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1、驱动桥壳疲劳试验机控制部分设计摘要汽车的驱动桥位于传动系的末端，其基本作用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右驱动车轮，驱动汽车行驶。驱动桥质量的好坏直接影响到汽车总体质量，而驱动桥壳质量在驱动桥总成质量中占据重要地位。因此，有必要设计驱动桥壳疲劳检测机，对驱动桥壳的质量进行检测，本文就是设计驱动桥壳疲劳检测机的控制部分。本课题对于驱动桥桥壳疲劳试验具有现实意义，通过液压伺服作动器来模拟汽车行驶时的载荷情况，然后对驱动桥壳进行疲劳分析，以此来试验是否满足安全需要，并以此进行改进，最终设计出合乎生产需要的驱动桥桥壳。本论文主要分为三部分：电路，程序，驱动加载控制系统。首先设
2、计出符合要求的电路，其次编写出能够控制电路运行的程序，最后对驱动桥壳进行加载驱动，来完成试验。关键词：驱动桥壳；疲劳检测；控制系统AbstractVehicle drive axle at the end of transmission, the basic role is to increase the transmission came directly from the drive shaft or torque, the torque distribution to the left and right drive wheels, drive the vehicle. Drive ax
3、le assembly quality directly affects the overall quality of cars, but the quality of the drive axle housing quality in the drive axle assembly occupies an important position. Therefore, it is necessary to design axle fatigue testing machine, the drive axle housing quality testing, this is the design
4、 of axle fatigue testing machine control section.Therefore, the subject of the drive axle housing on the fatigue test of practical significance, through the hydraulic servo actuator to simulate the vehicle driving load conditions, then the fatigue analysis of drive axle housing in order to test whet
5、her security needs, and This was improved in line with production of the final design of the drive axle housing needs.This thesis is divided into three parts: the circuit, program, drive load control system. First designed to meet the requirements of the circuit, followed by preparation of a running
6、 program to control the circuit, and finally loaded on the drive axle, to complete the test.Keywords: drive axle housing; fatigue detection; control system1.引言1.1国内外研究状况驱动桥桥壳是汽车上的主要零件之一，它既是底盘中最为主要的承载部件，又是汽车运动的主要传力部件，同时还是驱动桥中其他总成(主减速器、差速器、半轴等)的外壳，对它们起到安装支撑和保护的作用。因此，驱动桥的强度和疲劳寿命是设计时必须加以考虑的重要指标之一。桥壳在使用过
