CN117664419A - 孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统及测量方法，它涉及测量力技术领域。本发明解决了现有的检测手段存在无法实现对喷嘴过盈压装过程中闭合圆柱接触曲面的结合力以及径向力大小的准确测量的问题。本发明孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的试验件安装基座、滑台机构和驱动组件由前至后依次安装在水平基板上端面上，驱动组件与滑台机构的丝杆端部连接，试验件安装基座顶端中部安装试验组件，试验组件与滑台机构之间由前至后依次设有首尾顺次同轴连接的试验件压板、激光测板过渡件、力传感器和刚度组件，刚度组件后端与滑台机构的滑台本体连接。本发明用于准确测量喷嘴过盈压装过程中闭合圆柱接触曲面的结合力和径向力大小。

Description

孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统及测量方法

技术领域

本发明涉及测量力技术领域，尤其涉及一种航空航天精密制造领域的关键工艺支撑实验设备，主要用于电液伺服系统中力反馈环节的核心零部件高精度压装试验，具体涉及一种孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统及测量方法。

背景技术

在航空航天领域，尤其是火箭、飞机、导弹内部大载荷工作系统中通常使用液压系统来执行某些特殊的控制功能。对液压系统执行端控制稳定性和精确性而言，取决于伺服阀在控制系统中的控制精度。在该领域使用广泛的电液伺服阀中，最重要的力反馈环节的喷嘴零件位置精度和过盈压装时喷嘴零件与孔壁产生的结合力直接影响产品的工作性能，同时也是电液伺服阀喷嘴压装工艺制造过程中的技术难点。

电液伺服阀不仅能够实现电液转换的功能又能够起到功率放大作用。其广泛应用于军工产品，因此对产品的质量与性能有着极其苛刻的要求。力反馈环节的喷嘴零件压装位置精度和结合力则是重要制造技术指标。电液伺服阀中对称式的喷嘴挡板结构（力反馈结构）如图1所示，这类设计有助于减小温度零漂和压力零漂现象从而有效提高控制精度。图2中挡板15处于衔铁组件16中心位置处，、分别是左侧喷嘴零件17到挡板15的距离和右侧喷嘴零件18到挡板15的距离，该距离是喷嘴压装的关键技术指标，左侧喷嘴零件17内部设有左侧喷嘴腔17-1，右侧喷嘴零件18内部设有右侧喷嘴腔18-1。

机械学中的爬行现象是指，在滑动摩擦副中从动件在匀速驱动和一定摩擦条件下产生的周期性时停时走或时慢时快的运动现象。喷嘴零件压装制造是一个缓慢轴向压进运动的过程，由于摩擦力和表面不平整等原因，喷嘴零件压进过程中的爬行现象无法避免。因此，喷嘴零件难以准确到达压装控制位置，这也会直接影响喷嘴零件结合力的测定。

用于力测量的力传感器结构采用的是由应变片组成的惠斯通电桥。当力传感器结构中紧密贴合于接触头应变片的微形变使电桥通过差分输出电流信号，将电流信号放大调制过后输出对应表征力的特征数值。力传感器结构测力的本质是通过接触头微形变（微位移）量来反映力的大小。直接通过力传感器结构在喷嘴零件压装过程中测量结合力，会因为喷嘴零件爬行产生的位移与力传感器结构的微位移形变耦合造成系统自激振荡，喷嘴零件压进过程中爬行现象的能量交换过程如图3所示，图中为刚度链传递方向产生的作用力（与压装力互为作用力反作用力），为喷嘴与孔壁的最大静摩擦力，为刚度链总应变，为喷嘴与孔壁相对运动时的动摩擦力。喷嘴零件压进过程中爬行现象的能量交换过程如图3所示，压装刚开始的时候压装系统的力传链（等效为刚度较大的弹簧）开始压缩，压头轴向进给时挤压喷嘴零件端面迫使喷嘴零件向受力方向运动。启动初期由于喷嘴零件受到静摩擦力的作用，喷嘴零件不移动并发生轴向微形变。当传递链压缩到一程度时，弹力使喷嘴零件处于动静临界状态，此刻喷嘴零件所受摩擦力为最大静摩擦力。当压进力继续增大时喷嘴零件就会开始移动，此时静摩擦力转变为动摩擦力。由于滑动摩擦力小于最大静摩擦力，刚开始运动的喷嘴零件摩擦力突然降低，力传递链开始弹性释放，喷嘴零件所受合外力突然增大，迫使喷嘴零件加速向前移动产生“窜动”。运动开始后喷嘴零件向前移动压装机构的力传递链的弹性变形减小，从而弹力减小。当弹力减少到等于滑动摩擦力时，喷嘴零件受到的压装力和滑动摩擦力平衡，即喷嘴零件所受的合力为零，此时运动速度达到最大。但是喷嘴零件由于惯性的作用并不会立即停止运动，还会继续向前移动一段位移，弹簧的压缩量继续减小。当弹簧弹力比动摩擦力小时喷嘴零件开始减速直到停止，接下来又继续之前一系列重复的运动。以上这种周期性“窜动”便是压装过程中喷嘴零件的爬行现象。在爬行过程中压装机构向前运动使传递链压缩储能，当喷嘴零件达到动静摩擦临界点后此时传递链储存的弹力势能开始向外做功推动喷嘴零件向前运动，此过程能量最终以内能的形式耗散在空气中并进入下一个爬行周期，且这一过程会周而复始的发生，无法测量出准确而稳定的结合力力值。因此，目前尚无有效的检测手段准确检测该压装过程的结合力和接触表面的径向力。

传统的制造过程中通过对喷嘴零件压装过盈量的控制从而控制喷嘴零件与孔壁之间的结合力，这一过程往往要通过较长时间的摸索和尝试才能找到合适的过盈量。而一旦更换喷嘴零件设计尺寸后，相同的摸索过程需要重新来过，会浪费大量的成本以及宝贵的时间。在生产任务较重的时期会严重影响设计以及生产周期。在传统的设计制造过程中也只能通过经验公式预估喷嘴零件与孔壁的结合力，且无法通过已有的有效手段测得圆柱接触面的径向力和准确测得结合力。

对于轴类零件表面径向力的测定，目前现有行之有效的方法是在待测单一零件外表面紧贴应变片通过应变片的微形变来对应径向力的特征值。但是对于孔轴零件过盈配合测定径向力，目前尚未找到行之有效的方法。而且由于配合表面是闭合圆柱面，无法粘贴应变片来完成测量。安装嵌入式传感器探针，会破坏表面接触区域同时也破坏了压装条件，本末倒置。

轴类零件在压进过程中的结合力的测定相比于径向力实施起来相对容易一些，总体实施方案只需要在压装机构的加载传链上的压头19与滑轨组件20之间串联一个力传感器结构21，在喷嘴轴向施加推力的作用下将喷嘴试验件22以一个相对均匀的压进速度压入到底座23的内孔中，就能实现结合力的测量，喷嘴试验件压装过程如图4所示。但是压装机构总体是一个力传递系统，系统的稳定性将会对结合力测定造成根本性的影响。在测试结合力的过程中需要一个相对稳定的状态（静止或者匀速运动），但是压装系统本身工作的时候是将轴类零件轴向加力将其压入到孔中，此过程需要一定的运动过程而非静止。因此，只要此过程中能保持一个相对均匀的压进速度，测力过程将能顺利进行。但是喷嘴试验件在压装过程中会产生爬行现象，而且这一现象无法根除，因此在测试过程中需要尽可能的减小喷嘴零件爬行对力传感器结构测力的影响。

