一種測力單元定位、裝配結構及使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種測力單元定位、裝配結構與其使用方法，利用在三維直角坐標空間內滑塊和滑板實現多自由度調節，完成試件與該結構之間的準確定位之后進行夾緊和裝配，屬于壓電測力領域，特別涉及壓電測力單元預緊力的施加與裝配中的應用。
【背景技術】
[0002]測力單元是中間布置一個傳感器，加上附加預緊部件組成的測力裝置，用于測量金屬切削過程中的切削力、碰撞測試中的碰撞力、火箭發動機的反沖力、振動和摩擦力、生物力學中的地面反作用力等等。為了消除傳感器內部及與測力單元上下壓塊相接觸表面的間隙，提高測力單元整體的剛度，使測力單元獲得良好的靜、動態性能;保證測力單元的線性和靈敏度一致性，提高測試精度，在使用各種類型的測力單元前幾乎都必須預緊。測力單元主要選擇彈性預緊方式中的雙頭螺柱預緊形式來實現自預緊。在裝配和給測力單元施加預緊力的過程中，把緊時由于預緊螺母與上壓板之間存在摩擦力產生一個扭矩帶動上壓板轉動，導致上下壓板之間的位置關系出現對不齊的現象，由此造成的裝配誤差直接影響測力單元的性能指標，尤其是在進行側向力標定時會產生較大的側向干擾，嚴重的時候會導致標定工作無法進行，降低測力單元的測量精度以及測量能力。
[0003]目前，國內外沒有公開用于測力單元定位、裝配的結構，人們大部分通過在測力單元上加工附屬的定位結構或是手調、目測等不正規的方法調節上下壓板的位置來進行測力單元的裝配和預緊力的施加。加工附屬定位結構方法沒有通用性并且額外的加工可能會影響測力單元的性能，并且裝配時也不方便，不利于大批量的生產。手調、目測等方法因人而異，客觀因素影響比較大，具有不穩定性。因此需要設計一種能實現測力單元準確定位、裝配的結構。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題用于測力單元定位、裝配的結構，設計一種技術性能好，工作可靠，結構簡單，使用簡便，能克服給測力單元施加預緊力時由于上壓塊與預緊螺母之間存在摩擦力導致上下壓塊對不齊弊端的結構，該結構不僅提高了測力單元的裝配效率和裝配精度，而且也提高了測力單元的測量精度。
[0005 ]本發明采用的技術方案是:
[0006]該結構包括凸型底板、L型滑板、側板、后板、滑軌、滑塊、墊塊以及安裝螺栓；凸型底板中間凸面設有兩個滑槽，L型滑板通過螺栓固定在凸型底板的滑槽內；側板和后板分別通過并排的兩列螺栓與凸型底板相連;L型滑板、側板和后板相互接觸，L型滑板、側板和后板上分別開兩條滑槽通過螺栓與滑軌相連，L型滑板和后板分別安裝兩條滑軌，側板安裝一條滑軌;每條滑軌上裝兩個滑塊，采用滑塊將測力單元的上下壓板分別與滑板、側板和后板之間的面接觸縮小為點接觸，防止加工誤差的存在造成過定位影響定位精度，同時滑塊沿著滑軌上下移動防止預緊力施加時滑塊與測力單元之間夾緊力的存在影響測力單元的上下壓板收縮的趨勢，保證不影響定位、裝配的前提下，預緊力準確的施加在測力單元上;墊塊置于凸型底板的凸面，位于L型滑板、側板和后板形成三維空間內，采用不同型號的墊塊實現不同尺寸型號測力單元的裝配和預緊力的施加;滑槽上所用連接螺栓用蝶形螺母鎖緊以方便調節。
[0007]所述的凸型底板與后板和側板連接面分別垂直，與L型滑板的連接面平行;滑軌與滑槽的連接面光滑;側板、后板與凸型底板的連接螺栓多排布置防止施加預緊力時側板、后板發生側翻。
[0008]通過凸型底板的安裝孔與加載平臺相連接，將測力單元置于L型滑板、側板和后板圍成的三維空間內，限制其三個自由度，粗調滑板的位置使測力單元的上下壓塊的三個側邊大致與滑塊相接觸，然后微調滑軌和滑塊，使之與測力單元的上下壓塊的三個面接觸完好，L型滑板和后板分別采用四點定位，限制其兩個自由度，側板采用兩點定位限制其一個自由度，六個自由度實現完全限制，最后把緊滑板上的蝶形螺母，實現了測力單元的定位，完成對測力單元施加預緊力和裝配。
[0009]本發明的顯著效果:設計發明的測力單元定位、裝配結構，通過利用在三維直角坐標空間內能實現多自由度調節的滑塊和滑板來實現試件與該結構之間的準確定位之后進行加緊和裝配。可應用于航空航天、國防軍工等測力單元力測試項目中。該裝置穩定性好、結構簡單、使用方便。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明結構的原理示意圖。
[0011]圖2為U型底板結構不意圖。
[0012]圖3為側板結構示意圖。
[0013]圖4為后板結構不意圖。
[0014]圖5為滑塊、滑軌的裝配圖。
[0015]圖6為結構的總體三維圖。
[0016]圖中:I凸型底板連接孔；2滑槽；3凸型底板;4滑板連接螺栓；5蝶形螺母;6L型滑板;7滑塊;8滑軌;9側板；1后板；11墊塊；12滑軌連接螺栓；13側后板連接螺栓;&凸型底板與側板的連接面;b凸型底板與后板的連接面;c滑板與滑軌的連接面;d側板與滑軌的連接面;e后板與滑軌的連接面;f滑軌與各板的連接面。