7、程中承受的交变载荷造成的结构疲劳损伤是桥壳的主要损伤形式之一。当这种损伤积累到一定极限的时候，将会产生局部的微观裂纹，随着裂纹扩展，最后产生宏观的裂纹使产品损坏。机械可靠性研究，主要以产品的寿命特征作为研究对象，而疲劳是机械结构和零部件的主要破坏形式，据统计有80以上的机械失效都源于疲劳破坏，这是由于大多数机械结构和零部件都工作在循环载荷下造成的。1疲劳寿命是汽车零部件的主要设计目标之一。引起结构疲劳失效的交变载荷的峰值往往远远低于静态断裂分析估算出来的安全载荷。如果系统部件不具有足够的疲劳强度, 可能会引起结构的永久性破坏,并产生对生命的潜在威胁。据统计, 约有50% - 90%的机械结构破
8、坏是属于疲劳破坏。因此, 承受交变载荷的零部件的疲劳强度和寿命预测是现代汽车生产企业迫切需要解决的问题。2关于动载荷引起疲劳失效的机理问题直至现在尚不能做出明确的解释，人们研究疲劳寿命仍然要通过试验完成。早在1871年德国工程师August Wohler就提出了表征循环应力与寿命之间关系的S-N曲线和疲劳极限的概念。1910OHBasquin提出了金属S-N曲线的经验规律，指出应力对疲劳循环数的双对数坐标图在很大的应力范围内表现为线性关系。这一理论沿用至今，仍然是寿命预测的根本理论。但S-N曲线只能预测恒幅对称循环应力下的寿命，对于变幅应力下的寿命却不能直接应用。对此，MAMiner在1945
9、年，提出了线性疲劳累积损伤理论，建立了多级应力下的疲劳寿命模型3，从而解决了变幅载荷下的寿命预测问题。1954年，LFCoffin和SSManson又提出了表征塑性应变幅与疲劳寿命CoffinManson公式，从而，形成了适于塑性变形状态下的疲劳寿命估算的局部应变法。4从另一方面，在1960年至1970年前后，EBHaugen、EBStulen、DKececioglutlo、AMFreudenthali5等人，在疲劳可靠性理论的研究和应用方面取得了突破，将静强度应力强度干涉模型用于疲劳可靠性设计中，将经典的应力强度干涉模型中静强度概率分布变为在指定寿命下的疲劳强度的分布，将静应力的概率分布变为
10、疲劳应力的概率分布，逐渐完善了用应力与强度干涉关系进行疲劳可靠性设计的一套方法，并提出了著名的疲劳可靠性应力强度干涉模型6，为疲劳可靠性研究奠定了重要的理论基础。此后，关于机械可靠性设计与疲劳问题的理论与应用方面的研究更是吸引了众多研究人员，研究主要集中在干涉模型的推广和可靠度的计算方法方面。7自从人们发现了利用试验这一手段来研究和探索材料的特性以来，各种用于加载试验的设备和系统不断产生，其性能不断完善，试验手段不断拓展。但是，随着生产力水平的提高和科学技术的飞速发展，人们对各种新柏料的强度试验提出了更高的要求，我们关心的不单是试件在恒定载荷下的强度，而目还关心它们在某种规律下被加载时的表现。
11、要完成特定规律下的加载控制，靠传统的控制方法实现起来是比较复杂的，尤其是对于某些复杂的加载过程来说，传统的控制系统是难于实现的。让人感到庆幸的是，人类文明已经进入计算机时代，计算机的应用已走入科研和生产的各个领域，并在这些领域为我们开辟了许多新的发展空间。和其它许多科研领域一样，材料的强度实验也进入了计算机时代。计算机参与控制的疲劳强度试验系统是一种软硬件结合的控制系统，相对于传统的控制系统而言，其优势是不言而喻的。首先，它可以完成较为复杂的控制过程：其次，它的造价较低，随着计算机产业的飞速发展，硬件产品的成本逐年下降，现在，我们只要花费较小的代价就能构建功能较为全面，能完成较为复杂试验过程的
12、控制系统；另外，值得一提的是，计算机参与构成的实验控制系统具有试验结果的存储和分析功能，使得此类系统能为研究人员提供及时准确的试验数据和结果分析，从而大大缩短试验周期，提高试验效率。由此看来，开发操作简便，功能强大的试验控制系统是有其实际意义的。在六七十年代，多数试验机是采用传统的机电控制手段实现对试验过程的控制，对此类设备中普遍存在操作过程烦琐、试验精度不高、试验数据的保存不便和处理不及时等问题，上述问题的存在，在一定程度上限制了试验机的使用和发展。八十年代中后期，随着计算机技术的普及，国外的一些厂家己经将计算机控制技术引入疲劳试验领域，试验机产业就其规模、品种、先进程度、销售量而言以美国，
