3586 微動跳躍彈性開關動態(tài)特性測試儀的結(jié)構設計

3586 微動跳躍彈性開關動態(tài)特性測試儀的結(jié)構設計,微動,跳躍,彈性,開關,動態(tài),特性,測試儀,結(jié)構設計 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告設 計 題 目 :微動跳躍彈性開關動態(tài)特性測試儀的結(jié)構設計 院 系 名 稱: 機電工程學院 專 業(yè) 班 級: 機 械 設 計 制 造 及 其 自 動 化 08-13 學 生 姓 名: 王添躍 導 師 姓 名: 陳佳瑩 開 題 時 間: 2012.3.19 指導委員會審查意見：簽字： 年 月 日一、課題研究的意義近年來通信技術、計算機技術與測試儀的結(jié)合，強烈要求分析設計內(nèi)容的完善、目標最優(yōu)化，使測試儀檢測高速化，并且具有高可靠性和良好的經(jīng)濟效益。因此研究高精度、高質(zhì)量、自動化程度高、安全可靠的測試儀具有重要的實現(xiàn)意義。近年來，我國開關測試儀的生產(chǎn)廠家逐漸增多，設備數(shù)量日趨龐大，著重開發(fā)各類開關的動態(tài)特性測試儀的研究。世界檢測業(yè)正向網(wǎng)絡化測試儀器發(fā)展。二、文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前對微動跳躍彈性開關的動態(tài)性能的測試技術，國內(nèi)很少有人研究，尚未形成具有自己知識產(chǎn)權的整套技術理論，在實際生產(chǎn)中要制造出合格的微動開關開關除了利用從國外引進的檢測設備（未提供檢測技術）進行檢測，在很大程度上還要依靠專家的實際經(jīng)驗和嚴格的工藝制度保證，不僅沒有嚴格標準也影響了生產(chǎn)效率。因此通過對本課題的研究，研制出完整的微動跳躍彈性開關動態(tài)特性測試系統(tǒng)，并通過對實驗數(shù)據(jù)的分析來評定微動跳躍彈性開關的質(zhì)量，為微動跳躍彈性開關生產(chǎn)的國產(chǎn)化，并建立自己的質(zhì)量評定標準奠定了基礎；此外，隨著科學技術的發(fā)展，加工工藝水平也不斷提高，對彈性元件的應用日益廣泛，質(zhì)量要求也不斷提高，而我國的工藝生產(chǎn)水平十分落后，彈性元件的生產(chǎn)質(zhì)量較國外有著很大的差距。隨著大規(guī)模集成電路制造技術和信息處理技術的發(fā)展，測試儀已經(jīng)成為國民經(jīng)濟不可缺少的基礎，在汽車、船舶、航天航空、開關等領域發(fā)揮著極其重要的作用。近年來，我國開關測試儀的生產(chǎn)廠家逐漸增多，設備數(shù)量日趨龐大，著重開發(fā)各類開關的動態(tài)特性的測試。世界檢測業(yè)正像網(wǎng)絡化測試儀器發(fā)展?，F(xiàn)代檢測技術是人們認識和改造自然的重要手段，也是衡量一個國家科學技術水平的重要標志之一。隨著檢測技術的進步，測試儀器必將在網(wǎng)絡時代發(fā)生革命性的變化，21 世紀的儀器概念將會是一個開放的系統(tǒng)概念。以 PC 機或工作站為基礎，通過網(wǎng)絡來構成實用的測控系統(tǒng)，提高生產(chǎn)效率，共享資源，將成為儀器技術發(fā)展的方向，網(wǎng)絡化儀器將是今后測試儀器發(fā)展的必然。正是由于人們已經(jīng)認識到科學儀器的重要作用和地位,美、日、歐共體等發(fā)達國家均把科學儀器列為國家重點支持的關鍵技術。我國的科學儀器產(chǎn)業(yè)與發(fā)達國家相比,技術差距越來越大,主要產(chǎn)品市場都被外商占領,形勢極為嚴重。2.2 動態(tài)特性測試儀的特點 在動態(tài)測試中，測量過程處于不斷變化狀態(tài)，引起動測試誤差的因素比靜態(tài)測量更多、更復雜，這就與傳統(tǒng)的被測之量為常量的靜態(tài)測試有所不同，即以往適用于靜態(tài)測試的成套經(jīng)典數(shù)據(jù)處理方法及測試誤差分析與估算方法，不完全適用于動態(tài)測試。在動態(tài)測試中，要考慮到被測變量的變化規(guī)律及特點、測試系統(tǒng)的動態(tài)特性(與測試速度、加速度、慣性、阻尼，以及沖擊、振動等動態(tài)因素有關)、以及外界擾動(包括環(huán)境條件的變動、干擾、噪聲等種種因素)等影響。動態(tài)測試數(shù)據(jù)表現(xiàn)為測試時間的函數(shù)，一般由三部分組成:被測變量、系統(tǒng)誤差和隨機誤差。