轴心轨迹检测仪结构设计说明书

摘要轴心轨迹是轴的一个重要的特征参量，对于轴的检测有重要的作用。轴类零件在机械中是一个很重要的部件，其精度直接影响到机械的质量、寿命和运转的情况。在当前市场竞争日益激烈的时代，只有保证产品的质量才能保证企业的发展。只有先进的制造工艺是不够的，还要有更高的检测技术。本文介绍了轴心轨迹检测的现状，轴心轨迹检测的原理和分析方法。介绍了测试仪器的发展历程，即从传统的硬件化仪器经过虚拟仪器再到今天的智能控件化虚拟仪器。根据轴心轨迹的特征采用电涡流传感器来检测，并设计了机械结构和控制电路，对轴类零件的检测有了一个新的发展。关键词： 轴心轨迹 传感器 智能ABSTRACTOrbit is an important axis of the characteristic parameters for the detection axis play an important role. Shaft in machinery is a very important component, the precision of a direct impact on mechanical quality of life and functioning of the situation. In the current era of increasingly competitive market, only to ensure the quality of products can ensure the development of enterprises. Only advanced manufacturing technology is not enough, but also has a higher detection technology. This article describes the detection of core path status, orbit test of the theory and analysis. Describes the development process of testing instruments, from traditional hardware-based devices through virtual machines to todays intelligent control of virtual instruments. According to the characteristics of orbits with eddy current sensors to detect and design the mechanical structure and control circuitry, the detection of the shaft with a new development. Key words: Axis Orbit Intelligent Sensor第 1 章 绪论1.1 研究目的和意义随着经济的发展，世界贸易日益频繁，各国之间的竞争日趋激烈。这给我国的发展提供了很多的机遇，同时也带来了更大的挑战。我国的工业发展比较晚，与其他的国家有很的差距，特别是与德国、日本、美国等西方国家相比。机械制造的水平很大程度上反映了一个国家的科技水平和经济实力。当今世界的市场上更多看重的是产品的质量，因此在在机械产品的生产中产品质量的保证要得到保证，就不仅需要先进的生产技术，还要有进的质量检测手段，这样才能制造出优质的产品在国内和国际上立足。我国的机械产品的质量与国外还存在很大差距，我们只能算是个制造大国却称不上是强国。提高产品质量离不开管理与科技，有了先进的技术还要拥有先进的检测技术。特别是轴类零件的检测手段急切需要提高，需要有一种高精度，高可靠性，高效率的专用自动化轴类零件检测系统。本课题研究的目的是通过对轴类零件的轴心轨迹的检测进行检测研究，从而得到轴零件的多项检测。例如轴的形位公差中的圆度、圆柱度等。使轴类零件的检测实现自动化与智能化及专业化。1.2轴心轨迹检测的意义和发展现状工业产品的自动检测技术是以物理学，电子学，自动控制，电子计算机，测量技术等原理为基础的一们综合性技术，其研究目的是对工业自动化系统中各种工艺参数进行自动检查与测量。