专利名称：测试万向节轴向力的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械组件的结构强度测试方法，具体涉及测试万向节轴向力的方法及装置。
背景技术：
万向节即万向接头，是汽车、飞机、例如挖掘机、推土机等大型工程机械的万向连接的关键部件，连接在需要改变传动轴线方向的位置，是用以实现变角度联接及载荷传递的组件。对于不同用途的万向节在结构上会存在差异，但其作用原理都基本相同。如图1 所示，在图1中给出了一种典型的万向节结构，其包括前轴套10、后轴套30，以及连接前轴套10和后轴套30之间的万向节环20。万向节在使用前需经过疲劳试验考核以及外场载荷监视等，其中都需要对轴向力进行测试，以确保万向节能够安全工作。如图2a和2b所示，在传统的测试方法中，通常将四个单向应变计1、2、3、4两两对应地粘贴在后轴套30上，采用传统轴类零件轴向力测试的组桥方法进行测试，单向应变计1、3沿轴向力方向布置，以测量轴向力，单向应变计3、4横向布置，以进行温度补偿。在现有的这种测试方法的具体操作过程中，由于后轴套30的横截面积较大，会产生应变输出小、受其它载荷干扰大的缺点，进而影响轴向力的测试精度。
发明内容
为了解决现有技术中万向节轴向力测试方法精度差的问题，本发明提供一种测试万向节轴向力的方法及装置。适用于本发明提供的测试万向节轴向力方法的万向节包括前轴套、后轴套和连接在它们之间的万向节环。根据本发明的一个方面提供的测试万向节轴向力的方法是将应变计组件贴在万向节环上进行测量。进一步地，采用测量扭转应力的电阻应变式传感器进行测量，该电阻应变式传感器与所述应变计组件相连。进一步地，将应变计贴在万向节环支臂上横截面积最小的部位。进一步地，所述应变计组件包括四个单向应变计，其中，每两个单向应变计集成为一组，两组单向应变计对应地贴在支臂横截面积最小部位的内侧和外侧。进一步地，每组单向应变计中两个单向应变计的敏感栅的延伸线成“V”字形或 “人”字形排列。进一步地，“V”字形或“人”字形的夹角成90度。进一步地，每组单向应变计中两个单向应变计的敏感栅向外延伸的方向与万向节环支臂的延伸方向成45度。进一步地，应变计接通惠斯通电桥时，位于万向节环同侧的两个单向应变计在电桥中为邻臂。
根据本发明的另一个方面提供一种测试万向节轴向力的装置，包括测量扭转应力的电阻应变式传感器，应变计组件，与电阻应变式传感器相连，应变计组件包括四个单向应变计，其中，每两个单向应变计集成为一组，每组单向应变计中两个单向应变计的敏感栅成“V”字形或“人”字形排列，应变计组件贴在被测试的万向节的万向节环上；每组单向应变计中的两个单向应变计在惠斯通电桥中为邻臂。进一步地，应变计组件贴在万向节环支臂上横截面积最小的部位。在万向节组件中，选择截面小的万向节环截面部位进行应变计粘贴，不直接用轴向力应变测量方式，而采用测量剪切扭转应变的组桥方式进行测量，从而间接转换测量出通过万向节的轴向力。该方式具有测量应变大、输出灵敏度高、受其它载荷干扰小的优点。
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是现有技术中典型万向节的结构示意图；图2a和图2b是应变计贴在万向节后轴套贴上从不同方向的应变计的位置示意图；图3a是适用于本发明测试万向节轴向力的万向节环的主视结构示意图；图3b是根据图3a中A-A线的剖视结构示意图；图3c是根据图3a中B方向观察所得到的结构示意图；图4是用于本发明的一具体实施例应变桥的示意图；以及图5是用于本发明的另一具体实施例应变桥的示意图。
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。在本发明中提供了一种测试万向节轴向力的方法，该方法适用于具有与图1中所示万向节作用原理相同的万向节。这种万向节包括前轴套10、后轴套30以及连接在它们之间的具有环状结构的万向节环20。如图3a所示，一种适用于本发明所提供的测试万向节轴向力的方法的万向节环 20，该万向节环20具有环形结构，其内周为圆形，外周为基于正方形去除四个角形成的八边形。该万向节环20包括四个角区域22以及连接在角区域22之间的支臂21。在角区域 22上设有连接孔23，前轴套10和后轴套30分别通过连接孔23与万向节环20相连。在本发明的一种典型实施方式中，该测试万向节轴向力的方法是将应变计组件贴在万向节环上，然后采用传统的测量扭转应力的电阻应变式传感器进行测量，该电阻应变式传感器与所述应变计组件相连。优选地，将应变计贴在万向节环20支臂21上截面积最小的部位。支臂21对称轴所处的部位具有最小的横截面积。图3a_3c从不同的角度示出了本发明提供的测试万向节轴向力的方法中应变计在万向节环20上的位置，其中，图3b是根据图3a中A-A线的剖视结构示意图；图3c是根据图3a中B方向观察所得到的结构示意图。本发明采用的应变计组件包括四个单向应变计，其中，每两个单向应变计集成为一组，两组单向应变计对应地贴在支臂横截面积最小部位的内侧和外侧。每组单向应变计中两个单向应变计的按敏感栅的延伸线成“V”字形排列， 便于测量出士45°方向上的应变。