电磁铁性能检测台机械部分设计

第1章引言 (1)

1.1设计研究的应用背景及意义 (1)

1.1.1 电磁铁的应用日趋广泛 (1)

1.1.2 电磁铁的发明 (1)

1.1.3 我国电磁铁测试技术的现状 (2)

1.1.4自主研发电磁铁测试系统的重要意义 ............... 错误！未定义书签。

1.2国内外研究动态..................................... 错误！未定义书签。

1.2.1 国外研究动态................................... 错误！未定义书签。

1.2.2 国内研究动态................................... 错误！未定义书签。

1.3选题的研究方法、主要观点、创新之处................. 错误！未定义书签。

1.3.1 选题的研究方法................................. 错误！未定义书签。

1.3.2 选题的主要观点................................. 错误！未定义书签。

1.3.3 选题的创新之处 (2)

第2章电磁铁性能检测台的总体设计 (3)

2.1测试需求分析 (3)

2.2测试台总体设计 (4)

2.2.1 测试台结构原理 (4)

2.2.2测试台设计方案比较 (4)

第3章动力元件的选择 (6)

3.1电机的基本分类 (6)

3.2电机的选择 (6)

3.2.1 电机类型的确定 (6)

3.2.2 所选电机的简介 (6)

3.2.3 电机型号的确定 (7)

第4章传动机构的设计 (11)

4.1适合电磁铁检测台的传动机构基本分类： (11)

4.2传动机构的选择 (12)

4.2.1传动机构类型的确定 (12)

4.2.2 关于滚珠丝杠的简介 (12)

4.2.3 滚珠丝杠型号的确定 (13)

第5章传感器的选择.................................. 错误！未定义书签。

5.1传感器的基本分类................................... 错误！未定义书签。

5.2传感器的选择....................................... 错误！未定义书签。

5.2.1 位移传感器的选择............................... 错误！未定义书签。

5.2.2 力传感器的选择................................. 错误！未定义书签。第6章其他零部件的设计 ............................. 错误！未定义书签。

6.1确定电磁铁检测台的结构类型......................... 错误！未定义书签。

6.2其他零部件的确定................................... 错误！未定义书签。

6.2.1 确定导套副类型................................. 错误！未定义书签。

6.2.2 联轴器的设计................................... 错误！未定义书签。

6.2.3 轴承的选择..................................... 错误！未定义书签。

6.2.4 余下零件设计................................... 错误！未定义书签。第7章结论及展望 . (18)

7.1结论 (18)

7.2展望 (18)

参考文献 (20)

致谢 (21)

附录................................................... 错误！未定义书签。

1.文献翻译：........................................... 错误！未定义书签。

2.英语原文：........................................... 错误！未定义书签。

电磁铁性能检测台机械部分设计

摘要

电磁铁已经广泛应用于国民经济的各行各业，对各行业技术和生产效率产生了重要影响。电磁铁是机电一体化系统中连接电气技术和机械技术的重要电气一机械转换器，其性能优劣对电控机械元件及系统性能有着重大的影响。由于影响电磁铁性能的因素较多，因此在对其性能进行研究的过程中，往往更注重实际性能特性测试，实测结果比理论计算结果更能准确地反映其实际特性，然后依据其测试结果的分析研究结论对电磁铁进行改进设计。

长期以来，电磁铁的静动态性能检测方法是采用简易的人工检测，其缺点是检测效率低、人为因素影响大、自动化水平低。随着科学技术的发展，自动化技术越来越多地应用到工业中，用人工进行电磁铁静动态性能检测的方法已经跟不上时代的步伐，电磁铁静动态性能的自动化检测必将成为该行业的主流。本设计研究的电磁铁性能检测台正是这样的自动化检测设备，它将改变目前人工检测的状况，实现检测过程的自动化，提高检测效率，减少人为因素的影响。

电磁铁性能测试系统可分为试验台架本体和计算机检测两大部分。本次主要设计的是试验台架。电磁铁性能测试台以步进电机和滚珠丝杠的传动机构为核心，并结合精密的力传感器和位移传感器能快速准确力和位移信号，从而得到静动态性能指标与曲线，并具有通信和打印接口，可以实现即时打印和与计算机联机。该测试台具有很好的开放性能，可以满足不同型号电磁铁静态和动态测试需要。

关键词：电磁铁性能检测自动化步进电机滚珠丝杠

Performance testing platform designed electromagnet

Abstract

Electromagnet has been widely used in industries of national economy, to technology and production efficiency of the industry had a major impact. Mechatronic systems in the electromagnet is connected in electrical technology and mechanical technology, a major electrical machinery converter, electronic control of its performance advantages and disadvantages of mechanical components and system performance have a significant

impact. Because many factors affect the performance electromagnet, so its performance in the course of the study, the actual performance characteristics tend to be more emphasis on testing, the measured results than the theoretical results more accurately reflect its actual properties, and then based on their test results Analysis of the electro-magnet to improve the design conclusions.

Long-term since, the static and dynamic performance testing electromagnets is the simple method of artificial detection, its shortcoming is testing the efficiency is low, the artificial factors affect large, automation level is low. With the development of science and technology, automation technology increasingly applied to industrial, using artificial for electromagnet static and dynamic performance testing methods have couldn't keep up with the pace of The Times, the static dynamic performance electromagnets automated testing will become the mainstream of the industry. This design research electromagnets performance test bench is such automated detection equipment, it will change the present situation of artificial detection, to realize the automation and improve the inspection process detection efficiency, reduce artificial factors influence.

Electromagnet performance test system can be divided into test rig ontology and computer testing two much. The main design is the test bench. Electromagnet performance testboard to stepping motor and the ball screw drive mechanism as the core, combining sophisticated sensors and displacement sensor can fast and accurate force and displacement signal, thus obtains the static and dynamic performance index and the curve, and with communication and print interface, can realize real-time print and computer online. This one, has the very good opening performance, can satisfy different types electromagnet static and dynamic tests need to.

Keywords:magnetic plug, performance monitoring , automation ,stepper motor , ball-screw

第1章引言

1.1 设计研究的应用背景及意义

1.1.1 电磁铁的应用日趋广泛

电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型。如果按照用途来划分电磁铁，主要可分成以下五种：（1）牵引电磁铁——主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务。（2）起重电磁铁——用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料。（3）制动电磁铁——主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的。（4）自动电器的电磁系统——如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等。（5）其他用途的电磁铁——如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等。

当代社会随着世界范围内工业控制领域的飞速发展，人们对自动化的要求也就日趋严格。机、电、液、光一体化技术正在慢慢地占领熬头，然而电磁铁是联系机、电、液、光技术之间关键纽带之一。比如:电磁继电器，接触器，电磁铁等等。这样就更进一步地增加了电磁铁在市场上的需求。

1.1.2 电磁铁的发明

1822年，法国物理学家阿拉戈和吕萨克发现，当电流通过其中有铁块的绕线时，它能使绕线中的铁块磁化。这实际上是电磁铁原理的最初发现。1823年，斯特金也做了一次类似的实验：他在一根并非是磁铁棒的U型铁棒上绕了18圈铜裸线，当铜线与伏打电池接通时，绕在U型铁棒上的铜线圈即产生了密集的磁场，这样就使U型铁棒变成了一块“电磁铁”。这种电磁铁上的磁能要比永磁能大放多倍，它能吸起比它重20倍的铁块，而当电源切断后，U型铁棒就什么铁块也吸不住，重新成为一根普通的铁棒。斯特金的电磁铁发明，使人们看到了把电能转化为磁能的光明前景，这一发明很快在英国、美国以及西欧一些沿海国家传播开来。

1829年，美国电学家亨利对斯特金电磁铁装置进行了一些革新，绝缘导线代替裸铜导线，因此不必担心被铜导线过分靠近而短路。由于导线有了绝缘层，就可以将它们一圈圈地紧紧地绕在一起，由于线圈越密集，产生的磁场就越强，这样就大大提高了把电能转化为磁能的能力。到了1831年，亨利试制出了一块

更新的电磁铁，虽然它的体积并不大，但它能吸起1吨重的铁块。

1.1.

