畢業(yè)論文JYCS-Ⅲ型機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)研究(共59頁)

1、PAGE 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGE PAGE 54畢業(yè)設(shè)計(b y sh j)(論文)課 題 名 稱 JYCS-型機(jī)械系統(tǒng)性能(xngnng)研究及參數(shù) 可視化分析(fnx)實驗臺 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 系、年級專業(yè) 08級 機(jī)械類（現(xiàn)代制造技術(shù)方向） 指 導(dǎo) 教 師 陳 志 剛 職 稱 教 授 2012年5月20日內(nèi)容提要(ni rn t yo)為了(wi le)解決機(jī)械設(shè)計課程相關(guān)實驗分散進(jìn)行，缺乏組合實驗的問題，設(shè)計了一種JYCS-型機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實驗臺。該實驗臺利用(lyng)光柵角位移傳感器測量轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的大小，利用高精度拉壓力傳感器測量加載在軸瓦上壓力的大

2、小，利用貼在螺栓組螺栓上的應(yīng)變片感應(yīng)靜載荷的大小。整個試驗臺可以實現(xiàn)帶傳動，鏈傳動，滑動軸承，動態(tài)螺栓，螺栓組螺栓的性能測試與分析，也可對整個機(jī)械系統(tǒng)性能進(jìn)行測試分析。該實驗臺對不同工作條件下工作的傳動部分的性能參數(shù)進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)可通過數(shù)碼管顯示或計算機(jī)自動采集分析，顯示運(yùn)動參數(shù)的實時變化曲線，具有綜合性強(qiáng)、完整性好、便于教師指導(dǎo)實驗等優(yōu)點。其檢測控制系統(tǒng)以51系列單片機(jī)組為核心，配有放大、濾波、抗干擾電路實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、放大、初步處理和數(shù)據(jù)通訊，以及電機(jī)控制等功能，利用串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集箱和電腦之間的信息通訊；以Vb為開發(fā)平臺，包括實驗內(nèi)容介紹、參數(shù)可視化分析、實驗結(jié)果分析等內(nèi)容；實驗結(jié)果可以以

3、文本形式保存，并可在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送，便于網(wǎng)絡(luò)化實驗，而且教師可在網(wǎng)上批改作業(yè)。此設(shè)計在整體上結(jié)構(gòu)布局合理，將機(jī)械工程測試技術(shù)和計算數(shù)據(jù)處理技術(shù)結(jié)合一體，具有較好的經(jīng)濟(jì)性和實用性,有助于增強(qiáng)學(xué)生的工程實踐能力。SummaryIn order to solve mechanical design course experiments, the lack of a combination of experiment, design a JYCS-III mechanical system performance and parameter visualization analysis of experi

4、mental units. The experimental use of the size of the grating angular displacement sensor to measure shaft speed, precision pull the pressure sensor to measure the size of the load pressure in the bush, using a strain gauge sensor attached to the bolt of the bolt group the size of the static load. T

5、he entire test rig can be belt drive, chain drive, sliding bearings, dynamic bolt, the bolt of the bolt group performance testing and analysis, but also the entire mechanical system performance test. The experimental transmission part of the performance parameters under different working conditions

6、for testing, data through the digital display or automatic computer acquisition and analysis, and display real-time curve of the motion parameters, a comprehensive and strong, good integrity and to facilitate the guidance of teachers experiments and other advantages. Detection and Control System 51

7、series microcontroller as the core, with amplification, filtering, anti-jamming circuit for data acquisition, amplification, preliminary processing and data communications, and motor control functions, using the serial interface between the data acquisition box and computer information and communica

8、tion; Vb as a development platform, including the experiment, the parameters of visual analysis, the analysis of experimental results; experimental results can be saved as text, can be sent on the network, to facilitate networking experiments, and teachers can online correcting homework. This design

9、 in the overall structure of the rational layout, mechanical engineering test and calculation of data processing technology combined with one, with good economic and practical help to strengthen the ability of students in the engineering practice.目 錄 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc19343 內(nèi)容提要(ni rn

10、t yo)ISummaryII HYPERLINK l _Toc13289 1 緒論(xln)1 HYPERLINK l _Toc21788 1.1 實驗室的簡介(jin ji)1 HYPERLINK l _Toc26830 1.2 課題來源3 HYPERLINK l _Toc17287 1.3 國內(nèi)外儀器儀表的發(fā)展趨勢31.4 實驗臺設(shè)計內(nèi)容11 HYPERLINK l _Toc887 2實驗臺總體結(jié)構(gòu)布局13 HYPERLINK l _Toc17979 2.1實驗臺總體構(gòu)思13 HYPERLINK l _Toc28419 2.2實驗傳動路線的擬定13 HYPERLINK l _Toc318

11、11 2.3 實驗臺總體結(jié)構(gòu)布局圖 PAGEREF _Toc31811 15 HYPERLINK l _Toc17224 2.4制動系統(tǒng)的選擇 PAGEREF _Toc17224 15 HYPERLINK l _Toc20207 3 本實驗臺的組成及調(diào)整19 HYPERLINK l _Toc7178 3.1結(jié)構(gòu)流程圖19 HYPERLINK l _Toc5895 4本實驗臺上帶傳動和軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計計算24 HYPERLINK l _Toc19732 4.1帶輪傳動的計算24 HYPERLINK l _Toc11767 4.2帶輪軸的設(shè)計285偏心凸輪傳動軸的設(shè)計30 HYPERLINK l _T

12、oc14815 5.1 軸的相關(guān)數(shù)據(jù)的設(shè)計30 HYPERLINK l _Toc9058 5.2 軸的校核31 HYPERLINK l _Toc13398 6螺栓螺紋的計算34 HYPERLINK l _Toc31090 6.1動態(tài)變載荷(zi h)螺栓螺紋的計算 PAGEREF _Toc31090 34 HYPERLINK l _Toc24806 6.2受橫向(hn xin)載荷鉸制孔螺栓連接的基本計算 PAGEREF _Toc24806 35 HYPERLINK l _Toc27170 6.3動態(tài)螺栓(lushun)變載荷的上的螺紋計算 PAGEREF _Toc27170 36 HYPER

13、LINK l _Toc9174 7實驗臺的測試控制系統(tǒng)與實驗臺的配套軟件 PAGEREF _Toc9174 39 HYPERLINK l _Toc31212 7.1實驗臺的測試控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc31212 39 HYPERLINK l _Toc9157 7.2實驗臺的配套軟件 PAGEREF _Toc9157 40 HYPERLINK l _Toc16601 8該實驗臺可進(jìn)行的實驗項目41 HYPERLINK l _Toc31985 8.1靜態(tài)螺栓組應(yīng)變實驗 PAGEREF _Toc31985 41 HYPERLINK l _Toc9504 8.2 帶傳動實驗 PAGEREF

14、_Toc9504 43 HYPERLINK l _Toc5084 8.3滑動軸瓦油膜壓力分布分析實驗 PAGEREF _Toc5084 45 HYPERLINK l _Toc23484 8.4動態(tài)螺栓聯(lián)接實驗478.5系統(tǒng)速度波動實驗48 HYPERLINK l _Toc10770 8.6注意事項48 HYPERLINK l _Toc26265 總結(jié)49 HYPERLINK l _Toc11801 參考文獻(xiàn)50 HYPERLINK l _Toc11801 致謝511 緒論(xln)1.1 實驗室的簡介(jin ji)實驗室是科學(xué)的搖籃，是科學(xué)研究的基地，對科技發(fā)展起著十分重要的作用。在國際上享

