VE-1031型電動振動臺總體及電氣部分設(shè)計【圖紙丟失、只有論文】

鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書   2011 目   錄  1 緒論  . 1 言  . 1 題來源  . 1 動臺的分類及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀  . 2 動臺的分類  . 2 動臺的主要用途  . 2 內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀  . 3 2 電動振動臺的相關(guān)特性  . 4 動振動臺概述  . 4 動試驗的目的  . 4 動振動臺工作原理  . 5 動臺的部件及工作特性  . 6 動振動臺臺體  . 6 動線圈的阻抗特性  . 6 圈結(jié)構(gòu)  . 7 屬繞線壁筒對性能的影響  . 7 路系統(tǒng)  . 7 掛裝置與導(dǎo)向裝置  . 8 卻裝置  . 9 動臺臺體的隔振方法  . 10 動臺的選型  . 10 型前的準備  . 10 動臺類別的選擇  . 10 動振動臺的選型  . 11 3 電動振動臺控制系統(tǒng) 設(shè)計  . 13 氣控制系統(tǒng)設(shè)計  . 13 頻部分 設(shè)計  . 13 制儀的選用  . 13 率放 大器設(shè)計  . 15 4 總結(jié)  . 18 參考 文獻  . 19 致   謝  . 20 附   錄  . 21 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論  言  在車輛、航空、航天等工程領(lǐng)域，產(chǎn)品在使用過程中都存在于一定的振動環(huán)境中。振動引起的破壞是其服役過程中發(fā)生故障的主要因素之一，許多機載設(shè)備的故障都與振動直接或者間接的有關(guān)。 許多國家都投入了大量的人力和物力研究模擬各種產(chǎn)品在在使用該過程中的振動問題。振動環(huán)境的研究已經(jīng)日益引起人們的重視，成為產(chǎn)品進行動態(tài)設(shè)計必不可少的重要環(huán)節(jié)。  振動試驗 的目的在于確定所設(shè)計、制造的機器、構(gòu)件在運輸和使用過程中承受外來振動臺或者自身產(chǎn)生的振動 而不到破壞，并發(fā)揮其性能、達到能預(yù)定壽命的可靠性。隨著對產(chǎn)品，尤 其是航空航天產(chǎn)品可靠性要求的提高，作為可靠性試驗關(guān)鍵設(shè)備的振動試驗系統(tǒng)的發(fā)展顯得越來越重要 。 振動臺可以用于加速度計的校準，也可用于電聲器件的振動性能測和其聳的振動試驗。對于不同的測試物和技術(shù)指標，應(yīng)注意選用不同結(jié)構(gòu)和激勵范圍的振動臺。  圖 1 電動振動臺外形圖  題來源  本課題來源于蘇州 試驗 儀器總廠，該廠生產(chǎn)的振動試驗臺市場占有 率較高，為了進一步提高振動試驗臺的質(zhì)量，導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計極為重要。設(shè)計的振動試驗臺要求結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維修方便。運動能滿足振動試驗臺的要求（尺寸、質(zhì)量、頻率等要求）。 電動振動臺外形圖可參見圖 1。  課題研究的主要內(nèi)容：  1. 設(shè)計電動振動臺的 總體方案 。根據(jù)電動振動臺的設(shè)計要求 設(shè)計電動振動臺結(jié)構(gòu)，主要包括運動部件的設(shè)計；  2. 設(shè)計電動振動臺的控制系統(tǒng)；設(shè)計電動振動臺的 控制過程 ；  3. 繪制電動振動臺電氣原理圖；  電動振動臺總體及電氣部分設(shè)計  2 4. 繪制功率放大器原理圖及接線圖 。  動臺的分類及 國內(nèi)外 發(fā)展 現(xiàn)狀  動臺的 分類  能夠在實驗室中人為地產(chǎn)生各種振動的設(shè)備稱之為振動臺 (或激振器 )。  振動臺的分類 ：  按能量獲得的形式分 ： 電動式振動臺，機械式振動臺，液壓式振動臺  按模擬等效振動條件分 ： 正弦形式振動臺，隨機形式振動臺  按振動的軸向力分 ： 單向振動臺和多向振動臺  如前所述，振動臺按其能量獲得的形式分電動式、機械式、液壓式三種。