本文關鍵詞：電動式扭轉(zhuǎn)動剛度測試儀加載臺的研究與設計

  更多相關文章： 電動加載臺 扭轉(zhuǎn)動剛度 結構設計 有限元分析 力矩加載控制

【摘要】：電動式扭轉(zhuǎn)動剛度測試儀是現(xiàn)代船舶、航空航天、制導武器等領域高性能傳動系統(tǒng)設計開發(fā)亟需的測試設備。為深入透徹地探究被測對象的動剛度特性,往往要求測試設備具有較寬的加載頻帶,然而對于電動式加載測試系統(tǒng),加載頻率的提高會導致加載精度降低與輸出力矩幅值減小的問題。為此,本文以扭轉(zhuǎn)動剛度測試儀的加載臺為研究對象,對加載臺的機械系統(tǒng)與加載系統(tǒng)展開深入研究,從結構與控制兩方面解決寬頻帶對加載精度與輸出力矩幅值的影響,力求為高性能電動式測試系統(tǒng)的設計開發(fā)提供理論與實踐指導。本文從扭轉(zhuǎn)動剛度測試的原理與方法入手,根據(jù)加載臺的要求設計了總體方案,分別對加載臺的機械系統(tǒng)與加載系統(tǒng)進行了設計與分析。針對加載臺的機械系統(tǒng),設計了機架結構與三自由度重復定位機構,解決了系統(tǒng)通用性的問題,并利用有限元驗證了其結構性能;為避免寬頻帶的加載引起結構的共振,進而影響測試精度,對機械系統(tǒng)采取增強剛度與減輕重量的方法,有效提高了加載臺模態(tài)頻率。針對加載臺的加載系統(tǒng),根據(jù)其工作原理對加載電機與測量傳感器進行了選型,并建立了系統(tǒng)整體的數(shù)學模型,據(jù)此分析了傳動環(huán)節(jié)剛度對加載系統(tǒng)特性的影響,進而設計了合適的傳動環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)接軸;通過力矩閉環(huán)的PID控制和基于結構不變性原理的前饋補償環(huán)節(jié),改善了加載系統(tǒng)的控制性能,有效解決了干擾力矩對加載精度的影響;提出了分散動力的雙聯(lián)電機組加載方式,通過仿真分析驗證了該方式可以在120Hz加載頻率的前提下使輸出力矩達到40Nm。最后,本文對加載臺的性能進行了測試與仿真。通過模態(tài)實驗,獲取了加載臺機械系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù),實驗結果與仿真一致,表明其一階模態(tài)頻率為233.1Hz,遠高于最大加載頻率120Hz。另外,通過仿真分析表明了加載系統(tǒng)在120Hz加載頻帶內(nèi)具有較好的動態(tài)輸出特性與力矩跟蹤性能,加載力矩的幅值誤差在10%以內(nèi)。
【關鍵詞】：電動加載臺 扭轉(zhuǎn)動剛度 結構設計 有限元分析 力矩加載控制
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH823
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題來源9
• 1.2 課題的意義與目的9-10
• 1.3 國內(nèi)外加載測試系統(tǒng)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀10-15
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排15-16
• 2 扭轉(zhuǎn)動剛度測試儀加載臺的總體設計16-22
• 2.1 引言16
• 2.2 扭轉(zhuǎn)動剛度測試的原理16-18
• 2.3 扭轉(zhuǎn)動剛度測試儀加載臺的設計要求18-19
• 2.4 扭轉(zhuǎn)動剛度測試儀加載臺的總體設計19-21
• 2.5 本章小結21-22
• 3 加載臺機械系統(tǒng)的設計與分析22-32
• 3.1 引言22
• 3.2 加載臺機械系統(tǒng)的設計與選型22-26
• 3.3 加載臺機械系統(tǒng)的有限元分析26-29
• 3.4 加載臺模態(tài)頻率提高的措施29-31
• 3.5 本章小結31-32
• 4 加載臺加載系統(tǒng)的設計與分析32-48
• 4.1 引言32
• 4.2 加載系統(tǒng)的組成及其數(shù)學模型的建立32-37
• 4.3 傳動環(huán)節(jié)剛度對加載系統(tǒng)特性的影響37-40
• 4.4 力矩加載的控制方法40-45
• 4.5 分散動力加載方式的分析45-47
• 4.6 本章小結47-48
• 5 加載臺的性能測試與仿真48-56
• 5.1 引言48
• 5.2 機械系統(tǒng)的模態(tài)實驗48-53
• 5.3 加載系統(tǒng)力矩跟蹤性能的仿真53-55
• 5.4 本章小結55-56
• 6 總結與展望56-58
• 6.1 全文總結56
• 6.2 研究展望56-58
• 致謝58-59
• 參考文獻59-61

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本文編號：1080020