四支點壓電式軸用六維力傳感器的研制.pdf

1、巨型重載操作裝備水平體現(xiàn)了一個國家的制造能力和制造水平，對國民經(jīng)濟(jì)和國防安全起到重要保障作用。如何保證極端作業(yè)條件下操作裝備在整個工作空間中的操作能力和操作速度，是重載操作裝備設(shè)計所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。重載操作裝備工作過程中，六維力測量以及實時反饋是實現(xiàn)裝備協(xié)調(diào)操作控制、力順應(yīng)控制的基礎(chǔ)，也是規(guī)劃和調(diào)整鍛造工藝的重要依據(jù)。為實現(xiàn)反饋控制，需要進(jìn)行六維大力測量。而六維力測量技術(shù)的難點是如何解決大承載能力和高靈敏度之間的矛盾。
　　 本

2、文在國家973課題(2006CB705406)的資助下，從工程實際出發(fā)，運用晶體物理學(xué)、電介質(zhì)物理學(xué)、壓電學(xué)、各向異性材料力學(xué)、電磁學(xué)等交叉學(xué)科的理論成果，根據(jù)使用要求，對六維力傳感器結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵尺寸和動態(tài)特性進(jìn)行了設(shè)計和分析。
　　 本文設(shè)計了一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的六維力傳感器，同時設(shè)計了一種新型六維力傳感器測量軸上六維力的專用夾持裝置。具體工作如下：
　　 提出了一種相對合理的力敏元件空間布局形式，對其建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行解耦

3、計算；通過對壓電石英縱向效應(yīng)和剪切效應(yīng)的分析，確定力敏元件的組合方式，一組xy晶組和兩組yx單元晶組；并通過對力敏元件多支點空間布局的研究和力學(xué)模型分析，確定了四支點模型，并設(shè)計了相應(yīng)六維力傳感器。
　　 設(shè)計了一種新型的將軸和壓電式六維力傳感器剛性連接在一起的夾持裝置，通過對夾持裝置進(jìn)行ANSYS分析，確定了影響夾持性能的主要尺寸參數(shù)。同時，設(shè)計了軸上壓電式六維大力傳感器的標(biāo)定方案，并進(jìn)行了靜態(tài)和動態(tài)標(biāo)定實驗。