減震器示功特測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)

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精益求精，善益求善。減震器示功特測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)摩托車(chē)減震器摩托車(chē)減震器第一章緒論1.1前言隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)的要求也越來(lái)越高，包括有汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、平順性、通過(guò)性等性能的要求。減震器是安裝在車(chē)體和負(fù)重輪之間的一個(gè)阻尼元件，其作用是衰減車(chē)體的振動(dòng)并阻止共振情況下車(chē)體振幅的無(wú)限增大，能減小車(chē)體振動(dòng)的振幅和振動(dòng)次數(shù)，因而能延長(zhǎng)彈性元件的疲勞壽命和提高人乘車(chē)的舒適性。長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)汽車(chē)的平順性一直都在研究，在技術(shù)上也有重大的改進(jìn)，研究發(fā)現(xiàn)減震器是改善汽車(chē)平順性的最好途徑。一個(gè)好的減震器能夠使車(chē)的壽命增長(zhǎng)，駕駛員操縱輕便，乘員更加舒服。近年來(lái)，中國(guó)的減震器市場(chǎng)保持著增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。汽車(chē)工業(yè)在我國(guó)已有50多年的發(fā)展歷史，而汽車(chē)產(chǎn)業(yè)真正得到快速發(fā)展是從上世紀(jì)90年代開(kāi)始的。現(xiàn)在汽車(chē)工業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)中已占有很重要的地位，成為了拉動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“火車(chē)頭”。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代，與我國(guó)的其他行業(yè)共同繁榮和進(jìn)步，共同推動(dòng)著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的崛起。2001年我國(guó)汽車(chē)千人保有量?jī)H為14臺(tái)，2008年汽車(chē)保有量為49臺(tái)；2001年轎車(chē)千人保有量?jī)H為7.8臺(tái)，2008年上升至34臺(tái)。2002年成為汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的私車(chē)普及年，其標(biāo)志是轎車(chē)產(chǎn)銷量占汽車(chē)市場(chǎng)的比例躍升到34%的高位，結(jié)束了轎車(chē)發(fā)展連續(xù)五年徘徊在30%的局面。2006又突破50%的平臺(tái)，僅僅用了四年。隨后轎車(chē)份額相對(duì)穩(wěn)定，MPV、SUV市場(chǎng)開(kāi)始成為關(guān)注的熱點(diǎn)。2007年中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量近890萬(wàn)輛，2008年達(dá)到934萬(wàn)，在隨后的幾年中，汽車(chē)產(chǎn)量一直在上升。我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量的年增長(zhǎng)幅度令世界矚目。由于發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)產(chǎn)量增長(zhǎng)停滯，發(fā)展中國(guó)家的增長(zhǎng)成為世界汽車(chē)產(chǎn)量的核心熱點(diǎn)。以中國(guó)為代表的新興國(guó)家增長(zhǎng)迅猛，中國(guó)汽車(chē)的銷售量已經(jīng)占到世界的15%以上，并且增長(zhǎng)量處于世界第一。除了對(duì)汽車(chē)減震器進(jìn)行了研究，摩托車(chē)的減震器研究也是非常必要的。摩托車(chē)作為一種代步工具，90%以上的產(chǎn)量分布在亞洲和歐洲十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，90年代以來(lái)，部分發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，促進(jìn)了摩托車(chē)生產(chǎn)和需求的持續(xù)增長(zhǎng)，世界摩托車(chē)行業(yè)在上世紀(jì)90年代經(jīng)歷了飛速的發(fā)展，整個(gè)摩托車(chē)行業(yè)獲得了新生。我國(guó)摩托車(chē)行業(yè)自新中國(guó)成立以來(lái)，其發(fā)展歷程大體可分為三個(gè)時(shí)期：(1)起步發(fā)展時(shí)期，從新中國(guó)建立到70年代末這一時(shí)期，我國(guó)摩托車(chē)工業(yè)從無(wú)到有，生產(chǎn)發(fā)展緩慢，廠家少，產(chǎn)量少，品種少，水平低，沒(méi)有規(guī)模生產(chǎn)能力。(2)蓬勃發(fā)展時(shí)期，中國(guó)摩托車(chē)工業(yè)已初步形成了生產(chǎn)規(guī)模，摩托車(chē)行業(yè)作為汽車(chē)工業(yè)的一部分已不再無(wú)足輕重，充分顯示出其強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。(3)高速發(fā)展時(shí)期，1996年全球2000多萬(wàn)輛摩托車(chē)市場(chǎng)中國(guó)占了將近一半，中國(guó)已成為世界摩托車(chē)行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，從1994年到2000年我國(guó)摩托車(chē)產(chǎn)量連續(xù)七年占世界之首，成為世界矚目的摩托車(chē)產(chǎn)量第一大國(guó)。經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，汽車(chē)和摩托車(chē)已成為我國(guó)使用最普遍的交通工具，但在行駛過(guò)程中，由于路面不平等因素，容易激起車(chē)身的振動(dòng)，影響乘坐人員的乘坐舒適性和車(chē)輛的行駛穩(wěn)定性，減震器是車(chē)輛的關(guān)鍵部位，是懸架與車(chē)輪連接的柔性環(huán)節(jié)，減震器性能的好壞決定了汽車(chē)行駛過(guò)程中的平順性、安全性。減震器是減小車(chē)輛其他部件疲勞損壞和提高車(chē)輛使用壽命的和操作穩(wěn)定性的重要部件。近年來(lái)，隨著汽車(chē)品種的不斷更新，人們對(duì)車(chē)輛的行駛平順性和舒適性提出了更高的要求，而且發(fā)動(dòng)機(jī)排量及汽車(chē)自身質(zhì)量的加大，也對(duì)減震器的設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高，因此對(duì)減震器性能的測(cè)試是相當(dāng)有必要的，這對(duì)于改進(jìn)減震器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高減震器的質(zhì)量，縮短減震器設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期以及節(jié)約開(kāi)發(fā)成本是很有意義的。傳統(tǒng)的減震器設(shè)計(jì)方法主要是憑借設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)確定設(shè)計(jì)參數(shù)，然后通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)修正，通常采用將結(jié)構(gòu)參數(shù)不同的減震器裝備于與其匹配的汽車(chē)，由試車(chē)員進(jìn)行實(shí)車(chē)試驗(yàn)評(píng)價(jià)，這種方式往往需對(duì)減震器內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整和多次的開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)，不但設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、資金消耗大，而且較難獲得最優(yōu)的減震器特性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，本課題是運(yùn)用C++Builder軟件對(duì)減震器在壓縮和復(fù)原兩個(gè)行程中阻尼變化的特性進(jìn)行編程，采用計(jì)算機(jī)編程與試驗(yàn)臺(tái)相輔助的方法，對(duì)減震器的外特性、示功特性進(jìn)行檢測(cè)，可以精確地顯示出各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)減震器外特性的影響，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試評(píng)價(jià)自動(dòng)化，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量提高具有重要意義，對(duì)我國(guó)汽車(chē)行業(yè)從大而不強(qiáng)向既大又強(qiáng)的跨越產(chǎn)生積極地影響，也將有利于國(guó)內(nèi)產(chǎn)品打入國(guó)際市場(chǎng)。其基本原理：運(yùn)用C++Builder軟件對(duì)檢測(cè)減震器在壓縮和復(fù)原兩個(gè)行程中阻尼變化的特性的系統(tǒng)進(jìn)行編程，然后結(jié)合試驗(yàn)臺(tái)，運(yùn)用研華PCI-1711L及PCI-1761板卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，并將采集到的數(shù)據(jù)以示功曲線圖的形式表現(xiàn)出來(lái)，并且對(duì)示功圖進(jìn)行分析，得到減震器的相關(guān)參數(shù)，觀察減震器的整體工作性能，從而判斷該減震器是否合格，如果該減震器為合格產(chǎn)品，曲線應(yīng)該飽滿，沒(méi)有畸變和突變。1.2減震器的發(fā)展歷史世界上第一個(gè)有記載、比較簡(jiǎn)單的減震器是1897年由兩個(gè)姓吉明的人發(fā)明的。他們把橡膠塊與葉片彈簧的端部相連，當(dāng)懸架被完全壓縮時(shí)，橡膠減震塊就碰到連接在汽車(chē)大梁上的一個(gè)螺栓，產(chǎn)生制動(dòng)。這種減震器在很多汽車(chē)懸架上仍有使用但其減震效果不佳。1989年，第一個(gè)實(shí)用的減震器由一個(gè)法國(guó)人特魯芬特研制成功并被安裝到摩托賽車(chē)上。減震器的結(jié)構(gòu)發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾種發(fā)展形式：加布里埃爾減震器，它是由固定在汽車(chē)大梁上的罩殼和裝在其里面的渦旋形鋼帶組成，鋼帶通過(guò)一個(gè)彈簧保持張力，鋼帶的外端與車(chē)橋軸端連接，以限制彈跳量。平衡彈簧式減震器，它是一個(gè)加在葉片彈簧上的輔助螺旋彈簧，由于每個(gè)彈簧都有不同的諧振頻率，正好抵消了各自的振顫，但同時(shí)增大了懸梁的剛性，很快就停止使用了?？諝鈴椈蓽p震器，它不僅兼有彈簧和吸振的作用，而且省去了金屬?gòu)椈?。第一個(gè)空氣彈簧減震器是1909年由英國(guó)考溫汽車(chē)工廠研制成功的，它是一個(gè)圓柱形的空氣筒，利用打氣筒可以把空氣經(jīng)外殼上部的氣閥注滿空氣筒，空氣筒的下半部分容納一個(gè)由橡膠和簾布制成的膜片。因?yàn)樗豢諝馑鼑云涔ぷ髟砼c充氣輪胎相似，它的主要缺點(diǎn)是常常漏氣。液壓減震器，第一個(gè)實(shí)用的液壓減震器是1908年由法國(guó)人霍迪立設(shè)計(jì)出來(lái)的，其原理是：迫使液體通過(guò)小孔產(chǎn)生阻尼作用。門(mén)羅在1933年為赫德制造的汽車(chē)裝用了第一個(gè)采用原始液壓減震器的汽車(chē)。到了二十世紀(jì)三十年代末，雙作用減震器在美國(guó)生產(chǎn)的汽車(chē)上被普遍采用。到了二十世紀(jì)六十年代，歐洲采用的杠桿式液壓減震器占了優(yōu)勢(shì)，這種減震器與哈德福特的摩擦式減震原理相似，但使用的是液流而不是摩擦緩沖。麥弗遜支柱式減震器，隨著前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的出現(xiàn)，二十世紀(jì)七十年代以來(lái)，制造商開(kāi)始采用麥弗遜支柱式減震器。這種減震器是由通用公司麥弗遜工程師研制成功的。他把螺旋彈簧、液壓減震器和上懸架臂桿組成一個(gè)緊湊的部件。其主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，適合前輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，可在與變速器組成一體的驅(qū)動(dòng)橋上應(yīng)用。充氣式減震器是二十世紀(jì)六七十年代發(fā)展起來(lái)的一種新型的減震器。充氣式減震器的特殊結(jié)構(gòu)和充氣參數(shù)，可以大大地降低噪音，并有利于保證活塞高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻尼特征，同時(shí)減震器上的減震支柱實(shí)質(zhì)上屬于雙筒結(jié)構(gòu)，除了可以阻尼減震還能和控制臂一起對(duì)車(chē)輪進(jìn)行導(dǎo)向。1.3減震器在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀減震器減振最先于國(guó)外提出，并逐漸發(fā)展起來(lái)，現(xiàn)今已形成了一套完整的研究體系。