压电测力仪结构热影响研究

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1、＇？犬搜＂２大爱ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｆｉｇｓ士享位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ丨．Ｉ—＾＜ＣＤＩ（Ｉ）压电测力仪结构热影响研究学科专业机械电子工程一作者姓名ｍ—圭——一＿—指导教师１軍副教授＿＿（答辩日期２０１５＿车—１旦丄Ｈ＿硕士学位论文压电测力仪结构热影响研究ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅＣａｕｓｅｄｂｈｅｒｍａｌｔｏＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ

2、ｙＴＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃＤｎａｍｏｍｅｔｅｒｙ作者姓名：田丰学科、专业：机械电子工程学号：２１２０４２０７指导教师：张军副教授完成日期：２０１５年５月大理工大營ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指寻下进行研究，工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已

3、申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明病的说明并表示了谢意。若有不实之处本人愿意承担相关法律责任。，学位论文题目：＾／ＩＭ＾＾ｔ／作者签名：：、农日期年月厂曰＋大连虹大学硕士学位论文摘要随着测试与自动控制技术的不断发展，压电测力仪以其良好的静／动态特性在切削力测量、发动机推力测试、重载装备自动控制等领域受到了广泛应用。降低环境干扰的影响能够提高压电测力仪测试精度，特别是热影响。热作用对压电测力仪的影响

4、主要表现为输出信号随热量的流入产生偏差，影响测量的准确性。因此，研宄热场作用对压电测力仪输出的影响有重要意义。本文对压电测力仪在热影响下输出信号产生偏差的现象进行研究，阐述了热影响下测力仪结构热应力对测力仪输出的影响规律。提出相应的改进方案，研制出了在热影响下能够保持测试信号稳定的测力仪。首先，本文基于温度均勾分布假设分析了压电测力仪中预紧结构热变形以及热热应力，通过有限元方法对热场作用下压电传感器的螺检预紧结构热应力变化过程进行仿真。结果表明，在热场作用下应力变化明显，压

5、电晶组在预紧力作用方向上，测力仪预紧结构的热变形以及由其引发的热应力变化是热场作用下测力仪输出信号产生偏差的主要原因。其次一，本文基于热影响机理，对测力仪结构进行设计。改进了螺栓预紧方法，用跟螺杆同时对两个压电传感器进行预紧，改变了预紧件与压电传感器之间刚性并联的关系，理论上，使得热应力变化成为传感器之间的内力变化。结合适当的传感器调试方法能够消除热应力变化对测力仪输出的影响。通过有限元分析方法以及加热实验，验证了改进的预紧结构对热场作用影响有明显的抑制效果。最后，对设计的

6、测力仪进行安装、调试以及标定，并在加热状态下进行加载实验。标定结果表明，在６００Ｎ作用力范围下测力仪的三向输出均有良好的静态性能。各向非线性误差为０．１５％、０３７％、０．９９％，向间干扰不超过５％，说明该测力仪能够用于力学测量，并具有较高精度。加热状态下的加载实验结果表明，在１５ｍｉｎ的实验过程的各个。阶段中，测力仪的三向总输出稳定，变化速率均不超过４ｍＶ／ｍｉｎ实验结果与设计原理相符，说明改进的预紧结构能够明显地抑制热场作用对测力仪输出的影响。关键词：压电测力仪热应力结构设计

7、；；－Ｉ－压电测力仪结构热影响研宄ＳｔｕｄｏｎｔｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅＣａｕｓｅｄｂＴｈｅｒｍａｌｔｏＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｙｙＤｎａｍｏｍｅｔｅｒｙＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｏｆｍｅａｓｕｒｅａｎｄａｕｔｏｍａｔｃｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｉｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｉｄｎａｍｏｍｅｔｅｒｓｗｅａｅｄｅｓｕｃｈａｓｃｕｔｔｉｎｒｃｅｅｎｎｅｔｈｒｕｓａｎｄｈｅａｖ

8、ｙｉｉｄｌｙｐｐｌｉｉｎｆｉｌｄｓｇｆｏ，ｇｉｔｙｅｕ．ｑｉｐｍｅｎｔａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｅｔｃｆｏｒｔｈｅｏｏｄｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｓｔａｔｉｃ／ｄｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｇｐｙＲｅｄｕｃｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｒｍａｌｉｎｆｌｕｅｎｃｅ，ｃａｎｉｍｐｒｏ