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毕业设计
毕业设计[论文]
题目：
基于虚拟仪器技术的锭子振动测贩统设计
院系：
机电丁.程系专业：
_
姓名：
指导老师：
2004年6月10日
武汉科技学院毕业设计（论文）任务书4
毕业设计（论文）开题报告8
腺12
ABSTRACT13
1概述14
1.1纺纱锭子的发展概况14
1.2锭子的结构14
1.3锭子的振动16
2振动测试系统17
2.1锭子振动测试系统应具备的功能17
2.2传感器18
2.2.1传感器的主要技术指标18
2.2.2传感器及苒调理电路19
2.3虚拟仪器硬件平台19
2.3.1虚拟仪器19
2.3.2数据釆集卡20
2.3.3数据釆集卡的基本性能指标21
3细纱锭子振动测试系统的总体设计22
3.1锭子振动测试实验台22
3.1.1总体方案
23
3.1.2升降台23
3.1.3锭子安放台23
3.2硬件设计23
3.2.1传感器的选择23
3.2.2数据釆集卡的选择26
3.3软件设计部分27
3.3.1通道选择28
3.3.2数据存盘28
3.3.3波形运算29
3.3.4模拟输入模块31
4细纱锭子轴心轨迹测量实验324.1实验及其结果分析32
4.1.1实验目的32
4.1.2实验原理32
4.1.3实验仪器和设备32
4.1.4实验步骤及其内容33
4.1.5注意事项33
4.1.6实验结果分析33
5小结34
参考文献35
m录37
外文资料38
中文翻译50
致谢
武汉科技学院
毕业设计（论文）任务书
题目：
基子虚拟仪器技术的锭子振动测试系统设计
完成期限：
2003年12月1日至2004年6月10曰
院系武汉科技学院专业班级机设004班学生陈小兰接受任务日期2003.12.1指导教师梅顺齐职称教授院（系）主任梅顺齐批准日期2003.12.1
一、原始依据（资料）
本课题是湖北将街教宵厅科研项目之•，足在传统纺纱锭子振动测试系统的•基础上进行设计的。
锭子是纺纱丁业的象征，通常以拥宥的细纱锭子数量来衡量纺纱厂的设备规模。
锭子的作用是卷绕成形，即将纺成的细纱按定的成形要求卷绕在简管上，便于运输储藏和加工。
以往的锭子机电测试系统测试采用传统仪器示波器。
传统仪器的功能是通过硬件电路或同化软件实现的，而几山仪器生产厂家给定，其功能和规模-般都是同定的，用户无法随意改变其结构和功能。
》外，传统仪器的价格昂贵，技术更新慢，幵发费用高。
本课题釆用先进的虚拟仪器技术，在虚拟仪器原理的基础上，利用电涡流传感器测量丼转换锭-了振动的位移信兮，通过数据采集卡采集该信峙，在虚拟仪器平台上通过匕油〃丨^软件设计虑拟示波器，从而在虚拟示波器丨:
鉍示出锭子振动的轴心轨迹。
虚拟仪器以计算机为中心，充分利用计算机强大的图形界面和数据处理能力，提供对测量数据的分析和显示。
二、设计（论文）内容和要求
锭子振动测试系统是从测试系统的硬件和软件设计来完成的。
硬件部分主要是传感器和数据采集卡的选择，软件部分是选用合适的编程语言，完成测试。
本课题选的是Labview软件，在虚拟仪器平台上设计虚拟示波器，从而敁示出锭子轴心振动的轨迹。
如果时间和条件允许的情况下，进行具休的实验操作。
整个设计过程的任务和要求具体如下：
1、选择合适的传感器，了解传感器的有关性能，掌握其测试原理。
2、选择合适的数据采集卡，了解数据采集卡的性能指标。
3、设计合适的测试软件（本课题选的是匕3匕〃1^，软件），熟悉并掌掘软件的应用，设计虚拟示波器^
4、设计实验台并完成具体实验
5、翻译^•篇与本论文相关的外文资料，语言文字表达要准确到位。
6、论文按院系要求的格式撰写。
三、主要参考资料
[1]陈瑞琪，马泼林，杨正中等.纺纱锭子的理论与实践[\丨].北京：
纺织丁.业
出版社，1990:
186—192.