大量生產(chǎn)各種各類減震器的國(guó)家有美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、前蘇聯(lián)、日本和法國(guó)等，特別是日本。日本于1937以后為了在螺旋槳飛機(jī)上安裝發(fā)動(dòng)機(jī)架，開(kāi)始批量生產(chǎn)防振橡膠，并在1953年開(kāi)始引入防振橡膠技術(shù)制造飛機(jī)儀表盤(pán)。日本在1960年減震器的消耗量為609噸，膠材料超過(guò)了萬(wàn)噸，在9年內(nèi)增長(zhǎng)了17防振橡膠，隨國(guó)外飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口，開(kāi)始在日本應(yīng)用，然后又由其國(guó)內(nèi)制造。德國(guó)早在第二次世界大戰(zhàn)前夕，就把天然橡膠制成的減震器用于艦船的動(dòng)力設(shè)備上，并在實(shí)戰(zhàn)中獲得卓越成效，同時(shí)在60研究。在第二次世界大戰(zhàn)以前和戰(zhàn)爭(zhēng)期間積累起來(lái)的防振技術(shù)，戰(zhàn)后作為民用工業(yè)應(yīng)用于汽車(chē)，鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛土木建筑以及各種機(jī)械工業(yè)之中。早期的如：1946年對(duì)卡車(chē)，1947年對(duì)公共汽車(chē)的各個(gè)部位使用了減震器。1951年以后在最早的鐵軌機(jī)車(chē)車(chē)輛各個(gè)部件上，尤其是轉(zhuǎn)向架使用了防振橡膠減震器。自從1955橡膠減震器牢固的建立起了自己的地位。國(guó)外減震器的發(fā)展趨勢(shì)包括：開(kāi)展橡膠、金屬減震器新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其新功能研究；減震與高阻尼兼顧橡膠減震器的研究與開(kāi)發(fā)；加大減震器橡膠材料、粘彈性高阻尼材料、與金屬板夾層復(fù)合多功能減震支座的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的力度；繼續(xù)開(kāi)展粘彈性高阻尼功能材料的研究和應(yīng)用工作。在性能測(cè)試方面，美國(guó)MTS公司推出一種由計(jì)算機(jī)控制的數(shù)字電控系統(tǒng)。它能把每次的試驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)記錄在計(jì)算機(jī)磁盤(pán)上，下次試驗(yàn)時(shí)直接調(diào)用不在需要重新設(shè)置，調(diào)整試驗(yàn)參數(shù)，避免了人為誤差，重復(fù)精度好，因此測(cè)試精度和測(cè)試效率較好。我國(guó)減震器的研制和生產(chǎn)起步于60年代。隨著我國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快,各行業(yè)對(duì)減震制品的需求與日俱增，而研制開(kāi)發(fā)減震器的部門(mén)與單位也相應(yīng)增多，目前已基本形成一個(gè)科研、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)體系。但由于減震制品工業(yè)起步較晚，與國(guó)外技術(shù)力量相比較為薄弱，基礎(chǔ)條件較差，實(shí)驗(yàn)研究與檢測(cè)手段不是很健全，開(kāi)發(fā)速度相對(duì)較慢,沒(méi)有進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和研究，應(yīng)用規(guī)模及技術(shù)水平與國(guó)外相比還有較大差距。目前，相關(guān)減震材料的技術(shù)研究已取得階段性成果，但要將這些成果轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品，繼而大規(guī)模推向市場(chǎng)尚需一定的時(shí)間。我國(guó)生產(chǎn)的減震器除了部分橡膠——金屬減震器和XL系列高彈性聯(lián)軸節(jié)已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化外，大多數(shù)產(chǎn)品仍處于“非標(biāo)準(zhǔn)化”狀態(tài)。為了滿足社會(huì)發(fā)展的需要，應(yīng)該在橡膠裝備、工藝技術(shù)、材料和結(jié)構(gòu)幾個(gè)方面努力，加快我國(guó)減震器的發(fā)展步伐。隨著我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的高速發(fā)展和環(huán)境保護(hù)法的實(shí)施，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)對(duì)振動(dòng)和噪音控制技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。在減震器的性能測(cè)試方面，我國(guó)減震器的測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)雖然較以前取得了較大進(jìn)步，但與國(guó)際水平差距尚遠(yuǎn)。大多采用的是傳統(tǒng)的測(cè)試方式，準(zhǔn)確度和精度的測(cè)試很大程度上依賴于硬件測(cè)試。1.4課題研究的主要內(nèi)容和方法本課題主要研究的內(nèi)容是減震器的示功特性，示功特性是指減震器阻尼力-位移（F-S）之間的關(guān)系，它表示減震器在壓縮和復(fù)原兩個(gè)行程中阻尼變化的特性。示功特性是減震器的外特性之一，性能良好的減震器應(yīng)具有良好的外特性，要求外特性不僅在試驗(yàn)、生產(chǎn)檢測(cè)時(shí)符合設(shè)計(jì)要求，且在耐久試驗(yàn)、道路試驗(yàn)和實(shí)際使用一定時(shí)間后仍能保持其良好性能。外特性能夠保持其相對(duì)穩(wěn)定性，是評(píng)價(jià)減震器性能優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。主要方法是：（1）學(xué)習(xí)C++Builder軟件，運(yùn)用C++Builder軟件對(duì)檢測(cè)減震器在壓縮和復(fù)原兩個(gè)行程中阻尼變化的特性的系統(tǒng)進(jìn)行編程；（2）結(jié)合試驗(yàn)臺(tái)，運(yùn)用研華PCI-1711L及PCI-1761板卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制；（3）將采集到的數(shù)據(jù)以示功圖的形式表現(xiàn)出來(lái)；（4）對(duì)示功曲線圖進(jìn)行分析，得到減震器的相關(guān)參數(shù)；（5）通過(guò)示功曲線圖的形狀，得出減震器的整體工作性能；（6）判斷該減震器是否合格，如果該減震器為合格產(chǎn)品，曲線應(yīng)該飽滿，沒(méi)有畸變和突變。第二章減震器的類型和工作原理2.1減震器的定義減震器(Absorber)，減震器主要用來(lái)抑制彈簧吸震后反彈時(shí)的振蕩及來(lái)自路面的沖擊。在經(jīng)過(guò)不平路面時(shí)，雖然吸震彈簧可以過(guò)濾路面的震動(dòng)，但彈簧自身還會(huì)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而減震器就是用來(lái)抑制這種彈簧跳躍的。減震器太軟，車(chē)身就會(huì)上下跳躍，減震器太硬就會(huì)帶來(lái)太大的阻力，妨礙彈簧正常工作。在關(guān)于懸掛系統(tǒng)的改裝過(guò)程中，硬的減震器要與硬的彈簧相搭配，而彈簧的硬度又與車(chē)重息息相關(guān)，因此較重的車(chē)一般采用較硬的減震器。與引震曲軸相接的裝置，用來(lái)抗衡曲軸的扭轉(zhuǎn)震動(dòng)(即曲軸受汽缸點(diǎn)火的沖擊力而扭動(dòng)的現(xiàn)象)。圖2-1摩托車(chē)減震器圖2-2汽車(chē)減震器2.2減震器的用途為加速車(chē)架與車(chē)身振動(dòng)的衰減，以改善汽車(chē)的行駛平順性（舒適性），在大多數(shù)汽車(chē)的懸架系統(tǒng)內(nèi)部裝有減震器。汽車(chē)的減震器也稱為“懸掛”，是由彈簧和減震器共同組成的。減震器并不是用來(lái)支持車(chē)身的重量，而是用來(lái)抑制彈簧吸震后反彈時(shí)的振蕩和吸收路面沖擊的能量。彈簧起緩和沖擊的作用，將“大能量一次沖擊”變?yōu)椤靶∧芰慷啻螞_擊”，而減震器就是逐步將“小能量多次沖擊”慢慢減少。如果你開(kāi)過(guò)減振器已壞掉的車(chē)，你就可以體會(huì)汽車(chē)通過(guò)每一坑洞、起伏后余波蕩漾的彈跳，而減振器正是用來(lái)抑制這種彈跳的。沒(méi)有減振器將無(wú)法控制彈簧的反彈，汽車(chē)遇到崎嶇的路面時(shí)將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的彈跳，過(guò)彎時(shí)也會(huì)因?yàn)閺椈缮舷碌恼袷幎斐奢喬プサ亓脱E性的喪失。2.3減震器的結(jié)構(gòu)與分類減震器的結(jié)構(gòu)是帶有活塞的活塞桿插入筒內(nèi)，在筒中充滿油。活塞上有節(jié)流孔，使得被活塞分隔出來(lái)的兩部分空間中的油可以互相補(bǔ)充。阻尼就是在具有粘性的油通過(guò)節(jié)流孔時(shí)產(chǎn)生的，節(jié)流孔越小，油的黏度越大，阻尼力越大。如果節(jié)流孔大小不變，當(dāng)減震器工作速度快時(shí)，阻尼過(guò)大會(huì)影響對(duì)沖擊的吸收。因此，在節(jié)流孔的出口處設(shè)置一個(gè)圓盤(pán)狀的板簧閥門(mén)，當(dāng)壓力變大時(shí)，閥門(mén)被頂開(kāi)，節(jié)流孔開(kāi)度變大，阻尼變小。由于活塞是雙向運(yùn)動(dòng)的，所以在活塞的兩側(cè)都裝有板簧閥門(mén)，分別叫做壓縮閥和伸張閥。懸架中用的最多的減震器是內(nèi)部充有液體的液壓式減震器，汽車(chē)車(chē)身和車(chē)輪振動(dòng)時(shí)減震器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時(shí)的摩擦和粘性液體的摩擦形成了驅(qū)動(dòng)阻尼，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，并散發(fā)到周?chē)目諝庵腥ィ_(dá)到迅速衰減振動(dòng)的目的。如果能量的消耗只是在壓縮行程或者伸張行程中進(jìn)行，則把這種減震器稱為單向作用減震器，反之稱為雙向作用減震器。后者因?yàn)闇p振作用比前者好，所以得到廣泛的應(yīng)用。1、從減震器產(chǎn)生阻尼的材料分，主要有液壓和充氣兩種。（1）液壓式減震器車(chē)輛懸架系統(tǒng)中廣泛采用液壓減震器，其原理是：當(dāng)車(chē)架與車(chē)橋做往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，活塞在減震器的缸筒內(nèi)往復(fù)移動(dòng)時(shí)，減震器殼體內(nèi)的油液反復(fù)地從一個(gè)內(nèi)腔通過(guò)一些窄小的孔隙流入另一個(gè)內(nèi)腔。此時(shí)，液體與內(nèi)壁的摩擦以及液體分子之間的內(nèi)摩擦則形成了對(duì)振動(dòng)的阻尼力。圖2-3液壓式減震器圖2-4液壓式減震器結(jié)構(gòu)（2）充氣式減震器充氣式減震器是60年代以來(lái)才發(fā)展起來(lái)的一種新型減震器。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：在缸筒的下部裝有一個(gè)浮動(dòng)活塞，在浮動(dòng)活塞與缸筒一端形成的一個(gè)密閉氣室中充有高壓氮?dú)狻Ｔ诟?dòng)活塞上裝有大斷面的O型密封圈，它把油和氣完全分開(kāi)。工作活塞上裝有隨其運(yùn)動(dòng)速度大小變化而導(dǎo)致通道截面積大小變化的壓縮閥和伸張閥。當(dāng)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)，減震器的工作活塞在油液中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使工作活塞的上腔和下腔之間產(chǎn)生油壓差，壓力油便推開(kāi)壓縮閥和伸張閥而來(lái)回流動(dòng)。由于閥對(duì)壓力油產(chǎn)生較大的阻尼力，故使得振動(dòng)衰減。圖2-5充氣式減震器圖2-6雙筒、單筒充氣式減震器充氣式減震器的優(yōu)點(diǎn)：采用浮動(dòng)活塞而減少了一套閥的系統(tǒng)，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，重量減輕。由于減震器里充有高壓氮?dú)?，能減少車(chē)輪受突然沖擊時(shí)的驅(qū)動(dòng)，并可消除噪聲。由于充氣式減震器的工作缸和活塞直徑都大于相同條件的雙向作用筒式減震器，因而其阻尼更大，工作可靠性更強(qiáng)。充氣式減震器內(nèi)部的高壓氣體和油液被浮動(dòng)活塞隔開(kāi)，消除了油的乳化現(xiàn)象。充氣式減震器的缺點(diǎn)：油封要求高，充氣工藝復(fù)雜，不易維修，當(dāng)缸筒受外界較大沖擊而變化時(shí)則不能工作。2、減震器按其結(jié)構(gòu)，則分為單筒和雙筒兩種?？梢赃M(jìn)一步分為：a.單筒氣壓減震器；b.雙筒油壓減震器；c.雙筒油氣減震器。（1）雙筒式圖2-7雙筒式減震器結(jié)構(gòu)圖減震器有內(nèi)外兩個(gè)筒，活塞在內(nèi)筒中運(yùn)動(dòng)，由于活塞桿的進(jìn)入與抽出，內(nèi)筒中油的體積隨之增大與收縮，因此要通過(guò)與外筒進(jìn)行交換來(lái)維持內(nèi)筒中油的平衡。所以雙筒減震器中要有四個(gè)閥，即除了上面提到的活塞上的兩個(gè)節(jié)流閥外，還有裝在內(nèi)外筒之間的完成交換作用的流通閥和補(bǔ)償閥。