回转体转动惯量在位测量方法与装置的研究

发布时间：2017-09-07 03:42

  本文关键词：回转体转动惯量在位测量方法与装置的研究

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【摘要】：在精密仪器、工程机械、武器系统、航空航天等领域,转动惯量是影响零部件和系统工作特性的重要参数。在机械行业中,许多做定轴转动零部件需要对其转动惯量进行测定,以确定其工作性能和特性。因此,转动惯量的准确测量对于科学研究和工业应用都具有重要的意义。但是对于组装完成的回转系统,系统的转动惯量测试与摩擦阻力矩相关,而摩擦阻力矩的精确测试有一定难度,因此回转系统装配后的转动惯量精确测试成为研究中的关键。针对上述问题本项目提出一种以减少摩擦阻力矩影响作用,利用回转系统的转动多区间位移、速度、加速度的测试,并通过分析计算获得系统转动惯量的测试方法,并根据这测试技术原理,研制可以在位测量回转体整机惯量的装置。主要研究内容如下：1.分析回转体转动惯量在位测量的阻力矩因素并提出测量方法分析了现有转动惯量测量方法的优缺点,其中落体法适合回转体转动惯量的在位测量,但是其测量精度较差,主要误差来源为轴承的摩擦阻力矩。针对轴承摩擦阻力的主要影响因素——载荷和速度进行分析,并提出一种改进的落体测量方法。该方法采用的质量相等转动惯量不相等的标准转动惯量盘进行两次落体运动,两次运动过程中轴承所受的载荷相同；采用速度相同点计算转动惯量值的方式,确保两次计算时刻的轴承转速相同。通过做差消除运动方程中轴承摩擦阻力矩因素。2.搭建回转体转动惯量在位测量试验平台搭建了回转体转动惯量在位测量的试验平台。试验平台的设计包括机械结构设计、气动回路设计、硬件电路设计和控制软件设计。其中时间同步装置提高了设备的测量重复性,自动绕线装置提高了设备自动化程度,简化了操作。试验台通过编码器、采集卡采集位移数据,通过VB开发平台编写计算控制软件,并对测量数据进行分析计算得到转动惯量的值。3.回转体转动惯量在位测量装置的试验测试利用研制的转动惯量测量装置完成了重复性试验；计算起点试验；重物落体质量、落体高度和包络角的影响试验。重复性试验证明了对于落体法而言,时间同步装置能够有效降低由人为因素引入的试验不确定度,提高试验结果的准确性；计算起点试验证明了轴承的启动摩擦力矩对试验的测量精度影响很大,通过试验数据可知,计算起点为总数据点的20%时,50次重复试验测量得到转动惯量的方差最小；落体重物质量试验证明了,不同的被测转动惯量对应不同的落体质量；落体高度试验证明了测量试验具有最小测试高度；包络角试验证明了,包络角度对于试验的测量影响很小。以2.606 g.m2的标准测试盘作为被测物时,落体质量为150g,落体高度为1.8m包络角为160。时,50次重复试验的最大测量误差接近1%。本项目研制的回转体转动惯量的在位测量方法与装置,减小了轴承摩擦阻力矩对于测量的影响,相对于传统落体法高于6%的测量误差,在有效的测量范围内,本测量方法与装置提高了落体法的测量精度。
【关键词】：在位测量 转动惯量 轴承摩擦阻力矩 落体法
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH82
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 课题背景与研究意义12-14
• 1.1.1 课题背景12-13
• 1.1.2 课题研究意义13-14
• 1.2 转动惯量计算及测量方法的国内外研究现状14-23
• 1.2.1 计算法14-15
• 1.2.2 在线测量法15-16
• 1.2.3 离线测量法16-23
• 1.3 本文研究主要内容23-24
• 第2章 回转体转动惯量在位测量系统的原理及分析24-33
• 2.1 传统落体法测量原理24-25
• 2.2 传统落体测量法存在的问题与分析25-28
• 2.2.1 传统落体测量法存在的问题25-26
• 2.2.2 传统落体法的系统阻力分析26-28
• 2.3 新型落体法测量原理28-32
• 2.3.1 摩擦阻力矩模型的构建28-30
• 2.3.2 新型落体法的测量原理30-31
• 2.3.3 系统惯量测量原理31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 回转体转动惯量在位测量的机械结构设计33-46
• 3.1 标准转动惯量盘的设计33-35
• 3.2 落体系统的设计35-38
• 3.2.1 拉绳的选择35-36
• 3.2.2 落体质量36
• 3.2.3 导线轮组的设计36-37
• 3.2.4 绕线盘组的设计37-38
• 3.3 操作总成的设计38-43
• 3.3.1 时间同步和制动装置的设计39-40
• 3.3.2 自动绕线系统的结构设计40-42
• 3.3.3 气动回路设计42-43
• 3.4 试验台样机43-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 回转体转动惯量在位装置的控制系统设计46-59
• 4.1 硬件设计46-51
• 4.1.1 元器件选型46-49
• 4.1.2 控制电路的设计49-51
• 4.2 软件设计51-58
• 4.2.1 开发环境介绍52
• 4.2.2 数据采集52-53
• 4.2.3 数据处理方法53-54
• 4.2.4 软件功能介绍54-56
• 4.2.5 试验主流程56-58
• 4.3 本章小结58-59
• 第5章 回转体转动惯量在位测量装置的试验研究59-69
• 5.1 试验条件59-61
• 5.2 重复性试验61-62
• 5.3 计算起点试验62-63
• 5.4 落体重物质量影响试验63-65
• 5.5 落体高度影响试验65-66
• 5.6 导线轮包络角度影响试验66-67
• 5.7 本章小结67-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-75
• 攻读学位期间取得的研究成果75-76
• 致谢76-78
• 浙江师范大学学位论文诚信承语书78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李慧鹏;唐文彦;张春富;王军;;基于阻尼比实时算法的转动惯量测量研究[J];南京理工大学学报(自然科学版);2008年04期

2 王爱峰;;用SolidWorks计算零件的转动惯量[J];金属加工(冷加工);2012年21期

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本文编号：807228