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题名压电四维测力仪扭矩测量精度提升
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作者
张军
张鹏
滕玄德
蔡佳乐
王郁赫
任宗金
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机构
大连理工大学机械工程学院
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出处
《光学精密工程》
北大核心
2025年第10期1584-1593,共10页
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基金
国家自然科学基金支持项目(No.52125504)。
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文摘
现有压电式四维力测量方法中,扭矩有通过侧向力解算和直接测量两种方式,解算法适用性广但受分力间交叉耦合影响大,直接测量理论精度较高但传感器布置方式受限。本文提出通过传感器内增加石英晶组,不依赖传感器特殊布置而实现扭矩直接测量的四维力测量方案。首先,确定传感器布局方案,在现有三向力测量基础上,各传感器内新增剪切力测量晶组用以测量扭矩;定义传感器加工、装配过程的误差,建立两种测量方法下扭矩测量误差传递模型,通过数值仿真对比测量精度上的差异;设计制备了测力仪,对测力仪关键尺寸进行参数化分析;开展静、动态性能检定实验,在此基础上,开展了多点扭矩加载标定实验,利用两种测量方案计算扭矩。实验结果表明:测力仪最大非线性误差、重复性误差<0.5%,向间干扰<3%,测力仪各向固有频率>1400 Hz,静、动态性能符合设计要求;多点扭矩加载实验中新方案均方误差降低83.4%,最大测量误差降低26.5%。验证了新方案在提高扭矩测量精度方面的有效性,具有广泛的应用前景。
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关键词
扭矩测试精度
四维力测量
四向力传感器
测力仪设计
参数化分析
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Keywords
torque measurement accuracy
four-dimensional force measurement
four-axis force sensor
force measurement instrument design
parametric analysis
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分类号
O342.1
[理学—固体力学]
TH703
[机械工程—精密仪器及机械]
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