专利名称：挠性枢轴扭转刚度测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型概括地说是涉及一种采用光学方法进行测量的计量设备，具体地说是涉及一种计量转角的装置。
挠性枢轴是某些精密仪器仪表中的重要元件，如卫星控制系统中使用的挠性枢轴，其精度高低、寿命长短将直接影响卫星的控制精度和使用寿命。目前卫星上使用的一种叉簧式挠性枢轴如图5-6所示。该枢轴是由两个管状件、上下半环形件及叉簧组成的。使用时，当枢轴的两端有相对转角时，两端的轴心将产生一个原理性的偏移量与枢轴两端相对转角成正比。为了保证枢轴工作的可靠性，使用精度和寿命，必须对其扭转刚度进行严格准确地测试。因此，在测试挠性枢轴的扭转刚度时要求被测试的挠性枢轴的动端必须是浮动的，不能限制动端轴心相对固定端轴心的偏移，否则不仅会影响测试精度，而且还会损伤被测枢轴。而目前使用的扭转刚度测试设备均不能使枢轴动端处于浮动状态，无法准确测量挠性枢轴的扭转刚度。
本实用新型的目的在于提供一种测试时可使枢轴动端处于浮动状态，不限制挠性枢轴动端轴心相对固定端轴心的偏移，能准确测量枢轴扭转刚度的挠性枢轴扭转刚度测试仪。
本实用新型的挠性枢轴扭转刚度测试仪，包括底座，固定在底座上的光学分度头和自准直经纬仪，在其固定端装卡在所述光学分度头卡头内的挠性枢轴的动端上装有滑轮式扭矩器，在所述扭矩器的左右两侧通过绕在扭矩器环形凹槽上的线绳吊装有两个重量相等的砝码盘及装在其中的使扭矩器产生转角的若干个重力砝码，所述砝码盘的下端分别设有浸在油阻尼槽中的阻尼盘，所述自准直经纬仪设在所述扭矩器的左右任意一侧并与其离开适当距离，其望远镜头正对着所述扭矩器上的自准直仪反光镜。
本实用新型的挠性枢轴扭转刚度测试仪，结构简单，操作方便。测试时由于被测枢轴只有固定端被夹持在光学分度头的卡头内，动端处于浮动状态，因此当枢轴两端产生相对转角时，两端的轴心偏移不受限制，从而保证了枢轴的叉簧不受损伤和测试数据的准确性。加之该挠性枢轴扭转刚度测试仪设有阻尼装置，测试时可使枢轴动端摆动很快停止，既提高了测试效率又提高了测试精度。又因使用自准直经纬仪进行非接触式测量，对枢轴不施加任何附加测量力，故又进一步提高了测试精度。
本实用新型的其他细节可通过阅读下文结合附图详加描述的实施例即可清楚明了，其中
图1是本实用新型的挠性枢轴扭转刚度测试仪的主视图；图2是本实用新型的挠性枢轴扭转刚度测试仪的俯视图；图3是本实用新型的挠性枢轴扭转刚度测试仪的扭矩器的主视图；图4是图3所示扭矩器的俯视图；图5是挠性枢轴的主视图；图6是挠性枢轴的侧视图；参照图1～图4。在底座1上装有光学分度头2，被测枢轴3的固定端31被装卡在光学分度头2的卡头21内，动端32上装有滑轮式扭矩器4。扭矩器4的结构如图3-4所示。其上制有环形槽41(最好是V形环槽)，两侧装有自准直仪反光镜42。扭矩器4最好用硬铝制作，为了减轻自身重量，其上开有若干个圆孔43。在滑轮式扭矩器4的V形环槽41内，通过线绳6(最好是尼龙丝)吊装两个重量相等的砝码盘5。尼龙丝6的一端系在扭矩器4的销钉44上，另一端连接在砝码盘5上。由于尼龙丝6是绕在扭矩4的V型槽41内，因此砝码盘处于自然垂吊状态，在两个砝码盘5的下端各设有一个阻尼盘7，两个阻尼盘7放在同一个装有油液，例如锭子油的阳尼槽8中。在底座1上在分度头2的左右任意一侧(图示为右侧)装有自准直经纬仪9。自准直经纬仪9的望远镜头正对着扭矩器4上的自准直经纬仪反光镜42并与其离开适当距离。本实用新型的挠性枢轴扭转刚度测试仪实际上包括滑轮式扭矩器4，砝码盘5，重力砝码组成的对枢轴动端施加扭矩的计量系统，由阻尼盘7，油槽8组成的对枢轴动端振摆施加阻尼的阻尼系统，以及由滑轮式扭矩器4上的自准直仪反光镜42，自准直经纬仪9和光学分度头2组成的对枢轴两端相对转角进行计量的计量系统。
使用本实用新型的测试仪进行测试时，首先要确定被测枢轴3的零位角。调整经纬仪9，使其处于90°00′00″，转动光学分度头2，通过枢轴3带动滑轮式扭矩器4使反光镜42转动到反射十字线和望远镜上的分划板十字线相重合为止，被初步确定为枢轴的测试零位角，再轻轻地摆动滑轮式扭矩器4，观测能否准确地回到初步确定的零位，如不能回零，再重新调整光学分度头2，一直到三次轻轻摆动滑轮式扭矩器4都能准确地回到零位为止。零位确定是否正确将直接影响到测试数据的准确性，检验零位是否确定准确的方法是加载、卸载，经过对滑轮式扭矩器4摆动消除零位迟滞后，能否准确回到零位，如若能回到原始所确定的零位，则证明原始零位确定的是正确的。
