专利汇可以提供一种接触刚度测试装置及测试方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于 接触 刚度 测试方法研究及测试装置的设计领域,涉及一种接触刚度测试装置及测试方法,用于对接触刚度进行精确测试。本发明的测试装置可用于不同形状和不同尺寸零件接触刚度的测量,且实现了零件的自动装夹;采用补偿 变形 的方法,以及多点测量使得测试结果更加准确;实现了测试零件安装便捷、加载系统稳定、接触变形测试准确,同时对接触变形进行了补偿,消除了无关变形的影响;解决了目前接触刚度测试装置测试结果误差大,接触刚度测试设备零件装夹不便,测试装置复杂且不具有普适性的问题。,下面是一种接触刚度测试装置及测试方法专利的具体信息内容。
1.一种接触刚度测试装置,其特征在于,所述的接触刚度测试装置包括支架(1)、加载装置(2)、导向装置(3)、零件夹具(4)、测试装置(5)、上零件(6)和下零件(7);支架(1)为测试装置的支撑装置,支架(1)内部的空间用于安装加载装置(2)、导向装置(3)、零件夹具(4)和测试装置(5);测试装置(5)用于零件接触变形的精确测量;上零件(6)和下零件(7)为测试对象,安装在零件夹具(4)上;
所述的支架(1)包括上支撑板(11)、底板(12)和多根支柱,多根支柱对称布置,上支撑板(11)上的阶梯孔与支柱上端阶梯轴(18)进行配合,并通过支柱固定螺母(17)进行固定,底板(12)上表面上的沉孔与支柱底端阶梯轴(19)进行连接,形成框架结构;上支撑板(11)上设有中心通孔作为加载螺杆导套安装孔(14),用于安装加载螺杆导套(22);在上支撑板(11)的上表面、沿加载螺杆导套安装孔(14)的周围均布多个加载螺杆导套固定螺纹孔(16),加载螺杆导套固定螺纹孔(16)的外围均布多个通孔作为导向杆支架固定光孔(15);
底板(12)上表面均布多个下零件夹具固定螺纹孔(13);
所述的加载装置(2)包括加载手轮(21)、加载螺杆导套(22)、加载螺杆(23)、垫片(24)和力传感器(25);所述的加载手轮(21)固定在加载螺杆(23)的顶端,加载螺杆(23)为带螺纹的柱状结构;所述的加载螺杆导套(22)为筒状结构,顶端为凸出的法兰边(221),法兰边(221)上均布多个通孔,加载螺杆导套(22)的内螺纹与加载螺杆(23)上的外螺纹相配合,通过旋转加载手轮(21)使加载螺杆(23)进行上下移动,提供加载力;加载螺杆导套(22)的底端穿过加载螺杆导套安装孔(14),法兰边(221)卡在上支撑板(11)的上表面,通过加载螺杆导套固定螺栓(222)与法兰边(221)上的通孔以及加载螺杆导套固定螺纹孔(16)的配合,将加载螺杆导套(22)固定在上支撑板(11)上;所述的力传感器(25)放在上零件夹具体安装装置(411)的上表面,垫片(24)放在力传感器(25)上,加载螺杆(23)的底端与垫片(24)相接触,将力传感器(25)和垫片(24)压紧固定在上零件夹具体安装装置(411)的上表面;
所述的导向装置(3)包括导向杆支架(31)和导向杆(32);所述的导向杆支架(31)包括导向杆支架固定上螺母(311)、导向杆支架固定下螺母(315)、导向杆支架体(312)和导向杆支架支撑杆(314);所述的导向杆支架体(312)为块状结构,其中心设有贯穿的导向杆支架中间孔(313),加载螺杆(23)下部穿过导向杆支架中间孔(313),导向杆支架中间孔(313)的周围均布多个导向杆导向孔;多根导向杆支架支撑杆(314)对称固定在导向杆支架体(312)的上表面,其安装方式与支架(1)中的支柱底端和底板(12)之间的安装方式相同,其上部为螺纹结构并穿过导向杆支架固定光孔(15),导向杆支架固定上螺母(311)和导向杆支架固定下螺母(315)安装在导向杆支架支撑杆(314)的螺纹处,旋紧后,导向杆支架固定上螺母(311)和导向杆支架固定下螺母(315)分别与上支撑板(11)的上表面和下表面接触,对导向杆支架支撑杆(314)进行限位和固定;所述的导向杆(32)有多个,其底端对称固定在上零件夹具体安装装置(411)的上表面,其安装方式与支架(1)中的支柱底端和底板(12)之间的安装方式相同,其上部设有螺纹并穿过导向杆导向孔,导向杆(32)可在导向杆导向孔中上下移动,顶部通过导向杆固定螺母(321)进行限位,防止导向杆(32)滑出导向杆支架体(312);