在科学实验和工业生产过程中，为了及时了解工艺过程，生产过程的情况及他们的结果，需要对被控对象特征的某些参数进行测量或检测，其目的是为了准确获得表征他们的定量信息，为生产过程的自动化及科研提供可靠的数。科学技术的发展与检测技术的发展是密切相关的，特别是新材料，新结构的传感器研制成功，以及微型机算计的广泛发展，给测试技术带来了革命性的影响，他们在检测系统的准确性，快速性和抗干扰等方面发挥了明显的作用。自从 70 年代微型机问世以来，不久就被引进电子测量和一起领域，用于检测技术中，随着单片机在体积小，性能强，价格低，速度快，用途广及通用性好等方面的发展，形成了一种全新的微机化仪器，于是基于单片机的自动检测装置越来越受到人们的青睐。20 世纪 80 年代，随着计算机科学技术的发展，特别是微处理器和个人电脑的诞生，不仅能进行测量并输出测量结果，而且能对结果进行储存，提取，加工与处理。20 世纪 90 年代微机研究获得巨大成功，实现了传感器的微型化，并进而实现传感器与信号调理电路和微处理机的集成，从而产生了高度集成的只能传感器。人工智能原理及技术的发展，人工神经网络技术，专家系统，模式识别技术在检测中的用用，促进了检测智能化的进程，成为 21 世纪检测技术的发展方向。目前国内外已经建立了许多基于润滑理论之上的轴心轨迹计算方法，其中最具代表性的有三种方法：汉氏（Hahn）法、荷氏（Holland）法和迁移率（Mobility）法。汉氏（Hahn）法是德国 Karlsruhe 大学H.W.Hahn 教授于1957 年提出的。其基本思路是将动载荷雷诺方程分成旋转效应和挤压两个部分，采用了统一的边界条件，分别求出油膜承载力，并矢量合成，再建立总承载力与外载静力平衡的方程求出轴心运动轨迹，该方法从数学上是严格的，但计算量很大。荷氏（Holland）法是德国Clausthal 工业大学J.Holland 教授于1959 年提出的，该方法为克服动载荷雷诺方程在数学上求通解的困难，将旋转运动和挤压运动分开，按各自的边界条件独立求解再将旋转油膜力和挤压油膜力迭加而与外载平衡，从而导出轴心运动微分方程，求得轴心轨迹。迁移率（Mobility）法是美国学者Booker 于1965 年提出的，其基本思路是应用无限窄轴承理论求出油膜压力的解析解，根据油膜承载力与外载平衡求出轴心运动方程，但该方程形式非常复杂难以直接积分求解。以上方法在轴承的变形、动力学条件、油膜演变、边界条件及热平衡等方面对轴心轨迹的影响作了深入的研究，但仍存在不完善的地方，实际上轴承工作更为复杂，如零部件的刚度、载荷、导热性、热容量、进油压力及油量、加工及装配等，要准确计算轴心轨迹仍是非常困难的。因此在实际中经常利用同一平面上两只相互垂直安装地电涡流传感器对转轴振动进行测量，经过处理可以得到转子的轴心轨迹。传感器的前置放大器输出信号经滤波后将交流分量输入示波器的X 轴和Y 轴或监测计算机，便可以得到转子的轴心轨迹。 1.3 轴心轨迹检测的原理轴心轨迹的检测是由两个垂直方向的电涡流传感器检测轴的表面的变化，从而产生的变化的涡流使传感器感知，生成一个模拟信号，该信号经过处理变成数字信号给计算机。计算机经过处理做出判断，并合成轴心轨迹图像。为了在径向平面，即测量平面上，完全确定轴运动，必须在这个平面上两个尽可能垂直的方向上安装两个传感器。如果振动位移S 1和S 2互相垂直，那么在测量平面上的动态位移为：22K1S(t)()tt图1.1 轴心轨迹检测框图提供了一钟轴的检测方式，轴心轨迹可以提供详细的轴的信息，可以通过图像直观的表达出轴的一些形位公差，并能根据所记录的数据判断该轴是否合格。可以对轴有一个整体的判断，提高轴的检测精度，保证产品的质量。第 2 章 总体方案设计2.1 总体方案设计轴心轨迹检测仪属于机电一体化的产品，机 电 一 体 化 产 品 是 将 机 械 技术 、 电 工 电 子 技 术 、 微 电 子 技 术 、 信 息 技 术 、 传 感 器 技 术 、 接 口 技 术 、 信 号变 换 技 术 等 多 种 技 术 进 行 有 机 地 结 合 ， 并 综 合 应 用 到 实 际 的 产 品 中 。一 个 机 电 一 体 化 系 统 中 一 般 由 结 构 组 成 要 素 、 动 力 组 成 要 素 、 运 动 组 成要 素 、 感 知 组 成 要 素 、 职 能 组 成 要 素 五 大 组 成 要 素 有 机 结 合 而 成 。 