优选地，该“V”字形的夹角成90度，因为当“V”字形的夹角成90°时，测出相互独立的垂直90°方向上的主应变。优选地，上述应变计组件中单向应变计与其所贴的支臂延伸方向成45度，当选取此角度时，能够使应变片敏感栅的方向沿局部主应力的方向，可以测到较大的应变输出。在本发明中，上述应变计组件接通惠斯通电桥时，位于万向节环同侧的两个单向应变计在电桥中为邻臂，因为按照扭转剪切的应力测量方式，所以同侧的两个单向应变计在电桥中为邻臂。具体地说，两个处于对臂的单向应变计，作用叠加；两个处于其邻臂的单向应变计，作用相减。该应变桥输出与整体万向节的轴向力成正比，该处测量的应变输出大且受其它载荷影响小。应变桥输出与轴向力之间采用轴向力加载标定的方式来得到其灵敏系数。两组单向应变计对应地贴在支臂横截面积最小部位的内侧和外侧，组单向应变计的按敏感栅轴向成“V”字形排列，优选地，该“V”字形的夹角成90度。单向应变计与其所贴的支臂延伸方向成45度。在本发明中，不采用轴向力应变测量桥路，而采用剪切扭转应变测量桥路。应变计接通惠斯通电桥时，位于万向节环同侧的两个应变计贴片在电桥中为邻臂。如图4示出的本发明一具体实施例，其为全桥扭转应力应变桥。该应变桥包括四个单向应变计1、2、3和4。单向应变计1和3处于对臂，作用叠加，单向应变计2和4处于单向应变计1和3的邻臂，作用相减。该应变输出与整体万向节的轴向力成正比，该处测量的应变输出大且受其它载荷影响小。如图5所示的本发明另一具体实施例，单向应变计1和2 处于对臂，作用叠加，单向应变计3和4处于单向应变计1和2的邻臂，作用相减。测量万向节环局部的剪切应力，该应变输出与整体万向节的轴向力成正比，受其它载荷影响小。本发明还提供了一种测试万向节轴向力的装置，包括测量扭转应力的电阻应变式传感器；与电阻应变式传感器相连的应变计组件，其中，应变计组件包括四个单向应变计， 每两个单向应变计集成为一组，每组单向应变计中两个单向应变计的敏感栅成“V”字形或 “人”字形排列，应变计组件贴在被测试的万向节的万向节环上；每组单向应变计中的两个单向应变计在惠斯通电桥中为邻臂。优选地，应变计组件贴在万向节环支臂上横截面积最小的部位。采用该装置进行万向节轴向力的测量，具有输出灵敏度高，受其它载荷干扰小的优点。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种测试万向节轴向力的方法，其特征在于，将应变计组件贴在万向节环(20)上进行测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用测量扭转应力的电阻应变式传感器进行测量，所述电阻应变式传感器与所述应变计组件相连。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述应变计组件贴在所述万向节环 (20)支臂(21)上横截面积最小的部位。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述应变计组件包括四个单向应变计，其中，每两个所述单向应变计集成为一组，两组所述单向应变计对应地贴在所述支臂(21)横截面积最小部位的内侧和外侧。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，每组所述单向应变计中两个单向应变计的敏感栅成“V”字形或“人”字形排列。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述“V”字形或“人”字形的夹角成90度。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，每组所述单向应变计中两个单向应变计的敏感栅向外延伸的方向与所述万向节环支臂(21)的延伸方向成45度。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，应变计接通惠斯通电桥时，位于所述万向节环(20)同侧的两个所述单向应变计在电桥中为邻臂。
9.一种测试万向节轴向力的装置，其特征在于，包括测量扭转应力的电阻应变式传感器；应变计组件，与所述电阻应变式传感器相连，所述应变计组件包括四个单向应变计，其中，每两个所述单向应变计集成为一组，每组所述单向应变计中两个单向应变计的敏感栅成“V”字形或“人”字形排列，所述应变计组件贴在被测试的万向节的万向节环(20)上；每组所述单向应变计中的两个所述单向应变计在惠斯通电桥中为邻臂。
10.根据权利要求9所述的测试万向节轴向力的装置，其特征在于，所述应变计组件贴在所述万向节环(20)支臂(21)上横截面积最小的部位。
全文摘要
本发明公开了一种测试万向节轴向力的方法及装置。该测试万向节轴向力的方法是将应变计组件贴在万向节环(20)上进行测量。该方式具有测量应变大、输出灵敏度高、受其它载荷干扰小的优点。
文档编号G01L1/22GK102322988SQ201110145050
公开日2012年1月18日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者付亚斌, 李海平, 许炼, 陈建初, 高洁 申请人:中国航空动力机械研究所