由于工作原理不同，結(jié)構(gòu)不一樣，因為他們都具有各自的特點，現(xiàn)列表如下 : 項目  類別  電動振動臺  液壓振動臺  機械振動臺  頻率范圍  幾 z 5  振  力  較大  大  大  位   移  一般  大  較小  波   形  好  較好  較差  負載能力  較小  大  較大  控   制  方便  較方便  不方便  造   價  貴  貴  低廉  可見：  電動振動臺的特點是：頻率高，波形好，控制方便，單負載能力較小。它適用于航空、航天、電子儀器、儀表、汽車零部件等行業(yè) 進行零部件動態(tài)分析及環(huán)境振動試驗等。  液壓振動臺的特點是：超低頻，大激振力，負載能力強。它適用于船舶、機車車輛、汽車行業(yè)等要求頻率低，而體積較大、較重的部件或整機進行可靠性試驗。  機械振動臺的特點是：低頻率，大負載，波形差但價格低廉。它適用于 家電、儀器儀表行業(yè)進行耐振疲勞等可靠性試驗。  了解上述振動臺的特點是很重要的，它將幫助人們在考慮購買使用振動臺時作出合適的選擇。  動臺的主要用途  振動臺的用途很廣泛，但歸結(jié)起來大致有以下幾個方面。  (1)  產(chǎn)品、構(gòu)件、材料的耐振疲勞試驗；  (2)  環(huán)境例行振動試驗：包括檢測產(chǎn)品或構(gòu)件的共振頻率，模擬產(chǎn)品或構(gòu)件在實際使用中遭受的振動， 以便提高其可靠性；  (3)  動態(tài)特性試驗：測試構(gòu)件或材料對振動的物理效應(yīng) (如應(yīng)力變化等 )為設(shè)計提供可靠數(shù)據(jù)；  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 (4)  對各類傳感器 (例如加速度計、速度計、位 移計等 )進行標定，當然振動臺的用途遠不止這些，例如利用振動也可對大型鑄件和大件消除應(yīng)力代替回火和時效處理等。  內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀  振動試驗的目的在于確定所設(shè)計、制造的機器、構(gòu)件在運輸和使用過程中承受外來振動或者自身產(chǎn)生的振動而不至破壞，并發(fā)揮其性能、達到預(yù)定壽命的可靠性。隨著對產(chǎn)品，尤其是航空航天產(chǎn)品可靠性要求的提高，作為可靠性試驗關(guān)鍵設(shè)備的振動試驗系統(tǒng)的發(fā)展顯得越來越重要 。 60 年代， 702 所為滿足航天產(chǎn)品振動試驗的需要，開始了振動試驗系統(tǒng)的研制，包括推力 10N 至 100振動臺及各種振動測量儀表 和傳感器。目前， 702所的振動試驗設(shè)備不僅在航天領(lǐng)域而且在其他行業(yè)發(fā)揮著作用，成為該所的一項重要民品。用于振動試驗的振動臺系統(tǒng)從其激振方式上可分為三類：機械式振動臺、電液式振動臺和電動式振動臺。從振動臺的激振方向，即工作臺面的運動軌跡來分，可分為單向 (單自由度 )和多向 (多自由度 )振動臺系統(tǒng)。從振動臺的功能來分，可分為單一的正弦振動試驗臺和可完成 正弦、隨機、正弦加隨機等振動試驗和沖擊試驗的振動臺系統(tǒng)。以下 對各種振動臺，主要對電動振動臺，及其輔助設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能和成本的現(xiàn)狀及發(fā)展等進行簡單的論述。功率放大器發(fā)展 到現(xiàn)在已經(jīng)歷了三代，從電子管放大器到晶體管線性放大器再到數(shù)字式開關(guān)放大器。電子管放大器在新生產(chǎn)的設(shè)備中已基本不用，開關(guān)式放大器是近幾年國外開發(fā)出來的，它利用了晶體管的開關(guān)特性，管耗很小，效率可高達 90%，而普通的線性放大器的效率只有 50%左右。正是由于開關(guān)放大器本身發(fā)熱少，它的冷卻就非常簡單，輸出功率幾十千伏安的放大器僅用很小的軸流風(fēng)機就可以冷卻下來，使設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單可靠。而同樣的線性放大器必須要用水來冷卻，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。開關(guān)式放大器在低功率輸出時失真度相對較大，而且機殼需要較好的電磁屏蔽，否則會對周圍設(shè)備造成 電磁干擾。   電動振動臺的技術(shù)指標有：額定正弦推力、隨機推力有效值、工作頻率范圍、最大加速度、最大速度、最大位移、運動部件有效質(zhì)量、工作臺面允許直接承載質(zhì)量、工作臺面允許偏載力矩、雜散磁場、加速度波形失真度、工作臺面加速度均勻度及橫向振動比等。振動臺的推力是指其運動部分的質(zhì)量與在該質(zhì)量下能達到的加速度的乘積，而不是指試件的重量。  