论文摘要：大型结构件称重定重心系统设计与研究

    导弹作为一种典型的大型结构件，其质量、质心是两项重要的设计参数。现有的测量设备无法满足具备非圆异形截面、大翼展结构等非规则外形导弹的质量、质心测量要求。因此，研制一套具备较高测量精度、较大质量测量跨度，且能够同时对规则回转结构产品和非规则外形结构产品进行测量的导弹质量、质心测量系统具备重要的现实意义。

    首先，在分析现有质量、质心测量方法的基础上，针对设计技术要求，提出采用四点支撑-升降式衡重法作为系统的测量方法，进一步建立了此测量方法的数学模型。在此基础上，完成了包括机械结构部分、电气控制部分以及配套软件部分的总体方案设计，并确定了测量系统的操作流程。

    然后，在总体方案基础上对系统的机械结构部分进行了详细设计。机械结构部分共包括升降支撑模块、夹具模块、标定模块及基建防护模块。其中，升降支撑模块的设计包括主体支撑平台的详细设计、传感器切换装置的设计及主要零部件的选型。采用ANSYS Workbench软件对支撑平台进行静力学分析和模态分析，以验证设计平台的强度和刚度，并获取支撑平台的低阶固有频率以确定地基隔振标准。

    夹具模块的设计包括受力分析和结构设计两部分。受力分析部分中对夹具模块进行整体受力分析以确定夹具的接触倾斜角，并建立了弹体的倾覆条件，以确保平台倾斜测量过程中弹体装夹的可靠性。随后对夹具模块传动方式、夹具组的结构进行设计，并对主要零部件进行选型。

    标定模块的设计中，建立了标定模块的坐标变换数学模型，完成了关节测量臂的选型和测量臂座的设计。基建防护模块的设计中，针对系统操作安全要求及设备日常封闭的要求，设计了地基防护板和封闭盖板。

    最后，分析了系统的测量误差来源，基于随机误差传递原理分别推导了单平台测量和双平台测量时的误差计算模型。借助Matlab仿真软件，分析了称重传感器测量误差、系统结构参数及测量弹体质量对质量、质心测量误差的影响。针对测量小质量弹体时测量精度较低的情况，利用传感器切换装置，实现了各量程传感器的切换，提升了小质量弹体的测量精度。误差分析结果表明，在系统误差得到补偿的情况下，各类产品的测量误差理论计算结果均符合技术要求中质量、质心的测量精度要求。

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