專利名稱：直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種評價直線電機可靠性的加載試驗裝置，更具體地說，本發(fā)明涉及一種直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置。
背景技術(shù)：
目前直線電機種類繁多，廣泛應(yīng)用于數(shù)控裝備、工業(yè)自動化、軌道交通等行業(yè)。直線電機可靠性的性能測試與試驗是投入市場和應(yīng)用前必須進行的環(huán)節(jié)，而可靠性測試與試驗的基礎(chǔ)則是還原直線電機的真實工況，模擬其工作狀態(tài)下的加載情況。這對于確定直線電機驅(qū)動的關(guān)鍵性能指標、指出裝備存在的缺陷和提高裝備的應(yīng)用水平有著重要意義。已有的典型測試裝置為清華大學設(shè)計的直線電機的運動系統(tǒng)綜合測試裝置(申請公布號CN 101980037A,申請公布日2011. 02. 23，申請?zhí)?01010538；340. 1，申請日 2011. 11.08)。該裝置的雙向鋼絲繩滑輪牽引機構(gòu)對稱安裝在驅(qū)動直線電機系統(tǒng)和待測直線電機的外側(cè)，雙向鋼絲繩滑輪牽引機構(gòu)分別連接驅(qū)動直線電機系統(tǒng)次級和第三拉力傳感器和第四拉力傳感器；第三拉力傳感器和第四拉力傳感器分別連接待測直線電機次級的兩端，控制驅(qū)動直線電機系統(tǒng)，驅(qū)動待測直線電機運行，或者為待測直線電機施加負載力，通過第三拉力傳感器和第四拉力傳感器記錄電機的受力狀態(tài)。該裝置存在如下幾個問題1.直線電機在進行運動方向加載時，機構(gòu)復(fù)雜、可靠性不高，同時因為采用鋼絲繩封閉連接于加載部分和待測試部分，鋼絲繩松緊的調(diào)節(jié)十分關(guān)鍵，給相關(guān)試驗帶來了諸多不確定性因素，因而導致測試反應(yīng)遲緩，并不適用于高標準嚴要求條件下的測試；2.僅能對運動方向進行加載或檢測，沒有對非運動方向加載，未能有效模擬直線電機在真實工況下的運動情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置包括第一接觸式加載機構(gòu)、測試平臺、第一非接觸式加載機構(gòu)受力體、兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌、X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)、Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)、加載支撐機構(gòu)、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)、第二接觸式加載機構(gòu)、 第二非接觸式加載機構(gòu)受力體、X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)。其中所述的測試平臺由左側(cè)平臺、中間平臺與右側(cè)平臺組成；所述的加載支撐機構(gòu)由橫梁和底座組成。第一接觸式加載機構(gòu)的一端安裝在左側(cè)平臺的頂端面上，第二接觸式加載機構(gòu)的一端安裝在右側(cè)平臺的頂端面上。第一非接觸式加載機構(gòu)受力體與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體沿Y軸方向平行對稱地安裝在中間平臺頂端面的兩側(cè)，兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌平行對稱地安裝在第一非接觸式加載機構(gòu)受力體與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體之間的中間平臺的頂端面上。加載支撐機構(gòu)中的底座與兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌接觸連接，X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)與X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)安裝在底座的垂直X軸的2個T 字形端面上。Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)與Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)安裝在橫梁一端的上表面與底面上，Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)安裝在橫梁另一端的上表面與底面上，安裝有Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)與Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)、Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)的橫梁兩端和第一非接觸式加載機構(gòu)受力體與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體上的矩形通孔間隙配合。第一接觸式加載機構(gòu)的另一端與橫梁中垂直于Y軸的左端面固定連接，第二接觸式加載機構(gòu)的另一端與橫梁中垂直于Y軸的右端面固定連接。
技術(shù)方案中所述的第一接觸式加載機構(gòu)與第二接觸式加載機構(gòu)是結(jié)構(gòu)完全相同的兩套裝置，第一接觸式加載機構(gòu)包括接觸式加載機構(gòu)力傳感器、鋼絲繩、滾輪、扭矩傳感器、聯(lián)軸器與力矩電機。力矩電機的輸出端通過聯(lián)軸器與扭矩傳感器的輸入端連接，扭矩傳感器的輸出端和套裝有滾輪的滾輪軸的輸入端固定連接，套裝有滾輪的滾輪軸的另一端通過支撐座支撐固定在左側(cè)平臺上。鋼絲繩的一端連接于滾輪，鋼絲繩的另一端與接觸式加載機構(gòu)力傳感器的一端固定連接，接觸式加載機構(gòu)力傳感器的另一端與加載支撐機構(gòu)中橫梁的垂直于Y軸的左端面固定連接；所述的Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)是結(jié)構(gòu)完全相同的四套裝置。Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)由Z軸上第一電磁吸盤與Z軸上第一傳感器組成。采用螺栓將Z軸上第一電磁吸盤與Z軸上第一傳感器固定連接且兩者的回轉(zhuǎn)軸線共線，再采用螺栓將兩者固定在橫梁的垂直于Z軸的上平面上，Z軸上第一傳感器的一端與橫梁的垂直于Z軸的上平面相接觸。X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)與X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)是結(jié)構(gòu)完全相同的兩套裝置。X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)由X軸第一傳感器與χ軸第一電磁吸盤組成。采用螺栓將X軸第一傳感器與X軸第一電磁吸盤固定連接且兩者的回轉(zhuǎn)軸線共線，再采用螺栓將兩者固定在底座的垂直于X 軸負方向的T形端面上，X軸第一傳感器的一端直接和底座的垂直于X軸負方向的T形端面接觸；所述的第一非接觸式加載機構(gòu)受力體與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體是結(jié)構(gòu)完全相同的兩套裝置。