三维海流传感器微力放大机构的设计与研究

发布时间：2017-08-17 05:12

  本文关键词：三维海流传感器微力放大机构的设计与研究

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【摘要】：随着人们对海洋环境调查与海洋资源开发的不断深入,对海洋观测仪器提出了更高的技术要求。海流作为一种重要海洋环境要素,其不仅具有较大的水平流,同时具有微小的垂直流,而现有海流测量仪器无法实现对水平和垂直两维间流速差异较大的海流的同时测量。为解决这一难点,课题组设计了一种可对维间差异较大海流进行测量的三维海流传感器。本文所设计的微力放大机构是该海流传感器中实现垂直流测量的重要组成部分。本文首先介绍了三维海流传感器的测流原理,并设计了海流传感器的总体结构,其总体结构主要由两部分组成：圆球壳十字梁式的水平流速测量装置和基于多级杠杆式柔顺微力放大机构的垂直流速测量装置。然后对微力放大机构的关键部件柔性铰链进行分析,选择三种典型的柔性铰链进行重组设计,并建立了其力学模型,同时分析了多种柔性铰链的刚度特性,选定了刚度较大的直圆型柔性铰链作为微力放大机构的柔性部件。其次,通过分析柔顺杠杆式微力放大机构的设计要点与工作原理,确定了微力放大机构的结构形式,并建立该机构的力学模型。最后,采用了单因素优化和正交试验优化相结合的方法对微力放大机构的结构参数进行了优化,得出了机构结构参数的最优尺寸。结果表明：最终确定的微力放大机构的力放大倍数为609.22,能够实现对州级力值的放大,满足三维海流传感器对于微小升力的放大与测量要求。
【关键词】：上升流 微力放大机构 柔性铰链 柔顺机构 正交试验
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH766.21;TP212
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 海洋技术的发展及研究意义15-16
• 1.2 海流测量技术的发展现状16-19
• 1.2.1 海流概述16-17
• 1.2.2 海流测量仪器的国内外研究现状17-19
• 1.3 研究问题的提出19-20
• 1.4 本文课题来源以及主要研究内容20-21
• 第二章 三维海流传感器的结构设计21-29
• 2.1 引言21
• 2.2 三维海流传感器总体结构设计21-23
• 2.3 水平流测量装置原理23
• 2.4 垂直流测量装置原理23-28
• 2.4.1 垂直流测量原理概述23-24
• 2.4.2 圆盘升力流场分析24-25
• 2.4.3 柔顺微力放大机构25-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 典型柔性铰链的重组设计与分析29-43
• 3.1 引言29
• 3.2 柔性铰链29-30
• 3.2.1 柔性铰链特点29
• 3.2.2 柔性铰链分类29-30
• 3.3 典型柔性铰链的重组模型30-35
• 3.3.1 典型柔性铰链的重组设计30-31
• 3.3.2 典型柔性铰链重组模型的刚度计算31-35
• 3.4 典型柔性铰链重组模型的仿真分析35-41
• 3.5 典型柔性铰链的刚度特性比较41
• 3.6 本章小结41-43
• 第四章 微力放大机构的构型设计与理论计算43-56
• 4.1 引言43
• 4.2 柔顺杠杆式机构的性能分析43-45
• 4.2.1 杠杆原理43-44
• 4.2.2 杠杆级联的效率分析44-45
• 4.3 杠杆式柔顺机构的结构改进45-48
• 4.3.1 对称式结构设计45-47
• 4.3.2 柔性铰链偏转角度的调整47-48
• 4.3.3 微力放大机构的最终结构形式48
• 4.4 微力放大机构的理论计算48-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 微力放大机构的结构分析与参数优化56-69
• 5.1 引言56
• 5.2 有限元参数化概述56
• 5.3 微力放大机构初始模型的仿真分析56-57
• 5.4 微力放大机构的结构参数单因素优化分析57-63
• 5.4.1 各级杠杆结构参数分析58-60
• 5.4.2 连接杠杆结构参数分析60-63
• 5.4.3 结构参数选定63
• 5.5 基于正交试验的参数优化63-65
• 5.5.1 试验指标、因素和水平的确定63
• 5.5.2 正交试验及结果分析63-65
• 5.6 微力放大机构的最终结构模型65-68
• 5.6.1 优化后模型分析65
• 5.6.2 优化后模型重力场下铰链偏转状态的调整65-68
• 5.7 本章总结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 全文总结69-70
• 6.2 工作展望70-71
• 参考文献71-74
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况74

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本文编号：687251