一种精密人形杆纯弯曲力矩实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种精密人形杆纯弯曲力矩实验装置，该装置左侧的夹持端可以通过双列导轨沿水平方向轴向移动；右侧夹持端采用与左侧相同的蜗轮蜗杆实现绕竖直方向的旋转。与夹持端两侧蜗杆相连的手轮实现动力输入，带动蜗轮蜗杆旋转。该装置通过人形杆夹持端L型板上的腰型孔实现了对不同尺寸的人形杆的固定。人形杆弯曲过程中的弯矩、角度分别通过力矩传感器和角度传感器进行数据采集。本发明专利技术两端分别采用了相同型号的角度传感器和力矩传感器，可以保证在测量过程中人形杆对称变形只产生弯曲，而不存在扭转，从而更精密的进行数据采集。本发明专利技术对于人形杆纯弯曲过程中力学性能的研究，为人形杆在实际工程中的应用提供了理论基础。

A Precision Bending Torque Test Device for Man-Shaped Bar

The invention discloses an experimental device for pure bending moment of a precise human-shaped rod. The clamping end on the left side of the device can move axially along the horizontal direction through a double-row guide rail, and the right clamping end can rotate around the vertical direction by using the same worm wheel and worm as the left side. The handwheel connected with the worm at both sides of the clamping end realizes power input and drives the worm and worm to rotate. The device realizes the fixing of different sizes of the human-shaped bar by the waist-shaped hole on the L-shaped plate at the clamping end of the human-shaped bar. The bending moment and angle in the bending process of the human-shaped bar are collected by the moment sensor and the angle sensor respectively. The two ends of the invention adopt the same type of angle sensor and moment sensor respectively, which can ensure that the symmetrical deformation of the human-shaped rod only produces bending without torsion in the measurement process, so that data acquisition can be more precise. The invention provides a theoretical basis for the application of the human-shaped bar in practical engineering by studying the mechanical properties of the human-shaped bar in the pure bending process.

