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应变天平是风洞空气动力学实验中的专用测试装置,被广泛应用于航空、航天、建筑、高速机车以及武器研制等领域。在应变天平进入风洞进行实验测试之前,需要对其进行变形——载荷的标定,提高了测量精度。本文完成了对应变天平的校准系统的设计工作,主要的工作和成果如下: 本文提出了六分量风洞天平校准系统的总体方案,划分出系统的机械装置、检测系统、加载装置、数学修正等功能模块,选用并确定了系统的硬软件平台。在Inventor、Ansys、Delphi等集成开发环境中,设计并实现了各模块的功能。 通过对校准系统工作过程和工作原理的分析,总结出了天平校准系统的主要误差来源。本着提高精度,降低成本,减少调节周期的原则,对天平校准系统中的承载基座、六自由度位姿测量系统、六分量载荷加载系统、地轴校方案选择和数学修正、数据处理软件的开发以及机构重要部件的有限元分析等做了设计和研究工作。 在六自由度位姿测量系统的设计上,采用了激光发射器和PSD光电位置探测器相结合的办法,进行无接触高精度测量。可以得到很高的精度,满足技术要求。同时,由于激光发射器和PSD位置探测器都是成熟技术产品的应用,与其他测量方法相比可以具有较低的成本。 在六分量载荷加载系统的设计上,采用了比较成熟可靠的砝码加载法。在分析加载误差来源后,设计了载荷方向转换机构,并对转换机构带来的误差进行了计算和分析,证明加载系统能够很好地满足精度需要和技术要求。 在有限元分析上,通过准确建模,对机构的最重要部件支撑杆作了力学结构分析,得到了机构主要部件的变形数据。设计结果表面:设计能够满足技术要求。 在软件系统的开发上,使用了数据库管理系统,利用软件开发平台De1Phi和桌面数据库Acces:的结合运用,完成了数据的采集、存储、处理、查询、修改、打印、输出等功能。