[發明專利]一種接觸式兩圓柱體軸線交叉角度自動測量裝置

有效

• 申請號: 201810314944.4
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108571943B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 郭鐵能;王一杰;閆志杰;白春生;曹進選;楊濤
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01B21/22
• 分類號: G01B21/22
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種接觸式兩圓柱體軸線交叉角度自動測量裝置，該裝置由裝置平臺、檢測裝置、驅動裝置組成。裝置平臺起支撐、固定作用，裝置平臺能夠有效的支撐起檢測裝置及驅動裝置。裝置平臺圓周導軌的邊緣部分放置徑向圓光柵，有效的自動測量和控制角位移。該裝置能夠適用于不同尺寸大小的試件，適用范圍較廣，可以滿足不同的實驗需求。檢測裝置能夠實時監測施加力的大小，便于對結合面力學特性進行研究。該裝置安裝方法簡單，原理清晰，自動控制，操作簡便。

技術領域

本發明涉及到結合面實驗測量領域，具體涉及通過該測量裝置獲取結合面在一定受力條件下相互接觸時控制并測量軸線交叉角度的變化情況，尤其涉及一種接觸式圓柱體軸線交叉角度自動測量裝置。

背景技術

研究表明，機床中結合面的剛度約占機床總剛度的60％～80％，結合面的接觸阻尼占機床全部阻尼的90％以上。而如何獲取結合面力學特性一直是研究難題。在現有結合面研究中，研究者基于各自無規則的粗糙面，采用加工方法、表面粗糙度大小、分形與統計等參數對結合面進行分類和描述，并采用赫茲接觸理論方法，試圖解決任意結合面力學特性實驗或者分析問題。在實際中即便結合面輕微改變接觸位置，力學特性也會發生改變，更不用說不同結合面之間力學特性所存在的差異了。該現象的存在，造成了后續研究困難。尤其體現在，當后續研究與前面實驗數據存在差異時，無法復制前面研究者所采用表面形貌的結合面，導致結合面力學特性實驗結果無法追溯和驗證。

實際中，機加工表面往往存在規律性和周期性的表征，特別在精密加工過程中，然而現有的結合面力學特征研究中并未充分利用這些形貌信息。本裝置基于規則表面形貌中特殊的圓柱波形微觀形貌結合面，抽取出兩圓柱接觸問題，測量彈性范圍內，豎直方向加載不同外加壓力，控制并測量兩圓柱軸線交叉角度的變化情況，從而方便后續實驗測量兩圓柱在豎直方向上的接觸間隙變化情況。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制造周期短、安裝方便并且自動控制、高效低成本的實驗測量裝置，解決兩圓柱在不同外加載荷下相互接觸時，手動控制兩圓柱體軸線交叉角度不方便且誤差太大的問題。

為實現上述目的，本發明提供接觸式圓柱體軸線交叉角度自動測量裝置，技術方案如下：

接觸式圓柱體軸線交叉角度自動測量裝置，該裝置由裝置平臺、檢測裝置、驅動裝置組成。裝置平臺起支撐、固定作用，裝置平臺能夠有效的支撐起檢測裝置及驅動裝置。裝置平臺圓周導軌的邊緣部分放置徑向圓光柵，有效的自動測量和控制角位移。該裝置能夠適用于不同尺寸大小的試件，適用范圍較廣，可以滿足不同的實驗需求。檢測裝置能夠實時監測施加力的大小，便于對結合面力學特性進行研究。驅動裝置能夠通過電機自動控制上試件的圓周移動，且滑座部分是由強度高、重量輕、耐蝕性好、加工性能優的鋁合金板為主要原材料制作，下部安裝的四個滑輪運行流暢，精度較高。自動改變兩圓柱接觸的軸線角度，并通過刻度指針與圓光柵的作用實時監測角度值的大小。

與現有技術相比，本發明的優點和有益效果在于，該裝置立足于規則表面形貌中特殊的圓柱波形微觀形貌結合面，使用把圓弧齒條和圓弧導軌合在一起的帶齒輪齒圈驅動滑座的弧形導軌，把齒輪和電機、試件安裝在滑座上，使電機驅動試件運動，改變兩圓柱接觸的軸線交叉角度，并通過滑座上的指針及圓光柵實時測量角度大小，為后續兩圓柱接觸間隙的測量提供試驗依據。該裝置安裝方法簡單，原理清晰，自動控制，操作簡便。

附圖說明

圖1本發明整體結構示意圖。

圖2帶齒輪齒圈驅動滑座的圓周導軌結構軸測圖。

圖3帶齒輪齒圈驅動滑座的圓周導軌結構俯視圖

圖中：1為裝置平臺，2為角圓光柵，3為帶齒輪齒圈驅動滑座的圓周導軌， 4為滑座，5為刻度指針，6為電機，7為滑座上的試件卡緊裝置，8為上試件， 10為下試件，9為力檢測探頭，11為下試件卡緊裝置，12為支撐結構，13為檢測裝置，14為連接結構，15為施力平臺，16為砝碼，17為齒圈。