第一非接觸式加載機構(gòu)受力體是一個由導磁材料制成的矩形平面框架式的結(jié)構(gòu)件。第一非接觸式加載機構(gòu)受力體中的與測試平臺的上表面接觸連接的底面垂直于 Z軸，第一非接觸式加載機構(gòu)受力體的中間位置設(shè)置一個和Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)與Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)為間隙配合的矩形通孔，間隙為t1;取值為0 <、 < 1mm，矩形通孔的頂面和矩形通孔的底面是矩形平面，矩形通孔的頂面和矩形通孔的底面垂直于Z軸。第一非接觸式加載機構(gòu)受力體里側(cè)的和底面夾角為90°的即垂直于X軸的側(cè)面為矩形平面，該矩形側(cè)平面與X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)之間為間隙配合，間隙為 h，取值為0 < h < Imm ；所述的X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)、X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)、Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)和Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)皆包括電磁吸盤和力傳感器。 所述的電磁吸盤替換為采用氣體噴射加載方式的氣體噴射機構(gòu)。所述的氣體噴射機構(gòu)包括氣體噴射機構(gòu)端蓋、氣體噴射機構(gòu)密封圈和氣體噴射機構(gòu)底座，它們疊置在一起并采用螺栓緊固。氣體噴射機構(gòu)底座為氣體噴射機構(gòu)的基礎(chǔ)部件，氣體噴射機構(gòu)底座為一正方形或矩形結(jié)構(gòu)件，氣體噴射機構(gòu)底座上端面的中心處設(shè)置一個正方形槽或矩形槽，正方形槽或矩形槽的四周均布有8個螺紋盲孔，正方形槽底或矩形槽底的中心處設(shè)置一個豎直圓形盲孔B，豎直圓形盲孔B和氣體噴射機構(gòu)底座側(cè)面設(shè)置的橫向圓形盲孔A相連通，即豎直圓形盲孔B與橫向圓形盲孔A的回轉(zhuǎn)軸線垂直相交，豎直圓形盲孔B與橫向圓形盲孔A的面積相同。氣體噴射機構(gòu)密封圈為一正方形或矩形空心片式密封件，氣體噴射機構(gòu)密封圈上均布有8個穿過螺釘?shù)耐?。氣體噴射機構(gòu)端蓋為一正方形或矩形結(jié)構(gòu)件，氣體噴射機構(gòu)端蓋上設(shè)置有豎直圓形通孔C，豎直圓形通孔C在氣體噴射機構(gòu)端蓋上成JXK的二維矩陣式分布，JXK個豎直圓形通孔C的四周均布有8個沉頭螺釘通孔；所述的X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)、X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)、Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)和Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)中的電磁吸盤替換為采用液體噴射加載方式的液體噴射機構(gòu)。所述的液體噴射機構(gòu)包括液體噴射機構(gòu)端蓋、液體噴射機構(gòu)密封圈和液體噴射機構(gòu)底座，它們疊置在一起并采用螺栓緊固。液體噴射機構(gòu)底座為一正方形或矩形結(jié)構(gòu)件，液體噴射機構(gòu)底座上端面的中心處設(shè)置一個1號正方形槽或矩形槽，正方形槽或矩形槽的四周均布有8個螺紋盲孔， 1號正方形槽底或矩形槽底的中心處設(shè)置一個豎直圓形盲孔E，豎直圓形盲孔E和液體噴射機構(gòu)底座側(cè)面設(shè)置的面積恒定的橫向圓形盲孔F相連通，豎直圓形盲孔E與橫向圓形盲孔 F的回轉(zhuǎn)軸線垂直相交，豎直圓形盲孔E與橫向圓形盲孔F的面積相同。液體噴射機構(gòu)密封圈為一正方形或矩形空心片式密封件，液體噴射機構(gòu)密封圈上均布有8個穿過螺釘?shù)耐?。液體噴射機構(gòu)端蓋為一正方形或矩形結(jié)構(gòu)件，液體噴射機構(gòu)端蓋上端面的中心處設(shè)置一個2號正方形槽或矩形槽，2號正方形槽或矩形槽的槽底上設(shè)置有豎直圓形通孔G，豎直圓形通孔G在液體噴射機構(gòu)端蓋上成JXK的二維矩陣式分布，2號正方形槽的四周均布有 8個沉頭螺釘通孔。一種絲杠螺母副三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置，包括第一接觸式加載機構(gòu)、 測試平臺、第一非接觸式加載機構(gòu)受力體、兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌、X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)、Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)、加載支撐機構(gòu)、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)、第二接觸式加載機構(gòu)、第二非接觸式加載機構(gòu)受力體、X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)、Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)電機、 第一絲杠支撐座、絲桿螺母座和第二絲杠支撐座。其中所述的測試平臺由左側(cè)平臺、中間平臺與右側(cè)平臺組成；所述的加載支撐機構(gòu)由橫梁和底座組成。第一接觸式加載機構(gòu)的一端安裝在左側(cè)平臺的頂端面上，第二接觸式加載機構(gòu)的一端安裝在右側(cè)平臺的頂端面上。第一非接觸式加載機構(gòu)受力體與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體沿Y軸方向平行對稱地安裝在中間平臺頂端面的兩側(cè)，兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌平行對稱地安裝在第一非接觸式加載機構(gòu)受力體與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體之間的中間平臺的頂端面上。加載支撐機構(gòu)中的底座與兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌接觸連接，X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)與χ軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)安裝在底座的垂直X軸的2 個T字形端面上。Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)與Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)安裝在橫梁一端的上表面與底面上，Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)安裝在橫梁另一端的上表面與底面上，安裝有Z軸方向第一非接觸式上