15、有盛譽(yù)的著名實驗室更被譽(yù)為科研領(lǐng)域的麥加，是科技工作者向往和追求的地方。這些實驗室往往代表了世界前沿基礎(chǔ)研究的最高水平，誕生了一大批諾貝爾獎獲得者和具有劃時代意義的科技創(chuàng)新(chungxn)成果，是開展高層次學(xué)術(shù)交流的重要場所。1.1.1 實驗室的發(fā)展動向 近年來，隨著微電子、自動化、計算機(jī)和信息管理等相關(guān)技術(shù)向傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)的不斷滲透，給機(jī)電類專業(yè)的發(fā)展帶來了前所未有的活力。同時，我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、企業(yè)改制及技術(shù)改造正向縱深推進(jìn)，中國有望成為世界新的制造中心和加工中心，制造業(yè)將成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)和主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)?！爸圃鞓I(yè)信息化”和“機(jī)床數(shù)控化”作為現(xiàn)代加工業(yè)制造業(yè)的高科技標(biāo)志和發(fā)展趨勢，為高等工程

16、教育創(chuàng)造了廣闊的人才市場空間。國家實施科教興國戰(zhàn)略，加大對高等教育的投入，學(xué)校進(jìn)入了發(fā)展建設(shè)的新時期，給實驗室?guī)砹诵碌陌l(fā)展機(jī)遇。構(gòu)建以綜合性、設(shè)計性、應(yīng)用性為主，既有基本技能訓(xùn)練，又有開發(fā)創(chuàng)新的實踐教學(xué)體系，改變實踐教學(xué)附屬于課堂教學(xué)，以驗證性、演示性實驗為主的現(xiàn)狀，打破各專業(yè)課程間的壁壘，加強(qiáng)課程間的交叉、滲透，建立系列課程或課群起點上的具有一定柔性、實驗實習(xí)一體性的獨立的實訓(xùn)環(huán)節(jié)，建成基本技能、專業(yè)技能、技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合的實踐教學(xué)體系，使實踐教學(xué)向深層次發(fā)展，以滿足培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用技能和創(chuàng)新能力的需要。1.1.2 實驗室發(fā)展特點及高等教育對實驗教學(xué)的要求高等教育實驗教學(xué)的建設(shè)目標(biāo)是

17、：樹立以學(xué)生為本，知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念和以能力培養(yǎng)為核心的實驗教學(xué)觀念，建立有利于培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的實驗教學(xué)體系，建設(shè)滿足現(xiàn)代實驗教學(xué)需要的高素質(zhì)實驗教學(xué)隊伍，建設(shè)儀器先進(jìn)、資源共享、服務(wù)開放的實驗教學(xué)環(huán)境，建立現(xiàn)代化高效運(yùn)行的管理機(jī)制，全面提高實驗教學(xué)水平。為高等學(xué)校實驗教學(xué)提供示范經(jīng)驗，帶動高等學(xué)校實驗室的建設(shè)和發(fā)展。實驗教學(xué)應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力和提高教學(xué)質(zhì)量為宗旨，以實驗教學(xué)改革為核心，以實驗資源(zyun)開放共享為基礎(chǔ)，以高素質(zhì)實驗教學(xué)隊伍和完備的實驗條件為保障，創(chuàng)新管理機(jī)制，全面提高實驗教學(xué)水平和實驗室使用效益。實驗室發(fā)展(fzhn)特

18、點：（1）創(chuàng)造條件，更新項目，實現(xiàn)(shxin)實驗室全方位的開放實驗室的開放就是實驗室全日向?qū)W生開放，并在實驗室中同時安排多項實驗內(nèi)容，讓學(xué)生獨立自主地安排實驗時間，選擇實驗內(nèi)容，為學(xué)生個性化培養(yǎng)提供自由發(fā)展的空間和平臺。積極組織對實驗項目的設(shè)計和論證，大膽地削減過去陳舊、簡單重復(fù)的演示性和驗證性實驗內(nèi)容，按照國家教育部本科教學(xué)工作水平評估的要求和標(biāo) 準(zhǔn)，增加綜合性、應(yīng)用性、設(shè)計性、創(chuàng)新性的實驗內(nèi)容和項目，并達(dá)到實驗課程總數(shù)的80%以上。要使前沿性、創(chuàng)新性的實驗項目在水平上和數(shù)量上有較大的突破。（2）加快實施基礎(chǔ)課實驗教學(xué)示范中心的建設(shè)教育部啟動的“基礎(chǔ)課實驗教學(xué)示范中心建設(shè)”計劃，擬在全國

19、建設(shè)100個左右的示范中心。我們應(yīng)抓住“十二五”建設(shè)機(jī)遇，在先期通過由教育部委托省教育廳組織的基礎(chǔ)課教學(xué)實驗室評估的實驗室及面向廣大學(xué)生受益面較大的實驗室中，重點培養(yǎng)和建設(shè)如“流體力學(xué)實驗中心”、“力學(xué)實驗中心”、“大學(xué)物理實驗中心”、“機(jī)電實驗中心”、“計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)實驗中心”、“自動控制教學(xué)實驗中心”、“大學(xué)外語語言教學(xué)中心”等基礎(chǔ)教學(xué)實驗中心。使上述實驗室全部按照“基礎(chǔ)課實驗教學(xué)示范中心”標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，徹底改善基礎(chǔ)教學(xué)實驗條件，成為“十二五”期間標(biāo)志性建設(shè)成果。通過“十二五”期間的重點建設(shè)，選擇其中條件比較成熟的，向教育部進(jìn)行申報。通過基礎(chǔ)課實驗教學(xué)示范中心建設(shè)工作，建設(shè)成國內(nèi)一流的基礎(chǔ)

20、教學(xué)實驗室，對學(xué)校的發(fā)展將產(chǎn)生積極影響。 （3）加強(qiáng)上層次、上水平的重點實驗室的培育與建設(shè)要創(chuàng)建高水平一流的研究型大學(xué)，重點實驗室的建設(shè)，將會形成學(xué)校的核心競爭力。具有(jyu)鮮明學(xué)科特色及強(qiáng)勁科研能力的實驗室，以及今后有發(fā)展前景的基礎(chǔ)實驗室，使高校高水平高質(zhì)量的實驗室從數(shù)量上和質(zhì)量上都有新的突破和飛躍。（4）建設(shè)與現(xiàn)代化實驗室相適應(yīng)的高素質(zhì)、高水平實驗技術(shù)(jsh)隊伍 創(chuàng)新教育的關(guān)鍵(gunjin)在教師，教師創(chuàng)新素質(zhì)的高低是培養(yǎng)和造就高素質(zhì)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵。人才因素是保證實驗室可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，也奠定了培養(yǎng)創(chuàng)新人才的師資條件。1.2 課題來源目前，隨著高等工科學(xué)校教育改革的深入，根據(jù)

