本发明专利技术的球面-回转面结合面接触刚度测试装置，包括在框形测试台架中设置有下试件、球体试件、上试件和加载组件，加载组件中的三向力传感器上连接有套筒，套筒的上端口连接有挡圈，套筒的外圆套装有法兰套，法兰套的上表面与框形测试台架顶板固定连接；穿过框形测试台架顶板及挡圈设置有一加载螺杆，在上试件上安装有多个位移传感器。本发明专利技术还公开了利用上述的装置进行各种球面-回转面结合面接触刚度测试的方法，使用加载组件加载，由三向力传感器测出该Z向载荷，通过各个位移传感器测出Z向位移，通过相应公式得到球面-回转面结合面的接触刚度。本发明专利技术装置使得球面-回转面接触刚度测试的准确性显著提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械结构的结合面测试
，涉及机械结构中典型的球面与圆锥面、球面与球窝、球面与平面、球面与直形沟道、球面与环形内沟道、球面与环形外沟道等球面与回转面的结合面接触刚度测试，具体涉及一种球面-回转面结合面接触刚度测试装置，本专利技术还涉及利用该装置进行球面-回转面结合面接触刚度的测试方法。
技术介绍
机械结构中典型的回转面主要有球面(双自由度回转面，外球面)、球窝(内球面)、平面(半径无穷大的单自由度回转面)、圆锥面(直母线与回转轴线成一定夹角且共面的单自由度回转面)、直形沟道(内圆柱面，直母线与回转轴线平行的单自由度回转面)、环形沟道回转面(圆弧母线与回转轴线共面的单自由度回转面，又分为环形内沟道回转面和环形外沟道回转面)。由球体的球面与回转体的回转面接触而组成的结合面称为球面-回转面结合面，主要类型包括球面-圆锥面结合面、球面-球窝结合面、球面-平面结合面、球面-直形沟道结合面、球面-环形内沟道结合面、球面-环形外沟道结合面六种类型。球面-回转面结合面的接触刚度一般采用基于基础检测数据的解析方法获取，解析方法及解析结果的可靠性必须用测试进行验证，但由于球面-回转面结合面是存在于测试系统之中，特别是球体的位移直接检测困难，如果测试方法获取的球面-回转面结合面的接触刚度不准确，就不能可靠地用它去验证球面-回转面结合面的接触刚度解析方法的正确性，也不能用测试方法获取和积累准确的球面-回转面结合面接触刚度数据资源，因此测试技术方案、测试装置和具体实施的测试方法对保证测试的准确性非常关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种球面-回转面结合面接触刚度测试装置，解决了现有技术中存在的，进行球面-回转面结合面的接触刚度测试的准确性难以保证的问题。本专利技术的另一目的是提供一种球面-回转面结合面接触刚度的测试方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种球面-回转面结合面接触刚度测试装置，包括在框形测试台架中，沿框形测试台架竖轴方向，从框形测试台架底板至框形测试台架顶板之间依次设置有上端具有回转面的下试件、球体试件、下端具有回转面的上试件和加载组件，上试件的回转面压在球体试件上，球体试件压在下试件的回转面上，下试件固定在框形测试台架底板上，所述的加载组件包括安装在上试件上表面的三向力传感器，三向力传感器上通过连接螺钉连接有套筒，套筒的下端凸圆台套装在三向力传感器的外圆上，套筒的上端口固定连接有挡圈，套筒的上端外圆上套装有法兰套，套筒的外径与法兰套的内孔配合，法兰套的上表面与框形测试台架顶板固定连接；穿过框形测试台架顶板、法兰套的上端、挡圈设置有一加载螺杆，加载螺杆与连接螺钉和三向力传感器同轴设置，在挡圈两边的加载螺杆上分别安装有止推轴承和径向轴承，在上试件上安装有多个位移传感器，每个位移传感器测头对准下试件，沿平行于Z 轴且对称于球体试件球心的周围布置。