于控制系統(tǒng)選用了8098 單片機(jī),使得整機(jī)工作可靠性高,性能價(jià)格比好,工作精度達(dá)015 %;同時(shí),利用8098 的脈沖寬度調(diào)制功能,使電機(jī)控制電路簡(jiǎn)單,對(duì)電機(jī)增減速、正反轉(zhuǎn)及停轉(zhuǎn)的控制方便、可靠;控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)及報(bào)警電路簡(jiǎn)單適用,整個(gè)測(cè)試過(guò)程自動(dòng)完成。

3）關(guān)鍵設(shè)置質(zhì)量管理點(diǎn)

對(duì)工程質(zhì)量有重大影響的施工和對(duì)工藝技術(shù)有特殊要求的工序設(shè)置質(zhì)量管理點(diǎn),對(duì)其實(shí)行強(qiáng)化管理,重點(diǎn)控制。這是提高工程整體質(zhì)量水平,防止質(zhì)量事故發(fā)生的重要方法。質(zhì)量點(diǎn)的活動(dòng)實(shí)施步驟是:

(1) 通過(guò)對(duì)工程特點(diǎn)和施工條件等因素的綜合分析,確定需要設(shè)置質(zhì)量管理點(diǎn)的關(guān)鍵部位。

(2) 對(duì)設(shè)置質(zhì)量管理點(diǎn)項(xiàng)目提出質(zhì)量目標(biāo)控制值,并制定強(qiáng)化管理的具體措施。

(3) 明確質(zhì)量管理點(diǎn)活動(dòng)的負(fù)責(zé)人,落實(shí)責(zé)任措施,以保證目標(biāo)控制值的實(shí)現(xiàn)。

4 ）控制材料及構(gòu)件質(zhì)量

材料和構(gòu)件進(jìn)貨時(shí)正確處理質(zhì)量和成本的關(guān)系,保證材料和構(gòu)件的進(jìn)貨是確保工程質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)合同目標(biāo)的基礎(chǔ)和前提。降低材料成本,提高工程效益只能通過(guò)增加供銷信息,根據(jù)調(diào)查確定幾個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量信得過(guò)的廠家,然后經(jīng)過(guò)評(píng)比,選擇廠家和合理進(jìn)貨渠道,減少中間環(huán)節(jié),以降低倉(cāng)儲(chǔ)及施工損失等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。決不能為降低成本而降低材料和構(gòu)件的進(jìn)貨質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目材料和構(gòu)件進(jìn)貨由項(xiàng)目經(jīng)理親自抓,材料員具體負(fù)責(zé)材料的訂貨,材料進(jìn)場(chǎng)后由實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣驗(yàn)收,需送實(shí)驗(yàn)室的立即送檢,合格后材料員進(jìn)行保管,并按定額發(fā)給各施工班組(3) 加強(qiáng)對(duì)工序質(zhì)量的檢查,實(shí)行由班組長(zhǎng)、質(zhì)量員,主管技術(shù)和質(zhì)量的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人)組成的三級(jí)內(nèi)部驗(yàn)收制度。發(fā)現(xiàn)不符合質(zhì)量要求的分項(xiàng)工程,不準(zhǔn)進(jìn)入下道工序，自檢合格后請(qǐng)監(jiān)理進(jìn)行驗(yàn)收,由于工程質(zhì)量不合格施工組自負(fù)返工損失費(fèi)，管理人員也要按一定的工料費(fèi)比例扣罰獎(jiǎng)金。加強(qiáng)動(dòng)態(tài)跟蹤管理,嚴(yán)格控制工序質(zhì)量,有助于防止?jié)B、漏、孔殼、堵塞等質(zhì)量通病,保證分項(xiàng)工程達(dá)到質(zhì)量計(jì)劃要求。質(zhì)量的好壞關(guān)系著許許多多人的生命財(cái)產(chǎn)安全,讓我們共同關(guān)注質(zhì)量,把它當(dāng)作工程的首要任務(wù)。

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題目： 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容、要求 不規(guī)則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是建立復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的必備參數(shù)，是解決復(fù)雜系統(tǒng)（如汽車）動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵參數(shù)，因此，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì)就 具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)意義。本課題的主要任務(wù) 是 設(shè)計(jì)一不規(guī)則型體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試設(shè)備，要求能測(cè)質(zhì)量在 0斤范圍內(nèi)不規(guī)則型體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。 具體要求如下： 1、 調(diào)研和查閱相關(guān)文獻(xiàn)，掌握不規(guī)則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法。 2、 對(duì)各種不同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法進(jìn)行分析、比較，選擇綜合性能指標(biāo)最優(yōu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量測(cè)試儀總體設(shè)計(jì)。 3、 繪制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零部件圖。 4、對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀電氣控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，繪制電氣控制部分電路圖。 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作 畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作包括： 1、完成二萬(wàn)字左右的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）；在畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中必須包括詳細(xì)的 300單詞的 英文摘要； 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書要有嚴(yán)格的理論分析與設(shè)計(jì)方案分析與比較，有充分的設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和較詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，有明確的定量設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果； 2、獨(dú)立完成與課題 或?qū)I(yè) 相關(guān)，不少于四萬(wàn)字符的指定英文資料翻 譯（附英文原文）； 3、 繪制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零部件圖， 繪圖工作量折合紙 3 張以上，其中必須包含兩張 上的計(jì)算機(jī)繪圖圖紙； 4、繪制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀的控制部分電路圖。 三、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) [1] 賀占魁 , 樊啟泰 . 復(fù)雜不規(guī)則剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)試原理和方法 [J]，機(jī)械設(shè)計(jì)與研究， 2003， 19（ 2）： 59[2] 唐應(yīng)時(shí)等 J]. 現(xiàn)代制造工程，2009，（ 6）： 81[3] 任培，袁中凡 . 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試系統(tǒng)的 研制 [J]. 中國(guó)測(cè)試技術(shù)， 2007， 33（ 1）：37[4] 杜登惠 . 動(dòng)力總成轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量及誤差分析 [J]. 車輛與動(dòng)力技術(shù)， 2007（ 4）：10[5] 胡育輝編著 . 數(shù)控銑床加工中心 [M]. 沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社， 2005. [6] 洪鐘德 . 簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京：同濟(jì)大學(xué)出版社， 2002. [7] 楊明忠 . 機(jī)械設(shè)計(jì) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2001. [8] 吳宗澤 . 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004. [9] ., ]. 2001. [10] 濮良貴，紀(jì)名剛 七版） [M]等教育出版社， 2001. 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容、要求 不規(guī)則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是建立復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的必備參數(shù)，是解決復(fù)雜系統(tǒng)（如汽車）動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵參數(shù)，因此， 進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì)就 具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)意義。本課題的主要任務(wù) 是 設(shè)計(jì)一不規(guī)則型體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試設(shè)備，要求能測(cè)質(zhì)量在 0斤范圍內(nèi)不規(guī)則型體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。 具體要求如下： 4、 調(diào)研和查閱相關(guān)文獻(xiàn)，掌握不規(guī)則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法。 5、 對(duì)各種不同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法進(jìn)行分析、比較，選擇綜合性能指標(biāo)最優(yōu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀總體設(shè)計(jì)。 6、 繪制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零部件圖。 