專利名稱：利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測方法及裝置，尤其是指彈性體的試驗方法和裝置，具體說是一種用于當彈性體受到旋轉力矩作用時，其轉動中心隨時間變化的軌跡的測量方法和裝置。屬于一種根據產品物理量對產品進行檢測的技術領域。
背景技術：
當一個彈性體或由幾種彈性體構成的彈性系統受到旋轉力矩作用時，其運動方式是轉動+平動，所以彈性體或彈性系統的轉動中心并非一個固定點，而是隨時間變化的軌跡線，運動終點與運動起點之間既有X方向偏移，也有y方向偏移(在一個二維坐標平面上)。彈性體轉動中心軌跡的確定對于了解相關部件或系統在受到旋轉力矩作用時，其轉動中心所處的空間位置或轉動中心隨時間變化的趨勢等有很重要的意義，例如鐵道車輛用一系彈簧、汽車用橡膠懸架系統等，在實際使用過程中會不斷受到偏轉力矩的作用，因此需要對它們的偏轉中心軌跡進行測量，判斷其空間狀態。如果采用非接觸式位移測量方法，例如光纖位移傳感器、磁滯收縮位移傳感器、激光位移傳感器或空間攝像等方式，均因成本太高或對工作環境、場地等有特定要求而使應用受到限制，因此很有必要設計一種實用性強、成本低、操作使用方便的測量方法及裝置。
發明內容
本發明的目的是根據彈性系統受到旋轉力矩作用時的特性，提供一種利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的方法，該測量方法具有測量準確，測量過程簡便，數據處理簡單的特點。本發明的另一目的是提供一種實現上述方法的裝置，該裝置的成本低廉、操作使用方便，且對工作環境、場地等無特殊要求。本發明是通過下述技術方案實現一種利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的方法，其特征在于被測彈性體通過底座放置于試驗平臺上，在被測彈性體上安裝一個旋轉臂，被測彈性體與旋轉臂連接處的中心位置為初始旋轉中心，作動器通過一個滾動軸承與旋轉臂的一端接觸并對被測彈性體施加旋轉力矩，旋轉臂的兩端通過銷軸分別與兩個滑塊裝置連接，滑塊裝置包括滑軌、導槽和滑塊滾動軸承，滑軌相對導槽可以上下滑動；在滑塊裝置和試驗臺上分別安裝有兩個引伸計；其中兩個引伸計的支座分別固定在兩個導槽上，引伸計的測桿分別與固定在滑軌上的測板接觸，另外兩個引伸計的支座固定在試驗平臺上，引伸計的測桿則分別與兩個導槽的外側接觸。當旋轉臂受到作動器施加的旋轉力矩的作用時，被測彈性體自身在旋轉臂的帶動下發生轉動，并帶動滑軌作豎直移動，從而帶動兩個導槽在試驗平臺上分別向外和向內水平移動，進而帶動兩側的滑塊滾動軸承在試驗平臺上向外和向內滾動，支座固定于導槽上的兩個引伸計跟隨導槽水平移動的同時，分別連續采集旋轉臂兩端隨時間的豎直位移；支座固定在試驗平臺上的兩個引伸計則分別連續采集旋轉臂兩端隨時間的水平位移。根據四個引伸計連續記錄的位移，可以得到旋轉臂在二維空間的運動形態，進而獲得被測彈性體轉動中心的運動軌跡。根據上述方法所提出的一種利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的裝置，包括一個試驗平臺，試驗平臺上安裝有一底座，被測彈性體通過底座放置于試驗平臺上，即被測彈性體固定在底座上，底座則放置于試驗平臺上，在被測彈性體初始旋轉中心上安裝一個旋轉臂，作動器通過一個連接裝置安裝在滾動軸承上面；作動器又通過滾動軸承與旋轉臂的一端接觸并施加力矩，旋轉臂的兩端通過銷軸分別與兩個滑塊裝置連接，滑塊裝置包括滑軌、導槽和滑塊滾動軸承，滑軌相對導槽可以上下滑動；在滑塊裝置和試驗臺上分別安裝有兩個引伸計；兩個引伸計的支座分別固定在兩個導槽上，引伸計的測桿分別與固定在滑軌上的測板接觸，另外兩個引伸計的支座固定在試驗平臺上，引伸計的測桿則分別與兩個導槽的外側接觸。當彈性體受到力矩的作用時，旋轉臂發生轉動，從而帶動滑軌作豎直移動，進而帶動導槽通過滾動軸承在試驗平臺上作水平移動，支座固定于導槽上的兩個引伸計跟隨導槽水平移動的同時，分別連續采集旋轉臂兩端隨時間的豎直位移，支座固定在試驗平臺上的兩個引伸計則分別連續采集旋轉臂兩端隨時間的水平位移。根據四個引伸計連續記錄的位移，可以得到旋轉臂在二維空間的運動形態，進而獲得彈性體轉動中心的運動軌跡。本發明的優點是利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡，對工作環境、場地等沒有特定要求，在應用上不受限制，實用性強；該裝置的制造成本低、安裝方便；該測量方法具有測量準確、測量過程簡便、數據處理簡單的特點。
