机械解耦式鞍座六分力测力平台制造技术

本实用新型专利技术涉及一种机械解耦式鞍座六分力测力平台，包括平台框架、四个三分力传感器、四个柔性铰；四个三分力传感器并联固定于平台框架中，且分布在同一个测量平面上，测量平面为Oxy平面；每个三分力传感器上表面分别对应安装一个柔性铰，柔性铰上表面为测力安装面；柔性铰能够在Oxy平面的两个方向(x轴和y轴)上较小的角度范围内自由摆动和绕垂直轴z方向转动。本实用新型专利技术利用设计的柔性铰把传感器与鞍座处的固支连接转变为铰支连接，避免鞍座上的力矩传递给三分力传感器，进而实现测力平台的机械解耦；且能够满足大量程、大尺寸、高精度的需求，方便技术人员快速分析鞍座牵引力的实车测试数据。测试数据。测试数据。

【技术实现步骤摘要】
机械解耦式鞍座六分力测力平台


[0001]本技术属于传感器研制
，具体涉及一种用于半挂牵引车鞍座牵引力实车测试的机械解耦式鞍座六分力测力平台。

技术介绍

[0002]为了改善半挂牵引车(如图1所示)主挂匹配问题，需要进行鞍座牵引力的实车测试。半挂牵引车的鞍座(如图2所示)是个可以摆动的马蹄形的耐磨钢板，拖车压力作用在鞍座上。鞍座尺寸为795mm(沿车长方向)
×
960mm(沿车宽方向)。
[0003]因此，鞍座牵引力的实车测试需要大量程(约40吨)、大尺寸(与鞍座尺寸相当)的六分力测力传感器或者测力平台，研制一款大量程、大尺寸、精度高且能方便技术人员快速分析测试数据的六分力测力传感器或测力平台至关重要。
[0004]为了保证测量精度，一般应变式六分力传感器采用线切割工艺使传感器一体成型，但该工艺只适用于体积不大的传感器。当六分力传感器体积较大且由于内部结构复杂，此时线切割工艺存在切割难度大且切割时间长的问题。
[0005]因此，对于大量程、大尺寸、六分力的测试需求，一般通过多个小尺寸传感器并联或串联组合而成的测力平台来解决。
[0006]维间耦合是影响六分力传感器测量精度和稳定性的重要因素。
[0007]六分力测力平台根据各分力间解耦的方法可以分为：数学模型解耦式测力平台和机械解耦式测力平台。其中，数学模型解耦是指运用数学方法消除或抑制传感器各分力之间的耦合，该类测力平台以Stewart平台为代表，用六个拉压传感器并联而成，缺点是测量数据处理方法复杂，所需时间较长，不能快速直观得到所测力的大小；机械解耦是指从设计上消除或抑制各分力之间的耦合，该类测力平台可根据各分力标定系数矩阵快速计算出各个方向分力的大小，实时性强、直观性强。
[0008]目前，机械解耦式测力平台研究较少，主要原因是若把多个多分力传感器简单并联而形成的测力平台并不能实现机械解耦。由图3可知，多个传感器简单并联使用，等价于固支连接；由受力分析可知，该种受力属于结构力学中的超静定问题，难以求解。且在施加一个纯力F(无力矩)的情况下，传感器在输出力的同时还输出了力矩，而传感器中的力矩亦会对力的输出产生干扰，最终导致数据失真。
[0009]因此，研制机械解耦式测力平台的关键在于使组成测力平台的各传感器不承受力矩作用。

