[发明专利]一种接触式两圆柱体轴线交叉角度自动测量装置

说明书

本发明公开了一种接触式两圆柱体轴线交叉角度自动测量装置，该装置由装置平台、检测装置、驱动装置组成。装置平台起支撑、固定作用，装置平台能够有效的支撑起检测装置及驱动装置。装置平台圆周导轨的边缘部分放置径向圆光栅，有效的自动测量和控制角位移。该装置能够适用于不同尺寸大小的试件，适用范围较广，可以满足不同的实验需求。检测装置能够实时监测施加力的大小，便于对结合面力学特性进行研究。该装置安装方法简单，原理清晰，自动控制，操作简便。

技术领域

本发明涉及到结合面实验测量领域，具体涉及通过该测量装置获取结合面在一定受力条件下相互接触时控制并测量轴线交叉角度的变化情况，尤其涉及一种接触式圆柱体轴线交叉角度自动测量装置。

背景技术

研究表明，机床中结合面的刚度约占机床总刚度的60％～80％，结合面的接触阻尼占机床全部阻尼的90％以上。而如何获取结合面力学特性一直是研究难题。在现有结合面研究中，研究者基于各自无规则的粗糙面，采用加工方法、表面粗糙度大小、分形与统计等参数对结合面进行分类和描述，并采用赫兹接触理论方法，试图解决任意结合面力学特性实验或者分析问题。在实际中即便结合面轻微改变接触位置，力学特性也会发生改变，更不用说不同结合面之间力学特性所存在的差异了。该现象的存在，造成了后续研究困难。尤其体现在，当后续研究与前面实验数据存在差异时，无法复制前面研究者所采用表面形貌的结合面，导致结合面力学特性实验结果无法追溯和验证。

实际中，机加工表面往往存在规律性和周期性的表征，特别在精密加工过程中，然而现有的结合面力学特征研究中并未充分利用这些形貌信息。本装置基于规则表面形貌中特殊的圆柱波形微观形貌结合面，抽取出两圆柱接触问题，测量弹性范围内，竖直方向加载不同外加压力，控制并测量两圆柱轴线交叉角度的变化情况，从而方便后续实验测量两圆柱在竖直方向上的接触间隙变化情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制造周期短、安装方便并且自动控制、高效低成本的实验测量装置，解决两圆柱在不同外加载荷下相互接触时，手动控制两圆柱体轴线交叉角度不方便且误差太大的问题。

为实现上述目的，本发明提供接触式圆柱体轴线交叉角度自动测量装置，技术方案如下：

接触式圆柱体轴线交叉角度自动测量装置，该装置由装置平台、检测装置、驱动装置组成。装置平台起支撑、固定作用，装置平台能够有效的支撑起检测装置及驱动装置。装置平台圆周导轨的边缘部分放置径向圆光栅，有效的自动测量和控制角位移。该装置能够适用于不同尺寸大小的试件，适用范围较广，可以满足不同的实验需求。检测装置能够实时监测施加力的大小，便于对结合面力学特性进行研究。驱动装置能够通过电机自动控制上试件的圆周移动，且滑座部分是由强度高、重量轻、耐蚀性好、加工性能优的铝合金板为主要原材料制作，下部安装的四个滑轮运行流畅，精度较高。自动改变两圆柱接触的轴线角度，并通过刻度指针与圆光栅的作用实时监测角度值的大小。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于，该装置立足于规则表面形貌中特殊的圆柱波形微观形貌结合面，使用把圆弧齿条和圆弧导轨合在一起的带齿轮齿圈驱动滑座的弧形导轨，把齿轮和电机、试件安装在滑座上，使电机驱动试件运动，改变两圆柱接触的轴线交叉角度，并通过滑座上的指针及圆光栅实时测量角度大小，为后续两圆柱接触间隙的测量提供试验依据。该装置安装方法简单，原理清晰，自动控制，操作简便。

附图说明

图1本发明整体结构示意图。

图2带齿轮齿圈驱动滑座的圆周导轨结构轴测图。

图3带齿轮齿圈驱动滑座的圆周导轨结构俯视图

图中：1为装置平台，2为角圆光栅，3为带齿轮齿圈驱动滑座的圆周导轨， 4为滑座，5为刻度指针，6为电机，7为滑座上的试件卡紧装置，8为上试件， 10为下试件，9为力检测探头，11为下试件卡紧装置，12为支撑结构，13为检测装置，14为连接结构，15为施力平台，16为砝码，17为齿圈。