4、對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀電氣控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，繪制電氣控制部分電路圖。 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作 畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作包括： 1、完成二萬(wàn)字左右的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）；在畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中必須包括詳細(xì)的 300單詞的 英文摘要； 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書要有嚴(yán)格的理論分析與設(shè)計(jì)方案分析與比較，有充分的設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和較詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，有明確的定量設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果； 2、獨(dú)立完成與課題 或?qū)I(yè) 相關(guān)，不少于四萬(wàn)字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）； 3、 繪制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零部件圖， 繪圖工作量折合紙 3 張以上，其中必須包含兩張 上的計(jì)算機(jī)繪圖圖紙； 4、繪制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀的控制部分電路圖。 三、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) [1] 賀占魁 , 樊啟泰 . 復(fù)雜不規(guī)則剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)試原理和方法 [J]，機(jī)械設(shè)計(jì)與研究， 2003， 19（ 2）： 59[2] 唐應(yīng)時(shí)等 J]. 現(xiàn)代制造工程，2009，（ 6）： 81[3] 任培，袁中凡 . 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試系統(tǒng)的研制 [J]. 中國(guó)測(cè)試技術(shù)， 2007， 33（ 1）：37[4] 杜登惠 . 動(dòng)力總成轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量及誤差分析 [J]. 車輛與動(dòng)力技術(shù)， 2007（ 4）：10[5] 胡育輝編著 . 數(shù)控銑床加工中心 [M]. 沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社， 2005. [6] 洪鐘德 . 簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京：同濟(jì)大學(xué)出版社， 2002. [7] 楊明忠 . 機(jī)械設(shè)計(jì) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2001. [8] 吳宗澤 . 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004. [9] ., ]. 2001. [10] 濮良貴，紀(jì)名剛 七版） [M]等教育出版社， 2001. 題目： 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容、要求 不規(guī)則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是建立復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的必備參數(shù)，是解決復(fù)雜系統(tǒng)（如汽車）動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵參數(shù)，因此，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì)就 具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)意義。本課題的主要任務(wù) 是 設(shè)計(jì)一不規(guī)則型體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試設(shè)備，要求能測(cè)質(zhì)量在 0斤范圍內(nèi)不規(guī)則型體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。 具體要求如下： 1、 調(diào)研和查閱相關(guān)文獻(xiàn)，掌握不規(guī)則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法。 2、 對(duì)各種不同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法進(jìn)行分析、比較，選擇綜合性能指標(biāo)最優(yōu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量測(cè)試儀總體設(shè)計(jì)。 3、 繪制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零部件圖。 4、對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀電氣控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，繪制電氣控制部分電路圖。 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作 畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作包括： 1、完成二萬(wàn)字左右的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）；在畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中必須包括詳細(xì)的 300單詞的 英文摘要； 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書要有嚴(yán)格的理論分析與設(shè)計(jì)方案分析與比較，有充分的設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和較詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，有明確的定量設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果； 2、獨(dú)立完成與課題 或?qū)I(yè) 相關(guān)，不少于四萬(wàn)字符的指定英文資料翻 譯（附英文原文）； 3、 繪制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零部件圖， 繪圖工作量折合紙 3 張以上，其中必須包含兩張 上的計(jì)算機(jī)繪圖圖紙； 4、繪制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀的控制部分電路圖。 三、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) [1] 賀占魁 , 樊啟泰 . 復(fù)雜不規(guī)則剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)試原理和方法 [J]，機(jī)械設(shè)計(jì)與研究， 2003， 19（ 2）： 59[2] 唐應(yīng)時(shí)等 J]. 現(xiàn)代制造工程，2009，（ 6）： 81[3] 任培，袁中凡 . 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試系統(tǒng)的 研制 [J]. 中國(guó)測(cè)試技術(shù)， 2007， 33（ 1）：37[4] 杜登惠 . 動(dòng)力總成轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量及誤差分析 [J]. 車輛與動(dòng)力技術(shù)， 2007（ 4）：10[5] 胡育輝編著 . 數(shù)控銑床加工中心 [M]. 沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社， 2005. [6] 洪鐘德 . 簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京：同濟(jì)大學(xué)出版社， 2002. [7] 楊明忠 . 機(jī)械設(shè)計(jì) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2001. [8] 吳宗澤 . 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004. [9] ., ]. 2001. [10] 濮良貴，紀(jì)名剛 七版） [M]等教育出版社， 2001. 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容、要求 不規(guī)則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是建立復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的必備參數(shù)，是解決復(fù)雜系統(tǒng)（如汽車）動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵參數(shù)，因此， 進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì)就 具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)意義。本課題的主要任務(wù) 是 設(shè)計(jì)一不規(guī)則型體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試設(shè)備，要求能測(cè)質(zhì)量在 0斤范圍內(nèi)不規(guī)則型體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。 具體要求如下： 4、 調(diào)研和查閱相關(guān)文獻(xiàn)，掌握不規(guī)則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法。 5、 對(duì)各種不同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法進(jìn)行分析、比較，選擇綜合性能指標(biāo)最優(yōu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀總體設(shè)計(jì)。 6、 繪制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零部件圖。 4、對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀電氣控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，繪制電氣控制部分電路圖。 