综上所述，在电液伺服阀喷嘴高精度压装领域，现有的技术仅支持普通压装，且尚无法精确测定结合力（轴向摩擦力或轴向力）和孔轴过盈配合时结合面的径向力（径向接触力）。尤其是对喷嘴零件径向力的测定，现有的技术均不能有效的解决圆柱闭合曲面的径向力。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的检测手段存在无法实现对喷嘴过盈压装过程中闭合圆柱接触曲面的结合力以及径向力大小的准确测量的问题，进而提供一种孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统及测量方法。

本发明的技术方案是：

孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统，它包括水平基板、驱动组件、滑台机构、刚度组件、力传感器、激光测板过渡件、试验件压板、微动滑台安装板、试验件安装基座、试验组件、两个行程开关、两个可调节触碰杆组件、三个激光位移传感器和五个微动滑台，试验件安装基座、滑台机构和驱动组件由前至后依次安装在水平基板上端面上，驱动组件与滑台机构的丝杆端部连接，试验件安装基座顶端中部安装试验组件，试验组件与滑台机构之间由前至后依次设有首尾顺次同轴连接的试验件压板、激光测板过渡件、力传感器和刚度组件，刚度组件后端与滑台机构的滑台本体连接，试验组件包括分体式底座孔类试验件和可变过盈量轴类试验件，分体式底座孔类试验件上设有贯穿于分体式底座孔类试验件前后端面的圆形试验孔，可变过盈量轴类试验件前端采用过盈配合的方式插设在圆形试验孔中，可变过盈量轴类试验件、圆形试验孔与试验件压板同轴布置，滑台机构前端面的两端分别对称安装有两个可调节触碰杆组件，两个行程开关分别为第一行程开关和第二行程开关，第一行程开关位于左侧可调节触碰杆组件的正前方，第二行程开关位于滑台机构前端面右端的正后方，三个激光位移传感器分别为第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和第三激光位移传感器，第一激光位移传感器位于左侧可调节触碰杆组件的正前方，第二激光位移传感器位于激光测板过渡件未被试验件压板遮挡部分的正前方，第三激光位移传感器位于可变过盈量轴类试验件的正前方，两个行程开关和三个激光位移传感器底部分别安装在五个微动滑台上，位于滑台机构前侧的四个微动滑台均安装在微动滑台安装板上，所述微动滑台安装板安装在水平基板上，位于滑台机构后侧的一个微动滑台安装在水平基板上。

一种基于所述的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的测量方法，所述测量方法为孔轴过盈配合接触面径向力测量方法，其测量方法是通过以下步骤实现的，

步骤一、计算出孔轴未进入过盈配合过程时的位移差：

步骤一一、首先将可变过盈量轴类试验件的被测试验轴段安装在分体式底座孔类试验件的试验孔中，启动步进电机，使步进电机按照一定方向、一定转速进行旋转，步进电机的旋转运动经过减速器后由联轴器将扭矩转递给滑台机构，滑台机构将旋转运动转换成直线运动后由滑台最前端的激光测板过渡件推动可变过盈量轴类试验件进行压装运动，当被测试验轴段刚进入试验孔中的时候，此时被测试验轴段还未进入过盈配合过程，暂停启动步进电机；

步骤一二、然后采用刻度尺测量出激光测板过渡件的前端面到可变过盈量轴类试验件的被测试验轴段后端面的距离；

步骤一三、再采用第二激光位移传感器测量出激光测板过渡件的前端面到第三激光位移传感器的距离；

步骤一四、近一步采用第三激光位移传感器测量出可变过盈量轴类试验件的前端面到第三激光位移传感器的距离；

步骤一五、最后建立试验轴段还未进入过盈配合过程时的位移差的计算公式：

（1）

再将步骤一二、步骤一三、步骤一四中测量出的、和代入式（1）中，计算出孔轴未进入过盈配合过程时的位移差；

步骤二、计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的位移差：

步骤二一、首先启动步进电机，使步进电机按照一定方向、一定转速进行旋转，步进电机的旋转运动经过减速器后由联轴器将扭矩转递给滑台机构，滑台机构将旋转运动转换成直线运动后由滑台最前端的激光测板过渡件推动可变过盈量轴类试验件进行压装运动，当被测试验轴段完全进入试验孔中的时候，此时被测试验轴段完全进入过盈配合过程，暂停启动步进电机；

步骤二二、然后采用刻度尺测量出激光测板过渡件的前端面到可变过盈量轴类试验件的被测试验轴段后端面的距离；

步骤二三、再采用第二激光位移传感器测量出激光测板过渡件的前端面到第三激光位移传感器的距离；

步骤二四、近一步采用第三激光位移传感器测量出可变过盈量轴类试验件的前端面到第三激光位移传感器的距离；

步骤二五、最后建立被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的位移差的计算公式：

（2）

再将步骤二二至步骤二四中测量出的、和代入式（2）中，计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的位移差；

步骤三、计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的轴向伸长量：

首先建立被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的轴向伸长量的计算公式：

（3）

再将步骤一五和步骤二五中计算得出的和代入式（3）中，计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的轴向伸长量；

步骤四、计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的径向压缩量：

首先建立被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的径向压缩量的计算公式：

（4）

再将步骤三中得出的代入式（4）中，计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的径向压缩量；

式（4）中，为材料泊松比；

步骤五、计算出孔轴过盈配合接触面径向力：

首先通过泊松定理的计算方法得到孔轴过盈配合接触面径向力的计算公式：

（5）

整理式（5）可得：

（6）

然后将步骤一三中得出的、步骤一四中得出的、步骤二三中得出的、步骤二四中得出的代入式（6）中，计算出孔轴过盈配合接触面径向力；

式（6）中，为弹性模量；为接触面积；

至此，完成了孔轴过盈配合接触面径向力的测量。

一种基于所述的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的测量方法，所述测量方法为孔轴过盈配合接触面结合力测量方法，其测量方法是通过以下步骤实现的，

步骤一、选择刚度组件：

首先选择一个刚度组件，保证刚度组件中的所有螺旋弹簧的并联刚度小于传递链的串联刚度；

步骤二、组装刚度组件：

然后将刚度组件安装在滑台机构与力传感器之间，装配时，光杆螺钉从滑竿引导孔中穿过，并穿过安装在弹簧安装孔的螺旋弹簧后固定在滑台机构的滑台本体前端面上，圆形转接盘通过连接螺钉与力传感器连接；

步骤三、测量出孔轴过盈配合接触面结合力：

最后启动步进电机，使步进电机按照一定方向、一定转速进行旋转，步进电机的旋转运动经过减速器后由联轴器将扭矩转递给滑台机构，滑台机构将旋转运动转换成直线运动后由滑台最前端的激光测板过渡件推动可变过盈量轴类试验件进行压装运动，当被测试验轴段完全进入试验孔中的时候，此时被测试验轴段完全进入过盈配合过程，让被测试验轴段稳定均匀缓慢地在试验孔中进行轴向移动，记录此时力传感器的数值，所述力传感器的数值即孔轴过盈配合接触面结合力；

至此，完成了孔轴过盈配合接触面结合力的测量。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

本发明的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统本身需要实现高精度的压装过程，测试系统能够给予激光测板过渡件微米级的进给控制。除刚度组件和力传感器外，压装执行机构设计刚度远远高于可变过盈量轴类试验件的轴向刚度，因此工作过程中可以忽略其对力传递系统造成的影响。

1、本发明的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统本身通过高精度激光位移传感器对轴向尺寸的微米级测量，利用泊松比能够测算出轴配合零件的圆柱闭合配合面径向力。

2、本发明的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统中串联入刚度组件，使力传感器能够较稳定的测量可变过盈量轴类试验件在压进过程中的结合力，减小爬行所引起的波动使测量结果更加精准且更接近真实值。