電動振動臺總體及電氣部分設(shè)計  4 2 電動振動臺的相關(guān)特性  動振動臺概述  動試驗的目的  振動現(xiàn)象對產(chǎn)品的主要影響包括  (1)  結(jié)構(gòu)性損壞：這種破壞包括組成產(chǎn)品的各構(gòu)件產(chǎn)生變形、彎曲裂 紋、斷裂以及疲勞損壞等；  (2)  工作性能失靈：這種破壞一般指在振動的影響下，系統(tǒng)造成不穩(wěn)定性能越差，有些系統(tǒng)甚至不能正常工作；  (3)  工藝性能破壞：這種破壞一般指產(chǎn)品的連接件松動，焊點脫焊，螺釘松動，印刷板插腳接觸不良等。  無論哪種破壞都將導(dǎo)致產(chǎn)品的工作不穩(wěn)定，甚至損壞。為了提高產(chǎn)品的可靠性需要通過振動試驗來暴露 產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，改進產(chǎn)品設(shè)計，使產(chǎn)品在運輸使用過程中不出或者少出故障。這是振動試驗的最終目的。目前在實驗室中進行振動試驗的形式最常用的是正弦試驗和隨機振動試驗。  圖 2 電動振動臺結(jié)構(gòu)圖  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 動振動臺工作原理  電動振動臺工作原理與普通收音機中喇叭的工作原理是一樣的。 即載流導(dǎo)體在強大的磁場中受電磁力的作用而運動。 電動振動臺除了振動臺本體以外，還需要配套的電器設(shè)備和電子儀器。電動臺主要由三個部分組成，如圖 2所示。 (1)不動部分 圓筒形的磁缸、勵磁線圈以及支座，支座用來安裝其他不動部分的部件。 (2)運動部分 動圈 ，臺面和 圈位于氣隙之中。 (3)氣隙 中心磁極和極板之間的間隙。氣隙雖然很小，但是起了很重要的作用，它把電器系統(tǒng)和機械系統(tǒng)耦合起來了 。  配套設(shè)備包括信號發(fā)生器 、功率放大器、直流勵磁電源、 冷卻系統(tǒng)以及其他 必要 的 測量和控制系統(tǒng)。  圖 3是電動振動臺試驗系統(tǒng)圖。  圖 3 電動振動臺試驗系統(tǒng) 圖  由控制儀提供的正弦 (或隨機 )隨機信號經(jīng)功率放大器放大后送入裝有勵磁磁場的振動試驗臺體中產(chǎn)生的電磁力  F=中， 由上式可知， 振動臺的激振力大小取決于 B、 I、 L 三個參數(shù)，當振動臺設(shè)計定型后， B、  有 F=然，要增大激振力 ，即要增加功率放大器輸出電流 (或功率 )的大小。為了表電動振動臺總體及電氣部分設(shè)計  6 明電動振動臺系統(tǒng)由功率轉(zhuǎn)化為激振力的能力，人們常用力常數(shù) (C)來表達。力常數(shù)定義為每產(chǎn)生一公斤激振力所需的功率放大器的瓦數(shù)稱振動臺的力常數(shù)。  動臺的部件及工作特性  動振動臺臺體  電動振動臺臺體是一種基于電磁感應(yīng)原理的試驗設(shè)備。其工作原理為：電動振動臺勵磁線圈中通入直流電以產(chǎn)生恒定的磁場，動圈繞線置于 此恒定磁場的空氣氣隙當中，并通以交變大電流，流經(jīng)位于恒定磁場中的動圈繞線的交變大電流產(chǎn)生方向交變的感應(yīng)電動力，從而驅(qū)使動圈往復(fù)運動。電 動振動臺主要結(jié)構(gòu)如下圖 4所示。  圖 4 電動振動臺結(jié)構(gòu)原理圖  電動振動臺主要由運動部件和非運動部件組成。其中運動部件由臺面和驅(qū)動線圈組成，是電動振動臺的關(guān)鍵部分，在很大程度上決定了振動臺的性能。運動部件中驅(qū)動線圈的阻抗特性，直接關(guān)系到振動臺與功率放大器的匹配。因此，阻抗特性是設(shè)計中的重要問題之一。  動線圈的阻抗特性  驅(qū)動線圈輸入端地阻抗由兩部分組成。一部分是驅(qū)動線圈包括短路銅環(huán)的阻抗，這部分阻抗完全決定于電路參數(shù)，而不管運動部件是否運動，因此，它是在靜止狀態(tài)下測得阻抗，稱為電路阻抗。另一部分是由 于運動部件的運動在驅(qū)動線圈中產(chǎn)生反電勢所表現(xiàn)出阻抗，可稱為運動阻抗或機械反射阻抗。  在計算電路阻抗和運動阻抗的過程中，還應(yīng)該考慮動圈周圍其他金屬件，例如金屬繞線骨架等由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的阻尼作用以及非線性的影響。另外，在實際計買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 算中，還要考慮發(fā)熱對阻抗值的影響。  圈結(jié)構(gòu)  動圈由工作臺面、動圈骨架、動圈繞線以及臺面螺釘?shù)冉M成。