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目录1

绪论1

（Ⅰ）1

（Ⅱ）2

一、为什么要研究动态切削测力仪3

二、压电测力仪技术性能特点4

三、压电切削测力仪发展简况7

一、石英晶体的物理、机械性能10

§1-1石英晶体10

第一章 压电机理与压电效应表达式10

二、石英晶体的结构11

三、α石英的晶轴系和直角坐标系12

四、石英晶体的缺陷13

§1-2压电机理与压电效应表达式14

一、压电机理14

二、正压电效应与逆压电效应16

三、压电效应表达式的建立17

四、压电系数及压电系数矩阵的物理意义19

§1-3石英晶体的几何切型21

一、几何切型的分类22

二、各种石英晶体几何切型的符号表示法22

第二章 石英晶体力传感器的设计与制造25

§2-1石英晶体力传感器技术性能指标25

§2-2力传感器用石英晶体几何切型的选择26

一、用于测量法向载荷（F？）的石英晶片几何切型的选择27

二、用于测量切向载荷Fx（Fy）石英晶片几何切型的选择27

§2-3晶组与晶组的组合29

三、用于测量扭转力矩（M）的石英晶片几何切型的设计29

一、晶轴方向的判别30

二、单元晶组的构成33

三、组合晶组的构成35

§2-4石英晶体力传感器灵敏度的分析与计算36

一、传感器的灵敏度37

二、石英晶体力传感器灵敏度的计算37

三、电荷灵敏度的变化规律38

§2-5传感器的结构设计48

一、组合晶组的结构设计49

二、晶体盒的结构设计56

§2-6传感器的横向效应61

一、单向传感器（单元晶组）在力电转换中可能出现的横向干扰62

二、多向传感器（或组合晶组）在力电转换中可能出现的向间横向干扰63

三、减少或避免横向干扰的基本措施和途径67

§2-7压电石英力传感器工艺规程70

一、三向力传感器装配工艺规程71

二、传感器的电子束封焊72

三、提高传感器绝缘阻抗的工艺措施75

§2-8压电传感器的等效电路76

四、传感器装配的超净环境76

§2-9典型压电石英力传感器78

一、单向压电石英力传感器79

二、拉力传感器81

三、双向压电石英力传感器82

四、双向压电石英扭矩传感器83

五、三向压电石英力传感器85

六、压电石英小力值传感器87

一、静态误差的定义方法89

§3-1传感器的静态标定89

第三章 传感器的性能检定89

二、静态标定装置91

三、采用“逐级加、卸载法”进行静态标定的方法与步骤94

§3-2三向力传感器静态标定装置96

一、原理与结构97

二、精度与刚度100

三、切向力加载点最佳位置的选择102

§3-3压电力传感器检定举例104

一、绝缘电阻104

二、静态标定105

三、动态标定109

四、灵敏度温度系数109

五、分辨率111

六、密封试验111

第四章 压电力传感器的正确使用与维护112

§4-1传感器的正确使用112

一、传感器的定位与安装112

二、传感器预加载荷的确定113

三、合理量程的确定115

§4-2传感器的维护与保养116

第五章 压电动态切削测力仪的设计与制造118

§6-1对动态测力仪设计的技术要求118

四、传感器环境温度与湿度的确定118

§5-2几种典型压电测力仪介绍120

一、压电式车削测力仪120

二、铣削测力仪（测力平台）132

三、钻削测力仪135

四、磨削测力仪138

一、传感器的选择原则145

§5-3测力仪用传感器的选择与配置145

二、传感器的配置原则146

§5-4测力仪上传感器的预载与分载149

一、测力仪上传感器的预载方式149

二、分载原理及其应用152

§5-6测力仪的结构设计与计算155

一、车削测力仪的结构设计与计算156

二、铣削测力仪（测力平台）的结构设计175

§5-6压电测力仪的制造工艺188

一、压电测力仪的技术要求189

二、压电测力仪体的主要工艺规程191

第六章 测力仪的动态响应及动态测量误差分析195

§6-1测力仪的频率响应195

一、测力仪的数学模型及频率特性196

二、动态误差与工作频带200

§6-2测力仪的瞬态响应204

一、测力仪对斜坡力的响应及其误差205

二、测力仪对阶跃力的响应及其误差206

三、测力仪的脉冲响应及其误差209

§6-3装在机床构件上测力仪的动态特性211

§6-4压电式测力仪动态设计需要考虑的几个问题213

一、动态设计时必要的初姑条件214

二、关于ωn的设计214

三、关于ξ的设计215

第七章 压电测试系统219

§7-1典型压电测试系统举例219

§7-2压电测试系统的特点222

§7-3压电力传感器对测量电路的要求223

一、电压放大器225

§7-4电荷放大器原理225

二、电荷放大器226

§7-5电荷放大器的选择与使用230

一、电荷放大器的选择230

二、电荷放大器使用注意事项235

三、电荷放大器（FDH-2）操作规程236

§7-6补偿器原理及选择237

一、用计算法滑除横向干扰237

二、用补偿器消除横向干扰239

四、补偿器的静、动态性能标定241

三、补偿器制作时注意事项241

五、补偿器的选择与使用242

§7-7峰值电压表原理及其选择243

一、峰值电压表原理243

二、峰值电压表技术指标及选择245

§7-8测力平台的测试线路（多分量测试系统）245

一、三支点6分量测试系统245

二、四支点6分量测置系统247

三、多分量测试系统的组合方案248

§8-1静态标定250

第八章 切削测力仪性能检定250

一、静态标定的目的与项目251

二、标定方法251

§8-2动态标定256

一、标定的目的与项目257

二、标定方法257

§8-3环境试验265

一、密封试验266

二、温度效应试验266

一、压电测力仪的操作规程269

§9-1压电测力仪的正确使用269

第九章 压电测力仪的应用269

二、压电测力仪使用注意事项270

三、测力系统常见故障排除272

§9-2压电测力仪的应用实例273

一、YDC-78型测力仪在金属切削原理教学实验的应用274

二、应用压电测力仪对动态切削力的研究274

三、用压电测力仪对切削过程的振动和动态特性进行研究282

四、压电测力仪在国防工程上的应用283

主要参考文献284