[2]陆再生.棉纺设备“].中国纺织出版社，1996.
[3]曾光奇，胡均安工程测试技术骓础[\丨].华中科技大学出版，2002.
[4]张易知，m张喜斌4.跃#等.虚拟仪器的设计与实现[亂两安电子科技出版社，2002年.
[5]应怀樵，刘进明.微机智能自动化动静态测试分析技术的研究[幻.全闽八届振动技术会议（1994）.现代振动与噪声技术.航空工业出版社.1997年:
33-36.
[6]秦树人.虚拟仪器——测试仪器从硬件到软件[」].振动、测试与诊断.2000（l）:
l-6.
四、同组设计者
华晓弘
设计（论文）进度计划表
序
检查口期
号
起止日期
计划完成内容
实际完成内容
检查人签
名
1
2003.12〜
春节前
收集资料完成开题
报告并翻译外文
完成计划内容
梅顺齐
2.20
2
2004.2.20
2004.3.10
选择传感器
并熟悉传感器
完成计划内容
梅顺齐
3.11
3
2004.3.10
2004.3.30
选择数据采集卡
并熟悉数据釆集卡
完成计划内容
梅顺齐
4.1
4
2004.3.30〜2004.4.10
选择编程语言熟悉Labview软件
完成计划内容
梅顺齐
4.11
5
2004.4.10
2004.4.30
初步完成设计
并设计实验台
完成计划内容
梅顺齐
5.1
6
2004.4.30
2004.5.20
修正论文
并通过实验来验证
完成计划内容
梅顺齐
5.21
7
2004.5.20~
2004.6.10
完成论文
并准备答辩
完成计划内容
梅顺齐
6.10
8
2004.6.10-
2004.6.13
准铬答辩
指导教师批准口期
2003年12月1
曰签名：
梅顺齐
毕业设计（论文）开题报告
课题名称
雄于虚拟仪器技术的锭子振动测试系统设计
院系名称
机电工程系
专业名称
机械设计制造及自动化
学生姓名
陈小兰
指导教师
梅顺齐
一、课题的意义
在纺织行业中，锭子是•个麗要的专件，锭子性能的优劣对生产效率和纱线质量具苻决定性的影响。
由于锭了本身和卷装都存在高速丨叫转时引起剧烈的振动、冲击和噪声，并使其功率及磨损大大增加.最;5导致锭子的寿命迅速卜_降。
为了研究和掌握锭了的运动规律，选杼合适的结构参数和支承条件，控制其运动稳定性，以达到高速，低噪音，低功率及寿命长的目的，有必要借助各种新的测试手段来研究其振动规律，以改善锭子的振动特性。
二、锭子及其振动测试系统的发展状况
随着纺织技术的发展，各种新型的纺纱方法不断出现，但传统的环锭纺纱方法在纺织生产中仍然七衍很逭要的地位。
1987年在愆人利米兰举行的国际纺织机械展览会（lTMA87）」:
，世界各国有八家纺织机械制造公司敁出了环锭纺纱设备，展出情况表明，环锭纱将仍占主要，环锭纱在高质量和细兮纱线市场仍独具特点。
在我国到1988年为止，新型纺纱头数约占所宥纺纱头数的1%。
直到目前为止，环锭纱仍处于统治地位。
而在环锭纺纱中又火量使用锭子，所以锭子在纺织工业中仍占有极其重要的地位。
罗拉、锭子以及钢零是纺织机械中的選要零部件，也是纺织机械中的容易磨损的岑件，锭子却又是最易磨损件，而丨1.关系到纺纱产品的质量。
因此，有必要对锭子进行新的研究与开发，改进锭子结构和制造工艺，提高纺纱质量与产量。
，5、制造、
锭子的改进方向主要是提尚艽承载能力和减小振动。
反映改进优劣的考核指标是：
（1）运转速度，闽内最高达22000转/分左心。
闽外介绍锭速有的高达30000转/分。
（2）空锭振幅，丨_内规定0.08[^，实际闻内外均力求控制在0.05麵以内。
（3）嗓音，整机噪音的国际标准又85分贝，单锭空锭噪音，当锭速为16000转/分时，在距离测头1米测定约在70分贝左右。