1.3.3 选题的创新之处

电磁铁的额定值测试可以计算出额定电流、额定力、额定位移等指标;电磁铁的性能包括对应于不同输入信号线圈电流输出和电磁铁位移以及电磁铁作用力输出的特性。具体方法是向控制器输入不同的电流控制信号，得到电磁铁位移以及作用力的变化与线圈电流相对应的情况，以求得电磁铁的位移输出、力输出与线圈电流的线性关系，即滞环、非线性度、重复精度、起始电流等指标。

第2章电磁铁性能检测台的总体设计

2.1 测试需求分析

测试对象：

直动型电磁铁

电磁铁技术要求：

1、电磁铁额定电压22VDC。

2、行程30±0.5mm，吸力不小于35kg。

电磁铁性能测试要求：

1、在额定电压下产品吸力与衔铁行程之间关系的测量。

2、在衔铁位置给定的情况下，电磁吸力与电压之间关系的测量。

3、带额定负载时的寿命试验。

4、吸合电压、断开电压、启动电流、保持电流的测量。

测试台关键仪器技术要求：

表2-1 测试台关键仪器技术指标要求

2.2 测试台总体设计

2.2.1 测试台结构原理

结构原理：电磁铁性能检测台主要由机械系统和测控系统2部分组成。本课题主要研究机械系统。

图2-1 机械系统结构原理图

机械系统主要是安装固定力传感器和位移传感器等测试传感器、步进电机、滚珠丝杠和被测电磁铁，采用步进电机作为动力元件，连接滚珠丝杠将旋转运动转换为均匀慢速的直线运动。并带动导轨滑块机构，完成对电磁铁性能测试过程中所需的定位要求，从而得到测试分析数据。

测控系统由上位机(工控机)数据采集处理模块和下位机PLC自动控制模块组成。上位机数据采集处理模块通过数据采集卡高速采集高精度力传感器和位移传感器的测量值，以及RS232串口与下位机PLC通信，向PLC发出控制指令及接受PLC反馈回的指令信息。然后由基于专业信号测试软件LabVIEW8.2强大的数据处理及分析能力对采集到的数据进行分析处理，绘制所需的相关性能曲线，计算出相应的关键性能指标(力滞环、额定行程、额定输出力、电流滞环、输出力电流增益、线性度、重复精度等)，最后根据测试者的需要对测试结果进行保存、打印报表及添加入试验管理数据库。下位机PLC自动控制模块的主要任务有:根据上位机发送过来的指令，控制步进电机将传感器定位到测试项目所需的位置，同时向上位机反馈所定位状况。

2.2.2测试台设计方案比较

方案一：动力元件为步进电机。采用普通滑动螺旋机构，将回转运动转换为直线运动。配合滚动直线导轨带动滑块，完成测试数据的采集工作。

方案二：动力元件为步进电机。采用滚珠丝杠作为主要的传动机构，配合滚珠直线导套副，带动滑块机构，完成数据采集。

通过比较可以得出以下结论：

滑动螺旋：构造简单、传动比大，承载能力高，加工方便、传动平稳、工作可靠、易于自锁。但是磨损快、寿命短，低速时有爬行现象（滑移），摩擦损耗大，传动效率低（30~40%）传动精度低。

滚珠丝杠：传动效率高（可达90%），起动力矩小，传动灵活平稳，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆运动效率相同，可实现逆传动。预紧后刚度好，定位精度高（重复定位精度高）。但不自锁，需附加自锁装置，抗振性差，结构复杂，制造工艺要求高，成本较高。

滚动直线导轨：滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低二者之间的运动摩擦阻力，从而使得动、静摩擦力之差很小，随动性极好，有益于提高测试系统的响应速度和灵敏度。但是结构复杂，制造工艺要求高，成本较高。

滚珠直线导套副：滚珠直线导套副是将滑块与光轴配合，中间放入钢球，二者之间的摩擦力很小。随动性较好。结构简单，制造工业要求不高，成本适中。

综上所述，选择方案二较好。既能达到电磁铁检测台的基本要求，完成试验的结果。经济成本又不高。

第3章动力元件的选择

3.1 电机的基本分类

按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。

（1）直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。

（2）其中交流电机还可分：单相电机和三相电机。

按结构和工作原理划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。

（1）同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。

（2）异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。

按用途划分：驱动用电动机和控制用电动机。

（1）驱动用电动机划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。

（2）控制用电动机又划分：步进电动机和伺服电动机等。

按运转速度划分：高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。

3.2 电机的选择

3.2.1 电机类型的确定

由于本设计做的是电磁铁性能检测台，所需电机转速要求不高，而且需要控制调节。所以，选用步进电机作为动力元件比较合适。

3.2.2 所选电机的简介

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机具有以下应用特点：

（1）能直接接受数字量的控制信号。在单片机应用系统中，它可以直接接受由计算机系统输出的数字信号，而不需要进行模/数转换。

（2）可方便地实现机械位移。例如，在机械控制部分，步进电机配合丝杠和齿轮可把角度变化转变为直线位移。

（3）控制灵敏度高。步进电机具有快速起动和快速停止的能力，能在瞬间实现起、停。

（4）速度变化时不失步。一般步进电机的速率为200~1000步/秒，在速率变化时，仍然不会失掉一步。

（5）步距角变化大、且精度高。步距角是指每步所转过的角度，在没有齿轮减速的情况下，步距角可以由每步90°低到每步0.36°。

（6）能精确返回原位。无论变阻式步进电机还是水磁式步进电机都能精确地返回电机的起始位置。

（7）控制脉冲与角度位移能精确同步。在单片机应用系统中，可以利用电机控制脉冲与它的角位移精确同步的特点，实现对物理量的控制。

（8）控制方便、可靠，精确定位。例如，在执行机构的控制中，步进电机可方便地带动多圈电位器或旋转变压器，以调节电压或电流，实现对执行机构的控制。

3.2.3 电机型号的确定

1、步距角的选择

电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度（五相电机）、0.9度/1.8度（二、四相电机）、1.5度/3度（三相电机）等。

最终选择0.9度/1.8度的两相混合式步进电机。

2、静力矩的选择

步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。

静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）。

步进电机选择的计算：已知电磁铁测试位移：L=30mm

设定测试完成时间：t=5s

所以，测试速度

V=L/t=6mm/s=360mm/min

选用滚珠丝杠导程：S=4mm

所以，滚珠丝杠转速为

n=V/S=360/4=90r/min

设定最大电磁铁产生推力：F 推=5000N

滚珠丝杠效率η=90%

故，功率P=ηV

F 推=KW 333.0090

06.005000=? 所以，步进电机所需转矩

T min =m .34.5390

333.009550n 9550N P =?=?

最终选择保持转矩为7.5 N.m 的步进电机。

3、电流的选择

静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）。综上所述选择电机一般应遵循以下步骤：

图3-1步进电机选择步骤

4、步进电机应用中要注意的地方

（1）步进电机应用于低速场合---每分钟转速不超过1000转，（0.9度时6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。

（2)步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。

（3）由于历史原因，只有标称为12V电压的电机使用12V外，其他电机的电压值不是驱动电压伏值，可根据驱动器选择驱动电压（建议：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V），当然12伏的电压除12V恒压驱动外也可以采用其他驱动电源，不过要考虑温升。

（4）转动惯量大的负载应选择大机座号电机。

（5）电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速，一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。

（6）高精度时，应通过机械减速、提高电机速度,或采用高细分数的驱动器来解决，也可以采用5相电机，不过其整个系统的价格较贵，生产厂家少，其被淘汰的说法是外行话。

（7）电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压、电流或加一些阻尼的解决。

（8）电机在600PPS（0.9度）以下工作，应采用小电流、大电感、低电压来驱动。

（9）应遵循先选电机后选驱动的原则。

综上所述，最终选择型号为86BYG250CN-0501的步进电机。

86BYG250CN-0501步进电机技术数据：

表3-1 技术数据

86BYG250CN-0501步进电机外形尺寸:

图3-2 步进电机外形尺寸

第4章传动机构的设计

4.1 适合电磁铁检测台的传动机构基本分类：

通常来说，用于步进电机驱动的机械传动机构，一般有以下几类：

表4-1 传动机构的基本分类

4.2 传动机构的选择

4.2.1传动机构类型的确定

电磁铁性能检测台，要求速度较慢，定位精度要很高，短距离的机械传动即可。所以，选择滚珠丝杠作为主要的传动机构最为合适。

4.2.2 关于滚珠丝杠的简介

滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。

滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滑动动作变成滚动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。

1—返向器2—螺母3—丝杠4—滚珠

图4-1滚珠丝杠副

常用的循环方式有两种：外循环和内循环。滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环；始终与丝杠保持接触的称为内循环。滚珠每一个循环闭路称为列，每个滚珠循环闭路内所含导程数称为圈数。内循环滚珠丝杠副的每个螺母有2列、3列、4列、5列等几种，每列只有一圈；外循环每列有1.5圈、2.5圈和3.5圈等几种。

滚珠丝杠的特点：

(1)与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3

由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。

(2)高精度的保证

滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度、湿度进行了严格的控制，由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。

(3)微进给可能

滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。

(4)无侧隙、刚性高

滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。

（5）高速进给可能

滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给运动。

4.2.3 滚珠丝杠型号的确定

（1）公称直径。即丝杠的外径，常见规格有12、14、16、20、25、32、40、50、63、80、100、120。公称直径和负载基本成正比，直径越大的负载越大，这里只说明两个概念：动额定负荷与静额定负荷，前者指运动状态下的额定轴向负载，后者是指静止状态下的额定轴向负载。设计时参考前者即可。需要注意的是，额定负荷并非最大负荷，实际负荷与额定负荷的比值越小，丝杠的理论寿命越高。推荐：直径尽量选16~63。

（2）导程。也称螺距，即螺杆每旋转一周螺母直线运动的距离，常见导程有1、2、4、6、8、10、16、20、25、32、40，中小导程现货产品一般只有5、10，大导程一般有1616、2020、2525、3232、4040（4位数前两位指直径，后两位指导程）。导程与直线速度有关，在输入转速一定的情况下，导程越大速度越快。推荐：导程尽量选5和10。

（3）长度。长度有两个概念，一个是全长，另一个是螺纹长度。螺纹长度中也有两个部分，一个是螺纹全长，一个是有效行程。前者是指螺纹部分的总长度，后者是指螺母直线移动的理论最大长度，螺纹长度=有效行程+螺母长度+设计裕量。在设计绘图时，丝杠的全长大致可以按照一下参数累加：丝杠全长=有效行程+螺母长度+设计余量+两端支撑长度（轴承宽度+锁紧螺母宽度+裕量）+动力输入连接长度（如果使用联轴器则大致是联轴器长度的一半+裕量）。推荐：长度尽量选6米以下，超过的用齿轮齿条更划算了。

（4）螺母形式。各厂家的产品样本上都会有很多种螺母形式，一般型号中的前几个字母即表示螺母形式。按法兰形式分大约有圆法兰、单切边法兰、双切边法兰和无法兰几种。按螺母长度分有单螺母和双螺母。在安装尺寸和性能允许的情况下，设计者在

选用时应尽量选择常规形式，以避免维护时备件的货期问题。推荐：频繁动作、高精度维持场合选双螺母，其他场合选双且边单螺母。推荐：螺母形式尽量选内循环双切边法兰单螺母。

（5）精度。滚珠丝杠按GB 分类有P 类和T 类，即传动类和定位类，精度等级有1、2、3、4.....一般来说，通用机械或普通数控机械选C7（任意300行程内定位误差±0.05）或以下，高精度数控机械选C5（±0.018）以上C3（±0.008）以下，光学或检测机械选C3以上。特别需要注意的是，精度和价格关联性很大，并且，精度的概念是组合和维持，也就是说，螺杆的导程误差不能说明整套丝杠的误差，出厂精度合格不能说明额定使用寿命内都维持这个精度。推荐：精度尽量选C7。

(6)额定动载荷。滚珠丝杠副设计时一般按额定动载荷来确定滚珠丝杠副的尺寸规格。额定动载荷是指，一批规格相同的滚珠丝杠经过运转一百万万次后，90％的丝杠副不产生疲劳剥伤（点蚀）时的轴向载荷。

在实际运行中额定动载荷值可按下式计算：

d n

H d h P f f f f C 式中：f h 为寿命系数，按滚珠丝杠预期寿命选定；

f d 为载荷性质系数，按工作载荷性质选取；

f H 为动载荷硬度影响系数，按滚珠及滚道表面硬度选取；

f n 为转速系数，按丝杠平均转速n d 选取；

p d 为平均轴向载荷。

在计算出额定载荷后，可按额定载荷从样本中选取滚珠丝杠的公称直径和型号。

（7）滚珠丝杠副的安装。滚珠丝杠的支承主要有以下四种，由于支承方式不同，使容许轴向载荷及容许回转转速也有所不同。

固定－固定适用于高转速，高精度

图4-2 滚珠丝杠的安装（1）

固定－支承适用于中等转速，高精度

图4-3 滚珠丝杠的安装（2）

支承－支承适用于中等转速，中精度

图4-4 滚珠丝杠的安装（3）

固定－自由适用于低转速，中精度，短轴丝杠

图4-5 滚珠丝杠的安装（4）

综上所述，所选滚珠丝杠的型号为THK公司的DIK 2504-08。DIK 2504-08的技术数据：

电磁铁的设计计算

电磁铁的设计计算 1原始数据 YDF-42 电磁铁为直流电磁铁工作制式为长期根据产品技术条件已知电磁铁的工作参数额定工作电压UH=24V 额定工作电压时的工作电流IH ≤1A 2 测试数据测试参数工作行程δ=1mm 吸力F=7.5kg 电阻R=3.5Ω 4 设计程序根据已测绘出的基本尺寸通过理论计算确定线圈的主要参数并验算校核所设计出的电磁铁性能 4.1 确定衔铁直径dc 电磁铁衔铁的工作行程比较小因此电磁吸力计算时只需考虑表面力的作用已知工作行程δ=1mm 时的吸合力F=7.5kg 则电磁铁的结构因数 K = F／δ7.5／0.1=27 (1) 电磁铁的结构形式应为平面柱挡板中心管式根据结构因数查参考资料，可得磁感应强度BP=10000 高斯当线圈长度比衔铁行程大的多时,可以不考虑螺管力的作用,认为全部吸力都由表面力产生由吸力公式 F= （Bp/5000）2×Π／4×dc2 (2) 式中Bp磁感应强度(高斯) dc 活动铁心直径(毫米) 可以求得衔铁直径为 dc= 5800×F Bp = 5800×7.510000 =1.59cm=15.9mm 取dc=16 mm 4.2 确定外壳内径D2 在螺管式电磁铁产品中它的内径D2与铁心直径dc之比值n 约为2~ 3 ,选取n=2.7 D2=n ×dc=2.76×16=28.16 毫米(3) 式中D2 外壳内径毫米 4.3 确定线圈厚度 bk= D2?dc 2 ?Δ(4) 式中bk -----线圈厚度毫米 Δ------线圈骨架及绝缘厚度毫米今取Δ=1.7 毫米 bk= 28.16?16 2 ?1.7 =4.38毫米今取bk=5 毫米 4.4 确定线圈长度线圈的高度lk与厚度bk比值为β,则线圈高度

材料动态测试的标准

材料动态测试的标准 ---材料测试的一站式解决方案 BOSE ElectroForce TM 系列设备基于BOSE专利的动磁技术，以绝对的技术优势替代传统的DMA/DMTA测试系统，弥补了传统设备无法克服的种种应用缺陷。不仅可以完成传统系统无法完成的大样本、高精度试验，同时还具备其他多种动/静态材料力学性能测试功能，真正一机多用，从而大幅降低投资及维护成本，是测试工程师的理想设备和完美组合。技术优势：大样本及成品（零件）的动态粘弹性分析突破传统DMA/DMTA对测试力值及样本尺寸的限制，市场上唯一的大力值，超大测试舱的动态粘弹性分析仪，除满足标准的DMA/DMTA等测试外，使大样本及成品甚至零件进行动态粘弹性测试成为可能。极高的控制及测量精度毫克级应力加载控制和纳米级的应变测量，确保高精度的测量结果。另外，可以完成拉、压、弯、剪等多种物料加载模式下进行试验，还可以精确进行过程控制，包括频率，振幅，温度，预循环等参数，这是对传统“黑匣子”设计的一次革命性改进。一机多用除应用于通用粘弹性材料（高分子材料/复合材料）的动态粘弹谱分析（DMA/DMTS）以外，此系统还可作为通用材料试验机进行疲劳测试、动态力学性能分析，真正做到从静态到动态的一站式材料测试完整解决方案。超长的使用寿命整个系统无轴承等任何摩擦部件，不需润滑，传统设备尚需大型空压机及气源为空气轴承提供动力，不仅降低使用寿命，而且增加维护成本，而经多年实践表明，博士系统运行达万亿亿周期不需要任何维护费用，寿命提高5倍以上。