零位确定之后，在右砝码盘5上加砝码，使安装在枢轴动端32的滑轮式扭矩器4失去平衡，施加给枢轴动端32一个以滑轮式扭矩器V形槽内半径为力臂、法码重力为扭力的扭矩M，并使枢轴两端产生一个与所加扭矩相对应顺时针方向的弹性转角。通过滑轮式扭矩器4带动反光镜42向顺时针方向转动一个同样大小的转角，调整经纬仪9，使反射回来的十字线与分划板上的十字线重合，该经纬仪的角度与零位角之差即为反光镜按顺时针方向所转的角度，也就是枢轴两端的相对弹性转角θ。从而可通过下式计算出挠性枢轴3顺时针方向的扭转弹性刚度K。
K＝M/Q(N·mm/deg)如若在左侧的砝码盘5上加砝码，则用上述同样的方法可测试出逆时针方向的扭转弹性刚度K。
该挠性枢轴扭转刚度测试仪由于测试的对象扭转弹性刚度很低，仅有0.402N·mm/deg左右，而且动端又处于浮动状态，因此在砝码盘上加上砝码后，枢轴的动端随滑轮式扭矩器4摆动长时间不停，而只有停稳以后才能准确地测出其弹性转角θ。为了使之较快地停止摆动，提高测试效率，在两个砝码盘5的下边各装有一个阻尼盘7，并把这两个阻尼盘7放入同一个油阻尼槽8中，对滑轮式扭矩器4加上了适当的阻尼。油阻尼槽对扭矩器4摆动的阻尼大小要适当，阻尼太小检测效率低，阻尼太大虽然扭矩器停摆很快，测试效率高，但常常不能在自然位置停摆，而有一个附加角，影响测试精度，直接影响阻尼大小的是阻尼盘的直径和油的粘度。
该挠性枢轴扭转刚度测试仪的测试精度主要取决于对枢轴动端施加扭矩的计量系统和枢轴两端相对转角进行测量的计量系统。由于砝码可准确到万分之一克，滑轮式扭矩器V形槽内径可准确到千分之一mm(微米级)，因此通过滑轮式扭矩器对枢轴动端所施加的扭矩可准确到0.0001g×0.0001mm＝0.0000001g·mm，即准确到千万分之一克·毫米。对枢轴两端相对弹性转角进行计量的计量系统的精度主要取决于经纬仪的测量精度，其精度可达5″，其测试精度完全满足航天级产品的测试要求。
本实用新型的测试仪适用于各种微型或小型叉簧式挠性枢轴，弹性支承等的扭转弹性刚度的测试。
权利要求1.一种挠性枢轴扭转刚度测试仪，包括底座(1)，固定在所述的底座(1)上的光学分度头(2)，其特征在于在所述的底座(1)上还设有自准直经纬仪(9)，在其固定端装卡在所述光学分度头的卡头内的挠性枢轴(3)的动端上装有滑轮式扭矩器(4)，在所述扭矩器(4)的左右两侧通过绕在所述扭矩器环形凹槽上的线绳吊装有两个重量相等的砝码盘(5)及装在其中的使扭矩器产生转角的若干个重力砝码，所述砝码盘的下端分别设有浸在油阻尼槽(8)中的阳尼盘(7)，所述自准直经纬仪(9)设在所述扭矩器的左右任意一侧并与其离开适当距离，其望远镜头正对着所述扭矩器上的自准直仪反光镜(42)。
2.按照权利要求1所述的挠性枢轴扭转刚度测试仪，其特征在于所述的滑轮式扭矩器(4)上的环形凹槽为V形环槽。
3.按照权利要求1或2所述的挠性枢轴扭转刚度测试仪，其特征在于所述的滑轮式扭矩器(4)是用用硬铝制作的。
4.按照权利要求3所述的挠性枢轴扭转刚度测试仪，其特征在于所述的油阻尼槽(8)内的油液是锭子油。
专利摘要一种挠性枢轴扭转刚度测试仪，包括底座，固定在底座上的光学分度头、自准直经纬仪，在其固定端装卡在光学分度头卡头内的挠性枢轴的动端上装有滑轮式扭矩器，扭矩器的左右两侧吊装有两个重量相等的砝码盘及装在其中的砝码，砝码盘的下端分别设有浸在油阻尼槽中的阻尼盘，自准直经纬仪设在扭矩器的左右任意一侧并与其离开适当距离，其望远镜头正对着扭矩器上的自准直仪反光镜。其结构简单，操作方便。测试准确、效率高，不损伤被测枢轴。
文档编号G01N3/38GK2233581SQ95211618
公开日1996年8月21日 申请日期1995年5月23日 优先权日1995年5月23日
发明者杨楠, 张正国, 于家源, 徐正祁, 岳世新, 魏小藩 申请人:中国航天工业总公司第五研究院第五○二研究所, 上海市机电设备研究所