【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)受光量不足的問(wèn)題。同時(shí)，還避免了以往模式切換方式下調(diào)整功率所帶來(lái)的響應(yīng)速度變化。此方案可以更好的對(duì)微小位移的變化進(jìn)行全方位的檢測(cè)及測(cè)量，達(dá)到高速、高精度的模擬量輸出。同 時(shí)還可以達(dá)到遠(yuǎn)程輸入，遠(yuǎn)程輸出的目的。并且，此方案非常適合實(shí)際生產(chǎn)，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值高，所以選用此方案來(lái)進(jìn)行有效地傳動(dòng)及測(cè)量。 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集 對(duì)于該測(cè)試系統(tǒng)而言，要做到高的精度才能保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。為此我們需要采集光纖傳感器來(lái)檢測(cè)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(guò) PC 機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和顯示，以此來(lái)潘丹微小位移的產(chǎn)生和變化。 機(jī)械結(jié)構(gòu)與固定 對(duì)基于光纖傳感器的位移檢測(cè)系統(tǒng)，需要通過(guò)光纖傳感器來(lái)檢測(cè)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(jī)械傳動(dòng)裝置，即利用手動(dòng)裝置來(lái)帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。工作時(shí)，通過(guò)手動(dòng)搖柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)帶動(dòng)絲杠的螺旋傳動(dòng)來(lái)使工作臺(tái)移動(dòng)，從而產(chǎn)生微小位移。再通過(guò)光纖傳感器來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的檢測(cè)以及處理。 數(shù)據(jù)處理 由于通過(guò)傳感器采集的信號(hào)在一般情況下是模擬信號(hào)不能被計(jì)算機(jī)識(shí)別，且采集濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 的信號(hào)功率較小。所以在一般情況下的數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)首先利用光纖傳感器來(lái)采集微小位移信號(hào)，將采集到的信號(hào)經(jīng)測(cè)量電路轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并且進(jìn)行放大，然后將放大的模擬信號(hào)傳動(dòng)給 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后輸送給 單片機(jī)，然后利用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并最終在 PC 機(jī)顯示器上顯示出所測(cè)得的微小位移。 支架固定機(jī)構(gòu) 為了減小裝置系統(tǒng)在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)生機(jī)構(gòu)移動(dòng)給測(cè)量精度所帶來(lái)的損失，所以裝置系統(tǒng)底座采用比較大的質(zhì)量來(lái)使機(jī)構(gòu)緊固在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，以完成每個(gè)測(cè)量位置的測(cè)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(gè)按鍵處都能看到小車處于的位置。我們?cè)诟骶€上特別加了一個(gè)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(shí)的 數(shù)據(jù)相同，在此他們同時(shí)顯示，而且是相同數(shù)據(jù)。 為了能實(shí)時(shí)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(cè)頭的測(cè)量范圍，要實(shí)時(shí)地跟蹤顯示傳感器測(cè)量結(jié)果，通過(guò)鍵盤，顯示其接口實(shí)現(xiàn)該性能的要求，并通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳輸給打印機(jī)外設(shè)中，繪制出測(cè)量軌跡的圖線。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 3 基于光纖測(cè)量系統(tǒng)的 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 此系統(tǒng)的主要組成部件由底座、絲杠、傳感器支架、滑動(dòng)導(dǎo)軌等部分組成。由于系統(tǒng)有 XY 兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，所以需要兩個(gè)傳感器支架來(lái)滿足兩個(gè)方向的進(jìn)給。底座可通過(guò)參考同類產(chǎn)品來(lái)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(jì)要求來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，滑動(dòng)導(dǎo)軌則可以按照相應(yīng)規(guī)格來(lái)進(jìn)行選擇對(duì)系統(tǒng)合適的，而對(duì)絲杠的選擇需要進(jìn)行一定的計(jì)算。 儀器底座的設(shè)計(jì) 底座是 用來(lái)裝夾 測(cè)量裝置和 固定工作臺(tái) 的平臺(tái)， 在 底座上 應(yīng) 用 準(zhǔn)確 度較高的平導(dǎo)軌 來(lái)支撐工作臺(tái)進(jìn)行移動(dòng) ，導(dǎo)軌的加工精度要求 比較 高 。其次，底座還要起到固定整個(gè)系統(tǒng)的作用，以免工作臺(tái)在工作時(shí)發(fā)生移動(dòng)現(xiàn)象，造成沒(méi)有必要的誤差。 底座的材料選擇 HT200，采用鑄造的方法來(lái)得到。 傳感器的安裝裝置 為了符合系統(tǒng)的要求，在 進(jìn)行 微小位移進(jìn)行 測(cè)量時(shí)，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(guò)豎軸和橫軸分別進(jìn)行上下 、 左右 以及前后的 方向調(diào)節(jié)，以保證傳感器能準(zhǔn)確的定位在測(cè)量部位。支座整體安裝在 底 座上， 由此來(lái)對(duì)機(jī)械裝置產(chǎn)生的微小位移進(jìn)行測(cè)量 。 這樣可以盡量的減小由裝置本身所帶來(lái)的誤差。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 絲杠的選擇與校核 絲杠 的主要作用是支撐工作臺(tái)支架的重量并使工作臺(tái)產(chǎn)生 XY方向的進(jìn)給，所以絲杠的設(shè)計(jì)主要是他的強(qiáng)度，絲杠的耐磨性。 絲杠中徑 d 的計(jì)算，單位 mm：梯形螺紋和矩形螺紋的計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)》 P=10MPa；整體式螺母，取φ=2；帶入計(jì)算得： d=； 基于本課題測(cè)量的精度問(wèn)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(dǎo)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(yuǎn)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(qiáng)度校核 由于檢測(cè)系統(tǒng)的軸僅僅是作傳動(dòng)軸，主要用于承受扭矩，因此可以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算，且由于該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速不 是很高。所以不存在瞬時(shí)過(guò)載很大火應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性等情況，所以不用校核靜強(qiáng)度。校核步驟如下 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)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(jì) 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(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 ? ? ? ? 30333 500 500 00 npAnPn Pd TT ??? ?? () 式中， ? ?30 ??,查表 153，對(duì)于系統(tǒng)的軸材料為 45時(shí)， 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(dòng)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(qiáng)度合格，能滿足工作要求。 （ 2） 扭轉(zhuǎn)剛度校核