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大半径精密离心机可行性研究

杨守琦  
【摘要】:随着国防事业和科学技术的迅速发展,飞机、航天器、导弹等航行体对导航技术的要求也越来越高。惯性导航技术具有精度高、隐蔽性强和条件适应性好的特点,不仅在军事上应用广泛,而且在民航、航天、航海等领域发挥了重要作用,因而受到世界各国的普遍重视。加速度计作为惯性导航系统中的主要敏感元件,其精度直接影响系统的导航精度。精密离心机作为标定加速度计在过载条件下性能的主要测试设备,对其工作时的精度进行理论分析尤为重要。 本文以机器人技术与系统国家重点实验室的研究课题“3.0m大半径精密离心机可行性研究”为背景,研究该精密离心机能否达到技术指标要求。首先阐述了国内外精密离心机的研究现状,接着对影响离心机加速度不确定度的因素进行了分析,并进行了误差指标分解,应用有限元软件进行了加速度不确定度的定量计算,得出了在未加装卸荷机构时离心机在0.2g至30g范围内工作时加速度的理论不确定度值。 离心机的机械结构上下、左右对称,具有刚度对称的优点,结构在离心力作用下线性变形,在测角元件和电容测微仪等辅助设备的测量下,有利于进行动态半径和失准角补偿。结构未改进时,动态半径不确定度引起的加速度不确定度值较大,加装卸荷机构进行结构改进后,再次应用有限元软件进行了加速度不确定度的定量计算,进一步得出离心机在0.2g至30g范围内工作时加速度的理论不确定度值。 对比两种情况下的结果,论证了离心机达到技术要求的可行性。 本文结合理论分析和数值模拟研究,在最初的机械结构的基础上再加装卸荷机构,提高了离心机在0.2g至30g范围内工作时的精度,为其他大半径精密离心机机械本体结构的研制提供了借鉴,对离心机的设计具有一定的指导意义。


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