（2）單筒式與雙筒式相比，單筒式減震器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少了一套閥門(mén)系統(tǒng)。它在缸筒的下部裝有一個(gè)浮動(dòng)活塞，在浮動(dòng)活塞的下面形成一個(gè)密閉的氣室，充有高壓氮?dú)猓捎诨钊麠U進(jìn)出油液而造成的液面高度變化主要通過(guò)浮動(dòng)活塞的浮動(dòng)來(lái)自動(dòng)適應(yīng)之。圖2-8單筒式減震器3、按減震器安裝位置分，有前減震器和后減震器。4、按減震器油缸工作位置分，有倒置式減震器(油缸位置在上方，活塞桿在下方)和正置式減震器(油缸位置在下方，活塞桿在上方)。5、按減震器的工作介質(zhì)分，有彈簧式減震器、彈簧--空氣阻尼式減震器、液壓阻尼式減震器、油--氣組合式前叉減震器和充氮?dú)馐綔p震器。6、按減震器的衰減力方向分，有單向作用減震器和雙向作用減震器。2.4減震器的工作原理懸架系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊產(chǎn)生振動(dòng)，為了改善車(chē)輛行駛平穩(wěn)性和舒適性，在懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減震器。為衰減振動(dòng)，車(chē)輛懸架系統(tǒng)中采用的減震器大部分是液壓減震器，其工作原理是：當(dāng)車(chē)架(或車(chē)身)和車(chē)橋間振動(dòng)而出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減震器內(nèi)的活塞上下移動(dòng)，減震器內(nèi)腔的油液便反復(fù)地從一個(gè)腔經(jīng)過(guò)不同的孔隙流入另一個(gè)腔內(nèi)。此時(shí)孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內(nèi)摩擦對(duì)振動(dòng)形成阻尼力，使振動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為油液熱能，再由減震器吸收并散發(fā)到大氣中。在油液通道截面等因素不變時(shí)，阻尼力隨車(chē)架與車(chē)橋(或車(chē)輪)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的增大（或減?。┒龃螅ɑ驕p?。?，且與油液的粘度有關(guān)。減震器與彈性元件承擔(dān)著減小沖擊和減震的任務(wù)，如果阻尼力過(guò)大，則可能使懸架彈性變差，甚至可能導(dǎo)致減震器的連接件損壞。因此，要調(diào)節(jié)彈性元件和減震器這一矛盾：(1)在壓縮行程中(車(chē)橋和車(chē)架相互靠近)，減震器阻尼力較小，以便充分發(fā)揮彈性元件的彈性作用，減小沖擊。在這一過(guò)程中，彈性元件起主要作用。(2)在復(fù)原行程中(車(chē)橋和車(chē)架相互遠(yuǎn)離)，減震器阻尼力較大，迅速減震。(3)當(dāng)車(chē)橋(或車(chē)輪)與車(chē)架間的相對(duì)速度過(guò)大時(shí)，要求減震器能自動(dòng)加大液流量，使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi)，以避免承受過(guò)大的沖擊載荷。在汽車(chē)懸架系統(tǒng)中廣泛采用的是筒式減震器，且在壓縮和復(fù)原行程中均能起減震作用的是雙向作用式減震器。除此之外，還有采用新式減震器的，如充氣式減震器和阻力可調(diào)式減震器。2.5減震器的發(fā)展趨勢(shì)正在成為主流減震器的是阻力可調(diào)式減震器，特別是電子控制式減震器，其可通過(guò)傳感器檢測(cè)行駛狀態(tài)，由計(jì)算機(jī)計(jì)算出最佳阻尼力，使減震器上的阻尼力調(diào)整機(jī)構(gòu)自動(dòng)工作，通過(guò)改變節(jié)流孔的大小等方式來(lái)調(diào)節(jié)減震器的阻尼力。汽車(chē)行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性是衡量懸掛以及減震器性能好壞的主要指標(biāo)，但這兩個(gè)方面是相互排斥的性能要求，因此要在平順性和操縱穩(wěn)定性之間取得理想的最佳點(diǎn)是比較困難的。特別是在車(chē)輛進(jìn)彎和出彎時(shí)，車(chē)身重量轉(zhuǎn)移的速度會(huì)影響操控的平衡性，這種影響會(huì)持續(xù)到重量轉(zhuǎn)移完成，而車(chē)身重量轉(zhuǎn)移的速度是由減震器所控制的，改變減震器在壓縮和復(fù)原行程中的軟硬度可改變車(chē)身重量轉(zhuǎn)移速度。因此，未來(lái)理想的減震器必須既能滿足平順性要求又能滿足操縱穩(wěn)定性要求。大多數(shù)汽車(chē)會(huì)采用阻尼較軟且價(jià)格相對(duì)便宜的減震器，以降低成本并獲得普通駕駛狀態(tài)下的柔軟舒適的感覺(jué)，但在劇烈駕駛狀態(tài)下，這類減震器就無(wú)法勝任。要想獲得高速駕駛的操控感覺(jué)，就需要采用阻尼較硬、品質(zhì)較好且能與彈簧充分配合的減震器。對(duì)于減震器改進(jìn)與措施大致分為以下幾點(diǎn)：(1)加快改造重視技術(shù)。最主要的原因是企業(yè)的技術(shù)能力有余，企業(yè)要采用已有的高新技術(shù)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)提高企業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)品的技術(shù)含量。(2)產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)系列化、多元化。如美國(guó)的蒙諾公司在產(chǎn)品的系列化方面就非常成功，其汽車(chē)減震器有5000多種型號(hào)，每年有4000多萬(wàn)支減震器出口到120多個(gè)國(guó)家和地區(qū)；而日本川崎工業(yè)株式會(huì)社則在產(chǎn)品的多元化方面造詣顯著，利用其在發(fā)動(dòng)機(jī)方面的優(yōu)勢(shì)，涉足了船只、摩托車(chē)、火車(chē)、地鐵、電車(chē)、飛機(jī)等領(lǐng)域。因此，企業(yè)一方面要實(shí)現(xiàn)減震器產(chǎn)品的系列化，另一方面可以向工藝相近的液壓、氣壓、緩沖擊產(chǎn)品等方向延伸。(3)以人為本加快改革。國(guó)內(nèi)外企業(yè)都比較重視人才管理，強(qiáng)調(diào)人在企業(yè)發(fā)展中的重要作用。人才是科學(xué)技術(shù)的載體、創(chuàng)新的主體和企業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，所以企業(yè)要締造條件吸引人才、培養(yǎng)人才，最終實(shí)現(xiàn)人才資源向人才資本的轉(zhuǎn)化。(4)推行產(chǎn)品技術(shù)的尺度化。減震產(chǎn)品技術(shù)的尺度化直接影響著產(chǎn)品的技術(shù)含量和企業(yè)的技術(shù)水平，也影響著產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，甚至影響著相關(guān)配件廠。2.6本章小結(jié)本章主要介紹減震器的含義、種類、分類的方法、各個(gè)類型減震器的工作原理及其用途以及減震器的發(fā)展趨勢(shì)等。從本章內(nèi)容中，可以對(duì)減震器有一定的了解，更能看出各減震器的優(yōu)缺點(diǎn)，為后文減震器性能測(cè)試做好基礎(chǔ)。第三章硬件設(shè)計(jì)3.1減震器示功特性的計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)圖3-1是減震器示功特性計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)組成框圖。圖中機(jī)械部分由調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)皮帶傳送將運(yùn)動(dòng)傳給曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄連同連桿的一端做圓周運(yùn)動(dòng)，滑塊和減震器一端在導(dǎo)槽中做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)連桿的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于曲柄長(zhǎng)度時(shí)，滑塊做近似簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)存在曲柄旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心慣圖3-1減震器示功特性測(cè)試系統(tǒng)組成框圖性力和滑塊周期性的往復(fù)慣性力，因此，一方面在曲柄輪上加平衡配重；另一方面用大皮帶輪兼做飛輪，儲(chǔ)存能量，增加整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的慣性矩，減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和慣性力的影響。試驗(yàn)臺(tái)采用框架結(jié)構(gòu)，拉壓力傳感器裝在上面，試驗(yàn)時(shí)拉壓力傳感器與減震器的活塞桿相連，用來(lái)檢測(cè)阻力的大小，飛輪一端與多功能數(shù)據(jù)采集器相連，多功能數(shù)據(jù)采集器執(zhí)行計(jì)算機(jī)的指令對(duì)拉壓力傳感器和減震器上升和下降過(guò)程的輸出進(jìn)行采樣，檢測(cè)速度和位移，將力和位移的數(shù)值在數(shù)碼管上顯示出來(lái)，并通過(guò)串口將采集到的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)上，由計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出減震器的示功圖，并通過(guò)示功圖的曲線形狀，對(duì)減震器的整體工作性能進(jìn)行分析，判斷該減震器質(zhì)量是否合格，最后通過(guò)打印機(jī)打印出檢測(cè)報(bào)告。該試驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)振幅和頻率均可調(diào)整。該系統(tǒng)中所用到的多功能數(shù)據(jù)采集器是研華PCI-1711L和研華PCI-1761板卡多功能采集器，而程序軟件則是C++Builder6.0，這些都將在以下的文章中做出相應(yīng)的介紹。3.2電機(jī)控制柜設(shè)計(jì)圖3-2和圖3-3是減震器的電機(jī)控制柜接線圖。該電機(jī)控制柜是采用PLC控制系統(tǒng)控制。圖3-2電機(jī)控制柜主電路圖圖3-3電機(jī)控制柜控制電路圖T-變壓器；FU-熔斷器；FR-熱繼電器；KM-接觸器；其整個(gè)的控制過(guò)程如下：主電路：組合開(kāi)關(guān)Q將三相電源引入，結(jié)合圖3-3的控制電路圖可知，整個(gè)電路中由FU1、FU2、FU3和FU4這四個(gè)熔斷器對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)，防止控制電路因過(guò)載或短路而損壞；熱繼電器FR是對(duì)升降電機(jī)M2起到過(guò)載保護(hù)作用，KM1、KM2和KM3為M1和M2電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)用接觸器。控制電路（左）：接通電源，通過(guò)電源進(jìn)線L1、L2和L3為整個(gè)控制電路引進(jìn)電源，該控制電路運(yùn)用了控制變壓器，對(duì)輸入電壓進(jìn)行控制，保障電路的安全性和經(jīng)濟(jì)性。在此過(guò)程中，電路還用熔斷器FU1、FU2、FU3和FU4對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)，從而保護(hù)電路因過(guò)載或短路而造成的電路損壞。電源被引入后，電源指示燈通電發(fā)出光亮，同時(shí)控制電路的接觸器KM得電，接觸器KM的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合。按下行程開(kāi)關(guān)SQ1，接觸器KM1通電，接觸器KM1的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合形成自鎖，主電路中的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)KM1閉合，主電機(jī)（調(diào)速電機(jī)）開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電機(jī)指示因通電而發(fā)出光亮。按下起升按鈕，接觸器KM2通電，接觸器KM2的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合形成自鎖，常閉輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)保證KM3不得電，主電路中的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)KM2閉合，升降電機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)（即減震器活塞桿上升），需保證升降電機(jī)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證信號(hào)采集時(shí)的連續(xù)性。減震器的活塞桿持續(xù)上升，當(dāng)上升到一定程度時(shí)，起升限位開(kāi)關(guān)1SQ斷開(kāi)，接觸器KM2斷電，接觸器KM2的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉輔助觸點(diǎn)閉合，主電路中接觸器KM2的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，升降電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，減震器的活塞桿停止上升。