【技术实现步骤摘要】
一种精密人形杆纯弯曲力矩实验装置
本专利技术涉及一种精密人形杆纯弯曲力矩实验装置，属于空间可折展机构中超弹性伸杆

技术介绍
人形杆是一种类似于带簧的薄壁圆柱壳体，横截面与“人”字形状类似。人形杆的横截面可以被压平，并能够绕圆柱形滚筒缠绕，可实现收拢，并依靠自身弹性变形能实现自展开。2011年，NASA在太空中部署的第一个太阳帆就采用了人形杆。人形杆具有轻质、高收拢比、高刚度、高强度和自展开的特点，它由两个带簧经特殊工艺制造而成。尽管构成人形杆的两个带簧结构简单，但人形杆的力学性能是复杂和非线性化的。因此，充分了解人形杆的力学性能有助于人形杆在实际工程中的应用。2017年，美国的两位科学家使用了非接触式摄影法来测量人形杆在发生纯弯曲时所弯曲的角度，该法虽然简单直观，但是其测量误差较大。本专利技术采用了电位计对人形杆弯曲的角度能够进行精密的采集。
技术实现思路
本专利技术的目的是精确测量人形杆在弯曲实验中各个参数，为人形杆在实际工作中的应用提供理论基础，进而提供的一种精密人形杆纯弯曲力矩实验装置。本专利技术采用的技术方案是：一种精密人形杆纯弯曲力矩实验装置，包括蜗轮蜗杆传动装置、夹持装置、角度和力矩数据采集装置和辅助支撑装置，所述蜗轮蜗杆传动装置包括蜗杆、蜗轮、蜗轮轴、移动Z型板、第一轴承、套筒、定位销、手轮、固定Z型板、第二轴承、第三轴承、卡簧；所述夹持装置包括上压板、下撑板、L型板、内六角螺钉；所述角度和力矩数据采集装置包括电位计、连接块、力矩传感器、联轴器、U型板、紧定螺钉；辅助支撑装置包括轴承座、承接板、滑块、导轨、C型座、底板；所述蜗轮与蜗杆相啮合，所述蜗轮与蜗轮轴通过平键连接；所述蜗轮轴与套筒通过定位销固定；所述套筒通过螺栓安装在夹持装置的L型板上；所述第一轴承通过套筒固定在移动Z型板预留的孔内；所述移动Z型板通过螺栓固定在承接板上；所述第一轴承通过套筒固定在固定Z型板预留的孔内；所述固定Z型板通过螺栓安装在承接板上；所述第二轴承通过蜗轮轴的轴肩固定在承接板预留的孔内；所述第三轴承通过卡簧固定在轴承座预留的孔内；所述电位计通过螺栓安装在连接块上；所述连接块通过螺栓安装在轴承座上；所述轴承座通过螺栓安装在承接板上；所述力矩传感器的一端通过D型头固定在U型板上，另一端通过紧定螺钉安装在联轴器上；所述联轴器通过螺栓安装在蜗轮轴上；所述U型板通过螺栓安装在承接板上；所述滑块通过螺栓安装在承接板上；所述导轨通过螺栓安装在底板上；所述承接板通过螺栓安装在C型座上；所述C型座通过螺栓安装在底板上。其中，所述蜗轮蜗杆传动装置通过蜗轮和蜗杆实现大传动比减速。其中，所述夹持装置通过调节上压板和下撑板的距离可实现对不同尺寸人形杆的夹持。其中，所述角度和力矩数据采集装置通过电位计和力矩传感器可分别实现对人形杆在发生纯弯曲变形时角度和力矩的测量。其中，所述角度和力矩数据采集装置采用两对相同的电位计和力矩传感器，以保证人形杆两端相对于中心轴线所转过的角度相同和所受力矩相同，进而保证人形杆只发生弯曲而不发生扭转。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术采用涡轮蜗杆传动装置实现了比较大的减速比，能够测量的人形杆弯曲角度间隔较小，同时夹持端的可调性，使得可以对不同截面尺寸的人形杆进行实验。(2)本专利技术两个夹持端都安装有力矩传感器和角度传感器，在任意一个测量角度等两端的传感器读数相同时才采集一次有效数据，能够保证人形杆只产生弯曲，而不发生扭转，极大的提高了准确性。附图说明图1是本专利技术一种精密人形杆纯弯曲力矩实验装置整体结构立体示意图(视角一)；图2是本专利技术一种精密人形杆纯弯曲力矩实验装置整体结构立体示意图(视角二)；图3是人形杆截面图。具体实施方式以下结合附图以及具体实施方式进一步说明本专利技术。具体实施方式一：结合图2对本专利技术装置的实施方式进行说明。本实施方式是本机构包括以下部分：蜗轮蜗杆传动装置1、夹持装置2、角度和力矩数据采集装置3和辅助支撑装置4；所述蜗轮蜗杆传动装置1包括蜗杆101、蜗轮102、蜗轮轴103、移动Z型板104、第一轴承105、套筒106、定位销107、手轮108、固定Z型板109、第二轴承110、第三轴承111、卡簧112；所述夹持装置2包括上压板201、下撑板202、L型板203、内六角螺钉204；所述角度和力矩数据采集装置包括电位计301、连接块302、力矩传感器303、联轴器304、U型板305、紧定螺钉306；辅助支撑装置包括轴承座401、承接板402、滑块403、导轨404、C型座405、底板406；所述蜗轮102与蜗杆101相啮合，所述蜗轮102与蜗轮轴103通过平键连接；所述蜗轮轴103与套筒106通过定位销107固定；所述套筒106通过螺栓安装在夹持装置2的L型板203上；所述第一轴承105通过套筒106固定在移动Z型板104预留的孔内；所述移动Z型板104通过螺栓固定于承接板402，所述第一轴承105通过套筒106固定在固定Z型板109预留的孔内；所述固定Z型板109通过螺栓安装在承接板402上；所述第二轴承110通过蜗轮轴103的轴肩固定在承接板402预留的孔内；所述第三轴承111通过卡簧112固定在轴承座401预留的孔内；所述电位计301通过螺栓安装在连接块302上；所述连接块302通过螺栓安装在轴承座401上；所述轴承座401通过螺栓安装在承接板402上；所述力矩传感器303的一端通过D型头固定在U型板305上，另一端通过紧定螺钉306安装在联轴器304上；所述联轴器304通过螺栓安装在蜗轮轴103上；所述U型板305通过螺栓安装在承接板402上；所述滑块403通过螺栓安装在承接板402上；所述导轨404通过螺栓安装在底板406上；所述承接板402通过螺栓安装在C型座405上；所述C型座405通过螺栓安装在底板406上。具体实施方式二：所述蜗轮蜗杆传动装置1通过蜗轮102和蜗杆101实现大传动比减速。具体实施方式三：所述夹持装置2通过调节上压板201和下撑板202的距离可实现对不同尺寸人形杆的夹持。具体实施方式四：所述夹持装置2通过滑块403的移动可实现不同角度的弯曲。具体实施方式五：所述角度和力矩数据采集装置3通过电位计301进行角度测量。具体实施方式六：所述角度和力矩数据采集装置3通过力矩传感器303进行力矩测量。其工作原理为(参见图1～图2)：本测量机构由蜗轮蜗杆传动装置1、夹持装置2、角度和力矩数据采集装置3和辅助支撑装置4组成，能够完成人形杆的弯曲及相关数据的测量。通过蜗轮蜗杆传动装置可实现绕水平轴的旋转运动转换为夹持端绕竖直轴线的旋转运动，从而使运动方向发生90°的改变，从而实现人形杆两端同时弯曲；通过蜗轮蜗杆传动装置可实现1：30减速比，使得测量数据更精确。蜗杆一侧安装有电位计。通过电位计可测量蜗杆转过的角度，进而换算成人形杆弯曲的角度。蜗杆轴底部安装有力矩传感器。通过力矩传感器可测量出作用在蜗杆轴上的力矩，进而换算成人形杆所受的弯矩。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精密人形杆纯弯曲力矩实验装置，包括蜗轮蜗杆传动装置(1)、夹持装置(2)、角度和力矩数据采集装置(3)和辅助支撑装置(4)，其特征在于：所述蜗轮蜗杆传动装置(1)包括蜗杆(101)、蜗轮(102)、蜗轮轴(103)、移动Z型板(104)、第一轴承(105)、套筒(106)、定位销(107)、手轮(108)、固定Z型板(109)、第二轴承(110)、第三轴承(111)、卡簧(112)；所述夹持装置(2)包括上压板(201)、下撑板(202)、L型板(203)、内六角螺钉(204)；所述角度和扭矩数据采集装置(3)包括电位计(301)、连接块(302)、力矩传感器(303)、联轴器(304)、U型板(305)、紧定螺钉(306)；辅助支撑装置(4)包括轴承座(401)、承接板(402)、滑块(403)、导轨(404)、C型座(405)、底板(406)；所述蜗轮(102)与蜗杆(101)相啮合，所述蜗轮(102)与蜗轮轴(103)通过平键连接；所述蜗轮轴(103)与套筒(106)通过定位销(107)固定；所述套筒(106)通过螺栓安装在夹持装置(2)的L型板(203)上；所述第一轴承(105)通过套筒(106)固定在移动Z型板(104)预留的孔内；所述移动Z型板(104)通过螺栓固定在承接板(402)上；所述第一轴承(105)通过套筒(106)固定在固定Z型板(109)预留的孔内；所述固定Z型板(109)通过螺栓安装在承接板(402)上；所述第二轴承(110)通过蜗轮轴(103)的轴肩固定在承接板(402)预留的孔内；所述第三轴承(111)通过卡簧(112)固定在轴承座(401)预留的孔内；所述电位计(301)通过螺栓安装在连接块(302)上；所述连接块(302)通过螺栓安装在轴承座(401)上；所述轴承座(401)通过螺栓安装在承接板(402)上；所述力矩传感器(303)的一端通过D型头固定在U型板(305)上，另一端通过紧定螺钉(306)安装在联轴器(304)上；所述联轴器(304)通过螺栓安装在蜗轮轴(103)上；所述U型板(305)通过螺栓安装在承接板(402)上；所述滑块(403)通过螺栓安装在承接板(402)上；所述导轨(404)通过螺栓安装在底板(406)上；所述承接板(402)通过螺栓安装在C型座(405)上；所述C型座(405)通过螺栓安装在底板(406)上。...