21、建設(shè)工程型、研究型大學(xué)的需要，以及社會對培養(yǎng)現(xiàn)代化的高級人才要求，學(xué)生在大學(xué)里學(xué)習(xí)技術(shù)基礎(chǔ)課程，掌握基本技能和知識的同時，要求與當(dāng)代的工程師、研究型人才一樣具有工程設(shè)計的綜合創(chuàng)新能力。為此，作為將來從事機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計、制造以及與此相關(guān)的工程技術(shù)人員，在掌握機(jī)械設(shè)計方法、理論的同時，通過較完整的實驗教學(xué)的訓(xùn)練，使學(xué)生掌握機(jī)械產(chǎn)品的性能測試的綜合能力，從而使學(xué)生學(xué)會應(yīng)對分析工程問題，解決問題的能力。同時，掌握各種現(xiàn)代化的測試手段，構(gòu)筑進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品研制開發(fā)的能力所必需的工程思維。另外，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論課程的基礎(chǔ)上，針對實際機(jī)器和機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行性能的綜合分析和評估。機(jī)械系統(tǒng)是一個較復(fù)雜的系統(tǒng)，主要由驅(qū)動部

22、分、傳動部分、執(zhí)行部分和鏈接部分組成?，F(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的發(fā)展為了提高效率、減少設(shè)計和制造周期，大部分產(chǎn)品已基本成為模塊化。在原動機(jī)方面，電動機(jī)、氣缸、液壓缸等已實現(xiàn)了模塊化；而傳動部分也以所謂的減速器的形式作為模塊早已進(jìn)入市場，當(dāng)然也包括近年來出現(xiàn)的各種新型減速器、增速器；作為連接使用的模塊有聯(lián)軸器、離合器等也已模塊化；還有支撐零件如滾動軸承等。因此，可以這樣講，構(gòu)成機(jī)器或機(jī)械系統(tǒng)的主要部件大都已經(jīng)模塊化，于是，機(jī)械設(shè)計的任務(wù)就是根據(jù)給定的具體功能要求，通過這些模塊的有機(jī)組合（設(shè)計）構(gòu)成具有一定目的的系統(tǒng)。因此，基于各種機(jī)械模塊，進(jìn)行系統(tǒng)的創(chuàng)意設(shè)計就作為我們開發(fā)創(chuàng)新性實驗平臺的構(gòu)筑依據(jù)。邵陽學(xué)院機(jī)

23、械(jxi)與能源工程系按照工程模式進(jìn)行(jnxng)實驗室的設(shè)計與規(guī)劃，尤其(yuq)重視學(xué)生的工程能力、應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為了滿足機(jī)械設(shè)計實驗教學(xué)的需求，本文設(shè)計了JYCS-型機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實驗臺。1.3 國內(nèi)外儀器儀表的發(fā)展趨勢1.3.1我國儀器儀表制造業(yè)的發(fā)展趨勢：儀器儀表行業(yè)高技術(shù)、高投入、高產(chǎn)出、低能耗、低污染的特點將在低碳經(jīng)濟(jì)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展下帶動儀器儀表需求的上升。國內(nèi)儀器儀表行業(yè)一直以來都是應(yīng)用在傳統(tǒng)的服務(wù)市場，如冶金、火電等行業(yè)。隨著市場需求的改變，越來越多的新型產(chǎn)業(yè)開始興起，物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等新技術(shù)的發(fā)展快速。食品、藥品安全領(lǐng)域備受人們關(guān)注。國家

24、對能源的綜合利用、環(huán)境保護(hù)提出了更加嚴(yán)格的要求。這同時也為我國儀器儀表行業(yè)提供了廣闊的市場發(fā)展空間和新的發(fā)展方向。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，用戶對儀器儀表需求模式也發(fā)生了很大變化。以環(huán)保行業(yè)為例，以人工采樣和實驗分析正向自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測方向發(fā)展。大力發(fā)展裝備自動化，提升裝備制造業(yè)的整體水平。儀器儀表是提升裝備制造水平的關(guān)鍵，國內(nèi)儀表企業(yè)要緊緊圍繞汽車裝備、新能源裝備、節(jié)能環(huán)保裝備等方向發(fā)展裝備自動化?！笆濉逼陂g我國自動化儀表行業(yè)市場需將持續(xù)穩(wěn)定增長，年復(fù)合增長率為20%左右，“十二五”末期，市場容量或?qū)⒊^3500億元。隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，對自動化控制和檢測技術(shù)的要注越來越高

25、，從而出現(xiàn)了大量自動化控制和檢測的新技術(shù)和新產(chǎn)品，如功能安全儀表系統(tǒng)，無線儀表等技術(shù)和產(chǎn)品。其中工業(yè)自動化儀表，基于現(xiàn)場總線技術(shù)的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀表、特種和專用的自動化儀表是其發(fā)展重點。1.3.2國外儀器儀表發(fā)展趨勢： 工業(yè)自動化控制儀表主要包括變送器、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥等設(shè)備控制儀表從基地式調(diào)節(jié)器變送、指示、調(diào)節(jié)一體化的儀表開始經(jīng)歷了氣動、電動單元組合儀表到計算機(jī)控制系統(tǒng)DDC直至今日的分散控制系統(tǒng)DCS已經(jīng)走過了20多年的里程。DCS以其高度的可靠性,易于擴(kuò)充的功能、漂亮的圖形界面、方便的組態(tài)軟件、豐富的控制算法、開放的聯(lián)網(wǎng)能力等優(yōu)點得到迅速的發(fā)展,成為計算機(jī)工業(yè)控制系統(tǒng)的主流。PLC以

26、其結(jié)構(gòu)緊湊、功能簡單、速度快、可靠性高、價格低等優(yōu)點,迅速獲得廣泛應(yīng)用已成為與DCS并駕齊驅(qū)的另一種主流工業(yè)控制系統(tǒng)。目前以PLC為基礎(chǔ)的DCS發(fā)展很快，PLC與DCS相互滲透、相互融合、相互競爭已成為當(dāng)前工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。 開放(kifng)化 開放化及小型化DownSiz顧客服務(wù)系統(tǒng)等新的關(guān)鍵技術(shù)已進(jìn)入自動化行業(yè)與以往DCS相對(xingdu)應(yīng)的PC機(jī)控制系統(tǒng)也已經(jīng)出現(xiàn)。近幾年P(guān)C機(jī)及其相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展將對今后產(chǎn)生重大影響。開放化潮流的背景有下述兩方面： a大量生產(chǎn)(shngchn)的PC機(jī)已在企業(yè)和家庭中廣泛作為信息設(shè)備。 b控制系統(tǒng)的范圍逐漸擴(kuò)大，用戶希望自選設(shè)備并能簡單方便

27、地把它相互連接起來進(jìn)行統(tǒng)一管理。 提供新的服務(wù) a系統(tǒng)集成System Integrator 開放化通過多賣方技術(shù)設(shè)備的綜合、建立系統(tǒng)，這就需要高效運(yùn)行的控制系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)，根據(jù)用戶對象熟悉系統(tǒng)中的各種自動化儀表選擇最佳設(shè)備。今后的趨勢是由專門的SI部門來代替用戶組成系統(tǒng)。 b系統(tǒng)維修 用通用信息處理設(shè)備組成的控制系統(tǒng)，當(dāng)故障出現(xiàn)時判別哪臺設(shè)備出故障是非常困難的。儀表制造廠不僅要對自己的產(chǎn)品，還必須對在系統(tǒng)中的通用信息處理設(shè)備提供一定程度的綜合維修服務(wù)。 DCS經(jīng)歷了初創(chuàng)從1975年到1980年，成熟從1980年到1985年，擴(kuò)展從1985年以后幾個發(fā)展時期。在控制功能完善、信息處理能力、速度及

