专利名称：一种杆件径向力测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种杆件测量装置，用于测量如桨杆等杆状结构的径向受力，属于运
动设备测量技术领域。
背景技术：
中国划艇队的运动水平近几年来有了较大的提高，个别优秀运动员的专项能力和 运动水平接近甚至达到了国际领先水平，尤其是在2004年雅典奥运会上取得了男子双人 冠军的优异成绩。但是划艇国家队总体上的境况是一种"个别人单项成绩领先，缺乏整体依 托"，导致这种境况的主要原因在于对划船关键技术的理解和认识不够全面深入。划桨力 作为划艇系统的动力源，必然成为评价运动员专项能力的关键参数之一，准确测量该参数 对认识划艇的关键技术有重要意义。 如果不考虑其他因素，目前对桨杆受力进行测量的方法有很多，例如在桨杆上粘 贴应变片，在桨叶上安装传感器，等等。但是由于此处要测量的是运动员在划艇上划桨过程 中水对桨在前进方向上的力，所以对测量方式方法提出了如下几点要求 (1)不能影响桨的流体力学特性。运动员划桨过程中，对整个"人一船"系统的控
制主要依赖于对水和桨之间相互作用的感觉。如果改变了水下桨叶的流体力学特性，运动
员在实际训练中对水的感觉就会发生变化，进而影响其技术动作，不能真实地测量到运动
员的动作过程。所以对划桨力进行测量的装置不能改变桨的流体力学特性。
(2)质量轻，测量装置总重量不超过500g。为了测量运动员在正常训练状态下真
实的划桨力，测量装置的质量应该尽可能轻，运动员应该不因测量装置的安装而改变其运
动模式。 (3)只测量径向力，消除握力的影响。因为不同运动员在划桨过程中不同阶段握桨 的力不同，所以测量装置的设计必须能够消除握力。 (4)不能破坏桨杆的结构。每个运动员使用的桨都是相对固定的，测试中只有对其 常用桨进行测量才能测量到运动员真正的划桨技术，同时测量装置不能破坏桨杆的结构， 使运动员在测量、训练和比赛中使用相同的桨。 (5)拆装方便，正常情况下0.5h内完成测量装置的拆卸及安装调试，不影响运动 员的训练。
发明内容
本发明的目的是提供一种杆件径向力测量装置，能够对桨杆径向力进行测量，而 且作用于传感器上的握力和轴向力不会对径向力的测量产生影响，能够简单快速地安装于 杆件上。 本发明的技术方案如下 该装置包括前测量模块、后测量模块和套筒，所述的前测量模块包括第一传感器、 前测量模块上底座、前测量模块下底座和前测量模块夹套，所述的第一传感器的上底面与
3前测量模块上底座的下底面固连，在所述的前测量模块下底座上设有前测量模块触点和销 轴，在前测量模块上底座上开有沿径向的长圆孔，所述的销轴与长圆孔为滑配合，第一传感 器的传感点与前测量模块触点相接触；所述的后测量模块包括第二传感器、后测量模块上 底座、后测量模块下底座和后测量模块夹套，所述的第二传感器的上底面与后测量模块上 底座的下底面固连，在所述的后测量模块下底座上设有后测量模块触点，第二传感器的传 感点与后测量模块触点相接触；所述的套筒的两端分别与前测量模块和后测量模块固连； 被测杆件穿过套筒由前测量模块夹套和后测量模块夹套夹持并固定。 本发明的另一技术特征是所述套筒采用由上半圆和下半圆组成的分体式结构。
本发明的又一技术特征是在前测量模块上底座和后测量模块上底座的前端分别 开有凹槽，在套筒的上半圆两端分别设有一个沿套筒径向且与所述凹槽相配合的前测量模 块导向键和后测量模块导向键。 本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果首先套筒式结构设计避免 了测试点握力对桨杆径向力的影响，而且对结构不同的杆件具有适应性；其次前测量模块 和后测量模块的设计消除了桨杆轴向力对径向力的影响。测量装置夹紧式安装结构不会对 被测杆件的结构造成破坏，而且便于拆卸，也不会影响被测杆件的流体力学特性。该测量 装置选用铝合金材料，使整个测量系统在满足测量要求的情况下达到质量很轻的目标(约 300克)。
