[發明專利]一種斜圈彈簧剛度的測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201110398609.5
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN102519798A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 王建平;劉成龍;張新榮;王軍
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01N3/14
• 分類號: G01N3/14
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

1.一種斜圈彈簧剛度的測量裝置，其特征在于：包括固定支座、活動支座和測量錐體(6)；所述固定支座由底座(1-1)及固定在底座(1-1)上的兩根平行豎桿A(1-2)組成，其中一根豎桿A(1-2)上設置有光柵尺A(3)，另一根豎桿A(1-2)上固定有彈簧座(7)，彈簧座(7)內設置有斜圈彈簧(8)；所述活動支座由呈“工”字型的兩根橫桿(2-1)和一根豎桿B(2-2)組成，豎桿B(2-2)與兩根豎桿A(1-2)平行，豎桿B(2-2)上設置有光柵尺B(4)，兩根橫桿(2-1)通過輪子(9)設置在帶有光柵尺A(3)的豎桿A(1-2)上；所述測量錐體(6)位于兩根橫桿(2-1)之間，測量錐體(6)的上端通過上彈簧(5-1)與一根橫桿(2-1)連接，下端通過下彈簧(5-2)與另一根橫桿(2-1)連接；所述斜圈彈簧(8)的軸心位于測量錐體(6)的中軸線上，測量錐體(6)為圓臺或圓錐形狀，斜圈彈簧(8)的內孔直徑值在測量錐體(6)兩個端面直徑值之間。

2.利用權利要求1所述的測量裝置對斜圈彈簧剛度進行測量的方法，其特征在于，包括以下操作步驟：

步驟1，

測量時，活動支座帶動測量錐體(6)向斜圈彈簧(8)方向運動，測量錐體(6)的小端面朝向斜圈彈簧(8)，在測量錐體(6)接觸斜圈彈簧(8)前，測量錐體(6)相對于活動支座無位移，測量錐體(6)接觸斜圈彈簧(9)后，測量錐體(6)進入斜圈彈簧(8)的位移x為：

x＝x₁-x₂????????(1)

其中，x₁為活動支座滑動的距離，x₂為上彈簧(5-1)和下彈簧(5-2)的變形距離；

則斜圈彈簧(8)在徑向的位移量為：

y=xtanα=x1-x2λ---(2)]]>

其中，α為測量錐體(6)的母線與高之間的夾角，λ是測量錐體(6)的錐度，也就是1/tanα；

步驟2，

若忽略測量錐體(6)與斜圈彈簧(8)之間的摩擦力，則上彈簧(5-1)和下彈簧(5-2)作用于測量錐體(6)的力為：

F＝F₁+F₂＝k₁x₂+k₂x₂＝(k₁+k₂)x₂????(3)

其中，F₁、F₂分別為上彈簧(5-1)和下彈簧(5-2)相對于活動支座的位移作用于測量錐體(6)的彈性力；k₁、k₂分別為上彈簧(5-1)和下彈簧(5-2)的剛度；

步驟3，

設斜圈彈簧(8)作用于測量錐體(6)的力為N，作用力N的方向垂直測量錐體(6)的側面，N在垂直方向上的分力為Nsinα；根據力的平衡關系有：

F＝Nsinα????????????????????????(4)

故

N=Fsinα=(k1+k2)x2sinα---(5)]]>

測量錐體(6)壓緊斜圈彈簧(8)的力為力N在水平方向的分力，即為：

P=Ncosα=(k1+k2)x2sinαcosα=(k1+k2)x2tanα=λ(k1+k2)x2---(6)]]>

步驟4，

由式(2)和式(6)，得到斜圈彈簧(8)的剛度為：

k=Py=λ2x2x1-x2(k1+k2)---(7).]]>