基于气动测量原理的功能性棱边跳动自动测量技术的研究

论文摘要

电液伺服阀是电液伺服控制系统的重要部件。它广泛应用于航天、航空、航海的航行控制,其性能直接影响整个系统的运动精度,因而在工业及武器系统中占有重要地位。阀口节流工作棱边是电液伺服阀的关键组件,其加工质量直接影响电液伺服阀的整体性能。棱边端跳动为阀口节流工作棱边的加工质量的重要指标。然而,由于节流工作棱边处于阀套内侧、精度要求高、易于损坏等原因,棱边端跳动无法利用通用测量设备进行检测。本文利用气动窄缝扫描测量原理开发了检测电液伺服阀中棱边端跳动的自动化测量设备。本文首先引入气动窄缝扫描测量原理,并分析其特点;然后为其配备了节流孔可调的差压式气路,并分析其特性;之后,本文设计了测头,并建立测量模型,根据模型研究了影响测量精度的主要因素(喷嘴盖板机构的径向间隙以及层流气阻),并将它们量化以便于误差补偿。根据理论基础,本文制定了测量方案。根据测量方案中提出的技术要求,本文设计并制作了实验设备,包括设计并加工了测量装置(工装卡具与驱动部分),设计并搭建了配气箱,选用仪表电路并制作了电控箱,设计并开发了控制及数据处理软件,并提出智能测量方法。最终利用设备进行实验,通过实验数据验证了设计的准确性。本文深入地研究了气动窄缝扫描测量原理以及与之配套的气路、测头的特性,提出了测量模型,研究并量化了影响其精度的主要因素。这些理论结果以及实验数据可应用到其它开口量为亚微米级的气动测量中,拓宽了气动测量的应用范围。同时,本课题所研发的测量台可应用于国有航天某厂生产的某型号的伺服阀的性能测量。因而,本课题在理论研究与工程项目中都具有实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出和研究意义
• 1.1.1 伺服阀及其功能性棱边概述
• 1.1.2 气动测量概述
• 1.1.3 气动窄缝扫描测量原理
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 窄缝扫描测量原理分析及测量模型建立
• 2.1 气动窄缝扫描测量原理及其特点分析
• 2.1.1 测头为运动部件
• 2.1.2 小开口测量
• 2.2 测量气路研制
• 2.2.1 背压式气动测量原理
• 2.2.2 压差式测量气路及其性能分析
• 2.3 测量方案设计
• 2.3.1 被测件介绍
• 2.3.2 测量与标定方案确定
• 2.3.3 运动要求提出
• 2.4 测头设计
• 2.4.1 测头基体的选择
• 2.4.2 喷嘴宽度与高度确定
• 2.4.3 喷嘴纵向形状设计
• 2.5 节流工作棱边测量模型的建立与分析
• 2.5.1 测量模型建立
• 2.5.2 喷嘴盖板机构的径向间隙对测量的影响
• 2.5.3 层流气阻分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 气动窄缝扫描测量实验装置设计
• 3.1 总体设计方案
• 3.2 气路设计
• 3.3 机械部分设计
• 3.3.1 定位与夹紧机构设计
• 3.3.2 轴向驱动机构
• 3.3.3 周向驱动机构
• 3.4 电路部分设计
• 3.4.1 主控机及输入/输出通道接口的选择
• 3.4.2 A/D 转换电路设计
• 3.4.3 压力传感器电源和电压放大电路的设计
• 3.4.4 位移传感器二次仪表电路设计
• 3.4.5 电磁阀驱动电路设计
• 3.4.6 步进电机驱动电路设计
• 3.5 软件部分设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 实验结果
• 4.1 实验装置
• 4.2 实验数据与分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