所述的零件夹具(4)包括上零件夹具(41)和下零件夹具(42);
所述的上零件夹具(41)包括上零件夹具安装装置(411)和上零件夹具体(412),用于夹紧上零件(6);所述的上零件夹具体(412)为椎体,其顶面为平面,其外表面为上零件夹具体外锥面(4121),上零件夹具体外锥面(4121)的上部设有环状的上零件夹具体锁紧凸起(4122);上零件夹具体(412)的底部沿椎体径向对称设有多个上零件夹紧滑道(4123),每个上零件夹紧滑道(4123)的末端安装有上零件夹紧滑道封口塞(4126),二者为过盈配合,用于防止夹紧弹簧(4125)滑出上零件夹紧滑道(4123);上零件夹具爪(4124)安装在上零件夹紧滑道(4123)内,可前后移动,上零件(6)安装在多个上零件夹具爪(4124)之间,以实现夹紧,上零件夹具爪(4124)与上零件夹紧滑道封口塞(4126)之间的上零件夹紧滑道(4123)内设有夹紧弹簧(4125),用于提供上零件夹具爪(4124)在上零件夹紧滑道(4123)内前后滑动时的推力;上零件夹具爪(4124)包括爪体、上零件夹具爪弹簧安装柱(41242)和上零件夹具爪夹头(41243),上零件夹具爪弹簧安装柱(41242)和上零件夹具爪夹头(41243)分别位于爪体两侧的上部和下部,爪体上部的表面即上零件夹具爪外表面(41241)与上零件夹紧滑道(4123)相配合,使上零件夹具爪(4124)在上零件夹紧滑道(4123)内前后滑动;上零件夹具爪弹簧安装柱(41242)与夹紧弹簧(4125)的一端连接,上零件夹具爪夹头(41243)与上零件(6)的外表面相接触,用于固定上零件(6);所述的上零件夹具安装装置(411)为块状结构,其底部中心开有上零件夹具体安装锥孔(4112);上零件夹具体安装锥孔(4112),其顶面为安装锥孔上表面(4113),其内壁上开有环状的上零件夹具体锁紧凹槽(4111),上零件夹具体安装锥孔上表面(4113)与上零件夹具体(412)顶面相配合,用于上零件夹具体(412)的定位,上零件夹具体锁紧凸起(4122)与上零件夹具体锁紧凹槽(4111)相配合,用于锁紧上零件夹具体(412),上零件夹具体安装锥孔(4112)与上零件夹具体外锥面(4121)相配合;
所述的下零件夹具(42)包括下零件夹具体(421)和下零件夹具夹紧装置(422),用于夹紧下零件(7);所述的下零件夹具体(421)包括下零件夹具体密封盖(4213)和下零件夹具体主体(4214);所述的下零件夹具体密封盖(4213),其中心设有通孔,通孔的周围对称设有多个沿径向分布的下零件夹紧爪轨道(42131),用于下零件夹紧爪(4221)前后滑动,以夹紧下零件(7);下零件夹具体密封盖(4213)上对称设有多个下零件夹具体密封盖安装孔(42135);下零件夹具体密封盖(4213)的下表面设有一个小锥齿轮固定块(42133),用于固定小锥齿轮(4223),小锥齿轮固定块(42133)的底面为内陷的弧状,其上设有凹槽结构的小锥齿轮上半滑轨(42134),与小锥齿轮凸起42232相配合,实现小锥齿轮(4223)转动;小锥齿轮固定块(42133)的两个侧面设有凸起的小锥齿轮固定块安装滑轨(42132),用于小锥齿轮固定块(42133)的安装;所述的下零件夹具体主体(4214)顶部开口的筒体结构,其底部设有法兰,法兰上对称开有多个下零件夹具体主体安装光孔(42143),与下零件夹具体主体安装螺栓(4212)和下零件夹具固定螺纹孔(13)相配合,将下零件夹具体(421)固定安装在底板(12)上表面;筒体顶部的上表面对称设有多个下零件夹具体密封盖安装螺纹孔(42141),与下零件夹具体密封盖安装孔(42135)和下零件夹具体密封盖安装螺栓(4211)配合,将下零件夹具体密封盖(4213)固定安装在下零件夹具体主体(4214)上;筒体上部开有U形的小锥齿轮安装缺口(42144),小锥齿轮安装缺口(42144)的弧形底面上设有小锥齿轮下半滑轨(42146),两竖直表面上开有小锥齿轮固定块安装凹槽(42145),小锥齿轮安装缺口(42144)与小锥齿轮固定块(42133)相配合,将小锥齿轮(4223)限位于小锥齿轮安装缺口(42144)与小锥齿轮固定块(42133)之间,小锥齿轮固定块安装凹槽(42145)与小锥齿轮固定块安装滑轨(42132)相配合,小锥齿轮下半滑轨(42146)与小锥齿轮上半滑轨(42134)相对合形成环形轨道;下零件夹具体主体(4214)内的中心设有下零件夹具体主体中间圆柱(42147),与下零件夹具体密封盖(4213)中间通孔相配合,下零件夹具体主体中间圆柱(42147)的外围设有轴肩(42142),用于安装轴承(4224);
