直线导轨副五种静刚度综合测量装置及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种可同时测量直线导轨副垂直、侧向、俯仰、偏摆和倾斜静刚度的装置及方法。本发明的下夹具固定在水平台面板上，其上表面相对水平面倾斜θ角，并安装有基准板和导轨；上夹具固定安装于滑块上表面，并安装用于测量导轨副变形的位移传感器组；加载装置通过连接件连接力传感器，力传感器通过螺纹连接压盘，从而使加载装置带动压盘下降，通过受力装置，在上夹具施加一个竖直向下的偏心载荷F，将测得的变形量换算为五个方向的变形分量，将偏心载荷F分解为五种等效载荷分量。本发明实现了在一次加载中，同时测量导轨副的五种静刚度，大幅提高直线导轨副静刚度测评的效率，对导轨副多种静刚度综合测量装置的研制和发展有重要意义。
【专利说明】
直线导轨副五种静刚度综合测量装置及其方法
技术领域
[0001] 本发明属于测量技术领域，特别是直线导轨副五种静刚度综合测量装置及其方 法。
【背景技术】
[0002] 直线导轨副具有精度高、磨擦系数小、耐磨损等优点，被广泛用于高精度数控机床 和加工中心。静刚度是直线导轨副的重要指标，是指导轨副承载恒定载荷时抵抗变形的能 力，导轨副静刚度具体可分为垂直静刚度、侧向静刚度、俯仰静刚度、偏摆静刚度及倾斜静 刚度。导轨副在实际工作中不只是受垂直载荷作用，尤其是在重型机床、有振动和冲击的机 床或工作速度较快的机床中，导轨副受到侧向力、俯仰力矩力、偏摆力矩和倾斜力矩作用的 效果更加明显，此时，垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜静刚度指标分别体现导轨副抵抗相应方 向的位移变形的能力，对导轨副的精度和寿命等产生重要影响。虽然目前我国直线导轨副 垂直静刚度测量装置的研制取得了一定的成果，但是五种静刚度的综合测量装置的研制还 处于起步阶段。
[0003] 检索现有技术的文献发现，中国发明专利公开号CN103017992A，名称为直线导轨 副静刚度测量装置及方法，该专利介绍了一种通过更换装夹组件来测量直线导轨副垂直、 倾斜、俯仰及偏摆静刚度的试验装置，该装置根据所需测量静刚度种类的不同，改变安装夹 具、载荷方向、和测点位置，进而试验测得不同系列导轨副的垂直、倾斜、俯仰及偏摆静刚度 曲线，该试验装置需要多套夹具组件，测量直线导轨副静刚度时，需要频繁更换夹具，改变 装夹方式，实验繁琐效率低，并且容易引进安装误差使测量结果不准确。中国发明专利公开 号CN104075886A，名称为模块化直线导轨副结合部静刚度测试方法与装置，该专利介绍了 一种模块化直线导轨副静刚度测试装置，通过三个定位孔单独施加拉压偏心载荷，分别测 量出直线导轨副多种静刚度，该方法需要不断转换载荷施加方式，实验时间较长，并且没考 虑多种载荷作用下，导轨副多种变形之间的耦合关系，不能保证测量结果的真实可靠性。中 国发明专利公开号CN104034522A，名称为一种检测直线导轨副静刚度的实验台，该专利介 绍了一种测量直线导轨副静刚度的装置，该装置通过三个螺孔分别施加垂直载荷、滚动力 矩和水平载荷，移动测试导轨的滑块和压板，可以施加倾覆力矩和旋转力矩。该装置虽然能 实现了在多种载荷作用下直线导轨副的静刚度检测，但是难以保证多种载荷同时加载，实 验过程中无法避免装置间隙导致的误差，并且需移动滑块和压板，不能保证实验结果的重 复性和准确性。
[0004] 可见，目前直线导轨副多种静刚度的测量方法不够完善，均需改变导轨副装夹方 式或施加载荷的方式，实验装置复杂，实验过程繁琐，且将引入安装间隙带来的误差，一定 程度上将影响垂直、侧向、俯仰、偏摆和倾斜静刚度测量结果的重复性和准确性，给直线导 轨副静刚度的全面测评工作带来困难。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种操作简单，能在一次加载实验中，同时自动精确测量 出导轨副垂直、侧向、俯仰、偏摆和倾斜静刚度的装置及方法。