接著再按下下降按鈕，由于起升限位1SQ是斷開(kāi)的，所以接觸器KM3通電，接觸器KM3的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合形成自鎖，接觸器KM3的常閉輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，升降電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)（即減震器活塞桿下降），減震器的活塞桿持續(xù)下降，起升限位開(kāi)關(guān)1SQ閉合，當(dāng)下降到一定程度時(shí)，下降限位開(kāi)關(guān)2SQ斷開(kāi)，接觸器KM3斷電，接觸器KM3的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉輔助觸點(diǎn)閉合，升降電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，減震器的活塞桿停止下降，然后就開(kāi)始進(jìn)行減震器活塞桿的上升和下降的循環(huán)，當(dāng)采集數(shù)據(jù)結(jié)束后，如果想停止整個(gè)控制系統(tǒng)，則按下總的停止按鈕SB即可。整個(gè)控制過(guò)程中，在減震器的活塞桿的上升和下降階段時(shí)，采用了互鎖這一操作，保證了接觸器KM2和接觸器KM3不能同時(shí)通電，保護(hù)電路不使其短路。在控制電路中，利用了變壓器、熔斷器和熱繼電器對(duì)整個(gè)控制電路進(jìn)行了保護(hù)，以免電路損毀?？刂齐娐罚ㄓ遥航油娫矗娫摧斎霝?20V，輸出為24V，利用接近開(kāi)關(guān)和壓力傳感器進(jìn)行信號(hào)的采集，并將其與電腦相連接，將采集到的信號(hào)傳給電腦，由專門(mén)的軟件對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理和分析，從而得到減震器的示功特性曲線圖。3.3主元器件及其工作原理和作用本課題研究需要的元器件包括變頻器和電機(jī)控制柜，電機(jī)控制柜中又包括：1個(gè)電動(dòng)機(jī)、1個(gè)升降電機(jī)、接觸器、熱繼電器、電源開(kāi)關(guān)、變壓器、熔斷器、啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、升降限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、拉壓力傳感器、緊急停止按鈕、停止按鈕、指示燈、升降停止按鈕、開(kāi)關(guān)電源、接線端子、五孔插座。其中，比較重要的元器件為：變頻器、變壓器、熔斷器、熱繼電器、接觸器、壓力傳感器、接近開(kāi)關(guān)。以下是對(duì)這些主元器件工作原理和作用的介紹：(1)變頻器，其工作原理：主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分。變頻器的主電路大體上可分為兩類:一是電壓型，將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；二是電流型，將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。圖3-4acs800變頻器圖3-5acs800變頻器接線圖本系統(tǒng)所選用的變頻器型號(hào)為：ACS800，其性能指標(biāo)如下：①相位、電壓、頻率：三相、380V、50/60Hz②過(guò)載電流：不大于額定電流的1.5倍③額定頻率：50/60Hz④最高輸出頻率：500Hz(2)變壓器，其工作原理：當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯(或磁芯)中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓(或電流)，變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。圖3-6CXB-150變壓器圖3-7變壓器原理圖變壓器的作用：變壓器是一種利用電磁感應(yīng)變換交流電壓、電流和阻抗的器件，能將某一數(shù)值的交流電壓、電流和阻抗變?yōu)橥l率的另一數(shù)值，使電能得到傳輸、分配和使用，能夠做到既安全又經(jīng)濟(jì)。本系統(tǒng)選用的變壓器型號(hào)為CXB-150，其性能指標(biāo)如下：①額定電壓：220V②視在功率：150VA③額定頻率：50Hz(3)熔斷器，其工作原理：利用金屬導(dǎo)體作為熔體串聯(lián)于電路中，當(dāng)過(guò)載或短路電流通過(guò)熔體時(shí)，因其自身發(fā)熱而熔斷，從而分?jǐn)嚯娐返囊环N電器。圖3-8熔斷器（RT18-32）熔斷器的作用：用來(lái)保護(hù)電氣設(shè)備免受過(guò)載和短路電流的損害。熔斷器的優(yōu)點(diǎn)：①選擇性好；②限流特性好，分?jǐn)嗄芰Ω?；③相?duì)尺寸較??；④價(jià)格較便宜。本系統(tǒng)所選用的熔斷器的型號(hào)為RT18-32/4A：其性能指標(biāo)如下：①額定電壓：500V②額定電流：32(A)③額定分?jǐn)嚯娏鳎?00K(A)④外形尺寸：10×38（mm）(4)熱繼電器,其工作原理：熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)使觸頭閉合和斷開(kāi)的保護(hù)電器，它是由電阻絲做成的熱元件，其電阻值較小，工作時(shí)將它串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)的主電路中，電阻絲所圍繞的雙金屬片是由兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片壓合而成，左端與外殼固定，當(dāng)熱元件中通過(guò)的電流超過(guò)其額定值而過(guò)熱時(shí)，由于雙金屬片的上面一層熱膨脹系數(shù)小，而下面的大，是雙金屬片受熱后向上彎曲，導(dǎo)致扣板脫扣，扣板在彈簧的壓力下將常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，觸點(diǎn)是串接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中，使得控制電路中的接觸器的動(dòng)作線圈斷電，從而切斷電動(dòng)機(jī)的主電路。圖3-9熱繼電器結(jié)構(gòu)圖熱繼電器的作用：主要用來(lái)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，它的工作原理是過(guò)載電流通過(guò)熱元件后，使雙金屬片加熱彎曲去推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，從而將電動(dòng)機(jī)控制電路斷開(kāi)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)斷電停車(chē)，起到過(guò)載保護(hù)的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過(guò)程中，熱量的傳遞需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，而只能用作過(guò)載保護(hù)。本系統(tǒng)所選用的熱繼電器的型號(hào)為L(zhǎng)R2-D1305C，其性能指標(biāo)如下所示：①額定絕緣電壓：660V②額定工作電流：0.65A③額定頻率：50/60Hz④脫扣器電流：10A(5)接觸器，其工作原理：接觸器廣泛用于電力的開(kāi)斷和控制電路，它利用主接點(diǎn)來(lái)開(kāi)閉電路，用輔助接點(diǎn)來(lái)執(zhí)行控制指令，主接點(diǎn)一般只有常開(kāi)接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對(duì)具有常開(kāi)和常閉功能的接點(diǎn)，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。當(dāng)線圈通電時(shí)，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將動(dòng)鐵芯吸合，由于觸頭系統(tǒng)與動(dòng)鐵芯是聯(lián)動(dòng)的，因此動(dòng)鐵芯帶動(dòng)三條動(dòng)觸片同時(shí)運(yùn)動(dòng)，觸點(diǎn)閉合，從而接通電源，當(dāng)線圈斷電時(shí)，吸力消失，動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離，使主觸頭斷開(kāi)，切斷電源。圖3-10接觸器LC1-D3210M7C圖3-11接觸器LC1-D2510M7C圖3-12接觸器LC1-0910M7C接觸器的作用：接觸器是控制元件，廣泛用作電力的開(kāi)斷和控制電路，起到頻繁開(kāi)關(guān)作用。本系統(tǒng)共選用了三種類型的接觸器，分別為：LC1-D3210M7C、LC1-D2510M7C、LC1-D0910M7C，其性能指標(biāo)如下：①額定電壓：220V②額定電流：10A③額定頻率：50Hz(6)壓力傳感器，其工作原理：壓力傳感器又叫電阻應(yīng)變式傳感器，屬于稱重傳感器系列，是一種將物理信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置，其廣泛運(yùn)用于工業(yè)稱重系統(tǒng)、平臺(tái)秤、電子秤、吊鉤秤、配料秤等測(cè)力場(chǎng)合。壓力傳感器是以彈性體為中介，通過(guò)力作用在傳感器兩邊的電阻應(yīng)片上，使它的阻值發(fā)生變化，再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的電路轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)后面的控制。它的優(yōu)點(diǎn)是精度高、測(cè)量范圍廣、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻率特性好。圖3-13壓力傳感器壓力傳感器的特點(diǎn)：①線性度：傳感器輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。其定義為：在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。②靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。其定義為：輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。③遲滯：傳感器在輸入量由小到大(正行程)及輸入量由大到小(反行程)變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象稱為遲滯。對(duì)于同一大小的輸入信號(hào)，傳感器的正反行程輸出信號(hào)大小不相等，這個(gè)差值稱為遲滯差值。④重復(fù)性：重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍踢B續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。⑤漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時(shí)間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周?chē)h(huán)境(如溫度、濕度等)。本系統(tǒng)運(yùn)用的壓力傳感器的型號(hào)為PMR300，其性能指標(biāo)是：⑴供電電源：12VDC～36VDC、典型24VDC⑵輸出信號(hào)：4～20mA、1～5V、0～10mA、0～20mA、0～5V、1～10kHz⑶量程范圍：–0.10～0.02100Mpa⑷滯后性：±0.03%FS⑸重復(fù)性：R±0.03%FS⑹直線度L：±0.03%FS⑺補(bǔ)償溫度：–10～70℃⑻介質(zhì)溫度：–40～125℃⑼環(huán)境溫度：–40～85℃⑽激勵(lì)電壓：12VDC⑾絕緣電阻：2000MΩ/100VDC⑿壓力類型：表壓、絕壓、密封壓⒀精度：0.1、0.3、0.5級(jí)可選⒁長(zhǎng)期穩(wěn)定性：≦0.2%FS/年⒂過(guò)載壓力：200%FS⒃固定頻率：5kHz～650kHz（7）接近開(kāi)關(guān)，其定義：可以在不與目標(biāo)物實(shí)際接觸的情況下檢測(cè)靠近傳感器的金屬目標(biāo)物。器大致可以分為以下三類：利用電磁感應(yīng)的高頻振蕩型、利用磁鐵的磁力型和利用電容變化的電容型。本課題選用的是電感式接近開(kāi)關(guān)，所以主要對(duì)電感式接近開(kāi)關(guān)作相關(guān)介紹。圖3-14接近開(kāi)關(guān)接近開(kāi)關(guān)的特性：①非接觸檢測(cè)，避免了對(duì)傳感器自身和目標(biāo)物的損壞；②無(wú)觸點(diǎn)輸出，操作壽命長(zhǎng)；③即使在有水或油噴濺的苛刻環(huán)境中也能穩(wěn)定檢測(cè)；④反應(yīng)速度快；⑤小型感測(cè)頭，安裝靈活。接近開(kāi)關(guān)的主要功能：①檢驗(yàn)距離檢測(cè)電梯、升降設(shè)備的停止、起動(dòng)、通過(guò)位置；檢測(cè)車(chē)輛的位置，防止兩物體相撞；檢測(cè)工作機(jī)械的設(shè)定位置，移動(dòng)機(jī)器或部件的極限位置；檢測(cè)回轉(zhuǎn)體的停止位置，閥門(mén)的開(kāi)或關(guān)位置；檢測(cè)氣缸或液壓缸內(nèi)的活塞移動(dòng)位置。②尺寸控制金屬板沖剪的尺寸控制裝置；自動(dòng)選擇、鑒別金屬件長(zhǎng)度；檢測(cè)自動(dòng)裝卸時(shí)堆物高度；檢測(cè)物品的長(zhǎng)、寬、高和體積。

