本文關鍵詞：回轉體轉動慣量在位測量方法與裝置的研究

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【摘要】：在精密儀器、工程機械、武器系統(tǒng)、航空航天等領域,轉動慣量是影響零部件和系統(tǒng)工作特性的重要參數(shù)。在機械行業(yè)中,許多做定軸轉動零部件需要對其轉動慣量進行測定,以確定其工作性能和特性。因此,轉動慣量的準確測量對于科學研究和工業(yè)應用都具有重要的意義。但是對于組裝完成的回轉系統(tǒng),系統(tǒng)的轉動慣量測試與摩擦阻力矩相關,而摩擦阻力矩的精確測試有一定難度,因此回轉系統(tǒng)裝配后的轉動慣量精確測試成為研究中的關鍵。針對上述問題本項目提出一種以減少摩擦阻力矩影響作用,利用回轉系統(tǒng)的轉動多區(qū)間位移、速度、加速度的測試,并通過分析計算獲得系統(tǒng)轉動慣量的測試方法,并根據(jù)這測試技術原理,研制可以在位測量回轉體整機慣量的裝置。主要研究內(nèi)容如下：1.分析回轉體轉動慣量在位測量的阻力矩因素并提出測量方法分析了現(xiàn)有轉動慣量測量方法的優(yōu)缺點,其中落體法適合回轉體轉動慣量的在位測量,但是其測量精度較差,主要誤差來源為軸承的摩擦阻力矩。針對軸承摩擦阻力的主要影響因素——載荷和速度進行分析,并提出一種改進的落體測量方法。該方法采用的質量相等轉動慣量不相等的標準轉動慣量盤進行兩次落體運動,兩次運動過程中軸承所受的載荷相同；采用速度相同點計算轉動慣量值的方式,確保兩次計算時刻的軸承轉速相同。通過做差消除運動方程中軸承摩擦阻力矩因素。2.搭建回轉體轉動慣量在位測量試驗平臺搭建了回轉體轉動慣量在位測量的試驗平臺。試驗平臺的設計包括機械結構設計、氣動回路設計、硬件電路設計和控制軟件設計。其中時間同步裝置提高了設備的測量重復性,自動繞線裝置提高了設備自動化程度,簡化了操作。試驗臺通過編碼器、采集卡采集位移數(shù)據(jù),通過VB開發(fā)平臺編寫計算控制軟件,并對測量數(shù)據(jù)進行分析計算得到轉動慣量的值。3.回轉體轉動慣量在位測量裝置的試驗測試利用研制的轉動慣量測量裝置完成了重復性試驗；計算起點試驗；重物落體質量、落體高度和包絡角的影響試驗。重復性試驗證明了對于落體法而言,時間同步裝置能夠有效降低由人為因素引入的試驗不確定度,提高試驗結果的準確性；計算起點試驗證明了軸承的啟動摩擦力矩對試驗的測量精度影響很大,通過試驗數(shù)據(jù)可知,計算起點為總數(shù)據(jù)點的20%時,50次重復試驗測量得到轉動慣量的方差最��；落體重物質量試驗證明了,不同的被測轉動慣量對應不同的落體質量；落體高度試驗證明了測量試驗具有最小測試高度；包絡角試驗證明了,包絡角度對于試驗的測量影響很小。以2.606 g.m2的標準測試盤作為被測物時,落體質量為150g,落體高度為1.8m包絡角為160。時,50次重復試驗的最大測量誤差接近1%。本項目研制的回轉體轉動慣量的在位測量方法與裝置,減小了軸承摩擦阻力矩對于測量的影響,相對于傳統(tǒng)落體法高于6%的測量誤差,在有效的測量范圍內(nèi),本測量方法與裝置提高了落體法的測量精度。
【關鍵詞】：在位測量 轉動慣量 軸承摩擦阻力矩 落體法
【學位授予單位】：浙江師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH82
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 課題背景與研究意義12-14
• 1.1.1 課題背景12-13
• 1.1.2 課題研究意義13-14
• 1.2 轉動慣量計算及測量方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-23
• 1.2.1 計算法14-15
• 1.2.2 在線測量法15-16
• 1.2.3 離線測量法16-23
• 1.3 本文研究主要內(nèi)容23-24
• 第2章 回轉體轉動慣量在位測量系統(tǒng)的原理及分析24-33
• 2.1 傳統(tǒng)落體法測量原理24-25
• 2.2 傳統(tǒng)落體測量法存在的問題與分析25-28
• 2.2.1 傳統(tǒng)落體測量法存在的問題25-26
• 2.2.2 傳統(tǒng)落體法的系統(tǒng)阻力分析26-28
• 2.3 新型落體法測量原理28-32
• 2.3.1 摩擦阻力矩模型的構建28-30
• 2.3.2 新型落體法的測量原理30-31
• 2.3.3 系統(tǒng)慣量測量原理31-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第3章 回轉體轉動慣量在位測量的機械結構設計33-46
• 3.1 標準轉動慣量盤的設計33-35
• 3.2 落體系統(tǒng)的設計35-38
• 3.2.1 拉繩的選擇35-36
• 3.2.2 落體質量36
• 3.2.3 導線輪組的設計36-37
• 3.2.4 繞線盤組的設計37-38
• 3.3 操作總成的設計38-43
• 3.3.1 時間同步和制動裝置的設計39-40
• 3.3.2 自動繞線系統(tǒng)的結構設計40-42
• 3.3.3 氣動回路設計42-43
• 3.4 試驗臺樣機43-44
• 3.5 本章小結44-46
• 第4章 回轉體轉動慣量在位裝置的控制系統(tǒng)設計46-59
• 4.1 硬件設計46-51
• 4.1.1 元器件選型46-49
• 4.1.2 控制電路的設計49-51
• 4.2 軟件設計51-58
• 4.2.1 開發(fā)環(huán)境介紹52
• 4.2.2 數(shù)據(jù)采集52-53
• 4.2.3 數(shù)據(jù)處理方法53-54
• 4.2.4 軟件功能介紹54-56
• 4.2.5 試驗主流程56-58
• 4.3 本章小結58-59
• 第5章 回轉體轉動慣量在位測量裝置的試驗研究59-69
• 5.1 試驗條件59-61
• 5.2 重復性試驗61-62
• 5.3 計算起點試驗62-63
• 5.4 落體重物質量影響試驗63-65
• 5.5 落體高度影響試驗65-66
• 5.6 導線輪包絡角度影響試驗66-67
• 5.7 本章小結67-69
• 第6章 總結與展望69-71
• 6.1 總結69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻71-75
• 攻讀學位期間取得的研究成果75-76
• 致謝76-78
• 浙江師范大學學位論文誠信承語書78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李慧鵬;唐文彥;張春富;王軍;;基于阻尼比實時算法的轉動慣量測量研究[J];南京理工大學學報(自然科學版);2008年04期

2 王愛峰;;用SolidWorks計算零件的轉動慣量[J];金屬加工(冷加工);2012年21期

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本文編號：807228