臺面的結(jié)構(gòu)特征主要由動圈骨架決定，依據(jù)骨架的不同可分為以下幾類：  (1) 無骨架式動圈：此型動圈的工作臺面和骨架設(shè)計為一體，具有較強的連接剛度，工作共振點高，但難以繞線與固封。  (2) 組合式動圈：工作臺面和繞線骨架采用不同的材料制成，并用螺釘將其連接在一起。此類動圈結(jié)構(gòu)便于繞線，但連接剛度較差，容易產(chǎn)生耦合共振，使得一階軸向諧振頻率受限。  (3) 簡約式動圈： 此型動圈將繞線部位加工成螺旋型的小槽，槽內(nèi)填入絕緣材料，外部用絕緣材料進行固封而成。它的質(zhì)量重、諧振頻率低，目前很少使用。  標定振動臺時，對線圈結(jié)構(gòu)的各個部分都有一定的要求：動圈骨架要有良好的傳力性能并無內(nèi)部模態(tài)共振，動圈繞線牢固、可靠，不允許出現(xiàn)繞線的松落、斷層等現(xiàn)象，動圈表面不能產(chǎn)生表面膜片化。  屬繞線壁 筒對性能的影響  驅(qū)動線圈的繞線筒 (骨架 )可分為金屬和非金屬的兩類 (無骨架線圈可以看作是具有極薄的非金屬繞線壁筒 )。前者普遍用于各種類型的振動臺中， 而后者只用于中小型振動臺中。  金屬繞線壁筒對振動臺性能的影響：可以把金屬繞線壁筒看成是一個與驅(qū)動線圈并繞在一起的短路環(huán)，當驅(qū)動線圈通過電流時，金屬繞線壁筒由于感應(yīng)產(chǎn)生渦流。這個渦流的方向與驅(qū)動電流的方向相反，這對振動臺的性能產(chǎn)生如下影響：第一，減小了激振力，因為渦流產(chǎn)生的力與線圈驅(qū)動力相反，而繞線壁筒是與驅(qū)動線圈剛性地連接在一起的，所以，這兩種力必然要消耗掉一部分 ，造成激振力的很大損失；第二是發(fā)熱，渦流在金屬繞線壁筒中產(chǎn)生熱量，使動圈的冷卻增加了困難；第三，降低了動圈的阻抗，這個影響是有利的。  路系統(tǒng)  磁路系統(tǒng)由勵磁線圈 (或永久磁鐵 )、中心磁極、磁缸環(huán)、瓷缸蓋、瓷缸底、消磁線圈、短路環(huán)以及其他輔助裝置組成，其主要作用是為電動振動臺臺體提供恒定磁場。磁場可通過電磁場和永久磁場來產(chǎn)生，對于大推力的臺體，一般采用電磁方式來產(chǎn)生恒定磁場。電動振動臺臺體的磁路主要有以下兩種結(jié)構(gòu)形式：  (1) 單磁路結(jié)構(gòu)：單磁路結(jié)構(gòu)由 一層勵磁線圈與中心磁極構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)可參見圖 5。單磁路形式結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、便于制造，但磁場均勻性較差，臺體漏磁較大。  電動振動臺總體及電氣部分設(shè)計  8 圖 5 單磁路機構(gòu)示意圖  (2) 雙磁路結(jié)構(gòu)：雙磁路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難、成本高。但它有著單磁路無法比擬的優(yōu)點：磁場分布均勻、臺面漏磁小、磁場空氣氣隙較長。對于有大位移要求的電動振動臺，一般采用這種結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如圖 6所示。  磁路系統(tǒng)中，短路環(huán)也是重要的組成部分 ，一般用高導(dǎo)電率材料制成，目前大多制造廠商都采用銅。短路環(huán)安裝在瓷缸環(huán)內(nèi)側(cè)中部，它對電動振動臺的性能的優(yōu)劣也有一定的影響，具體如下：  (1) 短路環(huán)可以改變整個 此路系統(tǒng)的等效阻抗，提高輸入電流，從而提高振動振動臺的最大推力。  (2) 短路環(huán)的存在可以拓展電動振動臺的頻率范圍。  (3) 設(shè)計短路環(huán)可以增大電動振動臺的振幅，減小臺體的非線性失真。  圖 6 雙磁路結(jié)構(gòu)示意圖  然而，短路環(huán)的存在也帶來了不可避免的問題， 其產(chǎn)生的電渦流使得臺體的熱量增加，冷卻難度增大，同時也提高了電動振動臺的制造成本和加工難度。  在動線圈所在的空氣氣隙中，磁場強度越大越有利。然而，動圈臺面周圍是試驗產(chǎn)品所安裝的區(qū)域，某些試件由于有防磁的要求，故該區(qū)域的磁場強度應(yīng)控制在一定的范圍 以內(nèi)。因此，選擇合理的位置安放消磁線圈，將漏磁降低到最小，是一般臺體必須要求解決的問題。試驗系統(tǒng)勵磁裝置處于工作狀態(tài)時，距臺面安裝螺孔的最大分布圓直徑 1/4 高度處地整個臺面上，漏磁要滿足出場的技術(shù)要求。  