力基準機加碼設備改

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1、畢業(yè)設計（論文）開題報告機械工程學院系（院）2012屆題目100KN力基準機加碼設備的設計課題類型設計課題來源自擬課題學生姓名段龍飛學號200801020043專業(yè)機制年級班08級2班指導教師康博職稱講師填寫日期：2012年2月28日一、本課題研究的主要內容、目的和意義大力值力基準機是國家計量檢測部門必備的設備，其準確度的高低，工作性能的好壞，是否易于操作，是反映一個國家力值計量檢測發(fā)展水平的重要標志?；鶞蕶C是檢測負荷傳感器工作性能的標準設備，是標準測力機的一種。負荷傳感器是精確測力的一種傳感器，在自動檢測和

2、自動控制中有著重要的應用。本設計是根據100KN力基準機的一些技術資料，對原有100KN力基準機特別是其加碼設備進行反求設計，并且在此基礎上對加碼設備進行改進和優(yōu)化，使其整個加載過程更加平穩(wěn)。根據100KN力基準機的一些技術資料，對原有100KN力基準機特別是其加碼設備進行反求設計，并且在此基礎上對加碼設備進行改進和優(yōu)化，使其整個加載過程更加平穩(wěn)。該基準機要求能實現(xiàn)以下功能：（1）最大測力值100KN；（2）能夠實現(xiàn)不同級傳感器的測量；（3）可以在一次加載過程中改變不同的加載載荷；（4）加載過程要盡可能的連續(xù)

3、平穩(wěn)；主要完成內容有：（1）完成100KN力基準機整機功能原理方案設計：包括方案論證，方案分析、評價、優(yōu)選；（2）完成100KN力基準機加碼設備的總體設計，并完成整機的總體結構圖；（3）完成100KN力基準機加碼設備中主要部件的反求設計，并進行三維實體建模；（4）完成100KN力基準機加碼設備的優(yōu)化，并進行三維實體建模；（5）完成相關裝配圖以及零件圖若干；（6）完成設計計算說明書；二、文獻綜述（國內外相關研究現(xiàn)況和發(fā)展趨向）力基準機的準確度高低決定了所有測力儀的準確度，因此它在國家經濟發(fā)展中有著十分重要的地位

4、。目前，主要有靜重式、杠桿式、液壓式和疊加式四種工作方式的力基準機：1、靜重式力基準機是以砝碼產生的重力作為基準值，通過適當?shù)臋C構按預定順序自動平穩(wěn)地把力值施加在被檢定的傳感器上的。即砝碼既是力源又能給出力值大小。靜重式力基準機的力值準確度最高。2、杠桿式力基準機是以砝碼的重力作為標準負荷,經過一定的杠桿機構放大后按預定順序自動平穩(wěn)地加到被檢測力儀上的力基準機。杠桿式力基準機容易得到更大的力值。3、液壓式力基準機是以砝碼的重力作為標準負荷,經過液壓機構施加在傳感器上。液壓式力基準機的造價低。4、疊加式力基準機

5、是用一個（組）比被測定的傳感器精度高的傳感器作為標準，與被測定的傳感器進行串聯(lián)，以液壓方式或機械方式施加力值。其特點是結構簡單、造價低、力級任意，而且又由于它的測量是以相對比較為基礎，所以系統(tǒng)中的其它影響因素并不影響其測量精度。本課題選擇100KN靜重式力基準機為研究對象，下面著重對靜重式力基準機作現(xiàn)狀分析：靜重式力基準機是根據力的動力效應，直接利用已知質量砝碼的策略來復現(xiàn)基準力值的。由于砝碼質量的準確度可以做到很高,長期穩(wěn)定性又好，因此我國1MN及以下的力值國家基準機是靜重式的。在力值準確度和力值穩(wěn)定度方面

6、，靜重式力基準機占有明顯的優(yōu)勢，有著其它力基準機難以替代的作用。靜重式力基準機由于沒有過多的外界干擾因素，所以它的準確度最高。普通的測力機的準確度為10數(shù)量級，而靜重式力基準機的準確度可以高出一個數(shù)量級，鑒于靜重式力基準機的高精度特點，它成為了測力儀檢測領域最高級的標準。但是通過重量產生大力值，就要求砝碼的質量很大，才能夠產生數(shù)噸力乃至數(shù)百噸力。靜重式力基準機的工作原理決定了該種設備是質量大、功率高、機構龐大、控制部件繁雜的機電一體化系統(tǒng)。其機械系統(tǒng)的設計、加工，信號檢測和控制系統(tǒng)的設計決定了整機的工作性能。

7、靜重式力基準機主要用于各種負荷傳感器作非線性試驗、重復性試驗和蠕變試驗以及測力計等測力元件的檢定。三、擬采取的研究方法（方案、技術路線等）和可行性論證針對力基準機加碼設備的關鍵技術問題，我們選用了以下技術解決：（1）加載問題：將需要加載砝碼的重力放到中心吊桿上，由此吊桿吊住反向器，在此反向器中間設置動橫梁，通過動橫梁的上下運動，橫梁上表面就可以對壓力傳感器進行測量，下表面則可以對拉力傳感器進行測試。（2）保證加載過程平衡無沖擊：加載過程平衡無沖擊即柔性加載，由于加載過程屬重載型，所以用液壓驅動砝碼加卸。由于液

8、壓本身就具有一定的柔性，因此只要加載時速度很低，則加實現(xiàn)柔性加載，保證加載過程平穩(wěn)無沖擊。由于砝碼不是直接加載到傳感器上，首先加載到中吊桿上，再控制動橫梁運動，快要接近傳感器時停止運動，由絲桿螺母傳動帶動動橫梁緩慢接近，實現(xiàn)低速加載。（3）由于液壓裝置不能實現(xiàn)獨立加碼的過程，所以提出了一種新的加碼方式，即每個砝碼均用伺服電機驅動絲桿升降機進行升降，同時為了保證升降過程的平穩(wěn)性，采用了彈簧裝置以達到線