[发明专利]平板型机械结构热变形补偿系统设计方法

摘要

本发明涉及一种基于形变平衡原理的平板型机械结构热变形补偿系统设计方法，其步骤为：首先根据平板型机械结构热变形的控制方向进行结构设计；对热变形补偿系统系统进行能量分析，通过计算半导体制冷片的冷端吸热量、热端的放热量以及热源的发热功率来计算热膨胀材料和热收缩材料的内能变化量；根据平板结构热变形补偿系统的能量控制方程所示能量关系式，调整热变形补偿系统中的半导体制冷片的电压和电流参数来调整平板和热收缩材料的内能变化量，当调节的内能变化量使得平板的热膨胀量完全被热收缩材料的热收缩量补偿时，整个热变形补偿系统就实现了完全热补偿的效果。

主权项

1.一种平板型机械结构热变形补偿系统设计方法，其特征在于，包括如下步骤：1)首先根据平板型机械结构热变形的控制方向进行结构设计，将热收缩材料布置在可减少热变形方向的区域，然后将半导体制冷片的冷端贴于热膨胀材料上，半导体制冷片的热端通过导热石墨片将热量传递到热收缩材料上；2)对整个热变形补偿系统进行能量分析，通过计算半导体制冷片的冷端吸热量、热端的放热量以及热源的发热功率来计算热膨胀材料和热收缩材料的内能变化量；3)将步骤2)中计算得到的参数代入到形变平衡原理的公式(1)中,式中下标1和2分别对应着热膨胀材料和热收缩材料，α是材料的线膨胀系数，单位为1/K，c是材料的比热容，单位为J/(kg·K)，m是材料的质量，单位为kg，b是设计结构的尺寸，单位为m；4)将步骤3)中求得的参数代入式(2)所示的平板型机械结构的热变形补偿系统的能量控制方程中，式中Q_HS是热源释放的热量，Q_h是半导体制冷片热端释放的热量，P是半导体制冷片中电流做的功，Q_loss是整个系统的对周围环境的能量损失；根据这个能量控制方程所示能量关系式，通过调整热变形补偿系统中的半导体制冷片的电压和电流参数来调整平板和热收缩材料的内能变化量，即实现热变形量的控制；当调节的内能变化量使得平板的热膨胀量完全被热收缩材料的热收缩量补偿时，整个热变形补偿系统就实现了完全热补偿的效果。