【技术特征摘要】
1.一种精密人形杆纯弯曲力矩实验装置，包括蜗轮蜗杆传动装置(1)、夹持装置(2)、角度和力矩数据采集装置(3)和辅助支撑装置(4)，其特征在于：所述蜗轮蜗杆传动装置(1)包括蜗杆(101)、蜗轮(102)、蜗轮轴(103)、移动Z型板(104)、第一轴承(105)、套筒(106)、定位销(107)、手轮(108)、固定Z型板(109)、第二轴承(110)、第三轴承(111)、卡簧(112)；所述夹持装置(2)包括上压板(201)、下撑板(202)、L型板(203)、内六角螺钉(204)；所述角度和扭矩数据采集装置(3)包括电位计(301)、连接块(302)、力矩传感器(303)、联轴器(304)、U型板(305)、紧定螺钉(306)；辅助支撑装置(4)包括轴承座(401)、承接板(402)、滑块(403)、导轨(404)、C型座(405)、底板(406)；所述蜗轮(102)与蜗杆(101)相啮合，所述蜗轮(102)与蜗轮轴(103)通过平键连接；所述蜗轮轴(103)与套筒(106)通过定位销(107)固定；所述套筒(106)通过螺栓安装在夹持装置(2)的L型板(203)上；所述第一轴承(105)通过套筒(106)固定在移动Z型板(104)预留的孔内；所述移动Z型板(104)通过螺栓固定在承接板(402)上；所述第一轴承(105)通过套筒(106)固定在固定Z型板(109)预留的孔内；所述固定Z型板(109)通过螺栓安装在承接板(402)上；所述第二轴承(110)通过蜗轮轴(103)的轴肩固定在承接板(402)预留的孔内；所述第三轴承(111)通过卡簧(112)固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨慧，张群，王岩，刘恋，王金瑞，陆思良，刘永斌，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34