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作 畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作包括： 1、完成二萬(wàn)字左右的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）；在畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中必須包括詳細(xì)的 300單詞的 英文摘要； 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書要有嚴(yán)格的理論分析與設(shè)計(jì)方案分析與比較，有充分的設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和較詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，有明確的定量設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果； 2、獨(dú)立完成與課題 或?qū)I(yè) 相關(guān)，不少于四萬(wàn)字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）； 3、 繪制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零部件圖， 繪圖工作量折合紙 3 張以上，其中必須包含兩張 上的計(jì)算機(jī)繪圖圖紙； 4、繪制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀的控制部分電路圖。 三、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) [1] 賀占魁 , 樊啟泰 . 復(fù)雜不規(guī)則剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)試原理和方法 [J]，機(jī)械設(shè)計(jì)與研究， 2003， 19（ 2）： 59[2] 唐應(yīng)時(shí)等 J]. 現(xiàn)代制造工程，2009，（ 6）： 81[3] 任培，袁中凡 . 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試系統(tǒng)的研制 [J]. 中國(guó)測(cè)試技術(shù)， 2007， 33（ 1）：37[4] 杜登惠 . 動(dòng)力總成轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量及誤差分析 [J]. 車輛與動(dòng)力技術(shù)， 2007（ 4）：10[5] 胡育輝編著 . 數(shù)控銑床加工中心 [M]. 沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社， 2005. [6] 洪鐘德 . 簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京：同濟(jì)大學(xué)出版社， 2002. [7] 楊明忠 . 機(jī)械設(shè)計(jì) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2001. [8] 吳宗澤 . 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004. [9] ., ]. 2001. [10] 濮良貴，紀(jì)名剛 七版） [M]等教育出版社， 2001. I 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì) 目錄 摘要 .................................................................. 1 ............................................................. 2 第一章 引言 ........................................................... 1 ........................................................ 5 ........................................................ 5 .................................................. 5 .................................................. 7 第二章 伺服電動(dòng)機(jī) ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 .................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ........................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ........................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 .......................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ..................................... 14 ............................................. 15 ............................................... 19 第 三 章 傳感器的選用 ................................................... 21 ......................................... 21 字式扭矩傳感器技術(shù)性能及應(yīng)用 ................................ 23 第 四 章 光電編碼器原理及應(yīng)用電路 ....................................... 30 電編碼器原理 ................................................ 30 .................................. 32 第 五 章 操控系統(tǒng) ....................................................... 33 制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及硬件電路設(shè)計(jì) .................................. 33 ....................................... 34 ................................................. 35 ................................................. 36 論 ......................................................... 37 參考文獻(xiàn) .............................................................. 39 1 摘要 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀在學(xué)校，工廠廣泛用于測(cè)量金屬及其非金屬材料的機(jī)械性能的，是學(xué)校和工廠不可或缺的試驗(yàn)設(shè)備。 現(xiàn)在的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀均是以微機(jī)控制、記錄為主要特點(diǎn)的電子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀。學(xué)校的舊式試驗(yàn)設(shè)備存在故障率高，工作性能不可靠，有時(shí)達(dá)不到試驗(yàn)所要求的精度，所以本設(shè)計(jì)就原轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀的傳動(dòng)部分，控制部分加以改造，配 以計(jì)算機(jī)為主的測(cè)量控制系統(tǒng)，從新構(gòu)建一個(gè)與現(xiàn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀相一致的電子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀。 本設(shè)計(jì)說(shuō)明書包括：概論、總體設(shè)計(jì)和結(jié)論三大部分。通過(guò)對(duì)我校教學(xué)實(shí)習(xí)基地的一臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)和性能的研究，從 可轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀的傳動(dòng)部分，控制與調(diào)速部分以及檢測(cè)部分加以設(shè)計(jì)， 本說(shuō)明書介紹了伺服電動(dòng)機(jī)和擺線針輪減速器的計(jì)算和選型設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀改造方案、改造部位。在傳感技術(shù)與測(cè)控技術(shù)的普遍應(yīng)用的條件下，本設(shè)計(jì)采用扭矩傳感器和光電編碼器用于測(cè)量扭矩和扭角的數(shù)值。在控制系統(tǒng)上將單片機(jī)應(yīng)用到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀上，其控制也 采用了扭矩專用測(cè)控軟件。改造后的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀， 采用了電子自動(dòng)平衡測(cè)力裝置，可控伺服電機(jī)，擺線針輪減速，傳感記錄，電腦手動(dòng)兩控轉(zhuǎn)換并增設(shè)了記錄裝置。 關(guān)鍵詞 ：伺服電機(jī)；擺線針輪減速器；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀。 2 in to to of is at of of is to of on a to of a of of I of a to of to of a of of of to of an of a it 3 to 4 引言 四年的大學(xué)生活接近尾聲時(shí)，我們進(jìn)行了為期近 四 個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年來(lái)我們所學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的一次系統(tǒng)性的總結(jié)與綜合運(yùn)用，同時(shí)也是培養(yǎng)我們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的良好的機(jī)會(huì)，而且畢業(yè)設(shè)計(jì)也是大學(xué)教學(xué)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因此， 認(rèn)真踏實(shí)地做好這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅意味著我們能否順利畢業(yè)，而且對(duì)今后我們走上工作崗位后能否很出色的做好自己的工作也有十分重要意義。另外，畢業(yè)設(shè)計(jì)還可以培養(yǎng)我們獨(dú)立思考，開(kāi)發(fā)思維和協(xié)調(diào)工作的能力，這對(duì)今后踏入社會(huì)以后能否盡快地適應(yīng)社會(huì)也有很大的幫助。機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志之一。