13、德国、日本等国为领先水平。比较知名厂家有：美国的MTS公司、奥尔森公司(OLSEN)和总部设在美国的英斯特朗(INSTRON)公司；德国的MFL公司、申克(SCHENCK)公司、沃尔伯特(WOLPERT)公司和茨维克(ZWICK)公司；网本的岛津公司、东京衡机公司、东洋精机公司以及松泽公司等等。我国对试验机领域新仪器和新设备的研制起步较晚，直到七十年代，长春试验机厂研制出50吨动静万能试验机，长春试验机所以及济南、天水红山试验机厂研制出电液伺服试验机，才把我国动态试验机研究水平提高了一大步。近年来圈内试验机行业正加快步伐，广泛采用计算机控制、电液伺服、高精度测力和测变形技术，研制出各种金属和非
14、金属的疲劳试验仪器和工况动态力学试验设备，填补了国内空白，部分设备还达到了国际先进水平，同时，也使我国的试验领域得到了进一步扩展。但是与国际先进水平相比，我国的试验机水平还相差较远，因为相关领域如电液伺服阀、伺服液压缸、电子技术、计算机技术等相对比较薄弱，在一定程度上影响了试验机行业的发展，部分关键零部件仍需进口。因此，赶超世界先进水平，实现全部产品和零件国产化，仍是我国试验机行业今后的奋斗目标。不同类型的疲劳试验须用与之相适用的疲劳试验机来完成。疲劳试验机的种类很多，分类也很复杂，可以归纳为下列几种类型：按照试验目的可分为：一般目的和特殊目的两种疲劳试验机；按照载荷类型可分为：轴向加载疲劳试
15、验机、弯曲疲劳试验机、扭转疲劳试验机和弯扭组合疲劳试验机；按照载荷产生的方式可分为：恒定力加载的疲劳试验机、曲柄偏心机构加载的试验机、电磁激振加载的试验机、液压加载的试验机、气动加载的试验机和电液气动加载的试验机；按照试验机工作特性可分为：共振式和非共振式疲劳试验机：按照载荷谱的类型可分为：试件、零部件以及全尺寸(整个结构如飞机)疲劳试验机。对特定的疲劳试验，应根据其试验特点选用与之相适用的疲劳试验机。否则，得出的试验数据可能会与实际情况不符，甚至得出错误的结论对于驱动桥壳的疲劳试验除了现场试验外还有道路模拟试验，道路模拟试验就是通过试验设备对车辆道路试验进行模拟，是在试验台上对道路条件和试验
16、特征的再现过程，实质上是对驱动桥实际工作状况的一种仿真过程。道路模拟机是20世纪60年代，首先在国外发展起来的一种室内试验技术，目前国内汽车厂家主要采用美国MTS公司及德国Schenck道路模拟机。从输入结构形式看，主要有轮耦合和轴耦合两大类。其特点在于通过计算机控制液压执行机构，再现采样路面的波形或进行功率谱模拟，达到模拟车辆在道路上行驶时由于路面不平而产生振动的效果，从而考核被试产品的振动特性或疲劳可靠性。目前的道路试验机已经能够精确地控制工作台面的位移、速度和加速度，在室内再现车辆在实际行驶中所遇到的各种复杂工况，比较准确地再现预定路面，从而再现振动环境。8过去我国主要采用对桥壳样品进行
17、台架试验和整车行驶试验来考核其强度和刚度，有时采用桥壳上贴应变片的电测方法，让汽车在选定的典型路段上满载行驶，以测定桥壳的应变力；但这些方法都是在有桥壳样品的情况下才能采用。传统的驱动桥桥壳设计方法，是将其看成简支梁并校核特定断面的最大应力值。但这种方法不可避免的经验性、局限性和盲目性已经暴露出来。9目前对于驱动桥壳的疲劳试验还是有很多分析研究的，比如何泽民等研究了汽车后桥壳垂直弯曲疲劳强度评价方法，孙春方等对PALIO后桥壳进行了应变疲劳分析，王占奎依据后桥载荷谱分析了桥壳的疲劳寿命，高山辉等对XN-1040轻型汽车汽车后桥壳体进行三维有限元应力计算，彭为等基于有限元分析预测了轿车后桥桥壳的