28、組態(tài)軟件等方面取得了令人矚目的成就，已經(jīng)成為計算機(jī)控制系統(tǒng)的主流。當(dāng)今幾乎每個發(fā)達(dá)國家都有生產(chǎn)自己的DCS生產(chǎn)廠家。主要生產(chǎn)廠家集中在美國、日本、德國等多家公司如美國的霍尼韋爾Honeywell TDC300、TDC3000、XS9000、FoxboroI/A、SWestingHouse WDPFA BBMOD30,日本橫河YokoyawaCENUMxl,日立HIA CS30005000,德國的西門子SiemensTelenermMSIPA OS200,加拿大貝萊BA ILEYN90。 目前世界上約有200家PLC生產(chǎn)廠家目前占控制市場份額30%，主要生產(chǎn)廠家有美國的AB公司、莫迪康公司、GE

29、公司、德國的西門子公司、法國的Teleme Cangu公司、日本的歐姆龍公司、三菱電機(jī)公司。PLC將與IPCDCS集成(j chn)PLC逐漸成為占自動化裝置及過程控制系統(tǒng)最大市場份額的產(chǎn)品。據(jù)美國專家預(yù)測，到2000年P(guān)LC占控制市場份額將超過50%。 現(xiàn)場總線(zn xin)技術(shù)是九十年代迅速發(fā)展起來的一種用于各種現(xiàn)場自動化設(shè)備與其控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，是一種用于各種現(xiàn)場的儀表，包括變送器、執(zhí)行器、記錄儀、單回路調(diào)節(jié)器、可編程序控制器、流程分析器等基于計算機(jī)的控制系統(tǒng)之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。有人預(yù)測基于現(xiàn)場總線的FCSFieidbus Control System將取代(qdi)DCS，

30、成為控制系統(tǒng)的主角。Internet和Intranet技術(shù)也將進(jìn)入控制領(lǐng)域，計算機(jī)自動化系統(tǒng)也將滲透到企業(yè)，從生產(chǎn)到管理、直到經(jīng)營的方方面面。 自動化產(chǎn)品市場需求將快速增長 全球的自動化產(chǎn)品市場銷售額預(yù)測如下：全球的過程自動化產(chǎn)品市場銷售額在1996年達(dá)461億美元，到2001年將增長到559億美元。預(yù)計在2006年將達(dá)到700億美元。從1996年到2001年間的年平均增長率為3.9%，而從2001年到2006年年平均增長率將達(dá)到4.6%，以不變價格計算則2006年的銷售額為761億美元。主要應(yīng)用于玻璃、陶瓷、鋼鐵和有色金屬工業(yè)、軋鋼和鋁板材工業(yè)、化學(xué)、食品和制藥業(yè)、石化工業(yè)、紙漿和造紙業(yè)、環(huán)

31、保、礦山、石油和天燃?xì)夤I(yè)等。 1996年的自動化產(chǎn)品系統(tǒng)和維修的461億美元中有406億美元是屬于自動化工程項目方面，有54億美元是用于操作方面。測量和自動化技術(shù)作為新的投資在工廠現(xiàn)代化投資中將增長2-3倍。2006年全球過程自動化產(chǎn)品的市場需求情況為：礦山工業(yè)為70億美元、原材料工業(yè)為90億美元、過程工業(yè)為360億美元、電站為110億美元、環(huán)保工業(yè)為70億美元。就全球地區(qū)而言北美占27.2%，西歐占26%，亞非不包括日本占21.1%，日本占12.3%，東歐占4.7%，南美占4.9%，其它地區(qū)占3.7%，從中看出亞非地區(qū)的市場發(fā)展前景最好。 （2）、科學(xué)儀器 科學(xué)儀器含光學(xué)儀器和分析(fnx

32、)析器 A光學(xué)儀器 光學(xué)儀器是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源勘探、空間探索、科學(xué)實驗、國防建設(shè)以及社會生活各個領(lǐng)域不可缺少的觀察、測試、分析(fnx)、控制、記錄和傳遞工具。特別是現(xiàn)代光學(xué)儀器的功能已成為人腦神經(jīng)功能的延伸和拓展。 集成電路生產(chǎn)所用制造設(shè)備品種的40%，數(shù)量的60%都是光學(xué)設(shè)備，而檢驗儀器所占比重就更大。計量工作約有90%屬幾何尺寸測量，其中主要用光學(xué)計量儀器來完成。過去(guq)在計量室測量一個凸輪需要數(shù)小時，現(xiàn)在車間生產(chǎn)現(xiàn)場用計算機(jī)控制的三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行測量只需10分鐘。軋鋼生產(chǎn)現(xiàn)場條件極其惡劣，被測件溫度超過1000，運(yùn)動速度為數(shù)米每秒并伴有振動、高溫、氧化層飛濺、冷卻水霧彌漫和強(qiáng)電磁

33、干擾。利用CCD光電在線測徑系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中進(jìn)行在線尺寸檢測控制了生產(chǎn)流程，就能保證產(chǎn)品高質(zhì)量和生產(chǎn)高效率。 光學(xué)遙感儀器幫助人類解決面臨的能源、糧食、氣象預(yù)報、環(huán)境監(jiān)測等方面的重大問題。15號阿波羅飛船上裝載的光學(xué)遙感儀器就有近十種。美國在70年代先后發(fā)射三顆陸地衛(wèi)星花費2.5億美元，但所獲經(jīng)濟(jì)效益大得多，其中僅用遙感儀器監(jiān)視洪水、探測農(nóng)作物病蟲害、改進(jìn)油田勘探以及糧食估產(chǎn)等幾項每年的經(jīng)濟(jì)收益估計就達(dá)15億美元以上。 由于光電系統(tǒng)具有光學(xué)和電子兩方面的技術(shù)優(yōu)勢，從而能滿足生產(chǎn)過程中的自動監(jiān)控以及圖象分析、精密測量、信息處理和傳輸、微觀觀察、記錄、顯示、傳遞和儲存。利用光電轉(zhuǎn)換能在太空、深水、

34、高溫、有毒有害氣體、核輻射等各種特殊環(huán)境下正常地工作。因此光機(jī)電一體化的現(xiàn)代光學(xué)儀器或光電儀器設(shè)備應(yīng)用十分廣泛。 現(xiàn)代光學(xué)儀器的發(fā)展趨勢： 隨著光學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的全球性調(diào)整，主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家競相發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)品，使傳統(tǒng)的光學(xué)儀器已向現(xiàn)代光學(xué)儀器轉(zhuǎn)變。美、日、德等國為了發(fā)展現(xiàn)代化的光學(xué)儀器工業(yè)，大力開發(fā)和應(yīng)用各種新技術(shù)、新器件、新材料(cilio)、新原理，系統(tǒng)地應(yīng)用光機(jī)電綜合技術(shù)以最快的速度開發(fā)新穎的高附加值產(chǎn)品投入市場，使光學(xué)儀器向產(chǎn)業(yè)高技術(shù)化、產(chǎn)品高附加值化和智能化、企業(yè)集團(tuán)化和國際化、制造技術(shù)柔性化方向發(fā)展。 現(xiàn)代(xindi)光學(xué)儀器的特征： 1、現(xiàn)代光學(xué)儀器沖破了傳統(tǒng)理論，以幾何光學(xué)或

