[发明专利]基于零刚度挠性支承的扭矩校准测量装置

权利要求书

1.一种基于零刚度挠性支承的扭矩校准测量装置，包括挠性支承(8)、标准扭矩梁(1)、负刚度组件、砝码加载机构、电磁力矩器、激光位移传感器(3)以及信号控制测量电路(5)，其特征在于：所述挠性支承(8)的下端与基座固定连接，上端与标准扭矩梁(1)固定连接，挠性支承(8)的旋转中心“O”与标准扭矩梁(1)的中心轴线“Y”重合，且与标准扭矩梁(1)的质心重合；砝码加载机构的两个砝码盘分别安装在标准扭矩梁(1)的两侧，实现砝码的加挂；标准扭矩梁(1)上通过螺杆(10)安装负刚度组件的配重质量块(9)，激光位移传感器(3)安装在基座上对标准扭矩梁(1)的偏转位移进行测量；标准扭矩梁(1)的两侧对称安装一个电磁力矩器；激光位移传感器(3)电信号输出端连接到信号控制测量电路(5)上；信号控制测量电路(5)对激光位移传感器(3)输出的电信号进行功率放大，驱动电磁力矩器动作把标准扭矩梁(1)拉平；电磁力矩器输出的电信号通过信号控制测量电路(5)采集，并根据采集到的电信号计算出实时扭矩载荷。

2.根据权利要求1所述的基于零刚度挠性支承的扭矩校准测量装置，其特征在于：所述挠性支承(8)为“X”型结构，“X”型结构的挠性支承采用SZK或3J58高弹性合金钢制作，工作时，“X”型结构的挠性支承(8)在扭矩载荷作用下发生弯曲变形，带动标准扭矩梁（1）转动。

3.根据权利要求1所述的基于零刚度挠性支承的扭矩校准测量装置，其特征在于：所述配重质量块(9)的重量及配重质量块(9)质心到旋转中心的距离R，满足挠性支承零刚度的特性，使标准扭矩梁(1)在挠性支承零刚度状态下迅速偏转，其中：

使标准扭矩梁和挠性支承偏转到θ角的外力矩表示为：

(1)

由挠性支承产生的弹性恢复力矩

(2)

由配重质量块的重量W3产生的力矩

(3)

式中： M为施加扭矩载荷；W1、W2为重量不等的砝码质量块；L为标准扭矩梁长度的一半；θ为挠性支承偏转角度；为挠性支承弹性恢复力矩；为挠性支承的扭转角刚度系数；为配重质量块产生的力矩；为配重质量块的重量；R为配重质量块质心到支承旋转中心“O”点的中心距；

由于变形角θ非常小，并令

(3)式可写为

若要达到零刚度，需满足

。