微动跳跃弹性开关动态特性测试仪的结构设计-开题报告

毕业设计开题报告 设 计 题 目 :微动跳跃弹性开关动态特性测试仪的结构设计 院 系 名 称 : 机电工程学院 专 业 班 级 : 机械 设计制造及其自动化 08 学 生 姓 名 : 王添跃 导 师 姓 名 : 陈佳莹 开 题 时 间 : 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 一、课题研究 的 意义 近年来通信技术、计算机技术与测试仪的结合，强烈要求分析设计内容的完善、目标最优化，使测试仪检测高速化，并且具有高可靠性和良好的经济效益。因此研究高精度、高质量、自动化程度高、安全可靠的测试仪具有重要的实现意义。 近年来，我国开关测试仪的生产厂家逐渐增多，设备数量日趋庞大，着重开发各类开关的动态特性测试仪的研究。世界检测业正向网络化测试仪器发展。 二、 文献综述 （课题研究现状及分析） 内外研究现状 目前对微动跳跃弹性开关的动态性能的测试技术，国内很少有人研究，尚未形成具有自己知识产 权的整套技术理论，在实际生产中要制造出合格的微动开关开关除了利用从国外引进的检测设备（未提供检测技术）进行检测，在很大程度上还要依靠专家的实际经验和严格的工艺制度保证，不仅没有严格标准也影响了生产效率。因此通过对本课题的研究，研制出完整的微动跳跃弹性开关动态特性测试系统，并通过对实验数据的分析来评定微动跳跃弹性开关的质量，为微动跳跃弹性开关生产的国产化，并建立自己的质量评定标准奠定了基础；此外，随着科学技术的发展，加工工艺水平也不断提高，对弹性元件的应用日益广泛，质量要求也不断提高，而我国的工艺生产水平十分 落后，弹性元件的生产质量较国外有着很大的差距。 随着大规模集成电路制造技术和信息处理技术的发展，测试仪已经成为国民经济不可缺少的基础，在汽车、船舶、航天航空、开关等领域发挥着极其重要的作用。近年来，我国开关测试仪的生产厂家逐渐增多，设备数量日趋庞大，着重开发各类开关的动态特性的测试。世界检测业正像网络化测试仪器发展。 现代检测技术是人们认识和改造自然的重要手段，也是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一。随着检测技术的进步，测试仪器必将在网络时代发生革命性的变化， 21 世纪的仪器概念将会是一个开 放的系统概念。以 或工作站为基础，通过网络来构成实用的测控系统，提高生产效率，共享资源，将成为仪器技术发展的方向，网络化仪器将是今后测试仪器发展的必然。 正是由于人们已经认识到科学仪器的重要作用和地位 ,美、日、欧共体等发达国家均把科学仪器列为国家重点支持的关键技术。我国的科学仪器产业与发达国家相比 ,技术差距越来越大 ,主要产品市场都被外商占领 ,形势极为严重。 态特性测试仪的特点 在动态测试中，测量过程处于不断变化状态，引起动测试误差的因素比静态测量更多、更复杂，这就与传统的被测之量为常 量的静态测试有所不同，即以往适用于静态测试的成套经典数据处理方法及测试误差分析与估算方法，不完全适用于动态测试。在动态测试中，要考虑到被测变量的变化规律及特点、测试系统的动态特性 (与测试速度、加速度、惯性、阻尼，以及冲击、振动等动态因素有关 )、以及外界扰动 (包括环境条件的变动、干扰、噪声等种种因素 )等影响。 动态测试数据表现为测试时间的函数，一般由三部分组成 :被测变量、系统误差和随机误差。动态测试数据的基本特点首先是由其定义所决定的，动态测试所测量的是随测试时间而变化的量，尽管被测量本身未必都是时间 的某种函数，但其总是表现为随测试时间而变化的某种函数，可简称为时变性。 由于测试过程中难免存在随机误差或千扰噪声等，因而动态测试数据也象常量的静态测试数据一样具有随机性，可见，动态测试数据的另一基本特点是既含有确定性变化部分，又含有随机性变化部分，即总是表现为测试时间的随机函数，即随机过程，可简称之为随机性。 相邻时间的信号之间具有统计相关性，正是这种相关性才是动态测试数据所具有的一种基本特性，而静态测试数据之间则应是统计独立或不相关的。 由于动态测试系统在测试被测变量过程中，处于不 断变化的运动状态，需用微分方程来描述动态测试系统的输入被测变量，与其输出即显示的动态测试数据之间的关系，或以其离散化的差分方程，或以系统内部的状态方程等形式来描述，以反映出其动态特性。 综上所述，动态测试数据具有上述的时变性、随机性、相关性基本特点。这些特性集中在一起就构成了它的动态特性。 动态测试数据处理的基本任务为 : 1)确定合乎实际的动态测试数据及其测量结果的数学模型； 2)合理规定动态测试误差的评定指标，且要求能较全面而客观地反映其方面特性； 3)识别并提取动 态测试数据中的各项非周期和周期的确定性变化成分，并拟出其适用性判别或显著性检验的验证方法； 4)从所提取的确定性成分中借助实验测定或辅以数据处理，尽量分离出测试的系统误差； 5)表述与分解动态测试数据中的随机性成分，尽量通过分解而分离或抑制测试的随机误差，并有助于分析其起因。 