③檢測(cè)物體存在有否檢測(cè)生產(chǎn)包裝線上有無(wú)產(chǎn)品包裝箱；檢測(cè)有無(wú)產(chǎn)品零件。

④轉(zhuǎn)速與速度控制

控制傳送帶的速度；控制旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速；與各種脈沖發(fā)生器一起控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù)。

⑤計(jì)數(shù)及控制

檢測(cè)生產(chǎn)線上流過(guò)的產(chǎn)品數(shù)；高速旋轉(zhuǎn)軸或盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)量；零部件計(jì)數(shù)。

⑥檢測(cè)異常

檢測(cè)瓶蓋有無(wú)；產(chǎn)品合格與不合格判斷；檢測(cè)包裝盒內(nèi)的金屬制品缺乏與否；區(qū)分金屬與非金屬零件；產(chǎn)品有無(wú)標(biāo)牌檢測(cè)；起重機(jī)危險(xiǎn)區(qū)報(bào)警；安全扶梯自動(dòng)啟停。

⑦計(jì)量控制

產(chǎn)品或零件的自動(dòng)計(jì)量；檢測(cè)計(jì)量器、儀表的指針?lè)秶刂茢?shù)值或流量；檢測(cè)浮標(biāo)控制面高度、流量；檢測(cè)不銹鋼桶中的鐵浮標(biāo)；儀表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。