35、物理光學(xué)為基礎(chǔ)的束縛光學(xué)技術(shù)同其它學(xué)科(xuk)和技術(shù)不斷融化、滲透派生出新的學(xué)科分支，形成許多交叉發(fā)展的領(lǐng)域，打破了長期來光學(xué)的傳統(tǒng)應(yīng)用范圍。如以傅里葉變換原理為基礎(chǔ)的各類傅里葉變換光譜儀，基于光聲效應(yīng)的激光光聲光譜儀，利用激光開拓新的測量原理、方法，使眾多的激光計量檢測儀器問世。激光技術(shù)與傳統(tǒng)的顯微鏡相結(jié)合，開發(fā)出激光掃描顯微鏡。另外，有一系列產(chǎn)品應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換原理生產(chǎn)了一大批新穎的光電儀器，許多新技術(shù)如激光、紅外、光纖、光信息處理、微光學(xué)等得到開發(fā)應(yīng)用。 2、結(jié)構(gòu)上打破了以光學(xué)和機(jī)械為主體的基本框架，集光學(xué)、機(jī)械、電子、計算機(jī)于一體，電子技術(shù)、計算機(jī)及其軟件成為儀器不可分割的重要組成部分。

36、 3、擺脫了傳統(tǒng)光學(xué)儀器離不開人的操作和觀測的經(jīng)典模式，操作、檢測、數(shù)據(jù)處理和信息傳遞實現(xiàn)自動化。工作效率、可靠性是傳統(tǒng)光學(xué)儀器無可比擬的。 4、設(shè)計方法上日益采用計算機(jī)輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計和quot優(yōu)化設(shè)計。整個系列產(chǎn)品品種之間零部件通用性強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、標(biāo)準(zhǔn)件多，因而使儀器成本下降，質(zhì)量提高。 5、現(xiàn)代光學(xué)儀器的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)更全面、更嚴(yán)格。過去評價傳統(tǒng)光學(xué)儀器的質(zhì)量主要著眼于功能指標(biāo)，即儀器的使用范圍、精度等級、靈敏度、重復(fù)性、穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)特性等。如今較全面地客觀評價現(xiàn)代光學(xué)儀器的質(zhì)量指標(biāo)、可靠性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性、人機(jī)學(xué)指標(biāo)、美學(xué)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)化及專利權(quán)指標(biāo)等八個方面。 發(fā)展趨勢： 從傳統(tǒng)(c

37、huntng)光學(xué)儀器轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代光學(xué)儀器，關(guān)鍵在于計算機(jī)化，而微電子技術(shù)是基礎(chǔ)。光譜儀器發(fā)展最快。發(fā)達(dá)國家80年代已實現(xiàn)微機(jī)化，現(xiàn)已向聯(lián)用技術(shù)、全自動化，如內(nèi)裝機(jī)械手等機(jī)器人系統(tǒng)實現(xiàn)無人操作，向?qū)嶒炇倚畔⒐芾硐到y(tǒng)自動化及智能化方向發(fā)展。光學(xué)(gungxu)計量儀器從大型精密儀器-三坐標(biāo)測量機(jī)到傳統(tǒng)的自準(zhǔn)直儀和投影儀，都已實現(xiàn)微機(jī)化、光電化。激光技術(shù)的結(jié)合和CCD等光電器件的引入更為(n wi)快速、準(zhǔn)確、可靠的線檢測和監(jiān)控創(chuàng)造了條件。 未來10年由于高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將進(jìn)一步推動光學(xué)儀器實現(xiàn)光機(jī)電一體化和智能化?，F(xiàn)今的智能化儀器更確切地應(yīng)稱為quot微機(jī)化儀器。而更高程度的智能化是信息技術(shù)的

38、最高層次應(yīng)用，包括理解、推理、判斷與分析等一系列功能，是數(shù)值、邏輯與知識的綜合分析結(jié)果智能化的標(biāo)志，是知識的表達(dá)與應(yīng)用。電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和光電器件的不斷發(fā)展和功能的完善為儀器向更高檔次的智能發(fā)展創(chuàng)造了條件。 未來10年光和電的滲透會進(jìn)一步強(qiáng)化更多的新技術(shù)、新器件的推廣應(yīng)用，因而在光機(jī)電一體化的基礎(chǔ)上融入不同原理，派生出新用途的產(chǎn)品，以滿足各領(lǐng)域日益增長的需求。具有優(yōu)異性能的光電器件和功能材料的開發(fā)和應(yīng)用將加速現(xiàn)代光學(xué)儀器的發(fā)展，如CCD器件、半導(dǎo)體激光器、光纖傳感器等制造技術(shù)趨于成熟，實際應(yīng)用已獲突破，顯示了廣泛的應(yīng)用前景，必將使光學(xué)儀器領(lǐng)域發(fā)生重要變革，推動產(chǎn)品向小型化、高分辨、光電化和

39、自動化發(fā)展。 A、光學(xué)計量儀器 未來的光學(xué)計量儀器儀表必須簡化設(shè)計，大量壓縮零部件，提高智能化，便于操作，發(fā)展在線計量測試儀器儀表。 利用物理學(xué)的新效應(yīng)和高新技術(shù)及其成就開發(fā)新型計量測試儀器儀表和新型高靈敏度、高穩(wěn)定性、強(qiáng)抗干擾能力的新型傳感器技術(shù)，如： 利用高溫超導(dǎo)量子干涉器SGUID開發(fā)計量測試儀器(yq)、物理學(xué)測試儀器、地學(xué)和地質(zhì)學(xué)儀器、化學(xué)分析儀器、醫(yī)學(xué)儀器、無損材料檢驗儀器等。 利用橢偏技術(shù)來檢測光纖、光學(xué)玻璃等這是大家所共知的，它與近場光學(xué)相結(jié)合不僅可以測量表面精細(xì)結(jié)構(gòu)，同時根據(jù)近場光學(xué)反射偏振信息可以分辨出被測物體的材料，這是目前(mqin)實驗研究的新探索。將可調(diào)諧穩(wěn)頻激光光

40、譜儀的技術(shù)用于高精密的幾何量與機(jī)械量及多種無形態(tài)的量的測量，如高精度的折射率測量、光波波前沿的測量、超薄膜層厚度的測量等。 開發(fā)新一代(y di)微型光纖傳導(dǎo)激光干涉儀。它測量范圍可以從納米到幾米或更大的范圍，分辨率可達(dá)10nm，并且克服了HP激光干涉儀的缺點，它具有HP激光干涉儀的一切功能。另外，它還可用于稱重研制新型電子天平、高精度的電子皮帶稱、高分辨率的壓力計等。 發(fā)展納米測量技術(shù)建立納米計量測試標(biāo)準(zhǔn)。這是當(dāng)今在計量與測量技術(shù)研究中十分活躍的課題。 發(fā)展測量機(jī)器人。類似的測量儀器已出現(xiàn)。即ZeissScanMax三坐標(biāo)測量機(jī)，操作十分方便，工人學(xué)習(xí)510分鐘即掌握使用；可放在車間使用；自

