转动惯量测量装置推介及适用性选择方法

转动惯量是物体的重要参数之一。转动惯量的测量是物体参数特性测量的重要部分,在机械设计和工程实践中具有重要意义,如它的测定有助于明确做定轴转动的零部件的工作特性和性能,也是研究和控制飞行体飞行轨道和姿态的必要环节。简要介绍了确定转动惯量的方法,包括计算和测量方法。目前,转动惯量的测量设备也是层出不穷,型号齐全,进一步介绍了国内外典型转动惯量测量装置的原理和优缺点,分析如何依据实际需求正确地选择测量精度高、方便且成本低的装置。     

基于 HHT 的转动惯量测量技术研究

为提高扭摆法测量大型回转体转动惯量的测量精度,克服线性转动惯量测量模型及周期法转动惯量计算的弊端,开展了基于希尔伯特-黄变换(HHT)的转动惯量测量技术研究。建立了考虑摩擦阻力矩的非线性转动惯量测量模型,在此基础上,通过经验模态分解提取了角位移主分量,利用希尔伯特变换识别了扭摆系统的瞬时阻尼系数和瞬时无阻尼固有频率,最后利用最小二乘法拟合得到非线性模型参数,精确求解了转动惯量。研制了一套大型回转体转动惯量测量系统,对不同组合的标准件进行转动惯量测量试验,验证了基于HHT的转动惯量计算方法的可行性。大量试验测量结果表明,本系统转动惯量测量相对误差小于0.2%,测量精度显著优于传统的周期法测量结果。     

基于落锤装置的力监测压力绝对校准方法研究

在详细探讨了利用落锤装置进行压力校准的多种途径的基础上,针对力监测压力方法中存在的传感器力值测量精度易受预紧力和惯性力影响的问题,提出了一种改进方法,即在落锤装置原有锤头结构的基础上自行研制了高精度的应变式力传感器,推导了通过自研力传感器监测造压油缸内压力的惯性力修正模型,并总结了模型进一步简化所需满足的前提条件。在此基础上分别对传统和自研力传感器开展了多组校准试验,试验结果表明,采用过渡件和螺栓固定等传统安装方式会对力传感器产生附加预紧力和惯性力两方面的不良影响,造成传感器在测量锤头和活塞杆之间的撞击力时产生很大的测试误差;自研力传感器在满足重锤质量远大于活塞杆质量并保证撞击对中精度的前提下,能够直接根据传感器测得的力值和活塞杆横截面积计算出缸内的压力,和现有的比对式准静态校准方法相比,其高压段压力监测精度优于1%,可作为一种有效的压力校准方法。     

制动电机动态制动力矩测试装置的设计

阐述了制动电机动态制动力矩测试原理,以及如何计算并配置转动惯量和计算机检测原理,介绍了惯性飞轮的设计方法。通过整体结构设计,并以测量实例验证了本装置设计的方便性和有效性。     

基于IGES的卷曲类工件结构光测量路径规划研究

本文通过对卷曲类工件IGES文件的分析，本文提出了一种新的基于IGES文件的测量路径规划策略。根据张量积曲面的性质，提出了一种曲面组合算法，运用了张量积曲面的性质，将曲面操作转化为多次曲线操作，将IGES文件中存储的多片曲面片组合为一整片曲面，从而为自由曲面测量路径的提取提供了数学模型。运用二次逼近原理，提出了一种B样条曲线上的等距采样算法。通过在实际系统进行实验，上述策略及算法得到了验证，并在自主开发的智能测量建模加工一体化装备中得到了应用。     

回转面测量平台系统设计

针对目前回转面形被测件形位参数测量的不足,提出并设计了一种新的测量系统。该测量系统集高精度的光学测量方法、无磨擦的气浮回转工作台、精密二维工作台及可编程控制的电控方法于一体,可用于对航天惯性器件等回转形被测件的形位参数进行高精度的测量。最终的实验特性分析表明本测量系统的可行性。     

针孔对单轴法线跟踪式测量系统零位测量的影响

针对大曲率表面面形测量问题,提出一种单轴法线跟踪式测量方法。通过运用 Collins 公式,研究了倾斜角度对基于高斯光束测量系统的影响;通过理论分析和数值模拟,证明了在待测面倾斜的情况下,高斯光束与点光源作用下差动共焦系统的零位位置有明显不同;推导出高斯光束测量系统中针孔最佳尺寸和实际系统参数的关系,指出实验中波长为633 nm 测量系统的针孔最佳直径在20μm 到35μm 之间。     

Research on unsteady flow measurement standard device based on active piston

In this paper, an unsteady flow measurement standard device is studied and designed. The device can be used to measure the flow rate of any liquid medium. First, through comparative analysis of the design scheme of the unsteady flow measurement standard device, the structure of the active piston type is determined, and the schematic diagram is designed. According to the schematic diagram, the mathematical model of the device based on the active piston is established, and the uncertainty of the device is evaluated. Second, the hardware control system is designed and built according to the uncertainty evaluation results. Then, the upper computer operating system of the device is constructed, and a highly integrated human-computer interaction data acquisition and control system is established. Finally, the measurement performance of the device is verified by comparing the set value with the measured value of flow rate, and the uncertainty of the device is analyzed. The combined standard uncertainty can meet the expected value of 0.5%.     

