用于質量特性參數測量的新型扭擺臺的研究.pdf

1、用于質量特性參數測量的新型扭擺臺的研究重慶大學碩士學位論文（學術學位）學生姓名：孔波指導教師：王秋曉副教授專業(yè)：機械制造及其自動化學科門類：工學重慶大學機械工程學院二O一四年四月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要質量特性參數（質量、質心、轉動慣量、慣性矩）是衛(wèi)星、火箭、導彈等空間飛行體的重要技術參數。一般是采用扭擺臺和質心臺測量。一些被測物體的形狀不規(guī)則，質心和幾何形心偏移大，導致扭擺臺面出現傾斜，嚴重時扭桿結構彎曲過大而出現斷裂的現象

2、，要求提高扭擺臺的抗傾覆能力。衛(wèi)星等飛行體要求高精密測量，且由于外形結構的原因，不能偏置或倒置，只能通過一次裝夾獲得所有的質量特性參數，這需要將可調斜臺、質心臺和扭擺臺組合起來。通過一次傾斜，確定試件在垂直方向上的質心位置；通過測量試件在不同位置和狀態(tài)的轉動慣量，建立聯(lián)立方程組，計算出試件的轉動慣量和慣性矩。這種綜合試驗臺是在垂直方向上將可調斜臺、質心臺和扭擺臺組合而成的，軸向尺寸較大，必須對扭擺臺的軸向尺寸加以限制。傳統(tǒng)扭擺臺采用的是

3、角接觸球軸承作為支撐結構，扭桿結構作為扭振結構，其軸向尺寸長。提高扭擺臺的抗傾覆能力，就要增大軸承的徑向尺寸，同時增大了摩擦阻力，導致扭擺臺振動周期衰減快，轉動慣量的測量精度在0.5%以下。顯然，傳統(tǒng)扭擺臺不滿足綜合試驗臺的要求。為解決這些問題，將傳統(tǒng)扭擺臺上的角接觸球軸承替換為平面氣浮軸承，將機械摩擦阻力轉換為了空氣阻力，阻尼系數大約只有0.003，其測量精度最高可達0.1%；通過增大節(jié)流孔的分布半徑，提高了扭擺臺的抗傾覆能力，減少了

4、扭振系統(tǒng)出現斷裂的情況。針對綜合試驗臺在垂直方向上的尺寸過大，采用一種90交叉組合的彈簧板結構替換扭桿，縮短了扭擺臺的軸向尺寸。對扭擺臺的承載能力和抗傾覆特性進行分析，研究了平面氣浮軸承幾何參數與承載能力和抗傾側特性的關系，并通過數值仿真和實驗驗證測量模型和計算方法的有效性。最終實驗表明，改進的試驗臺提高了測量精度和振動穩(wěn)定性，對衛(wèi)星等飛行體質量特性參數的測量有重要的意義。關鍵詞關鍵詞：扭擺臺，質量特性參數，氣浮軸承，有限元單元法，承載