机 械 本 体（ 结 构 组 成 要 素 ） 是 系 统 的 所 有 功 能 要 素 的 机 械 支 持 结 构 ， 一 般 包 括 有 机 身 、框 架 、 支 撑 、 联 接 等 。 动 力 驱 动 部 分 （ 动 力 组 成 要 素 ） 依 据 系 统 控 制 要 求 ，为 系 统 提 供 能 量 和 动 力 以 使 系 统 正 常 运 行 。 测 试 传 感 部 分 （ 感 知 组 成 要 素 ）对 系 统 的 运 行 所 需 要 的 本 身 和 外 部 环 境 的 各 种 参 数 和 状 态 进 行 检 测 ， 并 变 成可 识 别 的 信 号 ， 传 输 给 信 息 处 理 单 元 ， 经 过 分 析 、 处 理 后 产 生 相 应 的 控 制 信息 。 控 制 及 信 息 处 理 部 分 （ 职 能 组 成 要 素 ） 将 来 之 测 试 传 感 部 分 的 信 息 及 外部 直 接 输 入 的 指 令 进 行 集 中 、 存 储 、 分 析 、 加 工 处 理 后 ， 按 照 信 息 处 理 结 果和 规 定 的 程 序 与 节 奏 发 出 相 应 的 指 令 ， 控 制 整 个 系 统 有 目 的 的 运 行 。 执 行 机构 （ 运 动 组 成 要 素 ） 根 据 控 制 及 信 息 处 理 部 分 发 出 的 指 令 ， 完 成 规 定 的 动 作和 功 能 。 构 成 机 电 一 体 化 系 统 的 五 大 组 成 要 素 其 内 部 及 相 互 之 间 都 必 须 遵循 结 构 耦 合 、 运 动 传 递 、 信 息 控 制 与 能 量 转 换 等 原 则 。在总体方案设计时要考虑机械系统、传感器的选择、电路的设计、控制检测部分主要是器件的选择和安装匹配等。机械系统主要是由物料流系统、能量流系统、信息流系统和机械运动系统。在机械结构方案设计时主要考虑驱动装置、传动装置、执行装置和操作装置。将其合理的装配在一起，实现所需的机械功能。传感器的选择要根据所检测的物体和检测的量有关，选择合理的传感器可以很方便的解决问题。控制检测部分要选择合理的电子元器件，还要考虑各个器件的接口及具体的电路设计。方案一：机械系统的设计：选择电动机作为驱动装置，选择合适的传动装置及工件的安装方式。选用三相异步电动机作为驱动装置，选用减速器来获得一个较低的转速并且要有足够大的转矩。工件的装夹选用三级卡盘和可以移动的尾座，尾座上有顶尖来保证工件加紧及平衡。选用滑动导轨，尾座在其上滑动可以适合不同长度的工件。选用螺旋传动来带动传感器的移动，选用螺纹传动。其结构简图如图 2-1 所示。图 2-1.方案一结构简图方案二：该检测仪所需的转速很低，在电动机选择时选择低速的直流电动机，并且可以提供足够大的转矩。因为选用低速的电动机，可以获得较低的转速，所以采用联轴器直接和轴联接，直接来带动工件的运转。工件的装夹采用三级卡盘和尾座来装夹工件，选用滑动导轨实现平稳的运动。传感器的移动选用滚珠丝杠螺母副，这样可以保证平稳行，减少位移误差。其结构简图如图 2-2直流电动机控制装置联轴器三爪卡盘 顶尖 底座 传感器支架 轨道图 2-2 方案二结构简图2.2 方案的比较选择：该检测仪的工件转动主要是由电动机来驱动的，由于所需检测的精度较高，对周围环境有一定的要求。这样电动机的噪声不能太大，并且还要提供足够的动力。三相异步电动机的转速一般都较高，要想得到地的转速就得选用减速装置，选用减速器来减速会有很大的噪声。减速器的结构复杂，设计和安装比较麻烦，消耗多的能量。低速直流电动机能够在很低的转速下提供动力，不需要减速装置。这样的结构简单，并能保障安全性。设计滑动轨道可以保证传感器的平稳移动，消除因机械结构的原因产生的误差，提高其检测的精度。选用滚珠丝杠能使其平稳的运动，在位置度上提供保证。一般的螺纹传动由于制作的原因其误差很大，并且很难保证其位置。选用滚珠丝杠虽然造价比较高，但是可以保证其检测的精度。这样所选用的主要部件有低速直流电动机、三级卡盘、尾座、滑动导轨和滚珠丝杠。组成结构图如图 2-3 所示。图2-3 确定方案图第3章 机械结构的设计3.1 电动机的选择该 驱 动 和 传 动 系 统 的 単 轴 拖 动 系 统 ， 是 由 电 动 机 通 过 联 轴 器 和 轴 相 连 接 ，带 动 轴 转 动 。 