精密天平傳感器件力學(xué)性能分析與優(yōu)化.pdf

1、高精密電容傳感式電子天平廣泛用于精密測量行業(yè)中，其響應(yīng)時間短，稱量速度快，性價比較高。由于對傳感器件結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)的不足，國內(nèi)電容式精密天平距國外先進(jìn)水平還有一定差距，在稱量過程中輸入與輸出呈典型的非線性關(guān)系。高精密電子天平傳感器件主要由力傳遞結(jié)構(gòu)(柔性傳力架)和力感應(yīng)結(jié)構(gòu)(S型電容傳感式陶瓷架)組成，其結(jié)構(gòu)參數(shù)及力傳遞過程中的變形，對電子天平的力學(xué)性能影響巨大。為了提高測量過程的線性度和穩(wěn)定性，本文針對傳感器件的柔性架和陶瓷架進(jìn)行結(jié)構(gòu)分

2、析和優(yōu)化，主要研究內(nèi)容如下：
　　針對柔性傳力架在力傳遞過程中的受力與變形問題，建立了柔性傳力架力學(xué)性能的解析模型。基于對柔性傳力架簡化模型進(jìn)行受力分解，推導(dǎo)出了柔性傳力架在受力過程中的導(dǎo)向位移和扭轉(zhuǎn)角度的計(jì)算公式，從而得到柔性傳力架主要尺寸參數(shù)與其導(dǎo)向性能和抗扭轉(zhuǎn)性能之間的關(guān)系式。以200g量程、0.001g精度的電容傳感式電子天平為研究模型，采用有限元仿真，驗(yàn)證了解析模型的有效性。
　　針對S型電容傳感式陶瓷架的結(jié)構(gòu)參數(shù)

3、與力學(xué)性能的映射關(guān)系，運(yùn)用有限元軟件ANSYS Workbench對陶瓷架結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化模擬仿真，基于二次多項(xiàng)式曲面擬合建立其結(jié)構(gòu)力學(xué)性能與主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)關(guān)系，并通過算例分析驗(yàn)證了擬合公式的有效性。研究表明，擬合公式對復(fù)雜仿真計(jì)算后的結(jié)果有很好的近似，能更好的反應(yīng)實(shí)際情況，公式結(jié)構(gòu)更加簡潔，具有較快的收斂速度、較高的精度和較好的推廣能力，有利于準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)S型電容傳感式陶瓷架的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)。
　　分析了柔性傳力架變形與其結(jié)構(gòu)形狀的