[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为:一种直线导轨副五种静刚度综合测量装置及 其方法，包括加载装置、力传感器、压盘、位移传感器组、位移传感器夹具、滑块、导轨、下夹 具、台面板、基准板、上夹具、受力装置，其中下夹具固定在水平台面板上，该下夹具上表面 相对水平面倾斜Θ角，基准板和导轨设置在下夹具的上表面;上夹具上安装位移传感器组， 该上夹具固定连接在滑块上表面，该滑块在导轨上滑动，滑块和导轨为被测导轨副；加载装 置通过连接件固定连接力传感器，该力传感器连接压盘，从而使加载装置带动压盘升降，压 盘挤压安装在上夹具上的受力装置，给上夹具施加一个竖直向下的偏心载荷F，通过对与下 夹具上表面夹角为Θ的偏心载荷F分解和对位移传感器组测量值的分离提起，可同时精确直 线导轨副垂直、侧向、俯仰、偏摆和倾斜静刚度。
[0007] 本发明与现有技术相比，其显著优点：（1)下夹具上表面设计为斜面，导轨副及上 夹具固定安装在下夹具上，压盘通过受力装置向上夹具施加竖直向下的偏心载荷，上夹具 上最少只需安装5个位移传感器，优选对称布置方式，简化了测量装置，避免了在测量不同 种静刚度时配套多种夹具工装，降低导轨副静刚度测评的成本;并且下夹具固定安装有基 准板，基准板无需重复安装，提高了测量基准的一致性，最大程度的减小了基准不重合和安 装误差，提高测量精度，使测量结果具有高重复性和准确性。（2)对导轨副空间变形量建立 数学计算模型，数据处理过程规格化、程序化，将偏心载荷F分解为垂直、侧向、俯仰、偏摆和 倾斜五种等效载荷分量，将测得的变形量换算为垂直、侧向、俯仰、偏摆和倾斜五个方向的 变形分量，再通过静刚度基本公式，从而实现了在一次加载中，同时测量导轨副的垂直、侧 向、俯仰、偏摆和倾斜静刚度，解决了目前国内直线导轨副多种静刚度不能同时测评的技术 问题，大幅提高了垂直、侧向、俯仰、偏摆和倾斜静刚度测量效率，为进一步推进国内导轨副 高刚性设计做出贡献。（3)下夹具和上夹具均具有良好的刚性和稳定性，加载后上下夹具各 自的变形量远远小于被测导轨副的位移变形量，使位移传感器测量值可准确等效为导轨滑 块的整体位移变形量，解决了由于夹具工装刚性不足而引入较大系统误差的问题，增强试 验装置测评结果公信度。
[0008] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明直线导轨副五种静刚度综合测量装置的结构示意图。
[0010] 图2为图1的三维视图。
[0011]图3为载荷等效分解不意图。
[0012] 图4为位移传感器组安装示例图。
【具体实施方式】
[0013] 结合图1和图3,本发明直线导轨副五种静刚度综合测量装置能够同时测量直线导 轨副垂直、侧向、俯仰、偏摆和倾斜静刚度，包括加载装置1、力传感器3、压盘4、位移传感器 组5、位移传感器夹具6、滑块7、导轨8、下夹具9、台面板10、基准板11、上夹具12、受力装置 13,其中下夹具9固定在水平台面板10上，该下夹具9上表面相对水平面倾斜Θ角，基准板11 和导轨8设置在下夹具9的上表面;上夹具12上安装位移传感器组5(能够测量位移变形量）， 该上夹具12固定连接在滑块7上表面，该滑块7在导轨8上滑动，滑块7和导轨8为被测导轨 副;加载装置1通过连接件2固定连接力传感器3,该力传感器3连接压盘4,从而使加载装置1 带动压盘4升降，压盘4挤压安装在上夹具12上的受力装置13(受力装置13可以采用刚性的 金属球），给上夹具12施加一个竖直向下的偏心载荷F。本发明结构简单、实用性高，通过对 与下夹具9上表面夹角为Θ的偏心载荷F分解和对位移传感器组5测量值的分离提起，可同时 精确直线导轨副垂直、侧向、俯仰、偏摆和倾斜静刚度。
[0014] 本发明在上夹具12上开设凹槽或锥孔，受力装置13设置在凹槽或锥孔中；在上夹 具12中加工沉头孔，将滑块7固定在沉头孔中。下夹具9的材料选用实心花岗岩，刚性和稳定 性好。下夹具9上表面相对水平面倾斜角Θ在30° - 45°之间。上夹具12的材料选用淬火钢，刚 性和稳定性好，在上夹具12施加一个竖直向下的偏心载荷F，载荷作用位置与上夹具12中心 相对坐标为(a，b)且a，b^30mm，可以选a = b = 40mm。
[0015] 本发明上夹具12上安装位移传感器组5主要有两种方式，第一种方式是位移传感 器组5有η个位移传感器，η多5,安装i个位移传感器，使i个位移传感器均垂直于下夹具9的 上表面，以该倾斜的上表面为基准测量导轨副在该方向上的相对变形量，并确保至少3个位 移测量点不在同一直线上，i彡3;安装n-i个位移传感器，使n-i个位移传感器均垂直于基准 板11的测量基准面，测量导轨副在该方向上的相对变形量，n-i多2,试验有％ 选择组。
