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Updated: Jun 18, 2025

Production of a Strain-Measuring Device with an Improved 3D Printer
Published on: January 30, 2020
一个带有双层交叉浮梁的应变弹性元件的设计和研究,用于应变仪无线旋转动力计
Qinan Wang1, Wenge Wu1, Yongjuan Zhao1
1School of Mechanical Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China.
这项研究引入了一种新的双层交叉浮动束应变弹性元件,用于无线旋转动力表. 它可以同时测量四个切削力组件 (FX,FY,FZ,MZ),具有高灵敏度和低误差.
科学领域:
- 机械工程 机械工程
- 制造业 制造技术 制造技术
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 切削力是监控加工过程的一个基本参数.
- 现有的动力计往往缺乏同时测量多个力/扭矩元件的能力,或者是重的.
- 张力表无线旋转动力表需要精确的应变弹性元件来准确测量力.
研究的目的:
- 提出和设计一种具有双层横浮梁的新型应变弹性元件.
- 为了能够同时测量四个组件的切削力/扭矩 (FX,FY,FZ,MZ) 在一个紧的无线旋转动力表.
- 优化结构参数以获得最大的灵敏度和最小的交叉灵敏度.
主要方法:
- 使用细分刚体方法开发双层横浮梁的静态模型.
- 静态模型与有限元素分析 (FEA) 解决方案的验证.
- 使用顺序二次编程算法优化结构参数.
- 在模拟条件下进行结构应变分析的FEA.
- 静态和动态校准测试,包括切割测试,以评估性能.
主要成果:
- 一个经过验证的静态模型可以根据材料,力和结构参数准确预测应变和变形.
- 优化的结构参数显著提高了浮动梁的灵敏度.
- FEA和实验测试证实了弹性元素的应变分布和性能.
- 开发的应变弹性元件表现出高灵敏度和低交叉灵敏度误差.
结论:
- 拟议的双层交叉浮动束应变弹性元件适用于应变仪无线旋转动力计.
- 该设计可同时测量FX,FY,FZ和MZ的切断力/扭矩.
- 该元件有效测量中低速的切削力,提供一个紧而准确的解决方案.
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