掛裝置與導(dǎo)向裝置  懸掛裝置的作用 是將運動部件柔性地懸掛在氣隙磁場中。無驅(qū)動信號時，懸掛裝置使運動部件處于平衡位置。由于它具有彈性，通常稱為懸掛彈簧。對懸掛彈簧的要求主要是： 懸掛彈簧的載荷 變位特性的線性度好，滯后盡可能小，特別是在大位移的情況下，線性度要求更高，以減小臺面的加速度波形失真； 在保證承載能力的前提下，剛度盡可能低，以改善振動臺低頻加速度波形失真； 有盡可能買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 高的橫向和扭轉(zhuǎn)剛度，以減小部件的橫向運動； 具有高的耐疲勞性能，保證長期工作的可靠。上述的要求是互相制約的，同時滿足這些要求是十分困難的，因此設(shè)計上只是折中方案。在現(xiàn)有的電動振動臺中，以  圖 7 懸掛支承及導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)簡圖  導(dǎo)向 裝置用于保證運動部件的運動方向，減小橫向運動和扭轉(zhuǎn)，避免運動部件與磁極摩擦。雖然上述的懸掛裝置中有很多都具有這種功能，但為了進一步增強對徑向運動和扭轉(zhuǎn)的限制，還要采用導(dǎo)向裝置。常用的導(dǎo)向裝置有滾珠軸承、直線軸承、滾輪等。 電動振動臺運用滾輪裝置保證導(dǎo)向。有關(guān)懸掛支承及導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)示意如上圖 7 所示。  卻裝置  產(chǎn)生 熱量的部件是驅(qū)動線圈、勵磁線圈、消磁線圈及短路環(huán)等。它們產(chǎn)生的熱量必須消散，否則會燒壞部件。振動臺的額定激振力直接與冷卻的效率有關(guān)。 冷卻的方法有自然冷卻和強制冷卻。強制冷 卻又有風(fēng)冷和液冷 (水冷或油冷 )之分。小型振動臺一般采用自然冷卻。中型的振動臺一般采用風(fēng)冷，大型的振動臺采用液冷。  下主要對風(fēng)冷部分進行分析。  用風(fēng)機強制空氣流過振動臺的發(fā)熱部件，帶走熱量。其方法有下列幾種： (1)頂部吹入和底部排出； (2)底部吹入和頂部排出； (3)頂部抽出和底部自由進入； (4)底部抽出和頂部自由進入。  鼓風(fēng)與抽風(fēng)之間的主要區(qū)別是， 在鼓入空氣的過程中， 鼓風(fēng)機做功，空氣被加溫，另外，從鼓風(fēng)機來的氣流有較大的擾動。在前述的四種方法中，第一種方法具有增加臺面 下方正壓力的優(yōu)點，有利試件的支承。但另一方面，當振動臺在低頻大位移下工作時，限制了臺面下空氣的自由運動，產(chǎn)生抽吸效應(yīng)，運動受到阻礙，引起風(fēng)量損失和波形失真。第二種方法減弱了大位移時臺面下的抽吸效應(yīng)，但是冷卻氣流首先被風(fēng)機加熱， 然后又被勵磁線圈加熱，再進入關(guān)鍵的冷卻區(qū)域，這是很不合理的。第三種方法最差，很少采用。第四種方法是最好的方法，大位移的空氣流電動振動臺總體及電氣部分設(shè)計  10 可以自由進出，而且無風(fēng)機加熱和擾動的影響，空氣首先通過最需要冷卻的工作氣隙，所以風(fēng)冷振動臺大多使用這個冷卻方法。  動臺臺體的隔振方法  動圈在振動過 程中，激振力一定要傳到振動臺的安裝基礎(chǔ)上，為了避免基礎(chǔ)的振動對振動臺工作性能的影響，基礎(chǔ)必須具有相當大的反作用質(zhì)量和剛度。 另一方面，為了避免基礎(chǔ)的振動傳遞到房屋建筑結(jié)構(gòu)上，這種安裝基礎(chǔ)必須是抗震地基，因此，在使用振動臺特別是大型振動臺時，要充分考慮對安裝地基的要求。一般來說，建筑這類地基要花很多的費用，但在新型的電動振動臺中，常在支承臺體的耳軸上裝設(shè)隔振裝置，在一定的程度上避免了激振力傳到基礎(chǔ)上，因而可不采用抗震地基。常用的隔振方法 有兩種，一種是在耳軸上裝設(shè)空氣彈簧，另一種方法是在支座底下裝設(shè)空氣彈簧，分別 如圖 8和圖 9所示。圖中，空氣彈簧是減振元件，直線軸承是導(dǎo)向元件，用于保證運動方向。  圖 8 耳軸空氣彈簧隔振裝置                      圖 9 隔振支座  動臺的選型   型前的準備  在著手選型前，用戶必須對被試產(chǎn)品的外形、重量以及試驗規(guī)范有充分的了解，他們包括：  (1) 試驗件的重量 如果需要的話 )的重量 m；  (2) 試驗頻率范圍，是否要掃頻；  (3) 試驗參數(shù) (試驗規(guī)范 )如加速度幅值 a(或速度、位移 )的大??；  (4) 蘇州試驗儀器總廠的產(chǎn)品樣本。  