[发明专利]一种接触刚度测试装置及测试方法

说明书

本发明属于接触刚度测试方法研究及测试装置的设计领域，涉及一种接触刚度测试装置及测试方法，用于对接触刚度进行精确测试。本发明的测试装置可用于不同形状和不同尺寸零件接触刚度的测量，且实现了零件的自动装夹；采用补偿变形的方法，以及多点测量使得测试结果更加准确；实现了测试零件安装便捷、加载系统稳定、接触变形测试准确，同时对接触变形进行了补偿，消除了无关变形的影响；解决了目前接触刚度测试装置测试结果误差大，接触刚度测试设备零件装夹不便，测试装置复杂且不具有普适性的问题。

技术领域

本发明属于接触刚度测试方法研究及测试装置的设计领域，涉及一种接触刚度测试装置及测试方法，用于对接触刚度进行精确测试。

背景技术

接触刚度是零件结合面在外力作用下，抵抗接触变形的能力，机器整体的刚度特性很大程度上取决于零件之间的接触刚度。例如精密机床导轨要求有较大的接触刚度，以保证零件的加工精度；轴承滚动体和滚道之间的接触刚度直接决定了轴承的整体刚度特性。因此设计接触刚度的测试装置及提出接触刚度更加准确的测试方法对于机器零件的设计和安全使用具有重要的意义。

国内外有关专利或论文提出了接触刚度的测试装置及相关的测试方法。例如：一种接触刚度的高精度超声检测方法(CN103616436A)提出了一种接触刚度的超声检测方法，它采用宽频带超声波探头检测接触区域，之后计算两个以上频率下超声反射率，并将超声反射率及对应的频率带入新的结合面声学模型进行计算，最后将计算得到的结果采用修正公式进行修正，得到所要的接触刚度，该方法利用了结合面声学模型，使得计算结果更加准确，但测试设备昂贵且复杂，具有较大的操作难度。一种结合面静态法向接触刚度测量装置(CN201876396U)提出了一种利用轴向引伸计测量变形的接触刚度测试装置，该装置能够针对不同的正压力、不同的试验件材料特性等参数对结合面静态法向接触刚度进行测量，并利用实验结果分析正压力及试验件材料对法向接触刚度的影响规律，但由于该装置只采用了一个轴向引伸计进行测量零件变形，且装置未采用导向装置，使得所测试变形结果不准确，导致接触刚度测量不够精确。球面-回转面结合面接触刚度测试装置及方法(CN102426085A)提出了一种利用多个位移传感器进行接触变形的测量，并利用螺杆进行加载的接触刚度测试方法，该方法实现了加载稳定，利用多个位移传感器进行测量保证了变形测量的准确性，但该测试方法无法排除其余干扰变形的影响，使得最终零件的接触变形不够精确，且该装置对于零件的安装未形成成熟的安装夹具，使得零件装夹不方便。

发明内容

针对上述提出的目前接触刚度测试方法及测试装置存在的问题，本发明提出了一种接触刚度测试装置及测试方法，该测试装置可用于不同形状和不同尺寸零件接触刚度的测量，且实现了零件的自动装夹；采用补偿变形的方法，以及多点测量使得测试结果更加准确。实现了测试零件安装便捷、加载系统稳定、接触变形测试准确，同时对接触变形进行了补偿，消除了无关变形的影响。解决了目前接触刚度测试装置测试结果误差大，接触刚度测试设备零件装夹不便，测试装置复杂且不具有普适性的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种接触刚度测试装置，包括支架1、加载装置2、导向装置3、零件夹具4、测试装置5、上零件6和下零件7；支架1为测试装置的支撑装置，支架1内部的空间用于安装加载装置2、导向装置3、零件夹具4和测试装置5；测试装置5用于零件接触变形的精确测量；上零件6和下零件7为测试对象，安装在零件夹具4上。

所述的支架1包括上支撑板11、底板12和多根支柱，多根支柱对称布置，上支撑板11上的阶梯孔与支柱上端阶梯轴18进行配合，并通过支柱固定螺母17进行固定，底板12上表面上的沉孔与支柱底端阶梯轴19进行连接，形成框架结构；上支撑板11上设有中心通孔作为加载螺杆导套安装孔14，用于安装加载螺杆导套22；在上支撑板11的上表面、沿加载螺杆导套安装孔14的周围均布多个加载螺杆导套固定螺纹孔16，加载螺杆导套固定螺纹孔16的外围均布多个通孔作为导向杆支架固定光孔15；底板12上表面均布多个下零件夹具固定螺纹孔13。