18、疲劳寿命，郑燕萍对汽车驱动桥壳的有限元动态分析，姚晓舸对采用比例伺服系统的驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳试验装置研究等等。1.2研究意义一般在汽车生产厂商生产汽车时，都会对其零部件进行静强度计算，这样最终设计出来的零部件一般都会较好的满足静强度要求。然而，在汽车行驶过程中，各零部件要受到各种交变载荷，这种交变载荷一般低于拉伸强度极限，在这种交变载荷反复作用下，会发生裂纹萌生和扩展并导致突然断裂，这种现象称为疲劳破坏。驱动桥作为汽车底盘的重要部件，无论是在产品开发阶段还是生产检验阶段，都必须对驱动桥的疲劳性能进行检验。10驱动桥壳设计中要求有足够的强度和刚度，质量小，有足够的疲劳寿命等。合理地设计驱动桥
19、壳也是提高汽车平顺性和舒适性的重要措施。许多厂家在实际设计过程中，往往根据经验和类比，设计出汽车驱动桥壳，然后进行试产，并进行驱动桥壳台架试验，以对设计进行修正。这是一个反复修改和调整的过程。6在汽车生产制造过程中，驱动桥总成通常作为一个部件由桥总成制造厂提供给汽车主机厂，一般在总成制造厂并没有对桥总成疲劳寿命性能进行检测的环节和手段，无法衡量桥总成装配后的疲劳性能的好坏。现在，越来越多的桥总成制造厂意识到这些问题并逐步重视起来，对新开发产品进行疲劳寿命试验并对批量产品进行抽样检测，使其缺陷和薄弱环节得到充分暴露，以期获得具有针对性的检测数据来研究和改进桥总成在设计、制造及装配工艺中存在的问题
20、，进一步研究并提出修改意见，以提高桥总成的整车装配使用性能。11设计一款疲劳试验机，对驱动桥壳进行疲劳试验，来检验驱动桥壳是否满足使用需求，具有现实意义。2.疲劳试验机总体方案设计疲劳试验机主要解决三个问题：电路，程序，驱动加载控制系统2.1电路电路主要内容是设计出能够带动气缸自动装夹的电路图，采用80C51的单片机来作为电路的核心，控制气缸来对驱动桥壳自动装夹。2.2程序程序主要是用来控制气缸运行的。怎样控制单片机来完成对驱动桥壳的装夹。使用C语言编写程序，设定一个中断操作，当检测到中断发生时，单片机开始控制电磁阀，进而控制气缸完成动作。2.3驱动加载控制系统把驱动桥壳装夹完毕之后，接下来就
21、是试验来。使用伺服作动器来模拟车辆行驶过程中的交变载荷，使用伺服作动器自带的控制器对驱动桥壳施加不同幅值、不同频率、不同波形的载荷，直到桥壳发生疲劳损坏，然后控制器回自动生成报告，完成试验。3.电路设计3.1VISIOMicrosoft Office Visio 2007 是微软公司出品的一款的软件，它有助于 IT 和商务专业人员轻松地可视化、分析和交流复杂信息。它能够将难以理解的复杂文本和表格转换为一目了然的 Visio 图表。该软件通过创建与数据相关的 Visio 图表（而不使用静态图片）来显示数据，这些图表易于刷新，并能够显著提高生产率。使用 Office Visio 2007 中的各种
22、图表可了解、操作和共享企业内组织系统、资源和流程的有关信息。Office Visio 2007 有两种独立版本：Office Visio Professional 和 Office Visio Standard。Office Visio Standard 2007 与 Office Visio Professional 200 7 的基本功能相同，但前者包含的功能和模板是后者的子集。Office Visio Professional 2007 提供了数据连接性和可视化功能等高级功能，而 Office Visio Standard 2007 并没有这些功能。 Office Visio 2007
23、提供了各种模板：业务流程的流程图、网络图、工作流图、数据库模型图和软件图，这些模板可用于可视化和简化业务流程、跟踪项目和资源、绘制组织结构图、映射网络、绘制建筑地图以及优化系统。图3-1 visio界面图使用 Office Visio 2007 中的新增功能或改进功能，可以更轻松地将流程、系统和复杂信息可视化： 借助模板快速入门。Office Visio 2007 提供了特定工具来支持 IT 和商务专业人员的不同图表制作需要。使用 Office Visio Professional 2007 中的 ITIL（IT 基础设施库）模板和价值流图模板，可以创建种类更广泛的图表。使用预定义的 Micr