图1为本发明提供的杆件径向力测量装置的整体结构原理示意图。 图2为前测量模块的结构示意图。 图3为前测量模块上下底座连接结构的局部剖面图。 图4为后测量模块的结构示意图。 图中l一前测量模块；2—后测量模块；3—套筒；4一被测杆件；5—前测量模块 下底座；6—销轴；7—前测量模块上底座；8—前测量模块调整螺钉；9一第一传感器；10— 第一传感器传感点；ll一前测量模块导向键；12—上半圆；13—下半圆；14一前测量模块夹 套；15—后测量模块导向键；16—第二传感器传感点；17—第二传感器；18—后测量模块调 整螺钉；19—后测量模块上底座；20—后测量模块下底座；21—后测量模块夹套；22—前测 量模块触点；23—后测量模块触点；24—前测量模块垫块；25—后测量模块垫块；26—长圆 孔。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的原理、结构和工作过程做进一步的说明。
图1为本发明提供的杆件径向力测量装置的整体结构原理示意图，该装置包括前 测量模块1、后测量模块2和套筒3，前测量模块包括第一传感器9、前测量模块上底座7、前 测量模块下底座5和前测量模块夹套14，第一传感器9与前测量模块上底座7固连，在前测 量模块下底座5上设有前测量模块触点22和销轴6，在前测量模块上底座7上开有沿径向 的长圆孔26，销轴与长圆孔为滑配合，第一传感器的传感点10与前测量模块触点相接触； 前测量模块下底座5与前测量模块夹套14通过螺栓连接，将测量装置的一端固定在被测杆件4上。后测量模块包括第二传感器17、后测量模块上底座19、后测量模块下底座20和后 测量模块夹套21 ，第二传感器17与后测量模块上底座19固连，在后测量模块下底座上设有 后测量模块触点23，第二传感器的传感点16与后测量模块触点23相接触；套筒的两端分 别与前测量模块和后测量模块固连。 为了适应不同杆件的结构特点，本发明的套筒采用由上半圆12和下半圆13组成 的分体式结构。 图2为前测量模块结构示意图，图3为前测量模块上下底座连接结构局部剖面图。 在本发明中第一传感器9上底面与前测量模块上底座7的下底面固连，第一传感器传感点 10与前测量模块触点22相接触。在前测量模块上底座7前端开有沿径向的长圆孔26，销 轴6直径与长圆孔26短直径相同，小于长圆孔26的长直径，销轴6穿过前测量模块下底座 5上的圆孔和长圆孔26，与之形成滑动配合，由此限制前测量模块上底座7和前测量模块下 底座5沿被测杆件4轴向相对位移，而不限制二者沿杆件4径向的相对位移。前测量模块 调整螺钉8通过弹性的前测量模块垫块24向下压紧前测量模块上底座7，使第一传感器传 感点10压在前测量模块触点22上，产生微弱预紧力。前测量模块下底座5与前测量模块 夹套14通过螺栓连接，将前测量模块1固定于被测杆件4上。 图4为后测量模块安装结构示意图。第二传感器17上底面与后测量模块上底座 19的下底面固连，第二传感器传感点16与后测量模块触点23相接触。后测量模块调整螺 钉18通过弹性的后测量模块垫块25向下压紧后测量模块上底座19，使第二传感器传感点 16压在后测量模块下底座20上设有的后测量模块底座触点23上，产生微弱预紧力。后测 量模块下底座20与后测量模块底座夹套21通过螺栓连接，将后测量模块底座2固定于被 测杆件4上。 在前测量模块上底座7和后测量模块上底座19上分别开有凹槽，在套筒的上半圆 12两端分别设有一个沿套筒径向且与凹槽相配合的前测量模块导向键11和后测量模块导 向键15。