美国BOSE公司材料动态粘弹性测试仪(DMA/DMTA) BOSE ElectroForce TM是一种革命性的材料动态力学性能分析测试系统，其集成了BOSE专利动磁线性电机以及专利无摩擦悬挂系统，同时在一台机器上实现的高性能、高频率、高精度以及无与伦比的耐用性. BOSE ElectroForce TM应用了专利技术的Bose电磁线形电机： ▓ 高应用频率范围 – 从0.00001赫兹直至400赫兹，可输出具有优异负荷及频率特性的线性力。 ▓ 宽范围动态应力加载 – ELF3200型动态应力加载范围从数毫克至450牛顿 ▓ 高精度应力输出控制/应变响应测量 – 高电机输出力与低磁铁质量获得高加速度（200Gs）、高频率（超过400Hz）、高速度（超过3米/秒）,无摩擦阻力悬挂系统提供无比的高精度及耐用性（控制精度可达2.5毫克、6纳米）。 ▓ 高性能夹具及环境试验舱 – 提供完备的各种钛合金夹具以及精确控制的环境试验舱（冷/热、盐水、生物培养舱等）。 ▓ 高度耐用性 – 运行数亿亿个周期无需任何维护！ ▓ 使用环境洁净环保 – 无任何液压、气动系统；无任何轴承等机械摩擦部件；完全无油、无输送管道、无噪音、彻底免维护。 ▓ 安全节能 – 可直接连接普通实验室220伏电源，低能耗，极低噪音。

比例电磁铁综述-完整版讲课教案

1. 比例电磁铁的结构原理比例电磁铁结构主要由衔铁、导套、极靴、壳体、线圈、推杆等组成。其工作原理是：磁力线总是具有沿着磁阻最小的路径闭合，并有力图缩短磁通路径以减小磁阻。图1 比例电磁铁的结构动子由两种不同的材料组成，中间的是导磁材料(电磁纯铁—中间开孔)，左边的推杆导磁，右边的推杆非导磁。动子由油布轴承支承，推杆用以输出力。为了动子可以左右运动，在左端右挡板，在右端装有弹簧组成的调零机构。导套前后两段由导磁材料制成，中间用一段非导磁材料—隔磁环。导套前段和极靴组合，形成带锥形端部的盆形极靴，导套和外筒间配置同心螺线管式控制线圈。外壳采用导磁材料，以形成磁回路。本电磁铁中因为有导套中隔磁环的特殊设计才有了输出力是准恒定的特性。图2 隔磁环（焊铜）在一定的位移范围内，动子的输出力为一准恒定值。根据电磁铁基本工作原理，在动子运动过程中，磁阻会越来越小，动子受力越来越大，不会出现输出力恒定的情况，为了使电磁铁能在一定位移内输出近视恒定的力，电磁铁采用结构的特殊—隔磁环就是使动子输出力恒定的原因。当给比例电磁铁控制线圈通入一定电流时，在线圈电流控制磁势左右下，形成两条磁路，一条磁路1φ由前端盖经盆形极靴底部沿轴向工作气隙进入衔铁，穿过导套后段、导磁外壳回到前端盖极靴，产生轴向力1a F ；另一条磁路2φ经盆形极靴锥形周边（导套前段）径向穿过工作气隙，再进入衔铁，而后与1φ汇合形成附加轴向力2a F ，二者综合得到比例电磁铁输出力a F 相对于衔铁位移的水平特性。

图3 比例电磁铁的磁路分布 φ产生的端面力为： 1 φ产生的轴向附加力为： 2 图4 不同时刻电磁铁内部磁力线分布 2. 比例电磁铁的工作过程对工作中的电磁铁来说，在通电或断电或一定电流(电压)下动子能快速准确地到达指定位置，但实际上由于存在电感和动子质量，或负载的原因，使得动子的运动过程变得复杂。电磁阀吸合运动过程可分为两个阶段:吸合触动时间t1和吸合运动时间t2，t1是从线圈得到电压起到电流按指数曲线增至吸合电流为止的过程，在此过程中衔铁尚未运动，这段时间是由于电与磁的惯性引起的滞后时间，取决于电磁铁的结构、材料、线圈电压、电感的大小和弹簧预紧力大小；进入t2阶段后，吸力大于预紧力，衔铁开始运动，电流变化规律就比较复杂:由于工作气隙在衔铁运动过程中逐渐减小，使线圈电感逐渐增大并产生反电势，它与线圈自感电势一起，共同阻止线圈电流的增长，致使线圈电流增大到一定程度后不仅不再增大，反而有减小趋势，直到衔铁闭合，工作气隙不再变化，反电势为零，电流按新的指数曲线上升至稳态电流。这段时间取决于阀芯所受的各种阻力。对于电磁阀的释放过程，如果忽略磁导体中涡流的影响，当线圈信号切除后，电流立即降为零，衔铁随即开始运动，故其释放触动时间接近于零，远较吸合触动时间短。图5 电磁铁的电流曲线

简支梁振动系统动态特性综合测试方法分析

目录一、设计题目 (1) 二、设计任务 (1) 三、所需器材 (1) 四、动态特性测量 (1) 1.振动系统固有频率的测量 (1) 2.测量并验证位移、速度、加速度之间的关系 (3) 3.系统强迫振动固有频率和阻尼的测量 (6) 4.系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量 (6) 5.主动隔振的测量 (9) 6.被动隔振的测量 (13) 7.复式动力吸振器吸振实验 (18) 五、心得体会 (21) 六、参考文献 (21)

一、设计题目简支梁振动系统动态特性综合测试方法。二、设计任务 1.振动系统固有频率的测量。 2.测量并验证位移、速度、加速度之间的关系。 3.系统强迫振动固有频率和阻尼的测量。 4.系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量。 5.主动隔振的测量。 6.被动隔振的测量。 7.复式动力吸振器吸振实验。三、所需器材振动实验台、激振器、加速度传感器、速度传感器、位移传感器、力传感器、扫描信号源、动态分析仪、力锤、质量块、可调速电机、空气阻尼器、复式吸振器。四、动态特性测量 1.振动系统固有频率的测量（1）实验装置框图：见（图1-1）（2）实验原理：对于振动系统测定其固有频率，常用简谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。在激振功率输出不变的情况下，由低到高调节激振器的激振频率，通过振动曲线，我们可以观察到在某一频率下，任一振动量（位移、速度、加速度）幅值迅速增加，这就是机械振动系统的某阶固有

频率。（图1-1实验装置图）（3）实验方法： ①安装仪器把接触式激振器安装在支架上，调节激振器高度，让接触头对简支梁产生一定的预压力，使激振杆上的红线与激振器端面平齐为宜，把激振器的信号输入端用连接线接到DH1301扫频信号源的输出接口上。把加速度传感器粘贴在简支梁上，输出信号接到数采分析仪的振动测试通道。 ②开机打开仪器电源，进入DAS2003数采分析软件，设置采样率，连续采集，输入传感器灵敏度、设置量程范围，在打开的窗口内选择接入信号的测量通道。清零后开始采集数据。 ③测量打开DH1301扫频信号源的电源开关，调节输出电压，注意不要过载，手动调节输出信号的频率，从0开始调节，当简支梁产生振动，且振动量最大时（共振），保持该频率一段时间，记录下此时信号源显示的频率，即为简支梁振动固有频率。继续增大频率可得到高阶振动频率。

