【摘要】：軸類(lèi)零件是機(jī)械傳動(dòng)裝置的主要執(zhí)行元件,在傳動(dòng)過(guò)程中旋轉(zhuǎn)軸會(huì)承受扭矩、軸向力和彎矩等多種載荷的作用。在一些機(jī)械設(shè)備中,需要對(duì)旋轉(zhuǎn)軸承受的扭矩、軸向載荷和徑向載荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和檢測(cè),而現(xiàn)階段扭矩傳感器只能測(cè)量純扭矩的大小,不能承受和測(cè)量軸向載荷和徑向載荷。因此,提出一種網(wǎng)格彈性貼片成像法,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)或檢測(cè)旋轉(zhuǎn)軸所承受軸向推力和扭矩,具有很強(qiáng)的理論意義及工程應(yīng)用價(jià)值。本文主要研究?jī)?nèi)容為:1、旋轉(zhuǎn)軸應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算方法研究。根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸在受軸向推力、扭矩和壓扭復(fù)合受載時(shí)的表面應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn),利用空間點(diǎn)的相關(guān)坐標(biāo)變換,推導(dǎo)了利用網(wǎng)格彈性貼片表面特征區(qū)域特征點(diǎn)計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸實(shí)時(shí)受載的理論方法。2、ABAQUS方法對(duì)貼有網(wǎng)格彈性貼片的旋轉(zhuǎn)軸模型數(shù)值仿真分析。研究了有限元模型的粘膠層分別為solid單元和cohesive單元類(lèi)型時(shí)對(duì)模型表面應(yīng)力應(yīng)變傳遞的影響;在不同粘膠層單元類(lèi)型時(shí),不同旋轉(zhuǎn)軸直徑、彈性貼片厚度和不同加載大小對(duì)網(wǎng)格彈性貼片表面特征區(qū)域特征的影響程度。3、成像法提取網(wǎng)格特征點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究。針對(duì)網(wǎng)格彈性貼片表面特征區(qū)域受載前后會(huì)發(fā)生變化,以環(huán)向線軸向間距和軸向線斜率作為受載大小的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)制定Canny算子與Hough邊緣檢測(cè)相結(jié)合的方法,來(lái)對(duì)網(wǎng)格彈性貼片表面網(wǎng)格區(qū)域的特征進(jìn)行提取。4、成像法測(cè)試旋轉(zhuǎn)軸受載試驗(yàn)研究。對(duì)成像法測(cè)試旋轉(zhuǎn)軸受載進(jìn)行了主要硬件的選擇和軟件的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)試驗(yàn)方法提取受載旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)格特征變化,達(dá)到直接輸出旋轉(zhuǎn)軸受載值大小的目的。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.2
【圖文】：

測(cè)試方法研究現(xiàn)狀是判斷軸系運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常的重要健康指溯到上個(gè)世紀(jì)。但是最初的扭矩傳感器扭矩。，應(yīng)變計(jì)技術(shù)的出現(xiàn)，學(xué)者們看到了提被用于扭矩測(cè)量，該方法有效提高了測(cè)可。初，隨著應(yīng)變片測(cè)試技術(shù)的逐漸成熟，軸扭矩的實(shí)際測(cè)量的實(shí)驗(yàn)最終獲得了成缺點(diǎn)是設(shè)備體積過(guò)大。，美國(guó) WDC 公司[8-9]研發(fā)出試驗(yàn)功率測(cè)應(yīng)變計(jì)測(cè)量方法，第一次出現(xiàn)了可以直備，但是該系統(tǒng)造價(jià)成本較高，不適宜前景較為狹窄，該系統(tǒng)的主要部件如圖

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文于當(dāng)時(shí)采集變化需要靠肉眼和經(jīng)驗(yàn)判別，因此該方法與其他方法相比可靠性不高，精度較低；同期，日本研發(fā)團(tuán)隊(duì)又研發(fā)出了新的產(chǎn)品—螺旋管式扭矩傳感器[13]，和磁致伸縮傳感器基本原理類(lèi)似，該方法也是通過(guò)磁逆效應(yīng)原理達(dá)到測(cè)量目的，只是將磁致伸縮材料換成了 Fe 基非晶薄帶，該方法適用性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)且安裝簡(jiǎn)便，但測(cè)量誤差較大。八十年代后期，如圖 1.3 所示為 University ofSouthampton[14]研究出的電容式扭矩傳感器，通過(guò)軸上安裝振蕩電路頻率特性的前后變化來(lái)達(dá)到測(cè)量扭矩的目的，該方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，但測(cè)量設(shè)備的同軸度很難達(dá)到保證，因此該方法會(huì)有較大的使用限制，如不適合較大軸徑傳動(dòng)軸；同期，相位差式扭矩測(cè)量方法[15]引起廣大研究者的濃厚興趣，和光電式扭矩傳感器相似，只是將軸上一定距離的光柵換成了兩個(gè)齒數(shù)為 120 的相同齒輪，通過(guò)測(cè)量?jī)升X輪之間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)相位差間接對(duì)軸的扭矩進(jìn)行計(jì)算，但是齒輪在加工過(guò)程中很難確保一致，難免會(huì)產(chǎn)生誤差。

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文于當(dāng)時(shí)采集變化需要靠肉眼和經(jīng)驗(yàn)判別，因此該方法與其他方法相比可靠性不高，精度較低；同期，日本研發(fā)團(tuán)隊(duì)又研發(fā)出了新的產(chǎn)品—螺旋管式扭矩傳感器[13]，和磁致伸縮傳感器基本原理類(lèi)似，該方法也是通過(guò)磁逆效應(yīng)原理達(dá)到測(cè)量目的，只是將磁致伸縮材料換成了 Fe 基非晶薄帶，該方法適用性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)且安裝簡(jiǎn)便，但測(cè)量誤差較大。八十年代后期，如圖 1.3 所示為 University ofSouthampton[14]研究出的電容式扭矩傳感器，通過(guò)軸上安裝振蕩電路頻率特性的前后變化來(lái)達(dá)到測(cè)量扭矩的目的，該方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，但測(cè)量設(shè)備的同軸度很難達(dá)到保證，因此該方法會(huì)有較大的使用限制，如不適合較大軸徑傳動(dòng)軸；同期，相位差式扭矩測(cè)量方法[15]引起廣大研究者的濃厚興趣，和光電式扭矩傳感器相似，只是將軸上一定距離的光柵換成了兩個(gè)齒數(shù)為 120 的相同齒輪，通過(guò)測(cè)量?jī)升X輪之間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)相位差間接對(duì)軸的扭矩進(jìn)行計(jì)算，但是齒輪在加工過(guò)程中很難確保一致，難免會(huì)產(chǎn)生誤差。

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