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摘 要

直线滚动导轨副是数控机床的重要组成部分，其运行状态是否正常直接影响到数控机床的运行效率，因此，我们需要设计出一套监测系统对其运行状态进行实时监测来避免数控机床发生故障。当然，我们也可以使用该监测系统对数控机床导轨副提出优化建议，以便设计出更高精度的机床。

本课题的主要研究对象是直线滚动导轨副，主要需要完成的工作为：

1. 利用Pro/E软件对直线滚动导轨副进行三维建模和运动仿真分析，确定监测系统所要监测的参数。

2. 根据已经确定的待测参数，设计出监测系统总体结构，并进行各类传感器和数据采集设备的选型与接线。

3. 利用LabVIEW软件设计出一套直线滚动导轨副监测系统，实现实时数据的采集与保存功能。

本课题设计出的监测系统是基于LabVIEW软件开发，结构简单，操作便捷，能适应多种测试环境，基本满足直线滚动导轨副实时运行数据的采集与保存需求。

关键词：导轨副 运动仿真 监测系统 LabVIEW

Design of Simulation and Monitoring System of Guideway Motion of CNC Machine Tool

Abstract

The linear rolling guide pair is an important part of the numerical control machine tool. The normal operation state directly affects the operating efficiency of the numerical control machine tool. Therefore, we need to design a monitoring system to monitor the running status in real time to avoid the failure of the numerical control machine tool. Of course, we can use this monitoring system to put forward optimization suggestions for the guide rails of CNC machine tools in order to design higher-precision machine tools.

The main research object of this topic is the linear rolling guide pair. The main tasks to be accomplished are:

1. Using Pro/E software to perform three-dimensional modeling and motion simulation analysis on the linear rolling guide pair to determine the parameters to be monitored by the monitoring system.

2. Based on the parameters to be measured that have been determined, design the overall structure of the monitoring system, and conduct selection and wiring of various types of sensors and data acquisition equipment.

3. Using LabVIEW software to design a set of linear rolling guides monitoring system to achieve real-time data acquisition and preservation.

The monitoring system designed in this project is based on LabVIEW software development. It has a simple structure and convenient operation. It can adapt to a variety of test environments and basically meet the requirements for the collection and preservation of real-time running data of linear rolling guides.

Key Words: Guideway; Motion simulation; Monitoring system; LabVIEW

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 直线滚动导轨副国内外研究现状 1

1.3 主要研究内容 2

1.4 本章小结 3

第二章 导轨副运动仿真 4

2.1 导轨副结构 4

2.2 Pro/E软件简介 4

2.3 导轨副三维建模 5

2.4 导轨副运动仿真及分析 6

2.4.1 导轨副的运动仿真 6

2.4.2 导轨副的运动分析 7

2.5 本章小结 7

第三章 监测系统总体设计 8

3.1 监测系统要求分析 8

3.2 测试系统设计原理 8

3.2.1 测控点分析 8

3.2.2 监测系统总体设计及原理图 9

3.3 软件平台的选择 11

3.4 本章小结 11

第四章 硬件选型 12

4.1 传感器的选型 12

4.1.1 温度传感器的选型 12

4.1.2 位移传感器的选型 14

4.1.3 加速度传感器的选型 17

4.1.4 拉压力传感器的选型 20

4.2 数据采集设备的选型 23

4.2.1 数据采集卡的选型 23

4.2.2 数据采集机箱 27

4.3 数据采集系统电路设计 28

4.3.1 国家接线标准 28

4.3.2 监测系统硬件接线图 28

4.4 电气柜内部元件布局 29

4.5 经济性分析 30

4.6 本章小结 31

第五章 LabVIEW软件设计 32

5.1 软件功能分析 32

5.2 软件界面拓扑图 32

5.3 软件界面介绍 33

5.3.1 欢迎界面 33

5.3.2 登录界面 34

5.3.3 主界面 35

5.3.4 参数设置界面 37

5.3.5 监测界面 38

5.4 本章小结 40

第六章 总结与展望 41

参考文献 43

致谢 45

第一章 绪论

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