[发明专利]一种柔性支撑扭转刚度参数简易测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种柔性支撑扭转刚度参数简易测试装置，包括：用于固定待测柔性支撑的基座，用于向待测柔性支撑施加扭矩的施力组件，以及用于检测待测柔性支撑在外部扭矩作用下所产生的变形的检测组件；所述检测组件包括位移传感器和水平位移放大杆；所述水平位移放大杆的一端固定在待测柔性支撑的上端面，所述水平位移放大杆的中心线与待测柔性支撑的轴线相交，所述位移传感器检测所述水平位移放大杆的另一端的位移量。本发明还公开了一种柔性支撑扭转刚度参数简易测试方法。本发明通过改变标准精密砝码的重力，来调整施加给待测柔性支撑的载荷，能够获得多组柔性支撑扭转刚度的测量数据，求取所测扭转刚度数据的均值，可大大提高所测刚度的精度。

技术领域

本发明涉及一种扭转刚度参数测试装置及测试方法，特别涉及一种柔性支撑扭转刚度参数简易测试装置及测试方法。

背景技术

柔性支撑是由柔性铰链作为基本单元通过串并联的方式组合构成的。

柔性支撑具有无空回、无摩擦、无间隙、无噪声、无磨损、空间尺寸小、运动灵敏度高、容易控制、运行稳定等许多优点。在宇航、机器人、光学、生物工程等诸多领域得到广泛的应用，是精密机械、精密测量仪表、微纳米器件中的重要元件。如空间飞行器中姿态调整机构、天文望远镜上自适应调整机构、航天器上微波天线的对准机构、太阳能帆板折叠机构、机器人腕力传感器、高精度小量程扭矩传感器等。

柔性支撑刚度分为工作方向刚度和非工作方向刚度，工作方向包括在M_X和M_Y的作用下，柔性支撑绕X轴和Y轴的转动；非工作方向包括在M_Z的作用下柔性支撑绕Z轴的微小转动和在F_Z的作用下柔性支撑沿Z轴的伸缩变形。柔性支撑在M_Z作用下变形极小，且不易施加M_Z。

柔性支撑遵循小变形假设，假设柔性支撑一端为相对固定端，另一端为自由端，其扭转刚度的测量原理即是胡可定律。柔性支撑的扭转刚度K等于其自由端受到的扭矩M_Z与自由端角变形θ的比值。柔性支撑扭转刚度测试仅需要获得柔性铰链受到转矩的大小和自由端角变形量即可。

目前，有的柔性支撑扭转刚度测试装置的结构比较复杂，尤其是向待测柔性支撑施加扭矩的施力组件，以及检测待测柔性支撑在外部扭矩作用下所产生的变形的检测组件，制造或购买的成本较高，不便使用，有的结构简单但不能多次精确定量施加扭矩和检测变形量，使得柔性支撑扭转刚度的检测精度比较低。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种制造成本低、操作简便且检测精度高的柔性支撑扭转刚度参数简易测试装置及测试方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种柔性支撑扭转刚度参数简易测试装置，包括：用于固定待测柔性支撑的基座，用于向待测柔性支撑施加扭矩的施力组件，以及用于检测待测柔性支撑在外部扭矩作用下所产生的变形的检测组件；所述检测组件包括位移传感器和水平位移放大杆；所述水平位移放大杆的一端固定在待测柔性支撑的上端面，所述水平位移放大杆的中心线与待测柔性支撑的轴线相交，所述位移传感器检测所述水平位移放大杆的另一端的位移量。

进一步地，所述施力组件包括水平传动杆和两个施力支架；待测柔性支撑的上端面中心对称固接所述水平传动杆；两个所述施力支架以待测柔性支撑的轴心为中心对称设置；每个所述施力支架上部设有滑轮；所述滑轮绕接有柔性线；所述柔性线的一端与所述水平传动杆的端部垂直固定，所述柔性线的另一端连接有砝码。

进一步地，所述水平传动杆，其为方柱型，其与待测柔性支撑通过螺栓固接；其两端于水平方向对称开有通孔，所述通孔的轴线与端面平行，所述柔性线穿过所述通孔后固定。

进一步地，所述滑轮包括轴承；所述轴承的内圈固接在所述施力支架上，所述轴承的外表面设有凹槽；所述柔性线绕接在所述凹槽内。