[0016] 第二种方式是位移传感器组5有η个位移传感器，η多5，安装i个位移传感器，使i个 位移传感器均垂直于下夹具9上表面，以该倾斜的上表面为基准测量导轨副在该方向上的 相对变形量，i多2;安装n-i个位移传感器，使n-i个位移传感器均垂直于基准板11的测量基 准面，测量导轨副在该方向上的相对变形量，并确保至少3个位移测量点不在同一直线上， n-i彡3，试验有1? = if 个选择组。
[0017] 结合图1，本发明直线导轨副五种静刚度综合测量方法，步骤如下：
[0018] 第一步，下夹具9固定在水平台面板10上，该下夹具9上表面相对水平面倾斜Θ角， 基准板11和导轨8设置在下夹具9的上表面;上夹具12上安装位移传感器组5,该上夹具12固 定连接在滑块7上表面，该滑块7在导轨8上滑动，滑块7和导轨8为被测导轨副；加载装置1通 过连接件2固定连接力传感器3,该力传感器3连接压盘4,从而使加载装置1带动压盘4升降， 压盘4挤压安装在上夹具12上的受力装置13,给上夹具12施加一个竖直向下的偏心载荷F; 按照上述要求安装被测导轨副，使压盘4中心正对受力装置13中心，夹紧位移传感器组5,保 证测量期间不松动。
[0019] 第二步，将力传感器3与位移传感器组5进行标定，并做回零初始化处理，根据样本 手册确定最大加载载荷和被测直线导轨副额定动载荷，进行预加载，消除各部件的间隙带 来的误差。
[0020] 第三步，在额定动载荷量程范围内进行测量，加载到导轨副额定动载荷的20-60% 后，开始卸载，过程中实时采集力传感器3与位移传感器组5上的数据，直到卸载为零。
[0021] 第四步，对采集的数据进行处理和参数分离，即将上夹具12受到的偏心载荷F，等 效分解为垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜载荷分量;根据坐标变换原理，建立由位移传感器组 5所测变形量换算得到的变换矩阵的数学模型，并折算成垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜五个 方向的变形分量，再根据刚度计算公式，同时计算出垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜静刚度， 具体过程如下。
[0022] 1.将上夹具12受到的偏心载荷F，等效分解为垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜载荷分 量，结合图3,压盘4通过受力装置13施加集中载荷到上夹具12上，以上夹具12的几何中心为 原点，建立参考坐标系，X轴垂直基准板11基准面，Y轴沿导轨安装方向，Z轴垂直于下夹具9 倾斜Θ角的上表面，集中力F等效作用点为(a，b，0)，依据公式（1)将载荷分解成X轴向力Fx、Z 轴向力Fz、俯仰扭矩Ma、偏摆扭矩Mb和倾斜扭矩Me:
[0023]
[0024] 2.根据坐标变换原理，建立由位移传感器组5所测变形量换算得到的变换矩阵的 数学模型，即位移传感器组5的传感器测点采用规格化齐次坐标矩阵表示，根据坐标变换原 理，则有：
[0025]
(2)
[0026]式中P!为无载荷时位移传感器组5测点的规格化齐次坐标矩阵；
[0027] P2为施加载荷时位移传感器组5测点的规格化齐次坐标矩阵；
[0028] δχ、δγ、δζ为分别为X、Y、Z方向的位移变化量；
[0029] ΘΑ为俯仰角；ΘΒ为偏摆角；为倾斜角。
[0030] 3.根据位移传感器组5的分布方式，建立垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜五个方向的 变形分量的折算模型。位移传感器组5安装在上夹具12时有以下方式：
[0031] 3.1第一种方式为:所述位移传感器组5有η个位移传感器，η多5，安装i个位移传感 器，使i个位移传感器均垂直于下夹具9的上表面，以该倾斜的上表面为基准测量导轨副在 该方向上的相对变形量，并确保至少3个位移测量点不在同一直线上，i多3;安装n-i个位移 传感器，使n-i个位移传感器均垂直于基准板11的测量基准面，测量导轨副在该方向上的相 对变形量，n-i>2,试验有巧=个选择组；
[0032] 在第一种方式中，根据位移传感器组5的分布，建立垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜 五个方向的变形分量的折算模型，根据公式(2)，在他个选择组中，第j个选择组的感器测点 坐标矩阵可表不为公式(3);五个方向的位移分量如公式(4);所有选择组平均位移分量如 公式(5):