動臺類別的選擇  (1) 使用頻率從幾 z、試件重量幾 g，需要進行定頻掃頻 (定加速度、定速度、定位移 )且要求波形較好，原則上需選用電動式振動買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 臺；  (2) 使用頻率 1至 1至 200件重量較重 (為 500上 )尺寸較大，但試驗加速度值較小 (一般 10般選用液壓式振動臺；  (3) 使用頻率 50 80件重量幾 幾百 要求定頻試驗 (如一般疲勞試驗 )或定位試驗可選用機械式振動臺。  動振動臺的選型  1. 確定激振力的大小  由于電動振動臺的主要參數(shù)是以激振力的大小命名與排序的，根據(jù)已知的參數(shù)M,M1,F=(M+M1+m)a 計算出激振力的大小，并加 30%浴量，便能確定在加速度區(qū)域所需激振力的大小，并以此作為選定相應(yīng)型號的依據(jù)，這里的 M 是試件的重量， 夾具的重量， m 是振動臺的可動系統(tǒng)重量，可以從蘇州試驗儀器總廠的產(chǎn)品樣本中找到。對不同型號，其值是不同的。  2. 試驗樣本提供的速度幅值和位移值能否滿足試驗要求  如前所述，振動臺的工作特性曲線分位移區(qū)域和加速度區(qū)域，在激振力不變的情況下，隨著負載的增 大，振動臺給出的加速度幅值將相應(yīng)的減小，但振動臺能達到的最大速度和最大位移是不隨著負載大小變化而變化的，也就是說固定的。  3. 附加臺面的選擇  振動臺的臺面尺寸是比較小的，當被試驗品 (或夾具 )的長、寬尺寸大于振動臺面最大螺孔直徑時，就應(yīng)考慮配置相應(yīng)的附加臺面。而附加臺面的上限工作頻率一般比振動臺的上限工作頻率低。因此當采用附加臺面時，一般情況下，應(yīng)視附加臺面的上限工作頻率即為振動臺的最高上限頻率。同時在計算激振力大小時，其質(zhì)量除考慮系統(tǒng)可動部分質(zhì)量、試件質(zhì)量、夾具質(zhì)量外還應(yīng)追加臺面的質(zhì)量。這一點在選型時容易 被忽視。  4. 其他方面考慮  甲，當試驗規(guī)范只要作正弦定頻或掃頻定振時，配蘇州試驗儀器總廠生產(chǎn)的 當規(guī)范要求作隨機 (或兼正弦振動 )時，則應(yīng)配置該廠生產(chǎn)的  乙，當試驗規(guī)范僅要求垂直方向振動時，只需一般的電動振動臺，而當要求作水平方向振動時，除購買電動振動臺外，還需配置該廠生產(chǎn)的相應(yīng)水平滑臺。 (其選型方法與電動臺類同，不再重復(fù) ) 丙，當試驗工作頻率大于 5上限工作頻率時，可選用通用型電動振動臺，而當試驗工作頻率小于 5須選用低頻運 輸試驗型電動振動臺。  綜上所述，根據(jù)相關(guān)的技術(shù)參數(shù)為 電動振動臺 的選型如下：  主要技術(shù)指標為：  頻率范圍： 5定正弦推力： 電動振動臺總體及電氣部分設(shè)計  12 最大加速度： 1020m/大速度： 2m/s 最大位移 51大載荷： 140過查閱【開關(guān)功放型系列電動振動臺主要技術(shù)指標】，發(fā)現(xiàn) 技術(shù)指標正好符合設(shè)計需求，因此可以以 電動振動臺，臺體相應(yīng)的尺寸都以 (詳細的裝備圖和零件圖請參見附件 ) 系統(tǒng)指標  振動頻率范圍  動部件質(zhì)量  定正弦推力  面尺寸   00 額定隨機推力  許偏心力矩  N m 392 最大加速度  m/020 外形 W H D 20 785 610 最大速度  m/s 體重量  50 最大位移 1   最大載荷  40   買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 3 電動振動臺控制系統(tǒng) 設(shè)計  氣控制 系統(tǒng) 設(shè)計  電動振動臺除了主體的機械臺體部分，還有一個很重要的部分 電氣控制系統(tǒng)。這部分是整個系統(tǒng)的核心，從這里發(fā)出指令來驅(qū)使臺體部分的運動。因此，電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計的合理性是振動臺設(shè)計合格的標準之一。 電氣控制系統(tǒng)主要包括變頻系統(tǒng)、控制儀和功率放大器。下面會對這三個部分作一一的介紹。  頻 部分 的設(shè)計  為了方便調(diào)節(jié) 輸入電流的大小以及頻率，本次 設(shè)計采用了 片機作為變頻控制部分的發(fā)生器， 手動地調(diào)節(jié)頻率的大小，改變輸入振動臺中電流的大小，從而改變激振力的大小 。 下圖 10是 結(jié)構(gòu)和引腳分布圖。  