專利名稱：測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械組件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測(cè)試方法，具體涉及測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的方法及裝置。
背景技術(shù)：
萬(wàn)向節(jié)即萬(wàn)向接頭，是汽車、飛機(jī)、例如挖掘機(jī)、推土機(jī)等大型工程機(jī)械的萬(wàn)向連接的關(guān)鍵部件，連接在需要改變傳動(dòng)軸線方向的位置，是用以實(shí)現(xiàn)變角度聯(lián)接及載荷傳遞的組件。對(duì)于不同用途的萬(wàn)向節(jié)在結(jié)構(gòu)上會(huì)存在差異，但其作用原理都基本相同。如圖1 所示，在圖1中給出了一種典型的萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)，其包括前軸套10、后軸套30，以及連接前軸套10和后軸套30之間的萬(wàn)向節(jié)環(huán)20。萬(wàn)向節(jié)在使用前需經(jīng)過(guò)疲勞試驗(yàn)考核以及外場(chǎng)載荷監(jiān)視等，其中都需要對(duì)軸向力進(jìn)行測(cè)試，以確保萬(wàn)向節(jié)能夠安全工作。如圖2a和2b所示，在傳統(tǒng)的測(cè)試方法中，通常將四個(gè)單向應(yīng)變計(jì)1、2、3、4兩兩對(duì)應(yīng)地粘貼在后軸套30上，采用傳統(tǒng)軸類零件軸向力測(cè)試的組橋方法進(jìn)行測(cè)試，單向應(yīng)變計(jì)1、3沿軸向力方向布置，以測(cè)量軸向力，單向應(yīng)變計(jì)3、4橫向布置，以進(jìn)行溫度補(bǔ)償。在現(xiàn)有的這種測(cè)試方法的具體操作過(guò)程中，由于后軸套30的橫截面積較大，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變輸出小、受其它載荷干擾大的缺點(diǎn)，進(jìn)而影響軸向力的測(cè)試精度。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中萬(wàn)向節(jié)軸向力測(cè)試方法精度差的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的方法及裝置。適用于本發(fā)明提供的測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力方法的萬(wàn)向節(jié)包括前軸套、后軸套和連接在它們之間的萬(wàn)向節(jié)環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供的測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的方法是將應(yīng)變計(jì)組件貼在萬(wàn)向節(jié)環(huán)上進(jìn)行測(cè)量。進(jìn)一步地，采用測(cè)量扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的電阻應(yīng)變式傳感器進(jìn)行測(cè)量，該電阻應(yīng)變式傳感器與所述應(yīng)變計(jì)組件相連。進(jìn)一步地，將應(yīng)變計(jì)貼在萬(wàn)向節(jié)環(huán)支臂上橫截面積最小的部位。進(jìn)一步地，所述應(yīng)變計(jì)組件包括四個(gè)單向應(yīng)變計(jì)，其中，每?jī)蓚€(gè)單向應(yīng)變計(jì)集成為一組，兩組單向應(yīng)變計(jì)對(duì)應(yīng)地貼在支臂橫截面積最小部位的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。進(jìn)一步地，每組單向應(yīng)變計(jì)中兩個(gè)單向應(yīng)變計(jì)的敏感柵的延伸線成“V”字形或 “人”字形排列。進(jìn)一步地，“V”字形或“人”字形的夾角成90度。進(jìn)一步地，每組單向應(yīng)變計(jì)中兩個(gè)單向應(yīng)變計(jì)的敏感柵向外延伸的方向與萬(wàn)向節(jié)環(huán)支臂的延伸方向成45度。進(jìn)一步地，應(yīng)變計(jì)接通惠斯通電橋時(shí)，位于萬(wàn)向節(jié)環(huán)同側(cè)的兩個(gè)單向應(yīng)變計(jì)在電橋中為鄰臂。