本发明涉及工程测量计算领域，具体涉及一种软轴在弯曲状态下摩擦力的测量方法。
背景技术：
软轴是一种轴芯为钢丝、轴套为橡胶等材料组成且可弯曲传递动力的传动轴，软轴主要用在某种空间的传动，在这种传动中，驱动装置和被驱动装置往往存在相对运动，或者它们的轴线并不可以用一条直线连接起来。软轴可以曲折的弯过多种多样的其他机件，远距离传递回转运动，比较合适用在有持续振动的场合，以及转矩比较小、转速较快的地方。
软轴在弯曲反复推拉或旋转过程中，轴芯与轴套内壁接触，存在摩擦力，摩擦力的大小影响到操作控制系统的性能，长期的摩擦将必然会导致轴芯和轴套的磨损，甚至于工作失效，并且，软轴弯曲的曲率半径不同、软轴的直径不同、软轴的长短不同，都会对软轴摩擦和磨损的程度产生影响。
现有研究对软轴摩擦力的计算存在如下缺陷：1、需要已知一端初始拉力、软轴弯曲角度的前提下才能进行计算，计算复杂，并且初始拉力为0的情况下无法进行计算；2、无法计算软轴弯曲转动时的摩擦力，计算方法局限性强。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种软轴在弯曲状态下摩擦力的测量方法，该测量计算方法克服现有技术计算复杂、计算方法局限性强的缺陷，具有计算简单、全面性好的特点。
本发明的技术方案如下，软轴在弯曲状态下摩擦力的测量方法包括以下步骤：
A、将待测软轴按照实际安装状态进行弯曲，将弯曲的软轴构成的曲线段构建到坐标系内，在坐标系内形成软轴曲线；
B、测量出软轴拉直状态推拉和旋转时摩擦力及正压力，通过摩擦力与正压力的比值获得轴芯转动摩擦系数μ1和轴芯推拉摩擦系数μ2；根据软轴曲线获得其在坐标系内的起点a与终点b；
C、基于以下的软轴弯曲转动摩擦力测算式(1)和软轴弯曲推拉摩擦力测算式(2)得出软轴弯曲转动摩擦力和软轴弯曲推拉摩擦力：
其中f为轴芯与护套的弯曲转动摩擦力，μ1为轴芯转动摩擦系数，F为轴芯与护套的推拉摩擦力，μ2为轴芯推拉摩擦系数，D为轴芯直径，p0为初始压强，y为软轴曲线方程函数，a、b分别为曲线的起点与终点。
优选地，所述的测算式(1)的构建过程如下：
由于软轴曲线y由弯曲的软轴形成，因此软轴曲线y是光滑的，令软轴曲线y上从点M到点Mˊ的弧为Δs，切线的转角为Δα，其曲率K为：
设软轴曲线方程函数是y＝f(x)，且f(x)具有二阶导数，于是
根据弯曲软轴受力情况，软轴弯曲转动时单位弧长ds上的摩擦力为：
其中N为软轴的轴芯与护套间的正压力；
对测算式(1)积分得：
优选地，所述的测算式(2)的构建过程如下：
由于软轴曲线y由弯曲的软轴形成，因此软轴曲线y是光滑的，令软轴曲线y上从点M到点Mˊ的弧为Δs，切线的转角为Δα，其曲率K为：
设软轴曲线方程函数是y＝f(x)，且f(x)具有二阶导数，于是
根据弯曲软轴受力情况，软轴弯曲推拉时单位弧长ds上的摩擦力为：
其中N为软轴的轴芯与护套间的正压力；
对测算式(1)积分得：
优选地，所述的步骤A中形成软轴曲线的过程如下：
在纸上构建坐标系，将弯曲的软轴放置于坐标系上，描绘出软轴对应的曲线轨迹，根据软轴弯曲曲线轨迹，采用曲线拟合法，判断曲线类型(如抛物线等类型)然后根据曲线类型用最小二乘法计算出软轴曲线方程函数y；并根据坐标系确定曲线的起点a、终点b的坐标。
所述的测量软轴的轴芯转动摩擦系数μ1的方法如下：
A、选取若干数量的同种材料、同种规格的软轴；
B、测量出软轴轴芯的重量,作为轴套上所受的正压力；
C、将轴套固定，在软轴拉直状态旋转轴芯，用扭矩仪测出旋转时的摩擦力；
D、将摩擦力除以轴套上所受的正压力得到该软轴的测量转动摩擦系数；
E、对每根软轴均进行上述步骤B-D的操作，得到每根软轴的测量转动摩擦系数并求平均值，即得出轴芯转动摩擦系数μ1。
优选地，所述的测量软轴的轴芯推拉摩擦系数μ2的方法如下：
A、选取若干数量的同种材料、同种规格的软轴；
B、测量出软轴轴芯的重量,作为轴套上所受的正压力；
C、将轴套固定，在软轴拉直状态推拉轴芯，用测力计测出推拉时的摩擦力；
D、将摩擦力除以轴套上所受的正压力得到该软轴的测量推拉摩擦系数；
E、对每根软轴均进行上述步骤B-D的操作，得到每根软轴的测量推拉摩擦系数，然后求出平均值，即得出轴芯推拉摩擦系数μ2。