8加載機構(gòu)、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)與Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)、Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)的橫梁兩端和第一非接觸式加載機構(gòu)受力體與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體上的矩形通孔間隙配合。第一接觸式加載機構(gòu)的另一端與橫梁中垂直于Y 軸的左端面固定連接，第二接觸式加載機構(gòu)的另一端與橫梁中垂直于Y軸的右端面固定連接。旋轉(zhuǎn)電機固定在兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌之間的中間平臺的右端，旋轉(zhuǎn)電機輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線和兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌平行，旋轉(zhuǎn)電機的輸出端和聯(lián)軸器的一端相連接。第一絲杠支撐座和第二絲杠支撐座固定在測試平臺的中間平臺的頂端面上，第一絲杠支撐座和第二絲杠支撐座位于加載支撐機構(gòu)的左右兩側(cè)，第一絲杠支撐座和第二絲杠支撐座上端安裝被測的絲杠的通孔的回轉(zhuǎn)軸線和旋轉(zhuǎn)電機輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線共線。絲桿螺母座的頂端固定在加載支撐機構(gòu)的底面上，絲桿螺母座上安裝被測的絲桿螺母的通孔的回轉(zhuǎn)軸線和旋轉(zhuǎn)電機輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線共線。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是1.本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置能夠有效模擬直線電機在真實工況中所受到的各種載荷情況，為確定直線電機驅(qū)動的關(guān)鍵性能指標、指出裝備存在的缺陷和提高裝備的應(yīng)用水平奠定了堅實的基礎(chǔ)；2.本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置采用非接觸式加載方式對直線電機進行非運動方向進行加載，排除了接觸式加載所帶來的弊端(如不能長期進行試驗、運動速度受到限制和易出現(xiàn)磨損等現(xiàn)象)，提高測試精度、可靠性和使用壽命；3.本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置采用隨動式接觸加載對直線電機進行運動方向的加載，能夠準確對其進行恒定負荷和變負荷的加載，提高測試精度、可靠性和使用壽命，同時還可以檢測在承受變載荷的情況下的實時推力；4.本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，制造成本低廉，便于操作。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明圖1是本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置在直線電機運動方向加載的示意框圖；圖2是本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置在直線電機非運動方向加載的示意框圖；圖3是本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖；圖4是本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置中測試平臺的軸測投影圖；圖5是本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置中加載支撐機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的分解式軸測投影圖；圖6是本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置中第一非接觸式加載機構(gòu)受力體的軸測投影圖；圖7是本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置中X軸方向加載機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的主視圖；圖8是本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置中Z軸方向加載機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的主視圖；圖9是本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置中第一接觸式加載機構(gòu)的軸測投影圖；圖10是本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置中非接觸式加載機構(gòu)氣體噴射機構(gòu)分解式軸測投影圖；圖11是本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置中非接觸式加載機構(gòu)液體噴射機構(gòu)分解式軸測投影圖；圖12是本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置中滾珠絲杠為被測試對象的結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖；圖中1.第一接觸式加載機構(gòu)，2.測試平臺，3.第一非接觸式加載機構(gòu)受力體， 4.直線導軌，5. X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)，6. Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)， 7.加載支撐機構(gòu)，8. Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)，9.第二接觸式加載機構(gòu)，10.第二非接觸式加載機構(gòu)受力體，11. X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)，12.底座，13.橫梁，14. X軸第一傳感器，15. X軸第一電磁吸盤，16. Z軸上第一傳感器，17. Z軸上第一電磁吸盤，18. Z軸下第一傳感器，19. Z軸下第一電磁吸盤，20.接觸式加載機構(gòu)力傳感器，21.鋼絲繩，22.支撐座，23.滾輪，24.扭矩傳感器，25.聯(lián)軸器，26.力矩電機，27.氣體噴射機構(gòu)底座，28.氣體噴射機構(gòu)密封圖，29.氣體噴射機構(gòu)端蓋，30.液體噴射機構(gòu)底座，31.液體噴射機構(gòu)密封圖，32.液體噴射機構(gòu)端蓋，33.旋轉(zhuǎn)電機，34.第一絲杠支撐座，35.絲桿螺母，36.絲桿螺母座，37.絲杠，38.第二絲杠支撐座。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細的描述參閱圖3，本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置屬于評價直線電機可靠性的加載試驗領(lǐng)域中的一種試驗裝備，其目的是解決直線電機在模擬實際工況下的加載問題。