3、本发明的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统，在实验过程中的分体式底座孔类试验件设计成分体式结构，在不改变力学特性的前提下，实验完成后能够无损对分体式底座孔类试验件与可变过盈量轴类试验件进行分离。分离后的分体式底座孔类试验件内表面被一分为二，十分便于观察研究其过盈装配以后的孔接触表面特征。

4、本发明的可变过盈量轴类试验件被设计成阶梯轴结构，便于一次性测试多种过盈量指标对应的结合力。大大简化了实验过程和繁琐的准备条件。该设计方案不再需要大量加工实验件然后选配合适的过盈量配对组进行实验，也不需要重复调试孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统使其达到实验初始条件而产生额外的安装及调试误差。该设计结构和实验方法将有效的控制了实验变量，使实验过程中的过盈量变量单一化，实验结果将更加精准可靠。

5、本发明充分使用电液伺服阀喷嘴零件（轴零件）本身的材料特性，结合轴向应变精确测量方案，通过泊松效应测算出径向力的大小。而对结合力的测定，在压装力传递链中加入了刚度组件以解决喷嘴零件爬行时位移空位对力传感器的测力扰动。

6、本发明还提供了一种分体式底座孔类试验件和可变过盈量轴类试验件以辅助压装制造过程，显著的提高了设计、实验、制造等关键工艺环节的效率。

附图说明

图1是背景技术中的双喷嘴挡板电液伺服阀结构的剖视图；图2是背景技术中的双喷嘴挡板电液伺服阀结构的局部放大图；图3是喷嘴零件压进过程中的爬行现象的能量交换过程框图；图4是背景技术中的喷嘴零件压装过程简化图；图5是本发明的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的轴测图；图6是本发明的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的主视图；图7是本发明的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的俯视图；图8是本发明的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的后视图；图9是本发明的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的右视图；图10是本发明的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的左视图；图11是本发明的刚度组件的右视图；图12是图11在A-A处的剖视图；图13是本发明的刚度组件的左视图；图14是图13在B-B处的剖视图；图15是本发明的试验组件和试验件安装基座组装后的轴测图；图16是本发明的试验组件的轴测图；图17是本发明的试验组件的俯视图；图18是本发明的分体式底座孔类试验件的轴测图；图19是本发明的分体式底座孔类试验件的俯视图；图20是图19在C-C处的剖视图；图21是图19在D-D处的剖视图；图22本发明的可变过盈量轴类试验件的轴测图；图23是本发明的可变过盈量轴类试验件的俯视图；图24是本发明的可变过盈量轴类试验件的后视图；图25是本发明的孔轴过盈配合接触面径向力测量原理示意图；图26本发明的轴类零件圆柱表面沿径向受压后轴向伸长变形原理图；图27是本发明的试验轴段刚进入试验孔中、试验轴段还未进入过盈配合过程示意图；图28是本发明的试验轴段完全进入试验孔中、试验轴段完全进入过盈配合过程示意图；图29是本发明的刚度组件的作用原理图；图30是本发明的喷嘴试验件爬行的速度曲线图；图31是本发明的喷嘴试验件爬行过程中的测力曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图5至图24说明本实施方式，本实施方式的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统，它包括水平基板1、驱动组件2、滑台机构3、刚度组件4、力传感器5、激光测板过渡件6、试验件压板7、微动滑台安装板8、试验件安装基座9、试验组件10、两个行程开关11、两个可调节触碰杆组件12、三个激光位移传感器13和五个微动滑台14，试验件安装基座9、滑台机构3和驱动组件2由前至后依次安装在水平基板1上端面上，驱动组件2与滑台机构3的丝杆端部连接，试验件安装基座9顶端中部安装试验组件10，试验组件10与滑台机构3之间由前至后依次设有首尾顺次同轴连接的试验件压板7、激光测板过渡件6、力传感器5和刚度组件4，刚度组件4后端与滑台机构3的滑台本体连接，试验组件10包括分体式底座孔类试验件10-1和可变过盈量轴类试验件10-2，分体式底座孔类试验件10-1上设有贯穿于分体式底座孔类试验件10-1前后端面的圆形试验孔，可变过盈量轴类试验件10-2前端采用过盈配合的方式插设在圆形试验孔中，可变过盈量轴类试验件10-2、圆形试验孔与试验件压板7同轴布置，滑台机构3前端面的两端分别对称安装有两个可调节触碰杆组件12，两个行程开关11分别为第一行程开关11-1和第二行程开关11-2，第一行程开关11-1位于左侧可调节触碰杆组件12的正前方，第二行程开关11-2位于滑台机构3前端面右端的正后方，三个激光位移传感器13分别为第一激光位移传感器13-1、第二激光位移传感器13-2和第三激光位移传感器13-3，第一激光位移传感器13-1位于左侧可调节触碰杆组件12的正前方，第二激光位移传感器13-2位于激光测板过渡件6未被试验件压板7遮挡部分的正前方，第三激光位移传感器13-3位于可变过盈量轴类试验件10-2的正前方，两个行程开关11和三个激光位移传感器13底部分别安装在五个微动滑台14上，位于滑台机构3前侧的四个微动滑台14均安装在微动滑台安装板8上，所述微动滑台安装板8安装在水平基板1上，位于滑台机构3后侧的一个微动滑台14安装在水平基板1上。

本实施方式中，力传感器5前端面以环形阵列的方式沿水平方向加工有四个传感器连接螺纹孔，激光测板过渡件6为椭圆柱形压板，激光测板过渡件6前端面加工有与四个传感器连接螺纹孔一一对应的四个过渡件装配通孔，试验件压板7圆柱形板状结构，试验件压板7前端面加工有与四个过渡件装配通孔一一对应的四个压板连接螺纹孔，试验件压板7和激光测板过渡件6通过四个连接螺钉与力传感器5连接。

第一激光位移传感器13-1主要用于测量滑台机构3的位移，第一激光位移传感器13-1的激光光路13-1-1，当滑台机构3运动时上面的左侧触碰杆本体12-1接触到第一行程开关11-1时，步进电机2-1停止工作，滑台机构3也停止向前运动，此时滑台机构3到达前进方向的最远位置。同理，滑台机构3后退时到达最远位置时第二行程开关11-2被触发。

系统开始工作时将第一激光位移传感器13-1微调至有效测量距离范围内，上位机给步进电机2-1驱动信号使步进电机2-1开始旋转。通过减速器2-2将转速进一步降低，再由联轴器2-5把减速后的旋转运动传递给滑台机构3的丝杠。滑台机构3上的丝杠组件将步进电机2-1传来的旋转运动转换为直线运动，并推动与滑台机构3连接的前端组件向前压进。

本发明的测试系统能够实现对激光测板过渡件6位置的测定和对可变过盈量轴类试验件10-2的压进端端面的位置测定，第二激光位移传感器13-2的激光光路13-2-1，第三激光位移传感器13-3的激光光路13-3-1，通过第二激光位移传感器13-2和第三激光位移传感器13-3测出的位移值进行数据处理可得到可变过盈量轴类试验件10-2在压装过程中的轴向伸长量。通过泊松比可以直接计算出径向压缩量，以及压缩量对应的表面接触力大小。同时力传感器5能直接测定可变过盈量轴类试验件10-2在压装过程中传递回来的反作用力，此作用力与结合力相等，因此本发明的测试系统能够测定过盈可变过盈量轴类试验件10-2的过盈结合力大小。

