[发明专利]一种可变刚度主轴的机械式测试台架

权利要求书

1.一种可变刚度主轴的机械式测试台架，其特征在于：由试验装置和仪器设备系统组成，试验装置包括法兰(2)、大角度规(4)、紧套、小角度规(6)、膨胀螺栓、扳柱(9)、机架(10)、卡环(11)、主轴(12)、铸铁平台(14)、带颈法兰(17)和轴承；仪器设备系统包括力锤(1)、压电式加速度传感器(8)、动态信号测试分析仪(15)和计算机(16)；

所述的机架(10)固定于铸铁平台上，在主轴(12)的两端钻有锥螺纹孔，主轴(12)和机架(10)的两端各开有缝隙，所述缝隙为弹性缝隙，使主轴(12)和机架(10)的径向具有可弹缩性，能够通过进给变形施加不同的径向预紧力；

所述的轴承包括试验装置左部分中的圆柱滚子轴承(18)、试验装置右部分中的角接触球轴承(19)，所述机架(10)与轴承的初始配合为间隙配合；所述主轴(12)与轴承的初始配合为间隙配合；所述的紧套包括试验装置左侧的第一紧套(5)、试验装置右侧的第二紧套(3)，两端紧套旋紧，机架(10)悬臂夹紧轴承外圈，第一紧套(5)和第二紧套(3)进给使机架(10)与轴承外圈之间产生挤压；所述的膨胀螺栓包括试验装置左端第一膨胀螺栓(7)、试验装置右端的第二膨胀螺栓(13)，所述膨胀螺栓与主轴(12)通过锥螺纹配合，膨胀螺栓的进给使主轴(10)与轴承内圈之间产生挤压；

所述的主轴(12)两端钻有盲孔，所述的机架(10)两端外圆部分和主轴(12)两端外圆部分各开有若干弹性缝隙，使机架(10)与主轴(12)径向具有可弹缩性；

所述的法兰(2)和带颈法兰(17)上加工有螺纹孔与腰型槽，带颈法兰(17)与机架(10)通过螺栓连接，抵住轴承端面对两端轴承；法兰(2)上具有扇形键槽，卡环(11)外侧具有扇形键块，与法兰(2)的扇槽配合，二者通过螺栓连接，环内圆有与槽宽相等的矩形键块，矩形键块卡入主轴(12)上的弹性缝隙；

所述的小角度规(6)套在卡环(11)或法兰颈上，能够转动或前后滑动调整位置与膨胀螺栓的标线对齐；所述的大角度规(4)套在机身外圆上，能够转动或前后滑动调整位置与紧套的标线对齐；

在膨胀螺栓上布置有压电式加速度传感器(8)，压电式加速度传感器和力锤通过数据线和动态信号测试分析仪输入端相连，动态信号测试分析仪通过USB接口数据线连于电子计算机上。

2.根据权利要求1所述的可变刚度主轴的机械式测试台架，其特征在于：机架(10)外圆和膨胀螺栓外圆为两个外锥面，主轴(12)内圆和紧套内圆为两个内锥面；膨胀螺栓和主轴(12)通过内锥面分别与紧套和机架(10)的外锥面进行螺纹配合。

3.根据权利要求1所述的可变刚度主轴的机械式测试台架，其特征在于：膨胀螺栓外圆加工有六角螺栓头，膨胀螺栓的栓身与栓头中间部分加工成光滑锥面，锥面上刻有一段标线，与小角度规(6)刻度对齐便于读取旋转角度；紧套与机架(10)通过锥螺纹配合，紧套周面有均布的通孔，用于安装扳柱(9)拧动紧套，紧套外圆上刻有标线，与大角度规(4)刻度对齐便于读取旋转角度。

4.根据权利要求1所述的可变刚度主轴的机械式测试台架，其特征在于：紧套与膨胀螺栓进给时，通过调整轴承内外圈与机架(10)、主轴(12)间的压力来改变接触刚度，轴承内外圈几乎没有产生挤压变形，因此紧套与膨胀螺栓进给时结合部刚度随径向预紧力的增大而增大。

5.根据权利要求1所述的可变刚度主轴的机械式测试台架，其特征在于：小角度规(6)端面上有20格刻度线，每格代表0.001mm；大角度规(4)外圆上有20格刻度线，每格代表0.001mm。

6.根据权利要求1所述的可变刚度主轴的机械式测试台架，其特征在于：所述的弹性缝隙为4mm宽，拧动紧套沿机架(10)外圆锥螺纹旋转时，紧套每拧动360度，机架(10)内孔缩小0.020mm，螺栓在腰型槽内径向移动，拧动膨胀螺栓沿主轴(12)内圆锥螺纹旋转时，膨胀螺栓每拧动360度，主轴(12)内孔涨大0.020mm。

7.根据权利要求1所述的可变刚度主轴的机械式测试台架，其特征在于：卡环(11)与法兰(2)连接时，卡环(11)的矩形键块嵌入主轴(12)的弹性缝隙中，主轴(12)固定不动，拧动紧套沿机架(10)外圆锥螺纹旋转时，紧套的内圆锥面对机架(10)两端的外圆锥面有挤压作用，由于机架(10)上开有弹性缝隙，其内孔收缩，能够调整机架(10)与轴承外圈的结合部刚度；拧动膨胀螺栓沿主轴(12)内圆锥螺纹旋转时，膨胀螺栓的外圆锥面对主轴(12)两端的内圆锥面有扩张作用。