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的裝置，包括測(cè)量扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的電阻應(yīng)變式傳感器，應(yīng)變計(jì)組件，與電阻應(yīng)變式傳感器相連，應(yīng)變計(jì)組件包括四個(gè)單向應(yīng)變計(jì)，其中，每?jī)蓚€(gè)單向應(yīng)變計(jì)集成為一組，每組單向應(yīng)變計(jì)中兩個(gè)單向應(yīng)變計(jì)的敏感柵成“V”字形或“人”字形排列，應(yīng)變計(jì)組件貼在被測(cè)試的萬(wàn)向節(jié)的萬(wàn)向節(jié)環(huán)上；每組單向應(yīng)變計(jì)中的兩個(gè)單向應(yīng)變計(jì)在惠斯通電橋中為鄰臂。進(jìn)一步地，應(yīng)變計(jì)組件貼在萬(wàn)向節(jié)環(huán)支臂上橫截面積最小的部位。在萬(wàn)向節(jié)組件中，選擇截面小的萬(wàn)向節(jié)環(huán)截面部位進(jìn)行應(yīng)變計(jì)粘貼，不直接用軸向力應(yīng)變測(cè)量方式，而采用測(cè)量剪切扭轉(zhuǎn)應(yīng)變的組橋方式進(jìn)行測(cè)量，從而間接轉(zhuǎn)換測(cè)量出通過(guò)萬(wàn)向節(jié)的軸向力。該方式具有測(cè)量應(yīng)變大、輸出靈敏度高、受其它載荷干擾小的優(yōu)點(diǎn)。


說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)中典型萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a和圖2b是應(yīng)變計(jì)貼在萬(wàn)向節(jié)后軸套貼上從不同方向的應(yīng)變計(jì)的位置示意圖；圖3a是適用于本發(fā)明測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的萬(wàn)向節(jié)環(huán)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3b是根據(jù)圖3a中A-A線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3c是根據(jù)圖3a中B方向觀察所得到的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是用于本發(fā)明的一具體實(shí)施例應(yīng)變橋的示意圖；以及圖5是用于本發(fā)明的另一具體實(shí)施例應(yīng)變橋的示意圖。
具體實(shí)施例方式需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。在本發(fā)明中提供了一種測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的方法，該方法適用于具有與圖1中所示萬(wàn)向節(jié)作用原理相同的萬(wàn)向節(jié)。這種萬(wàn)向節(jié)包括前軸套10、后軸套30以及連接在它們之間的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的萬(wàn)向節(jié)環(huán)20。如圖3a所示，一種適用于本發(fā)明所提供的測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的方法的萬(wàn)向節(jié)環(huán) 20，該萬(wàn)向節(jié)環(huán)20具有環(huán)形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)周為圓形，外周為基于正方形去除四個(gè)角形成的八邊形。該萬(wàn)向節(jié)環(huán)20包括四個(gè)角區(qū)域22以及連接在角區(qū)域22之間的支臂21。在角區(qū)域 22上設(shè)有連接孔23，前軸套10和后軸套30分別通過(guò)連接孔23與萬(wàn)向節(jié)環(huán)20相連。在本發(fā)明的一種典型實(shí)施方式中，該測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的方法是將應(yīng)變計(jì)組件貼在萬(wàn)向節(jié)環(huán)上，然后采用傳統(tǒng)的測(cè)量扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的電阻應(yīng)變式傳感器進(jìn)行測(cè)量，該電阻應(yīng)變式傳感器與所述應(yīng)變計(jì)組件相連。優(yōu)選地，將應(yīng)變計(jì)貼在萬(wàn)向節(jié)環(huán)20支臂21上截面積最小的部位。支臂21對(duì)稱軸所處的部位具有最小的橫截面積。