一种弹簧刚度测量装置及其测量方法.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CN109632222A(43)申请公布日2019.04.16(21)申请号201910049541.6(22)申请日2019.01.18(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人田新亮潘雨婷王鹏周润婕李家炜李欣彭涛王道勇(74)专利代理机构上海旭诚知识产权代理有限公司31220代理人郑立(51)Int.Cl.G01M5/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种弹簧刚度测量装置及其测量方法(57)摘要本发明公开了一种弹簧刚度测量装置及其测量方法，涉及机械工程领域。弹簧刚度测量装置包括牵引力采集系统、弹簧、弹簧固定台、位移控制系统、驱动系统、计算机；牵引力采集系统包括拉力传感器和信号放大器；位移控制系统包括蜗轮和蜗杆；驱动系统包括步进电机和传动装置；弹簧的一侧与牵引力采集系统连接，弹簧的另一侧与弹簧固定台连接，蜗轮设置在弹簧固定台下方，蜗杆设置在蜗轮下方；蜗杆与步进电机相连。本发明还建立了弹簧刚度的测量方法，排除了弹簧自重、弹簧测力计精度低等不利因素，可精确测量数值较小的弹簧刚度。CN109632222ACN109632222A权利要求书1/1页1.一种弹簧刚度测量装置，其特征在于，所述弹簧刚度测量装置包括牵引力采集系统、弹簧、弹簧固定台、位移控制系统、驱动系统、计算机；所述牵引力采集系统包括拉力传感器和信号放大器；所述位移控制系统包括蜗轮和蜗杆；所述驱动系统包括步进电机和传动装置；所述弹簧的一侧与所述牵引力采集系统连接，所述弹簧的另一侧与所述弹簧固定台连接，所述蜗轮设置在所述弹簧固定台下方，所述蜗杆设置在所述蜗轮下方；所述蜗杆与所述步进电机相连，所述蜗杆受所述步进电机驱动，所述蜗杆带动所述蜗轮和所述弹簧固定台运动。2.如权利要求1所述的一种弹簧刚度测量装置，其特征在于，所述计算机还包括一套软件，通过所述软件控制所述弹簧刚度测量装置。3.如权利要求2所述的一种弹簧刚度测量装置，其特征在于，所述蜗杆与所述弹簧平行，所述涡轮与所述蜗杆垂直。4.如权利要求3所述的一种弹簧刚度测量装置，其特征在于，所述蜗轮、所述蜗杆、所述弹簧固定台、所述弹簧同步运动。5.如权利要求4所述的一种弹簧刚度测量装置，其特征在于，所述弹簧处于水平拉伸状态。6.如权利要求5所述的一种弹簧刚度测量装置，其特征在于，所述弹簧被拉伸的长度记录在所述计算机中，所述弹簧被拉伸的长度的单位是毫米。7.如权利要求6所述的一种弹簧刚度测量装置，其特征在于，所述弹簧产生的作用力由所述拉力传感器测量得到并输出到所述计算机中，所述弹簧产生的作用力的单位是牛顿。8.如权利要求7所述的一种弹簧刚度测量装置，其特征在于，根据所述计算机实时记录下的所述弹簧产生的作用力与所述弹簧被拉伸的长度，所述计算机可通过所述软件直接显示所述弹簧的弹簧刚度。9.如权利要求8所述的一种弹簧刚度测量装置，其特征在于，所述牵引力采集系统、所述弹簧固定台、所述位移控制系统和所述驱动系统是一体成型的。10.如权利要求1所述的一种弹簧刚度测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将所述弹簧的两端分别与所述拉力传感器、所述弹簧固定台相连，并启动所述步进电机，从而调整所述弹簧固定台位置，使所述弹簧处于微拉伸状态；S2、用所述计算机控制所述步进电机，使所述蜗杆转动，所述弹簧固定台随之移动，从而拉伸所述弹簧，所述计算机记录此时所述拉力传感器的读数和所述弹簧的拉伸长度；S3、重复步骤S2，记录4-6组数据，根据数据绘制拉力-伸长量曲线，计算所述拉力-伸长量曲线的斜率，所述斜率即为所述弹簧刚度。2CN109632222A说明书1/3页一种弹簧刚度测量装置及其测量方法技术领域[0001]本发明涉及机械工程领域，尤其涉及一种弹簧刚度测量装置及其测量方法。背景技术[0002]在某些实验或工程应用中，需要提前测得使用的弹簧的刚度，且需要较精确的值。弹簧的刚度一般是通过测量弹簧的拉力和变形，再通过二者计算得到。目前测量弹簧刚度一般使用弹簧测力计及带刻度的铁架进行测量，即根据胡克定律，用弹簧测力计测量弹簧受力与弹簧伸长量的关系，从而获得弹簧刚度。所公知的拉、压弹簧测力装置有弹簧测力计、便携式电子秤等装置，便携式电子秤采用传感器原理，把物体的力用数字的形式显示出来，上述两种测力装置都具有量程小的特点，如果在测力的同时还要得到弹簧的变形就需要米尺、卷尺等其它测距工具，而这些工具测量误差较大、精确度低，不方便给出准确的弹簧拉压长度，从而导致弹簧刚度推断不准确。然而由于弹簧自重的影响、弹簧测力计的精度低、弹簧张紧状态无法确定等原因，此方法测得弹簧刚度精度较低，且无法测量刚度较小的弹簧。而在实际生