圖1是本發明一個實施例的結構示意主視圖； 圖2是本發明一個實施例的結構示意俯視圖3是本發明一個實施例的結構示意左視圖； 圖4是本發明一個實施例的旋轉臂運動狀態示意圖； 圖5是本發明一個實施例的轉動中心軌跡示意圖。圖中1、連接裝置，2、滾動軸承，3、旋轉臂，4、測板，5、引伸計，6、彈性體，7、底座， 8、銷軸，9、滑軌，10、導槽，11、試驗平臺，12、滑塊滾動軸承。
具體實施例方式為了更清楚的說明本發明實施例或技術方案，下面將結合實施例和附圖對本發明做進一步說明。下面描述中的附圖僅僅是本發明的一個實施例，不排除根據本發明的思想采取其它的方法實現測量彈性體轉動中心軌跡，但只要是利用本發明基本原理的任何方法都屬于本發明的保護范圍。從附圖中可以看出，本發明涉及一種利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的方法，其特征在于被測彈性體通過底座放置于試驗平臺上，在被測彈性體初始旋轉中心上安裝一個旋轉臂，作動器通過一個滾動軸承與旋轉臂的一端接觸并施加力矩，旋轉臂的兩端通過銷軸分別與兩個滑塊裝置連接；滑塊裝置包括滑軌、導槽和滾動軸承，滑軌相對導槽可以上下滑動；在滑塊裝置和試驗臺上分別安裝有兩個引伸計；兩個引伸計的支座分別固定在兩個導槽上，引伸計的測桿分別與固定在滑軌上的測板接觸，另外兩個引伸計的支座固定在試驗平臺上，引伸計的測桿則分別與兩個導槽的外側接觸。當被測彈性體受到力矩的作用時，旋轉臂發生轉動，從而帶動滑軌作豎直移動，進而帶動導槽通過滾動軸承在試驗平臺上作水平移動，支座固定于導槽上的兩個引伸計跟隨導槽水平移動的同時，分別連續采集旋轉臂兩端隨時間的豎直位移，支座固定在試驗平臺上的兩個引伸計則分別連續采集旋轉臂兩端隨時間的水平位移。根據四個引伸計連續記錄的位移，可以得到旋轉臂在二維空間的運動形態，進而獲得被測彈性體轉動中心的運動軌跡。 根據上述方法所提出的一種利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的裝置，包括一個試驗平臺11，試驗平臺11上安裝有一底座7，被測彈性體6通過底座7放置于試驗平臺11上，即被測彈性體6固定在底座7上，底座7則放置于試驗平臺上，在被測彈性體6 初始旋轉中心上安裝一個旋轉臂3，作動器通過一個連接裝置1安裝在滾動軸承2上面；作動器又通過滾動軸承2與旋轉臂3的一端接觸并施加力矩；旋轉臂3的兩端通過銷軸8分別與兩個滑塊裝置連接；滑塊裝置包括滑軌9、導槽10和滑塊滾動軸承12，滑軌9相對導槽 10可以上下滑動；在滑塊裝置和試驗臺上分別安裝有兩個引伸計；兩個引伸計5的支座分別固定在兩個導槽10上；引伸計5的測桿分別與固定在滑軌9上的測板4接觸，另外兩個引伸計5的支座固定在試驗平臺上，引伸計5的測桿則分別與兩個導槽10的外側接觸。當彈性體6受到力矩的作用時，旋轉臂3發生轉動，從而帶動滑軌9作豎直移動，進而帶動導槽10通過滑塊滾動軸承12在試驗平臺上作水平移動，支座固定于導槽10上的兩個引伸計 5跟隨導槽10水平移動的同時，分別連續采集旋轉臂3兩端隨時間的豎直位移，支座固定在試驗平臺上的兩個引伸計5則分別連續采集旋轉臂3兩端隨時間的水平位移。根據四個引伸計連續記錄的位移，由計算機分析可以得到旋轉臂3在二維空間的運動形態，進而獲得彈性體3轉動中心的運動軌跡。
權利要求
1.一種利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的方法，其特征在于被測彈性體通過底座放置于試驗平臺上，且底座安裝在試驗平臺上，在被測彈性體初始旋轉中心上安裝一個旋轉臂，作動器通過一個滾動軸承與旋轉臂的一端接觸并施加力矩，旋轉臂的兩端通過銷軸分別與兩個滑塊裝置連接；在滑塊裝置喝試驗臺上分別安裝有兩個引伸計；當被測彈性體受到力矩的作用時，旋轉臂發生轉動，從而帶動滑軌作豎直移動，進而帶動導槽通過滾動軸承在試驗平臺上作水平移動，支座固定于導槽上的兩個引伸計跟隨導槽水平移動的同時，分別連續采集旋轉臂兩端隨時間的豎直位移，支座固定在試驗平臺上的兩個引伸計則分別連續采集旋轉臂兩端隨時間的水平位移；根據四個引伸計連續記錄的位移，可以得到旋轉臂在二維空間的運動形態，進而獲得被測彈性體轉動中心的運動軌跡。
