双轴精密离心机反转台精密姿态调节机构的设计与分析

发布时间：2020-11-22 06:10

　　 双轴精密离心机是惯性导航设备进行精密标定的重要设备,它能够为惯性导航设备提供"0"加速度梯度的离心场。针对双轴精密离心机转台的精密姿态调节机构进行了设计与分析,利用两套同直径的配合球面作为球运动副,并作为主要承受离心场方向和重力场方向作用力的受力部件。利用带有万向节的精密螺杆作为角度姿态精密调节的机构,实现反转台铅垂度姿态的精密调节。经过精度分析,采用细牙螺纹螺杆,可实现反转台所需的铅垂度精度,即±10′。经过受力分析,精密螺杆受力状况良好,最大变形为0.47μm,最大应力为1.1561MPa,球运动副最大变形为6.24μm,最大应力为50.73MPa。因此,所设计的姿态调节机构满足其在双轴精密离心机中的应用。
【部分图文】：

双轴精密离心机的构成如图1所示。在离心机主机中心,具有一套安装在地面的精密旋转主轴,支承离心机转臂/转盘及其上的附属机构。在转臂/转盘末端,安装有一套精密、平行于中心主轴的从轴。随主轴旋转时,从轴在转臂上同时旋转,因其旋转方向通常与轴承方向相反,故从轴转台也称作反转台。当反转台转速大小与主轴相同、方向相反时,可为反转台上安装的被测试件提供“0”梯度的加速度场。1.2 双轴精密离心机反转台功能需求与分析

如图3所示,反转台框体与凸球面固定连接,且凸球面上有一根较长的调整杆沿球面法向向外延伸。凹球面与转臂固定连接(转臂未在图中示出),凹球面中心有孔,凸球面调整杆从其中穿过。安装完成后,左右2套配合球面均密切贴合。工作时,通过对调整杆在各个不同的方向上施加作用,使反转台框体在球面定位下进行旋转姿态的调节。事实上,为保证±10′的角度调节行程要求,结合球面直径2000mm,只需保证接触球面中固定凹球面的中心角比凸球面的中心角大±10′即可。但是,为保证球副之间有足够的接触面积,应增大凹球面面积和体积以适当提高强度、减小变形和应力集中,故本方案中采用凹球面的中心角比凸球面的中心角大±1°的设计。

凸球面延伸穿过凹球面中心孔直至外部的调整杆是用于对反转台框体施加作用,使其在球面内发生相对旋转运动的作用点。如图4所示,万向节精密螺杆组件包含:精密螺杆、锁紧螺母、万向节以及从凸球面延伸出来的调整杆。如图4所示,本文研究中,调整杆截面设计为正方形,直角边与铅垂线成45°夹角。精密螺杆头端面成规则平面,理想情况下与调整杆的四方平面实现完全的面接触。4组精密调节的螺杆沿调整杆周向4个平面均匀布置,也与铅垂线成45°夹角,互相之间成90°夹角。精密螺杆与万向节通过螺纹连接,螺杆可沿万向节内的螺纹方向旋转伸缩移动。精密螺杆头端的平面与调整杆的四方平面完全面接触,且可以产生平面内的相对移动,螺杆与调整杆之间的作用力沿接触平面的法向方向。
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本文编号：2894256