[发明专利]大挠度变形条件下的片簧弹性特性检测装置及其方法

权利要求书

1.一种大挠度变形条件下的片簧弹性特性检测装置，包括被检测对象——片簧(7)；

设置有前底座(1)、片簧旋转轴安装座(2)、片簧旋转轴旋杆(3)、片簧夹持块(4)、片簧旋转轴(5)、十字簧装配体连接板(6)、十字簧装配体(8)、片簧末端固定块(9)、片簧与摆体连接块(10)、摆体(11)、位移台(12)、位移台安装板(13)和后底座(14)；

上述部件的位置和连接关系是：

在前底座(1)的上面连接有两个平行放置的片簧旋转轴安装座(2)；

在两个片簧旋转轴安装座(2)的中间连接有片簧旋转轴(5)；

在片簧旋转轴(5)的中间连接有片簧夹持块(4)，片簧夹持块(4)和片簧(7)的左端连接，片簧(7)的右端固定在摆体(11)上；

片簧旋转轴旋杆(3)的螺纹端固定在片簧旋转轴(5)的前端；

在前底座(1)的后面设置有后底座(14)；

在后底座(14)背面设置有位移台安装板(13)；

在位移台安装板(13)的前表面设置有位移台(12)；

在位移台(12)上设置有十字簧装配体连接板(6)；

在十字簧装配体连接板(6)上设置有十字簧装配体(8)；

在十字簧装配体(8)上设置有摆体(11)；

在摆体(11)上，从左至右依次设置有片簧末端固定块(9)、片簧(7)的右端和片簧与摆体连接块(10)；

其特征在于：

所述的前底座(1)是一种反L形的金属块；

在金属块下部和中部分别垂直设置有第1、2、3、4前底座螺纹孔(1-1、1-2、1-3、1-4)，与后底座(14)连接；

在金属块顶部的表面设置有第5、6前底座螺纹孔对(1-5、1-6)，与两个片簧旋转轴安装座(2)连接；

所述的片簧旋转轴安装座(2)是一种倒T形的金属块；

在金属块底部的左右两端分别设置有第1、2安装座通孔(2-1、2-2)，与前底座(1)连接；

在金属块的中部垂直设置有第3安装座通孔(2-3)，用于安装片簧旋转轴(5)；

在金属块的顶部垂直设置有第4安装座螺纹孔(2-4)，用于紧固片簧旋转轴(5)；

所述的片簧旋转轴旋杆(3)是一根长金属杆，其底端设置有螺纹(3-1)，用于与片簧旋转轴(5)连接；

所述的片簧夹持块(4)是一种上表面为凹面的长金属块；

在金属块的两端分别设置第1、2夹持块通孔(4-1、4-2)，用于与片簧旋转轴(5)连接；凹面(4-3)用于将片簧(7)固定在片簧旋转轴(5)上；

所述的片簧旋转轴(5)是一种金属转动轴；

从上到下，分别设置有第1旋转轴螺纹孔(5-1)、凹台(5-2)、第2旋转轴螺纹孔(5-3)和第3旋转轴螺纹孔(5-4)；

第1旋转轴螺纹孔(5-1)和第2旋转轴螺纹孔(5-3)用于与片簧夹持块(4)连接来紧固片簧(7)；凹台(5-2)用于片簧(7)的定位；第3旋转轴螺纹孔(5-4)用于与片簧旋转轴旋杆(3)连接；

所述的十字簧装配体连接板(6)是一种悬臂式金属件，包括相互垂直连接的悬臂(6-1)和底板(6-2)；

在悬臂(6-1)上设置有第1、2悬臂通孔(6-1-1、6-1-2)，用于与十字簧装配体(8)连接；

在底板(6-2)的四角分别设置第1、2、3、4连接板底板沉头孔(6-2-1、6-2-2、6-2-3、6-2-4)，用于与位移台(12)连接；

所述的片簧(7)是一种恒弹性合金金属薄片，两端分别固定在片簧旋转轴(5)和摆体(11)上，用于给摆体(11)提供弹性回复力；

所述的十字簧装配体(8)是一种由两个金属块压紧四块小尺寸铍铜片构成的装配体，两个金属块分别与十字簧装配体连接板(6)和摆体(11)连接，四块小尺寸铍铜片构成两个“十”字形，提供一条虚拟转轴；

