彈簧管作為一種精密彈性元件,是航天、航海、航空領(lǐng)域常用的控制導(dǎo)航器件電液伺服閥的關(guān)鍵零件,其剛度參數(shù)對(duì)相應(yīng)器件的控制性能影響較大,因此,在彈簧管生產(chǎn)加工過程中,不僅對(duì)其尺寸和幾何形狀有很高的精度要求,而且對(duì)其剛度性能也有較高的要求。隨著制造技術(shù)水平的提高以及航空航天技術(shù)發(fā)展的需要,原有的傳統(tǒng)剛度測(cè)量方法已經(jīng)不能滿足測(cè)量精度要求,所以,研究新型精密彈性元件剛度測(cè)量技術(shù)有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本課題旨在設(shè)計(jì)一套裝夾工件迅速便捷、加載和測(cè)量精度高、數(shù)據(jù)可自動(dòng)采集分析處理、可靠性高的精密彈性元件剛度測(cè)量裝置。本文通過彈性力學(xué)理論,推導(dǎo)出橫力彎曲下彈簧管的位移公式,并將彈性力學(xué)位移公式、材料力學(xué)位移公式、有限元仿真所計(jì)算的彈簧管變形量進(jìn)行了對(duì)比,為誤差分析提供了依據(jù)。其次,通過分析位移公式的使用條件以及課題要求,對(duì)剛度測(cè)量裝置提出了數(shù)點(diǎn)設(shè)計(jì)要求,由此設(shè)計(jì)出剛度測(cè)量系統(tǒng)總體方案。根據(jù)設(shè)計(jì)的剛度測(cè)量系統(tǒng)總體方案,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,完成了剛度測(cè)量裝置的研發(fā)。該裝置以蝸輪減速機(jī)配套步進(jìn)電機(jī)作為加載裝置,實(shí)現(xiàn)了微載荷的加載;通過選擇合適的測(cè)控硬件設(shè)備,開發(fā)了相應(yīng)的測(cè)控軟件,實(shí)現(xiàn)了剛度測(cè)量裝置的自動(dòng)化測(cè)量;裝置設(shè)計(jì)的... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電液伺服閥的典型結(jié)構(gòu)[4]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-電液伺服閥的工作原理如下：由于力矩馬達(dá)左右是對(duì)稱的，所以當(dāng)有電控信號(hào)通過時(shí)，銜鐵發(fā)生偏轉(zhuǎn)，擋板向相應(yīng)方向發(fā)生偏擺，導(dǎo)致通過對(duì)應(yīng)噴嘴的液壓加大，另一個(gè)減小，使兩噴嘴前腔形成壓力差，從而推動(dòng)了閥芯移動(dòng)；反饋桿的頭部與閥芯的槽嚙合在一起，由于反饋桿是一根具有特定剛度的金屬桿，閥芯的旋轉(zhuǎn)使之發(fā)生變形。之后，反饋桿頭部對(duì)閥芯的反作用力和閥芯旋轉(zhuǎn)后的液動(dòng)力平衡了閥芯兩端的壓力，并且，彈簧管變形和反饋干變形產(chǎn)生的力矩與力矩馬達(dá)在電信號(hào)控制下產(chǎn)生的力矩達(dá)到了力平衡，這時(shí)，閥芯停止運(yùn)動(dòng)而保持其位移量。1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析（1）傳統(tǒng)手工吊砝碼法[6]圖1-3手工吊砝碼法原理圖Fig.1-3Schematicdiagramofmanualliftingweightmethod目前國內(nèi)多家生產(chǎn)精密彈性元件的單位仍然采用傳統(tǒng)的手工吊砝碼方法作為彈簧管的剛度測(cè)量技術(shù)。其剛度測(cè)量裝置示意圖如圖1-3所示，使用夾具將彈簧管固定在剛度測(cè)量裝置的基面上，將一個(gè)工藝測(cè)桿插入彈簧管的內(nèi)圓，用細(xì)線將彈簧管的自由端與一個(gè)托盤連接，在托盤內(nèi)放入所需要質(zhì)量的砝碼[7]。