具体实施方式二：结合图5至图8说明本实施方式，本实施方式的驱动组件2包括步进电机2-1、减速器2-2、电机垫2-3、步进电机安装座2-4和联轴器2-5，水平基板1上表面后部沿基板宽度方向设有长方体凸起，步进电机安装座2-4为L形板状结构，步进电机安装座2-4的水平板段下表面前端加工有安装座装配缺口，安装座装配缺口的底面与水平基板1的上表面接触，安装座装配缺口的侧面与水平基板1的后端面相抵，水平板段前端面与长方体凸起后端面相抵，水平板段通过多个连接螺钉与水平基板1连接，水平基板1的竖直板段中心加工电机装配孔，步进电机2-1位于竖直板段正后方，步进电机2-1与竖直板段之间设有电机垫2-3，步进电机2-1、电机垫2-3和竖直板段之间通过多个连接螺钉连接，步进电机2-1前端穿过电机垫2-3和竖直板段与减速器2-2连接，减速器2-2的转轴通过联轴器与滑台机构3的螺杆后端连接。如此设置，步进电机2-1的旋转运动经过减速器2-2后由联轴器2-5将扭矩转递给滑台机构3，滑台机构3将旋转运动转换成直线运动后由滑台最前端的激光测板过渡件6推动被测试验轴段进行压装运动。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图5至图8说明本实施方式，本实施方式的滑台机构3为丝杠螺母传动机构，滑台机构3包括滑台本体3-1、螺杆、承载螺母、两个轴承座、两个内侧滑轨3-2、两个滑轨安装座3-3、两个外侧滑轨和多个滚动体，水平基板1上方沿基板长度方向设有水平布置的螺杆，所述螺杆的两端光杆部分通过两个轴承分别安装在两个轴承座上，所述两个轴承座安装在水平基板1上表面，螺杆上螺纹连接承载螺母，滑台本体3-1水平设置在螺杆上方，所述滑台本体3-1底部通过连接件与所述承载螺母固定连接，滑台本体3-1的左右两侧端面分别连接有两个内侧滑轨3-2，两个滑轨安装座3-3分别沿基板长度方向对称设置在螺杆左右两侧，每个滑轨安装座3-3顶端内侧加工有滑轨安装槽，两个滑轨安装座3-3底端均与水平基板1上表面固定连接，两个外侧滑轨分别安装在两个滑轨安装座3-3的滑轨安装槽中，内侧滑轨3-2的外侧面与外侧滑轨的内侧面均加工有滚动体安装槽，多个滚动体安装在内侧滑轨3-2与外侧滑轨组装后的滑轨安装槽内。如此设置，采用丝杠螺母传动机构能够实现高精度的压装过程，测试系统能给予激光测板过渡件6微米级的进给控制。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图5和图7说明本实施方式，本实施方式的每个可调节触碰杆组件12包括触碰杆本体12-1和触碰杆锁紧螺母12-2，滑台本体3-1前端面两侧沿滑台长度方向设有水平布置的螺杆连接螺纹孔，触碰杆本体12-1包括一体成型的圆柱形触碰端头和连接螺杆，连接螺杆一端与圆柱形触碰端头后端面中心连接，连接螺杆另一端与螺杆连接螺纹孔螺纹连接，连接螺杆上螺纹连接有触碰杆锁紧螺母12-2，触碰杆本体12-1通过触碰杆锁紧螺母12-2与滑台本体3-1前端面锁紧连接。如此设置，触碰杆本体12-1与滑台本体3-1之间采用螺纹连接的方式，通过调整触碰杆本体12-1在螺杆连接螺纹孔中的选入深度，进而调整触碰杆本体12-1与第二行程开关11-2之间的距离。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图11至图14说明本实施方式，本实施方式的刚度组件4包括圆形转接盘4-1、多个光杆螺钉4-2和多个螺旋弹簧4-3，圆形转接盘4-1采用金属材料制成，圆形转接盘4-1后端面外缘以环形阵列的方式沿转接盘轴线方向开设有多个贯穿转接盘前后端面的阶梯通孔，所述阶梯通孔的后部孔段为滑竿引导孔，所述滑竿引导孔与光杆螺钉4-2的光杆段滑动配合，所述阶梯通孔的前部孔段为弹簧安装孔，所述弹簧安装孔与螺旋弹簧4-3外径相匹配，多个螺旋弹簧4-3前端分别同轴插设在多个滑竿引导孔内，滑台本体3-1前端面加工有与多个滑竿引导孔一一对应的螺纹孔，多个光杆螺钉4-2分别由前至后依次穿过多个螺旋弹簧4-3和多个滑竿引导孔并与滑台本体3-1前端面的多个螺纹孔螺纹连接。如此设置，刚度组件4位于滑台机构3和力传感器5之间，用于连接力传感器5和滑台机构3并且在分体式底座孔类试验件10-1压装爬行时进行微小位移补偿。依靠光杆螺钉4-2进行连接和引导圆形转接盘4-1在其轴向滑移。装配时，光杆螺钉4-2从滑竿引导孔中穿过，并穿过安装在弹簧安装孔的螺旋弹簧4-3后固定在滑台机构3的端面上。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图5和图15说明本实施方式，本实施方式的试验件安装基座9为长方体块状结构，试验件安装基座9的上表面四角处分别加工有四个基座装配槽，所述基座装配槽的槽底面分别加工有四个基座连接通孔，试验件安装基座9通过四个基座连接螺钉与水平基板1固定连接，试验件安装基座9的上表面中部沿基座长度方向开设有矩形凹槽，所述矩形凹槽左右两侧的试验件安装基座9上表面分别开设有多组用于与试验组件10连接的试验件连接螺纹孔。如此设置，通过在试验件安装基座9上表面设置多组试验件连接螺纹孔，方便调节试验组件10的位置，提高了测试系统的通用性。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图15至图21说明本实施方式，本实施方式的分体式底座孔类试验件10-1包括上块体10-1-1、下块体10-1-2和多个块体紧固螺钉10-1-3，上块体10-1-1和下块体10-1-2均为长方体块状结构，上块体10-1-1与下块体10-1-2由上至下叠放布置；上块体10-1-1的上表面中部沿竖直方向以阵列的方式设有多个第一块体紧固螺钉连接孔，所述第一块体紧固螺钉连接孔为沉孔，下块体10-1-2的上表面中部沿竖直方向以阵列的方式设有多个第二块体紧固螺钉连接孔，所述多个第一块体紧固螺钉连接孔与多个第二块体紧固螺钉连接孔一一对应，上块体10-1-1通过多个块体紧固螺钉10-1-3与下块体10-1-2可拆卸连接；上块体10-1-1的上表面两端分别沿竖直方向设有对称布置的为安装在试验件安装基座9上的两个第一螺钉安装通孔，下块体10-1-2的上表面两端分别沿竖直方向设有对称布置的为安装在试验件安装基座9上的两个第二螺钉安装通孔，所述两个第一螺钉安装通孔与所述两个第二螺钉安装通孔的位置和直径均一致，上块体10-1-1和下块体10-1-2均通过两个基座连接螺钉与试验件安装基座9上表面对应的试验件连接螺纹孔螺纹连接；上块体10-1-1的下表面中部沿水平方向设有贯穿于上块体10-1-1的上半圆试验孔，下块体10-1-2的上表面中部沿水平方向设有贯穿于下块体10-1-2的下半圆试验孔，所述上半圆试验孔与下半圆试验孔在上块体10-1-1和下块体10-1-2处于扣合状态时组成一个完整的圆形试验孔。如此设置，分体式底座孔类试验件10-1由上块体10-1-1和下块体10-1-2组成，并由块体紧固螺钉10-1-3紧固使之成为一个整体。当实验完成后需要拆卸时将块体紧固螺钉10-1-3取下，将上块体10-1-1和下块体10-1-2分离并无损取出与之过盈配合的可变过盈量轴类试验件10-2。实验时采用两个基座连接螺钉与试验件安装基座9紧固。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

