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1、10申请公布号CN104180820A43申请公布日20141203CN104180820A21申请号201410406049722申请日20140814G01C25/0020060171申请人哈尔滨工业大学地址150080黑龙江省哈尔滨市南岗区一匡街2号哈尔滨工业大学科学园E2栋72发明人于志伟曾鸣刘雨任顺清苏宝库54发明名称高精度高加速度低频正弦线振动系统57摘要本发明涉及一种高精度高加速度低频正弦线振动系统，包括旋转电机、曲柄盘、曲柄轴、水平滚动导轨、垂直滚动直线轴承、立柱、工作台、平衡配重和位置传感器；左、右导柱安装在基座上，左、右直线轴承分别安装左、右导柱上，左、右直线轴承在导柱上可。
2、上下移动；横梁的两端分别与左、右直线轴承相连接，水平滚动导轨固联在横梁上，导轨水平滑块在水平滚动导轨上可左右移动，横梁上安装立柱和工作台。本机械系统能够实现高精度、高加速度低频正弦线振动，弥补离心机试验的不足，提高研究试验的灵活性，解决现有振动台低频段振动幅值和振动频率精度低、无法满足高精度惯性仪表测试需要等问题，实现对惯性仪表高阶误差项系数的测试。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图1页10申请公布号CN104180820ACN104180820A1/1页21一种高精度高加速度低频正弦线振动系统，包括旋转电。
3、机、曲柄盘、左、右导柱、曲柄轴、水平滑块、横梁、水平滚动导轨、左、右垂直滚动直线轴承、立柱、工作台和位置传感器，其特征在于，左、右导柱安装在水平基座上，左、右直线轴承分别安装左、右导柱上并能够沿导柱上下移动；横梁的两端分别与左、右垂直滚动直线轴承相连接，水平滚动导轨固联在横梁上，导轨水平滑块在水平滚动导轨上左右移动，横梁上安装立柱，工作台安装在立柱上；水平滑块与固定于曲柄盘上的曲柄轴相连接，曲柄盘中心轴与旋转电机轴刚性连接，旋转电机轴上安装有位置传感器；当曲柄盘转动时，曲柄带动导轨水平滑块运动，水平滑块又通过水平滚动导轨和垂直滚动直线轴承带动工作台沿垂直方向上下移动，使工作台的运动规律如式1所。
4、示XASINASINT1X工作台面位移，A曲柄半径，曲柄旋转角，曲柄盘旋转角速度。2如权利要求1所述的一种高精度高加速度低频正弦线振动系统，其特征在于，本系统有效载荷5KG，频率01HZ10HZ，频率稳定度2103，振动加速度的幅值为01G10G，幅值稳定度2103，最大工作幅值为10CM，畸变在5G条件下小于5103，在5G10G条件下小于1102，共振时横向加速度小于01G，垂直寄生转动小于5，水平寄生转动小于2。权利要求书CN104180820A1/5页3高精度高加速度低频正弦线振动系统技术领域0001本发明涉及一种高精度高加速度低频正弦线振动系统。背景技术0002在过载高加速度试验状态。
5、下标定惯性仪表的高阶误差项系数可以提高惯性导航系统精度，是解决“天地一致性”问题的方法。目前常用的有两种方法一种是精密离心机试验，一种是精密低频线振动试验。0003离心机试验的主要问题是角速度高，会产生有害的干扰力矩将影响对陀螺仪和陀螺加速度计的测试，虽然可以通过在离心机一端加装反转平台解决，但这种设备非常复杂、误差源多、试验难度大、成本高。0004低频线振动设备相对简单，试验成本低、运动是线性的、寄生转动小，可以完成通常要在离心机才能完成的标定试验，更适合惯性器件的研究阶段；在一定程度上可以弥补离心机测试的不足。但目前低频线振动试验的主要问题精度较低，因现有的振动台采用电磁振动原理实现过载高。
6、加速度，但电磁振动台的突出问题是精度不足，特别是低频段振动幅值和振动频率的精度无法满足高精度惯性仪表的测试需要。发明内容0005本发明的目的在于提供一种高精度高加速度低频正弦线振动系统，实现高精度、高加速度低频正弦线振动，弥补离心机试验的不足，提高研究试验的灵活性，解决现有振动台低频段振动幅值和振动频率精度低、无法满足高精度惯性仪表测试需要等问题，实现对惯性仪表高阶误差项系数的测试。0006本发明所采用的技术如下一种高精度高加速度低频正弦线振动系统，包括旋转电机、曲柄盘、左、右导柱、曲柄轴、水平滑块、横梁、水平滚动导轨、左、右垂直滚动直线轴承、立柱、工作台和位置传感器，左、右导柱安装在水平基座。
7、上，左、右直线轴承分别安装左、右导柱上并能够沿导柱上下移动；横梁的两端分别与左、右垂直滚动直线轴承相连接，水平滚动导轨固联在横梁上，导轨水平滑块在水平滚动导轨上左右移动，横梁上安装立柱，工作台安装在立柱上；水平滑块与固定于曲柄盘上的曲柄轴相连接，曲柄盘中心轴与旋转电机轴刚性连接，旋转电机轴上安装有位置传感器；当曲柄盘转动时，曲柄带动导轨水平滑块运动，水平滑块又通过水平滚动导轨和垂直滚动直线轴承带动工作台沿垂直方向上下移动，使工作台的运动规律如式1所示0007XASINASINT10008X工作台面位移，A曲柄半径，0009曲柄旋转角，曲柄盘旋转角速度。0010本发明还具有如下技术特征如上所述实。
8、现高精度低频线振动台的技术指标如下有效载荷5KG，频率01HZ10HZ，频率稳定度2103，振动加速度的幅值为01G10G，幅值稳定度2103，最大工作幅值为10CM，畸变在5G条件下小于5103，在5G10G条说明书CN104180820A2/5页4件下小于1102，共振时横向加速度小于01G，垂直寄生转动小于5，水平寄生转动小于2。0011本发明的特点和优点0012第一低频线振动台是线性运动、寄生转动小，避免了离心机试验的诸多问题，可用于陀螺仪、摆式积分陀螺加速度计等惯性仪表的高阶非线性误差项的测试标定，并且试验相对离心机简单，有着很好的应用前景。0013第二低频线振动台正弦线振动频率是由。
