目录第1章绪论 (1)1.1设计研究的应用目的和现实意义 (1)1.1.1 电磁铁的广泛运用 (1)1.1.2 电磁铁的发明 (1)1.1.3 我国电磁铁测试技术的现状 (2)1.1.4电磁铁性能测试的现实意义 (2)1.2国外和国内研究动态的比较 (2)1.2.1 国外研究动态 (2)1.2.2国内研究动态 (3)1.3选题的研究方法、主要观点、创新之处 (3)1.3.1 选题的研究方法 (3)1.3.2 选题的主要观点 (4)1.3.3 选题的创新之处 (4)第2章电磁铁性能检测台的总体设计 (5)2.1测试需求分析 (5)2.2测试台方案的选取 (5)第3章动力元件的选择 (7)3.1电机类型的确定选择 (7)3.2 步进电机型号的选择 (7)第4章传动机构的设计 (9)4.1机械传动机构的列举： (9)4.2传动机构的选择 (10)4.2.1传动机构类型的确定 (10)4.2.2 滚珠丝杠的概念 (10)4.2.3滚珠丝杠的型号的选取 (10)第5章传感器的选择 (15)5.1传感器的概念 (15)5.2传感器选择 (15)5.2.1 位移传感器的选择 (15)5.2.2 力传感器的选择 (17)第6章其他零部件的设计 (18)6.1导套副类型的确定 (18)6.2联轴器的选择 (20)6.3轴承的选择 (21)6.4余下零件设计 (22)第7章总结 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录： (26)1.文献翻译： (26)2.英语原文： (29)推拉型电磁铁性能测试台设计摘要：电磁体性能测试台的设计主要有安装固定步进电机、位移传感器和力传感器等测试传感器、滚珠丝杠和要求被测的电磁铁，设计的主题方案是用步进电机为动力元件，用一个刚性联轴器把步进电机和滚珠丝杠连接起来，使步进电机的旋转运动变换为缓慢的匀速直线运动，从而带动滚珠丝杠上的导轨滑块机构，以此收集电磁铁性能测试过程中所需各种数据。
关键词：电磁铁性能测试步进电机滚珠丝杠传感器The design of electromagnet performance testAbstract：This design is mainly fixed stepper motor, displacement sensor and force sensor test sensors, ball screws and requirements measured electromagnet.Thematic program is designed stepper motor driven element,with a rigid coupling to connect the stepper motor and ball screw,rotary motion of the stepper motor is converted into a slow uniform motion,thus boosting the ball on the rail slider mechanism,Performance testing in order to collect the required solenoid various data.Keywords:Electromagnet Performance Testing Stepper motor ball-screw Sensor第1章绪论1.1 设计研究的应用目的和现实意义1.1.1 电磁铁的广泛运用电磁铁是电流磁铁效应的一个应用，与生活联系紧密，如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车、电磁流量计等。
电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型。
如果按照用途来划分电磁铁，主要可分成以下五种：（1）制动电磁铁—主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的。
（2）牵引电磁铁—主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务。
（3）自动电器的电磁系统—如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等。
（4）起重电磁铁——用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料。
（5）其他用途的电磁铁——如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等。
1.1.2 电磁铁的发明1822年，法国物理学家阿拉戈和吕萨克发现，当电流通过其中有铁块的绕线时，它能使绕线中的铁块磁化。
这实际上是电磁铁原理的最初发现。
1823年，斯特金也做了一次类似的实验：他在一根并非是磁铁棒的U型铁棒上绕了18圈铜裸线，当铜线与伏打电池接通时，绕在U型铁棒上的铜线圈即产生了密集的磁场，这样就使U型铁棒变成了一块“电磁铁”。
这种电磁铁上的磁能要比永磁能大放多倍，它能吸起比它重20倍的铁块，而当电源切断后，U型铁棒就什么铁块也吸不住，重新成为一根普通的铁棒。
斯特金的电磁铁发明，使人们看到了把电能转化为磁能的光明前景，这一发明很快在英国、美国以及西欧一些沿海国家传播开来。
1829年，美国电学家亨利对斯特金电磁铁装置进行了一些革新，绝缘导线代替裸铜导线，因此不必担心被铜导线过分靠近而短路。
