【正文】 濟南大學畢業(yè)設計畢業(yè)設計題 目 基于USB接口的 鋼絞線性能檢測系統(tǒng)設計 1 1 前言 選題背景 我國鋼絞線試驗機的現(xiàn)狀 我國鋼絞線專用試驗機的生產和研發(fā)已經達到較高的水平，產品類型多種多樣，暢銷國內外。目前，鋼絞線專用試驗機可以對鋼絞線的多種性能進行檢測，特別是一些電子電氣元件的出現(xiàn)以及電腦控制技術的發(fā)展，使鋼絞線性能被測量的更精確，但是，鋼絞線試驗機仍有很多可提高的地方，許多技術還需要改善。 選此課題的意義 隨著現(xiàn)代預應力的技術不斷發(fā)展，在高層建筑、涵洞、橋梁、核電站等大型現(xiàn)代化建筑結構中，鋼絞線的應用越來越廣泛，尤其是在預應力混凝土結構中的應用。目前國內的鋼絞線預應力施工都是用生產廠家或檢測單位提供的數(shù)據(jù)來進行理論計算的，并以此作為控制張拉的一種手段，因此生產廠家或檢測單位如何精確有效的測定鋼絞線的力學性能參數(shù)有著重要的實際意義。 方案論證基于USB接口的鋼絞線性能檢測系統(tǒng)設計主要檢測鋼絞線的拉伸性能，就是鋼絞線的受力與伸長量之間的關系，其設計過程可以分成兩部分，機械部分設計與電路部分設計。 設計內容用微機測量的技術，控制一定速度，對鋼絞線施加一定拉力，檢測拉力和變形這兩路參數(shù)，通過數(shù)據(jù)的處理，計算出彈性模量、非比例應力、強度、延伸率等特征參數(shù)。主要技術指標：最大試驗力： 300KN， 實時顯示 最大變形量： 10mm ， 實時顯示 橫梁移動速度： 兩路傳感器信號（力值由負荷傳感器傳遞，變形由引伸計傳遞），通過放大，接入中泰公司生產的USB7310板卡進行A/D轉換，然后通過USB接口與計算機實時處理，并在屏幕上實時顯示實際測量值。整個試驗過程結束后，由計算機進行分析計算，最后得出相關結果。由USB7310直接輸出電壓值，給相應的控制器去控制直流調速電機，通過同步帶帶動絲杠轉動，直接傳遞給中橫梁進行上下移動。 計算機系統(tǒng)經過控制器，經調速系統(tǒng)控制直流調速電機轉動，經減速系統(tǒng)減速后通過精密絲杠副帶動移動橫梁上升、下降，完成試樣的拉伸、壓縮、彎曲、等多種力學性能試驗，噪音低，無污染、效率高，具有非常寬的調速范圍和橫梁移動距離，另外配置種類繁多的試驗附具，在金屬、非金屬、復合材料及制品的力學性能試驗方面，具有非常廣闊的應用前景。USB7310 模入接口模塊允許采用16路單端輸入方式或8路雙端輸入方式。用戶可根據(jù)需要選擇測量單極性信號或雙極性信號。其輸入的模擬信號由模塊的25芯D型插頭直接接入。USB7310 模入接口模塊主要由模擬多路開關選通電路、差分放大電路、模數(shù)轉換電路、開關量輸入輸出電路和接口控制邏輯電路組成。(1) 模擬多路開關選通電路： 模擬通道開關由2片ADG508（或同類產品）及跨接器JP3組成，可以從16路單端信號或8路雙端信號中任選一路，送入差分放大器。(2)差分放大器電路： 差分放大器由1個運算放大器AD620以及相關的電阻組成一個標準的儀用差分放大器，用以對通道開關選中的模擬信號進行變換處理。(3)模數(shù)轉換電路：12位逐次逼近式A／D轉換器ADS774片內自帶精密基準源，并經激光修調，具有較高的轉換速率和轉換精度，其轉換時間僅為 。A／D轉換器由程序啟動，其轉換狀態(tài)的結束可由程序查詢讀出或產生結束中斷申請。A／D轉換器的模擬輸入信號幅度由跨接器JP1 選擇， A／D 轉換后的輸出代碼形式由跨接器JP2選擇，可分別輸出二進制原碼或雙極性偏移二進制碼。電位器W1 用于單極性零點調節(jié)，W2 用于滿量程增益調節(jié),W3 用于雙極性偏移調節(jié)。(4)開關量輸入輸出電路：本模塊還提供了各8路的開關量輸入輸出信號通道。使用中需注意對這些信號的要求應嚴格符合TTL 電平規(guī)范。(5) 接口電路：接口電路用來將USB總線控制邏輯轉換成與各種操作相關的控制信號。2 .機械部分設計試驗機機械部分的設計包括電機的選擇，絲杠、齒輪、同步帶傳動的設計計算。 電機的選擇 選擇電機應考慮的問題（1）根據(jù)機械的負載性質和生產工藝對電動機的啟動、制動、正反轉、調速等要求，選擇電動機類型。（2）負載轉矩、速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉矩，選擇電機功率，并確定冷卻通風方式。所選電動機功率應留有余量，～。過大的備用功率會使電機效率降低，對于感應電動機，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動機最大轉矩校驗的強度和生產的機械造價提高。（3）根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃氣體等考慮必要的保護方式，選擇電動機的結構型式。（4）根據(jù)企業(yè)的電網電壓標準和對功率因數(shù)的要求，確定電動機的電壓等級和類型。（5）根據(jù)生產機械的最高轉速和對電力傳動調速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及機械減速機構的復雜程度，選擇電動機額定轉速。 除此之外，選擇電動機還必須符合節(jié)能要求，考慮運行可靠性、設備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產品價格、建設費用、運行和維修費用、生產過程中前后期電動機功率變化關系等各種因素。 試驗機設計要求選用直流調速電機。正確選擇電機相當重要，的選擇主要是電機容量的選擇。如果容量小了，一方面不能充分發(fā)揮機械設備的能力，使生產效率降低；另一方面電機經常在過載下運行，則會使其過早損壞，同時還可能出現(xiàn)啟動困難，經受不起沖擊，若電動機容量選大了，則不僅使設備投資費用增大，而且由于電動機經常在過載下運行，運行效率和功率因數(shù)則下降。選擇容量的基本原則：發(fā)熱 電動機早運行時，必須保證電動機的實際最高Qmax等于或略小于電動機絕緣的允許最高工作溫度Qa。過載能力 電動機在運行時，必須保證有一定的過載能力，特別是在短期工作時，由于電動機的慣性很大，電動機在短期內承受的高于額定功率若干倍的負載功率時仍可保證Qmax〈Qa，故此時，決定電動機容量的主要因素，不是發(fā)熱能力而是電動機的過載能力，既所需的電動機的最大轉矩Tmax或最大允許電流Imax必須大于運行過程中可能出現(xiàn)的最大負載轉矩Tmax和最大負載電流Imax； 啟動能力 除了正確選擇容量外，還需根據(jù)生產機械的要求，技術經濟指標以及工作環(huán)境等條件來正確選擇電動機種類、電壓、轉速、電動機的結構形式。 定傳動路線 電機 各傳動部分效率η1—同步帶傳動的效率，；η2—直齒錐齒輪傳動的效率，；η3—絲杠傳動的效率，；η4—軸承