所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置包括第一接觸式加載機構(gòu)1、測試平臺2、第一非接觸式加載機構(gòu)受力體3、兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌4、X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5、Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6、加載支撐機構(gòu)7、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8、第二接觸式加載機構(gòu)9、第二非接觸式加載機構(gòu)受力體10、X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)11、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)、Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)與電控系統(tǒng)。其中Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)結(jié)構(gòu)相同；X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5與X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)11結(jié)構(gòu)相同。參閱圖4，所述的測試平臺2在垂直于Z軸的上表面上沿Y軸方向安裝其它相關(guān)的零部件，和上表面沿平行的底面安裝在地基上?？梢哉f，整個測試平臺2沿Y軸方向由左側(cè)平臺、中間平臺與右側(cè)平臺3個部分組成。左側(cè)平臺的頂端面和第一接觸式加載機構(gòu)1的一端固定連接，右側(cè)平臺的頂端面和第二接觸式加載機構(gòu)9的一端固定連接，沿Y軸方向在中間平臺頂端面的兩側(cè)對稱地(相對于中間平臺沿Y軸方向?qū)ΨQ面)安裝有第一非接觸式
10加載機構(gòu)受力體3與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體10，第一非接觸式加載機構(gòu)受力體3與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體10和X軸方向垂直，在中間平臺頂端面上并在第一非接觸式加載機構(gòu)受力體3與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體10之間對稱地安裝兩條相互平行的結(jié)構(gòu)相同的直線導軌4，兩條相互平行的結(jié)構(gòu)相同的直線導軌4和X軸方向垂直，在兩條相互平行的結(jié)構(gòu)相同的直線導軌4之間的中間平臺的頂端面上安裝有被測的直線電機的定子。 要求安裝配合面具有足夠的平面度和粗糙度，以滿足安裝與正常工作時的需求。參閱圖5，所述的加載支撐機構(gòu)7由橫梁13和底座12上下兩部分組成。所述的底座12從X軸方向看成T字形結(jié)構(gòu)，底座12的2個T字形端面和X軸垂直，底座12的2個T字形端面用于安裝產(chǎn)生沿X軸加載的非接觸式加載機構(gòu)即X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5和X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)11，要求在進行加載試驗時，底座12沿X軸單方向的最大形變量為t12，且0 < t12 < lmm,以滿足動態(tài)精確加載的需求。底座12底面的兩側(cè)設(shè)置有和兩條相互平行的結(jié)構(gòu)相同的直線導軌4配裝的兩條相互平行的結(jié)構(gòu)相同的直線導軌槽，兩條相互平行的結(jié)構(gòu)相同的直線導軌槽和X軸方向垂直。兩條相互平行的結(jié)構(gòu)相同的直線導軌槽之間的底面用于采用螺栓固定連接直線電機的動子。所述的橫梁13為扁長方體形結(jié)構(gòu)件，橫梁13中的與Z軸方向垂直的底面和底座 12中的與Z軸方向垂直的上表面固定連接構(gòu)成加載支撐機構(gòu)7。橫梁13兩端的上表面上安裝有產(chǎn)生沿Z軸方向加載的非接觸式加載機構(gòu)即Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6與 Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8，橫梁13兩端的底面上安裝有產(chǎn)生沿Z軸方向加載的非接觸式加載機構(gòu)即Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)，ζ軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6與Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)的回轉(zhuǎn)軸線共線，Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)的回轉(zhuǎn)軸線共線，同時要求在進行加載試驗時，橫梁13沿Z軸單方向的最大形變量為t13，且0 < t13
<lmm,以滿足動態(tài)精確加載的需求。參閱圖6，非接觸式加載機構(gòu)受力體3在本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置中共有兩套即第一非接觸式加載機構(gòu)受力體3和第二非接觸式加載機構(gòu)受力體10，第一非接觸式加載機構(gòu)受力體3和第二非接觸式加載機構(gòu)受力體10的結(jié)構(gòu)與功能完全相同，沿Y軸方向?qū)ΨQ的安裝在測試平臺2的上表面上。下面就第一非接觸式加載機構(gòu)受力體3進行詳細說明，第二非接觸式加載機構(gòu)受力體10不再贅述。第一非接觸式加載機構(gòu)受力體3是一矩形平面框架式結(jié)構(gòu)件，第一非接觸式加載機構(gòu)受力體3的中間設(shè)置一個矩形通孔，矩形通孔的頂面和矩形通孔的底面是工作面。矩形通孔的頂面和矩形通孔的底面垂直于Z軸，矩形通孔的頂面和矩形通孔的底面配合Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6與Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)工作，Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6與Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)沿著矩形通孔的頂面和矩形通孔的底面進行有間隙的往復(fù)移動，同時考慮到進行非接觸式加載時產(chǎn)生的吸引力及矩形通孔的頂面和矩形通孔的底面沿Z軸單方向的最大形變量，因此要求間隙為t2，取值為0<t2
