用于質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量的新型扭擺臺(tái)的研究.pdf

1、用于質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量的新型扭擺臺(tái)的研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：孔波指導(dǎo)教師：王秋曉副教授專業(yè)：機(jī)械制造及其自動(dòng)化學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二O一四年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要質(zhì)量特性參數(shù)（質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、慣性矩）是衛(wèi)星、火箭、導(dǎo)彈等空間飛行體的重要技術(shù)參數(shù)。一般是采用扭擺臺(tái)和質(zhì)心臺(tái)測(cè)量。一些被測(cè)物體的形狀不規(guī)則，質(zhì)心和幾何形心偏移大，導(dǎo)致扭擺臺(tái)面出現(xiàn)傾斜，嚴(yán)重時(shí)扭桿結(jié)構(gòu)彎曲過(guò)大而出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象

2、，要求提高扭擺臺(tái)的抗傾覆能力。衛(wèi)星等飛行體要求高精密測(cè)量，且由于外形結(jié)構(gòu)的原因，不能偏置或倒置，只能通過(guò)一次裝夾獲得所有的質(zhì)量特性參數(shù)，這需要將可調(diào)斜臺(tái)、質(zhì)心臺(tái)和扭擺臺(tái)組合起來(lái)。通過(guò)一次傾斜，確定試件在垂直方向上的質(zhì)心位置；通過(guò)測(cè)量試件在不同位置和狀態(tài)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，建立聯(lián)立方程組，計(jì)算出試件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性矩。這種綜合試驗(yàn)臺(tái)是在垂直方向上將可調(diào)斜臺(tái)、質(zhì)心臺(tái)和扭擺臺(tái)組合而成的，軸向尺寸較大，必須對(duì)扭擺臺(tái)的軸向尺寸加以限制。傳統(tǒng)扭擺臺(tái)采用的是

3、角接觸球軸承作為支撐結(jié)構(gòu)，扭桿結(jié)構(gòu)作為扭振結(jié)構(gòu)，其軸向尺寸長(zhǎng)。提高扭擺臺(tái)的抗傾覆能力，就要增大軸承的徑向尺寸，同時(shí)增大了摩擦阻力，導(dǎo)致扭擺臺(tái)振動(dòng)周期衰減快，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量精度在0.5%以下。顯然，傳統(tǒng)扭擺臺(tái)不滿足綜合試驗(yàn)臺(tái)的要求。為解決這些問(wèn)題，將傳統(tǒng)扭擺臺(tái)上的角接觸球軸承替換為平面氣浮軸承，將機(jī)械摩擦阻力轉(zhuǎn)換為了空氣阻力，阻尼系數(shù)大約只有0.003，其測(cè)量精度最高可達(dá)0.1%；通過(guò)增大節(jié)流孔的分布半徑，提高了扭擺臺(tái)的抗傾覆能力，減少了

4、扭振系統(tǒng)出現(xiàn)斷裂的情況。針對(duì)綜合試驗(yàn)臺(tái)在垂直方向上的尺寸過(guò)大，采用一種90交叉組合的彈簧板結(jié)構(gòu)替換扭桿，縮短了扭擺臺(tái)的軸向尺寸。對(duì)扭擺臺(tái)的承載能力和抗傾覆特性進(jìn)行分析，研究了平面氣浮軸承幾何參數(shù)與承載能力和抗傾側(cè)特性的關(guān)系，并通過(guò)數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證測(cè)量模型和計(jì)算方法的有效性。最終實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)的試驗(yàn)臺(tái)提高了測(cè)量精度和振動(dòng)穩(wěn)定性，對(duì)衛(wèi)星等飛行體質(zhì)量特性參數(shù)的測(cè)量有重要的意義。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：扭擺臺(tái)，質(zhì)量特性參數(shù)，氣浮軸承，有限元單元法，承載