激振力的板型力传感器测试方法研究

论文摘要

振动研究一般分为振源分析、振动传递、振动声辐射三个方面。后两个方面的研究已经有了不少成果,对于机械振动源的力学特性研究,国内一直没有做深入探讨.通过对机械设备噪声振动特性的检测,依据加速度级、烈度级的总体限值要求进行考核,来决定是否允许该设备出厂和安装。目前国内外均采用了类似的措施,对设备出厂时进行振动检测。振源力的准确测量对振动传递和振动及声辐射的准确预报有决定的作用。本文在直接法测量振动源激励力的基础上,从螺栓分力公式出发,考虑机脚、螺栓、传感器和基座的状态,建立了直接法测力的数学模型；从理论上进行了螺栓分力传递方式的分析、传感器受力分析以及在不同预紧力情况下螺栓分力修正值的研究；在研究设计的基础上,对板型力传感器结构分别通过激振器、力锤、机械式力源进行激励试验,验证了板型力传感器理论设计的正确性和可靠性；通过工程实验提出了适合工程应用的测力方法并和其他实验室方法进行了效果比较,为工程应用提供指导。根据板型力传感器的结构模型,使用非线性接触分析法,应用ANSYS软件进行了空间三维有限元的分析,建立了力传感器模型,针对螺栓分力问题进行仿真计算,并对板型力传感器进行模态分析仿真,激振力激励点位置变化仿真,和实验数据进行对比,验证了螺栓分力理论分析的正确性。本文研究表明：在预紧力一定的情况下,板型力传感器测量值为传递到基座上激振力真实值的一部分,螺栓分力修正值α的大小和板型力传感器的安装情况紧密相关,在相同的安装情况下,随着预紧力的增大,螺栓分力修正值α逐渐减小,并趋于稳定,通过有限元仿真实现了力传感器的三维实体分析,为传感器受力研究提供了一种更真实、有效的分析方法,进行了板型力传感器试验研究,证明在板型力传感器的测量中存在螺栓分力问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究的和意义
• 1.2 机械设备振动激励特性的测量方法研究
• 1.3 设备振动激励特性的研究现状
• 1.3.1 设备振动激励特性的评价参数研究
• 1.3.2 设备作用在支承结构上的激励力的测量方法研究
• 1.4 本文的主要工作内容
• 第2章 直接法测量振动源激励力的理论分析与设计
• 2.1 振动源激励力直接测量法基本介绍
• 2.2 板型力传感器的特点
• 2.2.1 板型力传感器的设计结构
• 2.2.2 板型力传感器的测量原理
• 2.2.3 板型力传感器的受力分析
• 2.2.4 板型力传感器的优缺点
• 2.3 螺栓分力修正值
• 2.3.1 典型螺栓分力修正值α的确定
• 2.3.2 板型力传感器螺栓分力修正值α的确定
• 2.4 本章小结
• 第3章 板型力传感器的有限元计算分析
• 3.1 压电力传感器有限元建模
• 3.1.1 压电力传感器的结构参数
• 3.1.2 力传感器ANSYS仿真参数设定
• 3.1.3 模型的建立及验证
• 3.2 螺栓预紧力的施加
• 3.2.1 螺栓预紧力的计算
• 3.2.2 螺栓预紧力的模拟
• 3.3 非线性接触分析
• 3.4 板型力传感器模态分析
• 3.4.1 板型力传感器有限元模型的建立
• 3.4.2 模态分析
• 3.5 板型传感器螺栓分力分析
• 3.5.1 M8螺钉分力分析
• 3.5.2 M14螺栓分力分析
• 3.6 激励力位置对传感器的影响分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 板型力传感器实验研究
• 4.1 电动式激振器激振实验
• 4.1.1 实验装置
• 4.1.2 实验原理
• 4.1.3 实验结果及分析
• 4.2 力锤激振实验
• 4.2.1 实验装置
• 4.2.2 实验原理
• 4.2.3 实验结果及分析
• 4.3 机械式力源激振实验
• 4.3.1 实验装置
• 4.3.2 实验原理
• 4.3.3 实验结果及分析
• 4.4 准静态测量实验
• 4.5 实际测量中的注意事项
• 4.6 本章小结
• 第5章 板型力传感器工程应用
• 5.1 激振力测量实验台
• 5.2 实验台架振动模态分析实验
• 5.2.1 实验装置
• 5.2.2 实验原理
• 5.2.3 实验结果及分析
• 5.3 实验台架激振力传递过程实验分析
• 5.3.1 实验装置
• 5.3.2 实验原理
• 5.3.3 实验结果及分析
• 5.4 板型力传感器工程现场校准法
• 5.4.1 实验装置
• 5.4.2 实验原理
• 5.4.3 实验结果及分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