在 这 样 的 系 统 中 电 动 机 所 带 动 旋 转 的 部 件 就 是 其 负 载 。 给 定 的转 速 的 30 r/min， （ 转 速 的 确 定 的 根 据 单 片 机 处 理 信 息 的 时 间 和 A/D 等 芯片 的 处 理 时 间 ） 。 根 据 给 定 的 可 测 轴 的 直 径 范 围 选 择 合 适 的 三 级 卡 盘 （ 直 径为 380 ， 宽 度 为 98 ） 。 这 样 该 系 统 的 主 要 负 载 是 三 级 卡 盘 和 轴 ， 所 受 的力 为 其 重 力 。三 级 卡 盘 的 重 力 为 ： 21F=M849dBgVgN最大工件的重力： 22 04L式中： 重力加速度一般取 29.8msg钢铁的密度 3c=7转矩： 12TFr总转矩 T ： 106.Nm额定转矩： 95Npn电动机的功率： T0.764.KW式中：。.5.80.85为 转 动 效 率 ， 一 般 取 。 在 这 取根 据 以 上 的 计 算 ， 选 用 的 直 流 电 动 机 的 由 苏 州 西 格 玛 机 电 有 限 公 司 生 产的 YDS 系 列 的 超 低 速 电 机 。 选 用 的 型 号 是 YDS-100， 具 体 的 性 能 参 数 和 尺 寸如 下 ：额 定 转 速 ： 32 r/min额 定 转 矩 ： 328 N.M额 定 输 出 功 率 ： 1.1 KW 额 定 电 流 ： 3.4 A 图 3-1 电 动 机 外 形表 3-1 电 动 机 的 尺 寸A 160 F 12 AC 165B 125 G 37 AD 165C 63 H 100 HD 192D -0.124K 12 L 442E 82 AB 2003.2 导轨的设计和选型导轨主要是用来支承和引导运动部件沿确定的轨迹运动的装置，它由两个相对运动的部件组成，称为导轨副。导轨副中具有不动配合面的称为固定导轨或静导轨，而有运动配合面的部件称为运动导轨或动导轨。在运动导轨和固定导轨之间只允许有一个自由度，可以是直线运动或的回转导轨3.2.1 导轨的设计要求1）导向精度及精度保持性导向精度是指动导轨沿静导轨运动时其运动轨迹的准确程度。影响导向精度的主要因素有：导轨的几何精度、导轨副的基础精度、导轨和支承件的刚度和热变形、导轨的油膜厚度及油膜刚度等。导轨的几何精度主要是指导轨的直线度和导轨间的平行度；接触精度则用到过实际接触面所占的百分比或单位面积每接触点数来衡量。各类机械的技术条件不同，对导轨的精度要求也不同、 导轨精度的保持性主要取决于导轨的耐磨性和导轨的材料的尺寸稳定性。耐磨性与导轨副的材料匹配情况、受力情况、加工精度、润滑方式及防护装置的性能等因素有关；而良好的尺寸稳定性则要求在导轨制造过程中尽力消除导轨及其支承件的内部残余应力。2）运动精度运动精度包括运动的平稳性，移动灵敏度和定位精度等。导轨运动的平稳性，特别是在低速运动时的平稳性，要求导轨速度均匀而无爬行现象。它与导轨的结构、导轨副材料匹配、润滑条件和导轨运动传动系统的刚度运动部件的质量等因素有关。导轨移动灵敏度指运动导轨完成一次移动所能达到的最短距离；定位精度指运动导轨由运动状态停止在某一指定位置的能力。灵敏度和定位精度与导轨类型、摩擦特性、运动速度、传动系统刚度及移动件质量等因素有关。3）刚度和承载能力导轨受力后的变形将影响部件之间的相对位置和导向精度，这对于精度机械和一起尤为重要。导轨变形有导轨本体变形和导轨与静导轨接触部位的接触变形，应分别考虑。导轨应具有足够的承载能力，载荷的分布要合理，以避免导轨不均匀磨损而失去精度，影响使用寿命。4）抗振性和稳定性抗振性和稳定性是导轨的振动稳定性指标，前者指抗受迫振动的能力，而后者指抗自激振动的能力。导轨的抗振能力与导轨刚度、固有频率和阻尼特性有关。如闭环控制的数控机床，不仅要求导轨的启动、制动跟踪灵敏度高，还要求有适当的粘滞阻尼特性，以防止在启动、制动过程中发生振动稳定性问题。5）机构工艺性结构简单、工艺性好，在满足使用要求的前提下，尽量便于加工、装配、调整和维修。6）对温度变化的适应性环境温度变化和局部热源产生的不均匀温度场，都可能会引起导轨变形，精密设备的导轨应具有较好的适应性。3.2.2 导轨的选型导轨的类型和特点：导轨的分类方法有很多种，按运动轨迹可分为直线型导轨和圆导轨；按工作性质可分为主运动导轨，进给导轨和调整导轨；按受力情况可以分为开式导轨和闭式导轨；按摩擦性质可分为滑动导轨和滚动导轨。