<1，以滿足動態(tài)精確加載的需求。同時保證在非接觸式加載機構(gòu)運動時，最大程度的保持和矩形通孔的頂面與矩形通孔的底面的間隙恒定。在本發(fā)明中第一非接觸式加載機構(gòu)受力體3為導磁體結(jié)構(gòu)，以便能夠與電磁吸盤相互配合產(chǎn)生吸引力。第一非接觸式加載機構(gòu)受力體3垂直于Z軸方向的底面與測試平臺2的上表面接觸連接。和底面夾角為90°的即垂直于X軸正方向的長矩形側(cè)面為工作面，配合X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5或X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)11工作，X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5或X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)11沿著此工作面進行有間隙的往復(fù)移動， 同時考慮到進行非接觸式加載時產(chǎn)生的吸引力及工作面的沿X軸單方向的最大形變量，因此要求間隙為t1;取值為0 <、< Imm,以滿足動態(tài)精確加載的需求。同時保證在非接觸式加載機構(gòu)運動時，最大程度的保持與垂直于X軸正方向的長矩形工作面的間隙恒定。本發(fā)明中所述的非接觸式加載機構(gòu)包括X軸方向加載機構(gòu)與Z軸方向加載機構(gòu)， 非接觸式加載機構(gòu)采用電磁原理，主要由電磁吸盤、控制器和力傳感器等組成。非接觸式加載機構(gòu)分別用于X軸方向加載與Z軸正方向加載，X軸方向加載機構(gòu)包括X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5與X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)11 (沿X軸正負方向各一套)，Z軸方向加載機構(gòu)包括沿ζ軸正方向的Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6與Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8和沿Z軸負方向的Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)。X軸方向加載機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型號相同，Z軸方向加載機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型號相同； 根據(jù)需要X軸方向加載機構(gòu)的規(guī)格型號與Z軸方向加載機構(gòu)的規(guī)格型號相同或者不同。對非接觸式加載機構(gòu)中傳感器的主要技術(shù)要求為1.輪輻式傳感器。2.只要求能夠測得拉力，即屬于拉力傳感器。3.要求拉力傳感器滿載測量變形小于0.01mm。4.傳感器的綜合誤差范圍士0. 05 (% R. 0.)。5.傳感器的測量范圍為0N XN，即最小測量值為0N，最大測量值為X N，X要大于用戶的所要加載的最大值，并留有用戶所需要的安全系數(shù)。例如用戶規(guī)定的安全系數(shù)為 150%，需要最大加載值為2000N，那么此選購的傳感器的量程為0N 3000N.此傳感器的底部通過產(chǎn)品預(yù)留的螺栓孔，連接于加載支撐機構(gòu)7。同時傳感器的頂部接觸于各自的電磁吸盤的底部，到達閉環(huán)控制，滿足動態(tài)精確加載的需求。對由專業(yè)生產(chǎn)廠家提供的非接觸式加載機構(gòu)中電磁吸盤的要求為在電磁吸盤厚度相對固定的情況下，電磁吸盤的長度和寬度則由用戶提出要求， 由于電磁吸盤的長度和寬度正相關(guān)于所產(chǎn)生的加載力的大小，所以用戶根據(jù)加載力的大小進行自行選擇與組合。同時電磁吸盤應(yīng)同時配有相對應(yīng)的控制器，即控制電流的大小達到控制電磁吸盤加載力的目的，控制電流的精度根據(jù)用戶所要求加載力的精度決定。電磁吸盤的主要參數(shù)1.最大加載力Fmax2.控制加載的精度α其中最大加載力Fmax正相關(guān)于電磁吸盤的長度和寬度。電磁吸盤的底部與力傳感器的頂部相接觸，到達閉環(huán)控制，滿足動態(tài)精確加載的需求。通過電磁吸盤四周的螺栓孔與加載支撐機構(gòu)7進行緊固連接。參閱圖7，如前所述X軸方向加載機構(gòu)包括Χ軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5與 X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)11，它們對稱安裝于底座12的垂直于X軸方向的兩T形端面上，由于X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5與X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)11的結(jié)構(gòu)
12原理與功能完全相同，只是安裝位置不同，這里只詳細說明X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5，x軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)11不再贅述。加載支撐機構(gòu)7中的底座12的垂直于 X軸負方向的T形端面上安裝有X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5，X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5主要由X軸第一傳感器14和X軸第一電磁吸盤15組成，X軸第一電磁吸盤15 與X軸第一傳感器14采用螺栓固定連接成一體且兩者的回轉(zhuǎn)軸線共線，兩者再采用螺栓固定在底座12的垂直于X軸負方向的T形端面上，X軸第一傳感器14的一端直接和底座12 的垂直于X軸負方向的T 形端面相接觸。X軸第一電磁吸盤15沿Y軸運動時，始終與第一非接觸式加載機構(gòu)受力體3保持間隙h，0 < h < 1mm，以滿足動態(tài)精確加載的需求。參閱圖8，如前所述Z軸方向加載機構(gòu)包括Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6、 Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)和Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)，ζ軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6與Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8對稱安裝于橫梁13的垂直于Z軸方向上平面的兩端，Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)和Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)對稱安裝于橫梁13的垂直于Z軸方向下平面的兩端，Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6與Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)的回轉(zhuǎn)軸線共線，Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)的回轉(zhuǎn)軸線共線，由于Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8、 Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)和Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理與功能完全相同，只是安裝位置不同而已，這里只詳細說明Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6，Z 軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)和Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)不再贅述。