杠杆式高精度力源技术研究

【摘要】杠杆式力源设备是诸多力值基准设备中的一种，杠杆式力源设备基本原理是利用杠杆放大原理，实现将砝码重力值放大的力值计量。随着工程技术的进一步发展，多样化测量方式及建立在对成本控制、加载效率等因素的进一步严格要求，杠杆式力源技术产品以其独特的性能，尤其以定比加码式、游码变臂比式、游码双杠杆式力源设备等类型的产品技术得到一定的发展和应用。由于杠杆式力源设备在实际使用中具有独特的优越性，越来越多的专利技术如零点调平装置、电动独立加码等应用到了杠杆式力源设备中。在这诸多专利技术应用到杠杆式力源设备中的同时，杠杆式力源设备能够实现高精度。本课题将围绕杠杆式高精度力源技术设备实现来展开。本课题首先基于ANSYS、Marc有限元方法对杠杆式高精度力源技术设备保证准确度的核心部件：刀刃支承结构进行分析和研究，提出了刀刃支承关键角度尺寸的设计方法，并首次提出杠杆式刀刃支承结构的寿命评估办法。其次通过发明一种消除逆负荷装置及方法，消除杠杆式高精度力源技术设备在砝码交换中的逆负荷现象，实现快速平顺加载的计量要求的同时最大程度的减小砝码成本和控制成本，文中计算实例及实例所对应的样机实验数据，具有指导该类结构产品设计的实用意义。最后通过1.建立游码运动方程、分析游码在启停过程中存在的冲击情况；2.建立整机有限元分析及动横梁模态分析模型求解满足强度要求的最优结构及避免动横梁共振；3.主杠杆横梁有限元分析及挠度方程的建立和闭环控制补偿方法；4.增加阻尼装置和监控卸荷方法解决动横梁回跳；5.CATIA配重块设计方法设计双杠杆配重结构等过程，实现了1MN变臂比杠杆式高精度力源设备，该设备是目前国内外该种结构形式的最大规格产品，该产品已经通过初步检定及一系列的运行试验验证，可以实现十万分之四的重复性精度，具有创新性的同时具有很大的市场使用、推广价值。
【作者】王海军；
【导师】张学成；
【作者基本信息】吉林大学，机械制造及自动化，2014，硕士
【关键词】杠杆式高精度力源设备；刀刃支承；逆负荷；力值计量；ANSYS&Marc；

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