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一、設(shè)備總體概述

二、測控系統(tǒng)（NI cRIO 實(shí)時(shí)平臺(tái)）

1. 核心硬件配置

• 主控：NI cRIO 實(shí)時(shí)控制器（實(shí)時(shí) FPGA 架構(gòu)，高同步性，滿足動(dòng)態(tài)正弦加載閉環(huán)控制）

• 模擬輸出模塊 NI 9263

  4 通道模擬電壓輸出，用于伺服驅(qū)動(dòng)器指令給定，輸出連續(xù)正弦控制信號(hào)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出幅值、頻率，實(shí)現(xiàn)電缸位移 / 力閉環(huán)驅(qū)動(dòng)。

• 模擬輸入模塊 NI 9215

  高分辨率多通道模擬采集，采集力傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器模擬信號(hào)，同步記錄動(dòng)態(tài)交變載荷波形。

• 數(shù)字 IO 模塊 NI 9375

  雙向數(shù)字通道，設(shè)備安全回路、急停、限位、電磁閥、指示燈、伺服使能信號(hào)交互。

• 數(shù)字輸入模塊 NI 9411

  差分?jǐn)?shù)字采集，讀取硬件上下限位、安全門、光柵、故障反饋、編碼器位置信號(hào)，高速響應(yīng)超限保護(hù)。

2. 控制功能

1. 正弦波交變加載

   支持位移模式 / 力模式雙閉環(huán)正弦輸出，獨(dú)立設(shè)置：

• 幅值：力幅值 0~1000N 可調(diào) / 位移幅值按行程自定義

• 頻率：0~10Hz 連續(xù)可調(diào)（根據(jù)電缸速度 500mm/s 匹配極限試驗(yàn)頻率）

• 偏移量：靜態(tài)預(yù)載疊加正弦交變載荷

• 波形切換：純正弦、半正弦、三角波、梯形波可選

2. 彎扭復(fù)合同步加載

   雙電缸同步相位控制，彎曲、扭轉(zhuǎn)波形相位差可設(shè)定，模擬實(shí)車顛簸轉(zhuǎn)向復(fù)合受力工況。

3. 實(shí)時(shí)同步采集

   FPGA 硬件同步采集，控制輸出與數(shù)據(jù)采集微秒級(jí)同步，無相位滯后，精準(zhǔn)記錄疲勞動(dòng)態(tài)曲線。

4. 多級(jí)安全保護(hù)

   力超限、位移超限、頻率過載、伺服故障、硬件限位、急停自動(dòng)停機(jī)并鎖存故障數(shù)據(jù)。

3. 軟件平臺(tái)

• 參數(shù)配置界面：頻率、幅值、循環(huán)次數(shù)、預(yù)加載荷、保護(hù)閾值

• 實(shí)時(shí)曲線：力 - 時(shí)間、位移 - 時(shí)間、力-位移曲線

• 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：循環(huán)次數(shù)、峰值谷值、實(shí)時(shí)波形、試驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)導(dǎo)出

• 耐久計(jì)數(shù)：到達(dá)設(shè)定循環(huán)自動(dòng)停機(jī)，記錄失效時(shí)刻數(shù)據(jù)

三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)：伺服電動(dòng)缸單元

1. 額定輸出推力：1000N

2. 最大運(yùn)行速度：500mm/s

3. 驅(qū)動(dòng)形式：伺服電機(jī) + 精密滾珠絲杠，低間隙、高重復(fù)定位精度

4. 加載模式切換：

• 位移閉環(huán)：給定正弦位移幅值，控制方向盤變形量

• 力閉環(huán)：搭配拉壓力傳感器，恒定交變力正弦加載

5. 配套部件：高精度力傳感器、關(guān)節(jié)萬向接頭、加載工裝，消除側(cè)向附加彎矩

四、機(jī)械結(jié)構(gòu)方案

1. 基礎(chǔ)底板

   加厚鋼板整體銑削底板，加工標(biāo)準(zhǔn) T 型槽，方便工裝快速定位、夾具前后左右調(diào)節(jié)，配重加強(qiáng)，抑制高速正弦加載振動(dòng)。

2. 主機(jī)框架

   重型工業(yè)鋁型材模塊化搭建，強(qiáng)度高、拆裝靈活，方便拓展雙電缸（彎曲 + 扭轉(zhuǎn)雙工位）；型材內(nèi)部可布線，外觀整潔，減重同時(shí)保證動(dòng)態(tài)剛度，高頻疲勞試驗(yàn)無共振變形。

3. 工裝夾具

   方向盤專用定位工裝，適配不同規(guī)格方向盤花鍵、安裝底座，快速換型；角度調(diào)節(jié)支座，可調(diào)整加載施力點(diǎn)高度與力臂，滿足不同標(biāo)準(zhǔn)彎曲 / 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)要求。

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