优选地，所述的测量软轴的初始压强p0的测量步骤如下：
A、对软轴两端施加压力将软轴弯曲至步骤A所述的软轴的弯曲状态，选取出软轴弯曲曲率半径最小处1mm长的部位，该部位投影面积为Dⅹ1＝Dmm2；
B、使用压力计测出迫使软轴弯曲的力，该力等同于软轴弯曲曲率半径最小处1mm长部位的轴芯对轴套的压力；
C、将上述步骤B中的压力除以步骤A中的面积得初始压强。
本发明方案测量计算方法采用工程测量结合几何数学计算的方案，计算中涉及的参量可通过简单实验或几何推导得到，省去初始拉力、软轴弯曲角度等参数的采集过程，大大降低了运算复杂度；同时克服了初始拉力为0及软轴弯曲转动情况下无法计算的缺陷，增加了适用性与广泛性。
附图说明
图1为本发明软轴的弯曲状态摩擦力的虚拟测量方法的流程图
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体说明本发明。
实施例1
本实施例提供的软轴在弯曲状态下摩擦力的测量方法包括以下步骤：
A、将待测软轴按照实际安装状态进行弯曲，将弯曲的软轴构成的曲线段构建到坐标系内，在坐标系内形成软轴曲线；
B、测量出软轴拉直状态推拉和旋转时摩擦力及正压力，通过摩擦力与正压力的比值获得轴芯转动摩擦系数μ1和轴芯推拉摩擦系数μ2；根据软轴曲线获得其在坐标系内的起点a与终点b；
C、基于以下的软轴弯曲转动摩擦力测算式(1)和软轴弯曲推拉摩擦力测算式(2)得出软轴弯曲转动摩擦力和软轴弯曲推拉摩擦力：
其中f为轴芯与护套的弯曲转动摩擦力，μ1为轴芯转动摩擦系数，F为轴芯与护套的推拉摩擦力，μ2为轴芯推拉摩擦系数，D为轴芯直径，p0为初始压强，y为软轴曲线方程函数，a、b分别为曲线的起点与终点；
所述的测算式(1)的构建过程如下：
由于软轴曲线y由弯曲的软轴形成，因此软轴曲线y是光滑的，令软轴曲线y上从点M到点Mˊ的弧为Δs，切线的转角为Δα，其曲率K为：
设软轴曲线方程函数是y＝f(x)，且f(x)具有二阶导数，于是
根据弯曲软轴受力情况，软轴弯曲转动时单位弧长ds上的摩擦力为：
其中N为软轴的轴芯与护套间的正压力；
对测算式(1)积分得：
所述的测算式(2)的构建过程如下：
由于软轴曲线y由弯曲的软轴形成，因此软轴曲线y是光滑的，令软轴曲线y上从点M到点Mˊ的弧为Δs，切线的转角为Δα，其曲率K为：
设软轴曲线方程函数是y＝f(x)，且f(x)具有二阶导数，于是
根据弯曲软轴受力情况，软轴弯曲推拉时单位弧长ds上的摩擦力为：
其中N为软轴的轴芯与护套间的正压力；
对测算式(1)积分得：
所述的步骤A中形成软轴曲线的过程如下：
在纸上构建坐标系，将弯曲的软轴放置于坐标系上，描绘出软轴对应的曲线轨迹，根据软轴弯曲曲线轨迹，采用曲线拟合法，判断曲线类型(如抛物线等类型)然后根据曲线类型用最小二乘法计算出软轴曲线方程函数y；并根据坐标系确定曲线的起点a、终点b的坐标；
所述的测量软轴的轴芯转动摩擦系数μ1的方法如下：
A、选取若干数量的同种材料、同种规格的软轴；
B、测量出软轴轴芯的重量,作为轴套上所受的正压力；
C、将轴套固定，在软轴拉直状态旋转轴芯，用扭矩仪测出旋转时的摩擦力；
D、将摩擦力除以轴套上所受的正压力得到该软轴的测量转动摩擦系数；
E、对每根软轴均进行上述步骤B-D的操作，得到每根软轴的测量转动摩擦系数并求平均值，即得出轴芯转动摩擦系数μ1；
所述的测量软轴的轴芯推拉摩擦系数μ2的方法如下：
A、选取若干数量的同种材料、同种规格的软轴；
B、测量出软轴轴芯的重量,作为轴套上所受的正压力；
C、将轴套固定，在软轴拉直状态推拉轴芯，用测力计测出推拉时的摩擦力；
D、将摩擦力除以轴套上所受的正压力得到该软轴的测量推拉摩擦系数；
E、对每根软轴均进行上述步骤B-D的操作，得到每根软轴的测量推拉摩擦系数，然后求出平均值，即得出轴芯推拉摩擦系数μ2；
所述的测量软轴的初始压强p0的测量步骤如下：
A、对软轴两端施加压力将软轴弯曲至步骤A所述的软轴的弯曲状态，选取出软轴弯曲曲率半径最小处1mm长的部位，该部位投影面积为Dⅹ1＝Dmm2；
B、使用压力计测出迫使软轴弯曲的力，该力等同于软轴弯曲曲率半径最小处1mm长部位的轴芯对轴套的压力；
C、将上述步骤B中的压力除以步骤A中的面积得初始压强。