精密传动链动态精度检测与分析系统的研制

论文摘要

随着现代科技的发展,精密传动链的应用越来越广泛,对其传动精度的要求也越来越高,这就需要一套新型的动态测试系统来检测分析其传动精度,本课题就是要研制出这样一套系统。该系统主要采用动态测量法中的光栅法,并结合虚拟仪器技术,进行系统的硬件设计和软件开发。硬件设计方面,首先使用虚拟仪器技术对所需硬件进行选型。包括光电编码器、虚拟仪器外围硬件设备(PCI数据采集卡、扩展板和连接线缆)、电动机和磁粉制动器的选型。然后,以精密传动链中的谐波齿轮传动为例,对该套系统进行结构设计。软件开发方面,采用模块化思想进行软件设计,具体分为六个模块:主控模块、数据采集模块、数据存储模块、数据读取模块、数据处理模块和数据显示模块。运用基于Matlab的小波分析理论对数据进行分析处理,使用Visual Basic设计界面和编写程序。最后,以谐波齿轮传动为检测对象,应用该系统对其进行动态精度的检测分析实验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的科学意义
• 1.2 传动系统动态精度测试方法的发展趋势
• 1.2.1 传动系统动态精度测试方法的国外历史发展状况
• 1.2.2 传动系统动态精度测试方法的国内历史发展状况
• 1.2.3 传动系统动态精度测试方法的发展趋势和前景
• 1.3 该课题的关键技术
• 1.3.1 虚拟仪器技术
• 1.3.2 光电编码器
• 1.3.3 基于Matlab的小波变换精度分析理论
• 1.4 该课题研究的主要内容
• 2 精密传动链动态精度检测与分析系统的总体方案设计
• 2.1 精密传动链传动精度理论研究
• 2.1.1 精密传动链的传动精度概述
• 2.1.2 精密传动链的回差分析
• 2.1.2.1 回差的概念
• 2.1.2.2 回差的来源
• 2.1.2.3 回差的综合
• 2.1.3 精密传动链的传动误差分析
• 2.1.3.1 传动误差的概念及测量原理
• 2.1.3.2 传动误差的来源
• 2.1.3.3 传动误差的综合
• 2.1.4 提高传动精度的结构措施
• 2.2 精密传动链动态精度检测方法的介绍及选择
• 2.2.1 精密传动链的测量方法简介
• 2.2.2 动态测量法的种类
• 2.2.3 动态测量法的比较和选择
• 2.3 精密传动链动态精度检测与分析系统的总体设计
• 2.3.1 虚拟仪器的构成简介
• 2.3.2 虚拟仪器的优势
• 2.3.3 精密传动链动态精度检测与分析系统的组成
• 2.4 本章小结
• 3 精密传动链动态精度检测与分析系统的硬件设计
• 3.1 精密传动链动态精度检测与分析系统的硬件选型
• 3.1.1 传感器的选择
• 3.1.2 虚拟仪器的硬件选择
• 3.1.2.1 虚拟仪器的分类
• 3.1.2.2 虚拟仪器中数据采集系统总线的选择
• 3.1.2.3 数据采集卡的选用
• 3.1.2.4 其他虚拟仪器硬件的选用
• 3.1.3 电动机的选择
• 3.1.4 加载装置的选择
• 3.2 精密传动链动态精度检测与分析系统的结构设计
• 3.2.1 精密传动链动态精度检测与分析系统的整体布局
• 3.2.2 精密传动链动态精度检测与分析系统的硬件装配
• 3.3 本章小结
• 4 精密传动链动态精度检测与分析系统的软件开发
• 4.1 精密传动链动态精度检测与分析系统软件与硬件的通信
• 4.1.1 数据采集卡的启动
• 4.1.2 Visual Basic与数据采集卡的通信
• 4.2 精密传动链动态精度检测与分析系统的软件结构
• 4.2.1 精密传动链动态精度检测与分析系统的软件结构总体设计
• 4.2.2 精密传动链动态精度检测与分析系统的主控模块设计
• 4.2.3 精密传动链动态精度检测与分析系统的数据采集模块设计
• 4.2.3.1 采样方式的选择
• 4.2.3.2 数据采集卡的输入范围
• 4.2.3.3 数据采集卡的采集速率
• 4.2.3.4 数据采集的流程
• 4.2.3.5 数据采集模块的常用函数说明
• 4.2.4 精密传动链动态精度检测与分析系统的数据存储模块设计
• 4.2.4.1 数据存储方式的选择
• 4.2.4.2 数据访问的接口设计
• 4.2.4.3 数据存储模块的流程
• 4.2.5 精密传动链动态精度检测与分析系统的数据读取模块设计
• 4.2.6 精密传动链动态精度检测与分析系统的数据处理模块设计
• 4.2.6.1 精密传动链动态精度检测信号的分析方法
• 4.2.6.2 Matlab与Visual Basic的通信交互方法
• 4.2.6.3 滤波
• 4.2.6.4 信号的时域分析
• 4.2.6.5 信号的相关分析
• 4.2.6.6 信号的频谱分析
• 4.2.7 精密传动链动态精度检测与分析系统的数据显示模块设计
• 4.3 精密传动链动态精度检测与分析系统的界面设计与程序编写
• 4.3.1 界面设计
• 4.3.2 程序编写
• 4.4 本章小结
• 5 精密谐波齿轮传动的动态精度检测分析实例
• 5.1 谐波齿轮传动简介
• 5.1.1 谐波齿轮传动的构成及工作原理
• 5.1.2 谐波齿轮传动的主要特点
• 5.2 谐波齿轮传动动态精度的理论分析
• 5.2.1 谐波齿轮传动运动误差的计算
• 5.2.2 谐波齿轮传动系统传动误差的来源
• 5.3 谐波齿轮传动动态精度的检测与分析实验
• 5.3.1 实验步骤
• 5.3.2 实验结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 6.1 研究总结
• 6.2 后续展望
• 致谢
• 参考文献