随着锭速的不断提髙，锭子结构的不断改进，由平面轴承的旧式锭子逐步发展到滚柱轴承刚性支承的普通锭子，而当前广泛采用的是弹性支承高速锭子。
以往的锭子机电测试系统测试采用传统仪器示波器。
传统仪器的功能都是
通过硬件电路或冏化软件实现的，而几由仪器化产厂家给定，其功能和规模•般都是阀定的，用户无法随意改变其结构和功能^另外，传统仪器的价格喆贵，技术更新慢，开发费用高。
采用〃[编程，虽然可以利用其强大的图形功能创逑可视化的虚拟仪器前面板，使用先进的0[和4（^七化实现软件的模块化设计，增强了软件的维护性和扩展性，也提高了开发效率，但用其编程，程序既冗长又复杂.可读性和讨维护性较差.这对于提高设格监测的实时性和行效性、故障诊断的吋靠性和准确性是非常不利的。
随着现代计算机技术和信息技术的迅猛发展，出现了虑拟仪化，集成化模块化，参数整定与修改实时化，硬件平台通用化等技术。
虚拟仪器技术是90年代发展起来的一项新技术.主要成用于自动测试、过程控制、仪器设计和数据分析等领域，其雎本思想就是在测试系统或仪器设计中尽可能地用软件代替硬件，即“软件就是仪器”。
虚拟仪器是现代仪器技术和计算机技术结合的产物^虚拟仪器是在以通用计算机为核心、配置有1/0接口设备的硬件平台上，由用户设计定义，具脊虚拟面板，测控功能山测控软件实现的一种计算机系统。
虚拟仪器的关键技术是其总线技术和以图形化编程方法为核心的软件技术。
从虚拟仪器的定义来说，它更多地强调软件在仪器中的应用，但虚拟仪器仍离不开硬件技术的支持，信总的获取仍需要通过硬件来实现。
目前,虚拟仪器的类型主要取决于仪器所采用的接口总线类型。
从仪器与计算机采用的总线连接方式的不同，可分为内插卡式和外接机筘式网人类。
内插卡式就是将各种数据采集卡插入计算机扩展槽，再加上必要的连接电缆或探头，就可形成•个仪器。
外接机箱式采用背板总线结构，所有仪器都连接在总线上或采用外总线方式，用外部主控计算机来实现控制。
这种类型的虚拟仪器以VX1仪器为典型代表。
兄论哪种虚拟仪器，都离不开数据采集硬件的支持。
虚拟仪器应用程序的开发环境主要有两种：
种是雄于传统的文本语言的软件开发环境，常用的有丨^^丨—_/（^1、Visua]BASIDC/VO+等：
种是®于图形化语方的软件开发环境，常用的有LabVIEW和HPVHEo其中图形化软件开发系统是用工程人员所熟悉的术语和图形化符4代替常规的文木语亢编程，界面友好，操作简便，可人人缩短系统开发周期，深受专业人员的靑睐。
三、研究内容
本课题是在传统锭子振动测试的雄础上进行设计的，是设计测量高速丨叫转锭子轴心的轨迹的振动测试系统。
锭了高速丨"丨转吋会出现纵向振动和横向振动,纵向振动是指锭子和简管的上下窜动，而横向振动表现为锭子的摆头。
所谓的锭子摆头是只锭端轨迹在水平面内的投影程原形、椭岡形或與他不规则的复合曲线。
本课题研究的正是设计这样个振动测试系统，即通过这个系统测量出
高速回转锭子锭端的振幅，在计算机上显示出来。
锭子振动测试系统是由传感器、数据采集卡、计箅机以及相矽的软件组成3锭子机电测试系统测试的软件部分采用LAB\'18丨软件。
以往的锭子机电测试系统测试都是采用传统仪器不波器。
传统仪器的功能都是通过硬件电路或同化软件实现的，而且由仪器生产厂家给定，其功能和规模一般都是固定的，用户无法随意改变其结构和功能。
本课题在传统锭子振动测试系统的雄础上采用先进的虑拟仪器技术，打破了以往只能在实验室里才能完成的实验,实现了脱离实验室的研究目的。
四、研究手段与方法
对于锭子振动的测试，采用的是先进的虚
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