加載支撐機構(gòu)7中的橫梁13的垂直于Z軸方向上平面與底面上安裝Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6與Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)，Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6主要由Z軸上第一傳感器16與Z軸上第一電磁吸盤17組成， Z軸上第一電磁吸盤17與Z軸上第一傳感器16采用螺栓固定連接成一體且兩者的回轉(zhuǎn)軸線共線，兩者再采用螺栓固定在橫梁13的垂直于Z軸的上平面上，Z軸上第一傳感器16的一端與橫梁13的垂直于Z軸的上平面直接接觸。Z軸上第一電磁吸盤17與Z軸下第一電磁吸盤組成19沿Y軸運動時，始終與第一非接觸式加載機構(gòu)受力體3上矩形通孔的頂面與底面保持間隙h，取值為0 < h < 1mm，以滿足動態(tài)精確加載的需求。參閱圖9，所述的接觸式加載機構(gòu)由第一接觸式加載機構(gòu)1和第二接觸式加載機構(gòu)9組成，第一接觸式加載機構(gòu)1和第二接觸式加載機構(gòu)9對稱安裝在被測的直線電機運動方向的前后兩端，由于第一接觸式加載機構(gòu)1與第二接觸式加載機構(gòu)9的結(jié)構(gòu)原理與功能完全相同，只是安裝位置的不同，這里只詳細說明第一接觸式加載機構(gòu)1，第二接觸式加載機構(gòu)9不再贅述。所述的第一接觸式加載機構(gòu)1主要由接觸式加載機構(gòu)力傳感器20、鋼絲繩21、支撐座22、滾輪23、扭矩傳感器24、聯(lián)軸器25、力矩電機26組成。加載支撐機構(gòu)7中橫梁13的垂直于Y軸方向的一個端面(或另一個端面)通過接觸式加載機構(gòu)力傳感器20與鋼絲繩21的一端固定連接，鋼絲繩21的另一端連接于滾輪 23，力矩電機26的輸出端通過聯(lián)軸器25與扭矩傳感器24的輸入端連接，扭矩傳感器24的輸出端和套裝有滾輪23的滾輪軸的輸入端連接，套裝有滾輪23的滾輪軸的另一端通過支撐座22支撐固定在左側(cè)平臺或右側(cè)平臺上。力矩電機26通過滾輪23與鋼絲繩21等為加載支撐機構(gòu)7提供動力，力矩電機26與接觸式加載機構(gòu)力傳感器20組成閉環(huán)控制，伺服調(diào)節(jié)鋼絲繩21的收放繩動作，通過對鋼絲繩21的控制，產(chǎn)生對待測直線電機產(chǎn)生沿運動方向的加載。另一側(cè)的第二接觸式加載機構(gòu)9的工作原理與之相同，第一接觸式加載機構(gòu)1與第二接觸式加載機構(gòu)9同時動作，互相配合，實現(xiàn)對運動方向的恒定或變負荷加載。同時第一接觸式加載機構(gòu)1與第二接觸式加載機構(gòu)9中的兩個結(jié)構(gòu)相同的力矩電機26與兩個結(jié)構(gòu)相同的接觸式加載機構(gòu)力傳感器20分別組成各自的閉環(huán)伺服控制還可以在待測直線電機承受變負載情況下檢測待測直線電機的推力。 對兩個接觸式加載機構(gòu)力傳感器20的主要技術(shù)要求為1.輪輻式傳感器。2.只要求能夠測得拉力，即屬于拉力傳感器。3.要求傳感器滿載測量變形小于0. 01mm。4.傳感器的綜合誤差范圍士0. 05 R. 0.)。5.傳感器的測量范圍為0N XN，即最小測量值為0N，最大測量值為X N，X要大于用戶的所要加載的最大值，并留有用戶所需要的安全系數(shù)。例如用戶規(guī)定的安全系數(shù)為 150%，需要最大加載值為2000N，那么此選購的傳感器的量程為0N 3000N.傳感器的底部通過產(chǎn)品預(yù)留的螺栓孔，連接于加載支撐機構(gòu)7上垂直于Y軸的一端面上，傳感器的工作面連接于鋼絲繩21的一頭，到達閉環(huán)控制，滿足動態(tài)精確加載的需求。通過相互獨立的接觸式加載與非接觸式加載，便可實現(xiàn)對待測直線電機進行三自由度任意組合加載，達到模擬直線電機真實工況的最佳效果。參閱圖10，如前面所述的非接觸式加載機構(gòu)即X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5、 X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)11、Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)和Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)可替換為采用氣體噴射加載方式的氣體噴射機構(gòu)，即把前面所述的非接觸式加載機構(gòu)中的電磁吸盤替換為氣體噴射機構(gòu)。氣體噴射機構(gòu)包括氣體噴射機構(gòu)端蓋29、氣體噴射機構(gòu)密封圈28和氣體噴射機構(gòu)底座27。它們由上至下依次疊置在一起，采用螺栓緊固連接為一整體機構(gòu)即成氣體噴射機構(gòu)。氣體噴射機構(gòu)底座27為氣體噴射機構(gòu)的基礎(chǔ)部件，氣體噴射機構(gòu)底座27為一正方形(或矩形)結(jié)構(gòu)件，氣體噴射機構(gòu)底座27上端面的中心處設(shè)置一個正方形(或矩形) 槽，正方形(或矩形)槽的四周均布有8個螺紋盲孔，正方形(或矩形)槽的面積恒定為S2, 正方形(或矩形)槽底的中心處設(shè)置一個豎直圓形盲孔B(面積為S1),豎直圓形盲孔B和氣體噴射機構(gòu)底座27側(cè)面設(shè)置的面積恒定的橫向圓形盲孔A(面積為S1)相連通，確切地說，豎直圓形盲孔B與橫向圓形盲孔A的面積相同，豎直圓形盲孔B與橫向圓形盲孔A的回轉(zhuǎn)軸線垂直相交。氣體噴射機構(gòu)密封圈28為一正方形(或矩形)空心片式密封件，放置在氣體噴射機構(gòu)底座27與氣體噴射機構(gòu)端蓋29之間起到密封保壓的作用，氣體噴射機構(gòu)密封圈28上均布有8個穿過螺釘?shù)耐住怏w噴射機構(gòu)端蓋29為一正方形(或矩形)結(jié)構(gòu)件，氣體噴射機構(gòu)端蓋29上設(shè)置有豎直圓形通孔c(面積為S3)，豎直圓形通孔C在氣體噴射機構(gòu)端蓋29上成JXK的二維矩陣式分布，即豎直圓形通孔C(面積的總數(shù)為JXK個。JXK個豎直圓形通孔C 的四周均布有8個沉頭螺釘通孔，用以通過內(nèi)六角螺栓將氣體噴射機構(gòu)端蓋29、氣體噴射機構(gòu)密封圈28和氣體噴射機構(gòu)底座27連接成為整體結(jié)構(gòu)。工作時由外置氣泵提供的氣體(壓強SP1)通過軟管由氣體噴射機構(gòu)底座27側(cè)面的橫向圓形盲孔(面積SS1)進入氣體噴射機構(gòu)，氣體經(jīng)過豎直圓形盲孔(面積SS1)進而到達方形槽(面積為&)內(nèi)，此時的壓強為P1XS1ZiS2,最終通過氣體噴射機構(gòu)端蓋29上成二維矩陣式分布的JXK個豎直圓形通孔C輸出(二維矩陣式分布的豎直圓形通孔C的總面積為S3X JXK)，氣體噴射機構(gòu)輸出的壓力為P1X S1ZiS2X S3X JXK，其中壓力單位為Pa， 面積單位為m2。其中的參數(shù)為用戶自己設(shè)定，在滿足提供最大壓力的同時留有一定的安全系數(shù)， 其中J與K要選擇恰當，在滿足提供足夠壓力的同時，盡量分布均勻，以便實現(xiàn)穩(wěn)定加載的目的。 氣體噴射機構(gòu)的底部即氣體噴射機構(gòu)底座27的底端面同前面所述的電磁吸盤的底端面一樣和力傳感器接觸連接，通過閉環(huán)反饋精確控制載荷。其中非接觸式加載機構(gòu)受力體也完全相同，并可考慮采用非導磁體亦可。