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行波型超声电机的摩擦磨损实验装置和磨损实验研究

作　者: 吴辛
导　师: 姚志远
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 超声电机磨损串口通信磨损率数据采集卡分形几何
分类号: TM359.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 57次
引　用: 1次
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内容摘要

本课题来源于基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号:50745039、50975136)。超声电机(USM)是利用压电陶瓷的压电效应使定子产生超声波振动,通过定子和转子间的摩擦力来驱动转子。超声电机以其结构紧凑、设计灵活、低速大转矩、惯性小、响应快以及无电磁干扰等诸多优点,在精密仪器和设备驱动与控制方面有广阔的应用前景。由于超声电机是通过摩擦界面输送动力,因此对超声电机定转子间接触界面的摩擦磨损特性研究至关重要。本文内容概括如下:1.在充分分析国内外对超声电机定、转子接触表面摩擦磨损特性的基础上,针对目前超声电机摩擦磨损理论基础尚不完善,特别是尚未出现较为统一的实验方法和实验装置,提出了本文的内容。2.依据行波型超声电机定、转子间的相对运动的机理,提出模拟超声电机定、转子接触状态的摩擦磨损实验装置的设计方案。3.研制了用于超声电机磨损实验的摩擦磨损实验装置。该实验装置包括有机械结构部件和驱动控制部件两大部分,通过串口通信实现了计算机对该装置的监控。4.引入基于数据采集卡ADLink DAQ2206的测试系统设计方案,结合LabVIEW编程,完成可拓展更多检测环节的控制监测。5.开展超声电机磨损实验研究,研究摩擦材料的磨损量随预压力、相对转速和定子微振动振幅的变化规律。调查摩擦材料表面的表面粗糙度和分形维,分析在实验中工作条件下表面粗糙度(分形维)对磨损量响应的变化趋势。提出利用分形几何方法模拟摩擦材料表面轮廓。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-21
  1.1 引言  12-14
  1.2 超声电机摩擦磨损特性研究现状  14-15
  1.3 超声电机摩擦磨损测试装置  15-19
    1.3.1 摩擦磨损实验  16
    1.3.2 超声电机摩擦磨损装置现状  16-18
    1.3.3 超声电机摩擦磨损测试装置发展  18-19
  1.4 摩擦磨损存在问题  19
  1.5 课题意义及研究内容  19-21
第二章摩擦磨损装置机理分析与设计  21-32
  2.1 行波型超声电机工作原理  21-23
  2.2 摩擦磨损实验装置总体方案  23-25
  2.3 摩擦磨损实验装置设计  25-27
    2.3.1 机械设计  25
    2.3.2 工作机理分析  25-27
  2.4 摩擦材料的选用  27-28
  2.5 电磁电机选择及设置  28-31
    2.5.1 电磁电机选择  28-29
    2.5.2 步进电机的设置  29-31
  2.6 本章小结  31-32
第三章摩擦磨损装置软硬件设计  32-59
  3.1 软硬件设计总方案  32-33
    3.1.1 串行接口选择  32
    3.1.2 硬件功能设计  32-33
    3.1.3 软件功能设计  33
  3.2 定子驱动电路设计  33-36
    3.2.1 推挽逆变电路  33-35
    3.2.2 匹配电路实验  35-36
  3.3 控制电路及其分析  36-45
    3.3.1 电源供给模块  37
    3.3.2 光电开关检测模块  37-39
    3.3.3 接口电路模块  39
    3.3.4 82C54 模块  39-44
    3.3.5 通信电平转换模块  44-45
    3.3.6 驱动控制电路实物图  45
  3.4 串口通信及数据格式  45-48
  3.5 硬件（单片机）程序及其分析  48-52
    3.5.1 89C52 通信程序的编写  48-50
    3.5.2 启动实验装置功能  50-51
    3.5.3 监视功能  51-52
  3.6 软件程序的编写  52-58
    3.6.1 软件功能  52-53
    3.6.2 MSComm 控件与串口通信  53-55
    3.6.3 主要参数设置  55-56
    3.6.4 用户界面设计  56-58
  3.7 本章小结  58-59
第四章摩擦磨损装置改进方案  59-66
  4.1 虚拟仪器系统  59-60
  4.2 摩擦磨损测试系统改进方案  60-65
    4.2.1 改进方案总体设计  60-61
    4.2.2 DAQ2206 多功能数据采集卡  61-62
    4.2.3 测试系统软件设计  62-65
  4.3 本章小结  65-66
第五章磨损实验数据研究  66-77
  5.1 磨损实验  66-71
    5.1.1 实验安排  66-67
    5.1.2 实验结果  67-71
  5.2 表面特性研究  71-73
    5.2.1 表面形貌测量  71-72
    5.2.2 粗糙度测量  72-73
  5.3 分形维研究  73-76
    5.3.1 分形技术  73
    5.3.2 分形参数  73-75
    5.3.3 表面轮廓分析软件  75-76
  5.4 本章小结  76-77
第六章总结与展望  77-79
  6.1 全文总结  77-78
  6.2 下一步展望  78-79
参考文献  79-82
致谢  82-83
在学期间的研究成果及发表的学术论文  83-84
附录A 行波型超声电机摩擦磨损实验装置实物图  84

行波型超声电机的摩擦磨损实验装置和磨损实验研究

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