电磁铁基本知识

中山市兰达电磁铁加工厂是一家专业电磁铁制造厂家，位于加工型企业密集的中山市，靠近广州、深圳、香港、澳门等城市。兰达电磁铁厂主要从事电磁铁的设计、研发、制造及相关技术服务。工厂拥有一支经验丰富、勇于创新的团队，为客户提供最佳的设计方案及最完善的技术支持，确保能提供优良性能的产品。我们的目标就是为客户提供高性价比的产品，让客户实惠让自身发展，最终达到双赢。工厂秉承“简化管理、效率优先、质量至上、专业服务、诚实守信、合理利润”的经营理念，与各方客户、供应商建立永久的合作伙伴关系，诚心合作。我厂产品凭借质量优势和良好的服务成功进入欧美市场，获得广大客户的一致好评。海外市场一直稳步上升，外销份额逐渐增大，竞争力进一步提高。电磁铁基本知识电磁铁是一个带有铁心的通电螺线管，电磁铁的磁性大小与通电电流与螺线管的匝数有关。磁铁工作原理：电磁铁的工作原理就是采用电磁感应原理，主要运用毕奥-沙瓦定律与基尔霍夫定律进行磁场设计、计算。电磁铁的特点是：电磁铁本身有无磁性，可以通过通断电流来控制，磁性的大小可以改变电流的大小来控制，磁极的方向有电流的方向决定。

各类小型精密电磁铁及电磁铁应用组件，作为自动控制系统的执行器件，已被广泛应用于工业自动化控制、办公自动化、医疗器械等各个领域。如办公设备、影像器材、银行设备、包装机械、医疗器械、食品机械、纺织机械、自动分拣机、自动柜员机、自动售货机、卡片打孔器、电磁锁、各种遥控装置、制动装置、计数装置、门禁系统等。电磁铁选型主要参数客户选用或定做所需的电磁铁需要考虑以下的技术参数： 1.外形：安装电磁铁位置所能容纳的最大尺寸：长；宽；高， 2.电磁铁的最大行程及其吸力要求，断电后的复位力要求 3.提供给电磁铁的电源最大电压；电流？电压稳定性，交流/直流供电，能否提供正；负脉冲电源？ 4.电磁铁是否需要长期不间断工作；断续工作，每次最长的通电时间及两次通电之间最短的间歇； 5.电磁铁的用途，使用电磁铁的环境特殊要求，如温度; 湿度; 冲击; 振动; 加速度等电磁铁的分类方法 1．按动作方式：保持式如电磁离合器、电磁卡盘、起重电磁铁等吸引式各种自动电器继电器、接触器、电磁阀门、电动锤、电铃等2．照激磁线圈供电的种类：直流、交流 3．按照动作速度：快速动作、正常动作、延缓动作

简述系统动态特性及其测定方法

简述系统动态特性及其测定方法系统的特性可分为静态特性和动态特性。其中动态特性是指检测系统在被测量随时间变化的条件下输入输出关系。一般地，在所考虑的测量范围内，测试系统都可以认为是线性系统，因此就可以用一定常线性系统微分方程来描述测试系统以及和输入x (t)、输出y (t)之间的关系。 1) 微分方程：根据相应的物理定律（如牛顿定律、能量守恒定律、基尔霍夫电路定律等），用线性常系数微分方程表示系统的输入x 与输出y 关系的数字方程式。 a i 、 b i (i=0,1,…)：系统结构特性参数，常数，系统的阶次由输出量最高微分阶次决定。 2) 通过拉普拉斯变换建立其相应的“传递函数”，该传递函数就能描述测试装置的固有动态特性，通过傅里叶变换建立其相应的“频率响应函数”，以此来描述测试系统的特性。定义系统传递函数H(S)为输出量与输入量的拉普拉斯变换之比，即式中S 为复变量，即ωαj s += 传递函数是一种对系统特性的解析描述。它包含了瞬态、稳态时间响应和频率响应的全部信息。传递函数有一下几个特点：（1）H(s)描述系统本身的动态特性，而与输入量x (t)及系统的初始状态无关。（2）H(S)是对物理系统特性的一种数学描述，而与系统的具体物理结构无关。H(S)是通过对实际的物理系统抽象成数学模型后，经过拉普拉斯变换后所得出的，所以同一传递函数可以表征具有相同传输特性的不同物理系统。（3）H(S)中的分母取决于系统的结构，而分子则表示系统同外界之间的联系，如输入点的位置、输入方式、被测量以及测点布置情况等。分母中s 的幂次n 代表系统微分方程的阶数，如当n =1或n =2 时，分别称为一阶系统或二阶系统。一般测试系统都是稳定系统，其分母中s 的幂次总是高于分子中s 的幂次(n>m)。

机械性能,金相检验报告

中铁亨通道岔检验报告（2017）检字第01号产品名称：60kg/m钢轨12号单开道岔（AT尖轨）产品图号：SC(07)330-104、105 制造单位：中铁亨通道岔道岔车间检验类别: 成品全检+淬火试样抽检检验单位：中铁亨通道岔质检部报告日期：2017年5月24日

检验报告首页

60kg/m钢轨12号单开道岔尖轨检验记录表直线尖轨 J-1705017-LZ未注明单位为毫米序号检验项目技术要求检验类别检验结果合格判定 1 标识永久标识，容齐全、工整、鲜明、位置正确 A 无超差√ 2 尖轨工作边直线度≤0.3/1m，1.0/10m，全长分两段每段均为1.0 B 0.2，0.5 √ 3 不加工轨顶面直线度≤0.4/1m 0.3 √ 4 轨底扭曲≤0.45/1m，1.0/10m全长1. 5 0.3 √ 5 跟端成型段轨底平面度≤0.5 0.4 √ 6 跟端加工的轨顶直线度 ≤0.3/1m A 0.1 √ 7 跟端轨头工作边直线度 B 0.1 √ 8 长度12480 B 12479 √ 9 螺栓孔径（φ22、φ30）22、30.1 √ 10 螺栓孔中心位置（上下）65±1.0 64.8 √ 11 有装配关系的两相邻螺栓孔中心距（120、330）±1.0 120、330 √ 12 无装配关系的两相邻螺栓孔中心距（160、2280、2337）±2.0 160、2280、2337.5 √ 13 两最远螺栓孔中心距离（直11362、曲11358）±3.0 11362.5 √ 14 螺栓孔倒棱≥1×45°/R≥1倒圆，并清除毛刺无超差√ 15 螺栓孔壁粗糙度MRR Ra25 无超差√ 16 加工后倒棱倒棱或打磨无超差√ 17 尖轨加工表面质量平滑，表面粗糙度 MRR Ra25 无超差√ 18 顶弯支距极限偏差/校直（19.8、42.4、67.9、96.2、 127.4、161.4、191.7） / / 19 尖轨顶弯压痕≤0.5，不允许裂纹 A 0.4 √ 20 轨头尖端宽度（b） ±0.5 B 3.9 √ 21 轨头5mm断面宽度（b） 5 √ 22 轨头10mm断面宽度（b）10 √ 23 轨头20mm断面宽度（b）20 √ 24 轨头50mm断面宽度（b）50.1 √ 25 尖端高度（H）129 B 128.1 √ 26 轨头5mm断面高度（H）138 137.2 √ 27 轨头10mm断面高度（H）141.7 141 √

推拉型电磁铁性能测试台设计

目录第1章绪论 (1) 1.1设计研究的应用目的和现实意义 (1) 1.1.1 电磁铁的广泛运用 (1) 1.1.2 电磁铁的发明 (1) 1.1.3 我国电磁铁测试技术的现状 (2) 1.1.4电磁铁性能测试的现实意义 (2) 1.2国外和国内研究动态的比较 (2) 1.2.1 国外研究动态 (2) 1.2.2国内研究动态 (3) 1.3选题的研究方法、主要观点、创新之处 (3) 1.3.1 选题的研究方法 (3) 1.3.2 选题的主要观点 (4) 1.3.3 选题的创新之处 (4) 第2章电磁铁性能检测台的总体设计 (5) 2.1测试需求分析 (5) 2.2测试台方案的选取 (5) 第3章动力元件的选择 (7) 3.1电机类型的确定选择 (7) 3.2 步进电机型号的选择 (7) 第4章传动机构的设计 (9) 4.1机械传动机构的列举： (9) 4.2传动机构的选择 (10) 4.2.1传动机构类型的确定 (10) 4.2.2 滚珠丝杠的概念 (10) 4.2.3滚珠丝杠的型号的选取 (10) 第5章传感器的选择 (15) 5.1传感器的概念 (15) 5.2传感器选择 (15) 5.2.1 位移传感器的选择 (15) 5.2.2 力传感器的选择 (17)

