微型扭桿靜剛度高精度測(cè)試技術(shù)的研究.pdf

1、近年來隨著中國(guó)航空航天事業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)航天慣性儀表不但要求提高精度,增加穩(wěn)定性,同時(shí)在微型化方向上也提出了新的要求,這就增加了其內(nèi)部彈性元件剛度測(cè)量的難度.陀螺儀作為一種傳感器,廣泛用于導(dǎo)彈、飛機(jī)和艦船的制導(dǎo)或?qū)Ш较到y(tǒng)中,其內(nèi)部彈性元件(如扭桿、撓性接頭等)的性能好壞從某種意義上決定了整個(gè)陀螺儀的性能好壞,因而提高對(duì)其剛度檢測(cè)的性能十分重要.該論文針對(duì)陀螺儀內(nèi)部微型扭桿的剛度測(cè)量難題展開論述.首先介紹了材料彈性模量理論和"多晶體切變模

2、量"的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)測(cè)量方法.根據(jù)扭桿扭轉(zhuǎn)剛度的物理意義,分析了切變模量與扭轉(zhuǎn)剛度間的相互關(guān)系,并以此為"突破口"尋找扭桿扭轉(zhuǎn)剛度的測(cè)量規(guī)律,得出結(jié)論:扭轉(zhuǎn)剛度的測(cè)量方案設(shè)計(jì)可以借鑒切變模量測(cè)量的原理與方法.以此為基礎(chǔ),分析現(xiàn)有的兩種測(cè)量方法的基礎(chǔ)之上,并借鑒其他微型彈性元件剛度測(cè)量方法,提出了全新的"靜態(tài)懸吊式測(cè)量法".該方案大膽采用扭桿垂直安裝,并創(chuàng)新設(shè)計(jì)了自動(dòng)定心夾緊裝置減少自身重力產(chǎn)生的附加彎矩.根據(jù)扭桿剛度較弱的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了新穎的

3、扭矩加載與測(cè)量機(jī)構(gòu).它具備了新型"十字形"彈性體結(jié)構(gòu),最大限度地在保證足夠剛性的基礎(chǔ)上,盡量減少自身的扭轉(zhuǎn)剛度以增加其靈敏度.經(jīng)有限元分析計(jì)算表明,該扭矩傳感器具有較好的軸向與徑向剛度和合適的扭轉(zhuǎn)剛度.經(jīng)PLC的A/D模塊控制壓電晶體配合柔性鉸鏈放大機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái),由平衡對(duì)稱加載機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)純扭矩有階可調(diào)的加載.而角度由激光位移傳感器測(cè)得光杠桿處的線位移,由三角法與角度位移轉(zhuǎn)換原理計(jì)算得到.系統(tǒng)軟件主要分為PLC與PC控制程序兩大部