基于DSP的单轴稳定平台伺服控制系统设舌

基于永磁同步电机数学模型和磁场定向控制,设计了结构紧凑的单轴稳定平台伺服控制系统。系统控制以DSP芯片TMS320F2812为核心,构建了基于空间矢量脉宽调制算法的位置、速度、电流三闭环控制系统,重点介绍了控制系统的硬件组成和系统软件的实现。实验结果表明,该系统具有启动快、响应快和控制精度高等特点,为基于DSP的二维稳定平台伺服控制系统研究和开发提供可行性方案。     

一种测量转动惯量的新方法

提出了一种新型的采用空间坐标法测量转动惯量的方法,设计了实验装置结构简图,推导了相应的计算公式,这种方法与传统的惯量测试方法相比,不需要测时间、测周期,能达到较高的测量精度.     

一种压电式六维加速度传感器的校准方法研究

基于多只压电式单轴加速度传感器的压电式六维加速度传感器的传感误差主要由多只压电式单轴加速度传感器的安装误差和输出误差决定.为了对压电式六维加速度传感器的传感误差进行估计和补偿,提出并研究了一种压电式六维加速度传感器的校准方法,建立了压电式六维加速度传感器的校准模型.在此基础上,分析了校准过程中加速度激励误差对校准结果的影响和最佳角加速度激励频率的范围,建立了对校准误差进行估计的方法.研究结果表明,利用所建立的校准方法和校准误差估计方法不仅能够准确地实现压电式六维加速度传感器的校准,而且能够对校准结果的误差进行估计.该研究工作为压电式六维加速度传感器的误差补偿和精度提高奠定了基础.     

变频游梁式抽油系统运行参数的优化设计与性能仿真*

综合考虑电动机端电压频率的实时变化以及电动机负载扭矩波动对电动机瞬时转速的影响,建立了变频控制游梁式抽油系统曲柄运动规律、抽油杆柱纵向振动规律与系统动态参数的仿真模型。将抽汲参数、平衡装置参数、频率函数、电动机输出轴皮带轮转动惯量等系统运行参数作为优化设计变量,在保证油井产量不变、抽油机承载能力、抽油杆柱强度、平衡度和上下冲程时间分配等约束条件的基础上,以系统输入功率最低作为优化设计的目标函数,建立了变频游梁式抽油系统运行参数优化设计的数学模型。仿真与优化结果表明：① 在抽汲参数一定的条件下,优化实时频率可以显著改善游梁式抽油系统的动力性,具有明显的节电效果;② 优化电动机输出轴皮带轮转动惯量可以降低电动机输出功率的幅值与波动程度,进一步提高变频控制游梁式抽油系统的节电效果;③ 综合优化抽汲参数、平衡装置参数、频率函数与电动机输出轴皮带轮转动惯量可以显著改善系统的动力性能,降低系统能耗。     

上肢外骨骼机器人的阻抗控制与关节试验研究

外骨骼机器人穿戴于人体上,可以作为一种助力、增强或者交互的工具,应用于康复、遥操作等领域。针对上肢外骨骼机器人的人机交互控制问题,提出一种上肢外骨骼机器人的阻抗控制模型,并建立了一体化关节的动力学模型,详细设计了单关节的阻抗控制方法。基于外骨骼机器人在人机交互控制中的随动任务特性,设计了基于力的阻抗控制方法以及基于位置的阻抗控制方法。针对阻抗控制模型为二阶系统的特点,提出了阻抗控制参数优化分析的方法。建立了单关节阻抗控制的数值仿真模型,通过仿真试验分析了惯性参数、阻尼参数、刚度参数以及人机接触刚度对阻抗控制性能的影响。开展了单关节系统的阻抗控制硬件试验。试验结果表明单关节系统的触碰检测、重力补偿以及阻抗控制均可实现,并且操作者与关节系统可以实现协同运动。     

Research on the parallel load sharing principle of a novel self-decoupled piezoelectric six-dimensional force sensor