[0033]
[0034]
[0035]
[0036] 式中上标1代表第一种方式；
[0037]下标jx代表第j个选择组中的第X个位移传感器；
[0038] Xjx，Yjx，Zjx分别代表相应位移传感器的测量点空间坐标值；
[0039] δ」χ代表相应传感器的测量值；
[0040] △ i为方案（1)的五种变形量的矩阵表示；
[0041] 根据刚度计算公式，结合公式（1)，按照公式(9)计算出第一种方式中的五种静刚 度：
[0042] R=F · ΔΓ1 (9)
[0043] 3.2第二种方式为:所述位移传感器组5有η个位移传感器，η多5,安装i个位移传感 器，使i个位移传感器均垂直于下夹具9上表面，以该倾斜的上表面为基准测量导轨副在该 方向上的相对变形量，i多2;安装n-i个位移传感器，使n-i个位移传感器均垂直于基准板11 的测量基准面，测量导轨副在该方向上的相对变形量，并确保至少3个位移测量点不在同一 直线上，n-i彡3，试验有馬=Cf 个选择组；
[0044] 在第二种方式中，根据公式(2)，在犯个选择组中，第j个选择组的感器测点坐标矩 阵可表不为公式（6);五个方向的位移分量如公式（7);所有选择组平均位移分量如公式 (8)：
[0045] (6)
[0046]
[0047]
[0048] 式中上标2代表第二种方式；
[0049] 下标jx代表第j个选择组中的第X个位移传感器；
[0050] Xjx，Yjx，2>分别代表相应位移传感器的测量点空间坐标值；
[0051] δ」χ代表相应传感器的测量值；
[0052] Δ2为方案(2)的五种变形量的矩阵表示。
[0053]根据刚度计算公式，结合公式(1)，按照公式(10)计算出五种静刚度：
[0054] R=F.A2-1 (10)
[0055] 3.3如果根据刚度计算公式，同时计算出垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜静刚度，即 当上夹具上分布安装位移传感器个数满足i>3且n_i>3时，两种方式同时存在，五个方向的 变形量取两种方式的平均值，根据刚度计算公式（11)，结合公式（1)，即同时计算出五种静 刚度：
[0056] 两种方案同时存在:R = 2F · ( Ai+A2)-1 (11)
[0057]
[0058] 式中R为测得五种静刚度的矩阵表示：
[0059]
[0000] Rx为侧向静刚度；
[0061 ] Rz为垂直静刚度；
[0062] Ra为俯仰静刚度；
[0063] Rb为偏摆静刚度；
[0064] Rx为倾斜静刚度。
[0065]所述位移传感器组5分布最优方案可以（以第一种方式为例进行说明）为:选用6个 位移传感器，其中4个位移传感器垂直于下夹具9的倾斜表面，并确保任意3个位移测量点不 在同一直线上;2个位移传感器垂直于基准板11的测量基准面，选取5个组成一组，试验选择 组为4，保证实验准确性同时试验数据量适中：为能减少设计参数，方便研究计算，便于优化 测量装置结构，在安排传感其安装具体位置时，优先选择对称布置方式。结合图4，根据上述 的位移传感器布置方案，举例说明对称安装5个位移传感器组成一个试验选择组，其中5个 测量点坐标分别为51:(厶，-8，-〇、52:(厶，8，-〇、53:(-厶，8，-〇、54 :(-0,0，卩）、55:(-0,4，-F)，传感器测点用规格化齐次坐标矩阵表示，根据坐标变换原理，则有：
[0066]
(12)
[0067] 根据公式(2)，该选择组，五个方向的位移分量如公式(13)。
[0068]
(13)
【主权项】
