[发明专利]一种直线进给系统动态特性综合测试实验装置

权利要求书

1.一种直线进给系统动态特性综合测试实验装置，其特征在于，所述的装置结构如下：

所述的装置包括单自由度伺服进给机构，纵向加载机构，龙门框架，横向加载机构，垂直加载机构，摩擦加载机构，惯量匹配机构；

所述的单自由度伺服进给机构的结构是：在底板（1）的一侧固定有第一电机支撑座（2），第一伺服电机（3）固定在所述的第一电机支撑座（2）上；第一滚珠丝杠（4）通过第一联轴器（5）与所述的第一伺服电机（3）的转轴连接；所述的第一滚珠丝杠（4）在靠近所述的第一联轴器（5）的一端，通过固定在所述底板（1）上的第一滚珠丝杠支撑固定端（6）进行支撑转动，另一端通过固定在所述底板（1）上的第一滚珠丝杠支撑支持端（7）进行支撑转动；在所述的第一滚珠丝杠（4）上套接有法兰型式的第一丝杠螺母（8），所述的第一丝杠螺母（8）上固接有第一丝杠螺母座（9）；在所述的第一滚珠丝杠（4）的两侧平行且等间距的布置有第一滑动导轨（10）和第二滑动导轨（11），在所述的第一滑动导轨（10）上安置有第一滑块（12），在所述的第二滑动导轨（11）上安置有第二滑块（13）；所述的第一滑块（12）和第二滑块（13）处于垂直于所述的第一滚珠丝杠（4）轴向的同一横向位置；所述的第一滑块（12）、第二滑块（13）和第一丝杠螺母（8）上同时固定连接了工作台（14），在所述的工作台（14）上覆盖有上表面平整的盖板（15）；

所述的纵向加载机构包括两个相同的纵向加载装置，分别对称地布置在所述的第一滑动导轨（10）和第二滑动导轨（11）上；其中一个纵向加载机构的结构如下：布置在所述的第一滑动导轨（10）外侧且与其平行的第二滚珠丝杠（16），通过固定在所述底板（1）上的第二滚珠丝杠支撑固定端（17）和第二滚珠丝杠支撑支持端（18）进行支撑，并在所述的第二滚珠丝杠支撑固定端（17）的伸出端通过第二联轴器（19）与第二伺服电机（20）直连；所述的第二伺服电机（20）通过第二电机座（21）固定在所述底板（1）上；在所述的第二滚珠丝杠（16）上连接有法兰型式的第二丝杠螺母（22）；在所述的第二丝杠螺母（22）上固接有第二丝杠螺母座（23）；在所述的第一滑动导轨（10）上，且与第二丝杠螺母（22）处于同一横向位置处，布置有第三滑块（24）；所述的第二丝杠螺母座（23）和第三滑块（24）通过第一连接板（25）进行连接；在所述的第一连接板（25）上固定有第一支撑座（26），在所述的第一支撑座（26）上安装有第一拉压传感器（27）；第一加载弹簧（28）的一端连接在所述的第一支撑座（26）的端部，并和所述的第一拉压传感器（27）相接触，另一端和固定在所述的工作台（14）上的第一连接座（29）连接；

另一个纵向加载装置的结构是：布置在所述的第二直线导轨（11）外侧且与其平行的第三滚珠丝杠（30），通过固定在所述的底板（1）上的第三滚珠丝杠支撑固定端（31）和第三滚珠丝杠支撑支持端（32）进行支撑，并在所述第三滚珠丝杠支撑固定端（31）的伸出端通过第三联轴器（33）与第三伺服电机（34）直连；所述的第三伺服电机（34）通过第三电机座（35）固定在所述底板（1）上；在所述的第三滚珠丝杠（30）上套接有法兰型式的第三丝杠螺母（36）；在所述的第三丝杠螺母（36）上固接有第三丝杠螺母座（37）；在所述的第二滑动导轨（11）上，且与所述的第三丝杠螺母（36）处于同一横向位置处，布置有第四滑块（38）；所述的第三丝杠螺母座（37）和所述的第四滑块（38）通过第二连接板（39）进行连接；在所述的第二连接板（39）上固定有第二支撑座（40），在所述的第二支撑座（40）上安装有第二拉压传感器（41）；第二加载弹簧（42）的一端连接在所述的第二支撑座（40）的端部，并和所述的第二拉压传感器（41）相接触，另一端和固定在所述的工作台（14）上的第二连接座（43）连接；

所述的龙门框架的结构是：垂直安装在所述的底板（1）上的第一立柱（44）和第二立柱（45）的上端通过横梁（46）进行连接，从而形成一个龙门框架；所述的第一立柱（44）和第二立柱（45）分别安装在所述的工作台（14）的两侧；所述的横梁（46）与工作台（14）的横向平行；

