【文章內(nèi)容簡介】 時受光量不足的問題。同時，還避免了以往模式切換方式下調(diào)整功率所帶來的響應(yīng)速度變化。此方案可以更好的對微小位移的變化進行全方位的檢測及測量，達到高速、高精度的模擬量輸出。同 時還可以達到遠程輸入，遠程輸出的目的。并且，此方案非常適合實際生產(chǎn)，實際應(yīng)用價值高，所以選用此方案來進行有效地傳動及測量。 系統(tǒng)的整體設(shè)計 數(shù)據(jù)采集 對于該測試系統(tǒng)而言，要做到高的精度才能保證系統(tǒng)的準確性。為此我們需要采集光纖傳感器來檢測系統(tǒng)產(chǎn)生的微小位移。再利用數(shù)據(jù)線將光纖傳感器采集到的信息輸送到信息處理中心，通過 PC 機來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和顯示，以此來潘丹微小位移的產(chǎn)生和變化。 機械結(jié)構(gòu)與固定 對基于光纖傳感器的位移檢測系統(tǒng)，需要通過光纖傳感器來檢測并采集數(shù)據(jù)，為了能夠獲得較 為精確地變化量比較小的微小位移，系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的機械傳動裝置，即利用手動裝置來帶動整個系統(tǒng)的運動。工作時，通過手動搖柄的轉(zhuǎn)動，來帶動絲杠的螺旋傳動來使工作臺移動，從而產(chǎn)生微小位移。再通過光纖傳感器來進行數(shù)據(jù)的檢測以及處理。 數(shù)據(jù)處理 由于通過傳感器采集的信號在一般情況下是模擬信號不能被計算機識別，且采集濟南大學畢業(yè)設(shè)計 8 的信號功率較小。所以在一般情況下的數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)首先利用光纖傳感器來采集微小位移信號，將采集到的信號經(jīng)測量電路轉(zhuǎn)化為電壓信號并且進行放大，然后將放大的模擬信號傳動給 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后輸送給 單片機，然后利用單片機進行數(shù)據(jù)處理，并最終在 PC 機顯示器上顯示出所測得的微小位移。 支架固定機構(gòu) 為了減小裝置系統(tǒng)在檢測過程中發(fā)生機構(gòu)移動給測量精度所帶來的損失，所以裝置系統(tǒng)底座采用比較大的質(zhì)量來使機構(gòu)緊固在實驗臺上，以完成每個測量位置的測量精度的要求。 數(shù)據(jù)顯示 為了能夠?qū)崿F(xiàn)與電梯相應(yīng)的功能，我們要加相應(yīng)的顯示器保證在每個按鍵處都能看到小車處于的位置。我們在各線上特別加了一個顯示器。顯示小車現(xiàn)在處的位置，利用 LED 顯示器。接到芯片 8155 上，利用共極顯示保證現(xiàn)實的 數(shù)據(jù)相同，在此他們同時顯示，而且是相同數(shù)據(jù)。 為了能實時地再現(xiàn)內(nèi)孔表面的軌跡特征，并能夠人為主觀的調(diào)節(jié)測頭的測量范圍，要實時地跟蹤顯示傳感器測量結(jié)果，通過鍵盤，顯示其接口實現(xiàn)該性能的要求，并通過數(shù)據(jù)總線傳輸給打印機外設(shè)中，繪制出測量軌跡的圖線。 濟南大學畢業(yè)設(shè)計 9 3 基于光纖測量系統(tǒng)的 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 此系統(tǒng)的主要組成部件由底座、絲杠、傳感器支架、滑動導軌等部分組成。由于系統(tǒng)有 XY 兩個方向的運動，所以需要兩個傳感器支架來滿足兩個方向的進給。底座可通過參考同類產(chǎn)品來選擇滿足尺寸要求的即可。傳感器 支架按滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求來進行相應(yīng)的設(shè)計，滑動導軌則可以按照相應(yīng)規(guī)格來進行選擇對系統(tǒng)合適的，而對絲杠的選擇需要進行一定的計算。 儀器底座的設(shè)計 底座是 用來裝夾 測量裝置和 固定工作臺 的平臺， 在 底座上 應(yīng) 用 準確 度較高的平導軌 來支撐工作臺進行移動 ，導軌的加工精度要求 比較 高 。其次，底座還要起到固定整個系統(tǒng)的作用，以免工作臺在工作時發(fā)生移動現(xiàn)象，造成沒有必要的誤差。 底座的材料選擇 HT200，采用鑄造的方法來得到。 傳感器的安裝裝置 為了符合系統(tǒng)的要求，在 進行 微小位移進行 測量時，傳感器安裝在如下圖所示的裝置上 ： 圖 3..1 傳感器安裝支座 此支座可通過豎軸和橫軸分別進行上下 、 左右 以及前后的 方向調(diào)節(jié)，以保證傳感器能準確的定位在測量部位。支座整體安裝在 底 座上， 由此來對機械裝置產(chǎn)生的微小位移進行測量 。 這樣可以盡量的減小由裝置本身所帶來的誤差。 濟南大學畢業(yè)設(shè)計 10 絲杠的選擇與校核 絲杠 的主要作用是支撐工作臺支架的重量并使工作臺產(chǎn)生 XY方向的進給，所以絲杠的設(shè)計主要是他的強度，絲杠的耐磨性。 絲杠中徑 d 的計算，單位 mm：梯形螺紋和矩形螺紋的計算公式 ??7 ： ? ?PFd ???? F是軸向載荷，單位 N，假設(shè) F=1000N； P是材料的需用應(yīng)力，單位 MPa，螺桿材料和螺母材料選用 45，轉(zhuǎn)速為低速，則查《機械設(shè)計》 P=10MPa；整體式螺母，取φ=2；帶入計算得： d=； 基于本課題測量的精度問題，絲杠不能發(fā)生彎曲變形。所以絲杠的直徑不能取得太小，故可取絲杠的公稱直徑 d=40mm；查表可知：導程和螺距都為 L0=P=3mm，所以齒高為 2mm。由于所選絲杠的直徑遠大于所需要的，所以所選的絲杠定能滿足使用要求。如圖 31所示為絲杠的示意圖： 圖 絲杠 軸的 校核 （ 1） 強度校核 由于檢測系統(tǒng)的軸僅僅是作傳動軸，主要用于承受扭矩，因此可以按扭轉(zhuǎn)強度條件計算，且由于該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速不 是很高。所以不存在瞬時過載很大火應(yīng)力循環(huán)不對稱性等情況，所以不用校核靜強度。校核步驟如下 軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為 ? ?TTT d. nPWT ?? ??? 3209 5 5 0 0 0 0 () 式中： T? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ， Mpa； T軸所受的扭矩 ， Nmm； Wt軸的抗扭界面系數(shù) ， mm3； n軸的轉(zhuǎn)速 ， r/min； P軸傳遞的功率， KW； d計 算截面處軸的直徑 ， mm； ??T? 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 由 35 可得軸的直徑 濟南大學畢業(yè)設(shè)計 11 ? ? ? ? 30333 500 500 00 npAnPn Pd TT ??? ?? () 式中， ? ?30 ??,查表 153，對于系統(tǒng)的軸材料為 45時， A0=126103 蝸輪的功率 P2=P1*= () 軸的轉(zhuǎn)速 27221 ????? enzzn () 代入式 得 330 ?????? nPAd(mm) 傳動軸的軸徑分為 5 部分，其直徑分別為： 30mm， 37mm， 45mm， 39mm， 30mm；均滿足要求，則此軸的強度合格，能滿足工作要求。 （ 2） 扭轉(zhuǎn)剛度校核