1. 一种直线导轨副五种静刚度综合测量装置，其特征在于包括加载装置（1)、力传感器 (3)、压盘(4)、位移传感器组(5)、位移传感器夹具(6)、滑块(7)、导轨(8)、下夹具(9)、台面 板（10)、基准板（11)、上夹具（12)、受力装置（13)，其中下夹具(9)固定在水平台面板（10) 上，该下夹具(9)上表面相对水平面倾斜Θ角，基准板（11)和导轨(8)设置在下夹具（9)的上 表面;上夹具（12)上安装位移传感器组(5)，该上夹具（12)固定连接在滑块(7)上表面，该滑 块(7)在导轨(8)上滑动，滑块(7)和导轨(8)为被测导轨副；加载装置（1)通过连接件(2)固 定连接力传感器(3)，该力传感器(3)连接压盘(4)，从而使加载装置（1)带动压盘(4)升降， 压盘(4)挤压安装在上夹具（12)上的受力装置（13)，给上夹具（12)施加一个竖直向下的偏 屯、载荷F。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于在上夹具（12)上开设凹槽或锥孔，受力装置 (13)设置在凹槽或锥孔中；在上夹具(12)中加工沉头孔，将滑块(7)固定在沉头孔中。3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于上夹具（12)上安装位移传感器组(5)，该位 移传感器组巧)有η个位移传感器，n>5,安装i个位移传感器，使i个位移传感器均垂直于下 夹具(9)的上表面，W该倾斜的上表面为基准测量导轨副在该方向上的相对变形量，并确保 至少3个位移测量点不在同一直线上，i>3;安装n-i个位移传感器，使n-i个位移传感器均 垂直于基准板（11)的测量基准面，测量导轨副在该方向上的相对变形量，n-i>2,试验有个选择组。4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于上夹具（12)上安装位移传感器组(5)，该位 移传感器组巧)有η个位移传感器，n>5,安装i个位移传感器，使i个位移传感器均垂直于下 夹具(9)上表面，W该倾斜的上表面为基准测量导轨副在该方向上的相对变形量，安 装n-i个位移传感器，使n-i个位移传感器均垂直于基准板（11)的测量基准面，测量导轨副 在该方向上的相对变形量，并确保至少3个位移测量点不在同一直线上，n-i>3,试验有t选择组。5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于下夹具（9)上表面相对水平面倾斜角Θ在 30°-45° 之间。6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于在上夹具（12)施加一个竖直向下的偏屯、载 荷F，载荷作用位置与上夹具（12)中屯、相对坐标为(a，b)且a，b > 30mm。7. -种直线导轨副五种静刚度综合测量方法，其特征在于步骤如下： 第一步，下夹具（9)固定在水平台面板（10)上，该下夹具（9)上表面相对水平面倾斜Θ 角，基准板（11)和导轨（8)设置在下夹具（9)的上表面；上夹具（12)上安装位移传感器组 (5)，该上夹具（12)固定连接在滑块(7)上表面，该滑块(7)在导轨(8)上滑动，滑块(7)和导 轨(8)为被测导轨副;加载装置（1)通过连接件(2)固定连接力传感器(3)，该力传感器(3)连 接压盘(4)，从而使加载装置（1)带动压盘(4)升降，压盘(4)挤压安装在上夹具（12)上的受 力装置（13)，给上夹具（12)施加一个竖直向下的偏屯、载荷F;按照上述要求安装被测导轨 畐IJ，使压盘(4)中屯、正对受力装置(13)中屯、，夹紧位移传感器组(5)，保证测量期间不松动； 第二步，将力传感器(3)与位移传感器组(5)进行标定，并做回零初始化处理，根据样本 手册确定最大加载载荷和被测直线导轨副额定动载荷，进行预加载，消除各部件的间隙带 来的误差； 第Ξ步，在额定动载荷量程范围内进行测量，加载到导轨副额定动载荷的20-60%后， 开始卸载，过程中实时采集力传感器(3)与位移传感器组(5)上的数据，直到卸载为零； 第四步，对采集的数据进行处理和参数分离，即将上夹具（12)受到的偏屯、载荷F，等效 分解为垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜载荷分量;根据坐标变换原理，建立由位移传感器组 (5)所测变形量换算得到的变换矩阵的数学模型，并折算成垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜五 个方向的变形分量，再根据刚度计算公式，同时计算出垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜静刚 度。