⑧識(shí)別對(duì)象

根據(jù)載體上的碼識(shí)別是與非。

⑨信息傳送

ASI(總線)連接設(shè)備上各個(gè)位置上的傳感器在生產(chǎn)線(50-100米)中的數(shù)據(jù)往返傳送等。3.4研華PCI-1711L板卡介紹一、概述PCI-1711L是一款功能強(qiáng)大的低成本多功能PCI總線數(shù)據(jù)采集卡，PCI-1711L沒(méi)有模擬量輸出通道，能夠節(jié)省成本，適合那些不需要模擬量輸出的應(yīng)用。圖3-15PCI-1711L板卡二、主要特點(diǎn)1、16路單端模擬量輸入2、12位A/D轉(zhuǎn)換器，采樣速率可達(dá)100KHz3、每個(gè)輸入通道的增益可編程4、自動(dòng)通道/增益掃描5、卡上1K采樣FIFO緩沖區(qū)6、16路數(shù)字量輸入及16路數(shù)字量輸出7、可編程觸發(fā)器/定時(shí)器三、作用及其功能1、即插即用PCI-1711L完全符合PCI規(guī)格Rev2.1標(biāo)準(zhǔn)，支持即插即用，在安裝插卡時(shí)，用戶不需要設(shè)置任何跳線和DIP撥碼開(kāi)關(guān)，實(shí)際上，所有與總線相關(guān)的配置，比如基地址、中斷，均由即插即用功能完成。2、靈活的輸入類型和范圍設(shè)定PCI-1711L有一個(gè)自動(dòng)通道/增益掃描電路，在采樣時(shí)，這個(gè)電路可以自己完成對(duì)多路選通開(kāi)關(guān)的控制，您可以根據(jù)每個(gè)通道不同的輸入電壓類型來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的輸入范圍設(shè)定，所選擇的增益值將儲(chǔ)存在SRAM中，這種設(shè)計(jì)保證了為達(dá)到高性能數(shù)據(jù)采集所需的多通道和高速采樣(可達(dá)100Ks/s)。3、卡上FIFO(先入先出)存儲(chǔ)器PCI-1711L卡上提供了FIFO(先入先出)存儲(chǔ)器，可儲(chǔ)存1KA/D采樣值，可以啟用或禁用FIFO緩沖區(qū)中斷請(qǐng)求功能，當(dāng)啟用FIFO中斷請(qǐng)求功能時(shí)，用戶可以進(jìn)一步指定中斷請(qǐng)求發(fā)生在1個(gè)采樣產(chǎn)生時(shí)還是在FIFO半滿時(shí)，該特性提供了連續(xù)高速的數(shù)據(jù)傳輸及Windows下更可靠的性能。4、卡上可編程控制器PCI-1711L有一個(gè)可編程計(jì)數(shù)器，可用于A/D轉(zhuǎn)換時(shí)的定時(shí)觸發(fā)，計(jì)數(shù)器芯片為82C54或與82C54兼容的芯片，它包含了三個(gè)16位10MHz時(shí)鐘的計(jì)數(shù)器，其中有一個(gè)計(jì)數(shù)器作為事件計(jì)數(shù)器，用來(lái)對(duì)輸入通道的事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，另外兩個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)連成1個(gè)32位定時(shí)器，用于A/D轉(zhuǎn)換時(shí)的定時(shí)觸發(fā)。四、PCI-1711L板卡引腳圖圖3-16PCI-1711L引腳圖3.5研華PCI-1761板卡介紹一、概述PCI-1761是一款PCI總線的繼電器輸出及隔離數(shù)字量輸入卡，它提供8路光隔離數(shù)字量輸入通道，在噪聲環(huán)境下為采集數(shù)字量輸入提供3750VDC的隔離保護(hù)；它帶有8個(gè)SPDT繼電器可以用作開(kāi)關(guān)控制設(shè)備或小型電源斷路開(kāi)關(guān)。為了便于監(jiān)控，每個(gè)繼電器都帶有一個(gè)紅色的LED指示燈，用來(lái)顯示繼電器的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)。PCI-1761的8路光隔離輸入通道是噪聲環(huán)境或電位漂移下數(shù)字量輸入的理想選擇。圖3-17PCI-1761板卡二、特性1、8路繼電器輸出2、提供8路光隔離數(shù)字量輸入通道3、每個(gè)繼電器都帶有一個(gè)紅色的LED繼電器工作狀態(tài)指示燈4、帶有4個(gè)C型和4個(gè)A型繼電器輸出通道5、輸出回讀狀態(tài)6、系統(tǒng)熱啟動(dòng)時(shí)保持繼電器輸出值7、輸入通道高電壓隔離(3750VDC)8、高靜電釋放保護(hù)(70VDC)9、寬輸入范圍(10-50VDC)10、具有中斷處理能力11、板載地址ID撥碼開(kāi)關(guān)三、具體功能及其作用1、強(qiáng)大的保護(hù)功能PCI-1761在工業(yè)、實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備自動(dòng)化應(yīng)用方面具有強(qiáng)大的隔離保護(hù)功能，它能夠經(jīng)住3750VDC的電壓，防止系統(tǒng)被意外損壞，如果連接到具有浪涌保護(hù)的外部輸入源，PCI-1761可以為輸入通道提供最大2000VDC的ESD(靜電釋放)保護(hù)，如果輸入電壓上升到70VDC，PCI-1761的輸入通道仍然可以在很短的一段時(shí)間內(nèi)正常工作。2、寬輸入范圍PCI-1761具有從10到50VDC的寬輸入電壓范圍，非常適合于要求12VDC、24VDC和48VDC輸入電壓的工業(yè)應(yīng)用。3、復(fù)位保護(hù)當(dāng)系統(tǒng)熱啟動(dòng)(比如不關(guān)閉系統(tǒng)電源)時(shí)，PCI-1761根據(jù)卡上的跳線設(shè)置，能夠保持每個(gè)通道的輸入值，或返回到它們打開(kāi)狀態(tài)的默認(rèn)配置，該功能能夠避免在系統(tǒng)意外重啟過(guò)程中的誤操作對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的危險(xiǎn)。4、即插即用PCI-1761是一款PCI總線數(shù)據(jù)采集卡，完全符合PCI總線的Rev2.2標(biāo)準(zhǔn)，所有與總線相關(guān)的配置，比如基地址和中斷分配等都是由軟件自動(dòng)完成的，用戶無(wú)須進(jìn)行跳線或撥動(dòng)DIP撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行配置。5、板載地址ID撥碼開(kāi)關(guān)的切換作用PCI-1761帶有一個(gè)DIP撥碼開(kāi)關(guān)，當(dāng)PC機(jī)箱中安裝了多塊PCI-1761采集卡時(shí)，可使用此開(kāi)關(guān)來(lái)定義每塊卡的ID，當(dāng)用戶使用多塊PCI-1761采集卡構(gòu)建自己的系統(tǒng)時(shí)，ID功能將十分有用，如果板卡的ID設(shè)置正確，用戶就可以很方便的在硬件配置和軟件編程過(guò)程中區(qū)分和訪問(wèn)。四、PCI-1761引腳圖PCI-1761提供一個(gè)DB-37型接口，引腳圖如下所示：圖3-18PCI-1761引腳圖3.6研華PCI-1711L板卡和PCI-1761板卡接線圖本課題用到的多功能數(shù)據(jù)采集器主要有兩個(gè)：一個(gè)是研華PCI-1711L板卡，還有一個(gè)是研華PCI-1761板卡。圖3-19是減震器示功特性測(cè)試系統(tǒng)所用到的多功能數(shù)據(jù)采集器研華PCI-1711L板卡的接線圖，主要用于速度的采集。圖3-20是研華PCI-1761板卡的接線圖。（PCI-1711L比較簡(jiǎn)單，PCI-1761相對(duì)比較重要且復(fù)雜）圖3-19PCI-1711L板卡接線圖圖3-20研華PCI-1761板卡接線圖3.7本章小結(jié)本章主要介紹了減震器電氣部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中包括計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)、電機(jī)控制柜的設(shè)計(jì)和多功能數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)等。計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)主要用于顯示和存儲(chǔ)減震器的示功特性及示功曲線，并由此判斷減震器的優(yōu)劣。電機(jī)控制柜中包含有很多的元器件，其中主要的元器件包括：變頻器、變壓器、熔斷器、熱繼電器、接觸器、壓力傳感器和接近開(kāi)關(guān)等，這些元器件都在本章內(nèi)容中做了詳細(xì)的介紹，對(duì)這幾種主要元器件的原理、特性、作用以及應(yīng)用都有了準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，為本課題的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)于多功能數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)，這是進(jìn)行減震器示功特性測(cè)試的關(guān)鍵部分，本課題主要采用研華PCI1711L板卡及PCI1761板卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，然后將采集到的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)，以圖形化的方式顯示減震器的示功特性。因此，數(shù)據(jù)采集器研華板卡接線圖的設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要的。第四章軟件編程4.1C++Builder6.0簡(jiǎn)介C++Builder是Borland公司開(kāi)發(fā)的Windows下一款可視化集成開(kāi)發(fā)的C++編程環(huán)境，它常被簡(jiǎn)稱為BCB(分別取Borland、C++、Builder的第一個(gè)字母)或CB，BCB不僅功能強(qiáng)大，而且學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單、使用方便，深受軟件開(kāi)發(fā)人員的喜愛(ài)。BorlandC++Builder6.0是Interprise(Borland)公司推出的基于C++語(yǔ)言的快速應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)(RAD)工具，它是最先進(jìn)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的組件思想和面向?qū)ο蟮母咝дZ(yǔ)言C++融合的產(chǎn)物。C++Builder具有快速的的可視化開(kāi)發(fā)環(huán)境：只要簡(jiǎn)單地把控件(Component)拖到窗口(Form)上，定義一下它的屬性，設(shè)置一下它的外觀，就可以快速的建立應(yīng)用程序界面，C++Builder6.0充分利用了已經(jīng)發(fā)展成熟的Delphi的可視化組件庫(kù)(VCL)，吸收了BorlandC++Builder5.0這個(gè)優(yōu)秀編譯器的諸多優(yōu)點(diǎn)。C++Builder6.0結(jié)合了先進(jìn)的基于組件的程序設(shè)計(jì)技術(shù)，成熟的可視化組件庫(kù)和優(yōu)秀編譯器、調(diào)試器，發(fā)展到6.0這個(gè)版本。C++Builder6.0已經(jīng)成為一個(gè)非常成熟的可視化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具，功能強(qiáng)大而且效率高。4.1.1C++Builder6.0的特點(diǎn)(1)C++Builder6.0是一個(gè)高性能開(kāi)發(fā)工具C++Builder6.0是基于C++的，具有高速的編譯、連接和執(zhí)行速度的一個(gè)軟件。同時(shí)，C++Builder6.0具有雙編譯器引擎，不僅可以編譯C/C++程序，還能編譯ObjectPascal語(yǔ)言程序。(2)C++Builder6.0具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)功能C++Builder6.0提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)處理功能，它使得程序員不用寫(xiě)一行代碼就能開(kāi)發(fā)出功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，這些主要依賴于C++Builder6.0眾多的數(shù)據(jù)庫(kù)感知控件和底層的BDE數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。