磨床砂轮动平衡在线调整装置的研制

论文摘要

磨床砂轮的不平衡量引起的振动严重制约着磨削表面质量、加工精度和生产效率的提高,而磨床砂轮动平衡在线调整系统能够在线无试重的对砂轮进行平衡,因而具有广泛的应用前景。本文以开发砂轮在线动平衡系统为目的,对不平衡量的测量、自动平衡装置以及自动平衡策略展开了研究,概括起来主要有以下几个方面:总结了砂轮在线动平衡技术的研究现状和发展趋势,阐述了本文的研究意义;研究了动平衡和在线自动平衡的原理和基本理论;设计了信号处理流程,介绍了振动信号的采样及数字处理,研究了不平衡量的计算方法;设计了极坐标固定半径双配重式机械平衡头;在自动平衡过程中采用了坐标轮换控制策略;以MCS-51系列单片机为CPU设计了外围接口电路,以及相对应的软件;通过实验验证了系统的有效性和工程实用性,并对改进式坐标轮换控制策略和基于影响系数法的快速平衡策略予以了分析。通过本文的研究,构架了砂轮在线动平衡系统的框架,解决了关键技术,实现了系统的基本功能,为进一步研究砂轮自动平衡技术打下了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 砂轮在线平衡系统在国内外发展状况
• 1.2.1 刚体补偿质量的自动平衡
• 1.2.2 流体补偿质量
• 1.3 砂轮在线动平衡系统研制的任务和基本环节
• 1.4 系统的基本组成
• 1.5 本文主要的研究内容
• 第2章 砂轮在线平衡的基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 转子平衡
• 2.2.1 转子的平衡
• 2.2.2 刚性转子与挠性转子的概念
• 2.2.3 转子的不平衡状态
• 2.3 砂轮的平衡模型
• 2.3.1 盘状转子
• 2.3.2 单面（静）平衡
• 2.3.3 平面内的矢量补偿
• 2.4 自动平衡
• 2.4.1 自动平衡的研究思路
• 2.5 小结
• 第3章 平衡头的原理和结构
• 3.1 引言
• 3.2 在线动平衡装置——平衡头
• 3.2.1 平衡头的结构
• 3.2.2 平衡头与磨床的联接
• 3.2.3 电机的选择
• 3.2.4 减速器的设计
• 3.2.5 平衡齿圈
• 3.2.6 平衡头的供电方式
• 3.3 小结
• 第4章 信号采集及平衡头驱动电路
• 4.1 概述
• 4.2 传感器的选择
• 4.2.1 磁电式振动速度传感器
• 4.2.2 光电式传感器
• 4.2.3 光电信号处理器
• 4.3 抗混迭低通滤波器电路设计
• 4.3.1 一阶低通滤波器
• 4.3.2 放大滤波器
• 4.4 自动跟踪滤波器
• 4.4.1 开关电阻等效电阻
• 4.4.2 等效开关电阻的实现
• 4.4.3 状态变量滤波器电路设计
• 4.5 手动选择中心频率
• 4.5.1 精密压控函数发生器 ICL8038
• 4.5.2 方波发生电路
• 4.5.3 锁相倍频
• 4.5.4 单稳态触发器
• 4.6 全波整流电路
• 4.7 电机驱动电路
• 4.8 手动控制电路
• 4.9 小结
• 第5章 数字电路及软件的设计
• 5.1 A/D 转换概述
• 5.1.1 逐次逼近型 ADC 的工作原理
• 5.1.2 采样定理
• 5.2 采样电路的设计
• 5.2.1 模数转换芯片——AD7862
• 5.2.2 AD7862 的工作原理
• 5.2.3 A/D 接口电路的设计
• 5.2.4 A/D 转换的误差分析
• 5.3 存储器接口电路的设计
• 5.3.1 存储器
• 5.3.2 单片机与存储器的接口电路
• 5.4 振动信号的软件处理和不平衡量的计算
• 5.4.1 振动信号的软件处理
• 5.4.2 不平衡量的计算
• 5.4.3 离散傅立叶变换（DFT）
• 5.5 软件设计
• 5.5.1 控制策略
• 5.6 小结
• 第6章 相关试验
• 6.1 信号的采集和处理
• 6.2 补偿质量偏心矩对控制精度的影响及搜索步长的确定
• 6.3 自动平衡实验及其结果
• 6.3.1 试验条件
• 6.3.2 试验内容
• 6.3.3 试验结果
• 6.3.4 更多的平衡策略研究
• 6.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢
• 详细摘要