圖3a_3c從不同的角度示出了本發(fā)明提供的測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的方法中應(yīng)變計(jì)在萬(wàn)向節(jié)環(huán)20上的位置，其中，圖3b是根據(jù)圖3a中A-A線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3c是根據(jù)圖3a中B方向觀察所得到的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明采用的應(yīng)變計(jì)組件包括四個(gè)單向應(yīng)變計(jì)，其中，每?jī)蓚€(gè)單向應(yīng)變計(jì)集成為一組，兩組單向應(yīng)變計(jì)對(duì)應(yīng)地貼在支臂橫截面積最小部位的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。每組單向應(yīng)變計(jì)中兩個(gè)單向應(yīng)變計(jì)的按敏感柵的延伸線成“V”字形排列， 便于測(cè)量出士45°方向上的應(yīng)變。優(yōu)選地，該“V”字形的夾角成90度，因?yàn)楫?dāng)“V”字形的夾角成90°時(shí)，測(cè)出相互獨(dú)立的垂直90°方向上的主應(yīng)變。優(yōu)選地，上述應(yīng)變計(jì)組件中單向應(yīng)變計(jì)與其所貼的支臂延伸方向成45度，當(dāng)選取此角度時(shí)，能夠使應(yīng)變片敏感柵的方向沿局部主應(yīng)力的方向，可以測(cè)到較大的應(yīng)變輸出。在本發(fā)明中，上述應(yīng)變計(jì)組件接通惠斯通電橋時(shí)，位于萬(wàn)向節(jié)環(huán)同側(cè)的兩個(gè)單向應(yīng)變計(jì)在電橋中為鄰臂，因?yàn)榘凑张まD(zhuǎn)剪切的應(yīng)力測(cè)量方式，所以同側(cè)的兩個(gè)單向應(yīng)變計(jì)在電橋中為鄰臂。具體地說(shuō)，兩個(gè)處于對(duì)臂的單向應(yīng)變計(jì)，作用疊加；兩個(gè)處于其鄰臂的單向應(yīng)變計(jì)，作用相減。該應(yīng)變橋輸出與整體萬(wàn)向節(jié)的軸向力成正比，該處測(cè)量的應(yīng)變輸出大且受其它載荷影響小。應(yīng)變橋輸出與軸向力之間采用軸向力加載標(biāo)定的方式來(lái)得到其靈敏系數(shù)。兩組單向應(yīng)變計(jì)對(duì)應(yīng)地貼在支臂橫截面積最小部位的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，組單向應(yīng)變計(jì)的按敏感柵軸向成“V”字形排列，優(yōu)選地，該“V”字形的夾角成90度。單向應(yīng)變計(jì)與其所貼的支臂延伸方向成45度。在本發(fā)明中，不采用軸向力應(yīng)變測(cè)量橋路，而采用剪切扭轉(zhuǎn)應(yīng)變測(cè)量橋路。應(yīng)變計(jì)接通惠斯通電橋時(shí)，位于萬(wàn)向節(jié)環(huán)同側(cè)的兩個(gè)應(yīng)變計(jì)貼片在電橋中為鄰臂。如圖4示出的本發(fā)明一具體實(shí)施例，其為全橋扭轉(zhuǎn)應(yīng)力應(yīng)變橋。該應(yīng)變橋包括四個(gè)單向應(yīng)變計(jì)1、2、3和4。單向應(yīng)變計(jì)1和3處于對(duì)臂，作用疊加，單向應(yīng)變計(jì)2和4處于單向應(yīng)變計(jì)1和3的鄰臂，作用相減。該應(yīng)變輸出與整體萬(wàn)向節(jié)的軸向力成正比，該處測(cè)量的應(yīng)變輸出大且受其它載荷影響小。如圖5所示的本發(fā)明另一具體實(shí)施例，單向應(yīng)變計(jì)1和2 處于對(duì)臂，作用疊加，單向應(yīng)變計(jì)3和4處于單向應(yīng)變計(jì)1和2的鄰臂，作用相減。測(cè)量萬(wàn)向節(jié)環(huán)局部的剪切應(yīng)力，該應(yīng)變輸出與整體萬(wàn)向節(jié)的軸向力成正比，受其它載荷影響小。本發(fā)明還提供了一種測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的裝置，包括測(cè)量扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的電阻應(yīng)變式傳感器；與電阻應(yīng)變式傳感器相連的應(yīng)變計(jì)組件，其中，應(yīng)變計(jì)組件包括四個(gè)單向應(yīng)變計(jì)， 每?jī)蓚€(gè)單向應(yīng)變計(jì)集成為一組，每組單向應(yīng)變計(jì)中兩個(gè)單向應(yīng)變計(jì)的敏感柵成“V”字形或 “人”字形排列，應(yīng)變計(jì)組件貼在被測(cè)試的萬(wàn)向節(jié)的萬(wàn)向節(jié)環(huán)上；每組單向應(yīng)變計(jì)中的兩個(gè)單向應(yīng)變計(jì)在惠斯通電橋中為鄰臂。