本实施方式中，所述第一块体紧固螺钉连接孔为沉孔，第一块体紧固螺钉连接孔的上部孔段为光孔，用于将紧固件的头部完全沉入零件；第一块体紧固螺钉连接孔的下部孔段为螺纹孔。所述第二块体紧固螺钉连接孔为螺纹孔。

具体实施方式八：结合图15至图17、图22至图24说明本实施方式，本实施方式的可变过盈量轴类试验件10-2包括一体成型的引导轴段10-2-1、第一试验轴段10-2-2、第二试验轴段10-2-3、第三试验轴段10-2-4和安装固定段10-2-5，引导轴段10-2-1、第一试验轴段10-2-2、第二试验轴段10-2-3、第三试验轴段10-2-4和安装固定段10-2-5沿轴线方向由头部至尾部同轴顺次连接，且轴段直径逐渐增大，第一试验轴段10-2-2、第二试验轴段10-2-3和第三试验轴段10-2-4与分体式底座孔类试验件10-1的试验孔之间均采用过盈配合。如此设置，可变过盈量轴类试验件10-2在结构上属于阶梯轴，要与分体式底座孔类试验件10-1过盈配合实验时能够发挥其作用。可变过盈量轴类试验件10-2主要由五个轴段组成，从引导轴段10-2-1开始直径依次增大。在试验过程中只有第一试验轴段10-2-2、第二试验轴段10-2-3和第三试验轴段10-2-4参与了过盈压装试验，而引导轴段10-2-1只起到引导压装初期的轴孔配合。可变过盈量轴类试验件10-2要与分体式底座孔类试验件10-1配合在一起使用在试验中才能测试到过盈量的增加和摩擦力之间的实际关系。可变过盈量轴类试验件10-2不同轴段的直径依次增加，在与试验孔相对运动时会产生过盈量依次递增的效果。此时测试系统将检测到随过盈量增加的结合力大小。压装实验开始时需要将可变过盈量轴类试验件10-2小直径端放入分体式底座孔类试验件10-1中，随着配合轴段依次进入试验孔和轴的配合过盈量将发生变化。该种设计方案可在同一实验条件下一次性测量多种大小的过盈量产生的结合力，保证实验单一变量原则的前提下大大减小实验前期准备工作显著提升了产品研发过程中设计制造的效率。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

本实施方式中，可变过盈量轴类试验件10-2与分体式底座孔类试验件10-1相互配合时，才能发挥出它独有的性能优势。试验孔的端口和被测试验轴段的端面都做了倒角，在压装过程中可以沿着锥面的顺利引导进入配合。在压装过程中需要使轴从小直径端缓慢压入。

具体实施方式九：结合图5至图28说明本实施方式，本实施方式的一种基于所述的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的测量方法，所述测量方法为孔轴过盈配合接触面径向力测量方法，其测量方法是通过以下步骤实现的，

步骤一、计算出孔轴未进入过盈配合过程时的位移差：

步骤一一、首先将可变过盈量轴类试验件10-2的被测试验轴段安装在分体式底座孔类试验件10-1的试验孔中，启动步进电机2-1，使步进电机2-1按照一定方向、一定转速进行旋转，步进电机2-1的旋转运动经过减速器2-2后由联轴器2-5将扭矩转递给滑台机构3，滑台机构3将旋转运动转换成直线运动后由滑台最前端的激光测板过渡件6推动可变过盈量轴类试验件10-2进行压装运动，当被测试验轴段刚进入试验孔中的时候，此时被测试验轴段还未进入过盈配合过程，暂停启动步进电机2-1；

步骤一二、然后采用刻度尺测量出激光测板过渡件6的前端面到可变过盈量轴类试验件10-2的被测试验轴段后端面的距离；

步骤一三、再采用第二激光位移传感器13-2测量出激光测板过渡件6的前端面到第三激光位移传感器13-3的距离；

步骤一四、近一步采用第三激光位移传感器13-3测量出可变过盈量轴类试验件10-2的前端面到第三激光位移传感器13-3的距离；

步骤一五、最后建立试验轴段还未进入过盈配合过程时的位移差的计算公式：

（1）

再将步骤一二、步骤一三、步骤一四中测量出的、和代入式（1）中，计算出孔轴未进入过盈配合过程时的位移差；

步骤二、计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的位移差：

步骤二一、首先启动步进电机2-1，使步进电机2-1按照一定方向、一定转速进行旋转，步进电机2-1的旋转运动经过减速器2-2后由联轴器2-5将扭矩转递给滑台机构3，滑台机构3将旋转运动转换成直线运动后由滑台最前端的激光测板过渡件6推动可变过盈量轴类试验件10-2进行压装运动，当被测试验轴段完全进入试验孔中的时候，此时被测试验轴段完全进入过盈配合过程，暂停启动步进电机2-1；

步骤二二、然后采用刻度尺测量出激光测板过渡件6的前端面到可变过盈量轴类试验件10-2的被测试验轴段后端面的距离；

步骤二三、再采用第二激光位移传感器13-2测量出激光测板过渡件6的前端面到第三激光位移传感器13-3的距离；

步骤二四、近一步采用第三激光位移传感器13-3测量出可变过盈量轴类试验件10-2的前端面到第三激光位移传感器13-3的距离；

步骤二五、最后建立被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的位移差的计算公式：

（2）

再将步骤二二至步骤二四中测量出的、和代入式（2）中，计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的位移差；

步骤三、计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的轴向伸长量：

首先建立被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的轴向伸长量的计算公式：

（3）

再将步骤一五和步骤二五中计算得出的和代入式（3）中，计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的轴向伸长量；

步骤四、计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的径向压缩量：

首先建立被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的径向压缩量的计算公式：

（4）

再将步骤三中得出的代入式（4）中，计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的径向压缩量；

式（4）中，为材料泊松比；

步骤五、计算出孔轴过盈配合接触面径向力：

首先通过泊松定理的计算方法得到孔轴过盈配合接触面径向力的计算公式：

（5）

整理式（5）可得：

（6）

然后将步骤一三中得出的、步骤一四中得出的、步骤二三中得出的、步骤二四中得出的代入式（6）中，计算出孔轴过盈配合接触面径向力；

式（6）中，为弹性模量；为接触面积；

至此，完成了孔轴过盈配合接触面径向力的测量。

本发明的孔轴过盈配合接触面径向力测量方法利用泊松效应，轴类金属零件由于过盈配合使得径向受压后产生轴向伸长，变形原理如图25所示。只要能检测出轴类零件在过盈压装过程的轴向伸长量，通过泊松定理可以反推径向的压缩量，在材料的屈服极限范围内结合应力应变变化关系就能够求得径向力的大小。而在压装过程中高精度测得压进过程中零件的伸长量就为本发明的关键实现过程。

具体实施方式十：结合图5至图24、图29至图31说明本实施方式，本实施方式的一种基于所述的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的测量方法，所述测量方法为孔轴过盈配合接触面结合力测量方法，其测量方法是通过以下步骤实现的，

步骤一、选择刚度组件4：

首先选择一个刚度组件4，保证刚度组件4中的所有螺旋弹簧4-3的并联刚度小于传递链的串联刚度；

步骤二、组装刚度组件4：

然后将刚度组件4安装在滑台机构3与力传感器5之间，装配时，光杆螺钉4-2从滑竿引导孔中穿过，并穿过安装在弹簧安装孔的螺旋弹簧4-3后固定在滑台机构3的滑台本体3-1前端面上，圆形转接盘4-1通过连接螺钉与力传感器5连接；

