電液伺服閥中彈簧管剛度精密測量技術(shù)的研究.pdf

1、在航天、航海、航空領(lǐng)域常用的控制器件電液伺服閥和導(dǎo)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(hào)。這些彈性元件的剛度參數(shù)對(duì)相對(duì)應(yīng)的控制器件、導(dǎo)航器件的性能影響很大。因此，在加工過程中不僅對(duì)其尺寸精度和幾何形狀精度提出很高的要求，而且對(duì)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(fù)雜，并且加工誤差和材質(zhì)變化均會(huì)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(biāo)。隨著制造技術(shù)水平的提高以及航空航天技術(shù)的不斷

2、發(fā)展，對(duì)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(shù)對(duì)增強(qiáng)國防實(shí)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(shù)的發(fā)展概況，并對(duì)國內(nèi)彈簧管剛度測量技術(shù)的研究現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行了比較全面的總結(jié)。為了展開對(duì)彈簧管剛度測量技術(shù)的基礎(chǔ)性研究，本文根據(jù)彈簧管的設(shè)計(jì)指標(biāo)成功地研制了能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)加載、多點(diǎn)測量，并可自動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(jī)性，突出趨勢項(xiàng)來尋求數(shù)據(jù)規(guī)律。該判別法對(duì)測量數(shù)據(jù)少或者難以尋求統(tǒng)計(jì)規(guī)律的測量過程尤為有效。
　　其次，為了解決新型號(hào)大剛度值彈簧管剛度測量中重復(fù)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(chǔ)上，重點(diǎn)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(duì)測量精度的影

4、響，基于齊次坐標(biāo)變換和矢量鏈法建立了彈簧管的變形與傳感器實(shí)測變形之間的關(guān)系，并建立了誤差補(bǔ)償模型。實(shí)驗(yàn)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(fù)測量精度的一個(gè)關(guān)鍵因素。本文在分析兩者之間的接觸特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，考慮接觸表面形貌建立了接觸力學(xué)模型和協(xié)調(diào)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(chǔ)上，設(shè)計(jì)了專用夾具與變形測量機(jī)構(gòu)，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(duì)測量精度的影響。通過對(duì)新的測量裝置的誤差分析和大量實(shí)驗(yàn)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(fù)測量精度。
　　最后，本文對(duì)彈簧管剛度測量作了大量的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明：接觸變形對(duì)測量精度的影響最大，臺(tái)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(shí)驗(yàn)還表明，隨著彈簧管剛度值的增大，變形對(duì)測量結(jié)果的影響程度隨之增大。在對(duì)兩種不同測量方法的比對(duì)