一种悬臂梁类弹性元件的刚度测试系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109163868A(43)申请公布日2019.01.08(21)申请号201811206701.5(22)申请日2018.10.17(71)申请人北京理工大学地址100000北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人张宁宁王向周郑戍华(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人程华(51)Int.Cl.G01M5/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种悬臂梁类弹性元件的刚度测试系统及方法(57)摘要本发明公开了一种悬臂梁类弹性元件的刚度测试系统及方法。该系统包括：装夹装置、力加载装置、测量装置和计算机，装夹装置包括电动分度盘、气动夹紧工装，电动分度盘和气动夹紧工装将被试件竖直固定，力加载装置和测量装置安装在垂直升降装置上，力加载装置包括直线电机和顶针，测量装置包括力传感器和测距传感器，直线电机的输出端刚性安装力传感器，力传感器上安装有与直线电机输出轴同轴的顶针，顶针的轴线与被试件的轴线垂直，测距传感器测量力传感器的变形，力传感器测量被试件的受力，计算机根据测量装置测量的被试件的受力值、直线电机的位移及力传感器的变形量对被试件的刚度进行确定。本发明具有测量一致性高、精度高和人力劳动强度小的优势。CN109163868ACN109163868A权利要求书1/2页1.一种悬臂梁类弹性元件的刚度测试系统，其特征在于，所述测试系统包括：装夹装置、力加载装置、测量装置和计算机，所述装夹装置包括电动分度盘、气动夹紧工装和垂直升降装置，所述电动分度盘和气动夹紧工装将被试件竖直固定，所述力加载装置和所述测量装置安装在所述垂直升降装置上，所述力加载装置包括直线电机和顶针，所述测量装置包括力传感器和测距传感器，所述直线电机的输出端刚性安装所述力传感器，所述力传感器上安装有与所述直线电机输出轴同轴的所述顶针，所述顶针的轴线与被试件的轴线垂直，所述测距传感器测量力传感器的变形量，所述力传感器测量被试件的受力，所述计算机根据所述测量装置测量的被试件的受力值、直线电机的位移及力传感器的变形量对被试件的刚度进行确定。2.根据权利要求1所述的悬臂梁类弹性元件的刚度测试系统，其特征在于，所述直线电机具有位置闭环系统，用于对所述直线电机的位移量进行闭环控制，并将直线电机的位移实时传输至计算机。3.根据权利要求2所述的悬臂梁类弹性元件的刚度测试系统，其特征在于，所述直线电机闭环控制系统的位移最小分辨率的数量级比被试件的最大变形量的数量级小两个数量级。4.根据权利要求1所述的悬臂梁类弹性元件的刚度测试系统，其特征在于，所述测距传感器为激光微测量传感器，用于测量力传感器的变形量。5.根据权利要求1所述的悬臂梁类弹性元件的刚度测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括横杆，所述横杆安装在所述垂直升降装置上，所述力加载装置和所述测量装置安装在所述横杆上。6.根据权利要求4或5所述的悬臂梁类弹性元件的刚度测试系统，其特征在于，所述横杆上设置有竖直挡板，所述激光微测量传感器测量所述竖直挡板的距离变化来得到力传感器的变形量，所述计算机根据所述竖直挡板的位移的变化量得到力传感器的变形量，结合直线电机的输出位移计算得到被试件的位移量，根据被试件的位移量以及力传感器测得的被试件的受力值得到被试件的力与变形的关系。7.根据权利要求1所述的悬臂梁类弹性元件的刚度测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括CCD摄像机，所述CCD摄像机用于观测顶针与被试件是否对准。8.一种悬臂梁类弹性元件的刚度测试方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-7任一项所述的悬臂梁类弹性元件的刚度测试系统，所述方法包括：采用装夹装置将被试件加紧；将顶针与被试件对准；力加载装置向被试件施加连续增大的加载力；测量装置测量各加载力所对应的挡板的位移变化进而得到的力传感器形变量、直线电机输出位移以及被试件的受力；计算机根据直线电机输出的位移量以及力传感器的形变量计算被试件的变形量；计算机根据被试件的变形量以及被试件的受力计算得到被试件的刚度特性。9.根据权利要求8所述的悬臂梁类弹性元件的刚度测试方法，其特征在于，所述方法还包括：计算机采用建模与最小二乘线性回归相结合的方法对采集到的位移数据以及受力数2CN109163868A权利要求书2/2页据进行处理。10.根据权利要求8或9所述的悬臂梁类弹性元件的刚度测试方法，其特征在于，所述方法还包括：通过所述电动分度盘旋转被试件，以实现对被试件圆周上各方向的力的加载及刚度测试。3CN109163868A说明书1/6页一种悬臂梁类弹性元件的刚度测试系统及方法技术领域[0001]本发明涉及检测技术领域，特别是涉及一种悬臂梁类弹性元件的刚度测试系统及方法。背景技术