技术实现思路

[0010]本技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种机械解耦式鞍座六分力测力平台，该平台利用设计的柔性铰把传感器与鞍座处的固支连接转变为铰支连接，避免鞍座上的力矩传递给三分力传感器，进而实现测力平台的机械解耦；且能够满足大量程、大尺寸、高精度的需求，方便技术人员快速分析鞍座牵引力的实车测试数
据。
[0011]本技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
[0012]一种机械解耦式鞍座六分力测力平台，包括平台框架、四个三分力传感器、四个柔性铰；四个三分力传感器并联固定于平台框架中，且分布在同一个测量平面上，所述测量平面为Oxy平面；每个三分力传感器上表面分别对应安装一个柔性铰，所述柔性铰上表面为测力安装面；所述柔性铰的Z1平面从中部分别以A1、A2为端点沿着x轴的正向和反向开设x向线切割槽，从而释放沿着y轴扭转的力矩My；端点A1、A2之间的距离为Z1平面的剩余宽度d1，剩余宽度d1需要大于测力平台x方向承受最大力时对应的最大应变量；所述柔性铰的Z2平面从中部分别以B1、B2为端点沿着y轴的正向和反向开设y向线切割槽，从而释放沿着x轴扭转的力矩Mx；端点B1、B2之间的距离为Z2平面的剩余宽度d2，剩余宽度d2需要大于测力平台y方向承受最大力时对应的最大应变量；所述Z1平面与Z2平面为沿着柔性铰z轴方向上的两个平行的水平面。
[0013]上述方案中，所述x向线切割槽和y向线切割槽均通过线切割工艺成型。
[0014]上述方案中，端点A1、A2处分别设置轴线与y轴平行的线切割工艺孔。
[0015]上述方案中，端点B1、B2处分别设置轴线与x轴平行的线切割工艺孔。
[0016]上述方案中，所述柔性铰的下表面与三分力传感器上表面固定连接，柔性铰的上表面与鞍座固定连接。
[0017]上述方案中，固定连接的方式为螺钉连接。
[0018]上述方案中，所述柔性铰为40CrNiMo材质。
[0019]上述方案中，所述机械解耦式鞍座六分力测力平台还包括平台盖板，所述平台盖板安装于所述平台框架的上表面；所述平台盖板上对应于所述柔性铰的位置开设用于柔性铰穿过的开孔。
[0020]上述方案中，所述机械解耦式鞍座六分力测力平台还包括起重吊环，所述起重吊环安装在平台框架侧边。
[0021]上述方案中，所述平台框架为内部中空的立方体结构，平台框架底面与车架连接。
[0022]本技术的有益效果在于：
[0023]1、本技术鞍座六分力测力平台上的四个三分力传感器上表面分别与四个柔性铰串联，四个柔性铰上表面与鞍座固定连接。由于该柔性铰能够在Oxy平面的两个方向(x轴和y轴)上较小的角度范围内自由摆动和绕垂直轴转动，柔性铰把传感器与鞍座处的固支连接转变为铰支连接，避免鞍座上的力矩传递给三分力传感器，进而实现测力平台的机械解耦。
[0024]2、柔性铰通过线切割工艺成型，制作方便、成本低。
[0025]3、本技术鞍座六分力测力平台，能够满足大量程、大尺寸、高精度的需求，方便技术人员快速分析鞍座牵引力的实车测试数据。
附图说明
[0026]下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：
[0027]图1是半挂牵引车示意图；
[0028]图2是半挂牵引车的鞍座示意图；
[0029]图3是现有技术中应变式传感器的受力图，其中：
[0030](3
‑
1)单个应变式传感器变形前示意图；
[0031](3
‑
2)单个应变式传感器受力变形后示意图；
[0032](3
‑
3)两个应变式传感器并联受力变形示意图；
[0033](3
‑
4)两个应变式传感器并联受力变形后，以连接板为对象的受力分析示意图。
[0034]图4是本技术机械解耦式鞍座六分力测力平台的安装示意图；
[0035]图5是本技术机械解耦式鞍座六分力测力平台的结构主视图；
[0036]图6是本技术机械解耦式鞍座六分力测力平台的结构俯视图；
[0037]图7是本技术鞍座六分力测力平台的柔性铰的三维示意图；
[0038]图8是图7所示柔性铰的主视图；
[0039]图9是图7所示柔性铰的左视图；
[0040]图10是本技术鞍座六分力测力平台的平台盖板的俯视图；
[0041]图11是本技术加装柔性铰后应变式传感器的受力图，其中：
[0042](1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械解耦式鞍座六分力测力平台，其特征在于，包括平台框架、四个三分力传感器、四个柔性铰；四个三分力传感器并联固定于平台框架中，且分布在同一个测量平面上，所述测量平面为Oxy平面；每个三分力传感器上表面分别对应安装一个柔性铰，所述柔性铰上表面为测力安装面；所述柔性铰的Z1平面从中部分别以A1、A2为端点沿着x轴的正向和反向开设x向线切割槽，从而释放沿着y轴扭转的力矩My；端点A1、A2之间的距离为Z1平面的剩余宽度d1，剩余宽度d1需要大于测力平台x方向承受最大力时对应的最大应变量；所述柔性铰的Z2平面从中部分别以B1、B2为端点沿着y轴的正向和反向开设y向线切割槽，从而释放沿着x轴扭转的力矩Mx；端点B1、B2之间的距离为Z2平面的剩余宽度d2，剩余宽度d2需要大于测力平台y方向承受最大力时对应的最大应变量；所述Z1平面与Z2平面为沿着柔性铰z轴方向上的两个平行的水平面。2.根据权利要求1所述的机械解耦式鞍座六分力测力平台，其特征在于，所述x向线切割槽和y向线切割槽均通过线切割工艺成型。3.根据权利要求2所述的机械解耦式鞍座六分力测力平台，其特征在于，端点A1、A2处分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小仨，黄朝炎，李芬，姜曼松，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：