這是因?yàn)楣I(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化程度，都會(huì)通過(guò)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展程度反映出來(lái)。人們之所以要廣泛使用機(jī)器，是由于機(jī)器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是能夠大大提高勞動(dòng)生 產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。機(jī)械工業(yè)肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門提供技術(shù)裝備和促進(jìn)技術(shù)改造的重要任務(wù)，在現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程中起著主導(dǎo)和決定性的作用。所以通過(guò)大量設(shè)計(jì)制造和廣泛使用各種各樣先進(jìn)的機(jī)器，就能大大加強(qiáng)和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的力度，加速我國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)。 機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。然而夾具又是 制造系統(tǒng)的重 要組成部分 ， 不論是傳統(tǒng)制造 ， 還是現(xiàn)代制造系統(tǒng) ， 夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。 當(dāng)今激烈 的 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企業(yè)信息化的要求 ,企業(yè)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。我們這些即將大學(xué)畢業(yè)的機(jī)械 工 5 程及自動(dòng)化 專業(yè)的學(xué)生，要進(jìn)行對(duì)本專業(yè)所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行綜合的運(yùn)用和掌握，為此我們要進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，要自己動(dòng)手進(jìn)行思考問(wèn)題，為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量，也要從此邁出展現(xiàn)自己價(jià)值的第一步。 計(jì)目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生完成工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)和基礎(chǔ)理論知識(shí)，獨(dú)立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想和工作作風(fēng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書不只反映了設(shè)計(jì)的思想內(nèi)容，方法和步驟，而且還反映了學(xué)生的文理修養(yǎng)和作風(fēng)。 本說(shuō)明書分為概述、設(shè)計(jì)內(nèi)容、總結(jié)三 大 部分，分別介紹了此 次玩具箱玩具柜關(guān)閉件試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù) ；有關(guān) 玩具箱玩具柜關(guān)閉件試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì) 總體方案確定及框圖、 擺線針輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 、進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 及校核、 光電編碼器的選型 ；主要是對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的心得。 計(jì)任務(wù) 1． 課題任務(wù) 規(guī)則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是建立復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的必備參數(shù)，是解決復(fù)雜系統(tǒng)（如汽車）動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵參數(shù)，因此，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀設(shè)計(jì)就具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)意義。本課題的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一不規(guī)則型體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試設(shè)備，要求能測(cè)質(zhì)量在 0 2． 課題要求 具體要求如下： 1、 調(diào)研和查閱相關(guān)文獻(xiàn)，掌握不規(guī)則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法。 6 2、 對(duì)各種不同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法進(jìn)行分析、比較，選擇綜合性能指標(biāo)最優(yōu)的轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量測(cè)量方法，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀總體設(shè)計(jì)。 3、 繪制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零部件圖。 4、對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀電氣控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，繪制電氣控制部分電路圖。 本課題要求學(xué)生具備較好的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用能力。并且能運(yùn)用三維 件進(jìn)行機(jī)械輔助設(shè)計(jì)，從而培養(yǎng)學(xué)生較好的 力。同時(shí)應(yīng)具備繪制和閱讀機(jī)械圖樣的能力。要求學(xué)生積極、廣泛地收集相關(guān)資料，查閱參考文獻(xiàn)。翻譯相關(guān)英文資料。在做論文期間，要求學(xué)生抓緊有限時(shí)間，根據(jù)課題工作進(jìn)度計(jì)劃，按期完成相關(guān)工作。應(yīng)有端正、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，定 期匯報(bào)工作成績(jī)。 造及工作原理 本機(jī)（圖表 1）加載由計(jì)算機(jī)控制交流伺服控制系統(tǒng)，通過(guò)交流伺服電動(dòng)機(jī)，擺線針輪減速機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)夾頭旋轉(zhuǎn)加載，扭轉(zhuǎn)和扭角檢測(cè)采用高精度扭矩傳感器和光電編碼器，計(jì)算動(dòng)態(tài)顯示試驗(yàn)扭角扭矩曲線，加載速率，試驗(yàn)力峰值等。檢測(cè)方法符合 本試驗(yàn)機(jī)主要用于對(duì)金屬材料或非金屬材料進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，也可以對(duì)零部件或構(gòu)件進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，是航空航天，建材行業(yè)，交通運(yùn)輸，科研部門，各類大專院校和工礦企業(yè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室用來(lái)測(cè)定材料扭轉(zhuǎn)性能必備的檢測(cè)儀器。 加載方法 采用交流伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器，扭矩和扭轉(zhuǎn)角的檢測(cè)：采用高精度對(duì)稱扭矩傳感器；扭轉(zhuǎn)角的檢測(cè)采用高精度 操作特點(diǎn) 具有手動(dòng)操作（有正反向手動(dòng)操作按鈕）和計(jì)算機(jī)操作兩種方式。 7 基于 臺(tái)下的專用測(cè)控軟件，采用人機(jī)交互方式分析計(jì)算被測(cè)材料的機(jī)械性能指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)處理，動(dòng)態(tài)顯示試驗(yàn)曲線，試驗(yàn)結(jié)果儲(chǔ)存，打印。也可人工干預(yù)分析過(guò)程，提高分析的準(zhǔn)確度。 要的組成構(gòu)件 1）伺服電機(jī) 2）擺線針輪減速器 3）傳感器 4) 編碼器及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 8 第二章 伺服電動(dòng)機(jī) 伺服電動(dòng)機(jī)也稱為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。在控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為軸上的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速，以帶動(dòng)控制對(duì)象。伺服電動(dòng)機(jī)有交流和直流兩種。他們的最大特點(diǎn)之可控。再有控制信號(hào)輸入時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)；沒(méi)有控制信號(hào)輸入則停止轉(zhuǎn)動(dòng)；改變控制電壓的大小和相位（或極性）就可以改變伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。因此，它與普通電機(jī)相比具有如下特點(diǎn)： 1、調(diào)速范圍寬廣，四伏電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著控制電壓的改變，能在寬廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)； 2、轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實(shí)現(xiàn)迅速的啟動(dòng)、停轉(zhuǎn)； 3、控制功率小，過(guò)載能力力強(qiáng)，可靠 性性好。 流伺服電機(jī)及其調(diào)速分類和特點(diǎn) 交流伺服電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件。它的任務(wù)是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為軸上的角位移或角速度的變化。交流伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有的基本性能是：良好的可控性，運(yùn)行穩(wěn)定和快速反應(yīng)。