拉力测试原型机的设计与实现

发布时间：2017-09-24 17:49

  本文关键词：拉力测试原型机的设计与实现

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【摘要】：材料测试机是检测材料力学性能和工艺性能的重要设备仪器,主要功能是对材料的机械性能进行测试。目前,就国内拉力测试机发展状况而言,拉力测试机成本普遍较高,而拉力测试机在社会上的使用非常普遍,大部分普通高校限于研究经费比较紧张的原因,很难为所有自动化、机械相关专业学生提供接触拉力测试机实验的机会。针对这一现状,本研究设计了一款适合大多数学校教学实验及机械自动化、电子爱好者均可开发使用的拉力测试机原型机及其测控系统。主要工作如下:第一,在整体了解拉力测试系统组成的基础上设计了拉力测试原型机,机械部分模型图。根据模型图仔细考虑了零部件的选材,并考虑到成本与制作工艺等因素,进一步设计以及手工制作出了包含:拉力测试机底座部分,丝杆套组等传动装置,载物台及拉力装置,电机、传感器及其固定装置等四部分的机械实物。最后对实验需要的交流伺服系统进行了分析,设计了交流伺服系统控制方案。第二,制作了以Arduino Uno为核心的嵌入式拉力测试系统,可完成对伺服电机控制、拉力传感器信号的数据采集。第三,以Labview软件为平台开发出了上位机测控系统,根据功能需求完成了电机控制,数据采集,数据分析、存储、打印等功能。第四,在制作完成的原型机上对整个拉力测试系统进行调试,完成了橡胶材料的拉伸实验。检验了本研究所研制的原型机机械强度及验证了测控系统的可靠性,软件程序的可行性;得出了测试结果,达到了预期的测控效果。总之,本研究设计并实现了了拉力测试平台及其电源电路,嵌入式采集控制板卡,上位机测控系统,实验调试及验证等四大部分。
【关键词】：拉力测试 原型机 交流伺服电机 嵌入式系统 信号采集
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH87
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 引言11
• 1.2 拉力测试机发展状况及发展趋势11-14
• 1.2.1 拉力测试机的构成与功能11-12
• 1.2.2 拉力测试机的国内外发展形势12-13
• 1.2.3 电子材料拉力测试机未来的发展13-14
• 1.3 课题来源和意义14
• 1.4 论文的主要内容14-16
• 第2章 拉力测试原型机测试系统总体设计16-27
• 2.1 材料力学性能和测试方法16-19
• 2.1.1 静拉伸试验16-19
• 2.2 测控系统组成19-21
• 2.3 系统工作原理21-22
• 2.4 系统测量原理22-24
• 2.4.1 载荷力测试原理22-23
• 2.4.2 变形位移测量原理23-24
• 2.5 电子拉力测控系统主要技术指标及功能需求24
• 2.5.1 电子拉力测控系统主要技术指标24
• 2.5.2 电子拉力测控系统功能需求24
• 2.6 系统总体结构24-26
• 2.7 本章小结26-27
• 第3章 拉力测试机测控系统试验平台设计27-37
• 3.1 测试平台整体设计方案27
• 3.2 系统工作平台设计及实现27-29
• 3.3 交流伺服系统29-35
• 3.3.1 交流伺服电机控制模块方案设计29-30
• 3.3.2 电机选择30-31
• 3.3.3 伺服电机控制31-34
• 3.3.4 伺服驱动器CN I/F端各个引脚的描述34-35
• 3.3.5 伺服驱动器CN I/F端参数改动一览表35
• 3.4 拉力传感器选择及工作参数35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 拉力测试机测控系统嵌入式电路设计37-43
• 4.1 系统硬件电路设计要求37
• 4.2 Arduino微处理器的选型及应用37-41
• 4.2.1 Arduino的软件开发环境38
• 4.2.2 UNO系统结构及功能38-40
• 4.2.3 UNO系统接线方案40-41
• 4.3 系统嵌入式电路设计41-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第5章 拉力测试机测控系统软件设计与实现43-56
• 5.1 系统软件开发平台 — LabVIEW43-44
• 5.1.1 开发语言的选择43
• 5.1.2 LabVIEW简介43-44
• 5.2 测试系统的前面板设计及操作44-47
• 5.3 LabVIEW功能程序设计47-55
• 5.3.1 整体程序框图搭建47-48
• 5.3.2 数据处理部分程序框图搭建48-53
• 5.3.3 电机控制部分设计53-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第6章 测控系统调试与实验56-60
• 6.1 测控系统硬件调试56
• 6.2 测控系统软件调试56-57
• 6.3 测控系统软件调试实验验证57-59
• 6.4 本章小结59-60
• 第7章 总结与展望60-62
• 7.1 本论文总结60
• 7.2 后续展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65

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本文编号：912643