根据需要选择的导轨是直线导轨，常用的直线滑动导轨的截面形状有矩形、三角形、燕尾形和圆形。选的是燕尾形导轨，该导轨的尺寸紧凑，导向精度较高，位置精度高；用一根镶条可以同时调整各面的间隙，调整及加紧简便。导轨的精度要求：导轨面的平面常取 0.01,导轨长度方向的直线度取0.005。导轨的润滑：对导轨进行润滑后，可以降低摩擦系数，减少磨损，并且可以防止导轨面锈蚀。因此，必须对导轨面进行润滑。滑动导轨常用的润滑为润滑脂。3.3 滚珠丝杠螺母副的选型3.3.1 滚珠丝杠螺母副的工作原理和特点1）滚珠丝杠螺母副的工作原理滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动能相互转换的新型传动装置，其结构如图 3-2 所示。丝杠 4 和螺母 1 上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起是变形成了滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠的回路管道 2，将几圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的螺旋滚道，病在滚道内装满滚珠 3。当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动，因而迫使螺母（或滚珠丝杠）轴向移动。2）滚珠丝杠螺母副的特点：1传动效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠螺母副的传动效率为0.920.96，比普通丝杠高 34 倍。因此，功率消耗只相当于普通丝杠的1/41/3。2若给予适当预紧，可以消除丝杠和螺母之间的螺纹间隙，反向时还可以消除空载死区，从而使丝杠的定位精度高，刚度好。3运动平稳，无爬行现象，传动精度高。4具有可逆性，既可以从旋转运动转换成直线运动，也可以从直线运动转换成旋转运动。也就是说，丝杠和螺母都可以作为主动件。5磨损小，使用寿命长。6. 制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度要求高，故制造成本高。图 3-2 滚珠丝杠螺母副的结构简图1-螺母；2-滚珠回路通道 ；3-滚珠；4-丝杠；3.3.2 滚珠丝杠螺母副的选择1.滚珠丝杠精度选择国家标准 GB/T17587.3-1998 将滚珠丝杠分为定位滚珠丝杠副（P 型）和传动滚珠丝杠副（T 型）两大类。滚珠丝杠的精度等级分为 7 个等级，即1、2、3、4、5、7、10 级，1 级精度最高，依次降低。根据 JB/GQ1140-1989 的规定，坐标轴的反向值主要取决于该坐标轴的摩擦死区误差 值的大小；而定位误差一是取决于滚珠丝杠自身的螺距误差的影响，二是取决于由传动系统刚度变化产生弹性变形而引起的定位误差始终是滚珠丝杠的精度选择依据。k2.滚珠丝杠螺母副支承方式的选择支承的作用是限制两端固定轴的轴向窜动。较短的滚珠丝杠或竖直安装的滚珠丝杠，可以一端固定一端自由（无支承）。水平安装的滚珠丝杠较长时，可以一端固定一端游动。用于精密和精密机床（包括数控机床）的滚珠丝杠副，为了提高滚珠丝杠的拉压刚度，可以两端固定。为了减少滚珠丝杠因自重下垂和补偿热膨胀，两端固定的滚珠丝杠还可以进行预拉伸。根据以上的选择原则，为了保证测量的精度，提高运动精度。我选择FFZL2005 型。选择（ P 型） ，等级 2 级。3.4 传感器的选择及支承架的设计3.4.1 传感器的选择传感器的输入量可分为静态量和动态量两类。静态量指稳定状态的信号或变化极其缓慢的信号。动态量通常指周期信号、瞬变信号或随机信号。无论对动态量或静态量，传感器输出电量都应该不失真地复现输入量的变化。这主要取决于传感器的静态特性和动态特性。因为我设计的是传感器非接触测量轴的轴心轨迹，我选用的是电涡流传感器。电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离。它是一种非接触的线性化计量工具。电涡流传感器能准确测量被测体（必须是金属导体）与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。