24、osoft SmartShapes 符号和强大的搜索功能可以找到合适的形状，而无论该形状是保存在计算机上还是网站上。 快速访问常用的模板。通过浏览简化的模板类别和使用大模板预览，在新增的“入门”窗口中查找所需的模板。使用“入门”窗口中新增的“最近打开的模板”视图找到您最近使用的模板。 从示例图表获得灵感。在 Office Visio Professional 2007 中，打开新的“入门”窗口和使用新的“示例”类别，可以更方便地查找新的示例图表。查看与数据集成的示例图表，为创建自己的图表获得思路，认识到数据为众多图表类型提供更多上下文的方式，以及确定要使用的模板。 无需绘制连接线便可连接形状。
25、只需单击一次，Office Visio 2007 中新增的自动连接功能就可以将形状连接、使形状均匀分布并使它们对齐。移动连接的形状时，这些形状会保持连接，连接线会在形状之间自动重排。 Microsoft Office Visio 2007 绘图和图表制作软件有助于 IT 和商务专业人员轻松地可视化、分析和交流复杂信息。它能够将难以理解的复杂文本和表格转换为一目了然的 Visio 图表。该软件通过创建与数据相关的 Visio 图表（而不使用静态图片）来显示数据，这些图表易于刷新，并能够显著提高生产率。使用 Office Visio 2007 中的各种图表可了解、操作和共享企业内组织系统、资源和流
26、程的有关信息。3.2电路图与电路分析使用80C51单片机通过LCA调试软件控制电路进而控制气缸。单片机是计算机、自动控制和大规模集成电路技术相结合的产物，融计算机结构和控制功能于一体，目前应用已经非常普遍。设计中使用的80C51单片机是8位单片机中一个最基本、最典型的芯片型号。80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（PUSH）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。采用40引脚双列直插式DIP（Dual In Line Package），
27、内有128个RAM单元及4K的ROM。80C51有两个16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心。电路中主芯片是RS232串口控制继电器板JMDM-28DIOMR。精敏28点单片机控制板包括晶体管输出(JMDM-28DIOMT)和继电器输出(JMDM-28DIOMR)两种，设计中采用继电器输出的方式。之所以选择该芯片，是因为它与设计中需要考虑的问
28、题吻合度很高。例如，8位高性能单片机作为主控制芯片，64K程序存储器，可以用来保存数据，断电数据不丢失；16路光电隔离数字量输入，NPN输入形式，输入电流为10mA，其中有两路可作中断源用于计数；12路继电器(采用松下原装继电器)输出，输出电压为0220V，最大输出电流为5A， 输出口状态可回读；.系统采用光电隔离和启用内部看门狗及严格的高频滤除特性，使系统工作稳定可靠，无死机现象。芯片具有下列规格：1.工作温度： -10 65C； 2.储存温度： -20 80C ；3.湿度： 595% 无凝结 ；4.功耗(无外部设备): 9V0.5A(典型值) 。电路输入部分包括磁限位开关U1、光耦JP1、
29、反相器U3及电阻组成。信号通过磁限位开关输入光耦，光耦对输入、输出电信号具有隔离作用，由于光耦输入输出间互相隔离，且电信号传输具有单向性的特点，因而光耦具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。然后上拉电阻R2使信号质量进一步改善，高质量的输入信号通过反相器进入主芯片。单片机内部晶振容精确度和稳定性比较差，因此采用外部晶振，接入电路中，晶振频率11.0592MHz，因此单片机的时钟周期为1/11.0592us，一个机器周期是11.0592us，机器周期作为单片机的计数器和定时器的时间标准，具有非常重要的意义。晶振的负载电容采用33
30、pF的电容，隔离掉其他频率的信号，保证信号质量。复位电路主要是MAX810三管脚的微处理器复位芯片。MAX810是一种单一功能的微处理器复位芯片，可以在上电、掉电、节电的情况下向微控制器提供复位信号，当电源电压低于预设的门槛电压时，器件会发出复位信号，直到一段时间内电源电压又恢复到高于门槛电压为止，MAX810有高电平有效的复位输出。本次设计中加入了按键S2，用于手动复位操作。输出电路是控制气缸的部分，主要是通过驱动光耦驱动继电器，继电器触发电磁阀，带动气缸活塞杆向外运动。驱动光耦的电路是输出电路的核心部分，基于NPN型三极管可靠性考虑，在基极加了下拉电阻，5V电源、上拉电阻及三极管共同驱动光