良好的可控性是指單向供電時(shí)無(wú)自傳現(xiàn)象； 運(yùn)行穩(wěn)定是指轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而均勻下降；快速響應(yīng)是指交流伺服電動(dòng)機(jī)接到控制信號(hào)時(shí)能快速啟動(dòng)，失去信號(hào)時(shí)能自動(dòng)制動(dòng)并迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 長(zhǎng)期以來(lái)，在要求調(diào)速性能較高的場(chǎng)合，一直占據(jù)主導(dǎo)地位的是應(yīng)用直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)。但直流電動(dòng)機(jī)都存在一些固有的缺點(diǎn)，如電刷和換向 器易磨損，需經(jīng)常維護(hù)。換向器換向時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，使電動(dòng)機(jī)的最高速度受到限制，也使應(yīng)用環(huán)境受到限制，而且直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，所用鋼鐵材料消耗大，制造成本高。而交流電動(dòng)機(jī)，特別是鼠籠式感 9 應(yīng)電動(dòng)機(jī)沒(méi)有上述缺點(diǎn)，且轉(zhuǎn)子慣量較直流電機(jī)小，使得動(dòng)態(tài)響應(yīng)更好。在同樣體積下，交流電動(dòng)機(jī)輸出功率可比直流電動(dòng)機(jī)提高 10﹪～ 70﹪，此外，交流電動(dòng)機(jī)的容量可比直流電動(dòng)機(jī)造得大，達(dá)到更高的電壓和轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都傾向采用交流伺服驅(qū)動(dòng)，交流伺服驅(qū)動(dòng)已有取代直流伺服驅(qū)動(dòng)之勢(shì) 。 步型交流伺服電動(dòng)機(jī) 異步型交流伺服電 動(dòng)機(jī)指的是交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。它有三相和單相之分，也有鼠籠式和線繞式，通常多用鼠籠式三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，質(zhì)量輕 1/2，價(jià)格僅為直流電動(dòng)機(jī)的 1/3。缺點(diǎn)是不能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)范圍很廣的平滑調(diào)速，必須從電網(wǎng)吸收滯后的勵(lì)磁電流。因而令電網(wǎng)功率因數(shù)變壞 。 這種鼠籠轉(zhuǎn)子的異步型交流伺服電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱為異步型交流伺服電動(dòng)機(jī)，用 步型交流伺服電動(dòng)機(jī) 同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)雖較感應(yīng)電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，但比直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單。它的定子與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣，都在定子上裝有對(duì)稱三相繞組。而轉(zhuǎn)子卻不同，按不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)又分電磁式及非電磁式兩大類。非電磁式又分為磁滯式、永磁式和反應(yīng)式多種。其中磁滯式和反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)存在效率低、功率因數(shù)較差、制造容量不大等缺點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床中多用永磁式同步電動(dòng)機(jī)。與電磁式相比，永磁式優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、效率較高；缺點(diǎn)是體積大、啟動(dòng)特性欠佳。但永磁式同步電動(dòng)機(jī)采用高剩磁感應(yīng)，高矯頑力的稀土類磁鐵后，可比直流電動(dòng)外形尺寸約小 1/2，質(zhì)量減輕 60﹪，轉(zhuǎn)子慣量減到直流電動(dòng)機(jī)的 1/5。它與異步電動(dòng)機(jī)相比，由于采用了永磁鐵勵(lì)磁，消除了勵(lì)磁損耗及有關(guān)的雜散損耗，所以效率高。又因?yàn)闆](méi)有電 磁式同步電動(dòng)機(jī)所需的集電環(huán)和電刷等，其機(jī)械可靠性與感應(yīng)（異步）電動(dòng)機(jī)相同， 10 而功率因數(shù)卻大大高于異步電動(dòng)機(jī)，從而使永磁同步電動(dòng)機(jī)的體積比異步電動(dòng)機(jī)小些。這是因?yàn)樵诘退贂r(shí)，感應(yīng)（異步）電動(dòng)機(jī)由于功率因數(shù)低，輸出同樣的有功功率時(shí)，它的視在功率卻要大得多，而電動(dòng)機(jī)主要尺寸是據(jù)視在功率而定的。 交流伺服電機(jī)的控制方法有三種： 1、幅值控制 2、相位控制 3、幅值 流伺服電機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng) 直流伺服電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中和交流伺服電動(dòng)機(jī)一樣，用作執(zhí)行元件。對(duì)它的主要要求是要有下垂的機(jī)械特性，線性的 調(diào)節(jié)特性和對(duì)控制信號(hào)能做出快速的響應(yīng)。 直流伺服電動(dòng)機(jī)通常用于功率稍大的系統(tǒng)中，其輸出功率一般為1W— 600W。但也有數(shù)千瓦的，它的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與普通直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)相同，不同點(diǎn)只是它做得比較細(xì)長(zhǎng)一些以便滿足快速響應(yīng)的要求。 直流伺服電機(jī)的調(diào)速 由公式： 直流電機(jī)調(diào)速有三種方法： （ 1）改變電區(qū)電壓 U：由額定電壓向 下調(diào)低，轉(zhuǎn)速也由額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)低，調(diào)速范圍大。 （ 2）改變磁通量 Φ （即改變 改變激磁回路的電阻可改變 Φ 。由于激磁回路電感大，電氣時(shí)間常數(shù)大，調(diào)速快速性差，轉(zhuǎn)速只能由額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)高。 （ 3）在電樞回路中串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻。轉(zhuǎn)速只能調(diào)低，銅耗大，不經(jīng)濟(jì)。直流伺服電機(jī)通常采用調(diào)壓調(diào)速。 11 直流伺服電機(jī)與交流伺服電機(jī)的機(jī)械特性比較，前者堵轉(zhuǎn)矩大，特性曲線線性度好，機(jī)械特性較硬。缺點(diǎn)是有換向器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要經(jīng)常維護(hù)，產(chǎn)生無(wú)線電干擾。在確定系統(tǒng)中采用何種電動(dòng)機(jī)時(shí)許綜合考慮其電機(jī)特點(diǎn) 所以在本次轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀改造畢業(yè)設(shè) 計(jì)中所用的電機(jī)選用交流伺服電機(jī) 。 流伺服電機(jī)速度控制原理 一般伺服都有三種控制方式：速度控制方式，轉(zhuǎn)矩控制方式，位置控制方式。 速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來(lái)控制的。位置控制是通過(guò)發(fā)脈沖來(lái)控制的。就伺服驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)速度來(lái)看，轉(zhuǎn)矩模式運(yùn)算量最小，驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最快；位置模式運(yùn)算量最大，驅(qū)動(dòng)器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)最慢。 對(duì)運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)態(tài)性能有比較高的要求時(shí)，需要實(shí)時(shí)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。那么如果控制器本身的運(yùn)算速度很慢（比如 低端運(yùn)動(dòng)控制器），就用位置方式控制。如果控制器運(yùn)算速度比較快 ，可以用速度方式，把位置環(huán)從驅(qū)動(dòng)器移到控制器上，減少驅(qū)動(dòng)器的工作量，提高效率（比如大部分中高端運(yùn)動(dòng)控制器）；如果有更好的上位控制器，還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制，把速度環(huán)也從驅(qū)動(dòng)器上移開(kāi)，這一般只是高端專用控制器才能這么干，而且，這時(shí)完全不需要使用伺服電機(jī)。 換一種說(shuō)法是： 1、轉(zhuǎn)矩控制：轉(zhuǎn)矩控制方式是通過(guò)外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來(lái)設(shè)定電機(jī)軸對(duì)外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，具體表現(xiàn)為例如 10V 對(duì)應(yīng) 5外部模擬量設(shè)定為 5部負(fù)載等 于 電機(jī)不轉(zhuǎn)，大于 2 轉(zhuǎn)（通常在有重力負(fù)載情況下產(chǎn)生）?？梢酝ㄟ^(guò)即時(shí)的改變模擬量的設(shè)定來(lái)改變?cè)O(shè)定的力矩大小，也可通過(guò)通訊方式改變對(duì)應(yīng)的地址的數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用主要在對(duì)材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如饒線裝置或拉光纖設(shè)備，轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時(shí)更改以確保材質(zhì)的受力不會(huì)隨著纏繞半徑的變化而改變。 2、位置控制：位置控制模式一般是通過(guò)外部輸入的脈沖的頻率來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過(guò)脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，也有些伺服可以通過(guò)通訊方式直接對(duì)速度和位移進(jìn)行賦值 。由于位置模式可以對(duì)速度和位置都有很嚴(yán)格的控制，所以一般應(yīng)用于定位裝置。應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械等等。 