在高速旋转机械和往复式运动机械的状态分析，振动研究、分析测量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。从转子动力学、轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运动状态，主要取决于其核心转轴，而电涡流传感器，能直接非接触测量转轴的状态，对诸如转子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。该检测仪检测时是非接触的测量，选择了电涡流传感器。选择的是美国KAMAN 电涡流传感器型号为 KD-2300。传感器的主要技术参数：（1） 测量范围 0.020-2.0 英寸（2） 精度 0.01%（3） 线性度0.5-1%（4） 频响 50KHZ;（5） 工作温度：传感器：-55C +105C电缆及连接设备：-55C +105C电子电路：0C +55C（6） 存储温度： 传感器，电联，连接设备：-55C +105C电路：-55C +105C（7） 电源需求： 电压：12 Vdc 15 Vdc电压调整：1/2 Vdc电流：70 mA3.4.2 传感器支架的设计本试验台设计的可以检测轴直径从 20200的轴，而选择的电涡流传感器的测量范围 0.020-2.0 英寸（5.0850.8 毫米） ，在检测时不能够完全检测所有的轴径范围内的轴，因此需要调整传感器的位置。而传感器的位置对于检测的精度的影响是很大的，所以要选择合适的支架来适应不同轴径的轴。为了保证检测的精度，设计一系列的传感器支架。根据轴径的不同和测量范围的限制，对所需检测的轴径进行了分段设计。把轴的直径分为 2080；80120；120160；160200四段。这样可以保证在一个检测到每个轴径的轴。对应的每一段的轴径所设计的传感器支架的半径分别为：55、75、95和115。采用的是分离上下两部分结合的方式，将半圆的支架焊接在固定支座上，这样可以保证其位置度。固定支座是用螺螺栓和动导轨固定在一起的，减少了位置的偏差。传感器支架如图 3-3图 3-3 传感器支架3.5 尾座的设计尾 座 在 该 检 测 仪 结 构 中 的 作 用 主 要 是 在 检 测 轴 时 ， 使 轴 始 终 保 持 在 一 个轴 线 上 不 出 现 偏 差 或 使 太 长 的 轴 不 会 有 下 垂 的 情 况 发 生 。 要 使 三 级 卡 盘 中 心线 和 尾 座 的 顶 尖 的 轴 线 重 合 ， 并 且 该 轴 线 通 过 两 个 传 感 器 的 垂 直 线 的 交 点 ，这 样 才 能 更 好 的 保 证 检 测 的 精 度 。尾 座 是 采 用 螺 栓 固 定 在 懂 导 轨 上 的 ， 可 以 沿 导 轨 移 动 来 适 应 不 同 轴 的 长度 。 尾 座 主 要 是 靠 顶 尖 来 固 定 工 件 的 ， 采 用 的 是 螺 旋 传 动 可 以 使 顶 尖 伸 缩 来顶 紧 或 放 松 工 件 。尾 座 体 采 用 的 材 料 是 HT200， 采 用 的 是 铸 造 成 型 ， 这 样 的 整 体 容 易 加 工及 安 装 。 尾 座 的 下 半 部 分 是 空 心 的 ， 两 端 是 加 固 肋 板 ， 这 样 的 结 构 减 轻 了 重量 ， 也 节 省 了 材 料 。 套 筒 采 用 的 45 号 钢 ， 是 棒 料 。 套 筒 的 前 端 的 用 来 安 装顶 尖 的 ， 采 用 的 莫 氏 锥 度 4 号 锥 度 ， 这 样 可 以 方 便 安 装 顶 尖 。 后 端 是 是 和 螺母 连 接 的 ， 通 过 螺 旋 传 动 使 套 筒 在 尾 座 体 内 来 回 移 动 带 动 顶 尖 运 动 ， 可 以 实现 轴 的 顶 紧 或 是 松 开 。 顶 尖 的 角 度 是 60选 用 的 材 料 是 T18A。 选 用 这 样 的材 料 是 考 虑 到 顶 尖 的 磨 损 ， 因 为 顶 尖 是 和 轴 的 中 心 孔 直 接 接 触 ， 当 轴 旋 转 时对 顶 尖 有 很 大 的 摩 擦 ， 所 以 要 采 用 耐 磨 的 材 料 。第 4 章 检 测 控 制 电 路 设 计检 测 控 制 系 统 是 由 硬 件 和 软 件 系 统 组 成 。 