针对目前称重传感器误差检测装置存在的若干问题,设计了一种高性能称重传感器误差标定装置.运用自上而下的设计理念,采用虚拟样机技术,对各个零部件进行建模设计,并将所有零部件进行了虚拟装配.利用有限元分析技术对关键零部件气缸砝码组机构承受极限外部荷载时的强度、刚度进行校核分析.设计了加载量程大、测量精度高、工人劳动强度低的传感器误差标定装置,其具有快速稳定加载的特点.

在不考虑驱动电机刚度的条件下,分别在2-PRR并联机构的连杆平面内的3个典型位置沿X和Z向分步加载,测量得到了在相应方向上的位移值,给出不同位置和方向上的刚度曲线,并将所测的位移值与边界元法计算的位移解析值进行了比较.结果表明:在同一个测量点,Z向刚度明显比X向刚度大,在不同的测量点,其特定方向的刚度虽有变化,但刚度变化在同一数量级;实际测试的相对刚度值与边界元计算的理论刚度值的变化趋势一致.

考虑到托架的稳定性对称重传感器误差标定装置测量精度的重要影响,因此有必要对托架在工作过程中发生受迫振动问题进行研究.通过CATIA软件进行参数化建模,基于模态分析和谐响应理论,利用ANSYS有限元软件求解得到托架的固有频率和振型以及托架结构在承受谐载荷时的稳态响应.其结果表明:第4阶、第6阶和第9阶类模态振动对托架的上部横梁和中部横梁影响最大.通过幅频曲线确定托架各个危险区域的共振频率,可为电机运行参数的选择和托架结构优化设计提供参考,从而也为避免称重传感器误差标定装置在实际工作中产生共振提供理论参考.

Pallet is the key power transmission component of weighing sensor error calibration device,and satisfying the stress and strain limiting condition is the basis to guarantee the quality of calibration. This paper builds 3D model by UG based on the pallet of weighing sensor error calibration device,and obtains the distribution of stress and deformation of the pallet with finite element analysis software and method. Then the paper exercises optimal design under ANSYS Workbench according to analysis results and gets the relationship between input parameters and stress,strain and quality. And it selects the optimal input parameters on this basis. The final result shows that optimization method could decrease by about 7% quality of the pallet.

对于并联机构位置正解极其复杂的求解特点,在求得3-PRS并联机构的位置逆解的基础之上,采用转化求解对象法对其位置正解进行了解析,并应用D' Alembert原理求解了被动关节的速度和加速度,避免了空间机构直接求导法的复杂性.通过对3-PRS并联机构进行实例分析,结果表明,转化求解对象法求解并联机构位置正解的方法简单而有效.同时指出了3-PRS并联机构中除3个主运动之外,还存在派生运动,该运动在3-PRS并联机构的实际应用中必须予以考虑.