所述的片簧末端固定块(9)是一种长方形金属块，其从左至右依次设置有第1、2、3、4固定块通孔(9-1、9-2、9-3、9-4)，用于与片簧与摆体连接块(10)连接；

所述的片簧与摆体连接块(10)是一种长方形金属块；

在金属块的上下两端面分别设置有台阶和第1、2槽孔(10-1-1、10-1-2)，第1、2槽孔(10-1-1、10-1-2)用于与摆体(11)连接；

在金属块的侧面，从上到下分别设置有第1、2、3、4连接块螺纹孔(10-2-1、10-2-2、10-2-3、10-2-4)，与片簧末端固定块(9)连接共同紧固片簧(7)末端；

所述的摆体(11)是一种方形金属框架，其上、下分别设置有4个摆体螺纹孔，用于与片簧与摆体连接块(10)连接；侧面设置有2个摆体螺纹孔，用于与十字簧装配体(8)连接；

所述的位移台(12)是一种两轴精密位移台，其台面可在X、Y轴自由移动；

在位移台(12)的上、下分别设置有第1、2、3、4位移台沉孔(12-1-1、12-1-2、12-1-3、12-1-4)，用于与位移台安装板(13)连接；

在位移台(12)的中部，设置有第1、2、3、4位移台螺纹孔(12-2-1、12-2-2、12-2-3、12-2-4)，用于与十字簧装配体连接板(6)连接；

所述的位移台安装板(13)是一种长方形金属板；

从上到下，依次设置有左右对称的第1、2、3、4安装板螺纹孔(13-1-1、13-1-2、13-1-3、13-1-4)，用于与位移台(12)连接；依次设置有左右对称的第1、2、3、4安装板通孔(13-2-1、13-2-2、13-2-3、13-2-4)，用于与后底座(14)连接；

所述的后底座(14)是一种长方形金属块；

从左到右，依次设置有上下对称的第1、2、3、4后底座螺纹孔(14-1-1、14-1-2、14-1-3、14-1-4)，用于与位移台安装板(13)连接；依次设置有上下对称的第1、2、3、4后底座通孔(14-2-1、14-2-2、14-2-3、14-2-4)，用于与前底座(1)连接。

2.按权利要求1所述的一种大挠度变形条件下的片簧弹性特性检测装置的检测方法，其特征在于：

①通过片簧旋转轴旋杆(3)调节摆体(11)的水平，并使摆体(11)绕十字簧装配体(8)中的虚拟转轴摆动，测量并记录垂直摆振动时的周期T，摆体质心与旋转轴距离R₀、片簧末端与旋转轴的距离a和摆体的质量m；

②保持位移台(12)的位置不变，往摆体(11)上增加砝码，重新调节片簧旋转轴旋杆(3)使摆体(11)水平，测量并记录垂直摆振动时的周期T，摆体质心与旋转轴距离R₀、片簧末端与旋转轴的距离a和摆体的质量m；

③保持摆体(11)质量不变，调整位移台(12)的位置，调节片簧旋转轴旋杆(3)使摆体(11)水平，测量并记录垂直摆振动时的周期T，摆体质心与旋转轴距离R₀、片簧末端与旋转轴的距离a和摆体的质量m；

④数据处理：

根据摆体运动时的运动学方程，片簧弹性系数k与摆体质量m、片簧末端与旋转轴的距离a和摆体质心与旋转轴距离R₀存在下式所示的数学关系，收集实验的大量数据，代入计算公式：

并利用软件拟合即可得出片簧工作在大挠度变形时的弹性特性k。