步骤三、测量出孔轴过盈配合接触面结合力：

最后启动步进电机2-1，使步进电机2-1按照一定方向、一定转速进行旋转，步进电机2-1的旋转运动经过减速器2-2后由联轴器2-5将扭矩转递给滑台机构3，滑台机构3将旋转运动转换成直线运动后由滑台最前端的激光测板过渡件6推动可变过盈量轴类试验件10-2进行压装运动，当被测试验轴段完全进入试验孔中的时候，此时被测试验轴段完全进入过盈配合过程，让被测试验轴段稳定均匀缓慢地在试验孔中进行轴向移动，记录此时力传感器5的数值，所述力传感器5的数值即孔轴过盈配合接触面结合力；

至此，完成了孔轴过盈配合接触面结合力的测量。

本实施方式中，步骤一中所述的传递链是指从联轴器2-5的输出端起始，向前至试验组件10的组件整体。步骤三中所述压头包括激光测板过渡件6、可变过盈量轴类试验件10-2中“被测试验轴段”后方的“非测试试验轴段”和安装固定段10-2-5。

可变过盈量轴类试验件10-2中“被测试验轴段”后方的“非测试试验轴段”以及安装固定段10-2-5部分，如：

当“被测试验轴段”为第一试验轴段10-2-2时，“被测试验轴段”后方的“非测试试验轴段”为第二试验轴段10-2-3和第三试验轴段10-2-4；此时压头包括第二试验轴段10-2-3、第三试验轴段10-2-4和激光测板过渡件6。

当“被测试验轴段”为第二试验轴段10-2-3时，“被测试验轴段”后方的“非测试试验轴段”为第三试验轴段10-2-4；此时压头包括第三试验轴段10-2-4和激光测板过渡件6。

当“被测试验轴段”为第三试验轴段10-2-4时，“被测试验轴段”后方没有“非测试试验轴段”，只有安装固定段10-2-5；此时压头包括激光测板过渡件6。

本发明的孔轴过盈配合接触面结合力测量方法在进行结合力测定时，由于喷嘴试验件的爬行现象使得力传感器5测不准也测不稳被测试验轴段在与试验孔压装摩擦时的反作用力。因此，需要在力传递链上串联入一个刚度组件以补偿喷嘴试验件爬行位移空位对力传感器的影响。因为力传感器本身也为有一定的刚度，串联入另外一个刚度组件后能够辅助力传感器减弱位移空位时对力传感器接触力的影响。刚度组件的作用原理如图29所示。

由于力传感器测力的本质也是靠微形变转换成电信号来对应力的特征值，设力传感器的刚度值为，工作时产生的应变为，因此力传感器所测得的压力可以由微应变来表示：

（7）

因为压装爬行现象是不可避免的，设在压装过程中每一次爬行的微位移为如图29中所示，在某一时刻的压装过程中被测试验轴段向前突然前冲产生了的微位移，也是这一时刻产生的位移空位。假如除了力传感器以外的传力组件刚度都无限大，此时力传感器的测得的力值为：

（8）

其中是压装爬行时对力传感器测定造成的误差，为了进一步减小这一误差在力传感器与滑台机构之间串联入了一个刚度组件。当遇到相同的情况时，面对位移空位刚度组件将进行弹性释放进行部分补偿。帮助力传感器吸收了微位移所对力传感器产生的干扰，此过程相当于与力学信号进行滤波衰减误差波动的幅值。刚度组件的刚度值产生的效果可表示为：

（9）

由公式可知，当刚度组件的刚度取较小的合适值时，对力传感器的测力过程不造成显著影响。该方案能使力传感器测定到较准确的真实值，而且测定的力值也相对稳定，同时也对整个测量系统性能的提升起到决定性的作用。

本发明的喷嘴试验件跨过静摩擦与动摩擦的临点后，喷嘴试验件开始做爬行运动，此时喷嘴试验件在一个周期内的爬行速度曲线为：

（10）

式（10）中，为喷嘴试验件的爬行速度，为喷嘴试验件的爬行位移，为速度，为压装系统的串联刚度，为压装系统串联方向的压缩量，为喷嘴试验件与孔壁的摩擦力，为喷嘴试验件质量，为时间；

通过对喷嘴试验件爬行速度表达式的分析，喷嘴试验件在一个周期的爬行过程中是先加速到达速度最大值后再做减速运动。而压装过程中除了爬行运动外，还会叠加一个压装机构提供的匀速进给运动，喷嘴试验件爬行的速度曲线如图30所示，图中为喷嘴试验件的爬行速度，为时间，为喷嘴速度达到最大值的时刻。

而力传感器在具有显著爬行过程中的测力曲线不稳定，因此无法测出接近于真实状态的力值。在压装过程中由于压装执行机构的刚度链刚度远高于压装零件的刚度，在压进过程中喷嘴试验件一旦产生爬行会立刻减小力传感器的测力结构的形变，压装机构产生的轴向力会迅速下降。喷嘴试验件爬行过程中的测力曲线如图31所示，图中为摩擦力，为时间，为实测曲线的均值，为滤波曲线的均值。

为了在压装过程中减小喷嘴试验件爬行运动所引起力传感器测不准且测不稳结合力值，需要在压装系统中串联入一个刚度组件来减小传递链的刚度值。当喷嘴试验件爬行时产生的位移空位时，串联的刚度组件弹性释放可以补偿位移损失，不至于让力传感器的力值有剧烈的下降。此时加入的刚度组件在系统中起到一个滤波的作用，产生的滤波曲线如图31中所示。

滤波后的力值曲线相比于先前的曲线，波动幅度更小且均值更接近真实值。结合力（轴向力摩擦力）测准后径向力的测算也有保障。

工作原理

结合图5至图31说明本发明的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的工作原理：压装控制系统的所有工作指令均由工控机直接下发并同时进行信号采集和数据处理。

开始执行压装程序后，工控机通过总线将信号发送到运动控制卡，运控卡在转换成相应的PWM波驱动步进电机2-1按照一定方向一定转速进行旋转。步进电机2-1的旋转运动经过减速器2-2后由联轴器2-5将扭矩转递给滑台机构3，滑台机构3将旋转运动转换成直线运动后由滑台最前端的激光测板过渡件6推动被测试验轴段进行压装运动。

在压进机构开始工作时，位于滑台行程两个止端的第一行程开关11-1和第二行程开关11-2分别是滑台机构3能够到达的最大位置和最小位置。一旦到达这两个位置的任意一个位置时，行程开关将触碰信号传递给工控机使步进电机2-1停止转动，从而滑台也会立即停止运动。行程开关的设置将对压装系统整体起到保护作用。

第一激光位移传感器13-1主要测量滑台的端面到对应传感器的实时距离，距离信息通过采集卡传回工控机。工控机将采集的距离信息通过处理便得到滑台的实时压进速度。第二激光位移传感器13-2和第三激光位移传感器13-3实际上获取的是被测试验轴段两端面分别到各自对应传感器的距离信息。被测试验轴段的一端的位移可以直接测得，另外一端由于激光束无法直接打在相应的端面上则用一个与被测试验轴段端面同步运动的激光测板过渡件6来反映被测试验轴段的运动量。测量过程中只需要测量激光测板过渡件6位移即可表示被测试验轴段一端面的位移，测量原理如图25所示。

Claims (10)