通過托盤、砝碼和滑輪可以給彈簧管自由端部一個(gè)側(cè)向的集中力，使用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量出被觀測(cè)點(diǎn)的位移，最后通過梁的純彎曲位移公式計(jì)算彈簧管的剛度值。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是原理清晰易懂、方式方法簡單，但該方法的問題在于相應(yīng)的剛度計(jì)算公式并沒有考慮剪力對(duì)位移的影響；此外，剛度測(cè)量時(shí)，需要工人手動(dòng)加載、人工讀數(shù)并記錄計(jì)算，數(shù)據(jù)的收集和處理以及數(shù)據(jù)庫的整理都需

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-9-要手動(dòng)處理，極為不方便，同時(shí)，測(cè)量過程中大量的人工操作會(huì)帶來很多人為誤差，減少了剛度測(cè)量的結(jié)果的準(zhǔn)確性;另外，彈簧管的體積較小導(dǎo)致安裝定位十分復(fù)雜，測(cè)量效率很低；最后，由于工人必須反復(fù)通過光學(xué)顯微鏡讀取細(xì)桿的位移值，過高的勞動(dòng)強(qiáng)度也會(huì)對(duì)工人的視力造成很大的傷害。（2）電容測(cè)頭測(cè)位移法1996年國防科技大學(xué)研究出了電容測(cè)頭測(cè)位移法，如圖1-4，能有效的減少操作步驟、提高彈簧管剛度測(cè)量的自動(dòng)化程度。該測(cè)量方法是將彈簧管固定在一個(gè)固定基座上，使用壓電陶瓷推動(dòng)測(cè)力試件的基座發(fā)生微小移動(dòng)直至與彈簧管端部接觸。此時(shí)，測(cè)力試件繼續(xù)向上移動(dòng)S距離，對(duì)彈簧管端部加力，通過非接觸的方式，使用電容測(cè)頭位移傳感器測(cè)量測(cè)力試件和彈簧管自由端產(chǎn)生的變形量和，并有S-。將所測(cè)得的位移值和變形量代入下列公式便可求得剛度值。SkFK式中k——測(cè)力試件的剛度系數(shù)（N/m）——測(cè)力試件的變形量（m）——彈簧管的變形量（m）S——測(cè)力試件基座的移動(dòng)距離（m）F——彈簧管和測(cè)力試件之間的相對(duì)作用力（N）圖1-4電容測(cè)頭測(cè)位移法原理圖Fig.1-4Schematicdiagramofdisplacementmeasurementmethodofcapacitiveprobe這種測(cè)量方法提高了剛度測(cè)量的自動(dòng)程度，但有幾個(gè)問題：一是實(shí)際工作中，彈簧管所承受的實(shí)際載荷為純彎矩，而在剛度測(cè)量過程中，彈簧管受到的是橫向荷載，并且測(cè)量公式計(jì)算出的剛度與彈簧管抗彎剛度EI存在較大區(qū)別，因此剛度測(cè)量公式存在原理性誤差；二是電容位移傳感器易受振動(dòng)影響，抗干擾能力較弱，并且測(cè)力彈簧的標(biāo)定易出現(xiàn)人為誤差。（3）壓電晶體剛度測(cè)量裝置同濟(jì)大學(xué)萬德安教授[8][9]等人設(shè)計(jì)出了一種新型的剛度測(cè)量裝置，類似于電容測(cè)頭測(cè)位移法，該設(shè)備使用壓電晶

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]銜鐵組件綜合剛度測(cè)量技術(shù)的研究[D]. 劉海茹.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]線束開關(guān)壓旋檢測(cè)工作臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D]. 徐晨.揚(yáng)州大學(xué) 2018
[3]基于CCD的電液伺服閥精密彈性元件剛度測(cè)量儀的研制[D]. 林茹.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3451483