所述的横向加载机构的结构是：支撑板（47）固定在所述的第一立柱（44）上；第四伺服电机（48）通过第四电机座（49）固定在所述的支撑板（47）上；所述的第四伺服电机（48）的转轴与所述的工作台（14）的横向平行；第四滚珠丝杠（50）通过第四联轴器（51）与所述的第四伺服电机（48）直连，并通过固定在所述的支撑板（47）上的第四滚珠丝杠支撑固定端（52）支撑转动；所述的第四滚珠丝杠（50）上连有法兰型式的第四丝杠螺母（53）；所述的第四丝杠螺母（53）上安装有第三压力传感器（54）；在所述的第四滚珠丝杠（50）的另一端与第一连接头（55）通过螺纹连接；第一直线轴承（56）安放在所述的第一连接头（55）的另一端所开的孔中；加载头（57）的圆柱端位于所述的第一直线轴承（56）另一端所开的孔中；所述的加载头（57）的另一端为轴线与所述的工作台（14）的侧面短边相平行的圆柱轴，并通过所述的圆柱轴连接有第二直线轴承（58）；在所述的加载头（57）和所述第三压力传感器（54）之间装有第三加载弹簧（59）；所述的第三加载弹簧（59）将所述的第二直线轴承（58）压紧在工作台（14）的侧面；

所述的垂直加载机构包括横向移动装置和垂直加载装置，其中所述的横向移动装置的结构是：布置在横梁（46）一侧的第五滚珠丝杠（60），通过固定在所述的横梁（46）上的第五滚珠丝杠支撑固定端（61）和第五滚珠丝杠支撑支持端（62）进行支撑转动，并在所述的第五滚珠丝杠支撑固定端（62）的伸出端通过第五联轴器（63）与第五伺服电机（64）直连，第五伺服电机（64）通过第五电机座（65）固定在所述的横梁（46）上；在所述的第五滚珠丝杠（60）上套接有法兰形式的第五丝杠螺母（66），所述的第五丝杠螺母（66）上固定连接有第五丝杠螺母座（67）；在所述的横梁（46）的另一侧布置有第三滑动导轨（68），在所述的第三滑动导轨（68）上布置有和固定板（69）固定连接的第三滑块（70）；所述的第五丝杠螺母座（67）通过横板（71）与所述的固定板（69）相连；

所述的垂直加载装置的结构是：第六伺服电机（72）通过第六电机座（73）固定在所述的固定板（69）上，且其转轴与工作台（14）垂直；第六滚珠丝杠（74）通过第六联轴器（75）和所述的第六伺服电机（72）直连，并通过固定在固定板（69）上的第六滚珠丝杠支撑固定端（76）进行支撑转动；所述的第六滚珠丝杠（74）上套接有法兰形式的第六丝杠螺母（77）；所述的第六丝杠螺母（77）上安装有第四压力传感器（78）；所述的第六滚珠丝杠（74）的另一端和第二连接头（79）通过螺纹连接；第三直线轴承（80）安放在所述的第二连接头（79）另一侧所开的孔中，用于引导球窝（81）的圆柱端在其中上下滑动；所述的球窝（81）的另一端为空心的半球形，用于容纳加载球（82）；在所述的球窝（81）和第四压力传感器（78）之间安装有第四加载弹簧（83）；

所述的摩擦加载机构包括两个结构相同的固定在所述的底板（1）上的摩擦加载装置，这两个摩擦加载装置分别安放在所述工作台（14）的左右两侧；其中位于工作台（14）左侧的摩擦加载装置的结构是：位于所述的工作台（14）左侧的第一底座（84）固定在所述的底板（1）上，第一施力扳手（85）的螺纹杆旋入所述的第一底座（84）后端的螺纹孔中；第一单向推力球轴承（86）的轴圈套接在所述的第一施力扳手（85）螺纹杆的前部轴上，座圈安放在第一圆柱挡块（87）的安装孔内；第五加载弹簧（88）的一端紧靠在所述的第一圆柱挡块（87）的端面上，另一端紧靠在第一滑动块（89）的一个端面上；所述的第一滑动块（89）和所述的第五加载弹簧（88）相接触的一端为圆柱形，该圆柱形端置于所述的第一底座（84）前端的孔中；在所述的第一滑动块（89）的另一端固定有第一摩擦片（90）；

位于所述的工作台（14）右侧的摩擦加载装置的结构是：位于所述的工作台（14）右侧的第二底座（91）固定在所述的底板（1）上，第二施力扳手（92）的螺纹杆旋入所述的第二底座（91）的后端的螺纹孔中；第二单向推力球轴承（93）的轴圈套接在所述的第二施力扳手（92）螺纹杆的前部轴上，座圈安放在第二圆柱挡块（94）的安装孔内；第六加载弹簧（95）的一端紧靠在所述的第二圆柱挡块（94）的端面上，另一端紧靠在第二滑动块（96）的一个端面上；所述的第二滑动块（96）和所述的第六加载弹簧（95）相接触的一端为圆柱形，该圆柱形端置于所述的第二底座（91）前端的孔中；在所述的第二滑动块（96）的另一端固定有第二摩擦片（97）；

所述的惯量匹配机构的结构是：在所述的第一滚珠丝杠（4）上、位于第一滚珠丝杠支撑支持端（7外）的伸出端上，从内向外依次套接有第一轴套（98）、配重块（99）、第二轴套（100）和螺母（101）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括光栅尺、激光干涉仪、扭矩传感器、加速度传感器中的一种或多种。