实践经验表明，通常动态测试数据处理宜分为三个阶段 :预处理 ;成分与结果表示。 主要处理阶段是成分分离。它可划分为两部分 :识别、提取确定性成分和表述、分解随机性成分。至于采用的具体处理方法，则取决于动态测试 数据处理的实际要求及设定的数学模型。 以识别、提取确定性成分为主的处理方法可分为两类 :以解析式或多项式拟合的方法和以函数值序列表示的滤波或平滑方法，分别简称拟合法和滤波法。 表述、分解随机性成分的方法也有多种，司一归纳为两个方面 :在时域上的相关分析和在频域上的谱分析。 人们借助测试系统检测表现事物不断运动着的物理信号，通过分析和处理获取事物运动的状态信息及其量值。随着现代科学和社会生产的飞速发展，随着快速傅立叶变换 (论的产生，随着微电子技术的发展，信号分析和处理的高速器件的生产及其算法的不断完善，已建立了较为成熟的动态测试理论和应用技术。 现代动态测试技术是应用现代科学技术，研究动态信号采集、变换、传输和实时处理的技术学科。它结合现代传感器技术、微电子技术、计算机技术、信号分析与处理技术等技术学科并应用于测试系统和测试过程。 现代动态测试 技术与传统测量技术比较有很大不同。传统的测量技术局限与简单的测量比较，而现代动态测试技术通常以微型计算机为核心构成数据采集测试系统，由传感器、信号调理电路、采样保持电路、模数转换电路及显示器、打印机等外部设备组成。它带来的变革主要体现在以下几个方面 : 1、传统测量的目的局限于以测量系统的输出量来评价被测量，而动态测试于传统的静态测量不同，它测量的是随时间不断变化的量，重点研究测试系统的动态特性； 2、动态测试不同于传统测试中输出与输入量之间简单的数值对应关系，而是输出信号与输入信号之间的对应 关系。动态测试中要求输出信号的波形可以不失真的复现输入信号的波形； 3、现代动态测试技术的目的是要解决测试系统工作过程中遇到的具体技术问题，如信号的获取、处理与分析、信号的显示与记录等及它们之间的祸合关系。 4、现代动态测试系统的复杂性决定其组成之后动态性能未必符合预先提出的要求，但是这种“缺陷”可以通过动态数学模型研究及应用适当的滤波器等手段改进系统的动态特性来弥补，从而实现了动态测试技术的灵活性。 现代测试平台动态测试系统的研究，即以虚拟仪器技术为软件核心，针对硬件测试对象 :振动台，利 用一系列的必要硬件工具，结合动态测试理论，建立起一套完整的动态测试系统，并利用这一系统进行信号的采集与分析处理。该动态测试系统的测试内容主要为振动信号的测试，希望通过利用虚拟仪器技术对振动信号进行时域和频域上的动态测试及分析，从而得到所需要的信息。 本文主要论述了测试仪的测试过程，其主要包括测试仪的主要结构和仪器的组成，检测跳跃弹性开关的力传感器和位移特性。通过设计进而提高仪器的性能，保证仪器的工作质量，这也是现代检测技术的基本要求。 三、 设计 内容、拟解决的主要问题 1、 设计 内容 （ 1） 测试原理及测试平台的 构架 ； （ 2） 测试仪的传动系统设计 ； （ 3） 测试仪的主要零部件结构设计 。 2、 拟解决的主要问题 （ 1） 设计方案的确定 ； （ 2） 电动机的规格和选取 （ 3）带传动的设计 （ 4） 测试仪主要零部件结构设计 。 四、 技术路线 总体设计方案 零 部件的结构设计 精度校验 刚度校核 。 五、进度安排 收集资料，查阅文献，撰写开题报告，翻译英文文献； 确定设计方案，进行整体结构设计 及测试平台的构架 ； 测试系统设计及研制 ； 传动系统设计 ； 主要零部件结构设计 ； 绘制、修改总体结构装配图及零件工作图； 撰写设计说明书，整理材料，准备答辩。 六、主要参考文献 1秦红磊、李晓白、季云建、王伟斌。微动开关自动测试系统设计 J，测试技术学报 19（ 1） 2005 2陈宏钧 实用机械加工工艺手册 S3俞宗 源，李坚石。微动开关动态过程的仿真与参数设计 J.机电元件 )4 蒋素清 . 基于 加工中心 静态分析 J. 荆门职业技术学院学报 , 2008, (03) 5 汤廷松 , 陈继华 , 吴凤娟 , 郑卫锋 , 张海锋 . 动态测量系统中时间同步问题研究与实践 J. 海洋测绘 , 2009, (01) 6 陈建平 ,姚凯学 ,张厚武 ,蔡坚 . 通用动态测试系统的设计与实现 J. 贵州大学学报 (自然科学版 ) , 2004, (01) 7 秦旭达 ,王国锋 ,陈姗 ,王太勇 . 动态测试与信号分析系统研究与应用 J. 精密制造与自动化 , 2003, (8 张志杰 . 动态测试的误差分析方法研究 J. 测试技术学报 , 2004, (02) 9 王嫘 , 董景新 , 赵长德 , 李童杰 , 孔星炜 . 基于虚拟仪器的微机电系统动态特性测试仪设计 J. 中国惯性技术学报 , 2009, (01) 10 强军 , 黄贻培 . 现代工程设计及虚拟制造中的应用 J. 重庆文理学院学报 (自然科学版 ) , 2008, (04) 11 叶健 ; 何博侠 ; 卜雄 洙 ; 周严 ; 朱蕴璞 J2011,(03) 12 周健东 J2010,(06) 13 姚振华 ,朱长纯 ,程敏 ,等