微型扭桿靜剛度高精度測試技術(shù)的研究.pdf

1、近年來隨著中國航空航天事業(yè)的不斷發(fā)展,對航天慣性儀表不但要求提高精度,增加穩(wěn)定性,同時在微型化方向上也提出了新的要求,這就增加了其內(nèi)部彈性元件剛度測量的難度.陀螺儀作為一種傳感器,廣泛用于導(dǎo)彈、飛機和艦船的制導(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陀螺儀的性能好壞,因而提高對其剛度檢測的性能十分重要.該論文針對陀螺儀內(nèi)部微型扭桿的剛度測量難題展開論述.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)與動態(tài)測量方法.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)剛度的測量規(guī)律,得出結(jié)論:扭轉(zhuǎn)剛度的測量方案設(shè)計可以借鑒切變模量測量的原理與方法.以此為基礎(chǔ),分析現(xiàn)有的兩種測量方法的基礎(chǔ)之上,并借鑒其他微型彈性元件剛度測量方法,提出了全新的"靜態(tài)懸吊式測量法".該方案大膽采用扭桿垂直安裝,并創(chuàng)新設(shè)計了自動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,設(shè)計了新穎的

3、扭矩加載與測量機構(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構(gòu)驅(qū)動精密回轉(zhuǎn)工作臺,由平衡對稱加載機構(gòu)實現(xiàn)純扭矩有階可調(diào)的加載.而角度由激光位移傳感器測得光杠桿處的線位移,由三角法與角度位移轉(zhuǎn)換原理計算得到.系統(tǒng)軟件主要分為PLC與PC控制程序兩大部