基于附加质量法的挠性接头刚度动态测量方法分析.pdf

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1、仪器仪表／检测／监控现代制造工程2010年第5期基于附加质量法的挠性接头刚度动态测量方法分析王广林，卢坤宙，王慧峰(哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨150001)摘要：针对目前弹挠性零件刚度静态测量中传感器精度对测量结果影响较大的问题，就挠性接头刚度测量提出一种基于附加质量法的动态测试方法。在介绍附加质量法刚度动态测量基本原理后，依据试件激励及信号处理方式的不同，初步提出两种测母方案，经分析认为，频率计数法的固有频率测量能达到较高的精度，取得较好的测量结果。关键词：刚度；动态测试；附加质量法；频率计数中图分类号：THl6文献标识码：A文章编号：1671--3133(201

2、0)05删l卅5AnalysisofdynamicstiffnessmeasurementbaseonadditionalqualityactofflexiblejointWANGGuang—lin，LUKun—zhou，WANGHui—feng(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Haerbin150001，China)Abstract：Aimedattheproblemthatthemeasurementsensoraccuracygailyaffectthemea

3、surementsincurrentstiffnessstaticmeasurementoftheflexiblepart．advancedadynamicmeasurementbaseonadditionalqualityactforstiffnessmeasurmentofflex-iblejoint．Afterintroducedthebasicprincipleofthismethod，initiallyproposedthreeprogramsaccordingtOdifferentspecimendriveanddifferentsignalprocessing

4、．Analysisshowsthatnaturalfrequencymeasurementoffrequencycountcanobtainaprefera-blemeasurementresult．Keywords：stiffness；dynamicmeasurement；additionalqualityact；frequencycount0引言弹挠性零件是弹挠性仪表的核心零件，起支承和承载作用，主要包括弹簧管、挠性接头、挠性杆、扭杆及石英摆片等。弹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，从而对弹挠性元件的加工检测，特别是性能检测提出了

5、很高的要求。国外对挠性元件的检测技术严格保密，国内尽管在弹挠性元件的检测方面做了许多工作，有力地促进了弹挠性仪表零件的发展，但远未达到令人满意的程度。目前，弹性零件刚度测量普遍采用静态法，存在种种问题。例如，由于挠性接头受其加工尺寸小，刚度差，易变形，定位、装夹困难等影响，很难达到高精度性能测量指标的要求⋯。为了避免力和位移传感器测量精度对刚度测量的影响，本文就挠性接头的刚度测量提出一种通过测量元件固有频率来测量刚度的方法，为小刚度与较大刚度弹挠性零件测鼍提供借鉴。本文在介绍附加质量法动态测量基本原理的基础上，初步提出基于数据采集计算法和频率计数法两种测量方案，从原理上经过

6、比较分析认为，频率计数法能取得较好的测量结果。l弹挠性零件刚度的静态测试法迄今，应用较为成熟的弹挠性零件刚度测量一直采用的是静态测试法，即通过确定施加于弹挠性零件上的力矩和转角(或力和位移)的大小，直接利用胡克定律计算出刚度值。在静态测量法中大多仍沿用挂砝码法，即把零件固定在光学分度头上，找正x、y轴位置，通过挂砝码加载，使之产生角变形，用准直光管和反射镜找正加载前后接头的位置，从分度头读出角变形【2J。传统的静态测量方法劳动强度大、效率低，且测量的精度也与操作者有关，为克服这些不足之处，一些科研院所的学者进行了有益的探索。哈尔滨工业大学旧1已成功研制出一种通过各种传感器测

7、量，利用单片机控制的自动测量法，这种方法在一定程度9】现代制造工程2010年第5期仪器仪表／检测／监控上减轻了劳动强度，提高了测试效率。上海交通大学赵辉等人【4o通过利用摄像头(CCD)检测系统连续不断地采集微小尺寸弹性零件加载前后边缘轮廓变形和位移的变化，计算得到零件的位移量，该项研究的结论认为，该方法解决了传统静态测量方法下弹性元件位移量很小、位移分辨率要求很高的问题。国防科技大学的龙佑喜研究出一种基于微机的角刚度测量装置哺】，该装置通过微位移机构和标准弹簧片对接头施加微力，从而使其产生角位移并通过位移传感器间