精密多轴系摩擦力矩测量系统设计及仿真研究

摘要

精密轴系是复杂机电系统和光电稳定平台等设备中的重要部件。精密摩擦力矩的大小、力矩的均匀性直接影响复杂机电系统的工作性能及稳定性。随着世界各国对精密轴承摩擦力矩提出了定量分析要求，并要求提供精密轴系组件的准确技术参数，目前对精密轴系组件摩擦力矩的估算测试方法已无法满足要求。开展精密轴系摩擦力矩测量技术的研究，对科学地分析复杂机电系统中摩擦，尤其是非线性摩擦问题具有重要的意义。
　　本文在分析影响轴系摩擦力矩测量的各种因素基础上，构建了基于平衡力矩测量原理的精密轴系摩擦力矩测量系统的总体设计方案，设计出具有卧式测量系统和立式测量系统的精密多轴系摩擦力矩测量系统。
　　利用有限元分析软件ANSYS Workbench对系统的主要部件进行了有限元仿真分析，包括静力学分析和模态分析，对立柱和支撑框架进行了拓扑优化和轻量化改进，并且对简化后的整机结构进行了模态分析。通过仿真分析验证了结构设计的合理性。
　　通过原理样机测量的实验数据验证了本课题采用的测量原理的正确性，可以实现精密轴系摩擦力矩的测量。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 摩擦力矩测量方法研究

1．3 摩擦力矩测量仪的研究概况

1．4 课题来源和内容安排

第二章 轴系摩擦力矩影响因素研究

2．1 仪器测量原理介绍

2．2 轴系摩擦力矩测量的影响因素分析

2．3 本章小结

第三章 精密多轴系摩擦力矩测量仪系统设计

3．1 功能要求和技术指标

3．2 总体方案设计

3．3 仪器的主要组成部分和结构设计

3．4 本章小结

第四章 基于ANSYS Workbench的仪器主要结构有限元仿真分析

4．1 ANSYS Workbench软件简介

4．2 卧式测量系统有限元分析

4．3 立式测量系统有限元分析

4．4 本章小结

第五章 立柱和支撑框架的结构优化

5．1 结构优化简介

5．2 结构优化的基本方法

5．3 拓扑优化数学模型的建立

5．4 基于ANSYS Workbench的拓扑优化

5．5 优化改进后立柱和支撑框架模态分析

5．6 优化改进后立柱和支撑框架静力学分析

5．7 本章小结

第六章 整机模态分析

6．1 整机有限元模型的建立

6．2 定义材料属性

6．3 划分模型网格

6．4 定义约束

6．5 模态分析

6．6 本章小结

第七章 基于原理样机的实验验证

7．1 实验目的

7．2 实验条件

7．3 实验内容

7．4 结果分析

7．5 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

硕士期间发表学术论文