電動式扭轉(zhuǎn)動剛度測試儀加載臺的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、電動式扭轉(zhuǎn)動剛度測試儀是現(xiàn)代船舶、航空航天、制導(dǎo)武器等領(lǐng)域高性能傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)亟需的測試設(shè)備。為深入透徹地探究被測對象的動剛度特性，往往要求測試設(shè)備具有較寬的加載頻帶，然而對于電動式加載測試系統(tǒng)，加載頻率的提高會導(dǎo)致加載精度降低與輸出力矩幅值減小的問題。為此，本文以扭轉(zhuǎn)動剛度測試儀的加載臺為研究對象，對加載臺的機(jī)械系統(tǒng)與加載系統(tǒng)展開深入研究，從結(jié)構(gòu)與控制兩方面解決寬頻帶對加載精度與輸出力矩幅值的影響，力求為高性能電動式測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開

2、發(fā)提供理論與實(shí)踐指導(dǎo)。
　　本文從扭轉(zhuǎn)動剛度測試的原理與方法入手，根據(jù)加載臺的要求設(shè)計(jì)了總體方案，分別對加載臺的機(jī)械系統(tǒng)與加載系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析。針對加載臺的機(jī)械系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了機(jī)架結(jié)構(gòu)與三自由度重復(fù)定位機(jī)構(gòu)，解決了系統(tǒng)通用性的問題，并利用有限元驗(yàn)證了其結(jié)構(gòu)性能；為避免寬頻帶的加載引起結(jié)構(gòu)的共振，進(jìn)而影響測試精度，對機(jī)械系統(tǒng)采取增強(qiáng)剛度與減輕重量的方法，有效提高了加載臺模態(tài)頻率。針對加載臺的加載系統(tǒng)，根據(jù)其工作原理對加載電機(jī)與測量傳

3、感器進(jìn)行了選型，并建立了系統(tǒng)整體的數(shù)學(xué)模型，據(jù)此分析了傳動環(huán)節(jié)剛度對加載系統(tǒng)特性的影響，進(jìn)而設(shè)計(jì)了合適的傳動環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)接軸；通過力矩閉環(huán)的PID控制和基于結(jié)構(gòu)不變性原理的前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)，改善了加載系統(tǒng)的控制性能，有效解決了干擾力矩對加載精度的影響；提出了分散動力的雙聯(lián)電機(jī)組加載方式，通過仿真分析驗(yàn)證了該方式可以在120Hz加載頻率的前提下使輸出力矩達(dá)到40Nm。
　　最后，本文對加載臺的性能進(jìn)行了測試與仿真。通過模態(tài)實(shí)驗(yàn)，獲取了加載臺機(jī)