C++Builder6.0除了支持MicroSoft的ADO(ActiveDataObject)數(shù)據(jù)庫(kù)連接技術(shù)，還提供了一種自主開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)連接技術(shù)BDE(BorlandDatabaseEngine)數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。(3)C++Builder6.0是一個(gè)優(yōu)秀而完善的可視化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具C++Builder6.0是一個(gè)優(yōu)秀而完善的可視化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具，它能使程序員從繁重的代碼編寫(xiě)過(guò)程中解放出來(lái)，使他們能將注意力重點(diǎn)放在程序的設(shè)計(jì)上，而不是簡(jiǎn)單的重復(fù)的勞動(dòng)中。同時(shí)，它提供的完全可視的程序界面開(kāi)發(fā)工具，使程序員對(duì)開(kāi)發(fā)工具的學(xué)習(xí)周期大大縮短。(4)C++Builder6.0具有優(yōu)化的32位原碼(NativeCode)編譯器C++Builder6.0的32位原碼編譯器具有高度安全性、可靠性、快速性的編譯優(yōu)化方法，可完全編譯出原始機(jī)器碼而非中間碼，軟件執(zhí)行速度大大提高。在編譯和連接過(guò)程中，C++Builder6.0自動(dòng)忽略未被修改的原代碼和沒(méi)有使用的函數(shù)，從而大大提高了編譯和連接速度。(5)C++Builder6.0可以編譯所有符合ANSI/ISO標(biāo)準(zhǔn)的原代碼C++Builder6.0可以編譯所有符合ANSI/ISO標(biāo)準(zhǔn)的原代碼，支持最新ANSIC++/C語(yǔ)言特征，包括模板(Templates)、例外(Exceptions)、運(yùn)行類型信息(RuntimeTypeInformation)、Namespaces等。它還可以使用標(biāo)準(zhǔn)C++庫(kù)且支持標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)(STL)，以前的所有C++/C原代碼可以不經(jīng)過(guò)修改，直接移植到C++Builder6.0環(huán)境下來(lái)。(6)C++Builder6.0具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)編程能力C++Builder6.0含有眾多的Internet應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)控件，如WebBroker,CppWebBroswer,WinSocks等，它們基本上涵蓋了Internet應(yīng)用的全部功能，程序員可以利用它們方便的建立自己地Internet應(yīng)用程序。(7)C++Builder6.0具有集成開(kāi)發(fā)環(huán)境方面的特點(diǎn)C++Builder6.0的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)提供了可視化窗體設(shè)計(jì)器、對(duì)象觀察器、控件板、工程管理器、集成編輯器和調(diào)試器等一系列可視化快速應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)(RAD)工具，讓程序員可以很輕松地建立和管理自己的程序和資源。(8)C++Builder6.0完全支持32位長(zhǎng)文件名、多線程程序設(shè)計(jì)，且允許程序員直接調(diào)用任何Win95和NTAPI函數(shù)。4.1.2C++Builder6.0集成開(kāi)發(fā)環(huán)境圖4-1BCBIDE的各個(gè)組成部分啟動(dòng)BCB，進(jìn)入IDE，如圖4-1所示，我們將該環(huán)境分解為四個(gè)窗口和六個(gè)組成部分。這四個(gè)窗口是：程序主窗口、對(duì)象監(jiān)視器、應(yīng)用程序窗體設(shè)計(jì)區(qū)和代碼編輯器。其中，前兩個(gè)窗口分別位于IDE的上方和左方，后兩個(gè)窗口都位于IDE的右下方，其中應(yīng)用程序窗體設(shè)計(jì)區(qū)疊在代碼編輯器之上。主窗口的標(biāo)題是“C++Builder6"，它可被進(jìn)一步分解為主菜單、工具欄、組件面板三個(gè)部分。這三個(gè)部分加上另外三個(gè)窗口就是BCBIDE主界面的六個(gè)主要組成部分。程序主窗口：(1)主菜單在BCBIDE主窗口頂部是主菜單，它由File、Edit、Search、View、Project、Run、Component、Database、Tools、Windows、Help等項(xiàng)及相應(yīng)的下拉菜單組成，IDE的大部分功能都可由該菜單系統(tǒng)提供。(2)工具欄BCBIDE的工具欄位于主菜單的左下方，上面排列著若干個(gè)圖標(biāo)。它們分別與主菜單上的某些常用選項(xiàng)相對(duì)應(yīng)，點(diǎn)擊這些圖標(biāo)能更快捷地執(zhí)行相應(yīng)的菜單命令。每個(gè)圖標(biāo)都有自己的名稱，只要將鼠標(biāo)箭頭在圖標(biāo)上停留一點(diǎn)時(shí)間，IDE就會(huì)提示該圖標(biāo)的名稱。如圖4-2所示，上排從左往右依次為New、Open、Save、SaveAll、OpenProject、AddfiletoProject、RemovefilefromProject、Help圖標(biāo)；下排從左往右依次為ViewUnit、ViewForm、ToggleForm/Unit、NewForm、Run、Pause、Traceinto、StepOver圖標(biāo)。工具欄是可以通過(guò)設(shè)置進(jìn)行改變的，所以上述的排列不是固定不變的。圖4-2BCB的工具欄(3)組件面板組件面板位于BCB主窗口的右下方，它由若干個(gè)頁(yè)面組成。點(diǎn)擊頁(yè)標(biāo)簽，可切換當(dāng)前頁(yè)。點(diǎn)擊位于面板右端的兩個(gè)小箭頭，可橫向滾動(dòng)頁(yè)標(biāo)簽，是所有的頁(yè)能顯示。不同版本BCB的組件面板的頁(yè)數(shù)和每頁(yè)上的組件是有差別的，但差別不是很大。BCB支持用戶創(chuàng)建自己的組件并把它安裝到面板上，此外它也允許改變組件在面板上的排列。因此，即使對(duì)同一版本的BCB，不同用戶組件面板的內(nèi)容也不盡相同。下面介紹的是BCB6.0標(biāo)準(zhǔn)安裝下的組件面板：①Standard頁(yè)Standard頁(yè)上有16個(gè)組件，常用的有：主菜單(MainMenu)、標(biāo)簽(Label)、文本編輯框(Edit)、備注框(Memo)、按鈕(Button)、復(fù)選框(CheckBox)、列表框(ListBox)、組合框(ComboBox)、滾動(dòng)條(ScrollBar)、單選按鈕組(RadioGroup)和面板(Panel)等，如圖4-3所示。這些組件主要用于創(chuàng)建應(yīng)用程序界面和各種對(duì)話框。圖4-3Standard頁(yè)上的組件②Additional頁(yè)Additional頁(yè)上有22個(gè)組件，常用的有：快速按鈕(SpeedButton)、掩碼編輯器(MaskEdit)、圖像(Image)、圖形(Shape)和圖表(Chart)等,如圖4-4所示。這些組件用于程序界面設(shè)計(jì)，圖形、圖像顯示等。圖4-4Additional頁(yè)上的組件③Win32頁(yè)Win32頁(yè)上有19個(gè)組件，常用的有：RTF編輯器(RichEdit)、頁(yè)面控制框(PageControl)、進(jìn)度顯示欄(ProgressBar)、微調(diào)按鈕(UpDown)、日期輸入框(DateTimePicker)、月份牌(MouthCalendar)和樹(shù)結(jié)構(gòu)顯示框(TreeView)等，如圖4-5所示。這些控件功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛。圖4-5Win32頁(yè)上的組件④System頁(yè)System頁(yè)上有8個(gè)組件，常用的有：Timer（定時(shí)器）、MediaPlayer（媒體播放器）和OleContainer（Ole容器）等，如圖4-6所示。這些組件用于時(shí)間控制、播放多媒體和插入Ole對(duì)象等。圖4-6System頁(yè)上的組件⑤Dialogs頁(yè)Dialogs頁(yè)上有10個(gè)對(duì)話框組件，最常用的有：打開(kāi)文件對(duì)話框(OpenDialog)、保存文件對(duì)話框(SaveDialog)、字體對(duì)話框(FontDialog)、顏色對(duì)話框(ColorDialog)和打印對(duì)話框(PrintDialog)等，如圖4-7所示。它們將Windows標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)格的對(duì)話框提供給應(yīng)用程序，使用十分方便。圖4-7Dialogs頁(yè)上的組件⑥D(zhuǎn)ataControls、BDE、ADO、DataAccess頁(yè)DataControls、BDE、ADO、DataAccess這幾個(gè)頁(yè)上的組件都是用于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供支持的，與以前版本相比，BCB6.0對(duì)這幾個(gè)頁(yè)面作了較大調(diào)整。DataControls頁(yè)上的組件主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)程序的界面設(shè)計(jì)，如圖4-8所示。其中，DBEdit、DBMemo、DBListBox、DBComboBox、DBRadioGroup等組件分別與Standard頁(yè)上Edit、Memo、ListBox、ComboBox、RadioGroup等組件用法相似，但使用時(shí)要與數(shù)據(jù)表中的字段對(duì)象相聯(lián)系。圖4-8DataControls頁(yè)上的組件DataAccess頁(yè)上的組件主要用于連接各種數(shù)據(jù)集，其中最常用的是數(shù)據(jù)源(DataSource)組件。BDE是“BorlandDatabaseEngine”的縮寫(xiě)，主要提供對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)或符合ODBC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的訪問(wèn)。BDE頁(yè)上的組件有表(Tabel)、查詢(Query)、數(shù)據(jù)庫(kù)(Database)以及存儲(chǔ)過(guò)程(StoredProc)等。圖4-9DataAccess頁(yè)上的組件ADO是Microsoft提出的新一代數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)，ADO頁(yè)面上各個(gè)組件為數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序采用ADO訪問(wèn)方式提供支持。BCB最大限度地在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間保持兼容性，使現(xiàn)有的采用BDE技術(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用能很方便的轉(zhuǎn)換成基于ADO的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用。圖4-10ADO頁(yè)上的組件(4)對(duì)象監(jiān)視窗口(ObjectInspector)ObjectInspector是BCBIDE的另一個(gè)重要組成部分。它是一個(gè)可獨(dú)立控制的窗口，由一個(gè)位于窗口上方的組合框和位于該組合框下方的兩個(gè)頁(yè)面的列表組成。這兩個(gè)頁(yè)分別稱為屬性（Properties）頁(yè)和事件（Events）頁(yè)，單擊頁(yè)標(biāo)簽可在這兩個(gè)頁(yè)之間切換，如圖4-11所示。