41、動修正影響測量精度的外界干擾；目前的測量精度為35m。 利用了智能機(jī)器人技術(shù)，但要保證測量量值的計量正確性是一個十分復(fù)雜理論和技術(shù)問題，目前已得到初步解決。 環(huán)境保護(hù)科學(xué)儀器儀表的發(fā)展與進(jìn)步將是當(dāng)今和21世紀(jì)的重點研究領(lǐng)域。有關(guān)環(huán)保科學(xué)儀器儀表的檢測和有關(guān)這方面的配套的計量儀器儀表還缺乏，用于生產(chǎn)安全與防護(hù)的科學(xué)儀器儀表也還需大力開發(fā)與發(fā)展，將成為儀器儀表行業(yè)的新分支。 B、分析儀器分析儀器是集光、機(jī)、電、化、計算機(jī)等多學(xué)科技術(shù)為一體的高技術(shù)產(chǎn)品在計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字手段、信息處理論數(shù)字圖像技術(shù)以及人工智能技術(shù)的發(fā)展推動下，分析儀器儀器正向智能化方向發(fā)展智能化，包括理解、推理、判斷

42、、分析等一系列功能。分析儀器智能化發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)是：基于(jy)微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)分析儀器的自動化。通過計算機(jī)控制器和數(shù)字模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、統(tǒng)計、分析、處理，提高分析儀器數(shù)據(jù)處理能力。數(shù)字圖像處理系統(tǒng)實現(xiàn)了分析儀器數(shù)字圖像處理功能的發(fā)展，以及分析儀器的聯(lián)用技術(shù)與人工智能的廣泛應(yīng)用等。這些使現(xiàn)代分析測試速度超高速化、分析試樣超微量化、分析儀器的超小型化的發(fā)展趨勢。 世界分析儀器事業(yè)(shy)持續(xù)快速發(fā)展可以由兩個角度來看： 從技術(shù)發(fā)展角度來看，世紀(jì)之交的世界分析儀器技術(shù)可以說正在經(jīng)歷一場革命性變化。傳統(tǒng)的光學(xué)、熱學(xué)、電化學(xué)、色譜、波譜類分析技術(shù)都已從經(jīng)典的化學(xué)精密機(jī)械電子學(xué)

43、結(jié)構(gòu)、實驗室內(nèi)人工操作應(yīng)用模式轉(zhuǎn)化為光、機(jī)、電、計算機(jī)一體化、自動化的結(jié)構(gòu)，并正向更名副其實的智能系統(tǒng)發(fā)展，帶動有自診斷自控、自調(diào)、自行判斷決策等高智能功能系統(tǒng)的發(fā)展。其可與多臺儀器、多個實驗室結(jié)合的綜合分析管理系統(tǒng)LIMS Laboratory Information Management System已經(jīng)推廣應(yīng)用，計算機(jī)內(nèi)裝上調(diào)制解調(diào)器從而可以上網(wǎng)，制造廠商可與全球用戶或用戶之間實現(xiàn)實時信息交流。例如，廠商對用戶正在使用的儀器進(jìn)行遠(yuǎn)距診斷、指導(dǎo)，正確使用或提出維修指導(dǎo)。各同類儀器用戶或相同分析工作用戶直接進(jìn)行數(shù)據(jù)互換、情報(qngbo)共享等已經(jīng)不是研究開發(fā)的方向，普遍應(yīng)用亦已指日可待。

44、從世界分析儀器銷售增勢來看：世紀(jì)之交在農(nóng)業(yè)、能源、信息、環(huán)境、材料、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域快速發(fā)展的全球需求刺激下，加上分析儀器技術(shù)發(fā)展推動的分析儀器更新?lián)Q代周期不斷縮短，使多年來世界分析儀器市場銷售額保持10%左右甚至更高的年增長率。這說明分析儀器行業(yè)不是quot這個夕陽產(chǎn)業(yè)，而是能不斷更新，保持旺盛的生命力的行業(yè)。世界分析儀器技術(shù)更新快、科技含量高，增長迅猛。 為適應(yīng)現(xiàn)代高科技研究和產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，作為信息時代，信息獲取-處理-傳輸鏈的源頭技術(shù)、分析儀器技術(shù)的發(fā)展是必然的。沒有新的分析方法、分析技術(shù)和相應(yīng)的全新分析儀器就不能更全面、更靈敏、更可靠、更方便地獲取、研究社會、環(huán)境等領(lǐng)域中的信息，21

45、世紀(jì)的信息時代就無從談起。這是世紀(jì)之交期間面臨新形勢的一個特征，也是分析儀器新技術(shù)、新元器件、新產(chǎn)品會不斷涌現(xiàn)、科技含量越來越高的緣由。從另一個角度來說，也是被世界科技和產(chǎn)業(yè)、人類社會發(fā)展大形勢的要求逼出來的分析儀器技術(shù)適應(yīng)大形勢發(fā)展的結(jié)果。 分析技術(shù)和分析儀器的應(yīng)用日益(ry)拓展 20世紀(jì)前些年經(jīng)典的分析技術(shù)和分析儀器主要是為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)大生產(chǎn)服務(wù)的，主要為了適應(yīng)(shyng)分析、監(jiān)控工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、保障大生產(chǎn)流程，安全高效的要求而發(fā)展、提高的當(dāng)今世紀(jì)之交分析技術(shù)和分析儀器的。quot用武之地(yng w zh d)在于quot已經(jīng)大大拓展最引人注目的生物、環(huán)保、醫(yī)學(xué)等有關(guān)人的生存

46、、發(fā)展領(lǐng)域的應(yīng)用。日新月異的現(xiàn)代高科技在軍事方面的發(fā)展也促進(jìn)了分析技術(shù)和分析儀器的應(yīng)用拓展，例如生物武器、化學(xué)武器在戰(zhàn)爭中的使用，使得高速、靈敏、準(zhǔn)確的現(xiàn)場毒物檢測、生命保障任務(wù)大大擴(kuò)大了分析儀器的應(yīng)用領(lǐng)域。 可以肯定在新世紀(jì)到來后，分析技術(shù)和分析儀器的應(yīng)用、拓展趨勢將更加顯著。必須看準(zhǔn)這個發(fā)展潮流在分析儀器事業(yè)的發(fā)展，在思路上擺正位置、選好方向。 21世紀(jì)初世界分析儀器市場的年銷售額遞增率為8%-10%，2000年世界市場將達(dá)300億美元。世界分析儀器最大的市場是美國，約占總銷售額的40%，其次是歐洲，約占27%，第三是日本，約占20%，中國進(jìn)口分析儀器僅占世界銷售額的1.4%。 科學(xué)儀器的