8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于将上夹具（12)受到的偏屯、载荷F，等效分解 为垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜载荷分量，即压盘(4)通过受力装置（13)施加集中载荷到上 夹具（12)上，W上夹具（12)的几何中屯、为原点，建立参考坐标系，X轴垂直基准板（11)基准 面，Υ轴沿导轨安装方向，Ζ轴垂直于下夹具(9)倾斜Θ角的上表面，集中力F等效作用点为(a， b，0)，依据公式（1)将载荷分解成X轴向力Fx、Z轴向力Fz、俯仰扭矩Μα、偏摆扭矩Mb和倾斜扭 矩Me:9. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于根据坐标变换原理，建立由位移传感器组 (5)所测变形量换算得到的变换矩阵的数学模型，即位移传感器组(5)的传感器测点采用规 格化齐次坐标矩阵表示，根据坐标变换原理，则有：(2) 式中Pi为无载荷时位移传感器组巧)测点的规格化齐次坐标矩阵； P2为施加载荷时位移传感器组巧)测点的规格化齐次坐标矩阵； δχ、δ Y、δζ为分别为X、Y、Z方向的位移变化量； 9α为俯仰角;Θβ为偏摆角;0C为倾斜角。10. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于位移传感器组(5)安装在上夹具（12)时有 W下方式： 第一种方式为:所述位移传感器组(5)有η个位移传感器，η > 5，安装i个位移传感器，使 i个位移传感器均垂直于下夹具(9)的上表面，W该倾斜的上表面为基准测量导轨副在该方 向上的相对变形量，并确保至少3个位移测量点不在同一直线上，i>3;安装n-i个位移传感 器，使n-i个位移传感器均垂直于基准板（11)的测量基准面，测量导轨副在该方向上的相对 变形量，n-i > 2，试验有馬錢孩个选择紀； 在第一种方式中，根据位移传感器组(5)的分布，建立垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜五 个方向的变形分量的折算模型，根据公式(2)，在化个选择组中，第j个选择组的感器测点坐 标矩阵可表示为公式(3);五个方向的位移分量如公式(4);所有选择组平均位移分量如公 式化式中上标1代表第一种方式； 下标扣代表第j个选择组中的第X个位移传感器； Xjx，Yjx，Zjx分别代表相应位移传感器的测量点空间坐标值； δ jx代表相应传感器的测量值； A 1为第一种方式的五种变形量的矩阵表示； 根据刚度计算公式，结合公式(1)，按照公式(9)计算出第一种方式中的五种静刚度： R=F · Δι-ι (9) 第二种方式为:所述位移传感器组(5)有η个位移传感器，η>5,安装i个位移传感器，使 i个位移传感器均垂直于下夹具(9)上表面，W该倾斜的上表面为基准测量导轨副在该方向 上的相对变形量，i > 2;安装n-i个位移传感器，使n-i个位移传感器均垂直于基准板（11)的 测量基准面，测量导轨副在该方向上的相对变形量，并确保至少3个位移测量点不在同一直 线上，n-i > 3，试验有滚S:-终場如个选择组； 在第二种方式中，根据公式(2)，在化个选择组中，第j个选择组的感器测点坐标矩阵可 表示为公式(6);五个方向的位移分量如公式(7);所有选择组平均位移分量如公式(8):式中上标2代表第二种方式； 下标扣代表第j个选择组中的第X个位移传感器； Xjx，Yjx，Zjx分别代表相应位移传感器的测量点空间坐标值； δ jx代表相应传感器的测量值； A 2为第二种方式的五种变形量的矩阵表示。 根据刚度计算公式，结合公式(1)，按照公式(10)计算出五种静刚度： R=F.A2-i (10) 如果根据刚度计算公式，同时计算出垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜静刚度，即当上夹具 上分布安装位移传感器个数满足i〉3且n-i〉3时，两种方式同时存在，五个方向的变形量取 两种方式的平均值，根据刚度计算公式(11)，结合公式(1)，即同时计算出五种静刚度： 两种方案同时存在:R=2F · (Δ1+Δ2ΓΙ (11) 式中R为测得五种静刚度的矩阵表示。
【文档编号】G01M5/00GK105973550SQ201610361526
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】王禹林, 李作康, 欧屹, 冯虎田
【申请人】南京理工大学, 张家港斯克斯精密机械科技有限公司