一种交叉簧片型柔性铰链载荷加载装置及转角测量系统

本发明属于检测，具体涉及一种交叉簧片型柔性铰链载荷加载装置及转角测量系统。

背景技术：

1、交叉簧片型柔性铰链，属于柔性铰链，主要由两根相互交错的簧片组成，簧片的长度、宽度、厚度和材料均可改变，交叉系数和交叉角度也可改变。交叉簧片型柔性铰链不同于一般柔性铰链，不仅可以储存和释放角能量且可以产生大变形，并当其一端固定，其他工件与交叉簧片型柔性铰链发生位置变化时，柔性铰链可产生扭矩将工件拉回初始位置。交叉簧片型柔性铰链广泛应用于各类精密仪器、生物细胞微操作及微机电系统中，特别在隔振领域有更优的隔振特性，用于为转动部件提供复位弹力。

2、交叉簧片型柔性铰链的有效旋转角度范围是衡量柔性铰链性能的重要技术参数，中国专利cn109374241公开了一种柔性铰链静刚度的测量装置，包括了对柔性铰链的变形测量，但柔性铰链施加载荷后其转角范围有限。中国专利cn107764547公开了一种现有柔性铰链刚度参数测量装置，包括了对柔性铰链的横向位移测量，但其仅能够对柔性铰链施加一个方向的载荷。现有技术中针对柔性铰链大变形的旋转角度加载装置较少，且不能适用于不同参数和产生大变形的交叉簧片型柔性铰链的旋转角度的测量，施加的载荷方式也有限，通用性不强。

技术实现思路

1、为了有效解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：

2、一种交叉簧片型柔性铰链载荷加载装置，包括夹持装置、加载装置、固定框架，所述夹持装置、加载装置均设置于所述固定框架上；

3、所述夹持装置用于对簧片进行夹持，包括两组结构相同的固定机构，第一固定机构设置于第二固定机构的上方，第一固定机构用于对簧片上部进行夹持，第二固定机构用于对簧片的下部进行夹持，第一固定机构与所述固定框架连接，第二固定机构通过簧片与第一固定机构连接并悬浮于第一固定机构下方；

4、所述加载装置包括水平载荷加载机构、垂直载荷加载机构、弯矩加载机构，所述水平载荷加载机构设置于固定框架上且与所述第二固定机构连接，用于对第二固定机构施加水平方向的载荷；所述垂直载荷加载机构设置于固定框架上且与所述第二固定机构连接，用于对第二固定机构施加垂直方向的载荷；所述弯矩加载机构设置于固定框架上且与所述第二固定机构连接，用于对第二固定机构施加弯矩载荷。

5、作为技术方案的补充，所述固定机构包括固定板、滑动块、夹持固定机构、锁紧机构，

6、所述滑动块设有两组且与固定板滑动连接，滑动块上设有调整簧片倾斜角度的斜向面，滑动块上的斜向面上设有夹持固定机构，夹持固定机构用于将簧片的端部夹持固定于滑动块上的斜向面上；

7、位于固定板上的两组滑动块对称的设置于固定板的左部及右部，两组滑动块分别对两组簧片进行夹持固定，使两组簧片呈交叉状态，

8、所述锁紧机构设置于固定板上，用于将滑动块固定于固定板上。

9、作为技术方案的补充，其特征在于，所述固定机构还包括滑轨、标准件滑块，

10、所述滑轨设置于固定板上，所述标准件滑块设置于滑动块的下底部，标准件滑块与滑轨连接且可在滑轨上滑动。

11、作为技术方案的补充，其特征在于，所述锁紧机构包括锁紧螺钉、锁紧滑块，

12、所述固定板上设有滑槽，位于滑槽内侧壁上设有挡止部，所述锁紧滑块位于所述滑槽内且可在滑槽内滑动，所述挡止部位于锁紧滑块的上方，当锁紧滑块受到向上拉力时，所述挡止部对锁紧滑块的向上运动进行挡止，使其能够一直处于所述滑槽内，所述锁紧滑块上设有螺纹孔，所述滑动块上设有沉头孔，锁紧螺钉穿过滑动块上的沉头孔螺接于所述锁紧滑块上的螺纹孔内，将滑动块固定于固定板上。

13、作为技术方案的补充，所述夹持固定机构包括小夹片、紧固螺钉、小夹片定位销、大夹片、大夹片定位销，

14、所述滑动块的斜面上设有与大夹片定位销配合的定位孔，所述大夹片上设有用于大夹片定位销穿过的通孔，所述大夹片设置于滑动块的斜面上，大夹片定位销穿过大夹片上的通孔插入于滑动块斜面上的定位孔内；