47、世界市場 科學(xué)儀器隨著世界經(jīng)濟(jì)增長市場需求今后可望每年以3%-6%速度的增長。需求潛力最大的產(chǎn)業(yè)部門有通信、電力、信息、生物、生物技術(shù)、醫(yī)藥、環(huán)保等。市場前景最好的國家和地區(qū)為東亞和墨西哥。 全球科學(xué)儀器的市場規(guī)模約200億美元，主要市場為美、德、日、法、英、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家。主要生產(chǎn)國和出口國是美、德、英、瑞士、日本、意大利。近年來部分發(fā)展國家對科學(xué)儀器的需求增長很快，這些國家地區(qū)有智利、捷克、洪都拉斯、印度、臺灣省、厄瓜多爾、埃及等地，對科學(xué)儀器的進(jìn)口正在以年均15%-30%速度增長。1.4 實驗臺設(shè)計內(nèi)容對JYCS-型機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實驗臺進(jìn)行整體設(shè)計，包括實驗臺總體(z

48、ngt)結(jié)構(gòu)布局(bj)的設(shè)計，零部件設(shè)計、計算、總圖繪制，各個(gg)帶傳動、鏈傳動的傳動比等計算。該實驗臺為一機(jī)多用的機(jī)械設(shè)計類綜合實驗臺，將帶傳動實驗、鏈傳動實驗、液體滑動軸承實驗、靜態(tài)螺栓組聯(lián)接實驗、動態(tài)變載荷螺栓聯(lián)接實驗有機(jī)地綜合在一個實驗臺上，使其能測試分析系統(tǒng)，同時該實驗臺利用先進(jìn)的測試技術(shù)和計算分析技術(shù)，讓學(xué)生掌握現(xiàn)代測試技術(shù)，提高工程實踐能力。機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實驗臺是一部新型的綜合實驗研究分析器材，具有與基礎(chǔ)學(xué)科相關(guān)、內(nèi)在聯(lián)系密切的能進(jìn)行多種機(jī)械性能研究測試，把多種實驗有機(jī)的整合到一起的實驗臺，能讓學(xué)生把所學(xué)的知識貫穿起來。1.4.1 課題提供的主要參數(shù)（1）

49、電機(jī)功率：0.6KW（2）最高轉(zhuǎn)速：600 rpm（3）傳感器類型：光柵角位移傳感器：1000柵/轉(zhuǎn)壓力傳感器：量程10kgBLR-14高精度拉壓力傳感器：量程1000kgZB-YB管路壓力傳感器：量程1.6MPa光電角位移傳感器：180柵/轉(zhuǎn)（4）重量：320kg1.4.2實驗臺預(yù)期達(dá)到的功能（1）、該實驗臺系統(tǒng)可對帶傳動，鏈傳動，滑動軸承，動態(tài)螺栓，螺栓組的性能進(jìn)行測試分析，也可對整個機(jī)械系統(tǒng)性能進(jìn)行測試分析。（2）、該實驗臺可對在不同工作條件下工作的傳動部分的性能參數(shù)進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)可通過數(shù)碼管顯示或計算機(jī)自動采集分析。（3）、通過計算機(jī)實時顯示運(yùn)動參數(shù)的實時變化曲線，綜合性強(qiáng)，完整性好，

50、便于教師指導(dǎo)實驗。（4）、檢測控制系統(tǒng)以51系列單片機(jī)組為核心，配有放大、濾波、抗干擾電路實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、放大、初步處理和數(shù)據(jù)通訊，以及電機(jī)控制等功能，該系統(tǒng)利用串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集箱和電腦之間的信息通訊；（5）、該實驗臺教學(xué)(jio xu)分析軟件以Visual basic語言(yyn)為開發(fā)平臺，包括實驗內(nèi)容介紹(jisho)、實驗錄像、參數(shù)可視化分析、實驗結(jié)果分析等內(nèi)容；（6）、實驗結(jié)果可以以文本形式保存，并可在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送，便于網(wǎng)絡(luò)化實驗，使教師可在網(wǎng)上批改作業(yè)；2實驗臺總體結(jié)構(gòu)布局2.1實驗臺總體構(gòu)思本次設(shè)計實驗臺的目標(biāo)是組合帶傳動、鏈傳動、液體動壓軸承、螺栓組靜載荷、螺栓動載荷各個實驗裝置

51、，測試參數(shù)包括轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速n、液壓油膜壓力P、螺栓組聯(lián)接靜載荷Pn、螺栓動載荷加載力F、彈性滑差率、繞接合面的傾覆力矩M等等。根據(jù)(gnj)以上5個實驗的要求(yoqi)，主要將實驗臺分為5個部分(b fen)：動力系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、測試系統(tǒng)及工作平臺。2.2實驗傳動路線的擬定電機(jī)帶傳動級傳動軸（滑動軸承）靜態(tài)負(fù)載如圖2.1所示： 圖2.1滑動軸瓦油膜壓力分布分析實驗電機(jī)帶傳動級傳動軸（滑動軸承） 鏈傳動級傳動軸動態(tài)負(fù)載（動態(tài)螺栓），如圖2.2所示： 圖2.2系統(tǒng)速度波動(bdng)實驗圖電機(jī)(dinj)帶傳動級傳動軸（磁粉制動器），如圖2.3所示：圖2. 3帶傳動(chundng)實驗圖

52、 電機(jī)鏈傳動級傳動軸動態(tài)負(fù)載（動態(tài)螺栓），如圖2.4所示：圖2.4鏈傳動實驗圖2.3 實驗臺總體結(jié)構(gòu)布局圖 通過(tnggu)對上述各種實驗傳動路線的分析，可以設(shè)計出如下的JYCS-型機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實驗臺。實驗臺總體結(jié)構(gòu)布局如圖2.3所示： 圖2.3實驗臺總體(zngt)結(jié)構(gòu)布局2.4制動(zh dn)系統(tǒng)的選擇機(jī)械功率開放式實驗臺的加載器的種類大致有以下3種。機(jī)械制動器結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，使用靈活，并有一定的測量精度，但制動器發(fā)熱大，需要強(qiáng)制冷卻，且載荷不夠穩(wěn)定，制動輪磨損快，速度不能過高；磁粉制動器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，能適用于高頻加載，且有定型產(chǎn)品可以選購，但這

53、種制動器運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱量大，溫升高，易引起激磁線圈內(nèi)阻增加，從而使負(fù)載力矩不穩(wěn)定，制動器需要強(qiáng)制水冷。渦流消功器式在低速時有很好的制動效果，可不必采用增速器，改變負(fù)荷時平穩(wěn)、方便，很容易實現(xiàn)程序控制，結(jié)構(gòu)也較簡單，但這種制動器因渦流產(chǎn)生的熱量需要循環(huán)水帶走，耗能大，不適合大功率實驗裝置。因此在加載器的選擇方面，選用磁粉制動器1。2.4.1磁粉制動器的簡介(jin ji)2：磁粉制動器是根據(jù)電磁原理和利用磁粉傳遞轉(zhuǎn)矩的。其具有激磁電流和傳遞轉(zhuǎn)矩基本成線性關(guān)系的特點。在同滑差無關(guān)的情況(qngkung)下能夠傳遞一定的轉(zhuǎn)矩，具有響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單、無污染、無噪音、無沖擊振動節(jié)約能源等優(yōu)點。是一種多用途

