【文章內(nèi)容簡介】 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(shí)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)持續(xù)快速發(fā)展可以由兩個角度來看：邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）10 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)結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)實(shí)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。 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)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、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。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）11 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%，2022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%，% 。 科學(xué)儀器的世界市場 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。 實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計內(nèi)容對 JYCSⅢ型機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行整體設(shè)計，包括實(shí)驗(yàn)臺總體結(jié)構(gòu)布局的設(shè)計，零部件設(shè)計、計算、總圖繪制，各個帶傳動、鏈傳動的傳動比等計算。該實(shí)驗(yàn)臺為一機(jī)多用的機(jī)械設(shè)計類綜合實(shí)驗(yàn)臺，將帶傳動實(shí)驗(yàn)、鏈傳動實(shí)驗(yàn)、液體滑動軸承實(shí)驗(yàn)、靜態(tài)螺栓組聯(lián)接實(shí)驗(yàn)、動態(tài)變載荷螺栓聯(lián)接實(shí)驗(yàn)有機(jī)地綜合在一個實(shí)驗(yàn)臺上，使其能測試分析系統(tǒng)，同時該實(shí)驗(yàn)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(shí)踐能力。機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實(shí)驗(yàn)臺是一部新型的綜合實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)有機(jī)的整合到一起的實(shí)驗(yàn)臺，能讓學(xué)生把所學(xué)的知識貫穿起來。 課題提供的主要參數(shù)（1）電機(jī)功率：（2）最高轉(zhuǎn)速：≤600 rpm邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）12（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 10kgBLR14 高精度拉壓力傳感器：量程 1000kgZBYB 管路壓力傳感器：量程 光電角位移傳感器：180 柵/轉(zhuǎn)（4）重量：320kg 實(shí)驗(yàn)臺預(yù)期達(dá)到的功能（1）、該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)時顯示運(yùn)動參數(shù)的實(shí)時變化曲線，綜合性強(qiáng)，完整性好，便于教師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。（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(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集箱和電腦之間的信息通訊；（5）、該實(shí)驗(yàn)臺教學(xué)分析軟件以 Visual basic 語言為開發(fā)平臺，包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容介紹、實(shí)驗(yàn)錄像、參數(shù)可視化分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等內(nèi)容；（6）、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，使教師可在網(wǎng)上批改作業(yè)；邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）132 實(shí)驗(yàn)臺總體結(jié)構(gòu)布局 實(shí)驗(yàn)臺總體構(gòu)思本次設(shè)計實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置，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 ε、繞接合面的傾覆力矩 M 等等。根據(jù)以上 5 個實(shí)驗(yàn)的要求，主要將實(shí)驗(yàn)臺分為 5 個部分：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。 實(shí)驗(yàn)傳動路線的擬定①電機(jī)→帶傳動 →Ⅰ級傳動軸（滑動軸承） →靜態(tài)負(fù)載如圖 所示： 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）14圖 滑動軸瓦油膜壓力分布分析實(shí)驗(yàn)②電機(jī)→帶傳動 →Ⅰ級傳動軸（滑動軸承） 鏈傳動→Ⅱ級傳動軸→動態(tài)負(fù)載（動態(tài)螺栓） ，如圖 所示： 圖 系統(tǒng)速度波動實(shí)驗(yàn)圖③電機(jī) →帶傳動→Ⅲ級傳動軸（磁粉制動器） ，如圖 所示：邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）15圖 2. 3 帶傳動實(shí)驗(yàn)圖 ④電機(jī) →鏈傳動→Ⅱ級傳動軸→動態(tài)負(fù)載（動態(tài)螺栓） ，如圖 所示：圖 鏈傳動實(shí)驗(yàn)圖 實(shí)驗(yàn)臺總體結(jié)構(gòu)布局圖 通過對上述各種實(shí)驗(yàn)傳動路線的分析，可以設(shè)計出如下的 JYCSⅢ型機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實(shí)驗(yàn)臺。實(shí)驗(yàn)臺總體結(jié)構(gòu)布局如圖 所示： 圖 實(shí)驗(yàn)臺總體結(jié)構(gòu)布局邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）16 制動系統(tǒng)的選擇機(jī) 械 功 率 開 放 式 實(shí) 驗(yàn) 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 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(shí) 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(shí) 驗(yàn) 裝 置 。 因此 在 加 載 器 的 選 擇 方 面 ， 選 用 磁 粉 制 動 器 [1]。 磁粉制動器的簡介 [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(diǎn) 。 在 同 滑 差 無 關(guān) 的 情 況 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(diǎn) 。 是 一 種多 用 途 、 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 磁 粉 離 合 器 經(jīng) 常 配 對 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。 磁 粉 制 動 器 用 途 [3]：（ 1） 緩 沖 起 動 ， 停 止 用 ： 利 用 連 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 。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）17　 （ 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 單 軸 磁 粉 制 動 器 磁 粉 制 動 器 具 有 以 下 幾 大 特 點(diǎn) ：　 （ 1） 可 以 輕 松 進(jìn) 行 大 范 圍 的 控 制 。 　 （ 2） 可 以 達(dá) 到 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 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 。 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 ） 。 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 。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）18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 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(diǎn) 。 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)