圖 10 片 外形結(jié)構(gòu)和引腳分布圖  制儀的選用  控制系統(tǒng)中功率放大器所需的激勵信號是由振動控制儀所提供的，它可以產(chǎn)生各種振動試驗要求的激勵信號， 并能夠按照試驗規(guī)范和相關(guān)國家標準調(diào)節(jié)振動參數(shù)和振動量級。一般的振動控制儀可提供正弦信號、隨機信號、正弦加隨機信號、隨機加隨機等振動試驗信號。振動控制儀是為振動臺和試件提供動力學(xué)補償，產(chǎn)生所需電信號的裝置。振動控制儀質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到振動波形的好壞。  本次設(shè)計選用了 蘇州試驗儀器總廠的 字式 振動控制儀 。 電動振動臺總體及電氣部分設(shè)計  14 儀性價比高、可靠性高、控制精度高、動態(tài)范圍寬、完善的自動安全檢測與保護功能和試驗安全性高等優(yōu)點。  字式振動控制儀：采用國際上最先進的分布式系統(tǒng)機構(gòu)體系， 32 位浮點 24 位 A/D、 D/振動控制系統(tǒng)技術(shù)性能提高到一個新的水平。 4到 8個輸入通道同步采樣，所有通道可用于多點控制和幅值限位控制，手動緊急中斷，完備的開環(huán)檢測、過載檢查、中斷容差帶檢查等自檢功能，確保試驗設(shè)備的安全。多種控制功能可供選擇。  (1) 硬件性能  隨機振動  高斯信號輸出 、閉環(huán)時間 100制動態(tài)范圍 90達 3200線的分辨率，頻率范圍 弦掃描振動  正弦波形幅值控制，回路時間 10制動態(tài)范圍 100蹤濾波器，頻率范圍 型沖擊  有限長時域波形控制，多種脈沖圖譜、 沖寬度、靈活補償，頻率范圍 振搜索、駐留  基于 遞函數(shù)幅值的諧振識別，自動搜索、定頻駐留或跟蹤駐留  正弦 +隨機  多達 12 幀的正弦信號、模擬平滑掃頻或定頻，獨立打開 /關(guān) 閉  隨機 +隨機  多達 12 個窄帶隨機、交叉掃頻、突然開啟 /關(guān)閉  隨機 +正弦 +隨機  12幀加 12窄頻帶、具有正弦 +隨機和隨機 +隨機的所有特性  瞬態(tài)沖擊  有限長時域波形控制，預(yù)存儲 1 和 弦，爆破正弦，或從文件中調(diào)入任意時域波形  沖擊響應(yīng)譜  快速響應(yīng)系統(tǒng)的非線性和動載荷的變化，半周期正弦波加正弦、指數(shù)、矩形或漢寧窗，編輯、補償  路譜仿真  長時間時域再現(xiàn)，建立波形工具、實時驅(qū)動發(fā)生器和自適應(yīng)控制  (2) 軟件性能  輸入  模擬通道  同步采樣，差分輸入  濾波器  模擬 抗混疊濾 波器； 160信號類型  內(nèi)置 壓 A/D 24位  輸入阻抗  220信噪比  大于 100出  D/A 24位  濾波器  160dB/擬濾波  輸出阻抗  30  幅值精度  23) 安全性  系統(tǒng)具有完備的自動安全檢測系統(tǒng)，以保護試驗設(shè)備和試件  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 A 預(yù)實驗： 用低量級 (用戶可設(shè)置 )激振，檢測系統(tǒng)回路連接狀況，提示預(yù)測試驗結(jié)果。  B 開環(huán)檢測：試驗過程中，系統(tǒng)自動進行開環(huán)檢測、輸入過載檢測 。  C 超差 報警和中斷： 系統(tǒng)自動進行超差報警和中斷檢測自動保護停機，停機速率可由用戶設(shè)定。  D 振動臺極限：系統(tǒng)通過用戶設(shè)置的振動臺額定參數(shù) (位移、速度、加速度 )，限定試驗參數(shù)。  E 手動強制停機：有三種手動停機方式，控制箱的面板上的綠色按鈕； 示器屏幕上的模擬停機鍵； 4鍵。試驗過程中隨時響應(yīng)，保證試驗設(shè)備和試件安全。  率 放大器 設(shè)計  功率放大器 是電動振動系統(tǒng)中的重要組成部分，其主要作用是將 控制儀發(fā)出的正弦 (或隨機 )信號放大，供給驅(qū)動線圈產(chǎn)生所需的振動力。功率放大器的發(fā)展經(jīng)歷了 電子管功放、晶體管功放以及開關(guān)式功率放大器，目前采用的主要是開關(guān)式功率放大器。  功率 放大器作為一種過程控制儀器使用，它主要由三 部分電路組成，它們分別是 試調(diào)放大電路，高低通濾波電路，輸出放大電路 等幾個部分電路組成，其原理框如下圖 11 所示 。  圖 11 功率放大器原理圖   電動振動臺的電氣部分的控制儀產(chǎn)生正弦 (或隨機 )激勵信號 ， 剛出來的信號未必正好就能滿足相關(guān)聯(lián)設(shè)備的使用要求，因此，需要將原始的信號送入適調(diào)放大器中進行初加工，通過內(nèi)部的處理再輸出， 送入高低通濾波器，經(jīng)輸出級放大電路進行放大，最后輸出理想電壓。