本文關(guān)鍵詞：壓電測力儀多維分載結(jié)構(gòu)及其布置方式研究

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【摘要】：隨著測試技術(shù)的發(fā)展,越來越多的工業(yè)生產(chǎn)場合需要傳感器的參與來完成生產(chǎn)過程的監(jiān)測,而由于生產(chǎn)水平的不斷提高,某些應(yīng)用場合對(duì)于傳感器提出了新的更高的要求。例如在攪拌摩擦焊工作過程中,焊頭處的力往往在10KN以上,焊接位置在時(shí)刻變化,因此為了對(duì)焊接過程進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)大量程焊接力進(jìn)行分載測量的同時(shí),對(duì)于變加載點(diǎn)外力的準(zhǔn)確測量也成為關(guān)鍵：另一方面攪拌摩擦焊的焊接平面尺寸很大,而工件往往較薄,由此帶來的剛度不足成為另一個(gè)需要解決的難題。從上述應(yīng)用領(lǐng)域的需求出發(fā),本文以壓電石英傳感器作為核心敏感元件,擬設(shè)計(jì)一種具有分載功能的測力儀,實(shí)現(xiàn)對(duì)多維、大量程、變加載點(diǎn)外力的測量。為實(shí)現(xiàn)對(duì)大量程力的分載測量,本文首先對(duì)測力儀的軸向及橫向分載原理進(jìn)行了敘述,設(shè)計(jì)了挖環(huán)式和開槽式兩種形式的分載結(jié)構(gòu),通過仿真比較最大變形量及實(shí)際加工可行性最終確定采用開槽式分載結(jié)構(gòu)。在確定采用傳感器四點(diǎn)正方形布置的基礎(chǔ)上,為解決測試平面剛度較小的困難,決定將分載結(jié)構(gòu)也按照四點(diǎn)正方形布置的方式布置于傳感器范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)了擁有30mm、60mm、90mm三種分載結(jié)構(gòu)跨距的測力儀上下板,確定了彈性預(yù)緊方式及預(yù)緊力的大小,設(shè)計(jì)了一種裝配定位銷,以保證裝配精度,并對(duì)裝配過程進(jìn)行了詳細(xì)敘述。利用ANSYS Workbench對(duì)測力儀進(jìn)行了靜力學(xué)仿真分析,接著對(duì)測力儀進(jìn)行了軸向和橫向的加載試驗(yàn),通過比較三種分載結(jié)構(gòu)跨距的輸出曲線二次項(xiàng)系數(shù)、分載比、不同加載點(diǎn)傳感器輸出最大最小差值,發(fā)現(xiàn)軸向不同點(diǎn)加載傳感器輸出最大最小值出現(xiàn)40%左右的偏差,橫向出現(xiàn)10%左右的偏差。通過增加凸臺(tái)提高接觸精度改進(jìn)了測力儀,并對(duì)改進(jìn)后的測力儀進(jìn)行了加載試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果仍存在很大偏差。最后通過將傳感器輸出曲線視為標(biāo)定曲線,尋找不同點(diǎn)加載時(shí)傳感器輸出之間的關(guān)系,針對(duì)測力儀輸出非線性的問題提出了傳感器輸出曲線比例計(jì)算法,按此方法計(jì)算未知外載荷,軸向和橫向誤差均可控制在1%以內(nèi),達(dá)到了較為理想的測量目標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH82

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本文編號(hào)：1153430