【具體實施方式】
[0017]結合附圖和技術方案詳細說明本發明的【具體實施方式】。
[0018]如圖1所示，U型底板3的中間凸面與滑板6相配合，滑板連接螺栓4通過兩個滑槽2將U型底板3與滑板6相連，并用蝶形螺母5鎖緊;后板10與U型底板的連接面e相配合，U型底板3與后板10通過連接螺栓13剛性連接;側板9與U型底板的連接面d相配合，U型底板3與側板9通過連接螺栓13剛性連接;滑軌8的連接面f與滑板、側板、后板相配合，滑板、后板安裝兩條側板安裝一條，通過滑軌連接螺栓12與各板相連并用蝶形螺母鎖緊;每條滑軌8上配備兩個滑塊7。裝配時U型底板與后板的連接面b與U型底板與側板的連接面a之間保證一定的垂直度;滑軌與各板的連接面f與滑板與滑軌的連接面C、側板與滑軌的連接面d、后板與滑軌的連接面e之間要有較小的粗糙度;U型底板的兩個肋要有相對大的厚度尺寸用于與后板的連接;側板、后板與U型底板的連接螺栓多排布置防止施加預緊力時側后板發生側翻。
[0019]使用時，通過U型底板的安裝孔與加載平臺相連接，將測力單元放滑板、側板、后板圍成的三維空間內，限制其三個自由度，粗調滑板的位置使測力單元的上下壓塊的三個側邊大致與滑塊相接觸，然后微調滑軌、滑塊使之與測力單元的上下壓塊的三個面接觸完好，滑板、后板分別采用四點定位，限制其兩個自由度，側板采用兩點定位限制其一個自由度，六個自由度實現完全限制，最后把緊滑板上的蝶形螺母，實現了測力單元的定位，之后就可對測力單元施加預緊力和裝配。通過選擇合適的墊塊可實現對不同尺寸型號測力單元的定位和裝配。
[0020]雖然本發明以上述較佳的實施例對本發明做出了詳細的描述，但并非用上述實施例限定本發明。本領域的技術人員應當意識到在不脫離本發明所給出的技術特征和范圍的情況下，對技術所作的增加、以本領域一些同樣內容的替換，均應屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種測力單元定位、裝配結構，其特征在于，該測力單元定位、裝配結構包括凸型底板、L型滑板、側板、后板、滑軌、滑塊、墊塊以及安裝螺栓；凸型底板中間凸面設有兩個滑槽，L型滑板通過螺栓固定在凸型底板的滑槽內；側板和后板分別通過并排的兩列螺栓與凸型底板相連;L型滑板、側板和后板相互接觸，L型滑板、側板和后板上分別開兩條滑槽通過螺栓與滑軌相連，L型滑板和后板分別安裝兩條滑軌，側板安裝一條滑軌;每條滑軌上裝兩個滑塊，采用滑塊將測力單元的上下壓板分別與滑板、側板和后板之間的面接觸縮小為點接觸，同時滑塊沿著滑軌上下移動防止預緊力施加時滑塊與測力單元之間夾緊力的存在影響測力單元的上下壓板收縮的趨勢，保證不影響定位、裝配的前提下，預緊力準確的施加在測力單元上;墊塊置于凸型底板的凸面，位于L型滑板、側板和后板形成三維空間內，采用不同型號的墊塊實現不同尺寸型號測力單元的裝配和預緊力的施加。2.根據權利要求1所述的測力單元定位、裝配結構，其特征在于，所述的凸型底板與后板和側板連接面分別垂直，與L型滑板的連接面平行;滑軌與滑槽的連接面光滑;側板、后板與凸型底板的連接螺栓多排布置防止施加預緊力時側板、后板發生側翻。3.根據權利要求1或2所述的測力單元定位、裝配結構，其特征在于，所述的滑槽上所用連接螺栓用蝶形螺母鎖緊，以方便調節。4.權利要求1-3任一所述的測力單元定位、裝配結構的使用方法，其特征在于，通過凸型底板的安裝孔與加載平臺相連接，將測力單元置于L型滑板、側板和后板圍成的三維空間內，限制其三個自由度，粗調滑板的位置使測力單元的上下壓塊的三個側邊大致與滑塊相接觸，然后微調滑軌和滑塊，使之與測力單元的上下壓塊的三個面接觸完好，L型滑板和后板分別采用四點定位，限制其兩個自由度，側板采用兩點定位限制其一個自由度，六個自由度實現完全限制，最后把緊滑板上的蝶形螺母，實現了測力單元的定位，完成對測力單元施加預緊力和裝配。
【專利摘要】本發明公開了一種測力單元定位、裝配結構及使用方法，屬于壓電測力領域。凸型底板的中間凸面開兩個滑槽通過螺栓與滑板相連，側板和后板分別通過并排的兩行螺栓與凸型底板相連，L型滑板、側板和后板上分別開兩條滑槽通過螺栓與滑軌相連，滑板和后板分別安裝兩條滑軌，側板安裝一條滑軌，每條滑軌上裝兩個滑塊。實現多自由度調節的滑塊和滑板，試件與該結構之間的準確定位，進行裝配和預緊力的施加，采用不同型號的墊塊實現不同尺寸型號測力單元的裝配和預緊力的施加。本發明解決了給測力單元施加預緊力時由于上壓塊與預緊螺母之間存在摩擦力導致上下壓塊對不齊的難題，提高了測力單元的裝配效率和裝配精度、減輕了勞動強度，結構簡單，使用簡便。
【IPC分類】B25B11/00, B25B11/02
【公開號】CN105500237
【申請號】CN201510980998
【發明人】任宗金, 賈振元, 張軍, 齊亞州, 田雨, 徐宏, 李明昱
【申請人】大連理工大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月23日