54、、性能優(yōu)越的自動控制元件。現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于造紙、印刷、 塑料、橡膠、紡織、印染、電線電纜、冶金、壓片機(jī)以及其他有關(guān)卷取加工行業(yè)中的放卷和收卷張力控制。磁粉制動器還經(jīng)常被用于傳動機(jī)械的測功加載和制動等。磁粉制動器和 HYPERLINK /view/177150.htm t _blank 磁粉離合器經(jīng)常配對(pi du)使用。磁粉制動器工作原理：磁粉制動器主要有制動架，制動件和操縱裝置組成。有些制動器還裝有制動件間隙的自動調(diào)整裝置，為了減少制動力矩和結(jié)構(gòu)尺寸，制動器通常裝在設(shè)備的高速軸上，運(yùn)用剎車、閘來對機(jī)械運(yùn)動件和機(jī)械零配件的停止和減速。2.4.2磁粉制動器用途3：（1）緩沖起動，停止用：利用連

55、結(jié)時的圓滑特性及定轉(zhuǎn)矩特性達(dá)到緩沖起動和停止。 （2）連續(xù)滑動、張力控制用。 （3）轉(zhuǎn)矩限制器用。 （4）高速應(yīng)答用。 （5）動力吸收用。 （6）定位停止用。 （7）模擬負(fù)載用。 圖2.4單軸磁粉制動器2.4.3磁粉制動器具有以下(yxi)幾大特點： （1）可以輕松進(jìn)行大范圍(fnwi)的控制。 （2）可以達(dá)到(d do)連續(xù)滑動運(yùn)轉(zhuǎn)。 （3）可以得到安定的扭力。 （4）無鳴叫音。動作面的滯滑現(xiàn)象會發(fā)生于摩擦方式，但是在此不會出現(xiàn)，而且也不會發(fā)出連結(jié)音，所以運(yùn)轉(zhuǎn)相當(dāng)安靜。 （5）熱容量很大。由于使用了耐熱性優(yōu)越的磁粉及運(yùn)用了理想的冷卻方法，即使是過于嚴(yán)酷的連續(xù)滑動運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以安心使用。（6）可

56、以達(dá)到平順的連續(xù)及驅(qū)動狀態(tài)。由于靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)幾乎一樣，所以完全連結(jié)時不會產(chǎn)生震蕩，可以因應(yīng)負(fù)載加減速度。2.4.4磁粉制動器的基本原理和構(gòu)造2：磁粉制動器由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成（如圖2.5）。定子上有線圈，定子和轉(zhuǎn)子的有關(guān)部分組成磁路。在定子和轉(zhuǎn)子之間的工作間隙中填充一定數(shù)量的磁粉，線圈通電后，磁路中產(chǎn)生磁通，磁粉在電磁吸引力的作用下形成磁粉鏈。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時定子通過磁粉鏈作用于轉(zhuǎn)子的一個制動力矩。改變線圈中的電流，就可以調(diào)節(jié)電磁引力的大小，從而控制制動力矩。磁粉制動器是一種性能優(yōu)越的自動控制元件。它以磁粉為工作介質(zhì)，以激磁電流為控制手段，達(dá)到控制制動或傳遞轉(zhuǎn)矩的目的。其輸出轉(zhuǎn)矩與激磁

57、電流呈良好的線性關(guān)系而與轉(zhuǎn)速或滑差無關(guān)，并具有響應(yīng)速度快結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于印刷、包裝、造紙及紙品加工、紡織、金屬箔帶加工等有關(guān)卷取裝置的張力自動控制系統(tǒng)中。磁粉制動器還可作為模擬加載器使用，與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率測量儀配套組成成套測功裝置，廣泛用于電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、變速箱等動力及傳動機(jī)械的功率、效率測量。磁粉制動器的基本特性有如下兩點: 1.激磁電流-力矩特性； 激磁電流與轉(zhuǎn)矩基本成線性關(guān)系，通過調(diào)節(jié)激磁電流可以控制(kngzh)力矩的大小。其特性如圖2.6中左圖所示。2.轉(zhuǎn)速(zhun s)-力矩特性：力矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，保持定值。靜力矩和動力矩沒有(mi yu)差別。其特性如圖2.

58、6右圖所示：磁粉制動器的選型一般以其最大制動轉(zhuǎn)矩來確定，該儀器不支持使用徑向承受主傳動力的安裝方式，如懸臂安裝皮帶輪、齒輪等，支持使用連軸節(jié)式安裝力方式。CZ- 5型磁粉制動器采用水冷的冷卻方式，技術(shù)參數(shù)如下4：圖2.5磁粉制動器的結(jié)構(gòu)圖 圖2.6磁粉制動器基本(jbn)特性圖3 本實驗臺的組成(z chn)及調(diào)整 實驗臺 3.1結(jié)構(gòu)(jigu)流程圖動力部分螺栓組螺栓動態(tài)螺栓液壓滑動軸承制動系統(tǒng) 圖 3.1 實驗臺結(jié)構(gòu)流程圖3.1.1動力部分的組成5 1、內(nèi)六角螺釘(ludng)M612 2、導(dǎo)軌 3.指針(zhzhn) 4、(平、三角(snjio)皮帶輪 5、聯(lián)軸接 6、支座 7、軸承 8

59、、法蘭 9、直流電機(jī) 10、過渡接 11、光電傳感器 12、初拉力調(diào)整裝置 13、支撐塊 14、壓頭15、測力傳感器 16、電機(jī)安裝板 圖3.2 動力部分3.1.2液體動壓軸承實驗裝置的組成6如圖3.3:1、放油螺塞 2、箱體 3、軸瓦 4、油管組件 5、測力壓頭 6、測力傳感器7、平衡錘 8、壓力傳感器(管路) 9、三角帶輪(鏈輪) 10、光電傳感器 11、軸承蓋 12、主軸 13、軸承 14、油封15、(平、三角)皮帶輪 16、傳感器支架 圖3.3 液體動壓軸承軸瓦的結(jié)構(gòu)圖3.4 軸瓦(zhuw)3.1.3螺栓組聯(lián)接(lin ji)的組成1、承壓軸承 2、導(dǎo)向支持座 3、彈性體 4、荷重傳

60、感器 5、平壓頭 6、加載螺桿 7、牽引架 8、被聯(lián)接立柱(l zh) 9、螺栓組(25根) 10、雙頭螺柱 11、組合加載器圖3.5 螺栓組聯(lián)接及加載方式圖3.6 螺栓(lushun)組聯(lián)接中螺栓的尺寸3.1.4動態(tài)(dngti)螺栓變載荷的組成（如圖3.7）1、固定(gdng)塊 2、動態(tài)螺栓支架 3、導(dǎo)柱 4、聯(lián)接螺栓 5、移動上座 6、壓簧 7、挺桿 8、滾子 9、偏心凸輪 10、軸承11、傳感器座 12、光柵角位移傳感器 13、軸承蓋 14、傳動軸 15、三角帶輪(鏈輪) 16、內(nèi)六角螺釘M1040 圖3.7 動態(tài)螺栓變載荷的結(jié)構(gòu)3.1.5平皮帶、三角皮帶傳動(1)平皮帶輪、三角皮帶