This paper presents a novel integrated piezoelectric six-dimensional force sensor which can realize dynamic measurement of multi-dimensional space load. Firstly, the composition of the sensor, the spatial layout of force-sensitive components, and measurement principle are analyzed and designed. There is no interference of piezoelectric six-dimensional force sensor in theoretical analysis. Based on the principle of actual work and deformation compatibility coherence, this paper deduces the parallel load sharing principle of the piezoelectric six-dimensional force sensor. The main effect factors which affect the load sharing ratio are obtained. The finite element model of the piezoelectric six-dimensional force sensor is established. In order to verify the load sharing principle of the sensor, a load sharing test device of piezoelectric force sensor is designed and fabricated. The load sharing experimental platform is set up. The experimental results are in accordance with the theoretical analysis and simulation results. The experiments show that the multi-dimensional and heavy force measurement can be realized by the parallel arrangement of the load sharing ring and the force sensitive element in the novel integrated piezoelectric six-dimensional force sensor. The ideal load sharing effect of the sensor can be achieved by appropriate size parameters. This paper has an important guide for the design of the force measuring device according to the load sharing mode.     

光电编码器测量模块的可编程逻辑器件实现

基于可编程逻辑器件设计了一种简单且高精度的增量式光电编码器测量接口模块,实现了辨向倍频、可逆计数、同步锁存等功能,可以与微处理器或微计算机进行高速并行通信。具体介绍和分析了有关的设计方案、硬件构成和软件设计。仿真和实际运行结果表明其工作稳定可靠,可以为光电编码器提供实用的测量模块接口,并且简化了电路设计,提高了工作效率和可靠性。     

The development of a tunable vibration absorbing isolator

This paper describes a tunable vibration absorbing isolator. The device is based on the liquid inertia vibration eliminator, which is modified so that the frequency at which maximum isolation occurs can be changed in real time. This is achieved by using adjustable pneumatic springs. A theoretical model describing the device is derived using Lagrange's equations. The model is used to design a practical device and experimental results confirm the validity of the model. With the experimental device a roll-off of about 90 dB/decade over a 12 Hz frequency band was achieved.     

制动器试验台惯量模拟液压实现方法的研究

汽车制动性能直接关系到行车安全,是汽车的主要性能指标之一,它很大程度上取决于制动器性能的好坏。制动器实验台是测试制动器性能和质量的重要装置,对其进行结构精简,使其设计和制造成本降低、检测精度提高,始终是相关研发人员追求的目标。目前,国内外制动器试验台实现形式有机械惯量和电惯量两种,但其各有相应的缺点。为了克服这些缺点,研究了惯量模拟的液压实现方式,分析了其可行性及重要意义,提出了"液惯量"的概念用于制动器试验台的研发。     

An integrated method for measurement of diamond tools based on AFM

The measurement and evaluation technology of high precision diamond tools is critically important for supporting the ultra-precision machining. In practical cutting process, the edge profile quality of the diamond tool, including sharpness, micro defects, roughness and tip arc waviness, greatly affects the cutting quality. It is very difficult to measure and evaluate the diamond tool edge profile due to the high precision of tool edge profile and complexity of various measurement parameters. In this paper, an integrated method for measurement and characterization of diamond tools is proposed, which is based on an Atomic Force Microscope (AFM) module. Multiple technical indexes of diamond tools are obtained and validated based on the presented research and cutting experiments, and the evaluation model for each technical index is also proposed. The integrated measurement equipment, including an AFM, precision adjustment device and aerostatic bearings, has been established based on the accuracy requirement of measurement parameters. The edge sharpness, micro defects, surface roughness and tip arc waviness have been obtained based on the evaluation model and experimental data. The experimental results show that the measurement accuracy meets the requirements of the comprehensive evaluation of the diamond tool edge profile. The research work will also contribute to the development of ultra-precision machine.     

综合航空惯性刹车试验台设计

本文以重载直升机机轮刹车装置及轻型飞机机轮刹车装置动态性能试验为主,针对两种不同试验条件,设计一种综合航空惯性刹车试验台,同时满足上述两种刹车装置的动态性能测试要求,为新产品研制、鉴定和产品交付提供科学依据.通过模拟试验可以确定产品性能参数,优化产品性能,提高飞机轮胎、机轮刹车装置及刹车系统的品质及性能.     

某导弹惯性敏感装置跌落仿真分析

为了保证勤务处理惯性敏感装置跌落时结构完好和安全,运用ADAMS软件仿真分析了某导弹惯性点火器中作为惯性敏感装置的弹簧-质量系统的跌落响应特性,得到了针对不同跌落目标时惯性弹簧受力曲线。惯性敏感装置跌向不同介质目标时,惯性体与其下方的座体平面仅有一次碰撞,且由该碰撞产生的释放钟表机构的窗口时间远小于钟表机构的解除保险时间,之后惯性体又在惯性簧的作用下复位,因此该惯性敏感装置设计是能够保证跌落安全和结构正确性的。