本课题为解决机床主轴振动问题,以嵌入式系统为基础,研发了一种多功能机床主轴现场动平衡仪。机床主轴在机床旋转加工中具有至关重要的作用,但其在加工材料选择、结构设计、制造工艺和装配等多个环节,通常会存在质量分布的不均匀、偏离设计值和装配间隙等问题。这些因素会产生惯性离心力和离心力偶,使得转子在转动过程中产生振动。所以,为了确保机床的机械加工精度、延长轴承和主轴的使用寿命,在安装前以及使用过程中都要进行主轴动平衡调整。首先,本文介绍了静平衡和动平衡理论,并针对刚性转子的静不平衡和动不平衡振动特性,建立振动系统的力学模型,分析了转子振动时的特性和由不平衡引起的振动信号的特点。其次,为测量转子振动信号和转速,本设计选用压电式加速度传感器和反射式光电传感器,并对传感器的选择和传感器的合理安装进行了叙述;由于从传感器直接输出的信号含有其他频率的杂波信号,为了滤除杂波干扰信号,设计了信号调理电路,主要包括:一阶放大高通滤波电路、二阶低通滤波电路、自动跟踪滤波电路;振动信号经滤波后,输出的振动信号有时太小,为提高信噪比,设计了程序控制放大电路;为使放大后的振动信号电压在A/D输入量程范围,进行了电平转换电路设计。经电平转换后,为实现模拟信号到数字信号的转换,设计了以嵌入式芯片STM32F103C8为核心的信号采集系统,包括硬件和软件两方面;硬件部分包括:供电及晶振电路、复位电路和系统供电稳压电路的设计;软件部分主要包括:系统配置、信号采集、数据的传输和命令控制程序设计。再次,为实现可视化智能控制,本设计选用一款工业级智能液晶触摸屏作为上位机,针对机床主轴的特点,开发了单面和双面动平衡测试系统,主要包括:多个测试界面的开发、控制算法和逻辑运算的设计。最后,对设计的多个模块进行精确度和可靠性验证实验,并进行整机动平衡实验,验证设计的设备的可行性、稳定性和准靠性。