動態(tài)測試數(shù)據(jù)的基本特點首先是由其定義所決定的，動態(tài)測試所測量的是隨測試時間而變化的量，盡管被測量本身未必都是時間的某種函數(shù)，但其總是表現(xiàn)為隨測試時間而變化的某種函數(shù)，可簡稱為時變性。由于測試過程中難免存在隨機誤差或千擾噪聲等，因而動態(tài)測試數(shù)據(jù)也象常量的靜態(tài)測試數(shù)據(jù)一樣具有隨機性，可見，動態(tài)測試數(shù)據(jù)的另一基本特點是既含有確定性變化部分，又含有隨機性變化部分，即總是表現(xiàn)為測試時間的隨機函數(shù)，即隨機過程，可簡稱之為隨機性。相鄰時間的信號之間具有統(tǒng)計相關性，正是這種相關性才是動態(tài)測試數(shù)據(jù)所具有的一種基本特性，而靜態(tài)測試數(shù)據(jù)之間則應是統(tǒng)計獨立或不相關的。由于動態(tài)測試系統(tǒng)在測試被測變量過程中，處于不斷變化的運動狀態(tài)，需用微分方程來描述動態(tài)測試系統(tǒng)的輸入被測變量，與其輸出即顯示的動態(tài)測試數(shù)據(jù)之間的關系，或以其離散化的差分方程，或以系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)方程等形式來描述，以反映出其動態(tài)特性。綜上所述，動態(tài)測試數(shù)據(jù)具有上述的時變性、隨機性、相關性基本特點。這些特性集中在一起就構成了它的動態(tài)特性。動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理的基本任務為:1)確定合乎實際的動態(tài)測試數(shù)據(jù)及其測量結(jié)果的數(shù)學模型；2)合理規(guī)定動態(tài)測試誤差的評定指標，且要求能較全面而客觀地反映其方面特性；3)識別并提取動態(tài)測試數(shù)據(jù)中的各項非周期和周期的確定性變化成分，并擬出其適用性判別或顯著性檢驗的驗證方法；4)從所提取的確定性成分中借助實驗測定或輔以數(shù)據(jù)處理，盡量分離出測試的系統(tǒng)誤差；5)表述與分解動態(tài)測試數(shù)據(jù)中的隨機性成分，盡量通過分解而分離或抑制測試的隨機誤差，并有助于分析其起因。實踐經(jīng)驗表明，通常動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理宜分為三個階段:預處理;成分與結(jié)果表示。主要處理階段是成分分離。它可劃分為兩部分:識別、提取確定性成分和表述、分解隨機性成分。至于采用的具體處理方法，則取決于動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理的實際要求及設定的數(shù)學模型。以識別、提取確定性成分為主的處理方法可分為兩類:以解析式或多項式擬合的方法和以函數(shù)值序列表示的濾波或平滑方法，分別簡稱擬合法和濾波法。表述、分解隨機性成分的方法也有多種，司一歸納為兩個方面:在時域上的相關分析和在頻域上的譜分析。人們借助測試系統(tǒng)檢測表現(xiàn)事物不斷運動著的物理信號，通過分析和處理獲取事物運動的狀態(tài)信息及其量值。隨著現(xiàn)代科學和社會生產(chǎn)的飛速發(fā)展，隨著快速傅立葉變換(FFT)理論的產(chǎn)生，隨著微電子技術的發(fā)展，信號分析和處理的高速器件的生產(chǎn)及其算法的不斷完善，已建立了較為成熟的動態(tài)測試理論和應用技術。現(xiàn)代動態(tài)測試技術是應用現(xiàn)代科學技術，研究動態(tài)信號采集、變換、傳輸和實時處理的技術學科。它結(jié)合現(xiàn)代傳感器技術、微電子技術、計算機技術、信號分析與處理技術等技術學科并應用于測試系統(tǒng)和測試過程?，F(xiàn)代動態(tài)測試技術與傳統(tǒng)測量技術比較有很大不同。傳統(tǒng)的測量技術局限與簡單的測量比較，而現(xiàn)代動態(tài)測試技術通常以微型計算機為核心構成數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)，由傳感器、信號調(diào)理電路、采樣保持電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及顯示器、打印機等外部設備組成。