第6章其他零部件的设计 (18) 6.1导套副类型的确定 (18) 6.2联轴器的选择 (20) 6.3轴承的选择 (21) 6.4余下零件设计 (22) 第7章总结 (23) 致谢 (24) 参考文献 (25) 附录： (26) 1.文献翻译： (26) 2.英语原文： (29)

推拉型电磁铁性能测试台设计摘要：电磁体性能测试台的设计主要有安装固定步进电机、位移传感器和力传感器等测试传感器、滚珠丝杠和要求被测的电磁铁，设计的主题方案是用步进电机为动力元件，用一个刚性联轴器把步进电机和滚珠丝杠连接起来，使步进电机的旋转运动变换为缓慢的匀速直线运动，从而带动滚珠丝杠上的导轨滑块机构，以此收集电磁铁性能测试过程中所需各种数据。关键词：电磁铁性能测试步进电机滚珠丝杠传感器

21聚合物材料的动态力学性能测试

实验15 聚合物材料的动态力学性能测试在外力作用下，对样品的应变和应力关系随温度等条件的变化进行分析，即为动态力学分析。动态力学分析能得到聚合物的动态模量( E′)、损耗模量(E″)和力学损耗(tanδ)。这些物理量是决定聚合物使用特性的重要参数。同时，动态力学分析对聚合物分子运动状态的反应也十分灵敏，考察模量和力学损耗随温度、频率以及其他条件的变化的特性可得到聚合物结构和性能的许多信息，如阻尼特性、相结构及相转变、分子松弛过程、聚合反应动力学等。 1. 实验目的（1）了解聚合物黏弹特性，学会从分子运动的角度来解释高聚物的动态力学行为。（2）了解聚合物动态力学分析(DMA)原理和方法，学会使用动态力学分析仪测定多频率下聚合物动态力学温度谱。 2. 实验原理高聚物是黏弹性材料之一，具有黏性和弹性固体的特性。它一方面像弹性材料具有贮存械能的特性，这种特性不消耗能量；另一方面，它又具有像非流体静应力状态下的黏液，会损耗能量而不能贮存能量。当高分子材料形变时，一部分能量变成位能，一部分能量变成热而损耗。能量的损耗可由力学阻尼或内摩擦生成的热得到证明。材料的内耗是很重要的，它不仅是性能的标志，而且也是确定它在工业上的应用和使用环境的条件。如果一个外应力作用于一个弹性体，产生的应变正比于应力，根据虎克定律，比例常数就是该固体的弹性模量。形变时产生的能量由物体贮存起来，除去外力物体恢复原状，贮存的能量又释放出来。如果所用应力是一个周期性变化的力，产生的应变与应力同位相，过程也没有能量损耗。假如外应力作用于完全黏性的液体，液体产生永久形变，在这个过程中消耗的能量正比于液体的黏度，应变落后于应力90o，如图2-61(a)所示。聚合物对外力的响应是弹性和黏性两者兼有，这种黏弹性是由于外应力与分子链间相互作用，而分子链又倾向于排列成最低能量的构象。在周期性应力作用的情况下，这些分子重排跟不上应力变化，造成了应变落后于应力，而且使一部分能量损耗。图2-61(b)是典型的黏弹性材料对正弦应力的响应。正弦应变落后一个相位角。应力和应变可以用复数形式表示如下。 σ*=σ0exp(iωt) γ*=γ0 exp[i (ωt-δ) ] 式中，σ0和γ0为应力和应变的振幅；ω是角频率；i是虚数。用复数应力σ*除以复数形变γ*，便得到材料的复数模量。模量可能是拉伸模量和切变模量等，这取决于所用力的性质。为了方便起见，将复数模量分为两部分，一部分与应力同位相，另一部分与应力差一个90o 的相位角，如图2-61(c)所示。对于复数切变模量 E*=E′+i E″(2－60) 式中 E′=∣E*∣cosδ E″=∣E*∣sinδ 显然，与应力同位相的切变模量给出样品在最大形变时弹性贮存模量，而有相位差的切变模量代表在形变过程中消耗的能量。在一个完整周期应力作用内，所消耗的能量△W与所贮存能量W之比，即为黏弹性物体的特征量，叫做内耗。它与复数模量的直接关系为

电磁铁推拉力测试系统——控制部分

目录第一章引言 (1) 1.1 电磁铁概述 (1) 1.2 课题背景及意义 (1) 1.3 国内外基本研究情况 (1) 1.4 课题的主要研究内容 (1) 第二章理论知识介绍 (3) 2.1 PLC简介 .................................................................................................. 错误！未定义书签。 2.1.1 PLC的结构及各部分的作用..................................................... 错误！未定义书签。 2.1.2 PLC的工作原理......................................................................... 错误！未定义书签。 2.1.3 PLC编程语言............................................................................. 错误！未定义书签。 2.2 步进电机及其发展.................................................................................. 错误！未定义书签。 2.3 步进电机的结构和工作原理.................................................................. 错误！未定义书签。 2.4 步进电机的特点...................................................................................... 错误！未定义书签。第三章元器件选择及I/O分配 (4) 3.1 系统基本框图的确定 (4) 3.1.1 元器件的选择 (5) 3.1.2 雷赛ND1182 步进驱动器 (5) 3.1.3 雷赛110HS20两相混合式步进电机 (9) 3.2 系统控制过程 (11) 3.3 控制系统的I/O点及地址分配.............................................................. 错误！未定义书签。第四章系统控制过程设计 .................................................................... 错误！未定义书签。结束语 . (11) 参考文献 (13)

电磁铁测试题

《电磁铁》作业设计石岛实验中学许军 1. 电磁铁是利用下列哪种原理制成的（） A ．磁场对电流的作用 B ．电磁感应现象 C ．电流的磁效应 D ．电流的热效应 2. 如图所示，弹簧测力计甲、乙下分别挂一个条形磁铁和铁块，开关闭合后，当滑动变阻器的滑片向右端移动时，弹簧测力计的读数（）． A ．甲、乙都变大 B ．甲、乙都变小 C ．甲变大，乙变小 D ．甲变小，乙变大 3 .如图所示，若要使滑动变阻器的滑片P 向右移动时，弹簧测力计的示数变小，则变阻器接入电路的方式可以是（）． A ．C 接E ，D 接F B ． C 接E ，B 接F C ．A 接E ， D 接F D ．A 接 E ，B 接F 4. 在“研究电磁铁”的实验中：（1）已有一个线圈匝数可以改变的电磁铁（含铁芯）、电源、开关、电流表和一堆大头针，还应补充的器材是 . （2）为了增加电磁铁的磁性，小华同学提出了以下方案： ①增大电磁铁中的电流；②抽出电磁铁的铁芯； ③减少线圈的匝数；④增加线圈的匝数. 在上述方案中，经实验验证，正确的做法是（）. A. ①②方案 B. ②④方案 C. ①④方案 D. ②③ 5. 方案如图所示的电磁继电器，当控制电路接通时，灯亮。（填“L 1”或“L 2”） P S

绿灯橡胶垫图上踏板电源电源红灯 6. 如上右图所示，开关闭合时，电磁铁的上端为极，要使电磁铁的磁性增强，滑动变阻器的滑片P 应向滑动。 7. 如图所示是一种防盗报警器，当有人踏上踏板欲开门时，灯就会亮，平时，无人踏上踏板或自己人开门不去踏踏板，灯亮，这是电磁继电器自动控制的原理的应用。 8.如图是利用电磁继电器控制电动机的电路。当控制电路的开关S 闭合时，电磁铁的线圈中就有通过，电磁铁就有了，吸引B ，使工作电路闭合，电动机就；把控制电路的开关断开，电磁铁就，电动机就 9.如右上图所示，弹簧测力计下端吊一块条形磁铁，磁铁的下端是S 极，下面有一个带铁芯的螺铁管，R 是滑动变阻器.在下列各种情况下弹簧测力计的读数如何变化？（1）开关S 由接触点1移到接触点2. （2）开关S 接触点2，然后把滑动变阻器的滑片向右移. （3）开关S 接触点2，然后抽出铁芯. 石岛实验中学许军