所述的下零件夹具夹紧装置(422)包括下零件夹紧爪(4221)、大锥齿轮(4222)、小锥齿轮(4223)和轴承(4224);所述的下零件夹紧爪(4221)有四个,对称布置,包括下零件夹紧爪夹头(42211);下零件夹紧爪夹头(42211)的尾端下表面设有凸起,凸起的底部为下零件夹紧爪螺纹(42213),与大锥齿轮外螺纹42221相配合,并形成自锁,下零件夹紧爪夹头(42211)的前端与下零件(7)相接触,以实现下零件(7)的锁紧与固定;凸起的侧面上设有下零件夹紧爪滑轨42212,与下零件夹紧爪轨道(42131)相配合,用于下零件夹紧爪(4221)的前后滑动,以夹紧下零件(7);所述的大锥齿轮(4222),其上表面设有大锥齿轮外螺纹
42221,与下零件夹紧爪螺纹(42213)相配合,用于锁紧下零件(7);大锥齿轮(4222)的中心通孔为轴承安装阶梯孔(42222),用于安装轴承(4224);大锥齿轮(4222)的下表面为大锥齿轮轮齿(42223),与小锥齿轮轮(齿42233)相配合,用于旋转大锥齿轮(4222);所述的小锥齿轮(4223),其端部为小锥齿轮轮(齿42233)与大锥齿轮轮齿(42223)相配合;小锥齿轮(4223)的中部设有小锥齿轮凸起42232,与小锥齿轮下半滑轨(42146)和小锥齿轮上半滑轨(42134)相配合,实现小锥齿轮(4223)的转动;小锥齿轮(4223)的另一端为内六角螺母(42231),通过外部的扳手插入内六角螺母(42231)中以转动小锥齿轮(4223),从而带动大锥齿轮(4222)转动;所述的轴承(4224),其外圈安装于轴承安装阶梯孔(42222)内,内圈安装于轴肩(42142)上,实现大锥齿轮(4222)的转动;
所述的测试装置(5)包括上位移传感器(51)和下位移传感器(52);
所述的上位移传感器(51)有多个,其上端固定在上零件夹具体(412)下端的侧面上,其下端固定在下零件夹具体密封盖(4213)的上表面,用于测量上零件(6)和下零件(7)之间的接触变形;
所述的下位移传感器(52)有多个,其上端固定在下零件(7)的外侧表面上,其下端固定在下零件夹具体密封盖(4213)的上表面上,用于补偿变形的测量;
所述的上零件(6)为半球形结构,可根据需求更换不同形状和不同尺寸的上零件(6);
所述的下零件(7)为方形结构,可根据需求更换不同形状和不同尺寸的下零件(7)。
2.一种接触刚度测试方法,采用权利要求1所述的接触刚度测试装置,其特征在于,具体如下:
测试前,通过转动加载手轮(21)将加载螺杆(23)向上移动,然后通过手动的方式将上零件夹具(41)向上移动,以供安装测试零件;上零件(6)安装在上零件夹具体(412)下表面的中心位置,并通过调整上零件夹具爪夹头(41243)的左右位置,使上零件(6)固定;之后通过旋转小锥齿轮(4223)上的内六角螺母(42231),使下零件夹紧爪(4221)向外侧移动,将下零件(7)放置在上零件夹具体(412)上,再次旋转内六角螺母(42231),使下零件夹紧爪(4221)同步向内侧移动,以夹紧下零件(7);通过手动的方式将上零件夹具(41)向下移动,使上零件(6)和下零件(7)相接触,完成零件的安装;之后按照传感器的位置布置上位移传感器(51)和下位移传感器(52);最后旋转加载手轮(21)对测试零件进行接触力的施加,并测试零件的变形;
上位移传感器(51)所测试变形为零件之间的接触变形和零件下方其余干扰变形之和,干扰变形即为补偿变形;下位移传感器(52)所测试的变形为零件下方其余干扰变形;则所测试零件之间的接触刚度计算如下:
其中,Kc为所测试零件之间的接触刚度;F为加载装置(2)所施加的载荷;δ1为上位移传感器(51)所测试变形的平均值;δ2为下位移传感器(52)所测试变形的平均值;δ1a、δ1b、δ1c和δ1d分别为四个上位移传感器(51)所测试的变形量;δ2a、δ2b、δ2c和δ2d分别为四个下位移传感器(52)所测试的变形。
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