電動式扭轉動剛度測試儀加載臺的研究與設計.pdf

1、電動式扭轉動剛度測試儀是現代船舶、航空航天、制導武器等領域高性能傳動系統(tǒng)設計開發(fā)亟需的測試設備。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，本文以扭轉動剛度測試儀的加載臺為研究對象，對加載臺的機械系統(tǒng)與加載系統(tǒng)展開深入研究，從結構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)的設計開

2、發(fā)提供理論與實踐指導。
　　本文從扭轉動剛度測試的原理與方法入手，根據加載臺的要求設計了總體方案，分別對加載臺的機械系統(tǒng)與加載系統(tǒng)進行了設計與分析。針對加載臺的機械系統(tǒng)，設計了機架結構與三自由度重復定位機構，解決了系統(tǒng)通用性的問題，并利用有限元驗證了其結構性能；為避免寬頻帶的加載引起結構的共振，進而影響測試精度，對機械系統(tǒng)采取增強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)，根據其工作原理對加載電機與測量傳

3、感器進行了選型，并建立了系統(tǒng)整體的數學模型，據此分析了傳動環(huán)節(jié)剛度對加載系統(tǒng)特性的影響，進而設計了合適的傳動環(huán)節(jié)轉接軸；通過力矩閉環(huán)的PID控制和基于結構不變性原理的前饋補償環(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電機組加載方式，通過仿真分析驗證了該方式可以在120Hz加載頻率的前提下使輸出力矩達到40Nm。
　　最后，本文對加載臺的性能進行了測試與仿真。通過模態(tài)實驗，獲取了加載臺機