六维力压电天平研制与静态性能测试研究

风洞天平是空气动力学试验的重要测力装置,针对压电天平动态响应速度快、跟随特性好、结构简单、量程范围大的特点,研制了一种可应用于风洞试验中动态气动荷载测量的压电天平.对压电天平的静态校准方法进行了研究,推导出其校准公式.在风洞天平校准台上,完成了压电天平的静态单分量校准与复合加载试验,得到压电天平的标定矩阵,压电天平的非线性误差和重复性误差分别为0.06%、0.19%,最大向间干扰1.94%.对试验结果进行误差分析,给出了压电天平测试系统的不确定度.试验结果表明:压电天平主要性能指标良好,满足测试精度要求.     

远程控制快速成型加工技术研究

以快速成型制造基本工作过程为基础，构选了远程控制快速成型加工的3种通信模型，并通过分析与选择，确定了以SLI文件的远程输入控制的基本模式，基于Winsock网络软件实现了TCP／IP单地址的点对点通信，利用客户机／服务器模式开发相应软件，完成了控制与加工数据的发送和接送，实现了在Internet上快速成型机的远程控制和制造。     

GMF双层膜几何非线性变形模型及实验研究

超磁致伸缩薄膜(GMF)在磁致伸缩效应下的变形具有明显的几何非线性特征,应用几何线性理论描述GMF的应力应变及本构关系存在较大误差.结合几何非线性弹性理论,并将磁致伸缩效应等效为GMF上体积力作用下的变形效应,建立了GMF双层膜的几何非线性变形模型,推导出了GMF在磁场作用下的挠曲线方程.用泰勒级数法求得了挠曲线模型的数值解,采用悬臂梁式超磁致伸缩双层膜(TbDyFe-Polyimide(PI)-SmFe和TbDyFe-Cu-SmFe)对模型进行了实验验证,结果表明,所提出的几何非线性挠曲线模型与实验结果具有较好的一致性.     

位移测量元件的微机精化补偿方法及其应用

感应同步器、光栅、磁栅作为位移测量元件被广泛应用于数字式位移测量系统 上，对其制造、安装等引起的系统性测量误差完全通过软件进行补偿修正，可以经济 且有效地提高系统的测量精度及可靠性。根据不同测量元件的特点及其应用的具体情 况，提出了确定补偿点进行补偿的两种方法──等分矩形法和等先插值迭加法。为了 提高补偿速度，对测出的系统性测量误差值，以位移－地址相关列表法存贮于微机内存 中，微机根据采集的绝对位移值直接询址取出对应的误差值进行补偿运算。在大型齿 轮齿形精度就地测量系统中的应用表明，其线位移和角位移测量装置的测量误差分 别由±７．５μｍ和±１．８”降至±１μｍ和±０．４８”。     

超磁致伸缩微位移执行器控制系统研究

以单片机和上位PC微机为控制核心,设计并构建了利用超磁致伸缩棒开发的超磁致伸缩执行器的计算机闭环控制系统,完成了相应的软硬件设计．结合所开发的超磁致伸缩微位移执行器的结构建立了传递函数模型,针对微位移执行器控制系统进行了数字PID控制器设计,通过实验得出,在不降低其相对稳定性情况下数字控制系统的精度提高,为进一步提高超磁致伸缩执行器的精度、改善整个系统的动态特性奠定了基础．     

复杂曲面的测量加工一体化

能源、动力、国防和航空航天等领域的高端装备性能要求高、需求迫切,与此同时也涌现出一大批加工难度大、性能要求苛刻的复杂曲面零件.这些零件往往具有尺寸大、精度高、材料难加工等特点,且多具有透波、传热和密封等性能要求,测量加工一体化技术是实现该类零件高质高效加工的有效途径.本文介绍了复杂曲面测量加工一体化技术的基本内涵和应用方向,围绕数字化寻位、机床加工参数反调修正、面形直接修正加工和面形再设计类零件加工,评述了其有关测量、数据处理、加工基本模型和关键工艺技术方面的研究进展,并展望了测量加工一体化技术在将来可能的应用领域、研究的关键问题和发展方向.     

难加工合金微细通道电火花加工工艺规律研究

微细电火花加工技术因其非接触加工等显著特点,在难加工合金材料微细制造领域具有突出的优势与潜力。选择对加工性能影响较大的峰值电流、脉宽、脉间及电容4种电参数,开展了难加工合金微细通道电火花加工正交实验,并结合实验结果分析了电参数对加工时间和电极损耗的影响规律。最后,针对两个加工目标,采用多目标优化算法得到了最优电参数组合,并分别在不锈钢、殷钢、铁合金3种难加工合金材料上加工了微细通道。实验结果表明,放电参数对加工时间和加工效率具有显著影响,采用所提出的多目标优化方法可以在保证加工质量的同时有效提高加工效率。     

具有气敏涂层的GMF静态磁机耦合模型及实验研究

为实现超磁致伸缩薄膜(GMF)在微气体传感器领域的应用,需要研究其在气敏涂层条件下的磁致伸缩特性.以几何非线性弹性理论为基础,将磁致伸缩效应等效为GMF上体积力作用下的变形效应,建立了具有气敏涂层的悬臂梁式结构双层GMF低磁场下静态磁机耦合模型,解析了GMF悬臂梁末端的磁场与位移的数学关联.通过对双层薄膜TbDyFe/PI/SmFe和TbDyFe/Cu/SmFe进行试验,验证了磁场与位移数学关联的正确性.结果表明,曲线模型有较好的预测性,具有气敏涂层的GMF表现出更好的磁致伸缩效应.     

六维大力传感器测量原理研究

针对巨型重载操作机六维大力测量的难题,提出了一种并联六维大力测量的方法,即采用Stewart结构与重型操作机械手手臂并联的方式,将机械手臂所受六维大力的小部分分载于Stewart结构的六杆,并对传感器进行力学解耦,进而实现六维大力值的测量.给出了六维大力传感器的仿真实例,并分析了传感器重要参数对分载能力的影响.实例表明:增大分载粱半径和减小上平台厚度都会提高分载能力,尤其分载粱半径对分载能力影响较大.为六维大力传感器的进一步优化设计提供了一定的理论依据,且最终验证了该测量方法的合理性和有效性.     

测头跟踪式大齿轮齿形误差在机测量系统的研究

以异步驱动同步测量原理为基础，利用测头控制跟踪驱动，研究开发了大齿轮齿形误差在机测量系统，实现大齿轮齿形误差的在机测量．实验证明，测量系统原理正确、精度稳定可靠，为大型齿轮高精度在机测量开辟了一条新的途径．