15、所述簧片的端部位于大夹片上方，所述小夹片位于簧片的上方，

16、所述簧片、小夹片以及大夹片上均设有用于紧固螺钉以及小夹片定位销穿过的通孔，

17、所述滑动块的斜向面上设有与紧固螺钉配合的螺纹孔、以及与小夹片定位销配合的定位孔，

18、小夹片定位销依次穿过小夹片、簧片以及大夹片上的通孔，插入至滑动块的斜面上的定位孔内，紧固螺钉依次穿过小夹片、簧片上、大夹片上的通孔，螺接于所述滑动块上的螺纹孔内。

19、作为技术方案的补充，所述加载装置还包括承载机构，所述承载机构设置于夹持装置的第二固定机构上，包括支撑座、承载轴；所述支撑座固设于所述第二固定机构上，所述承载轴固设于所述支撑座上，

20、所述加载装置的水平载荷加载机构与所述承载轴连接，对所述承载轴施加水平方向的载荷；

21、所述加载装置的垂直载荷加载机构与所述承载轴连接，对所述承载轴施加垂直方向的载荷；

22、所述加载装置的弯矩加载机构与所述承载轴连接，对所述承载轴施加弯矩载荷。

23、作为技术方案的补充，所述水平载荷加载机构设置于固定框架上且位于所述夹持装置的前侧或后侧，包括第一固定轴、第一滑轮、第一固定座、连接绳、砝码；

24、所述第一固定座设置于固定框架上，第一固定轴固设于第一固定座上，所述第一滑轮通过轴承结构套设于第一固定轴上且可相对于第一固定轴旋转，

25、所述承载轴上设有第一滚花部，且第一滚花部与第一滑轮横向对应，

26、所述连接绳的一端绕过所述第一滑轮并缠绕于承载轴上的第一滚花部上，连接绳的另一端连接砝码，使砝码的重量通过第一滑轮传递给承载轴，对承载轴施加水平方向的载荷。

27、作为技术方案的补充，所述弯矩加载机构设置于固定框架上且位于所述夹持装置的前侧或后侧，包括第二固定轴、第二滑轮、第二固定座、弯矩施加板、连接绳、砝码；

28、所述第二固定座设置于固定框架上，第二固定轴设置于第二固定座上，所述第二滑轮通过轴承结构套设于第二固定轴上且可相对于第二固定轴旋转，

29、所述弯矩施加板设置于承载机构的承载轴上，且所述弯矩施加板所在平面与承载轴的轴向相对垂直设置，所述弯矩施加板的上缘以及下缘均为弧形结构，且弯矩施加板的上端及下缘上的各点距离弯矩施加板的中心点的距离相同，弯矩施加板中心位置处设有凸起，位于弯矩施加板上缘及下缘位置处的正板面以及背板面上各设有一挡止板，避免绕过弯矩施加板上缘或下缘的绳子与弯矩施加板脱离；

30、连接绳的一端绕过第二滑轮与弯矩施加板的上缘或下缘，其端部与位于弯矩施加板中心点位置处的凸起连接，连接绳的另一端连接有砝码，砝码的重量通过第二滑轮传递给弯矩施加板，对承载轴施加弯矩。

31、作为技术方案的补充，所述垂直载荷加载机构设置于固定框架的上部且位于夹持装置的上方，包括第三固定轴、第三滑轮、第三固定座、连接绳、砝码；

32、所述第三固定座设置于固定框架上，第三固定轴设置于第三固定座上，所述第三滑轮通过轴承结构套设于第三固定轴上且可相对于第三固定轴旋转；

33、所述承载轴上设有第二滚花部，所述第二滚花部与第三滑轮竖向对应，连接绳的一端绕过所述第三滑轮并缠绕于承载轴上的第二滚花部上，连接绳的另一端连接砝码，砝码的重量通过第三滑轮传递给承载轴，对承载轴施加竖直方向的载荷。

34、本发明还公开一种交叉簧片型柔性铰链转角测量系统，包括应用上述技术方案所述的交叉簧片型柔性铰链载荷加载装置。

35、有益效果：本发明提供的一种交叉簧片型柔性铰链载荷加载装置，可通过滑动第一固定机构、第二固定机构上夹持同一簧片的滑动块的位置，对交叉簧片的交叉系数进行调整，然后通过锁紧机构对滑动块进行锁紧。通过更换具有不同倾斜角度斜向面的滑动块，以适用于不同交叉角度的簧片的测量。通过夹持固定机构的大夹片、小夹片的设置，保证簧片有效接受载荷长度。通过夹持装置，可以改变交叉簧片型柔性铰链的交叉系数和交叉角度，通过加载装置及夹持装置配合，可以对交叉簧片型柔性铰链施加弯矩、水平载荷和垂直载荷中的任意一种或任意组合，加载装置的载荷大小可通过砝码进行调节。本发明提供的柔性铰链载荷加载装置结构简单、操作方便，节约制造成本，能够适用于对交叉簧片型柔性铰链转角的测量，通过测量系统对其转角进行测量。