CN110553829A - 一种整体式挠性接头刚度测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种整体式挠性接头刚度测量装置，其特征在于：底座一端安装所述接头夹具，接头夹具内夹装挠性接头；底座另一端固定安装立柱，立柱上固定安装控制器，控制器上连接位移传感器，位移传感器上连接有水平测杆，水平测杆上放置有质量块，水平测杆上垂直连接有竖直测杆，竖直测杆端部竖直设置有测头，测头置于挠性接头上表面的测试点上。本发明还涉及一种整体式挠性接头刚度测量方法。本发明设计科学合理，操作方便，测量误差小、稳定性高，提高测量精度；测头对挠性接头测试点定位准确，保证测量效果，同时能够保护测头，防止测量过程中磕碰损坏。

Description

一种整体式挠性接头刚度测量装置及方法

技术领域

本发明属于挠性陀螺仪零件测量领域，涉及挠性接头刚度测量，特别涉及一种整体式挠性接头刚度测量装置及方法。

背景技术

挠性陀螺捷联惯导系统由于制造成本低、性能高，在任何环境下都具有自主导航能力的这一特性，一直被广泛地运用于航海、航空、航天、军事等领域，在各类武器系统中应用前景广阔，需求较大，是战术武器的主导惯性系统。挠性陀螺仪作为惯性系统中的敏感元件又相当重要。而挠性接头又是挠性陀螺仪中的重要关键零件，它是一种无摩擦的弹性支承元件。陀螺中的转子利用挠性接头与驱动轴相连，传递驱动电机的旋转力矩，带动转子绕自转轴高速旋转。科研生产中挠性接头需求量大，接头细颈的壁厚通常是通过反复的研磨工艺来达到理论壁厚从而满足挠性接头的刚度要求，测量工作较为繁重。为了解决上述问题，利用现有条件发明了一套使用方便、精度高的测量装置，满足需求，并以较低的成本来完成测量任务。

本装置是以整体式挠性接头刚度测量为研究背景。整体式挠性接头是微小型结构件，精度要求高、表面质量好。挠性零件不仅具有高尺寸精度、高位置精度的要求，还有严格的物理特性刚度要求，对挠性元件的加工检测，特别是性能检测提出了很高的要求，需设计相关测量方法和精密装置。目前，由于挠性接头受其外形尺寸小，刚度差，易变形，定位、装夹困难等影响，较难达到高精度刚度性能指标测量的要求，存在种种问题。

通过对公开专利文献的检索，并未发现与本专利申请相同的公开专利文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种整体式挠性接头刚度测量装置及方法，操作方便，测量误差小、稳定性高，提高测量精度。

一种整体式挠性接头刚度测量装置，其特征在于：包括轮廓测量仪、接头夹具及挠性接头，所述轮廓测量仪包括底座、立柱、位移传感器及控制器，所述底座一端安装所述接头夹具，所述接头夹具内夹装挠性接头；所述底座另一端固定安装立柱，所述立柱上固定安装控制器，所述控制器上连接所述位移传感器，所述位移传感器上连接有水平测杆，所述水平测杆上放置有质量块，所述水平测杆上垂直连接有竖直测杆，所述竖直测杆端部竖直设置有测头，所述测头置于挠性接头上表面的测试点上。

而且，所述测试点为挠性接头上表面的四等分点。

一种整体式挠性接头刚度测量方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

1)用精密天平称量标定4个不同质量质量块的重量m1、m2、m3及m4，进而得出质量块的测力F1、F2、F3及F4；

2)将位移传感器的测头放置于挠性接头上表面的任意一个测试点上，保证接头敏感方向与竖直测杆位移变化方向一致；

3)在水平测杆上放置质量为m1的质量块，挠性接头因压力作用产生形变，测头将形变量传输给位移传感器，轮廓仪显示并记录挠性接头的形变值Z1；

4)在水平测杆上分别更换放置质量为m2、m3及m4的质量块，并重复步骤3)的操作，得到挠性接头的形变值Z2、Z3及Z4；

5)以测力F1、F2、F3及F4作为纵坐标，以形变值Z2、Z3及Z4作为横坐标进行线性回归，得到线性直线的斜率即为挠性接头在形变方向上的刚度值；

6)分别在挠性接头的其他3个测试点上重复步骤1～5，得到另外三个测试点的刚度值；

7)将四个测试点的刚度值取平均值，得到挠性接头的刚度值。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明的整体式挠性接头刚度测量装置，底座一端安装所述接头夹具，接头夹具内夹装挠性接头；底座另一端固定安装立柱，立柱上固定安装控制器，控制器上连接位移传感器，位移传感器上连接有水平测杆，水平测杆上放置有质量块，水平测杆上垂直连接有竖直测杆，竖直测杆端部竖直设置有测头，测头置于挠性接头上表面的测试点上，连接牢固，操作方便，能够精确测量挠性接头在压力下的形变，测量精度高。

