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Stewart式六维力传感器轻量化设计
文献摘要：
空间复合力测量是空间感知技术的重要发展方向之一.六维力传感器作为主要的空间复合力测量装置,被广泛应用于火箭发动机推力测试、航天器对接等领域.目前,轻量化已成为六维力传感器的主要研究方向之一,但由于其设计指标多且各项指标间存在相互制约,故采用理论推导、数值仿真及实验验证相结合的方法进行研究.首先,利用螺旋理论建立Stewart式六维力传感器在理想条件下的力映射模型,通过求解综合性能目标函数来确定其各向同性度理论最优时的结构参数.然后,利用ABAQUS有限元分析软件构建Stewart式六维力传感器仿真模型,并对其初始样机的质量、刚度、强度和灵敏度进行了详细分析;在此基础上,分析了上、下加载盘主要结构参数对传感器质量、刚度和强度的影响,进而对加载盘结构参数进行了优化并设计了一种具有正四面体特征的半球形减重结构,实现了传感器的轻量化设计.最后,对优化后Stewart式六维力传感器的性能进行了仿真分析和实验验证.结果表明,基于多目标参数优化结合数值仿真、实验验证可有效提高设计效率和降低设计成本;所设计的减重结构可有效改善Stewart式六维力传感器的质量分布和提高其质量利用率,优化后传感器的质量减小了17.65％且综合性能优异.研究结果可为六维力传感器的轻量化设计和综合性能优化提供参考.
文献关键词：
六维力传感器;数值仿真;质量;刚度;灵敏度;精度
中图分类号：
作者姓名：
王晨;高波;杨旭
作者机构：
陕西工业职业技术学院航空工程学院,陕西咸阳 712000;中国航天科技集团公司陕西电器研究所,陕西西安 710065;北京空间飞行器总体设计部,北京 100094
文献出处：
引用格式：
[1]王晨;高波;杨旭-.Stewart式六维力传感器轻量化设计)[J].工程设计学报,2022(04):419-429
A类：
B类：
Stewart,六维力传感器,轻量化设计,空间复合,空间感知,感知技术,测量装置,火箭发动机,推力测试,航天器,设计指标,相互制约,理论推导,螺旋理论,映射模型,性能目标,各向同性,ABAQUS,有限元分析软件,软件构建,传感器仿真,样机,主要结构,盘结,正四面体,半球形,减重,多目标参数优化,设计效率,设计成本,质量分布,质量利用率,性能优化
AB值：
0.245491
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