在三維切削力測力儀結(jié)構(gòu)的設(shè)計階段,針對應(yīng)變式測力儀敏感結(jié)構(gòu)自身固有頻率與靈敏度不能同時得到提高這一問題,以正交十角環(huán)結(jié)構(gòu)為研究對象,采用有限元法對正交十角環(huán)進行靜態(tài)和動態(tài)特性分析,根據(jù)測力儀實際加工環(huán)境建立參數(shù)化模型,采用響應(yīng)面多目標優(yōu)化方法,對正交十角環(huán)測力儀結(jié)構(gòu)進行尺寸優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化結(jié)果表明:十角環(huán)彈性體的最大變形量較傳統(tǒng)八角環(huán)結(jié)構(gòu)增大了6.6%,主切削力方向的固有頻率較八角環(huán)結(jié)構(gòu)增大了9.4%,測力儀的綜合性能得到了有效提升,對于測力儀其他類型的彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計有一定的參考意義。

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【部分圖文】：

圖1正交十角環(huán)結(jié)構(gòu)

1.1正交十角環(huán)結(jié)構(gòu)在測力儀彈性敏感元件模型設(shè)計階段,綜合考慮測量靈敏度、結(jié)構(gòu)剛度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可加工性等因素的影響,本文對測力儀原有的正交八角環(huán)結(jié)構(gòu)進行改進設(shè)計,提出了一種正交十角環(huán)彈性敏感結(jié)構(gòu)。如圖1所示,該結(jié)構(gòu)是由一整塊棒料經(jīng)過車削、線切割、磨削等加工工藝加工而成[5],....

圖2正交十角環(huán)式測力儀結(jié)構(gòu)模型

1.2工作原理圖2所示為基于雙正交十角環(huán)結(jié)構(gòu)的測力儀三維模型,車刀安裝于車刀插槽中并用螺栓固定,中間部分為改進后的雙正交十角環(huán)結(jié)構(gòu),表面粘貼有半導(dǎo)體應(yīng)變片并連接成惠斯通電橋,尾部為一條狀長柄。在金屬切削過程中,測力儀通過尾部的條狀長柄夾裝在車床刀架上,工件與測力儀產(chǎn)生的切削力作....

圖3三維模型網(wǎng)格劃分圖

網(wǎng)格劃分是有限元分析不可缺少的環(huán)節(jié),網(wǎng)格的質(zhì)量決定了有限元分析的精確度和速度,對后續(xù)優(yōu)化實驗設(shè)計有著至關(guān)重要的作用。目前有限元分析中使用較多的網(wǎng)格類型有四面體、六面體和二者混合單元,四面體網(wǎng)格劃分不適用于薄實體或環(huán)實體,六面體網(wǎng)格劃分變形性好、精度高。為了更加接近本研究的實體模型....

圖4施加載荷與約束

圖3三維模型網(wǎng)格劃分圖圖5正交十角環(huán)變形云圖

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