电磁铁技术协议

技术协议甲方：乙方：

技术协议甲方：乙方：甲乙双方经过技术交流，为保证双方在后续工作中良好合作，满足用户现场的技术要求，顺利完成电磁吸盘的设计、制造与交付使用，特达成如下协议： 1、12.5+12.5T吊车电磁铁选型及参数 1.1使用条件： ●起重机工作级别：A7 ，起升高度：16m ，起重机工作环境温度：-20～40℃；起重量：12.5+12.5， ●六台电磁吸盘联用； ●被吸物参数：棒材：成捆的棒材（棒材的最小直径￠10mm,棒材的捆径￠250~￠350mm；长度： 6～12m, 每次吸≤5捆； ●被吸物温度：≤100℃ 1.2电磁吸盘及电控系统： 1.2.1 电磁吸盘技术参数表

电磁铁外形及尺寸 1.2.2 停电保磁设备 1.2.2.1 选型依据 ● 除表计箱、控制器外，电磁控制设备（包括电缆卷筒）用于室内，安装在主梁电气室内或小车上，要求具有防震动等性能； ● 主回路采用模块化结构，有过电流及缺相保护，并有行走保护（吊运行走时不能失磁） ● 整流变压器设防护外壳； ● 电池采用免维护型蓄电池 ● 保磁时间：20分钟(5年内) ● 电磁铁控制方式：六台单个控制通断； ● 柜内所有元器件需保存完好的标识，在柜内附带成套的技术图纸及电气元件清单，以便在使用中的维修及元件更换。 ● 显示仪表安装在操作室内，需小巧化以便于操作室内安装，操作开关及按纽、显示灯或电笛安装在需方的操纵室内的联动台上，由供方在合同签订后一个月内提供给需方以便操纵室内联动台的组装，保磁按钮放在柜子上不放在司机室内。 ● 供电电源：380V/220V ±10%，50±0.5HZ 中性点直接接地系统。 1.2.2.2 电磁铁控制柜技术规格表

电磁铁性能检测台机械部分设计

目录第1章引言 (1) 1.1设计研究的应用背景及意义 (1) 1.1.1 电磁铁的应用日趋广泛 (1) 1.1.2 电磁铁的发明 (1) 1.1.3 我国电磁铁测试技术的现状 (2) 1.1.4自主研发电磁铁测试系统的重要意义 ............... 错误！未定义书签。 1.2国内外研究动态..................................... 错误！未定义书签。 1.2.1 国外研究动态................................... 错误！未定义书签。 1.2.2 国内研究动态................................... 错误！未定义书签。 1.3选题的研究方法、主要观点、创新之处................. 错误！未定义书签。 1.3.1 选题的研究方法................................. 错误！未定义书签。 1.3.2 选题的主要观点................................. 错误！未定义书签。 1.3.3 选题的创新之处 (2) 第2章电磁铁性能检测台的总体设计 (3) 2.1测试需求分析 (3) 2.2测试台总体设计 (4) 2.2.1 测试台结构原理 (4) 2.2.2测试台设计方案比较 (4) 第3章动力元件的选择 (6) 3.1电机的基本分类 (6) 3.2电机的选择 (6) 3.2.1 电机类型的确定 (6) 3.2.2 所选电机的简介 (6) 3.2.3 电机型号的确定 (7) 第4章传动机构的设计 (11) 4.1适合电磁铁检测台的传动机构基本分类： (11) 4.2传动机构的选择 (12)

机械性能检验报告记录

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泰安兴润检测有限公司机械性能检验报告委托单位济宁恒兴金属结构有限公司报告编号20130705-2 工程名称古城煤矿干燥工程干燥棚工程试验编号/ 样品名称H型钢、钢管、槽钢工程部位钢柱、钢梁生产厂家莱芜钢铁股份有限公司/天津市江天型钢有限公司材料规格H194*150*6*9、∮140*6、［14# 检验依据GB/T228-87、GB/T700-88 送样日期2013年07月01日检验地点肥城市龙山路001号检验日期2013年07月5日实验室地址：肥城市龙山路001号注册商标/ 编号试样名称材质及规格屈服强度拉伸强度延伸率收缩率冲击值弯曲试验 Mpa Mpa % % J/㎝2 1 拉伸试样H194*150*6*9 255 455 25 2 拉伸试样Q235—B 260 445 24 3 冷弯试样合格 4 冷弯试样合格 5 拉伸试样∮140*6255 430 25 6 拉伸试样Q235—B 250 445 24 7 冷弯试样合格 8 冷弯试样合格 9 拉伸试样［14#250 455 25 10 拉伸试样Q235—B 260 440 24 11 冷弯试样合格 12 冷弯试样合格 13 拉伸试样 14 拉伸试样 15 冷弯试样 16 冷弯试样综合结论该样品按GB/T228-87、GB/T700-88标准，所检项目合格检测说明试件来源：委托委托人：济宁恒兴金属结构有限公司（仅对来样负责）见证人：济宁市兴业建设监理有限公司

电磁铁练习题

课中测试： 1、电磁铁在有电流通过时，没有电流通过时就。 2、影响电磁铁磁性强弱的因素有、和。 3、电磁铁是一个带有铁芯的螺线管．有着广泛的应用．在实际使用中要增强其磁性，以下方法中可行的是（） A．减少线圈的匝数B．增大线圈中的电流强度 C．改变线圈中电流的方向D．减小线圈两端的电压 4、据中央电视台报导：高温超导磁悬浮商业营运列车将在湖北动工兴建，投资金额达120多亿元。在磁悬浮列车上，昂贵的超导材料主要用于制作（） A．车箱B．车轮C．电磁铁D．车灯和电热水器 5、在研究电磁铁的磁性强弱跟什么因素有关时，小华和小明从实验室选取了匝数分别为50匝和100匝的外形相同的电磁铁，并先后将这两个电磁铁接入电路中，如下图所示。闭合开关S后用电磁铁吸引大头针，并移动滑动变阻器的滑片P重复了多次实验，记录如下：线圈匝数50 100 实验次数 1 2 3 4 5 6 电流表示数／A 吸引大头针的最多数目／枚 5 8 10 10 16 25 （1）实验中他们是通过电磁铁_______ _________来判定其磁性强弱的。（2）分析第1、2、3次的实验记录，可得出结论：。（3）分析第1、4次和2、5次的实验记录，可得出结论：。课后巩固： 6、在探究电磁铁的实验中，小明利用相同规格的大铁钉和漆包线自制了两个匝数不同的线圈，电路如右下图所示．闭合开关，调整变阻器滑片使电流保持不变，观察电磁铁吸引大头针数目的多少．这一实验的目的是研究电磁铁的磁性与哪个因素有关（） A．电磁铁的极性B．线圈的匝数 C．电流的方向D．电流的大小 7、如右图所示是研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图．开关的可控制磁性的有无；要改变通过电磁铁中的电流大小，可通过改变实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可通过观察电磁铁吸引大头针的来确定。 8、在“研究影响电磁铁磁性强弱的因素”时，设计了如下图所示的电路，实验中通过比较铁钉A、B吸引大头针的多少来判断磁性的强弱。（1）闭合开关后，发现铁钉A比B吸引的大头针的个数多。说明：当一定时，线圈匝

