1绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究思路 4
1.3 主要研究内容 7
参考文献 9
第一篇 载荷加载器结构设计 10
2大负荷扭转/拉压及其复合振动试验机的结构设计 10
2.1 方案优选 10
2.2 滚珠逆螺旋机构输出拉压/扭转复合载荷的工作原理 12
2.3 拉压/扭转及拉（压）扭复合功能实验机的机械结构及工作原理 14
2.4 力（运动）转换机构承载能力的计算 20
2.5 三维实体造型 24
3直线/转动转换机构的CAE设计 28
3.1 机构运动仿真（ADAMS）设计 28
3.1.1 运动仿真（ADAMS）分析基础 28
3.1.2 逆螺旋转换机构运动仿真分析 36
3.1.3 仿真结果与分析 39
3.2 力（运动）转换机构ANSYS接触分析 42
3.2.1 力（运动）转换机构接触问题的理论分析 42
3.2.2 有限元分析前处理 46
3.2.3 计算结果与分析 54
4直线/转动转换机构的理论设计及优化计算 57
4.1 力（运动）转换机构各参数的设计计算 57
4.1.1 螺旋升角 57
4.1.2 滚道型面形状与接触角 62
4.1.3 螺旋中径与滚道曲率半径 63
4.1.4 滚珠直径/滚珠数/滚道数 64
4.2 滚珠运动及滑移分析 68
4.2.1 滚珠运动分析 68
4.2.2 滚珠螺旋副的自锁效应 72
4.2.3 滚珠滑移及自锁对高速性的影响 73
4.2.4 滚珠滑移速度 75
4.2.5 减小滚珠滑移及自锁的方法 81
4.3 滚珠螺旋副的额定负载及工作寿命 83
4.3.1 滚珠与滚道处的塑性变形 83
4.3.2 滚珠螺旋副的额定负载 85
4.3.3 工作寿命计算 87
4.4 关键零件强度校核 88
4.4.1 推力球轴承校核 88
4.4.2 扭矩传感器连接螺栓校核 89
4.4.3 轴与法兰连接花键校核 90
参考文献 91
第二篇 载荷加载器动力系统设计 94
5液压伺服系统静态设计 94
5.1 试验机液压伺服系统主要技术指标 94
5.2 液压伺服系统方案的确定 95
5.3 负载特性分析 98
5.4 液压动力系统的优化设计 102
5.5 液压缸主要参数的计算及伺服阀的选择 107
5.6 其他液压元件参数的计算及选型 113
5.7 最大功能曲线 120
6基于MATLAB的电液伺服系统仿真 123
6.1 角位移控制系统 123
6.1.1 角位移控制系统结构原理 123
6.1.2 角位移控制系统数学模型 125
6.1.3 角位移控制系统动态分析 130
6.2 扭矩控制系统 139
6.2.1 扭矩控制系统结构原理 140
6.2.2 扭矩控制系统的数学模型 141
6.2.3 扭矩控制系统动态分析 144
6.2.4 扭矩控制系统总结 156
参考文献 157
第三篇 载荷加载器控制系统设计 161
7载荷加载器的控制系统硬件设计 161
7.1 控制系统硬件设计方案 161
7.2 下位高速伺服控制器电路设计 163
7.2.1 DSP伺服控制器最小系统 163
7.2.2 控制器辅助电源模块 164
7.2.3 模拟量A/D前向采样电路 166
7.2.4 模拟量D/A后向输出电路 169
7.2.5 复杂可编程逻辑器件CPLD电路 170
7.2.6 串口通信模块 172
7.2.7 电机及电磁溢流阀控制电路 173
7.3 主要电气元件的设计与选择 174
7.3.1 伺服控制器 174
7.3.2 伺服阀放大器 175
7.3.3 传感器 176
7.3.4 数据采集卡 180
7.3.5 工业控制计算机系统 181
8控制算法研究及控制软件设计 183
8.1 控制系统软件方案 183
8.2 控制算法研究 185
8.2.1 数字PID伺服控制算法 186
8.2.2 参数自整定模糊PID伺服控制算法 187
8.2.3 基于半实物仿真技术的控制算法验证 192
8.3 测试与控制软件设计 196
8.3.1 下位机DSP伺服控制器软件实现 196
8.3.2 上位工控机测控软件的编程实现 199
8.3.3 控制系统的抗干扰设计 202
参考文献 208
附录 213
图a.往复直线运动转化为来回摆动的逆螺旋机构 213
图b.扭转试验机总体布置装配图 214
图c.液压动力系统设计图 214
图d.伺服控制系统设计图 215
图e.逆螺旋扭转疲劳试验系统试制装配实物图 215
后记 216