平面并联柔铰三维力传感器研制

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1、硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目平面并联柔铰三维力传感器研制作者姓名杨真真学科专业机械电子工程指导教师赵铁石教授2015年5月中图分类号：TP212.1学校代码：10216UDC：621密级：公开工学硕士学位论文平面并联柔铰三维力传感器研制硕士研究生：杨真真导师：赵铁石教授赵延治副教授申请学位：工学硕士学科专业：机械电子工程所在单位：机械工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学IIADissertationinMechanicalandElectronicEngineeringDEVELOPMENTONPLAN

2、ARPARALLELTHREE-COMPONENTFORCESENSORWITHFLEXIBLEJOINTSbyYangZhenzhenSupervisor:Professor.ZhaoTieshiAssociateProfessor.ZhaoYanzhiYanshanUniversityMay,2015IV燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《平面并联柔铰三维力传感器研制》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果

3、。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《平面并联柔铰三维力传感器研制》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解

4、密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要针对目前滚动轴承工作中故障发现较晚及不易检测的问题，本文从实时在线力测量角度出发，提出了可以同时在线实时测量轴承的径向载荷和轴向力矩的3-RRR、3-RPR、6-PS平面并联柔铰三维力传感器三种构型。在滚动轴承的工作过程中，通过实时监测轴承的摩擦转矩和径向载荷来判断轴承的运行状况。从而，达到轴承故障诊断和在线实时监测的目的。首先提出了三种适合用于测量轴承径向载荷与摩擦转矩的平面并联柔铰三维力传感器结构。分析了三种平面并联柔铰三

5、维力传感器结构与传感器的测量原理，基于螺旋理论和伪刚体模型建立平面并联柔铰三维力传感器数学模型求解静力映射矩阵。基于多维力传感器性能指标，利用空间模型理论绘制了传感器的各性能指标图谱，分析了传感器结构参数对性能指标的影响。基于全柔串联机构与全柔并联机构刚度模型求解并联三维力传感器的刚度矩阵。然后，基于柔性并联三维力传感器的刚度矩阵和虚功原理求解传感器的静力映射矩阵。最后，用有限元仿真软件进行仿真分析，由仿真值与理论值对比得到模型误差。对所提出的6-PS型平面并联三维力传感器样机做了详细的结构设计，包括6-PS型并联三维力传感器各零部件的设计和装配方

6、法设计。对6-PS型并联三维力传感器样机加载方案做了详细的设计，对重要零部件进行了理论校核计算和有限元仿真分析。研制了6-PS平面并联三维力传感器样机，对其开展了加载标定试验，得到了该新型平面并联三维力传感器的标定矩阵和误差矩阵。本文为开展应用力传感器对滚动轴承的在线实时故障诊断和监测奠定了基础。关键词：并联三维力传感器；静力映射矩阵；性能分析；柔性机构-VII-AbstractAtpresent,thefaultofrollingbearingisfoundlateandnoteasytodetectintheoperation.Pointing

7、atthisproblem,threekindsofthree-componentforcesensorwithflexiblejointsareputforwardfromthepointofreal-timeonlineforcemeasurementinthisarticle,whichcanmeasureradialloadandaxialmomentofrollingbearing.Throughreal-timemonitoringofbearingaxialmomentandradialloadtojudgetheoperationc

8、onditionoftheworkingrollingbearing.Thus,thepurposeofthebearin