2.如權利要求1所述的一種利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的方法，其特征在于滑塊裝置包括滑軌、導槽和滾動軸承，滑軌相對導槽可以上下滑動，兩個引伸計的支座分別固定在兩個導槽上，引伸計的測桿分別與固定在滑軌上的側板接觸，另外兩個引伸計的支座固定在試驗平臺上，引伸計的測桿則分別與兩個導槽的外側接觸。
3.如權利要求2所述的一種利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的方法，其特征在于所述的旋轉臂的兩端通過銷軸分別與兩個滑塊裝置連接，滑塊裝置包括滑軌、導槽和滾動軸承，滑軌相對導槽可以上下滑動，當旋轉臂發生轉動時，能帶動滑軌作豎直移動，進而帶動導槽通過滾動軸承在試驗平臺上作水平移動。
4.如權利要求3所述的一種利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的方法，其特征在于所述的引伸計或位移傳感器至少需要4個，其中兩個引伸計的支座分別固定在兩個導槽上，引伸計的測桿分別與固定在滑軌上的測板接觸，當導槽作水平移動時，引伸計整體可以跟隨導槽作水平移動，而測桿測量的始終是旋轉臂兩端隨時間的豎直位移；另外兩個引伸計的支座固定在試驗平臺上，測桿分別與兩個導槽的外側接觸，測量的始終是旋轉臂兩端隨時間的水平位移。
5.如權利要求4所述的一種利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的方法，其特征在于所述的旋轉臂在二維空間的運動形態，是通過4個引伸計連續采集旋轉臂兩個端部隨時間作豎直和水平位移得到的，同時可獲得旋轉臂中點的運動軌跡，也即彈性體轉動中心的運動軌跡。
6.一種實現權利要求1所述利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的方法的裝置， 其特征在于包括一個試驗平臺，試驗平臺上安裝有一底座，被測彈性體通過底座放置于試驗平臺上，即被測彈性體固定在底座上，底座則放置于試驗平臺上，在被測彈性體初始旋轉中心上安裝一個旋轉臂，作動器通過一個滾動軸承與旋轉臂的一端接觸并施加力矩，旋轉臂的兩端通過銷軸分別與兩個滑塊裝置連接；在滑塊裝置和試驗臺上分別安裝有兩個引伸計。
7.如權利要求6所述的利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的裝置，其特征在于所述滑塊裝置包括滑軌、導槽和滾動軸承，滑軌相對導槽可以上下滑動。
8.如權利要求7所述的利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的裝置，其特征在于所述滑塊裝置上的兩個引伸計的支座分別固定在兩個導槽上；所述試驗臺上兩個引伸計的測桿分別與固定在滑軌上的測板接觸，另外兩個引伸計的支座固定在試驗平臺上，引伸計的測桿則分別與兩個導槽的外側接觸。
9.如權利要求6至8所述的利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的裝置，其特征在于當彈性體受到力矩的作用時，旋轉臂發生轉動，從而帶動滑軌作豎直移動，進而帶動導槽通過滾動軸承在試驗平臺上作水平移動，支座固定于導槽上的兩個引伸計跟隨導槽水平移動的同時，分別連續采集旋轉臂兩端隨時間的豎直位移，支座固定在試驗平臺上的兩個引伸計則分別連續采集旋轉臂兩端隨時間的水平位移。
10.如權利要求6至8所述的利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的裝置，其特征在于根據四個引伸計連續記錄的位移，由計算機分析得到旋轉臂在二維空間的運動形態， 進而獲得彈性體轉動中心的運動軌跡。
全文摘要
利用機械式裝置測量彈性體轉動中心軌跡的方法及裝置，將彈性體放置于試驗平臺上，在彈性體初始旋轉中心上安裝一個旋轉臂，作動器通過一個滾動軸承與旋轉臂的一端接觸并施加力矩，旋轉臂的兩端通過銷軸分別與兩個滑塊裝置連接；在滑塊裝置和試驗臺上分別安裝有兩個引伸計；當彈性體受到力矩的作用、旋轉臂發生轉動時，4個引伸計連續采集旋轉臂兩端隨時間所作的豎直和水平位移，從而得到旋轉臂在二維空間的運動形態，進而獲得彈性體轉動中心的運動軌跡。
文檔編號G01B5/00GK102305582SQ201110224700
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月8日 優先權日2011年8月8日
發明者姜其斌, 李世珩, 李心, 林達文, 王永冠, 王進 申請人:株洲時代新材料科技股份有限公司