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种球面-回转面结合面接触刚度的测试方法，利用一套测量装置，包括在框形测试台架中，沿框形测试台架竖轴方向，从框形测试台架底板至框形测试台架顶板之间依次设置有上端具有回转面的下试件、球体试件、下端具有回转面的上试件和加载组件，上试件的回转面压在球体试件上，球体试件压在下试件的回转面上，下试件固定在框形测试台架底板上，所述的加载组件包括安装在上试件上表面的三向力传感器，三向力传感器上通过连接螺钉连接有套筒，套筒的下端凸圆台套装在三向力传感器的外圆上，套筒的上端口固定连接有挡圈，套筒的上端外圆上套装有法兰套，套筒的外径与法兰套的内孔配合，法兰套的上表面与框形测试台架顶板固定连接；穿过框形测试台架顶板、法兰套的上端、挡圈设置有一加载螺杆，加载螺杆与连接螺钉和三向力传感器同轴设置，在挡圈两边的加载螺杆上分别安装有止推轴承和径向轴承，在上试件上安装有多个位移传感器，每个位移传感器测头对准下试件，沿平行于Z 轴且对称于球体试件球心的周围布置，利用上述的装置，该方法按照以下步骤实施①首先调整各部件使Z向载荷Fz的作用线平行于Z轴并通过球体试件的球心，用三向力传感器的读数进行调整监视，监视调整至三向力传感器其他分力近似为零，只有沿三向力传感器的轴向分力，即为Z向载荷Fz;②将多个位移传感器固定在上试件上，测头对准下试件，且安装点及测量点靠近球体试件，然后调整各个位移传感器的安装，沿平行于Z轴且对称于球体试件球心的周围布置多个位移传感器，用位移传感器的读数进行调整监视，使在施加Z向载荷Fz时各个位移传感器的读数值变化近似一致，以保证测量的位移、与Z向载荷Fz的方向一致；再使用有限元方法计算上试件、球体试件和下试件的变形，将其影响从检测结果中扣除，使测量值 δζ中只包含回转面-球面-回转面的双结合面接触变形；③使用加载组件进行加载，转动加载螺杆向下对上试件施加Z向载荷Fz，由三向力传感器测出该ζ向载荷Fz，同时通过各个位移传感器测出上试件与下试件之间的Z向相对位移，取各个位移传感器测量值的平均值作为δ ζ，最后通过相应公式得到球面-回转面结合面的接触刚度。本专利技术的有益效果是，通过回转面-球面-回转面的双结合面测试方案，获得球面-圆锥面接触刚度、球面-球窝接触刚度、平面-球面结合面刚度、直形沟道-球面结合面刚度、环形内沟道-球面结合面刚度及环形外沟道-球面结合面刚度六种类型球面-回转面的单结合面接触刚度；通过并行测试验证，提高了上述球面-回转面的单结合面接触刚度测试值的准确性、可靠性。另外，采用本专利技术的测试装置，还能够进行回转体回转面半径与球体球面相等和不等的球面-回转面接触刚度测试。附图说明图1是本专利技术测试装置的结构示意图；图2是本专利技术方法进行圆锥面-球面-圆锥面的双结合面接触刚度测试的试件结构示意图；图3是本专利技术方法进行球窝-球面-球窝的双结合面接触刚度测试的试件结构示意图；图4是本专利技术方法进行球窝-球面-圆锥面的双结合面接触刚度测试的试件结构示意图；图5是本专利技术方法进行平面-球面-圆锥面的双结合面接触刚度测试的试件结构示意图；图6是本专利技术方法进行平面-球面-球窝的双结合面接触刚度测试的试件结构示意图；图7是本专利技术方法进行直形沟道-球面-圆锥面的双结合面接触刚度测试的试件结构示意图，图a是截面示意图，图b是图a中的A-A截面示意图；图8是本专利技术方法进行直形沟道-球面-球窝的双结合面接触刚度测试的试件结构示意图，图a是截面示意图，图b是图a中的B-B截面示意图；图9是本专利技术方法进行环形内沟道-球面-圆锥面的双结合面接触刚度测试的试件结构示意图，图a是截面示意图，图b是图a中的C-C截面示意图；图10是本专利技术方法进行环形内沟道-球面-球窝的双结合面接触刚度测试的试件结构示意图，图a是截面示意图，图b是图a中的D-D截面示意图；图11是本专利技术方法进行环形外沟道-球面-圆锥面的双结合面接触刚度测试的试件结构示意图，图a是截面示意图，图b是图a中的E-E截面示意图；图12是本专利技术方法进行环形外沟道-球面-球窝的双结合面接触刚度测试的试件结构示意图，图a是截面示意图，图b是图a中的F-F截面示意图。图中，1.下试件，2.球体试件，3.上试件，4.三向力传感器，5.螺钉，6.套筒，7.螺母，8.径向轴承，9.挡圈，10.止推轴承，11.法兰套，12.加载螺杆，1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉美，刘耀，张隆义，张广鹏，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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