[发明专利]一种滚珠丝杠副轴向静刚度测量装置及方法

权利要求书

1.一种滚珠丝杠副轴向静刚度测量装置，其特征在于，该装置包括：

支撑组件：包括基座(13)以及设置在基座(13)上的第一支撑块(2)，所述的基座(13)上从左至右依次开设三个深槽，所述第一支撑块(2)固定在左侧深槽内；

测量数据处理组件：包括力传感器(4)、位移传感器、数据采集卡(14)和计算机(15)，所述的力传感器(4)、位移传感器通过数据采集卡(14)与计算机(15)连接，所述的位移传感器设置在第三支撑块(9)后侧面以及被测丝杠(7)的末端；

加载组件：包括第二支撑块(6)、防转板(5)、第一加载螺母、第二加载螺母(16)和加载滚珠(17)，所述的第二支撑块(6)安装在中部深槽中，且能在中部深槽中滑动调整，所述的第一支撑块(2)依次通过第一加载螺母、力传感器(4)、第二加载螺母(16)和加载滚珠(17)与被测丝杠(7)的头端连接，所述被测丝杠(7)的头端穿过第二支撑块(6)上的通孔，并且开设有一与加载滚珠(17)匹配的锥形孔，所述的防转板(5)固定在第二支撑块(6)上，并且嵌入被测丝杠(7)轴肩处的平面内以防止转动，所述的第一支撑块(2)和第三支撑块(9)的一侧端面开有矩形沉孔，另一侧端面与深槽内表面紧靠，并通过部分嵌入矩形沉孔的压块(3)限制轴向翻转，所述的第二支撑块(6)左右两侧面各开设一个矩形沉孔，并通过部分嵌入第二支撑块(6)矩形沉孔的一对压块(3)限制左右翻转；

固定组件：包括固定在右部深槽内的第三支撑块(9)，所述的被测丝杠(7)的末端穿过第三支撑块(9)上的通孔，被测螺母(8)通过螺栓固定在第三支撑块(9)上。

2.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠副轴向静刚度测量装置，其特征在于，所述的位移传感器包括第一位移传感器(10)、第二位移传感器(11)和第三位移传感器(12)，所述的第一位移传感器(10)和第二位移传感器(11)按高低位置依次安装在第三支撑块(9)后侧端面丝杠的正上方，所述的第三位移传感器(12)安装在被测丝杠(7)末端面中心点正上方。

3.一种应用如权利要求1-2任一项所述的滚珠丝杠副轴向静刚度测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在测量装置上安装被测丝杠在连接力传感器、位移传感器、数据采集卡和计算机后对被测丝杠的头端施加轴向压力；

2)根据力传感器和位移传感器测得的数据，分别获取待测螺母轴向位移D₂和被测丝杠的旋转半径h及旋转角度α；

3)对被测螺母在轴向载荷作用下的位移以及被测丝杠轴的翻转位移进行修正，并计算被测丝杠的轴向静刚度。

4.根据权利要求3所述的一种滚珠丝杠副轴向静刚度测量方法，其特征在于，所述的步骤2)中，第三支撑块和被测丝杠的旋转半径h和旋转角度α的计算式为：

其中，m₀、m₁…m_i分别为第一位移传感器依次测得的第一位移传感器到第三支撑块后侧面的距离，n₀、n₁…n_i为第二位移传感器依次测得的第二位移传感器到第三支撑块后侧面的距离，h₁为第一位移传感器到第二传感器的垂直距离，h₂为第二传感器到丝杠中心线的垂直距离。

5.根据权利要求3所述的一种滚珠丝杠副轴向静刚度测量方法，其特征在于，所述的步骤3)中，被测丝杠的轴向静刚度的计算式为：

δ＝(S_r-S_t)·cosα＝(D₃-D₂+l₂)·cosα+(r+h)·sinα-l₂

其中，S_r、S_t分别为在O₁坐标系中分别与第三位移传感器测量点同一高度位置上的点到被测丝杠初始末端位置的距离，r为被测丝杠翻转前第三位移传感器测量点到被测丝杠中心线的距离，l₂为第三支撑块后侧面到丝杠末端的距离，F为由加载螺母施加的轴向载荷，D₃为第三位移传感器测得的丝杠末端位移，D₂为待测螺母的轴向位移。