基于力反馈的挠性接头细颈研磨关键技术研究

摘要

惯性导航系统是航空航天飞行器及战略武器装备中的核心部分，用于实时测定并控制飞行器的空间姿态，惯导系统的精度及稳定性水平决定了武器装备的使用性能。动力调谐陀螺（DTG）是当前广泛使用的一种角度测量装置，其结构紧凑、使用成本低，并且拥有较好的精度水平。在动力调谐陀螺中，挠性接头是外界向陀螺转子传递动力的唯一途径，也是干扰力矩的主要来源。挠性接头挠性变形结构的尺寸一致性及力学性能的长期稳定性是动调陀螺制造过程中的关键指标。当前挠性接头的研磨加工主要依靠手工研磨，并且缺乏专用的尺寸检测工具，对研磨去除量无法精确地定量控制，所以迫切需要一种适用于微小尺度细颈研磨的装置及测量方法。
　　本文提出基于力反馈对挠性接头进行尺寸测量及研磨加工的方法，并在此方法的基础上，设计并研制一台集成二维坐标测量与研磨加工能力的多轴研磨装置,通过对挠性接头零件的测量及研磨加工实验验证该研磨方法的可行性。首先根据挠性接头的结构特点及尺寸形状精度要求，设计研磨方案和研磨装置的总体布局,对装置的各个运动部件的性能进行分析及实验测定，设计基于应变原理的二维微力测量传感器，通过对弹性体的仿真分析选择合理的贴片位置，以满足传感器对灵敏度及维间耦合的要求。然后在建立研磨装置的控制系统硬件的基础上，提出根据接触力反馈对工件的位置进行控制的恒力控制策略，在此基础上探究基于接触力进行坐标测量的方法并通过编写软件实现恒力控制及接头特征尺寸的测量。最后利用上述研磨装置对挠性接头零件进行尺寸测量及研磨加工实验。对测量结果的重复精度进行定量评价，分析测定测量误差的来源并进行补偿，通过对挠性接头细颈结构的研磨实验得出研磨进给量与材料去除量的关系，探究研磨过程中研磨轨迹及磨料粒度对研磨表面形貌和粗糙度的影响。

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第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的背景和意义

1.2 国内外在该方向的研究现状及分析

1.2.1 微孔研磨加工方法

1.2.2 细颈测量技术

1.2.3 研磨力的控制

1.3 国内外文献综述的简析

1.4 主要研究内容

第2章 研磨装置总体设计

2.1 引言

2.2 挠性接头细颈研磨方案设计

2.2.1 研磨及测量方式的选择

2.2.2 研磨工具的选择

2.3 研磨装置结构设计

2.3.1 运动部件的设计及装配

2.3.2 力传感器的设计

2.3.3 传感器信号处理及采集

2.3.4 传感器性能实验测试及标定试验

2.4 本章小结

第3章 控制系统的建立及控制算法设计

3.1 引言

3.2 控制系统的建立

3.2.1 控制系统总体结构

3.2.2 信号连接及伺服参数整定

3.2.3 运动测试

3.3 伺服控制算法设计

3.3.1 恒力控制算法

3.3.2 基于接触力的位置测量

3.4 控制软件的开发

3.4.1 软件架构及功能

3.4.2 人机交互界面的设计

3.5 本章小结

第4章 挠性接头的研磨加工实验研究

4.1 引言

4.2 挠性接头功能结构尺寸测量实验

4.2.1 尺寸测量重复性实验

4.2.2 测头系统变形量测定与补偿

4.3 研磨加工对尺寸及表面粗糙度的影响

4.3.1 挠性接头细颈尺寸控制

4.3.2 研磨加工对表面形貌及粗糙度的影响

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