由于导线有了绝缘层，就可以将它们一圈圈地紧紧地绕在一起，由于线圈越密集，产生的磁场就越强，这样就大大提高了把电能转化为磁能的能力。
到了1831年，亨利试制出了一块更新的电磁铁，虽然它的体积并不大，但它能吸起1吨重的铁块。
1.1.3 我国电磁铁测试技术的现状电磁铁的应用如此广泛，而且它在工业自动化控制领域中起到了非常重要的作用，可以说电磁铁性能的好坏将直接影响到整个自动化系统的工作，有时甚至是毁灭性的结局。
所以必须严把质量关，其中最重要的一个环节就是严把出厂关，也就是在电磁铁出厂时做好电磁铁的静动态性能测试。
一方面，可以保证出厂电磁铁的质量问题;另一方面，可以为用户提供清晰可供参考的性能曲线。
这将是工业控制领域的重中之重。
然而，我国电磁铁测试技术却非常落后，有的企业在这方面的技术甚至为零。
大部分的电磁铁生产厂商主要是依据工人的经验来判断一个电磁铁的性能好坏，更不能够提供详尽的性能曲线了，这将直接影响自动化系统的性能，进而制约自动化技术的发展。
1.1.4电磁铁性能测试的现实意义针对目前电磁铁广泛应用和电磁铁测试技术落后之间的矛盾，如果我们能够自主研发出有自己知识产权的电磁铁测试系统，那么它的意义是不可估量的。
在效益方面:在电磁铁出厂之前，它可以为电磁铁提供完善的性能曲线及相关技术数据。
保证了电磁铁的质量，同时也为用户提供了方便。
在社会方面:目前国内尚无成熟地电磁铁测试系统，因此该系统的研究有助于填补我国在电磁铁测试技术研究及产品的空白，对提高我国自动化技术的发展，提升我国电磁铁测试技术的水平都具有重要的意义。
1.2国外和国内研究动态的比较1.2.1 国外研究动态通过分析国外电磁铁产品可以看出，国外电磁铁测试系统的研究与开发方面己经积累了丰富的经验，同时己有较为成熟的产品投入市场。
德国Zwick公司开发和生产了额定载荷高达2000KN的比例电碰铁测试机，可以对多种类型的比例电磁铁进行垂直和水平方向的测试．其功能较为齐全，自动化水平也较高，可进行“低”和“标准”两种等级的额定载荷分别为1KN和25KN的测试．同时，Zwick公司还开发了名为testexpert的通用测试软件。
日本KYB公司采用电涡流传感器作为其动圈式电一机械转换器的位移检测装置，协助完成闭环控制，实现了很好的控制精度；申请者提出了一种新型耐高压电涡流位移传感器，采用螺管式结构，能够实现高压环境下电机械转换器的位移检测。
1.2.2国内研究动态在我国电磁铁的生产应用技术和检测技术尚处于起步阶段。
电磁铁性能检测设备的检测性能单一、检测技术简单，往往需要几种设备、经过几道工序、配合有经验的检验员手工操作才能完成检测。
其缺点是设备性能低，操作烦琐，工人劳动强度大，而且数据可靠性取决于操作者的熟练程度、人为因素较大。
但是随着最近几年的高速发展，国内的检测技术有了明显的提高。
北京工业大学潘立新等人提出的有关电磁机构中电磁铁动态吸力特性的测定方案，应用电阻应变片电测技术对ZN4一10/100一16型真空断路器机构中所用的电磁铁的动态吸力特性进行了测试。
其测试原理非常简单，主要利用了电阻应变测试技术:将电阻应变片贴在与电磁铁铁芯相连的拉杆上，铁芯运动时拉杆受力变形，其变形量由电阻应变片转换成电压的变化送入动态电阻应变仪从而得到相应的应变值。
中国煤炭科学研究院上海分院液压研究所的杨璐硕士提出一种用“工控机+数据采集卡+传感器”测试装置替代传统的“传感器+函数记录仪”模式，测试程序由Visualc++开发。
剥试过程中比例电磁铁的输入信号由数据采集卡发生，传感器的测试信号由数据采集卡采集输入到工控机，工控机再将剥试得到的力、位移或电流信号数据自动绘制成相关的比例电磁铁性能曲线，测试性能曲线可直接打印。
整个系统的自动化程度较高，测试效率比传统剥试方法高。
1.3选题的研究方法、主要观点、创新之处1.3.1 选题的研究方法（1）文献研究：通过查阅与本课题相关的文献资料，及时了解本课题的研究进程，全面掌握相关信息，为课题研究提供科学的论证依据、研究导向。
（2）观察：为了了解事实真相，从而发现某种现象的本质和规律。
通过现场的观察，以便能更好的进行设计与改进。
（3）行动研究：对于本课题进行试验研究，将采用行动研究方法，边实验，边总结，边推广。
（4）个案研究：抓住典型实例，针对课题实施前后其计算、设计与校（5）网上调查：利用网络的便利性，作相关查阅与调查，及时指导与调整下步行动。
（6）经验总结：经验总结法是根据实践所提供的事实，分析概括现象，挖掘现有的经验材料，并使之上升到理论的高度，以便更好地指导新的实践活动的一种研究方法。
关键是要能够从透过现象看本质，找出实际经验中的规律；从而更好地更加理性地改进自己的设计。
1.3.2 选题的主要观点推拉型电磁铁性能测试台的设计应采取整体规划，统一设计。
设计要符合现实基本规律。
其次设计不能太过复杂拆装要简便。
测试台为了其实用性所以设计不能太过于理想化，能够在现实中被很好的应用。
设计的测试台测试精度要高，范围尽量大，测试速度应快。
1.3.3 选题的创新之处电磁铁的额定值测试可以计算出额定电流、额定力、额定位移等指标;电磁铁的性能包括对应于不同输入信号线圈电流输出和电磁铁位移以及电磁铁作用力输出的特性。
具体方法是向控制器输入不同的电流控制信号，得到电磁铁位移以及作用力的变化与线圈电流相对应的情况，以求得电磁铁的位移输出、力输出与线圈电流的线性关系，即滞环、非线性度、重复精度、起始电流等指标。
在设计时可以用到力传感器和位移传感器，这样能使测试的数据比较直观的表达出来，不需要进行一些不必要的计算，使本次设计达到既不复杂，有能够很好的体现出本次设计的重点。