电磁铁常识

电磁铁构造一、确定需要的电磁铁的电压 1、直流电磁铁 2、交流电磁铁二、确定需要的电磁铁的形状和性能 1、按照电磁铁的形状可以分为： (1)、框架电磁铁 (2)、圆管电磁铁（管状电磁铁） 2、按照电磁铁的性能可以分为： (1)、保持式电磁铁 (2)、门锁电磁铁(锁类电磁铁) (3)、拍打式电磁铁 (4)、按摩电磁铁 (5)、电磁线圈三、确定需要的电磁铁的工作方式： 1、拉式电磁铁 2、推式电磁铁 3、吸盘电磁铁 4、旋转电磁铁四、确定需要电磁铁的行程，行程范围内的力量要求，通电频率(最长通电时间和最短断电时间) 五、确定以上电磁铁的参数后，再选择相对有能力生产的电磁铁厂家，最好是实地考察后再决定。电磁铁应用为确保您所使用的螺线管式电磁铁（包括我们通常所说的各式旋转电磁铁，推拉式电磁铁，直动式电磁铁，圆管式电磁铁，门锁电磁铁，保持式电磁铁，变压器等）能可靠的工作和达到应有的寿命，我们在选用各种螺线管式电磁铁时，应注意以下几个方面： 1：螺线管式电磁铁都是以直流电工作的，因此当工作电源为交流电时，请使用全波整流方式将交流电转换为直流电。 2：通电率（或通电持续率），是用线圈通电时间和断开时间的比率来表示除通电率之外，有时还注出了每一次的最长通电时间的规定，这都是为防止线圈温度过度上升，从而导致螺线管电磁铁动作失误或寿命的减短，因此务必请在低于规定的数值下使用。 3：线圈中通过的电流值和线圈的圈数的乘积算做安培的匝数。各种螺线管式电磁铁的线圈数据中对应每个通电率周期都提供有参数值，螺线管式电磁铁的机械输出力的大小与其安培匝数成正比。 4：随着线圈温度的变化会引起螺线管电磁铁总体性能的变化。当线圈接通电源施加上电压后，线圈的温度会逐渐上升，线圈的电阻也就随之增加，通过线圈的电流会降低，从而，造成安培匝数的减少，螺线管电磁铁的机械输出功率也

电磁铁参数计算方式

电磁铁参数计算方式（2012-02-17 11:00:53）标签：文化为确保您所使用的螺线管式电磁铁（包括我们通常所说的各式旋转电磁铁、推拉式电磁铁、直动式电磁铁、圆管式电磁铁等能可靠的工作和达到应有的寿命，我们在选用各种螺线管式电磁铁时，应注意以下几个方面： 1、螺线管式电磁铁都是以直流电工作的，因此当工作电源为交流电时，请使用全波整流方式将交流电转换为直流电； 2、通电率（或通电持续率），是用线圈通电时间和断开时间的比率来表示： X100 除通电率之外，有时还注出了每一次的最长通电时间的规定，这都是为防止线圈温度过度上升，从而导致螺线管电磁铁动作失误或寿命的减短，因此务必请在低于规定的数值下使用。 3、线圈中通过的电流值和线圈的圈数的乘积算做安培匝数。各种螺线管式电磁铁的线圈数据中对应每个通电率周期都提供有参数值，螺线管式电磁铁的机械输出力的大小与其安培匝数成正比。 4、随着线圈温度的变化会引起螺线管电磁铁总体性能的变化。当线圈接通电源施加上电压后，线圈的温度会逐渐上升，线圈的电阻也就随之增加，通过线圈的电流会降低，从而，造成安培匝数的减少，螺线管电磁铁的机械输出功率也就变小。一般产品样本或目录上所列的线圈数据和特性数据，均以环境温度20C时为依据，线圈温度和线圈电阻，安培匝数之间的关系如表1所示。线圈温度（C）-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 电阻系数0.764 0.843 0.921 1 1.079 1.157 1.236 1.314 1.393 安培匝数比 1.309 1.186 1.086 1 0.927 0.864 0.809 0.761 0.718 100% 50% 25% 10% 线圈温升是按电器温升检测试验标准检测并以下式计算确定式中： t :线圈温升（C）t1：初始环境温度（C）R1 :线圈初始电阻（Q）t2：最终环境温度（C） Ra :线圈最终电阻（Q ） 5、螺线管式电磁铁是一种带有高电感的电感负载，因此当通电电压断开时，控制用接点会产生电弧而被损坏，故应采取适当的接点保护措施。一般有二种方法可供选择，即二极管插入法或电容器插入法。当选用电容器插入法时，匹配的电阻值和电容器值应在具体使用电路上确认后决定其常数。按通时间枝通时间+间断时间

比例电磁铁综述-完整版

φ产生的端面力为： 1 φ产生的轴向附加力为： 2 图4 不同时刻电磁铁内部磁力线分布 2. 比例电磁铁的工作过程对工作中的电磁铁来说，在通电或断电或一定电流(电压)下动子能快速准确地到达指定位置，但实际上由于存在电感和动子质量，或负载的原因，使得动子的运动过程变得复杂。电磁阀吸合运动过程可分为两个阶段:吸合触动时间t1和吸合运动时间t2，t1是从线圈得到电压起到电流按指数曲线增至吸合电流为止的过程，在此过程中衔铁尚未运动，这段时间是由于电与磁的惯性引起的滞后时间，取决于电磁铁的结构、材料、线圈电压、电感的大小和弹簧预紧力大小；进入t2阶段后，吸力大于预紧力，衔铁开始运动，电流变化规律就比较复杂:由于工作气隙在衔铁运动过程中逐渐减小，使线圈电感逐渐增大并产生反电势，它与线圈自感电势一起，共同阻止线圈电流的增长，致使线圈电流增大到一定程度后不仅不再增大，反而有减小趋势，直到衔铁闭合，工作气隙不再变化，反电势为零，电流按新的指数曲线上升至稳态电流。这段时间取决于阀芯所受的各种阻力。对于电磁阀的释放过程，如果忽略磁导体中涡流的影响，当线圈信号切除后，电流立即降为零，衔铁随即开始运动，故其释放触动时间接近于零，远较吸合触动时间短。图5 电磁铁的电流曲线图6 （不同电流下）比例电磁铁的力——位移曲线

制作电磁铁实验

实验题目：《电磁铁制作及其磁性、磁极的确定》实验目的：电磁铁是利用电流的磁效应使铁芯磁化而产生磁力的装置，本实验的目的就是制作铁钉电磁铁并且研究确定铁钉电磁铁的磁性及南北极。使用的器材：大铁钉、多股绝缘胶线、电池及电池盒、指南针、大头针、小块砂纸。实验过程：一、制作这个制作过程有四个关键注意点：一是线长够绕50——100圈即可，二是导线两头留出一定长度的引线，三是线头线尾要固定以免松开，四是导线两头要用砂纸磨光。 1.首先，拿出一个大铁钉和长导线，留出10-----15厘米的引线，从钉帽一端开始缠绕，用回穿着的方法固定住引线。 2.用导线在大铁钉上沿一个方向缠绕50----100圈，可以为逆时针方向，也可以为顺时针方向。 3.同样用回穿的方法固定钉尾，留出10——15厘米的引线。 4.用砂纸把导线头磨光，一个简易的电磁铁就做好了。二、测试本实验的测试有两项，测试电磁铁的磁性和磁极。（一）测试磁性 1.把电磁铁连接到电池上，然后用钉帽或钉尖一端去吸引大头针。 2.观察现象：会有一些大头针被吸引，(注意电磁铁是很耗电的，不能长时间接在电池上)，当断开电流后，大头针掉落，再次吸引，没有大头针可以被吸引。如果实验中发现有少量大头针还可以被吸引，要针对数量变化给学生解释关于剩磁的问题，这个问题是应该在课前检测处理的，发现电磁铁有明显的剩余磁性，需要把铁钉进行烧红再冷却后做退火处理。 3.这个实验要重复做2、3次。 4.现象说明：电磁铁在通电状态下和磁铁一样，具有磁性，能吸引铁制品，断电后，磁性消失。（二）判断磁极 1.首先将电磁铁连接到电池上。 2.再将电磁铁的一端从水平方向靠近指南针的一极或用指南针从水平方向靠近电磁铁的一端，观察指南针的变化。 3.例如，用电磁铁的钉尖一端水平方向靠近指南针的北极，如果发现被吸引，则再用钉尖靠近南极，如果发现被排斥，则断定钉尖一端为南极，钉帽为北极。反之，类似的方法鉴别。 4. 这个实验要重复做2、3次。