论文总字数：21420字

摘 要

磁流变液（magnetorheological fluids , MRF）阻尼器应用广泛，可作为减震器、制动器、离合器、力反馈装置等设备。磁流变液阻尼器模型在揭示阻尼行器的运行机理、仿真、预测系统的性能以及实际控制系统中必不可少。

本课题针对应用于手指力反馈的旋转式磁流变液阻尼器，设计一试验平台，可测量、记录和显示MRF阻尼器的静态输出力矩和输入电流之间的关系以及力矩的动态响应过程。

硬件部分利用步进电机驱动磁流变液阻尼器达到慢速旋转，旋转速度与手指弯曲速度相当。利用8位的ADC0809采集数据，通过51单片机传输至计算机（上位机）。上位机利用LabVIEW软件设计虚拟测试仪器，用以接收并测试下位机传送的数据，得出实验结论。这样不仅提高了系统智能化程度，还降低了硬件资源的使用成本。

关键词：磁流变液阻尼器、虚拟仪器、LabVIEW。

Design of test system for rotating MR damper

ABSTRACT

magnetorheological fluids damper is widely used, and can be used as shock absorber, brake, clutch, force feedback device and other equipment. Magnetorheological fluid damper model to reveal the operation mechanism of damping device, simulation and prediction of performance of the system and the actual control system is essential for development of MRF damper test platform is based on modeling.

This topic for application to finger force feedback rotary magnetorheological fluid damper, a test platform design, measure, record and display the relationship between MRF damper static output torque and the input current and torque dynamic response process.

The hardware of the stepper motor drives MR damper to rotate slowly, and the rotating speed is equivalent to the bending speed of the finger.. The use of 8 bit of ADC0809 data acquisition, through 51 single-chip serial transmission to computer (PC). The PC software design virtual test instrument with LabVIEW, and the data obtained from the lower computer, and the experiment conclusion is drawn.. This not only improves the intelligence of the system, but also reduces the cost of the hardware resource.

Keywords: MR fluid damper, virtual instrument, LabVIEW.

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 选题的目的及研究意义 1

1.3 磁流变液阻尼器的现状及其发展 2

1.4 扭矩测量技术分类及发展 2

1.5 常用的扭矩测量传感器 3

1.6 课题的研究内容和研究方法 4

1.6.1课题的研究内容 4

1.6.2课题的研究方法 4

1.7 章节小结 4

第二章系统方案设计 5

2.1 检测系统装置系统框图 5

2.2 应变式扭矩传感器原理 5

2.3 TJN-5静态扭矩传感器 6

2.4 单路精密放大器 7

2.5虚拟仪器 8

2.5.1概述 8

2.5.2特点 8

2.5.3虚拟仪器的构成 9

2.5.4虚拟仪器的发展前景 9

2.6 章节小结 9

第三章试验平台各部分电路设计 10

3.1 步进电机驱动模块 10

3.1.1 步进电机的选用 10

3.1.2 步进电机驱动器 11

3.1.3 步进电机驱动电路图 12

3.2 A/D转换模块 13

3.2.1 ADC0809概述 13

3.2.2 A/D转换电路 14

3.2.3 数据处理 15

3.3单片机模块 15

3.3.1 串口通信模块 15

3.3.2 数据发送 16

3.5 本章小结 16

第四章扭矩测量系统的软件设计 17

4.1 LabVIEW程序设计 17

4.1.1主程序整体设计框图 17

4.1.2 数据通信模块 17

4.1.3 数据显示模块 18

4.1.4 数据存取模块设计 19

4.1.6 前面板设计图 20

4.1.7 欢迎模块 20

4.2 本章小结 20

第五章实验结果分析 21

5.1 实验结果 21

5.2 误差与精度分析 21

5.3 可靠性分析 22

5.4 实验器材 22

第六章总结与展望 25

6.1 总结 25

6.2 展望 25

致谢 26

参考文献 27

绪论

1.1 引言

磁流变液是一种新型的智能流体材料，目前应用十分的广泛，在机械制造、航天航空以及土木工程结构等等方面的振动控制和减震领域中受到了非常大的关注。以磁流变液作为工作介质的磁流变液阻尼器具有构造简单、体积小巧、能耗低阻尼力可调范围宽、提供阻尼力大等优点，可作为减震器、制动器、离合器、力反馈装置等设备。

在机械传动系统中，反映生产设备系统性能最典型的机械量便是扭矩，为了保证生产的安全以及设备的正常运行，能源的节约，提高系统效率，扭矩的测量和分析显得非常重要。转轴扭矩测量是各类旋转动力设备的重要检测项目，尤其是对扭矩的实时检测，提高扭矩测量的准确性、扭矩监测和控制的实时性以及扭矩异常分析的可靠性，可以有效地减少事故发生、使生产正常顺利进行。扭距的在线检测技术可以对事故及故障进行查看分析，有助于预防避免同类事故或故障的发生，减少检修时间。

在国内外研制生产的各种扭矩测试系统已经广泛应用于工农业、交通运输、航空航天、国防、能源、化工等各个科学研究和工程实践领域。

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