下 面對以上各部分電路做詳細分析 。  (1) 適調(diào)放大電路                這部分電路的作用是，當被測非電量（加速度或壓力）一定時，在不同靈敏度的傳感器測量下，使有相同的輸出。假定傳感器的電荷靈敏度為 ，電荷轉(zhuǎn)換部分電路的增益為 21  ,試調(diào)部分的增益為 1 ,則總增益為：  101111 1           當反饋電容 定， 常數(shù)，傳感器的靈敏度不同是，即每個 g 所產(chǎn)生的 1Q 不一樣。此時可調(diào)整 1K 總能使 K 不變，達到適調(diào)的效果。適條電路原理圖 12 如下 。  電動振動臺總體及電氣部分設(shè)計  16 圖 12 適調(diào)放大電路圖  (2) 低通濾波電路  考慮到 選用的控制儀產(chǎn)生的信號是不確定的 ，可能是規(guī)律的 (例如正弦信號 )或者是不規(guī)律的 (例如隨機信號 )，其幅頻特性 會出現(xiàn)不可預(yù)測的情況，例如出現(xiàn)類似阻尼振蕩的信號， 它的幅頻特性的高頻段有一個很高的共振峰，次峰值能夠產(chǎn)生高頻信號，次高頻信號能對輸入信號產(chǎn)生失真和干擾。因此可以在放大器中設(shè)計一低通濾波電路，以補償傳感器引起的高頻幅頻特性。另外，電荷 放大器的通頻帶有時遠遠高出實際需要，無用的高頻頻帶的存在也會對低頻測試產(chǎn)生影響。因此引入低通補償電路，只讓低通交流分量通過，使高頻分量受到抑制，就顯得非常有必要。  圖 13 低通濾波電路圖  顯示應(yīng)用中，常用的濾波器通常有 ，也有 ，同時又分為有源和無源的。而無源 通濾波器線路簡單，抗干擾能力強，有較好的低通頻率范圍工作性能。但有源 通濾波器它的阻抗頻率特性沒有隨頻率而急劇改變的諧振性能，因此可在 絡(luò)上加上運算放大器有源元件，組成 源濾波器。有源 波器不僅在通帶內(nèi)沒有 衰減，而且還有一定的增益，其電路原理圖 13 如 上 所示 。  (3) 輸出放大電路  考慮到輸出電路的輸入端電壓，是由經(jīng)前面幾部分不同放大倍數(shù)電路放大的直流電壓，為避免切換增益檔位時輸出電路輸出端出現(xiàn)零點跳動以及產(chǎn)生直流漂移響應(yīng)，所以在輸出電路前端加一個一階 以濾去跳動的直流分量。所組成的電路原理 如下 圖 16所示。  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 圖 14 輸出放大電路圖   同相放大電路增益計算：  21221 1   當 2R 時， A=0；  當 9921 ， A=100 為適應(yīng)振動臺沖擊特性，高通濾波器中電容 C 應(yīng)選較小值，電阻 降低同相放大器對濾波時間常數(shù)的影響，采用的同相放大器應(yīng)仍是高阻抗輸入放大器，本設(shè)計采用 大器。  綜上所述，設(shè) 計的功率 放大器電路整體原理圖 參見圖 15。  圖 15 電動振動臺總體及電氣部分設(shè)計  18 4 總結(jié)  隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍式發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度不斷加快，產(chǎn)品生命周期也越來越短，傳統(tǒng)的設(shè)計方法已難 以滿足時代的發(fā)展。 本文主要介紹了一些電動振動臺的知識，讓我們大致了解什么是振動臺，振動臺的發(fā)展現(xiàn)狀，振動臺的分類，振動臺的各個組成部分以及他們的作用等，并通過一些具體的技術(shù)參數(shù)，設(shè)計了一個振動臺 中主要包括主體設(shè)計和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，基本 符合 設(shè)計者的要求 ，能發(fā)揮出應(yīng)有的作用，完成相應(yīng)的工作需求。  本次畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)四年所學(xué)知識的一次全面考驗，它也是對即將走向社會的我們的進行的一次有效的訓(xùn)練。回顧這場畢業(yè)設(shè)計，我覺得我獲益菲淺。我的課題是一個 設(shè)計 類的課題，它讓我體會到做 設(shè) 計 的艱難， 先是上網(wǎng)查找相關(guān)的資料內(nèi)容 ， 然后到圖書館借閱相關(guān)的書籍，接著去請求老師和同學(xué)幫助，最后馬馬虎虎完成設(shè)計， 這對像我這樣基礎(chǔ)不扎實的學(xué)生是多么困難，只有本人經(jīng)歷過