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一、設備總體概述

二、測控系統（NI cRIO 實時平臺）

1. 核心硬件配置

• 主控：NI cRIO 實時控制器（實時 FPGA 架構，高同步性，滿足動態正弦加載閉環控制）

• 模擬輸出模塊 NI 9263

  4 通道模擬電壓輸出，用于伺服驅動器指令給定，輸出連續正弦控制信號，實時調節輸出幅值、頻率，實現電缸位移 / 力閉環驅動。

• 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，同步記錄動態交變載荷波形。

• 數字 IO 模塊 NI 9375

  雙向數字通道，設備安全回路、急停、限位、電磁閥、指示燈、伺服使能信號交互。

• 數字輸入模塊 NI 9411

  差分數字采集，讀取硬件上下限位、安全門、光柵、故障反饋、編碼器位置信號，高速響應超限保護。

2. 控制功能

1. 正弦波交變加載

   支持位移模式 / 力模式雙閉環正弦輸出，獨立設置：

• 幅值：力幅值 0~1000N 可調 / 位移幅值按行程自定義

• 頻率：0~10Hz 連續可調（根據電缸速度 500mm/s 匹配極限試驗頻率）

• 偏移量：靜態預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. 彎扭復合同步加載

   雙電缸同步相位控制，彎曲、扭轉波形相位差可設定，模擬實車顛簸轉向復合受力工況。

3. 實時同步采集

   FPGA 硬件同步采集，控制輸出與數據采集微秒級同步，無相位滯后，精準記錄疲勞動態曲線。

4. 多級安全保護

   力超限、位移超限、頻率過載、伺服故障、硬件限位、急停自動停機并鎖存故障數據。

3. 軟件平臺

• 參數配置界面：頻率、幅值、循環次數、預加載荷、保護閾值

• 實時曲線：力 - 時間、位移 - 時間、力-位移曲線

• 數據存儲：循環次數、峰值谷值、實時波形、試驗報告自動導出

• 耐久計數：到達設定循環自動停機，記錄失效時刻數據

三、執行機構：伺服電動缸單元

1. 額定輸出推力：1000N

2. 最大運行速度：500mm/s

3. 驅動形式：伺服電機 + 精密滾珠絲杠，低間隙、高重復定位精度

4. 加載模式切換：

• 位移閉環：給定正弦位移幅值，控制方向盤變形量

• 力閉環：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、關節萬向接頭、加載工裝，消除側向附加彎矩

四、機械結構方案

1. 基礎底板

   加厚鋼板整體銑削底板，加工標準 T 型槽，方便工裝快速定位、夾具前后左右調節，配重加強，抑制高速正弦加載振動。

2. 主機框架

   重型工業鋁型材模塊化搭建，強度高、拆裝靈活，方便拓展雙電缸（彎曲 + 扭轉雙工位）；型材內部可布線，外觀整潔，減重同時保證動態剛度，高頻疲勞試驗無共振變形。

3. 工裝夾具

   方向盤專用定位工裝，適配不同規格方向盤花鍵、安裝底座，快速換型；角度調節支座，可調整加載施力點高度與力臂，滿足不同標準彎曲 / 扭轉試驗要求。

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