采用氣體噴射機構(gòu)的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置的其它組成、連接方式與加載機構(gòu)同采用電磁吸盤的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置一樣。參閱圖11，如前面所述的非接觸式加載機構(gòu)即X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5、 X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)、Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)和Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)可替換為采用液體噴射加載方式的液體噴射機構(gòu)，即把前面所述的非接觸式加載機構(gòu)中的電磁吸盤替換為液體噴射機構(gòu)。液體噴射機構(gòu)包括液體噴射機構(gòu)端蓋32、液體噴射機構(gòu)密封圈31和液體噴射機構(gòu)底座30。它們由上至下依次疊置在一起，采用螺栓緊固連接為一整體機構(gòu)即成液體噴射機構(gòu)。液體噴射機構(gòu)底座30為液體噴射機構(gòu)的基礎(chǔ)部件，液體噴射機構(gòu)底座30為一正方形(或矩形)結(jié)構(gòu)件，液體噴射機構(gòu)底座30上端面的中心處設(shè)置一個1號正方形(或矩形)槽，正方形槽的四周均布有8個螺紋盲孔，1號正方形(或矩形)槽的面積恒定為S2，1 號正方形(或矩形)槽底的中心處設(shè)置一個豎直圓形盲孔E (面積為S1),豎直圓形盲孔E 和液體噴射機構(gòu)底座30側(cè)面設(shè)置的面積恒定的橫向圓形盲孔F(面積為S1)相連通，確切地說，豎直圓形盲孔E與橫向圓形盲孔F的面積相同，豎直圓形盲孔E與橫向圓形盲孔F的回轉(zhuǎn)軸線垂直相交。液體噴射機構(gòu)密封圈31為一正方形(或矩形)空心片式密封件，放置在液體噴射機構(gòu)底座30與液體噴射機構(gòu)端蓋32之間起到密封保壓的作用，液體噴射機構(gòu)密封圈31上均布有8個穿過螺釘?shù)耐住Ｒ后w噴射機構(gòu)端蓋32為一正方形(或矩形)結(jié)構(gòu)件，液體噴射機構(gòu)端蓋32上端面的中心處設(shè)置一個2號正方形(或矩形)槽，2號正方形(或矩形)槽的槽底上設(shè)置有豎直圓形通孔G(面積為S3)，豎直圓形通孔G在液體噴射機構(gòu)端蓋32上成JXK的二維矩陣式分布，即豎直圓形通孔G(面積為S3)的總數(shù)為JXK個。2號正方形(或矩形)槽的四周均布有8個沉頭螺釘通孔，通過內(nèi)六角螺栓將液氣體噴射機構(gòu)端蓋32、液體噴射機構(gòu)密封圈31和液體噴射機構(gòu)底座30連接成為整體結(jié)構(gòu)。其中液體介質(zhì)無具體限制，采用無腐蝕性、環(huán)保、廉價的流體即可。工作時由外置泵站提供的液體(壓強為P1)通過軟管由液體噴射機構(gòu)側(cè)面即液體噴射機構(gòu)底座30側(cè)面的橫向圓形盲孔F (面積為S1)進入，液體經(jīng)過豎直圓形盲孔E (面積 SS1)進而到達1號方形槽(面積為S2),此時的壓強為P1XS1ZiS2，最終通過液體噴射機構(gòu)端蓋32上成二維矩陣式分布的JXK個豎直圓形通孔G輸出(二維矩陣式分布的豎直圓形通孔G的總面積為S3XJXK),輸出的壓力為P1XS1ZS2XS3XJXk,其中壓力單位為Pa，面積單位為m2。其中的參數(shù)為用戶自己設(shè)定，在滿足提供最大壓力的同時留有一定的安全系數(shù)， 其中J與K要選擇恰當，在滿足提供足夠壓力的同時，盡量分布均勻，以便實現(xiàn)穩(wěn)定加載的目的。液體噴射機構(gòu)的底部即液體噴射機構(gòu)底座30的底端面同前面所述的電磁吸盤的底端面一樣和力傳感器接觸連接，通過閉環(huán)反饋精確控制載荷。其中非接觸式加載機構(gòu)受力體也完全相同，并可考慮采用非導磁體亦可。并增加液體收集裝置，以便回流入泵站，循環(huán)使用。并做好相關(guān)部件的密封防潮工作即可，采用液體噴射機構(gòu)的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置的其它組成、連接方式與加載機構(gòu)同采用電磁吸盤的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置一樣。本發(fā)明所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置所測試的直線電機的類型可以多樣化，適合于已知的沿直線方向運動的所有類型直線電機圓柱形動磁體直線電機、U型槽式直線電機、平板直線電機等。參閱圖12，被測試對象還可以是除直線電機以外的其他直線進給系統(tǒng)，如絲杠系統(tǒng)等。下面以絲杠螺母副為例進行說明測試絲杠螺母副的三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置的結(jié)構(gòu)和測試直線電機的三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置的結(jié)構(gòu)基本相同，即包括直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置所具有的第一接觸式加載機構(gòu)1、測試平臺2、第一非接觸式加載機構(gòu)受力體 3、兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌4、X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5、Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6、加載支撐機構(gòu)7、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8、第二接觸式加載機構(gòu)9、 第二非接觸式加載機構(gòu)受力體10、X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)11、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)、Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)與電控系統(tǒng)。它們之間的連接關(guān)系和直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置中的連接關(guān)系完全相同。其中Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)結(jié)構(gòu)相同；X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5與X 軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)11結(jié)構(gòu)相同。同時，非接觸式加載機構(gòu)既可采用電磁加載方式也可采用流體噴射加載方式。所不同的是增加了測試絲杠螺母副所需要的旋轉(zhuǎn)電機33、 第一絲杠支撐座34、絲桿螺母座36和第二絲杠支撐座38。旋轉(zhuǎn)電機33固定在兩條相互平行的結(jié)構(gòu)相同的直線導軌4之間的中間平臺的右端，旋轉(zhuǎn)電機33輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線和直線導軌4平行，旋轉(zhuǎn)電機33的輸出端通過聯(lián)軸器與絲杠37 —端相連接，被測的絲杠37的兩端通過第一絲杠支撐座34和第二絲杠支撐座38固定在測試平臺2的中間平臺的頂端面上。