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申请/专利权人：华中科技大学;中国北方车辆研究所

摘要：本发明公开了一种狭小空间下动态配合间隙的精密测量方法及设备。该方法包括：为待测零件安装柔性铰链结构，利用柔性铰链结构测量待测零件的间隙，其中，柔性铰链结构的结构参数的确定需考虑到待测零件尺寸、测量空间、固有频率、最大应力、静态误差等限制条件，并且需要对柔性铰链结构的位移放大比进行修正；另外本申请还设计了“轴向双排、周向多点”的传感器布局方法。本发明基于柔性铰链结构的位移导出、放大功能，实现了狭小空间下动态配合间隙的高精度测量。

主权项：1.一种狭小空间下动态配合间隙的精密测量方法，其特征在于，为待测零件安装柔性铰链结构，利用所述柔性铰链结构测量待测零件的间隙，其中，所述柔性铰链结构的结构参数的确定包括：根据待测零件尺寸和测量空间设置所述柔性铰链结构的参数初始值；基于所述参数初始值进行所述柔性铰链结构的仿真，校核所述参数初始值是否使得所述柔性铰链结构满足固有频率限制条件、最大应力限制条件、静态误差限制条件，若不满足上述限制条件中的任意一个，对所述参数初始值进行调整，直至调整后的参数使得所述柔性铰链结构满足上述所有限制条件，对所述柔性铰链结构的位移放大比进行修正，基于修正后的位移放大比进行间隙测量；其中，固有频率限制条件是指柔性铰链结构的固有频率与激励频率大于第一预设阈值；最大应力限制条件是指柔性铰链结构中铰链能够承受的最大应力大于第二预设阈值；静态误差限制条件是指由柔性铰链结构变形导致的输出端位移误差小于第三预设阈值；所述柔性铰链结构包括固定端、测量杆和用于连接所述固定端、所述测量杆的铰链，所述利用所述柔性铰链结构测量待测间隙包括：在所述柔性铰链结构的测量杆上布置测量探针和传感器，所述测量探针的位置相对于所述传感器的位置更靠近所述铰链，将所述传感器测量的所述测量杆的振幅转换为待测间隙的长度；所述柔性铰链结构参数包括a、b、t、R、l0，l1，l2，l3，a表示所述固定端的高度，b表示所述固定端的宽度，t表示所述铰链的厚度，R表示所述铰链的圆弧半径，l0表示所述测量杆的长度，l1表示所述铰链到所述测量探针布置点的距离，l2表示所述铰链到所述传感器布置点的距离，l3表示所述铰链到所述固定端的距离；所述静态误差的计算包括：以所述测量杆处于静止状态时与所述测量杆垂直的方向作为y轴，以所述测量杆处于静止状态时沿所述测量杆长度方向作为x轴，以笛卡尔坐标系右手定则确定垂直于xoy平面的方向为z轴，所述柔性铰链结构在所述测量探针处受y方向测量力作用后，所述柔性铰链结构在扭矩作用下的转动位移的理想测量值记为yM，铰链y方向受力弯曲变形yF、测量杆y方向受力弯曲变形yC，在传感器布置点的三部分位移分别为： 式中，F为所述测量探针处测量力，为所述铰链绕z轴的转动刚度，为所述铰链沿y轴的移动刚度，E为所述柔性铰链结构材料弹性模量，Iz为测量杆对z轴的转动惯量；理想测量值与两种误差的比值为： 误差相对值与铰链厚度t52成正比，与高度a3、铰链圆弧半径R35成反比；以所述测量杆处于静止状态时与所述测量杆垂直的方向作为y轴，以所述测量杆处于静止状态时沿所述测量杆长度方向作为x轴，以笛卡尔坐标系右手定则确定垂直于xoy平面的方向为z轴，所述固有频率包括所述柔性铰链结构在z轴方向上振动的固有频率和在y轴方向上振动的固有频率；所述最大应力的计算包括： 式中，σmax为所述最大应力；所述柔性铰链结构在z轴方向上振动的固有频率的计算包括：在z轴方向上，将所述柔性铰链结构用两个转动刚度分别为k1、k2的串联单自由度系统进行等效；根据两个单自由度系统的转动刚度计算串联系统的绕z轴的等效转动惯量；根据串联系统的绕z轴的等效转动惯量计算串联系统在z轴方向上振动的固有频率，将串联系统在z轴方向上振动的固有频率作为所述柔性铰链结构在z轴方向上振动的固有频率；所述柔性铰链结构在y轴方向上振动的固有频率的计算包括：在y方向上，将所述柔性铰链结构视为由简支梁与悬臂梁相结合的等效简支梁，将等效简支梁在y轴方向上振动的固有频率作为所述柔性铰链结构在y轴方向上振动的固有频率；调整后的参数使得所述柔性铰链结构满足其在z轴方向上振动的固有频率和在y轴方向上振动的固有频率均大于激励频率与预设阈值之和；所述对所述柔性铰链结构的位移放大比进行修正包括：利用近似修正公式，对所述柔性铰链结构的位移放大比误差进行修正： 其中，A1为所述柔性铰链结构在位移输出点的理论振幅，A3为所述柔性铰链结构在位移输出点的实际振幅，为根据所述柔性铰链结构确定的定值，ω为输入端激励频率。

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百度查询： 华中科技大学 中国北方车辆研究所 一种狭小空间下动态配合间隙的精密测量方法及设备