其 发 展 经 历 了 三 个 阶 段 。 第 一个 阶 段 是 仪 器 与 小 型 仪 器 用 计 算 机 通 过 各 种 专 用 接 口 相 连 接 而 组 成 的 自 动 检测 系 统 。 第 二 个 阶 段 是 智 能 仪 器 ， 把 微 处 理 器 放 入 仪 器 内 部 ， 通 过 内 部 接 口把 检 测 部 分 和 计 算 机 连 接 起 来 ， 而 各 个 智 能 仪 器 又 通 过 GP-IB 接 口 总 线 与外 部 计 算 机 相 连 接 组 成 自 动 检 测 系 统 。 第 三 个 阶 段 是 个 人 仪 器 ， 一 台 计 算 机控 制 多 个 仪 器 插 件 ， 相 互 通 过 计 算 机 系 统 总 线 连 接 。一 般 的 检 测 控 制 电 路 可 以 分 为 三 个 部 分 ：（ 1） 数 据 的 采 集 ： 将 输 入 的 模 拟 信 号 进 行 调 理 ， 并 经 A/D 转 换 成 数字 信 号 以 待 处 理 。（ 2） 数 据 的 分 析 与 处 理 ： 由 微 处 理 器 按 照 功 能 要 求 对 所 采 集 的 数 据 做必 要 的 分 析 和 处 理 。（ 3） 存 储 、 显 示 或 输 出 ： 将 处 理 后 的 数 据 存 储 、 显 示 或 经 D/A 转 换成 模 拟 信 号 输 出 。4.1 主 控 制 电 路 的 外 扩硬 件 电 路 的 设 计 包 括 主 机 电 路 、 过 程 输 入 输 出 通 道 、 人 机 接 口 电 路 和 通信 接 口 电 路 等 功 能 模 块 。（ 1） 主 控 器 ： 该 检 测 系 统 选 的 是 由 美国 Intel 公司生产的 MCS-51 系列单片机。这是一款集成度很高，集片内存储器、片内输入/输出部件和 CPU 于一体的优良单片机系统。MCS-51 系列产品中有 8031、8051 和 8751。8051 内含 4K字节 EPROM，可以存储小的程序，在程序不大时不再外扩存储器。8051 内部有一个功能很强的 8 位微处理器 CPU 包括两部分：运算器和控制器。 8051 单片机的基本特性：1）面向控制的 8 位 CPU 和指令系统。2）4K 字节的程序存储器。3）片内具有 128 字节的数据存储器。4）可编程的并行 I/O 口 P0P3，有 32 位双向输入/输出线。5）一个全双功串行口。6）两个 16 位定时器/计数器，每执行一条指令时间为 2us 或 1us。7）五个中断源，两个中断优先级的中断结构。8）一个片内时钟振荡器和时钟电路。9）可以寻址 64K 字节的程序存储器和 64K 字节的外部数据存储器。由此可见，8051 单片机是一中功能相当强大的 8 位微型机。（2）外扩存储器电路设计：虽然 8051 内部有 4K 字节的程序存储器和 128 字节数据存储器，但是对于比较大的控制程序和所需的数据存储是不够的，还需要外扩存储器。1）程序存储器的扩展：选用的是型号为 2764（EPROM）容量为 8K 的程序存储器。由于单片机 8051 芯片的 P0 口是分时传送低 8 位地址线和数据线，故8051 扩展系统中一定要有地址锁存器。设计中采用 74LS373 地址锁存器，它是一种带三态缓冲输出的 8D 触发器。8051 与 2764 的连接：2764 芯片低 8 位地址线 A0A7 经地址锁存器74LS373 与 8051 的 P0 口相连；2764 芯片高 8 位地址线 A8A15 直接与 8051的 P2 口相连，P2 口输出具有锁存的功能，无需外加地址锁存器。存储器的 8位数据线 D0D7 与 8051 芯片的 P0 口直接相连，单片机规定指令码和数据都是由 P0 口读入，位数对应相连即可；8031 芯片的Error!（外部程序存储器读选通信号）与 2764 芯片的Error!端（外部程序存储器的使能端）相连；8031 芯片的Error!接地，CPU 执行外部程序存储器的指令；8031 芯片 ALE（地址锁存允许信号）接地址存储器 74LS373 的 G 引脚。2) 外扩数据存储器电路：由于要存储的数据较多，给 8051 扩展有一个8KB 数据存储器 6264 静态 RAM 芯片。8051 芯片与 6264 芯片的连接方法同 8051芯片与 2764 芯片的连接方法基