31、耦运行。由于光耦隔离作用较好，从光耦输入继电器的高质量信号能够有效的驱动继电器吸合，继电器吸合后触发电磁阀并带动气缸活塞杆运动。4.自动装夹系统4.1气缸拟采用常州佳王精密机械有限公司生产的型号为JB80x135-F的气缸。该系列型号为单活塞杆,活塞双向作用,具有固定缓冲。符合JB144874标准，目前在冶金行业广泛应用，性能先进、经久耐用。各种安装形式适合用户不同需要。4.1.1图形符号图4-1气缸图形符号4.1.2实体图形图4-2气缸实体图4.1.3技术参数工作压力范围(MPa): 0.21MPa工作温度范围: -560活塞运动速度: 50500mm/s工作介质: 经过净化的含油压缩空气4
32、.1.4基本型外形尺寸图表图4-3气缸外形尺寸图缸径fBfdKKLL1EEHeG1e1DDNGETGb805532M121.5240135M141.535453530M1201158527表4-1 气缸尺寸参数表4.2自动装夹系统模型图4-4自动装夹系统模型图4.3程序本次设计中设置了外部中断程序，中断服务程序的关键是：1.保护进入中断时的状态，并在退出中断之前恢复进入时的状态。2.必须在中断程序中设定是否允许中断重入。外部中断INT0，单片机的P3.2口为外部中断INT0的输入端，电平发生由高到低的跳变时触发。使用C语言编写程序控制单片机，仿真软件使用LCA调试软件。4.3.1 C语言C语言
33、是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此，它的应用范围广泛，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。C语言 是一种成功的系统描述语言，用C语言开发的UNIX操作系统就是一个成功的范例;同时C语言又是一种通用的程序设计语言，在国际上广泛流行。世界上很多著名的计算公司都成功的开发了不同版本的C语言，很多优秀的应用程序也都使用C语言开发的，它是一种很有发展前途的高级程序设计语言。C语言一共只有32个关键字,9种
34、控制语句，程序书写形式自由，区分大小写。把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。 C 语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元C语言的运算符包含的范围很广泛，共有34种运算符。C语言把括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理。从而使C语言的运算类型极其丰富，表达式类型多样化。灵活使用各种运算符可以实现在其它高级语言中难以实现的运算。C语言的数据类型有：整型、实型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型等。能用来实现各种复杂的数据结构的运算。并引入了指针概念，使程序效率更高。另外C语言具有强大的图形功能，支持多种显示器和驱动器。
35、且计算功能、逻辑判断功能强大。此外C语言还有语法限制不太严格，程序设计自由度大，允许直接访问物理地址，对硬件进行操作、生成目标代码质量高，程序执行效率高、适用范围大，可移植性好等优点，因此此次编写程序选用C语言。4.3.2LCA调试软件简介LCA调试软件是集编辑、编译/连接、加载、调试等为一体的集成开发环境（IDE）。用可以在同一界面环境中完成所有任务。在使用软件之前将一切参数设置正确，这需要很好的应用软件的设置菜单。设置菜单集中了LCA51集成开发环境对通讯口、单文件编译/连接器、环境参数等的设置。通讯口设置中，通讯口选择COM2，波特率选择57600，禁止用户RESET。单文件编译器/链接
