多维切削力测试系统设计.doc

湖南化工职业技术学院毕业设计（论文） 多维切削力测试系统设计 学生姓名：李小刚（测试组） 学 号：201105011113 专业班级：机电1111班 指导教师：董卫国 摘 要 介绍一种电阻应变片式三维测力传感器, 它能同时独立地测量三个相 互垂直的力。文中给出了这种传感器的结构、布片、组桥及其主要参数、 测力仪的研究金属切削最基本的仪器，不仅研究金属切削机理需要知道削力的瞬时变化规律，并且在制定切削用量和设计机床时也需要切削力数据，此外切削力是对切削过程进行自适应控制的重要参数。因此高性能的测力仪是进行金属切削研究不可缺少的仪器。 关键词: 三维测力 传感器 设计 译文 A resistance strain type three-dimensional force sensor is introduced, it cansimultaneously and independently measured three. Mutual vertical force. This paper presents the structure of this sensor, a piece of cloth, group of the bridge and its main parameters, Instrument for the study of metal cutting dynamometer is the most basic study on metal cutting mechanism, not only need to know the instantaneous variation of cutting force, and in the formulation of cutting parameters and the design of machine tools also need data of cutting force, the cutting force is an important parameter for adaptive control of machining process. So the high performance of the dynamometer is an indispensable instrument for metal cutting research. Keywords: three dimensional force sensor design 目录 一、 前言 4 1.1测力仪发展现状 4 二、 三维测力仪的设计(摘抄） 6 2.1、设计目的及要求 6 2.2 切屑测力仪 7 2.3力的静力效应和动力效应 8 2.3.1 利用静力效应测力 8 2.3.2 利用动力效应测力 8 2.3.3电阻应变仪按其所测应变信号的频率范围不同可分为： 8 2.4应变片的布置及电桥 9 三、 测力仪的加工(摘抄） 12 3.1 选材 12 3.2加工 13 3.3 加工中遇到的问题 18 3.4车铣加工时注意事项 21 3.5测力仪工艺卡 21 四、 测力仪的测试 24 4.1力的测量 24 4.2应力、应变的测量 24 4.3 电阻应变式测力装置 25 4.3.1柱式弹性元件 25 4.4扭矩的测量 26 4.4.1 应变式扭矩测量 26 4.4.2 压力的测量 27 4.4.3应变式压力传感器 28 五、 测量电桥的输出计算（摘抄） 30 5.1应变测量中的温度补偿 30 5.2环式弹性元件 32 六、 测试诊断系统组成（摘抄） 33 6.1测试系统的基本要求 33 6.2线性检测系统主要性质 33 6.3测试系统的性能 34 七、 结论 35 致谢 36 参考文献 37 前言 1.1测力仪发展现状 压电式测力仪是以压电晶体为力传感元件的切削测力仪，当石英晶体在外力作用下发生变形时，在它的某些表面上出现异号极化电荷。这种没有电场的作用、只是由于应变或应力在晶体内产生电极化的现象称为压电效应。通过测量产生电荷量即可以达到测量切削力的目的。 　　从动态测力的观点出发，压电式测力仪是一种比较理想的测力传感器，具有灵敏度高、受力变形小等优点。然而压电式测力传感器仍然存在一系列缺点：如由于电荷泄漏而不能测试静态力、固有频率的提高受装配接触刚度的限制、维护极不方便、价格昂贵，因此在使用上受到很大的限制。现代切削加工正在向高速强力切削、精密超精密加工方向发展，机床的振动频率也会远远高于系统的固有频率，这对切削力测量系统提出了新的要求：①测量范围大、高精度和高分辨率；②实时性好，能够在线实时测量；③数据处理和分析能力强，能够对复杂多变的切削力信