圖4-11ObjectInspector的兩個(gè)頁(yè)從圖4-11可看到，屬性頁(yè)分為若干行和兩個(gè)欄，每一行對(duì)應(yīng)一項(xiàng)屬性，顯示在第一欄中的是屬性名，第二欄中的是屬性值，圖4-11上部的組合框內(nèi)顯示的“Form1”告訴我們，這是Form1的屬性頁(yè)，它屬于TForm1類，圖中顯示的各項(xiàng)屬性值多數(shù)是缺省定義的初值。在這些屬性中，Caption、Color、Cursor、DragMode、Enabled、Font、Height、Hint、Left、Name、ShowHint、Top、Visible、Width是所有可視控件的共有屬性。窗體是一種組件，同時(shí)又是一個(gè)容器，即窗體中可放入其他組件。因此，窗體是比較復(fù)雜的組件，相應(yīng)地具有較多的屬性。(5)代碼編輯器代碼編輯器窗口被一個(gè)垂直分隔條分成左右兩部分，其左側(cè)被稱為“Explore”區(qū)(可以被關(guān)閉)，右側(cè)是代碼編輯器。源文件在“Explore”區(qū)內(nèi)顯示為一棵樹(shù)，樹(shù)節(jié)點(diǎn)可以折疊或展開(kāi)，雙擊某節(jié)點(diǎn)，即能使編輯器內(nèi)的光標(biāo)轉(zhuǎn)移到對(duì)應(yīng)的代碼上。代碼編輯器不僅是一個(gè)精致的文本編輯器，它還能夠提供許多與處理C++代碼有關(guān)的便利。該編輯器可打開(kāi)多個(gè)頁(yè)面便于同時(shí)處理若干代碼文件，點(diǎn)擊頁(yè)標(biāo)簽可在頁(yè)面間切換。(6)窗體設(shè)計(jì)區(qū)窗體設(shè)計(jì)區(qū)和代碼編輯區(qū)都是位于BCBIDE右下部的獨(dú)立窗口，相互間經(jīng)常會(huì)重疊，因此，經(jīng)常要利用View菜單的ToggleForm/Unit或者Forms(或使用工具欄上相應(yīng)的按鈕)在這些窗口間切換，當(dāng)應(yīng)用程序創(chuàng)建新窗體時(shí)，窗體設(shè)計(jì)區(qū)會(huì)增加一個(gè)新窗口，與此同時(shí)代碼編輯器內(nèi)增加一個(gè)新的頁(yè)面用于編輯相應(yīng)的代碼文件。窗體設(shè)計(jì)是可視化的，利用鼠標(biāo)操作，用戶可把各種組件放入窗體內(nèi)，改變窗體或控件的位置、尺寸等。幫助系統(tǒng)Help窗口有兩個(gè)頁(yè)，一個(gè)是目錄（Topic）頁(yè)，它有樹(shù)狀的目錄結(jié)構(gòu)；另一個(gè)是索引（Index）頁(yè)，使用時(shí)，在窗口上方輸入關(guān)鍵字，按“顯示”按鈕就能打開(kāi)瀏覽相關(guān)內(nèi)容的窗口。(8)系統(tǒng)工具BCB提供許多開(kāi)發(fā)工具用于不同的場(chǎng)合，如Database、SQLExplorer可用于數(shù)據(jù)庫(kù)管理，WinSight32、ObjectBrowser是深入編程所需的分析工具等。4.2應(yīng)用程序界面設(shè)計(jì)在主菜單中選擇文件中的新建，在新建對(duì)話框中選擇應(yīng)用程序,按“是”。圖4-12應(yīng)用程序新建界面(1)編譯程序在菜單中選擇“工程”中的“創(chuàng)建工程1”就可以把程序編譯成為可以直接運(yùn)行的.exe文件。但是這樣編譯而來(lái)的執(zhí)行文件因?yàn)槭莿?dòng)態(tài)連接到庫(kù)函數(shù)，所以在沒(méi)有裝C++Builder的機(jī)子上不能正常運(yùn)行。如果編譯成靜態(tài)連接庫(kù)，則可以在所有的機(jī)上運(yùn)行的程序，具體操作：打開(kāi)【project】的【Options】，把packages頁(yè)中的“buildwithruntimepackages”的勾去掉，linker頁(yè)中的“usedynamicRtl”的勾去掉，再在compiler頁(yè)中按release鍵。(2)保存程序在主菜單中選擇“文件”中的“工程另存為”選項(xiàng)，再把所有文件(包括.cpp、.bak)都保存到一個(gè)目錄下面。圖4-13工程保存(3)運(yùn)行程序在菜單中選擇【Run】，或者直接按快捷菜單上的運(yùn)行按鈕，還有就是按快捷鍵F9，這就可以運(yùn)行當(dāng)前程序。4.3軟件設(shè)計(jì)過(guò)程(1)程序設(shè)計(jì)思路新建立一個(gè)程序，要求正確反應(yīng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，結(jié)合各組件的關(guān)系，加入適當(dāng)?shù)某绦?，以?shí)現(xiàn)其具有控制電機(jī)啟動(dòng)及停止功能，能實(shí)時(shí)采集拉壓力傳感器信號(hào)，采集到減震器活塞桿做上升和下降運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移和阻尼力的數(shù)據(jù)，經(jīng)電腦處理后，由軟件工作界面自動(dòng)得出反映減震器示功特性的示功圖，且具有自動(dòng)保存、打開(kāi)數(shù)據(jù)功能。程序設(shè)計(jì)的具體流程如下圖所示：圖4-14程序設(shè)計(jì)流程圖按下啟動(dòng)按鈕SQ1后線路通電，研華PCI-1761板卡將開(kāi)關(guān)量信號(hào)傳輸給變頻器，變頻器處理完開(kāi)關(guān)量信號(hào)后，電動(dòng)機(jī)M1開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)有一個(gè)提速過(guò)程，所以在電動(dòng)機(jī)到達(dá)全速之前，接近開(kāi)關(guān)1不工作，所以要延時(shí)4秒鐘，延時(shí)結(jié)束之后，接近開(kāi)關(guān)1將啟動(dòng)，此時(shí)多功能數(shù)據(jù)采集器開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，采集減震器活塞桿的一個(gè)上升與下降的過(guò)程，即高速采樣。隨后進(jìn)行一個(gè)循環(huán)判斷，因?yàn)楸菊n題的要求是1次測(cè)試，最多包括15次循環(huán)，最終測(cè)試結(jié)果是15次的平均值，測(cè)試次數(shù)可設(shè)定，1次循環(huán)所采集的數(shù)據(jù)不少于360個(gè)，所以判斷循環(huán)次數(shù)是否小于15次。如果小于15次的話就繼續(xù)循環(huán)采樣，而如果大于等于15次的話則停止循環(huán)采樣，然后將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算與分析，取采樣數(shù)據(jù)的平均值，最終得出減震器示功特性曲線圖，這是程序運(yùn)行的全過(guò)程，程序編輯的時(shí)候則按照這個(gè)流程進(jìn)行，其中高速采樣部分會(huì)在下面詳細(xì)介紹。(2)通信程序設(shè)計(jì)①通信方式通信方式采取上位機(jī)程序(C++Builder6.0)主動(dòng)讀取下位機(jī)程序的方式，也就是利用研華PCI-1711L和研華PCI-1961板卡把需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存放在寄存器中，上位機(jī)通過(guò)讀取這些寄存器的地址來(lái)獲得其中的數(shù)據(jù)，本程序中讀取的量有減震器的阻尼力和位移。②通信前的準(zhǔn)備本軟件需要MXComponent通信控件的支持，其安裝順序?yàn)椋篴、安裝EnMEL，這是一個(gè)軟件環(huán)境；b、安裝MXComponent(見(jiàn)目錄SW3D5C-ACT-E)，需要序列號(hào)，見(jiàn)光盤(pán)；c、進(jìn)行MXComponent通信配置。單擊“CommunicationSetupUtility”，彈出對(duì)話框，單擊“Wizard..”，在“Logicalstationnumber”中輸入0，下一步選擇通信串口號(hào)，再下一步選擇CPU類型,再下一步默認(rèn)設(shè)置，再下一步“Comment”可不填，點(diǎn)Finish按鈕，配置結(jié)束。③編程前的準(zhǔn)備在C++Builder6.0中需要導(dǎo)入一個(gè)Active控件，“MITSUBISHActPcComControlsVer3.0”。安裝后在ActiveX控件出現(xiàn)下圖幾個(gè)控件：選擇即可。(3)程序部分本課題數(shù)據(jù)采集采用高速采樣方式，通過(guò)模擬量的輸入，高速采集數(shù)據(jù)信號(hào)。下面將介紹一下數(shù)據(jù)采集的過(guò)程及相應(yīng)的方法。①初始化采樣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)對(duì)于FAI(FastAnalogInput，高速模擬量輸入)數(shù)據(jù)采集操作，緩存的大小不是由FIFO決定的。在開(kāi)始采樣操作前，必須設(shè)置要采樣的個(gè)數(shù)即采樣緩存的大小。如果板卡使用了FIFO，并且是中斷傳輸方式，那么buffer大小應(yīng)該是FIFO/2大小的整數(shù)倍(偶數(shù))，且推薦為通道數(shù)的整數(shù)倍。如果是DMA傳輸方式，則buffer大小應(yīng)該是偶數(shù)。如果是總線主控DMA(bus-masterDMA)傳輸方式，buffer大小沒(méi)有限制，推薦大于4K字節(jié)。②啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集操作通過(guò)函數(shù)DRV_FAIIntStart啟動(dòng)中斷方式數(shù)據(jù)采集操作，函數(shù)DRV_FAIDmaStart和DRV_FAIDmaScanStart用來(lái)啟動(dòng)DMA方式數(shù)據(jù)采集操作，DRV_FAIDmaExStart用來(lái)啟動(dòng)總線主控DMA(bus-masterDMA)數(shù)據(jù)采集操作。不同的數(shù)據(jù)采集方法需要不同的設(shè)置，因此需要為每種方法創(chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針作為函數(shù)的參數(shù)，把相應(yīng)的設(shè)置信息傳送給驅(qū)動(dòng)程序。③數(shù)據(jù)傳輸一旦開(kāi)始數(shù)據(jù)采集操作，用戶必須知道當(dāng)前的采樣狀態(tài)，以便及時(shí)的把數(shù)據(jù)從采樣緩存中傳輸?shù)接脩艟彺嬷?，用戶根?jù)需要再做進(jìn)一步的處理。有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，一是允許驅(qū)動(dòng)向用戶發(fā)預(yù)定的事件(調(diào)用函數(shù)DRV_EnableEvent)，并等待事件發(fā)生的通知(調(diào)用DRV_CheckEvent)，當(dāng)?shù)玫绞录ㄖ?，調(diào)用函數(shù)DRV_FAICheck查詢當(dāng)前的數(shù)據(jù)采集狀態(tài)；二是通過(guò)時(shí)刻查詢數(shù)據(jù)采集狀態(tài)(反復(fù)調(diào)用DRV_FAICheck)。當(dāng)有事件發(fā)生或查詢到的狀態(tài)表明半個(gè)采樣緩存已填滿，用戶就可以通過(guò)調(diào)用函數(shù)DRV_FAITransfer及時(shí)的把數(shù)據(jù)從采樣緩存中傳輸?shù)接脩艟彺嬷腥ァ?4)數(shù)據(jù)傳輸方式：

上面4幅圖顯示了循環(huán)模式時(shí)采樣緩存的使用過(guò)程：①數(shù)據(jù)采集緩存被分為相等大小的兩部分，稱為第一半(低半)和第二半(高半)緩存。當(dāng)采樣開(kāi)始后，驅(qū)動(dòng)先填充第一半緩存。②如果用戶調(diào)用了DRV_EnableEvent函數(shù)允許事件觸發(fā)，那么當(dāng)驅(qū)動(dòng)填滿第一半緩存后，會(huì)發(fā)送ADS_EVT_BUFCHANGE事件，用戶這時(shí)需要及時(shí)取走數(shù)據(jù)，否則在循環(huán)模式的情況下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)再次填充該緩存時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)被覆蓋。③當(dāng)?shù)谝话刖彺嫣顫M后，數(shù)據(jù)采集繼續(xù)進(jìn)行，這時(shí)驅(qū)動(dòng)開(kāi)始填充第二半緩存。④當(dāng)?shù)诙刖彺嫣顫M以后，如果用戶調(diào)用了DRV_EnableEvent函數(shù)允許事件觸發(fā)，那么這時(shí)驅(qū)動(dòng)會(huì)