3、速度模式：通過(guò)模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán) 制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位，但必須把電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)給上位反饋以做運(yùn)算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測(cè)位置信號(hào)，此時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號(hào)就由直接的最終負(fù)載端的檢測(cè)裝置來(lái)提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過(guò)程中的誤差，增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。 頻與伺服的關(guān)系及應(yīng)用 隨著工業(yè)水平的發(fā)展，自動(dòng) 化 水平的提高，變頻技術(shù)和伺服在工業(yè)自動(dòng)化控制上有著廣泛的應(yīng)用，變頻技術(shù)： 簡(jiǎn)單的變頻器只能調(diào)節(jié)交流電機(jī)的速度，這時(shí)可以開(kāi)環(huán)也可以閉環(huán)要視控制方式和變頻器而定，這就是傳統(tǒng)意義上的 V/F 控制方式?，F(xiàn)在很多的變頻已經(jīng)通過(guò)數(shù)學(xué)模型的建立，將交流電機(jī)的定子磁場(chǎng) 在大多數(shù)能進(jìn)行力矩控制的著名品牌的變頻器都是采用這樣方式控制力矩， 樣反饋后構(gòu)成閉 13 環(huán)負(fù)反饋的電流環(huán)的 節(jié)；這 樣可以既控制電機(jī)的速度也可控制電機(jī)的力矩，而且速度的控制精度優(yōu)于 v/f 控制，編碼器反饋也可加可不加，加的時(shí)候控制精度和響應(yīng)特性要好很多。伺服系統(tǒng) ： 1、伺服驅(qū)動(dòng)器 在發(fā)展了變頻技術(shù)的前提下，在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的電流環(huán)，速度環(huán)和位置環(huán)（變頻器沒(méi)有該環(huán)）都進(jìn)行了比一般變頻更精確的控制技術(shù)和算法運(yùn)算，在功能上也比傳統(tǒng)的伺服強(qiáng)大很多，主要的一點(diǎn)可以進(jìn)行精確的位置控制。通過(guò)上位控制器發(fā)送的脈沖序列來(lái)控制速度和位置（當(dāng)然也有些伺服內(nèi)部集成了控制單元或通過(guò)總線通訊的方式直接將位置和速度等參數(shù)設(shè)定在驅(qū)動(dòng)器里），驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的算法和 更快更精確的計(jì)算以及性能更優(yōu)良的電子器件使之更優(yōu)越于變頻器 。 2、電機(jī)方面 伺服電機(jī)的材料、結(jié)構(gòu)和加工工藝要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻器驅(qū)動(dòng)的交流電機(jī)（一般交流電機(jī)或恒力矩、恒功率等各類變頻電機(jī)），也就是說(shuō)當(dāng)驅(qū)動(dòng)器輸出電流、電壓、頻率變化很快的電源時(shí)，伺服電機(jī)就能根據(jù)電源變化產(chǎn)生響應(yīng)的動(dòng)作變化，響應(yīng)特性和抗過(guò)載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻器驅(qū)動(dòng)的交流電機(jī)，電機(jī)方面的嚴(yán)重差異也是兩者性能不同的根本。就是說(shuō)不是變頻器輸出不了變化那么快的電源信號(hào)，而是電機(jī)本身就反應(yīng)不了，所以在變頻的內(nèi)部算法設(shè)定時(shí)為了保護(hù)電機(jī)做了相應(yīng)的過(guò)載設(shè)定。當(dāng)然即使不設(shè)定變頻器的輸出能力還是有限的，有些性能優(yōu)良的變頻器就可以直接驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī) 。 兩者的共同點(diǎn)：交流伺服的技術(shù)本身就是借鑒并應(yīng)用了變頻的技術(shù)，在直流電機(jī)的伺服控制的基礎(chǔ)上通過(guò)變頻的 式模仿直流電機(jī)的控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)交流伺服電機(jī)必然有變頻的這一環(huán)節(jié)：變頻就是將工頻的 50、 60交流電先整流成直流電，然后通過(guò)可控制門極的各類晶體管（ ）通過(guò)載波頻率和 節(jié)逆變?yōu)轭l率可調(diào)的波形類似于正余弦的脈動(dòng)電，由于頻率可調(diào)，所以交流電機(jī)的速度就可調(diào)了 14 （ n=60f/2p ， n 轉(zhuǎn)速， 由于變頻器和伺服在性能和功能上的不同，所以應(yīng)用也不大相同 ： 1、在速度控制和力矩控制的場(chǎng)合要求不是很高的一般用變頻器，也有在上位加位置反饋信號(hào)構(gòu)成閉環(huán)用變頻進(jìn)行位置控制的，精度和響應(yīng)都不高?，F(xiàn)有些變頻也接受脈沖序列信號(hào)控制速度的，但好象不能直接控制位置。 2、 在有嚴(yán)格位置控制要求的場(chǎng)合中只能用伺服來(lái)實(shí)現(xiàn)，還有就是伺服的響應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于變頻，有些對(duì)速度的精度和響應(yīng)要求高的場(chǎng)合也用伺服控制，能用變頻控制的運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合幾乎都能用伺服取代，關(guān)鍵是兩點(diǎn)：一是價(jià)格伺服遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻，二是功率的原因：變頻最 大的能做到幾百 至更高，伺服最大就幾十 服的基本概念是準(zhǔn)確、精確、快速定位。變頻是伺服控制的一個(gè)必須的內(nèi)部環(huán)節(jié)，伺服驅(qū)動(dòng)器中同樣存在變頻（要進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速）。但伺服將電流環(huán)速度環(huán)或者位置環(huán)都閉合進(jìn)行控制，這是很大的區(qū)別。除此外，伺服電機(jī)的構(gòu)造與普通電機(jī)是有區(qū)別的，要滿足快速響應(yīng)和準(zhǔn)確定位?，F(xiàn)在市面上流通的交流伺服電機(jī)多為永磁同步交流伺服，但這種電機(jī)受工藝限制，很難做到很大的功率，十幾 樣在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用允許的情況下多采用交流異步伺服，這時(shí)很多驅(qū)動(dòng)器就是高端變頻器，帶編碼器 反饋閉環(huán)控制 。 流伺服電機(jī)的變頻調(diào)速原理 由 s)-(1}{n{ n } r /m m r / m i m i n}{-}{ / 6 0 { f } ??? 可知，改變定子電源頻率可以改變同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。又有異步電動(dòng)機(jī)的電勢(shì)公式可知外加電壓近似于頻率和磁通的乘積成正比，即 ??? 由于 f/ ??? ，因此，若外加電壓不變，則磁通隨頻 15 率改變而改變，亦即頻率降低，則磁通增加；、頻率增加，磁通降低。顯而易見(jiàn)，前者有可能造成電動(dòng)機(jī)的磁路過(guò)飽 和，從而導(dǎo)致電流的增加而引起鐵心過(guò)熱。為了解決這一問(wèn)題，這要求在變頻調(diào)速系統(tǒng)中降頻的同時(shí)最好降壓，即頻率與電壓能協(xié)調(diào)控制，亦即 一般來(lái)說(shuō)，在恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速系統(tǒng)中，如果能保持 ?/值，則可保證調(diào)速過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力保持不變。同時(shí)，可滿足磁通 ? 基本不變的要求。而在恒功率調(diào)速時(shí)，如能滿足 ?定值的條件，則調(diào)速過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力也保持不變，但此時(shí)磁通將發(fā)生 變化，如果此時(shí)亦按恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速滿足 ?/值的條件，則磁通將基本保持不變，但電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力將在調(diào)速過(guò)程中改變。從而根據(jù) /調(diào)控制的方法不同，可以有不同的調(diào)速特性。 頻調(diào)速系統(tǒng)的分類 變頻調(diào)速系統(tǒng)可以分為交 交變頻調(diào)速與交 者常稱為帶直流環(huán)節(jié)的間接變頻調(diào)速，后者則常稱為直接變頻調(diào)速。 在專業(yè)課學(xué)習(xí)過(guò)程中可知：交 直 優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)省了換流環(huán)節(jié)，提高了效率；在低頻時(shí)波 形較好，電動(dòng)機(jī)諧損耗及轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)大大減小。其缺點(diǎn)是：最高頻率受電網(wǎng)頻率的限制，且主回路元件數(shù)量多。故一般適用于低速、大容量的場(chǎng)合，如球磨機(jī)、礦井提升機(jī)、電力機(jī)車及軋機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀的改造選用交 交變頻調(diào)速。在交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)中，首先將電網(wǎng)中交流電整流成直流電，再通過(guò)逆變器將直流電逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電。前者目前主要采用晶閘管整流器來(lái)完成；逆變器的作用與整流器的作用相反，一般包括逆變電路及換流電路兩部分。逆變電路又有單相與多相、零式與僑式之分。換流電 16 路是保證當(dāng)前導(dǎo)通的一只晶閘管換為后一只晶閘管導(dǎo) 通時(shí)，確保前者能可靠關(guān)斷的裝置。就整個(gè)變頻裝置而言，又根據(jù)從直流變到交流的中間環(huán)節(jié)濾波方法的不同而派生出兩種不同的線路，即所謂電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)和電路型變頻調(diào)速系統(tǒng)。 圖示為電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖 系統(tǒng)中，晶閘管整流、移相觸發(fā)電路、脈沖放大器、電壓及速度負(fù)反饋環(huán)節(jié)的電路及原理與交流調(diào)速系統(tǒng)沒(méi)有多大差別，其中，速度給定與頻率發(fā)生器電路是用來(lái)將給定電壓變換為一定頻率脈沖信號(hào)的電路，通常采用單結(jié)晶體管振蕩器，也有采用晶體管多諧振蕩器、間歇振蕩 器等組成。該輸出脈沖分別送至環(huán)形計(jì)數(shù)器及頻率 /電壓變換器中。環(huán)形計(jì)數(shù)器實(shí)質(zhì)是一個(gè)分頻器，它把來(lái)自頻率發(fā)生器的脈沖 6 個(gè)一組依次分配，經(jīng)過(guò)脈沖放大后，順序觸發(fā)逆變器的 6只晶閘管來(lái)實(shí)現(xiàn)逆變。頻率 /電壓變換器是為了實(shí)現(xiàn)電壓與頻率的協(xié)調(diào)控制的。因?yàn)樵谧冾l的同時(shí)，必須相應(yīng)的改變直流度給定 － ～ 頻率 發(fā)生器 環(huán)形 計(jì)數(shù)器 脈沖 放大器 F/V 變換器 直流 放大 器 移相 電路 變頻 M － ～ 變頻器 17 電壓，以滿足調(diào)速系統(tǒng)的要求。