2、本发明的整体式挠性接头刚度测量装置，轮廓仪滑动安装在立柱上，能够适用于不同高度挠性接头的测量，适用范围广泛，实用性强。

3、本发明的整体式挠性接头刚度测量装置，测试点为挠性接头上表面的四等分点，通过不同位置处的测量，提高挠性接头刚度的测量准确性，保证结果真实性。

4、本发明的整体式挠性接头刚度测量方法，操作便捷，测量误差小，测量精度高。

5、本发明设计科学合理，测头对挠性接头测试点定位准确，提高测量精准度，保证测量效果，同时能够保护测头，防止测量过程中磕碰损坏。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记说明

1-立柱、2-位移传感器、3-底座、4-挠性接头、5-测头、6-接头夹具、7-竖直测杆、8-质量块、9-水平测杆、10-控制器。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种整体式挠性接头刚度测量装置，其创新之处在于：包括轮廓测量仪、接头夹具6及挠性接头4，轮廓测量仪包括底座3、立柱1、位移传感器2及控制器10，底座一端安装接头夹具，接头夹具内夹装挠性接头；底座另一端固定安装立柱，立柱上固定安装控制器，控制器上连接位移传感器，位移传感器上连接有水平测杆9，水平测杆上放置有质量块8，水平测杆上垂直连接有竖直测杆7，竖直测杆端部竖直设置有测头5，测头置于挠性接头上表面的测试点上，连接牢固，操作方便，能够精确测量挠性接头在压力下的形变，测量精度高；测头对挠性接头测试点定位准确，提高测量精准度，保证测量效果，同时能够保护测头，防止测量过程中磕碰损坏。

测试点为挠性接头上表面的四等分点，通过不同位置处的测量，提高挠性接头刚度的测量准确性，保证结果真实性。

挠性接头的刚度测试采用通过施加给挠性接头一定的力矩M并测量出相应的转角θ的大小，直接利用胡克定律计算出刚度值。

静刚度计算公式为：K＝M/θ

其中：K为挠性接头的刚度值；M为挠性接头的力矩；θ为挠性接头的转角。

作用力的大小测量可以通过精密砝码来实现，力值的大小由高精度天平标定；位移传感器采用轮廓测量仪通过测针监测获得接头挠性变形位移量。

一种整体式挠性接头刚度测量方法，其创新之处在于：该方法的步骤为：

1)用精密天平称量标定4个不同质量质量块的重量m1、m2、m3及m4，进而得出质量块的测力F1、F2、F3及F4；

2)将位移传感器的测头放置于挠性接头上表面的任意一个测试点上，保证接头敏感方向与竖直测杆位移变化方向一致；

3)在水平测杆上放置质量为m1的质量块，挠性接头因压力作用产生形变，测头将形变量传输给位移传感器，轮廓仪显示并记录挠性接头的形变值Z1；

4)在水平测杆上分别更换放置质量为m2、m3及m4的质量块，并重复步骤3)的操作，得到挠性接头的形变值Z2、Z3及Z4；

5)以测力F1、F2、F3及F4作为纵坐标，以形变值Z2、Z3及Z4作为横坐标进行线性回归，得到线性直线的斜率即为挠性接头在形变方向上的刚度值；

6)分别在挠性接头的其他3个测试点上重复步骤1～5，得到另外三个测试点的刚度值；

7)将四个测试点的刚度值取平均值，得到挠性接头的刚度值。

本发明设计科学合理，尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (3)

1.一种整体式挠性接头刚度测量装置，其特征在于：包括轮廓测量仪、接头夹具及挠性接头，所述轮廓测量仪包括底座、立柱、位移传感器及控制器，所述底座一端安装所述接头夹具，所述接头夹具内夹装挠性接头；所述底座另一端固定安装立柱，所述立柱上固定安装控制器，所述控制器上连接所述位移传感器，所述位移传感器上连接有水平测杆，所述水平测杆上放置有质量块，所述水平测杆上垂直连接有竖直测杆，所述竖直测杆端部竖直设置有测头，所述测头置于挠性接头上表面的测试点上。

2.根据权利要求1所述的整体式挠性接头刚度测量装置，其特征在于：所述测试点为挠性接头上表面的四等分点。

3.一种整体式挠性接头刚度测量方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

1)用精密天平称量标定4个不同质量质量块的重量m1、m2、m3及m4，进而得出质量块的测力F1、F2、F3及F4；

2)将位移传感器的测头放置于挠性接头上表面的任意一个测试点上，保证接头敏感方向与竖直测杆位移变化方向一致；

3)在水平测杆上放置质量为m1的质量块，挠性接头因压力作用产生形变，测头将形变量传输给位移传感器，轮廓仪显示并记录挠性接头的形变值Z1；

4)在水平测杆上分别更换放置质量为m2、m3及m4的质量块，并重复步骤3)的操作，得到挠性接头的形变值Z2、Z3及Z4；

5)以测力F1、F2、F3及F4作为纵坐标，以形变值Z2、Z3及Z4作为横坐标进行线性回归，得到线性直线的斜率即为挠性接头在形变方向上的刚度值；

6)分别在挠性接头的其他3个测试点上重复步骤1～5，得到另外三个测试点的刚度值；

7)将四个测试点的刚度值取平均值，得到挠性接头的刚度值。