弹性铰支在杠杆式精密力源装备中的应用研究

发布时间：2020-10-09 21:08

　　杠杆式精密力源装备是在力值计量的最常用的设备之一,是基于杠杆放大的原理将放大的砝码重力作用在被测试件上。随着科学技术的不断发展,人们对杠杆式精密力源装备要求越来越高。弹性铰支是一种利用弹性变形承担铰链功能的一种支承形式,具有无摩擦、无磨损等优点。本文将围绕弹性铰支在杠杆式精密力源装备中的应用进行研究。1)本课题通过分析传统支承(主要是刀承支承)的不足,即存在磨损的缺陷,创新性提出把弹性铰支应用到大载荷杠杆式精密力源装置中,依据弹性支承的相关理论对弹性进行结构设计和理论计算。相比于小力值计量,弹性铰支应用在大载荷杠杆式力源装置中存在着力的准确度,强度,稳定性和其他一些问题。以50kN为例设计弹性铰支模型,进行力值的缩减验证,并进行相关的理论计算,有限元分析和实验分析。2)以杠杆式力标准机为例,将弹性铰支应用于其中,理论分析得出由弹性铰支产生的误差在0.01%以内。运用弹性铰支,对杠杆式力标准机进行结构布局,证明布局上不存在问题。并根据实际情况,对如何保证弹性铰支的安装的可靠性,保证弹性铰支的相对位置和弹性铰支的检测等问题给出相应的解决方案,理论上确定弹性铰支的可行性。3)设计,制造300kN杠杆式力标准机,基于ANSYS/Workbench软件进行有限元分析。通过初次分析可以得到力的准确度在0.01%以内,但所需的最大平衡位移控制精度过小。建立300kN杠杆式力标准机的数学模型,并进行相应的理论计算,优化弹性铰支的结构,再次进行分析,在保证力的准确的前提下,得到合理的最大平衡位移控制精度。4)基于300kN杠杆式力标准机装备的实际结构,进行控制系统的设计。基于控制原理和300kN双杠杆式力标准机的结构绘制控制原理图和电气原理图。基于Visual Basic软件设计控制软件界面,对300kN杠杆式力标准机进行运动控制程序编程并进行相关的实验。5)设计一种运用弹性铰支的新型微小力值杠杆式力标准机。目前力值计量的范围正向大和小两个方向不断拓展。设计一种运用弹性铰支的新型的微小力值杠杆式力标准机,实现对较大质量砝码重力的缩小,达到对被施力装置施加精确小力值的目的。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH703.3;TH823
【部分图文】：

杠杆式,装备结构

吉林大学硕士学位论文本文采用弹性铰支作为杠杆式精密力源装备中的支承形式，论文也将以此为研究中心展开。 1.2 杠杆式力源装备的发展现状杠杆式精密力源装备作为一种标准力源装备，在力值计量方面推动了国家实现统一化和标准化，杠杆式精密力源装备的基本结构如下图 1.1 所示[8]。

杠杆式,臂比,凸轮机构,凸轮

于复杂导致其无法跟上现在传感器的生产需求。传这些缺点已经越来越明显了[9]，迫切需要新的技术。杠杆式精密力源装备来说，不断有新的技术和方法的加工方式，性能更加好的材料，更加简便的控制一直在不断升级中。但是在一些最重要的部分上依旧方式上，大多还是刀承支承，没有新的支承方式的，杠杆平衡时很难保证力值的平顺等。对于现在的要迫切需要技术性的突破。上的杠杆式力精密源装备有很多种，且基本上都能保杠杆式精密力源装备是目前使用较多的，并采用电2 所示，它与静重式精密力源装备有些类似，它们采控制不同砝码的组合，实现不同的加载力值。

平衡装置

图 1.3 平衡装置图 1.3 中，驱动电机与丝杠传动副通过联轴器相连，电机带动丝杠运动，带动螺母运动，配重和螺母相连，带动配重做直线运动。因此，配重块就可到抵消称重传感器和实验对象的重力的作用，从而达到自然平衡的目的。简来说这是个位移控制过程，因此，只需要通过电脑对伺服电机与平衡传感器置的控制就可以快捷的实现自动调平。定臂比杠杆式精密力源装备在使用的过程中也在不断的发展，与此同时变杠杆式力精密源装备也进入高速的发展，如图 1.4 所示。该设备基于第二类原理达到了对被测对象准确且快速加载的目的[12]。这种双杠杆式力源装备源臂比杠杆式力源装备，不同的是该设备可以实现零点自然平衡，且对实验对安装要求大幅度降低，使杠杆式精密力源装备得到进一步的发展。

【相似文献】