1.孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统，其特征在于：它包括水平基板（1）、驱动组件（2）、滑台机构（3）、刚度组件（4）、力传感器（5）、激光测板过渡件（6）、试验件压板（7）、微动滑台安装板（8）、试验件安装基座（9）、试验组件（10）、两个行程开关（11）、两个可调节触碰杆组件（12）、三个激光位移传感器（13）和五个微动滑台（14），试验件安装基座（9）、滑台机构（3）和驱动组件（2）由前至后依次安装在水平基板（1）上端面上，驱动组件（2）与滑台机构（3）的丝杆端部连接，试验件安装基座（9）顶端中部安装试验组件（10），试验组件（10）与滑台机构（3）之间由前至后依次设有首尾顺次同轴连接的试验件压板（7）、激光测板过渡件（6）、力传感器（5）和刚度组件（4），刚度组件（4）后端与滑台机构（3）的滑台本体连接，试验组件（10）包括分体式底座孔类试验件（10-1）和可变过盈量轴类试验件（10-2），分体式底座孔类试验件（10-1）上设有贯穿于分体式底座孔类试验件（10-1）前后端面的圆形试验孔，可变过盈量轴类试验件（10-2）前端采用过盈配合的方式插设在圆形试验孔中，可变过盈量轴类试验件（10-2）、圆形试验孔与试验件压板（7）同轴布置，滑台机构（3）前端面的两端分别对称安装有两个可调节触碰杆组件（12），两个行程开关（11）分别为第一行程开关（11-1）和第二行程开关（11-2），第一行程开关（11-1）位于左侧可调节触碰杆组件（12）的正前方，第二行程开关（11-2）位于滑台机构（3）前端面右端的正后方，三个激光位移传感器（13）分别为第一激光位移传感器（13-1）、第二激光位移传感器（13-2）和第三激光位移传感器（13-3），第一激光位移传感器（13-1）位于左侧可调节触碰杆组件（12）的正前方，第二激光位移传感器（13-2）位于激光测板过渡件（6）未被试验件压板（7）遮挡部分的正前方，第三激光位移传感器（13-3）位于可变过盈量轴类试验件（10-2）的正前方，两个行程开关（11）和三个激光位移传感器（13）底部分别安装在五个微动滑台（14）上，位于滑台机构（3）前侧的四个微动滑台（14）均安装在微动滑台安装板（8）上，所述微动滑台安装板（8）安装在水平基板（1）上，位于滑台机构（3）后侧的一个微动滑台（14）安装在水平基板（1）上。

2.根据权利要求1所述的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统，其特征在于：驱动组件（2）包括步进电机（2-1）、减速器（2-2）、电机垫（2-3）、步进电机安装座（2-4）和联轴器（2-5），水平基板（1）上表面后部沿基板宽度方向设有长方体凸起，步进电机安装座（2-4）为L形板状结构，步进电机安装座（2-4）的水平板段下表面前端加工有安装座装配缺口，安装座装配缺口的底面与水平基板（1）的上表面接触，安装座装配缺口的侧面与水平基板（1）的后端面相抵，水平板段前端面与长方体凸起后端面相抵，水平板段通过多个连接螺钉与水平基板（1）连接，水平基板（1）的竖直板段中心加工电机装配孔，步进电机（2-1）位于竖直板段正后方，步进电机（2-1）与竖直板段之间设有电机垫（2-3），步进电机（2-1）、电机垫（2-3）和竖直板段之间通过多个连接螺钉连接，步进电机（2-1）前端穿过电机垫（2-3）和竖直板段与减速器（2-2）连接，减速器（2-2）的转轴通过联轴器与滑台机构（3）的螺杆后端连接。

3.根据权利要求2所述的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统，其特征在于：滑台机构（3）为丝杠螺母传动机构，滑台机构（3）包括滑台本体（3-1）、螺杆、承载螺母、两个轴承座、两个内侧滑轨（3-2）、两个滑轨安装座（3-3）、两个外侧滑轨和多个滚动体，水平基板（1）上方沿基板长度方向设有水平布置的螺杆，所述螺杆的两端光杆部分通过两个轴承分别安装在两个轴承座上，所述两个轴承座安装在水平基板（1）上表面，螺杆上螺纹连接承载螺母，滑台本体（3-1）水平设置在螺杆上方，所述滑台本体（3-1）底部通过连接件与所述承载螺母固定连接，滑台本体（3-1）的左右两侧端面分别连接有两个内侧滑轨（3-2），两个滑轨安装座（3-3）分别沿基板长度方向对称设置在螺杆左右两侧，每个滑轨安装座（3-3）顶端内侧加工有滑轨安装槽，两个滑轨安装座（3-3）底端均与水平基板（1）上表面固定连接，两个外侧滑轨分别安装在两个滑轨安装座（3-3）的滑轨安装槽中，内侧滑轨（3-2）的外侧面与外侧滑轨的内侧面均加工有滚动体安装槽，多个滚动体安装在内侧滑轨（3-2）与外侧滑轨组装后的滑轨安装槽内。

4.根据权利要求3所述的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统，其特征在于：每个可调节触碰杆组件（12）包括触碰杆本体（12-1）和触碰杆锁紧螺母（12-2），滑台本体（3-1）前端面两侧沿滑台长度方向设有水平布置的螺杆连接螺纹孔，触碰杆本体（12-1）包括一体成型的圆柱形触碰端头和连接螺杆，连接螺杆一端与圆柱形触碰端头后端面中心连接，连接螺杆另一端与螺杆连接螺纹孔螺纹连接，连接螺杆上螺纹连接有触碰杆锁紧螺母（12-2），触碰杆本体（12-1）通过触碰杆锁紧螺母（12-2）与滑台本体（3-1）前端面锁紧连接。

5.根据权利要求4所述的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统，其特征在于：刚度组件（4）包括圆形转接盘（4-1）、多个光杆螺钉（4-2）和多个螺旋弹簧（4-3），圆形转接盘（4-1）采用金属材料制成，圆形转接盘（4-1）后端面外缘以环形阵列的方式沿转接盘轴线方向开设有多个贯穿转接盘前后端面的阶梯通孔，所述阶梯通孔的后部孔段为滑竿引导孔，所述滑竿引导孔与光杆螺钉（4-2）的光杆段滑动配合，所述阶梯通孔的前部孔段为弹簧安装孔，所述弹簧安装孔与螺旋弹簧（4-3）外径相匹配，多个螺旋弹簧（4-3）前端分别同轴插设在多个滑竿引导孔内，滑台本体（3-1）前端面加工有与多个滑竿引导孔一一对应的螺纹孔，多个光杆螺钉（4-2）分别由前至后依次穿过多个螺旋弹簧（4-3）和多个滑竿引导孔并与滑台本体（3-1）前端面的多个螺纹孔螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统，其特征在于：试验件安装基座（9）为长方体块状结构，试验件安装基座（9）的上表面四角处分别加工有四个基座装配槽，所述基座装配槽的槽底面分别加工有四个基座连接通孔，试验件安装基座（9）通过四个基座连接螺钉与水平基板（1）固定连接，试验件安装基座（9）的上表面中部沿基座长度方向开设有矩形凹槽，所述矩形凹槽左右两侧的试验件安装基座（9）上表面分别开设有多组用于与试验组件（10）连接的试验件连接螺纹孔。