36、器选择默认值。图4-5 LCA51软件界面软件调试包括以下四个方面：跟踪、断点、查看变量、更改数值。跟踪应用程序能够在运行应用程序时，看到PC指针在应用源代码程序中的确切位置，LCA51提供跟踪型单步和通过型单步方法两种对程序的执行进行跟踪。前者仅执行一条源语句程序，后者仅执行下一条源语句程序，然后又停止，一般采用跟踪型单步对程序执行进行跟踪。运行之前已知程序中某块代码实际运行正常，则在源代码中预定处设置断点，调试程序时通过使用断点中止程序执行。程序运行中出现错误时，通过一系列指令查看应用程序，了解导致错误的执行，可以直接移动鼠标到相应的变量名上，点击鼠标左键，将出现一个提示窗口，显示这个变量
37、的当前值。还可以打开程序空间窗口、内部数据窗口、外部数据窗口进行数据块观察。在调试过程中了解到变量的内容（超值、未定义等）对程序性能产生影响或引起异常时，立即更改变量的内容，以确保该值在正确范围内不会产生错误。LCA51软件提供了一系列更改变量数值的方法，以便用户能检查程序对整个变量值范围的反应，而无需为设置每个值而重新加载调试。方法是在更改对话框中用户输入要更改的取值，点击确定。4.3.3程序内容参考程序如下：/*/* 气缸活塞运动驱动程序 */*/#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit QGA=P10
38、;sbit QGB=P11;bit flag;/定义中断触发标志位/* 定义延时子函数 */void delay(uint cnt) uint x,y; for(x=125;x0;x-) for(y=cnt;y0;y-);void init() EA=1;/允许中断操作 EX0=1;/打开外部中断0； IT1=1; IT0=1;/选择跳变触发方式，电平发生由高到低的跳变时触发 flag=0; QGA=0;/初始化使电磁阀保持切断状态 QGB=0；void ExtInt0_key()interrupt 0 flag=1; if(flag=1)/中断触发 flag=0; QGA=1; /通过继电器
39、触发电磁阀，带动气缸A活塞杆向外运动 QGB=1;/使气缸B与气缸A同步运动，达到装夹的效果 delay(20000);/向外运动延时5s，延时已做过测试 delay(8000);/等待装夹完成 QGA=0;/切断电磁阀，使其往回运动 QGB=0； delay(20000); void main() init(); while(1);/大循环，不断检测是否有外部中断0即开关中断发生程序最开始是80C51的头文件，接下来用uchar 来代替unsigned char,用unit来代替 unsigned int，接下来是位定义，用QGA来代替A气缸，QGB来代替B气缸，分别接P10、P11端口。接
40、下来定义来中断触发的标志位。接着定义来延时子函数，用来确定气缸的动作时间。后面接着是初始化申明的内容，包括来允许中断操作，打开外部中断，选择跳变触发方式，即电平放生由高到低的跳变的时候触发，在初始化阶段使电磁阀保持切断状态。后面是中断子函数，定义后来中断触发的标志，如果没有中断触发的话，那么继电器触发电磁阀，接通后带动气缸A和B活塞杆向外运动5s时间完成装夹。若是再次按下开关，那么就能切断电磁阀，使气缸往回运动。最后程序是一个大循环，不断的检测是否有外部中断0即开关中断发生。5.驱动加载控制系统5.1作动器拟采用汉中海利通液压控制有限公司生产的型号为HSS21QL110/75-150的液压作动
41、器。HS代表HS系列，S代表双杆，额定压力21MPa，Q代表前法兰，L代表螺纹，缸径110mm，杆径75mm，行程150mm。电液伺服作动器是电液伺服系统中的执行元件，通过对负载施加 可控的推、拉等作用力，实现对负载的速度、方向、位移、力的控制。 电液伺服作动器由电液伺服阀、作动筒和传感器等组成。汉中海利通液压控制有限公司生产的HS系列伺服作动器采用积木式结构，维护性好。伺服阀直接安装在作动筒上，容腔效应小，固有频率高。伺服作动器可内置、位置安装磁致式位移传感器或差动变压器式LVDT位移传感器，外置安装光栅尺式位移传感器，负载拉压力传感器。伺服作动器均采用进口优质密封件，启动摩擦力小，寿命高。
