[发明专利]一种柔性铰链静刚度的测量装置

说明书

本发明公开了一种柔性铰链静刚度的测量装置，包括待测柔性铰链，测量装置安装于光学平台上，测量装置包括固定组件、力组件、承载杆、变形测量组件、数据采集装置、支撑板及垫块组件，固定组件包括底座和一对压板，底座设置于光学平台的中部，由矩形凸台和矩形托板构成；待测柔性铰链的固定端嵌入矩形凸台的矩形通槽内；一对压板压在底座托板上；待测柔性铰链的自由端嵌入承载杆的矩形通槽内；支撑板和垫块组件分别位于底座的两侧，支撑板呈L型，支撑板的横板与光学平台连接，支撑板的立板和垫块组件均用于连接力组件；力组件包括L型固定器、微分头、压力传感器和压力传感器工装；变形测量组件包括激光位移传感器和微调万向磁力表座。

技术领域

本发明属于柔性铰链刚度测量装置技术领域，具体涉及一种柔性铰链静刚度的测量装置。

背景技术

柔性铰链作为机械工程技术领域中一种特殊的柔顺机构,具有体积小、无机械摩擦、无需润滑、无间隙、低温度敏感性、长寿命和高灵敏度等优点，在微动平台、快反镜、微机电系统(MEMS)，传感器等高精度、高分辨率等领域应用广泛。

柔性铰链遵循小变形假设，假设柔性铰链一端为相对固定端，另一端为自由端，其静刚度的测量原理即是胡克定律。柔性铰链的静刚度K等于其自由端承载的载荷L(力或转矩)与变形量δ(线变形或角变形)的比值。

柔性铰链静刚度测试的问题可以转化为柔性铰链载荷的施加与测量和自由端变形量测量的问题。目前较为常见测量柔性铰链静刚度的方法是利用砝码作为施力机构，但该种方式获得的力不连续，求得的静刚度准确度差。虽然也有一些高精度的测量方式，例如直线电机推动，但此类装置存在过于繁琐、成本较高等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种柔性铰链静刚度的测量装置，用于验证柔性铰链静刚度理论解析模型和有限元仿真结果的准确性，为柔性铰链的传动性能提供量化依据。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种柔性铰链静刚度的测量装置，包括待测柔性铰链，所述测量装置安装于光学平台上，测量装置包括固定组件、力组件、承载杆、变形测量组件、数据采集装置、支撑板及垫块组件，所述固定组件包括底座和一对压板，所述底座通过螺纹连接设置于光学平台的中部，所述底座由矩形凸台和矩形托板构成；所述矩形凸台中心处开有矩形通槽，待测柔性铰链的固定端嵌入所述矩形凸台的矩形通槽内；所述一对压板压在所述底座托板上并通过螺栓固定；所述承载杆下表面中心处开有矩形通槽，待测柔性铰链的自由端嵌入所述承载杆的矩形通槽内；所述支撑板和垫块组件分别位于底座的两侧，所述支撑板呈L型，支撑板的横板与光学平台连接，支撑板的立板和垫块组件均用于连接力组件；

所述力组件包括L型固定器、微分头、压力传感器和压力传感器工装，所述L型固定器的横臂与支撑板的立板或垫块组件连接，L型固定器的立臂连接有所述微分头，所述压力传感器的外形呈L型，压力传感器工装的横臂与L型固定器的立臂顶部连接，所述压力传感器工装的立臂上开有阶梯孔，所述压力传感器嵌入所述阶梯孔内；

所述变形测量组件包括激光位移传感器和微调万向磁力表座；所述微调万向磁力表座由磁力表座和万向支架构成，所述磁力表座通过磁力吸附于光学平台上；所述激光位移传感器通过螺栓与所述万向支架连接，所述数据采集装置设置于光学平台上并与所述激光位移传感器电连接。

进一步的，待测柔性铰链与矩形通槽之间均为间隙配合，并通过环氧树脂胶胶接固定。

进一步的，所述压力传感器与所述阶梯孔之间为间隙配合。

进一步的，所述承载杆为矩形截面长杆。

进一步的，所述垫块组件由不同厚度的工字型垫块组成，所述工字型垫块的上端开有螺纹孔，所述工字型垫块的下端开有U型孔；相邻工字型垫块之间通过螺纹连接。