電液伺服閥中彈簧管剛度精密測量技術的研究.pdf

1、在航天、航海、航空領域常用的控制器件電液伺服閥和導向器件撓性陀螺中廣泛地使用精密彈性元件作為力敏單元獲得反饋信號。這些彈性元件的剛度參數(shù)對相對應的控制器件、導航器件的性能影響很大。因此，在加工過程中不僅對其尺寸精度和幾何形狀精度提出很高的要求，而且對其剛度特性也提出了一定的要求。由于這類彈性元件的幾何形狀較復雜，并且加工誤差和材質變化均會影響到剛度值，因此生產(chǎn)中是通過測量的手段來保證剛度指標。隨著制造技術水平的提高以及航空航天技術的不斷

2、發(fā)展，對精密彈性元件的加工精度和加工效率提出了更高的要求，所以研究以彈簧管為代表的該類彈性元件的剛度精密測量技術對增強國防實力有著重要意義。
　　本文首先綜述了國內(nèi)外彈簧管剛度測量技術的發(fā)展概況，并對國內(nèi)彈簧管剛度測量技術的研究現(xiàn)狀和存在的問題進行了比較全面的總結。為了展開對彈簧管剛度測量技術的基礎性研究，本文根據(jù)彈簧管的設計指標成功地研制了能夠實現(xiàn)自動加載、多點測量，并可自動地輸出剛度曲線的剛度測量系統(tǒng)。為了提高測量系統(tǒng)測量的精

3、度，在測量系統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)處理中提出了一種基于灰色系統(tǒng)理論的粗大誤差判別法。該判別方法利用灰色系統(tǒng)理論中數(shù)據(jù)累加生成的方法，通過削弱測量數(shù)據(jù)的隨機性，突出趨勢項來尋求數(shù)據(jù)規(guī)律。該判別法對測量數(shù)據(jù)少或者難以尋求統(tǒng)計規(guī)律的測量過程尤為有效。
　　其次，為了解決新型號大剛度值彈簧管剛度測量中重復測量精度差的問題，從測量系統(tǒng)的測量原理入手，在分析測量系統(tǒng)中誤差源的基礎上，重點研究了測量系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的彎曲變形以及環(huán)節(jié)間的接觸變形對測量精度的影

4、響，基于齊次坐標變換和矢量鏈法建立了彈簧管的變形與傳感器實測變形之間的關系，并建立了誤差補償模型。實驗中發(fā)現(xiàn)在測量封閉鏈中測桿與彈簧管之間的接觸變形是影響重復測量精度的一個關鍵因素。本文在分析兩者之間的接觸特點的基礎上，考慮接觸表面形貌建立了接觸力學模型和協(xié)調接觸方程，并用數(shù)值法求解接觸參數(shù)。
　　再次，根據(jù)大剛度彈簧管的結構特點，本文提出了一種新的彈簧管剛度測量方法，在原有測量系統(tǒng)的基礎上，設計了專用夾具與變形測量機構，直接在彈

5、簧管的頭部測取彈簧管發(fā)生的角變形，可以避免上述中的各環(huán)節(jié)的變形對測量精度的影響。通過對新的測量裝置的誤差分析和大量實驗可以證明新的測量方法能夠大大提高大剛度彈簧管的重復測量精度。
　　最后，本文對彈簧管剛度測量作了大量的實驗研究。結果表明：接觸變形對測量精度的影響最大，臺板的彎曲變形的影響在其次，而其余環(huán)節(jié)的彎曲變形的影響則很小。另外，實驗還表明，隨著彈簧管剛度值的增大，變形對測量結果的影響程度隨之增大。在對兩種不同測量方法的比對