前测量模块上底座7的凹槽与上半圆12上设有的前测量模块导向键11相配合， 确保第一传感器9的轴向与被测杆件4的径向在同一方向，然后用螺栓将前测量模块上底 座7与上半圆12固连。后测量模块上底座19开有凹槽与上半圆12上设有的后测量模块 导向键15相配合，确保第二传感器17的轴向与被测杆件4的径向在同一方向，然后用螺栓 将后测量模块上底座19与上半圆12固连。 该测量装置选用铝合金材料，使整个测量系统在满足测量要求的情况下达到质量 很轻的目标(约300克)，满足设计目标。 安装时，放松前测量模块调整螺钉8和后测量模块底座调整螺钉18，前测量模块 夹套14和后测量模块底座夹套21分别与前测量模块下底座5和后测量模块下底座20通 过螺栓连接，将杆件径向力测量装置固定于被测杆件4上，分别调整前测量模块调整螺钉8 和后测量模块底座调整螺钉18，使第一传感器传感点IO和第二传感器传感点16产生微小 压力。将套筒下半圆13与套筒上半圆12配合连接，被测杆件4从套筒3中间穿过，不与套 筒3内壁相接触。 当有作用力作用于套筒3上时，该力被分别传递到前测量模块上底座7和后测量 模块上底座19上，并进一步传递到第一传感器9和第二传感器17上，两个传感器输出的力 值之和即为被测力值。利用两个传感器输出力值的差还可以计算得出该力的作用点位置。
权利要求
一种杆件径向力测量装置，其特征在于该装置包括前测量模块(1)、后测量模块(2)和套筒(3)，所述的前测量模块包括第一传感器(9)、前测量模块上底座(7)、前测量模块下底座(5)和前测量模块夹套(14)，所述的第一传感器的上底面与前测量模块上底座7的下底面固连，在所述的前测量模块下底座上设有前测量模块触点(22)和销轴(6)，在前测量模块上底座上开有沿径向的长圆孔(26)，所述的销轴与长圆孔为滑配合，第一传感器的传感点(10)与前测量模块触点相接触；所述的后测量模块包括第二传感器(17)、后测量模块上底座(19)、后测量模块下底座(20)和后测量模块夹套(21)，所述的第二传感器的上底面与后测量模块上底座的下底面固连，在所述的后测量模块下底座上设有后测量模块触点(23)，第二传感器的传感点(16)与后测量模块触点相接触；所述套筒(3)的两端分别与前测量模块和后测量模块固连；被测杆件(4)穿过套筒由前测量模块夹套(14)和后测量模块夹套(21)夹持并固定。
2. 按照权利要求1所述的一种杆件径向力测量装置，其特征在于所述的套筒采用由 上半圆(12)和下半圆(13)组成的分体式结构。
3. 按照权利要求2所述的一种杆件径向力测量装置，其特征在于在前测量模块上底 座和后测量模块上底座的前端分别开有凹槽，在套筒的上半圆两端分别设有一个沿套筒径 向且与所述凹槽相配合的前测量模块导向键(11)和后测量模块导向键(15)。
全文摘要
一种杆件径向力测量装置，属于体育运动测量设备技术领域。该装置包括前测量模块、后测量模块和套筒，前测量模块包括第一传感器、前测量模块上底座、前测量模块下底座和前测量模块夹套，第一传感器与前测量模块上底座固连；后测量模块包括第二传感器、后测量模块上底座、后测量模块下底座和后测量模块夹套，第二传感器与后测量模块上底座固连；套筒的两端分别与前测量模块和后测量模块固连。该测量装置能够实现对杆件径向力的测量，而且能够消除作用点握力和桨杆轴向力对径向力的影响。测量装置夹紧式安装结构不会对被测杆件的结构造成破坏，而且便于拆卸，也不会影响桨杆的流体力学特性。
文档编号G01L23/00GK101788365SQ20101010018
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月22日 优先权日2010年1月22日
发明者季林红, 曹春梅, 王子羲, 陈小平 申请人:清华大学