優(yōu)選地，應(yīng)變計(jì)組件貼在萬(wàn)向節(jié)環(huán)支臂上橫截面積最小的部位。采用該裝置進(jìn)行萬(wàn)向節(jié)軸向力的測(cè)量，具有輸出靈敏度高，受其它載荷干擾小的優(yōu)點(diǎn)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的方法，其特征在于，將應(yīng)變計(jì)組件貼在萬(wàn)向節(jié)環(huán)(20)上進(jìn)行測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用測(cè)量扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的電阻應(yīng)變式傳感器進(jìn)行測(cè)量，所述電阻應(yīng)變式傳感器與所述應(yīng)變計(jì)組件相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述應(yīng)變計(jì)組件貼在所述萬(wàn)向節(jié)環(huán) (20)支臂(21)上橫截面積最小的部位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)變計(jì)組件包括四個(gè)單向應(yīng)變計(jì)，其中，每?jī)蓚€(gè)所述單向應(yīng)變計(jì)集成為一組，兩組所述單向應(yīng)變計(jì)對(duì)應(yīng)地貼在所述支臂(21)橫截面積最小部位的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，每組所述單向應(yīng)變計(jì)中兩個(gè)單向應(yīng)變計(jì)的敏感柵成“V”字形或“人”字形排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述“V”字形或“人”字形的夾角成90度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，每組所述單向應(yīng)變計(jì)中兩個(gè)單向應(yīng)變計(jì)的敏感柵向外延伸的方向與所述萬(wàn)向節(jié)環(huán)支臂(21)的延伸方向成45度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，應(yīng)變計(jì)接通惠斯通電橋時(shí)，位于所述萬(wàn)向節(jié)環(huán)(20)同側(cè)的兩個(gè)所述單向應(yīng)變計(jì)在電橋中為鄰臂。
9.一種測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的裝置，其特征在于，包括測(cè)量扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的電阻應(yīng)變式傳感器；應(yīng)變計(jì)組件，與所述電阻應(yīng)變式傳感器相連，所述應(yīng)變計(jì)組件包括四個(gè)單向應(yīng)變計(jì)，其中，每?jī)蓚€(gè)所述單向應(yīng)變計(jì)集成為一組，每組所述單向應(yīng)變計(jì)中兩個(gè)單向應(yīng)變計(jì)的敏感柵成“V”字形或“人”字形排列，所述應(yīng)變計(jì)組件貼在被測(cè)試的萬(wàn)向節(jié)的萬(wàn)向節(jié)環(huán)(20)上；每組所述單向應(yīng)變計(jì)中的兩個(gè)所述單向應(yīng)變計(jì)在惠斯通電橋中為鄰臂。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的裝置，其特征在于，所述應(yīng)變計(jì)組件貼在所述萬(wàn)向節(jié)環(huán)(20)支臂(21)上橫截面積最小的部位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的方法及裝置。該測(cè)試萬(wàn)向節(jié)軸向力的方法是將應(yīng)變計(jì)組件貼在萬(wàn)向節(jié)環(huán)(20)上進(jìn)行測(cè)量。該方式具有測(cè)量應(yīng)變大、輸出靈敏度高、受其它載荷干擾小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01L1/22GK102322988SQ201110145050
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者付亞斌, 李海平, 許煉, 陳建初, 高潔 申請(qǐng)人:中國(guó)航空動(dòng)力機(jī)械研究所