它帶來的變革主要體現(xiàn)在以下幾個方面:1、傳統(tǒng)測量的目的局限于以測量系統(tǒng)的輸出量來評價被測量，而動態(tài)測試于傳統(tǒng)的靜態(tài)測量不同，它測量的是隨時間不斷變化的量，重點研究測試系統(tǒng)的動態(tài)特性；2、動態(tài)測試不同于傳統(tǒng)測試中輸出與輸入量之間簡單的數(shù)值對應關系，而是輸出信號與輸入信號之間的對應關系。動態(tài)測試中要求輸出信號的波形可以不失真的復現(xiàn)輸入信號的波形；3、現(xiàn)代動態(tài)測試技術的目的是要解決測試系統(tǒng)工作過程中遇到的具體技術問題，如信號的獲取、處理與分析、信號的顯示與記錄等及它們之間的禍合關系。 4、現(xiàn)代動態(tài)測試系統(tǒng)的復雜性決定其組成之后動態(tài)性能未必符合預先提出的要求，但是這種“缺陷”可以通過動態(tài)數(shù)學模型研究及應用適當?shù)臑V波器等手段改進系統(tǒng)的動態(tài)特性來彌補，從而實現(xiàn)了動態(tài)測試技術的靈活性。 現(xiàn)代測試平臺動態(tài)測試系統(tǒng)的研究，即以虛擬儀器技術為軟件核心，針對硬件測試對象:振動臺，利用一系列的必要硬件工具，結(jié)合動態(tài)測試理論，建立起一套完整的動態(tài)測試系統(tǒng)，并利用這一系統(tǒng)進行信號的采集與分析處理。該動態(tài)測試系統(tǒng)的測試內(nèi)容主要為振動信號的測試，希望通過利用虛擬儀器技術對振動信號進行時域和頻域上的動態(tài)測試及分析，從而得到所需要的信息。本文主要論述了測試儀的測試過程，其主要包括測試儀的主要結(jié)構和儀器的組成，檢測跳躍彈性開關的力傳感器和位移特性。通過設計進而提高儀器的性能，保證儀器的工作質(zhì)量，這也是現(xiàn)代檢測技術的基本要求。三、設計內(nèi)容、擬解決的主要問題1、設計內(nèi)容（1）測試原理及測試平臺的構架；（2）測試儀的傳動系統(tǒng)設計；（3）測試儀的主要零部件結(jié)構設計。2、擬解決的主要問題（1）設計方案的確定；（2）電動機的規(guī)格和選?。?）帶傳動的設計（4）測試儀主要零部件結(jié)構設計。四、技術路線總體設計方案——零部件的結(jié)構設計——精度校驗——剛度校核。五、進度安排2012.2.28-2012.3.7 收集資料，查閱文獻，撰寫開題報告，翻譯英文文獻；2012.3.8-2012.4.3 確定設計方案，進行整體結(jié)構設計及測試平臺的構架；2012.4.4-2012.4.17 測試系統(tǒng)設計及研制；2012.4.18-2012.4.30 傳動系統(tǒng)設計；2012.5.1-2012.5.14 主要零部件結(jié)構設計；2012.5.15-2012.6.5 繪制、修改總體結(jié)構裝配圖及零件工作圖；2012.6.6-2012.6.17 撰寫設計說明書，整理材料，準備答辯。六、主要參考文獻[1]秦紅磊、李曉白、季云建、王偉斌。微動開關自動測試系統(tǒng)設計 [J]， 《測試技術學報》19（1）2005[2]陳宏鈞 《 實用機械加工工藝手冊》[S].2004[3]俞宗源，李堅石。微動開關動態(tài)過程的仿真與參數(shù)設計[J].《機電元件》.15(1).1995[4] 蔣素清. 基于 ANSYS 的加工中心 XH715 動靜態(tài)分析 [J]. 荊門職業(yè)技術學院學報 , 2008, (03)[5] 湯廷松, 陳繼華, 吳鳳娟, 鄭衛(wèi)鋒, 張海鋒. 動態(tài)測量系統(tǒng)中時間同步問題研究與實踐[J]. 海洋測繪 , 2009, (01)[6] 陳建平,姚凱學 ,張厚武,蔡堅. 通用動態(tài)測試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 貴州大學學報(自然科學版) , 2004, (01)[7] 秦旭達 ,王國鋒 ,陳姍 ,王太勇. 動態(tài)測試與信號分析系統(tǒng)研究與應用[J]. 精密制造與自動化 , 2003, (S1)[8] 張志杰. 動態(tài)測試的誤差分析方法研究[J]. 測試技術學報 , 2004, (02)[9] 王嫘, 董景新 , 趙長德, 李童杰, 孔星煒. 基于虛擬儀器的微機電系統(tǒng)動態(tài)特性測試儀設計[J]. 中國慣性技術學報 , 2009, (01)[10] 強軍, 黃貽培 . 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