[发明专利]微型扭杆刚度测试的可调式装夹机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种扭杆刚度测试夹具，尤其是一种用于微型扭杆刚度测试的可调式夹具机构。

背景技术

航天微型扭杆是挠性陀螺仪中的核心元件，对其刚度的测量有单独测量和装配后测量两大类。按测试原理，分静态测量法和动态测量法两大类。

1.静态测量法

静态测量法测出通过确定施加在扭杆(或挠性接头)上的力矩M和转角θ(或力和位移)的大小，直接利用下式计算出刚度值。

K = M θ ]]>

式中：M为测得的施加于扭杆上的扭矩值，单位一般为，mN·m或g·cm；θ为对应于M的扭杆产生的扭转角，单位一般为，rad。

静态测量法沿用吊挂砝码法(见图1)，即把挠性接头固定在基座20上，基座20通过锥体安装在光学分度头22上，用准直光管对准镜片21反射光线，记录光学分度头的角度值；通过吊挂砝码23实现接头相对扭杆轴线的扭矩载荷，使接头产生绕其扭杆轴线的角变形；转动光学分度头，用准直光管再次对准镜片反射光线，纪录光学分度头的角度值；两次角度值之差，就是接头在力矩载荷下的转角值。

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，采用一种由力传感器、位移传感器和单片机系统构成的刚度自动测试装置，其基本原理如图2所示，挠性接头33固定在测量夹具34中，上部连一测量环32，力传感器30有传动机构带动上升，与测量环32接触，记录此时力传感器30和位移传感器31的读数F₀、S₀，继续上升力传感器30，得到F₁、S₁，则接头角刚度K可以表示为：

K = F 1 - F 0 S 1 - S 0 × L 2 ]]>

其中：L为测量环半径。

另一种是基于微型计算机的刚度测量装置，该装置的挠性接头44固定在在测量夹具45中，通过微位移机构和标准弹簧片42经测头43对接头施加微力从而使其产生角位移并通过位移传感器40间接得到此角位移，所施加的力则由标准弹簧片42的变形计算间接得到。另外利用微动台架41和薄片弹簧实现微量弯矩加载，通过微位移的测量间接得到转矩和转角的自动测量方法，该方法在原理实际上与第一种方法一致，只是结构形式发生了变化。但是由于标准弹簧或者薄片弹簧都是弱刚度弹性件，系统地稳定性和精度就受到了局限。图3表明了这两种方法的测试原理。

2.动态测量法

挠性接头角刚度动态测量法的原理可以由图4表示，其基本原理是挠性接头52固定在在测量夹具53中通过对接头施加弯矩激励50，使其产生一定的振动响应，继而通过测振传感器51测出接头振动的响应特性，通常为位移函数的时间历程，然后通过一定的方法计算出振动系统的固有频率，再根据式(3)，进一步求出挠性接头的角刚度K。