[发明专利]一种复杂结构刚度参数自动化测试平台

权利要求书

1.一种复杂结构刚度参数自动化测试平台，其特征在于：包括被测关节件工装平台、加载机构以及数据采集与控制部分；

所述被测关节件工装平台包括固定钢架结构、底部工装平台、加载梁、定滑轮、定滑轮支架与钢丝绳；被测关节件底端固定安装于底部工装平台上；加载梁沿y轴设置，中部通过转接法兰与被测关节件顶端相连；加载梁沿y轴设置，两端周向均设有传感器安装位置，同时两端端面中心也设计有传感器安装位置；传感器安装位置处安装力传感器；被测关节件上由上至下设计有测量端面，各个端面的位移通过安装于位移传感器支架上的位移传感器进行测量；

钢丝绳为两根，一端分别用来与加载梁两端的力传感器固定，另一端分别用来接入被测关节件两侧的加载机构，由加载机构对两根钢丝绳施加拉力，实现对被测关节件的加载；

固定钢架结构套于被测关节件外部，具有高于加载梁的顶梁，以及位于被测关节件两侧的定滑轮支架，顶梁两端以及两侧定滑轮支架上均安装有定滑轮；同时在底部工装平台上，位于被测关节件两侧；通过定滑轮改变钢丝绳对被测关节件的拉力方向；

所述数据采集与控制部分，包括多通道数据采集仪、信号采集仪与控制计算机；其中，多通道数据采集仪、信号采集仪与控制计算机通过数据线相连；同时，多通道数据采集仪与位移传感器间以数据线相连；信号采集仪与力传感器间以数据线相连；测试过程中，控制计算机通过力传感器实时监测所施加在被测关节件的拉力大小并反馈给PID反馈控制器，进而确定对步进电机的控制信号，来调节被测关节件所受拉压载荷到达指定值。

2.如权利要求1所述一种复杂结构刚度参数自动化测试平台，其特征在于：对被测关节件所需施加的拉压、弯曲、扭转、剪切载荷时，力传感器的安装位置以及钢丝绳的连接方式如下：

A、对被测关节件施加拉压载荷；

1)、对被测关节件施加垂直于水平面的Z轴方向向上的拉力时：

在加载梁两端上壁面安装力传感器后，将力传感器分别与两根钢丝绳的固定端相连，两根钢丝绳的牵拉端分别绕过顶梁左部与右部的定滑轮，以及两个定滑轮支架上的定滑轮后，连接至加载机构；同时两个加载机构对钢丝绳施加同相等大小拉力；通过两侧的加载机构分别对两根钢丝绳的牵拉端施加等大小水平方向拉力，通过顶梁左部与右部的定滑轮转换为对加载梁两端施加等大小竖直向上拉力；

2)、对被测关节件施加Z轴方向向下的拉力时：

在加载梁两端下壁面安装力传感器后，将力传感器分别与两根钢丝绳的固定端相连，两根钢丝绳的牵拉端分别绕过底部工装平台左侧与右侧的定滑轮，以及两个定滑轮支架上的定滑轮后，连接至加载机构；同时两个加载机构对钢丝绳施加同相等大小拉力；通过两侧的加载机构分别对两根钢丝绳的牵拉端施加等大小拉力，通过底部工装平台两侧的定滑轮转换为对加载梁两端施加等大小竖直向下的拉力；

B、对被测关节件施加弯曲载荷；

(1)、对被测关节件施加X轴方向的弯曲载荷时：

在加载梁左端上壁面以及右端下壁面安装力传感器后，将力传感器分别与两根钢丝绳的固定端相连；其中，左侧钢丝绳的牵拉端分别绕过顶梁左部定滑轮，以及左侧定滑轮支架上的定滑轮后，连接左侧加载机构；右侧钢丝绳的牵拉端绕过底部工装平台右侧的定滑轮，以及右侧定滑轮支架上的定滑轮后，连接至右侧加载机构；同时两个加载机构对两根钢丝绳施加同相等大小拉力；通过左侧的加载机构对左侧钢丝绳的牵拉端施加拉力，通过顶梁左部的定滑轮转换为对加载梁左端施加竖直向上的拉力；通过右侧的加载机构对右侧钢丝绳的牵拉端施加拉力，通过底部工装平台右侧的定滑轮转换为对加载梁右端施加竖直向下的拉力；

(2)对被测关节件施加Y轴方向的弯曲载荷时：

在(1)的基础上，拆去被测关节件，并将被测关节件绕z轴旋转90度后重新安装，再按照(1)中方式对被测关节件施加Y轴方向弯曲载荷；

C、对被测关节件施加Z轴方向的扭转载荷；

将加载梁调整至沿X轴方向设置，并在加载梁两端左端左侧面与右端右侧面上安装力传感器，将力传感器分别与左侧与右侧钢丝绳的固定端相连；钢丝绳不绕过任何定滑轮，牵引端直接连接至左侧与右侧的加载机构；由两侧的加载机构通过钢丝绳对加载梁两端施加等大小水平方向拉力；

D、对被测关节件施加剪切载荷；

Ⅰ、对被测关节件施加Z方向剪切载荷时：

在加载梁一端上壁面上安装力传感器后，将力传感器分别与同侧钢丝绳的固定端相连，钢丝绳的牵拉端绕过顶梁同侧的定滑轮，以及同侧定滑轮支架上的定滑轮后，连接至同侧加载机构；通过加载机构对钢丝绳的牵拉端施加水平方向拉力，通过顶梁上的定滑轮转换为对加载梁一端施加竖直方向拉力；

Ⅱ、对被测关节件施加X或Y方向剪切载荷时：

将加载梁调整至沿相应的X轴或Y轴方向设置，并在加载梁一端端面上安装力传感器，将力传感器与同侧钢丝绳的固定端相连；钢丝绳不绕过任何定滑轮，牵引端直接连接至同侧的加载机构；通过加载机构对钢丝绳的牵拉端施加水平方向拉力。