7.根据权利要求6所述的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统，其特征在于：分体式底座孔类试验件（10-1）包括上块体（10-1-1）、下块体（10-1-2）和多个块体紧固螺钉（10-1-3），上块体（10-1-1）和下块体（10-1-2）均为长方体块状结构，上块体（10-1-1）与下块体（10-1-2）由上至下叠放布置；上块体（10-1-1）的上表面中部沿竖直方向以阵列的方式设有多个第一块体紧固螺钉连接孔，所述第一块体紧固螺钉连接孔为沉孔，下块体（10-1-2）的上表面中部沿竖直方向以阵列的方式设有多个第二块体紧固螺钉连接孔，所述多个第一块体紧固螺钉连接孔与多个第二块体紧固螺钉连接孔一一对应，上块体（10-1-1）通过多个块体紧固螺钉（10-1-3）与下块体（10-1-2）可拆卸连接；上块体（10-1-1）的上表面两端分别沿竖直方向设有对称布置的为安装在试验件安装基座（9）上的两个第一螺钉安装通孔，下块体（10-1-2）的上表面两端分别沿竖直方向设有对称布置的为安装在试验件安装基座（9）上的两个第二螺钉安装通孔，所述两个第一螺钉安装通孔与所述两个第二螺钉安装通孔的位置和直径均一致，上块体（10-1-1）和下块体（10-1-2）均通过两个基座连接螺钉与试验件安装基座（9）上表面对应的试验件连接螺纹孔螺纹连接；上块体（10-1-1）的下表面中部沿水平方向设有贯穿于上块体（10-1-1）的上半圆试验孔，下块体（10-1-2）的上表面中部沿水平方向设有贯穿于下块体（10-1-2）的下半圆试验孔，所述上半圆试验孔与下半圆试验孔在上块体（10-1-1）和下块体（10-1-2）处于扣合状态时组成一个完整的圆形试验孔。

8.根据权利要求7所述的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统，其特征在于：可变过盈量轴类试验件（10-2）包括一体成型的引导轴段（10-2-1）、第一试验轴段（10-2-2）、第二试验轴段（10-2-3）、第三试验轴段（10-2-4）和安装固定段（10-2-5），引导轴段（10-2-1）、第一试验轴段（10-2-2）、第二试验轴段（10-2-3）、第三试验轴段（10-2-4）和安装固定段（10-2-5）沿轴线方向由头部至尾部同轴顺次连接，且轴段直径逐渐增大，第一试验轴段（10-2-2）、第二试验轴段（10-2-3）和第三试验轴段（10-2-4）与分体式底座孔类试验件（10-1）的圆形试验孔之间均采用过盈配合。

9.一种基于权利要求8所述的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的测量方法，其特征在于：所述测量方法为孔轴过盈配合接触面径向力测量方法，其测量方法是通过以下步骤实现的，

步骤一、计算出孔轴未进入过盈配合过程时的位移差：

步骤一一、首先将可变过盈量轴类试验件（10-2）的被测试验轴段安装在分体式底座孔类试验件（10-1）的试验孔中，启动步进电机（2-1），使步进电机（2-1）按照一定方向、一定转速进行旋转，步进电机（2-1）的旋转运动经过减速器（2-2）后由联轴器（2-5）将扭矩转递给滑台机构（3），滑台机构（3）将旋转运动转换成直线运动后由滑台最前端的激光测板过渡件（6）推动可变过盈量轴类试验件（10-2）进行压装运动，当被测试验轴段刚进入试验孔中的时候，此时被测试验轴段还未进入过盈配合过程，暂停启动步进电机（2-1）；

步骤一二、然后采用刻度尺测量出激光测板过渡件（6）的前端面到可变过盈量轴类试验件（10-2）的被测试验轴段后端面的距离；

步骤一三、再采用第二激光位移传感器（13-2）测量出激光测板过渡件（6）的前端面到第三激光位移传感器（13-3）的距离；

步骤一四、近一步采用第三激光位移传感器（13-3）测量出可变过盈量轴类试验件（10-2）的前端面到第三激光位移传感器（13-3）的距离；

步骤一五、最后建立试验轴段还未进入过盈配合过程时的位移差的计算公式：

（1）

再将步骤一二、步骤一三、步骤一四中测量出的、和代入式（1）中，计算出孔轴未进入过盈配合过程时的位移差；

步骤二、计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的位移差：

步骤二一、首先启动步进电机（2-1），使步进电机（2-1）按照一定方向、一定转速进行旋转，步进电机（2-1）的旋转运动经过减速器（2-2）后由联轴器（2-5）将扭矩转递给滑台机构（3），滑台机构（3）将旋转运动转换成直线运动后由滑台最前端的激光测板过渡件（6）推动可变过盈量轴类试验件（10-2）进行压装运动，当被测试验轴段完全进入试验孔中的时候，此时被测试验轴段完全进入过盈配合过程，暂停启动步进电机（2-1）；

步骤二二、然后采用刻度尺测量出激光测板过渡件（6）的前端面到可变过盈量轴类试验件（10-2）的被测试验轴段后端面的距离；

步骤二三、再采用第二激光位移传感器（13-2）测量出激光测板过渡件（6）的前端面到第三激光位移传感器（13-3）的距离；

步骤二四、近一步采用第三激光位移传感器（13-3）测量出可变过盈量轴类试验件（10-2）的前端面到第三激光位移传感器（13-3）的距离；

步骤二五、最后建立被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的位移差的计算公式：

（2）

再将步骤二二至步骤二四中测量出的、和代入式（2）中，计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的位移差；

步骤三、计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的轴向伸长量：

首先建立被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的轴向伸长量的计算公式：

（3）

再将步骤一五和步骤二五中计算得出的和代入式（3）中，计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的轴向伸长量；

步骤四、计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的径向压缩量：

首先建立被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的径向压缩量的计算公式：

（4）

再将步骤三中得出的代入式（4）中，计算出被测试验轴段完全进入过盈配合过程时的径向压缩量；

式（4）中，为材料泊松比；

步骤五、计算出孔轴过盈配合接触面径向力：

首先通过泊松定理的计算方法得到孔轴过盈配合接触面径向力的计算公式：

（5）

整理式（5）可得：

（6）

然后将步骤一三中得出的、步骤一四中得出的、步骤二三中得出的、步骤二四中得出的代入式（6）中，计算出孔轴过盈配合接触面径向力；

式（6）中，为弹性模量；为接触面积；

至此，完成了孔轴过盈配合接触面径向力的测量。

10.一种基于权利要求8所述的孔轴过盈配合接触面径向力、结合力测试系统的测量方法，其特征在于：所述测量方法为孔轴过盈配合接触面结合力测量方法，其测量方法是通过以下步骤实现的，

步骤一、选择刚度组件（4）：

首先选择一个刚度组件（4），保证刚度组件（4）中的所有螺旋弹簧（4-3）的并联刚度小于传递链的串联刚度；

步骤二、组装刚度组件（4）：

然后将刚度组件（4）安装在滑台机构（3）与力传感器（5）之间，装配时，光杆螺钉（4-2）从滑竿引导孔中穿过，并穿过安装在弹簧安装孔的螺旋弹簧（4-3）后固定在滑台机构（3）的滑台本体（3-1）前端面上，圆形转接盘（4-1）通过连接螺钉与力传感器（5）连接；

步骤三、测量出孔轴过盈配合接触面结合力：

最后启动步进电机（2-1），使步进电机（2-1）按照一定方向、一定转速进行旋转，步进电机（2-1）的旋转运动经过减速器（2-2）后由联轴器（2-5）将扭矩转递给滑台机构（3），滑台机构（3）将旋转运动转换成直线运动后由滑台最前端的激光测板过渡件（6）推动可变过盈量轴类试验件（10-2）进行压装运动，当被测试验轴段完全进入试验孔中的时候，此时被测试验轴段完全进入过盈配合过程，让被测试验轴段稳定均匀缓慢地在试验孔中进行轴向移动，记录此时力传感器（5）的数值，所述力传感器（5）的数值即孔轴过盈配合接触面结合力；

至此，完成了孔轴过盈配合接触面结合力的测量。