【摘 要】
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力传感器是疲劳试验机中关键的零部件,而目前国产力传感器疲劳性能大多不能满足疲劳试验的要求,但国外产品价格高、供货周期长且不可按需定制。为解决这一问题,本文在前期设计方案不能满足力传感器静态性能和疲劳性能基础上,通过改进弹性体材料、结构、热处理工艺来提高力传感器的疲劳性能,并进行试验验证。同时为了满足产品系列化的需求,在100kN力传感器研发与改进的基础上进行大量程力传感器弹性体结构系列化设计。本文
【基金项目】
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天津航天瑞莱科技有限公司,项目名称:疲劳型测力传感器的研发（项目编号:No.2017020900055）,起止年月:2017年10月-2018年12月。；
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力传感器是疲劳试验机中关键的零部件,而目前国产力传感器疲劳性能大多不能满足疲劳试验的要求,但国外产品价格高、供货周期长且不可按需定制。为解决这一问题,本文在前期设计方案不能满足力传感器静态性能和疲劳性能基础上,通过改进弹性体材料、结构、热处理工艺来提高力传感器的疲劳性能,并进行试验验证。同时为了满足产品系列化的需求,在100kN力传感器研发与改进的基础上进行大量程力传感器弹性体结构系列化设计。本文以100kN力传感器疲劳性能提升为目标,以前期设计方案为基础,借助对弹性体的静强度、疲劳寿命和热处理过程仿真,结合螺纹组疲劳试验完成结构改进。在此基础上,运用正交试验的思想,分析弹性体结构尺寸对力传感器疲劳寿命的影响趋势,完成大量程的弹性体结构系列化设计。主要工作内容如下:（1）根据国外同类优质产品能谱分析结果选择弹性体材料;通过有限元静力仿真和疲劳寿命预估对弹性体结构改进并选择合适的连接螺纹（牙型、螺距和牙根圆半径）,确定改进后的弹性体轮辐主结构和备选的连接螺纹类型、参数。（2）根据材料类型、结构尺寸初步制定热处理工艺,使用有限元仿真选择热处理工艺参数并验证热处理工艺合理性,加工出相应的螺纹组试验件并进行疲劳试验,选择对疲劳性能最有利的热处理工艺和螺纹参数,根据试验结果验证有限元仿真和疲劳寿命预估准确性。（3）搭建力传感器测试电路,加工并组装出改进后的力传感器样机并进行静态性能试验,计算力传感器关键性能指标并与改进前指标对比。通过对力传感器样机的疲劳试验,验证本文改进内容对力传感器疲劳性能的提升效果。（4）利用正交试验的思想,研究弹性体多个几何参数对力传感器疲劳性能的影响趋势,根据正交试验结果设计100～300kN量程系列力传感器弹性体结构。
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