頻率 /電壓變換器把脈沖信號(hào)變換為寬度與頻率成線性關(guān)系的矩形波。即當(dāng)脈沖信號(hào)的頻率增高時(shí)，其輸出電壓也增高，控制晶閘管整流器的控制角 a 前移，使晶閘管整流器的輸出電壓也增高。 目前通用型變頻器主要是交 交變頻器，其 主要電路為下圖。同時(shí)變頻器的核心電路，有整流回路（交 流濾波電路（能耗電路）及逆變電路（直 成，當(dāng)然還包括限流電路，制動(dòng)電路，控制電路等組成。 1）整流電路（交 如下圖所示，通用變頻器的整流電路是由三相橋式整流橋組成。它的功能是將工頻電源進(jìn)行整流，經(jīng)中間直流環(huán)節(jié)平波后為逆變電路和控制電路提供所需的直流電源。三相交流電源一 般需經(jīng)過(guò)吸收電容和壓敏電阻網(wǎng)絡(luò)引入整流橋的輸入端。網(wǎng)絡(luò)的作用，是吸收交流電網(wǎng)的高頻諧波信號(hào)和浪涌過(guò)電壓，從而避免由此而損壞變頻器。當(dāng)電源電壓為三相 380流器件的最大反向電壓一般為 1200— 1600V，最大整流電流為變頻器額定電流的兩倍。 18 2）濾波電路（能耗電路） 逆變器的負(fù)載屬感性負(fù)載的異步電動(dòng)機(jī)，無(wú)論異步電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)或發(fā)電狀態(tài)，在直流濾 波電路和異步電動(dòng)機(jī)之間，總會(huì)有無(wú)功功率的交換，這種無(wú)功能量要靠直流中間電路的儲(chǔ)能元件來(lái)緩沖。同時(shí)，三相整流橋輸出的電壓和電流屬直流脈沖電壓和電流。為了減小直流電壓和電流的波動(dòng)，直流濾波電路起到對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行濾波的作用。 通用變頻器直流濾波電路的大容量鋁電解電容，通常是由若干個(gè)電容器串聯(lián)和并聯(lián)構(gòu)成電容器組，以得到所需的耐壓值和容量。另外，因?yàn)殡娊怆娙萜魅萘坑休^大的離散性，這將使它們隨的電壓不相等。因此，電容器要各并聯(lián)一個(gè)阻值等相的勻壓電阻，消除離散性的影響，因而電容的壽命則會(huì)嚴(yán)重制約變頻器的壽命。 3） 逆變電路（直交轉(zhuǎn)換） 逆變電路的作用是在控制電路的作用下，將直流電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓都可以任意調(diào)節(jié)的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，所以逆變電路是變頻器的核心電路之一，起著非常重要的作用。 最常見(jiàn)的逆變電路結(jié)構(gòu)形式是利用六個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件（ 成的三相橋式逆變電路，有規(guī)律的控制逆變器中功率開(kāi)關(guān)器件 的導(dǎo) 19 通與關(guān)斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。 通常的中小容量的變頻器主回路器件一般采用集成模塊或智能模塊。智能模塊的內(nèi)部高度集成了整流模塊、逆變模塊、各種傳感器、 保護(hù)電路及驅(qū)動(dòng)電路。如三菱公司生產(chǎn)的 士公司生產(chǎn)的7門子公司生產(chǎn)的 ，內(nèi)部集成了整流模塊、功率因數(shù)校正電路、 塊的典型開(kāi)關(guān)頻率為 20護(hù)功能為欠電壓、過(guò)電壓和過(guò)熱故障時(shí)輸出故障信號(hào)燈。逆變電路中都設(shè)置有續(xù)流電路。續(xù)流電路的功能是當(dāng)頻率下降時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也隨之下降。為異步電動(dòng)機(jī)的再生電能反饋至直流電路提供通道。在逆變過(guò)程中，寄生電感釋放能量提供通道。另外，當(dāng)位于同一橋臂上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)，同 時(shí)處于開(kāi)通狀態(tài)時(shí)將會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象，并燒毀換流器件。所以在實(shí)際的通用變頻器中還設(shè)有緩沖電路等各種相應(yīng)的輔助電路，以保證電路的正常工作和在發(fā)生意外情況時(shí)，對(duì)換流器件進(jìn)行保護(hù)。 動(dòng)機(jī)的選型計(jì)算 所得設(shè)計(jì)的扭轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)加以折算進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算。 1） 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩 W* ?? 式（ 0 0??? ? 式（ 74 6 7*l ???? ? 式（ — 電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 — 生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩 20 — 電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角速度 — 電動(dòng)機(jī)功率 2） 工作狀態(tài)下的載荷負(fù)載轉(zhuǎn)矩 在正常狀態(tài)下，工作狀態(tài)負(fù)荷轉(zhuǎn)矩應(yīng)不超過(guò)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的 80% Tr m %*Tm s ? 式（ — 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 N*M — 工作狀態(tài)載荷轉(zhuǎn)矩 N*M 0*T ? 式（ 8 7 5 NT ? 式（ 1、 鑒于此選擇的電機(jī)為 所以運(yùn)用交直交 變頻調(diào)速系統(tǒng)將電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度調(diào)至 87轉(zhuǎn) /分鐘。 型號(hào) 額定功率 額定轉(zhuǎn)速 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 3000R/21 第三章 傳感器的選用 感器選用的一般原則： 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量 環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。 1、根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型 要進(jìn)行 — 個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因 為，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大?。槐粶y(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。 在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。 2、靈敏度的選擇 通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出 信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少?gòu)耐饨缫氲膹S擾信號(hào)。 22 傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。 3、 頻率響應(yīng)特性 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有 — 定延遲，希 望延遲時(shí)間越短越好。 傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。 在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn) (穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等 )響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差。 4、線性范圍 傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。 但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性 ，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。 5、穩(wěn)定性 傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。 23 在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。 傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過(guò)使用期后，在使 用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。 在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。 6、精度 精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。 如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量 值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。 對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。 字式扭矩傳感器技術(shù)性能及應(yīng)用 字式扭矩傳感器的基本性能 在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力系統(tǒng)中最頻繁涉及到的參數(shù) :旋轉(zhuǎn)扭矩 ,為了檢測(cè)旋轉(zhuǎn)扭矩傳統(tǒng)使用較多的是扭轉(zhuǎn)角相位差式傳感器，該方法是在彈性軸的兩端安裝著兩組齒數(shù)、形狀及安裝角度完全相同的齒輪，在齒輪的外側(cè)各安裝著一只接近（磁或光）傳感器。當(dāng)彈性軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，這兩組傳感器 就可以測(cè)量出兩組脈沖波，比較這兩組脈沖波的前后沿的相位差就可以計(jì)算出彈性軸所承受的扭矩量。該方法的優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩信號(hào)的非接觸傳遞，檢測(cè)信號(hào) 24 為數(shù)字信號(hào)；缺點(diǎn)：體積較大，不易安裝，低轉(zhuǎn)速時(shí)由于脈沖波的前后沿較緩不易比較，因此低速性能不理想。（見(jiàn)圖一） 圖一 扭轉(zhuǎn)角相位差式扭矩傳感器 示意圖 扭矩測(cè)試比較成熟的檢測(cè)手段為應(yīng)變電測(cè)技術(shù)。它具有精度高，頻響快，可靠性好，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 將專用的測(cè)扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測(cè)彈性軸上，并組成應(yīng)變橋，若向應(yīng)變橋提供工作電源即可測(cè)試該彈性軸受扭的電信號(hào)。這就是基本的扭矩傳感器模式。 （見(jiàn)圖二）但是在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中，最棘手的問(wèn)題是旋轉(zhuǎn)體上的應(yīng)變橋的橋壓輸入及檢測(cè)到的應(yīng)變信號(hào)輸出如何可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間傳遞，通常的做法是用導(dǎo)電滑環(huán)來(lái)完成。 圖二 基本的扭矩傳感器 由于導(dǎo)電滑環(huán)屬于磨擦接觸，因此不可避免地存在著磨損并發(fā)熱，因而限制了旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速及導(dǎo)電滑環(huán)的使用壽命。及由于接觸不可靠引起信號(hào)波動(dòng)，因而造成測(cè)量誤差大甚至測(cè)量不成功。為了克服導(dǎo)電滑環(huán)的缺陷，另一個(gè)辦法就是采用無(wú)線電遙測(cè)的方法 :將扭矩應(yīng)變信號(hào)在旋轉(zhuǎn)軸上 25 放大并進(jìn)行 V/F 轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，通過(guò)載波調(diào)制用無(wú)線電發(fā)射的方法從旋轉(zhuǎn)軸上發(fā)射至軸外，再用無(wú)線電接 收的方法，就可以得到旋轉(zhuǎn)軸受扭的信號(hào)（見(jiàn)圖三）。 圖三 旋轉(zhuǎn)軸上的能源供應(yīng)是固定在旋轉(zhuǎn)軸上的電池。該方法即為遙測(cè)扭矩儀。 （見(jiàn)圖四）遙測(cè)扭矩儀成功之處在于克服了電滑環(huán)的兩項(xiàng)缺陷，但也存在著三個(gè)不足之處，其一：易受使用現(xiàn)場(chǎng)電磁波的干擾；其二：由于是電池供電，所以只能 短期使用。其三：由于在旋轉(zhuǎn)軸上附加了結(jié)構(gòu)，易引起高轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)平衡問(wèn)題。在小量程及小直徑軸時(shí)更突出。數(shù)字式扭矩傳感器吸取了上述各種方法的優(yōu)點(diǎn)并克服了其缺陷 ,在應(yīng)變傳感器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了兩組旋轉(zhuǎn)變壓器 ,實(shí)現(xiàn)了能源及信號(hào)的非接觸傳遞。并做到了扭矩信號(hào)的傳遞與是否旋轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，與轉(zhuǎn)速大小無(wú)關(guān)，與旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)。 26 圖四 字式扭矩傳感器 特點(diǎn) 1．既可以測(cè)量靜止扭矩，也可以測(cè)量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩； 2．既可以測(cè)量靜態(tài)扭矩，也可以測(cè)量動(dòng)態(tài)扭矩； 3．檢測(cè)精度高，穩(wěn)定性好；抗干擾性強(qiáng)； 4．體積小，重量輕，多種安裝結(jié)構(gòu)，易于安裝使用； 5．不需反復(fù)調(diào)零即可連續(xù)測(cè)量正反轉(zhuǎn)扭矩； 6．沒(méi)有導(dǎo)電環(huán)等磨損件，可以高轉(zhuǎn)速長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行； 7．傳感器輸出高電平頻率信號(hào)可直接送計(jì)算機(jī)處理； 8．測(cè)量彈性體強(qiáng)度大可承受 100%的過(guò)載。 字式扭矩傳感器 測(cè)量原理 將專用的測(cè)扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測(cè)彈性軸上并組成應(yīng)變橋 ,向應(yīng)變橋提供電源即可測(cè)得該彈性軸受扭的電信號(hào)。將該應(yīng)變信號(hào)放大后，經(jīng)過(guò)壓 /頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號(hào)。本系統(tǒng)的能源輸入及信號(hào)輸出是由兩組帶間隙的特殊環(huán)型變壓器承擔(dān)的 ,因此實(shí)現(xiàn)了無(wú)接觸的能源及信號(hào)傳遞功能。（虛線內(nèi)為旋轉(zhuǎn)部分） （見(jiàn)圖五）。 27 圖五 字式扭矩傳感器 原理結(jié)構(gòu) 在一段特制的彈性軸上粘貼上專用的測(cè)扭應(yīng)片并組成變橋，即為基礎(chǔ)扭矩傳感器；在軸上固定著：（ 1）能源環(huán)形變壓器的次級(jí)線圈，（ 2）信號(hào)環(huán)形變壓器初級(jí)線圈，（ 3）軸上印刷電路板，電路板上包含整流穩(wěn)定電源、儀表放大電路、 V/傳感器的外殼上固定著（ 1）激磁電路，（ 2）能源環(huán)形變壓器的初級(jí)線圈（輸入），（ 3）信號(hào)環(huán)形變壓器次級(jí)線圈（輸出），（ 4）信號(hào)處理電路。 字式扭矩傳感器 工 作過(guò)程 向傳感器提供 ±15V 電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生 400方波，經(jīng)過(guò) 率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過(guò)能源環(huán)形變壓器 到的交流電源通過(guò)軸上的整流濾波電路得到 ±5V 的直流電源，該電源做運(yùn)算放大器 工作電源；由基準(zhǔn)電源 雙運(yùn)放 成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及 V/F 轉(zhuǎn)換器的工作電源。當(dāng)彈性軸受扭時(shí)，應(yīng)變橋檢測(cè)得到的 大成 v 的強(qiáng)信號(hào)，再通過(guò) V/F 轉(zhuǎn)換器 過(guò)信號(hào)環(huán)形變壓器 經(jīng)過(guò)傳感器外殼上的信號(hào)處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號(hào)，該信號(hào)為 既可提供給專用二次儀表或頻率計(jì)顯示也可直接送計(jì)算機(jī)處理。由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動(dòng) 之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi)，形成有效的屏蔽，因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。 28 本傳感器輸出的頻率信號(hào)在零點(diǎn)時(shí)為 量程時(shí)為 5滿量程變量為 5000 個(gè)數(shù) /每秒。轉(zhuǎn)速測(cè)量采用光電齒輪或者磁電齒輪的測(cè)量方法，軸每旋轉(zhuǎn)一周可產(chǎn)生 60個(gè)脈沖，高速或中速采樣時(shí)可以用測(cè)頻的方法，低速采樣時(shí)可以用測(cè)周期的方法。本傳感器精度可達(dá) ±～ ±（ F·S ）。由于傳感器輸出為頻率信號(hào)，所以無(wú)需 字式扭矩傳感器的 應(yīng)用范圍 1．檢測(cè)發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī) ，內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備輸出扭矩及功率； 2．檢測(cè)減速機(jī)，風(fēng)機(jī)，泵，攪拌機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)，螺旋槳，鉆探機(jī)械等設(shè)備的負(fù)載 扭矩及輸入功率； 3．檢測(cè)各種機(jī)械加工中心，自動(dòng)機(jī)床的工作過(guò)程中的扭矩； 4．各種旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備系統(tǒng)所傳遞的扭矩及效率； 5．檢測(cè)扭矩的同時(shí)可以檢測(cè)轉(zhuǎn)速，軸向力； 6．可用于制造粘度計(jì)，電動(dòng)（氣動(dòng)，液力）扭力扳手。 7．使用兩組聯(lián)軸器，將傳感器安裝在動(dòng)力源和負(fù)載之間。 字式扭矩傳感器的 安裝方式 本傳感器屬貫通形安裝方法，一般需要通過(guò)聯(lián)軸器安裝，為了便于在特殊要求的條件下使用，本傳感器還有七種變形結(jié)構(gòu)： 1． 如果要求傳動(dòng)系統(tǒng)的軸向不因安裝了傳感器 而加長(zhǎng)，則可使用智能聯(lián)軸器 可以承擔(dān)聯(lián)軸器的功能。也就是一種帶檢測(cè)功能的聯(lián)軸器。 29 2． 被測(cè)傳動(dòng)系統(tǒng)不允許加長(zhǎng)但可以拆卸時(shí)，則可以使用套裝式扭矩傳感器套在被測(cè)軸上即可測(cè)試。 3． 被測(cè)傳動(dòng)系統(tǒng)既不允許加長(zhǎng)又不可以拆卸時(shí)，則可以使用在現(xiàn)場(chǎng)組裝的卡裝式扭矩傳感器。從軸的兩側(cè)卡在軸上即可進(jìn)行測(cè)試。即可長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)也可短期檢測(cè)。與電流鉗形表相似。 4． 有的測(cè)試系統(tǒng)既有扭力又有軸向力時(shí)則可以使用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速軸向力三參數(shù)傳感器；既可以避免軸向力對(duì)扭力測(cè)試的干擾又可以測(cè)量軸向力的信號(hào)； 5． 在高轉(zhuǎn)速或超高轉(zhuǎn)速下測(cè)試時(shí)可以使用 無(wú)軸承式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器； 6． 如果被測(cè)系統(tǒng)為不旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)可以使用扭矩傳感變送器； 7．如果被測(cè)系統(tǒng)最大值在 5mN·m 至 1N·m 時(shí)可以使用小量程轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器。 能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x 為了更方便的使用本系列扭矩傳感器特配合設(shè)計(jì)了智能轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x與計(jì)算機(jī)虛擬儀器，該兩種儀器可以直接顯示出正在測(cè)量的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速，功率值的數(shù)值及曲線，也可以設(shè)定轉(zhuǎn)矩的限定值，超值報(bào)警，還可以保存本次測(cè)量的轉(zhuǎn)矩峰值及曲線，并且可以打印出上述各參數(shù)及曲線圖 。 30 第四章 光電編碼器原理及應(yīng)用電路 電編碼器原理 光電編碼 器，是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光 電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖如圖 1所示；通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差 90。 根據(jù)檢測(cè)原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。根據(jù)其刻度方法及信號(hào)輸出形式，可分為增量式、絕對(duì)式以及混合式三種。 量式編碼器 原理輸出三增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)組方波脈沖 A、 相；A、 沖相位差 90海傭煞獎(jiǎng)愕嘏卸銑魴較潁鳽相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。它的優(yōu)點(diǎn)是原理構(gòu)造簡(jiǎn)單，機(jī)械平均