9、旋转电机的角频率决定，与电磁振动台直接控制正弦振动频率不同，低频线振动台通过恒速控制电机的旋转速度，这要比控制振动频率更容易实现精密控制。0014第三低频线振动台正弦振动幅值是通过机械系统传动实现，只要机械系统精度足够高就可以实现要求的精度，与电磁振动台直接控制正弦振动幅值需要实时校正采样正弦波形上的每一点不同，控制系统是通过恒速控制电机的旋转速度再加上适当的振幅监控修正更容易保证正弦波形精度。0015第四所实现的高精度正弦振动，机械传动采用曲柄、水平滚动导轨和垂直导套的组合结构，具有创新性、精度保持性长、传动效率高、噪声低、使用维护方便等特点。附图说明0016图1高精度高加速度低频正弦线振动。
10、系统结构示意图；具体实施方式0017实施例10018如图1所示，一种高精度高加速度低频正弦线振动系统，包括旋转电机、曲柄盘1、左、右导柱34、曲柄轴5、水平滑块6、横梁7、水平滚动导轨8、左、右垂直滚动直线轴承910、立柱11、工作台12和位置传感器，左、右导柱34安装在水平基座13上，左、右直线轴承910分别安装左、右导柱34上并能够沿导柱上下移动；横梁7的两端分别与左、右垂直滚动直线轴承910相连接，水平滚动导轨8固联在横梁7上，导轨水平滑块6在水平滚动导轨8上左右移动，横梁7上安装立柱11，工作台12安装在立柱11上；水平滑块6与固定于曲柄盘1上的曲柄轴5相连接，曲柄盘1中心轴与旋转电机。
11、轴2刚性连接，旋转电机轴2上安装有位置传感器；当曲柄盘1转动时，曲柄带动导轨水平滑块6运动，水平滑块6又通过水平滚动导轨8和垂直滚动直线轴承910带动工作台12沿垂直方向上下移动，使工作台12的运动规律如式1所示0019XASINASINT10020X工作台面位移，A曲柄半径，0021曲柄旋转角，曲柄盘旋转角速度，0022当电机带动曲柄以旋转时可以写为0023工作台面位移XASINASINT0024工作台面位移速度0025工作台面位移加速度0026取A003M时，加速度幅值和频率的相互关系如表1所示。说明书CN104180820A3/5页50027表1加速度幅值和频率的相互关系A003M002。
12、8频率HZ位置幅值AM加速度幅值M/S2振动加速度G01003001200012050030296003100311830121200347330483300310651087400318931935003295830260034259435700357975928003757277390039584978100031183212070029取A01M时，加速度幅值和频率的相互关系如表2所示。0030表2加速度幅值和频率的相互关系A01M0031频率HZ位置幅值AM加速度幅值M/S2振动加速度G01010039000405010986010101394042011578163013549362。
13、4016316445019861006说明书CN104180820A4/5页60032本系统有效载荷5KG，频率01HZ10HZ，频率稳定度2103，振动加速度的幅值为01G10G，幅值稳定度2103，最大工作幅值为10CM，畸变在5G条件下小于5103，在5G10G条件下小于1102，共振时横向加速度小于01G，垂直寄生转动小于5，水平寄生转动小于2。0033机械结构的特点为00341线振动测试设备整体结构紧凑，刚度较大，使用及维护方便；00352机械结构的支承环节采用高精度P2级角接触球轴承，不仅提高了传动效率，而且具有较高的支承精度；00363水平滚动导轨采用UP级精度；00374垂直运。
14、动采用滚动直线轴承，根据实测精度，配导柱，使配合间隙在1微米以内；00385通过定位销选择，曲柄盘可实现30毫米及100毫米两种振动幅值，以满足低频线振动试验技术条件；00396整体机械传动采用飞溅式油润滑，不仅简化了润滑结构，而且润滑充分，润滑阻尼也小；00407在线振动试验中，采用双垂直导柱不仅进一步减少工作台的水平微量摆动，而且显著提高了整体机械结构的刚度。0041实施例20042影响振动幅值精度的横梁变形计算0043轧制铝E681010PA68106N/CM2，3G/CM3004400451横梁重量0046M111223574210458G，重量Q1046N0047单位长度CM重量00。
15、48横梁上安装滚动导轨重SNS45C0049则QQQ24923479N/CM00502自重变形Y1005100523受力变形Y2005300544负载惯性力作用横梁弯曲变形0055惯性质量MM1M2M3M410106910540KG0056M1负载质量，M2工作台质量，M3推杆质量，M4横梁质量，0057惯性力FCM10G4000N说明书CN104180820A5/5页7005800594横梁弯曲YY1Y2Y302248037715477488M0060满足设计指标。0061综上所述，该系统的机械结构可实现高精度正弦线振动，提高了研究试验的可靠性和灵活性。机械传动采用曲柄、水平滚动导轨和垂直滚动直线轴承的组合结构，具有创新性、精度保持性长、传动效率高、噪声低、使用维护方便等特点。说明书CN104180820A1/1页8图1说明书附图CN104180820A。