42、汉中海利通液压控制有限公司生产的伺服作动器已广泛采用于航空、发电、炼钢、汽车、船舶、材料试验等行业。5.1.1作动器结构简图图5-1伺服作动器结构简图图5-2 HS液压伺服作动器实体图5.1.2作动器原理框图图5-3 HS伺服作动器原理框图5.1.3作动器主要指标l 额定供油压力：2-21MPal 最大静负载： 0.15-100Tl 最大动负荷： 2/3最大静负荷l 启动摩擦力： 1.5105MPal 内部漏油量： 外部不允许漏油l 耐压强度： 在31.5MPa压力下保持3min，作动器无永久变形和可见 的外部渗油 5.1.4重点应用领域l 多种材料试验机l 多种疲劳试验机，如多点协调加载装置
43、l 各种模拟实验设备，如船舶试验造波装置，飞行模拟试验器等l 锅炉给水泵汽轮机液压控制系统l 轧机设备的技术改造，如轧机跑偏控制系统l 大刑仿真游戏机5.2HSK系列数字式电液伺服控制器拟采用HSK系列数字式电液伺服控制器控制作动器对驱动桥壳进行试验。图5-4 伺服控制器操作界面图5-5 伺服控制器实体图电液伺服控制器是采用电液伺服阀作为控制元件的伺服系统的专用控制器，通过对伺服控制器参数的设置，可以实现加载系统对被试件的拉压力或位移的精确控制。汉中海利通液压有限公司生产的HSK数字式电液伺服控制器广泛采用在力控制系统、位置伺服控制和速度伺服控制系统及其它各种类型的伺服控制系统中。控制功能如下
44、：1.界面友好，使用虚拟仪器开发语言，使计算机系统像一个信号发生器、波器、数码表等仪器的组合体。操作人员只需鼠标和键盘便可完成所有试验的管理和操作工作包括参数设置和试验过程的控制等。2.可实现被试件的静力、拟动力、疲劳、性能和可编程试验谱等多种试验。试验可采用载荷（力）控制、位移控制和应变控制等三种方式，且不同控制方式之间可无扰动切换。3.除支持一般的程序谱加载外，还支持任意的加载数据序列。例如设定试验的加载方式、加载的各种波形、频率、相位、重复次数、叠加波形数、试验谱块数、通道间的相位差等参数。引入“载荷谱”的概念，从而使用户可以根据实际测得的“飞机谱”“地震谱”等波谱随心所欲地设计试验。4
45、.轻松设定传感器的零位和增益，标定传感器并可对传感器的非线性进行补偿。5.在试验运行过程中，用户可随时干预试验，如调整PID参数、静态、动态幅值和频率等参数，以满足试验的各种要求。6.设置了系统安全保护功能可以实现试验现场的远程紧急停机控制。设置了超限设置和处理功能，用户可根据需要设置不同的处理方法，保证试验安全进行。例如控制输出的软、硬件极限设置、检测、报警和处理；控制误差的超限参数设置、检测、报警和处理。7.可以轻松实现多通道协调加载功能。如多通道试验的多种同步控制方式；静态编程、幅值相位控制等。8.设置了试验状态和试验数据的实时显示、数据存储等功能、试验结果报表的生产和打印输出功能。因此
46、，用HSK系列数字式电液伺服控制器来对驱动桥壳进行试验非常方便，在界面当中输入各项数值，即可进行试验，在试验过程当中可以随时干预，出现问题的时候会自动采取保护措施，试验结束生成试验结果报表。5.3伺服作动器的作用位置伺服作动器的作用位置（虚线表示力点的位置，实线表示测点的位置），在虚线箭头位置施加力的作用，伺服控制器界面中输入频率、幅值、载荷波形等数据，在实线位置贴传感器，收集数据，这样可以在试验结束后生成试验结果报告，直观数据显示。图5-6力点、测点位置根据QCT 5331999(汽车驱动桥台架试验方法的规定，汽车驱动桥壳台架试验包括驱动桥桥壳垂直弯曲刚性试验、垂直弯曲静强度试验、垂直弯曲疲
47、劳试验。试验要求将桥壳平放，安装在台架上。力点为二钢板弹簧中心，支点为该桥轮距的相应点，或将力点与支点位置互换。支点应能滚动，适应加载变形不致运动干涉。测点位置不少于7点。如图5-6所示。垂直弯曲刚性试验过程中，要求记录满载轴荷和最大负荷(对载货汽车，按满载轴荷25倍计算)时各测点的位移量。计算桥壳最大位移量与轮距之比，得出满载轴荷和最大负荷下各测点的位移量，将其连成折线。13垂直弯曲静强度试验过程中，要求加载到最大负荷后，继续加载至破坏，记录失效(断裂或严重塑性变形)载荷，然后验算失效后备系数。垂直弯曲疲劳试验过程中，先加静载荷，测出桥壳在最小载荷和最大载荷时测点所对应的应力值，然后加脉动载荷，控制最大载荷和最小载荷，至桥壳断裂。记录损坏时的循环次数。145.4控制系统机构控制系统在总体