第一絲杠支撐座34和第二絲杠支撐座38沿著Y 軸方向位于加載支撐機構(gòu)7的左右兩側(cè)，被測的絲杠37的回轉(zhuǎn)軸線和旋轉(zhuǎn)電機33輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線共線，即第一絲杠支撐座34和第二絲杠支撐座38上端安裝被測的絲杠37的通孔的回轉(zhuǎn)軸線和旋轉(zhuǎn)電機33輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線共線。被測的絲杠螺母35套裝在被測的絲杠37上成轉(zhuǎn)動連接，絲桿螺母座36的頂端固定在加載支撐機構(gòu)7的底面上，絲桿螺母座36 上安裝被測的絲桿螺母35的通孔的回轉(zhuǎn)軸線和旋轉(zhuǎn)電機33輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線共線。絲桿螺母座36套裝在被測的絲桿螺母35的外表面上并用螺栓連接為一整體。旋轉(zhuǎn)電機33轉(zhuǎn)動帶動絲杠37旋轉(zhuǎn)，被測的絲桿螺母35沿著絲杠37在Y軸方向進行往復(fù)直線運動，即通過絲桿螺母座36帶動加載支撐機構(gòu)7沿直線導軌4在Y軸方向進行往復(fù)運動。在進行非運 動方向加載時，各非接觸式加載機構(gòu)(X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)5、X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)11、Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)6、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)8、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)和Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu))沿著第一非接觸式加載機構(gòu)受力體3和第二非接觸式加載機構(gòu)受力體10的各工作表面移動，并且存在間隙h，當0 < h < Imm時，對電流或者流體壓強的單一變量的調(diào)整， 達到了控制載荷的目的，同時通過和各非接觸式加載機構(gòu)相連接的力傳感器組成閉環(huán)反饋控制，即達到了精確控制載荷的目的，實現(xiàn)穩(wěn)定的恒定負荷與變負荷加載。在進行運動方向加載時，滾輪23直徑足夠大，且滾輪寬度適中，以便保證連接于滾輪23和加載支撐機構(gòu)7之間的鋼絲繩21始終處于平行于待測直線電機的運動方向，排除其他分力的干擾；力矩電機26帶動滾輪23旋轉(zhuǎn)，對鋼絲繩21進行收放繩動作，力矩電機 26與接觸式加載機構(gòu)力傳感器20組成閉環(huán)系統(tǒng)，實時控制載荷；如當待測直線電機沿Y軸正方向運動時，處于Y軸正負兩方向的力矩電機26，控制滾輪23進行收放繩動作，并與同側(cè)的接觸式加載機構(gòu)力傳感器20組成閉環(huán)反饋控制，實時控制兩側(cè)力矩電機26，使其產(chǎn)生兩個方向的分力，力的大小由各自的伺服系統(tǒng)控制，達到模擬運動方向加載的效果。為了實現(xiàn)待測直線電機在承受變負載情況下檢測其推力的功能，即在力矩電機26 和滾輪23之間安裝扭矩傳感器24，直線電機在向一側(cè)運動時，通過閉環(huán)反饋控制使鋼絲繩 21始終處于繃緊與松弛的臨界狀態(tài)，此時力矩電機26輸出的扭矩由扭矩傳感器24得知，并且滾輪23的半徑為固定值，由力矩的計算公式即可求得直線電機實時變化的推力。
權(quán)利要求
1.一種直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置，其特征在于，所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置包括第一接觸式加載機構(gòu)(1)、測試平臺O)、第一非接觸式加載機構(gòu)受力體(3)、兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌G)、X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu) (5)、Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)(6)、加載支撐機構(gòu)(7)、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)(8)、第二接觸式加載機構(gòu)(9)、第二非接觸式加載機構(gòu)受力體(10)、X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)(11)、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)，其中所述的測試平臺O)由左側(cè)平臺、中間平臺與右側(cè)平臺組成，所述的加載支撐機構(gòu)(7)由橫梁(13)和底座(12)組成；第一接觸式加載機構(gòu)(1)的一端安裝在左側(cè)平臺的頂端面上，第二接觸式加載機構(gòu) (9)的一端安裝在右側(cè)平臺的頂端面上，第一非接觸式加載機構(gòu)受力體C3)與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體(10)沿Y軸方向平行對稱地安裝在中間平臺頂端面的兩側(cè)，兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌(4)平行對稱地安裝在第一非接觸式加載機構(gòu)受力體( 與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體(10)之間的中間平臺的頂端面上，加載支撐機構(gòu)(7)中的底座(12)與兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌(4)接觸連接，X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)(5)與X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)(11)安裝在底座(1 的垂直X軸的2個T字形端面上，Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)(6)與Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)安裝在橫梁(1 一端的上表面與底面上，Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)(8)與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)安裝在橫梁(1 另一端的上表面與底面上，安裝有Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)(6)、 Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)與Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)(8)、Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)的橫梁(1 兩端和第一非接觸式加載機構(gòu)受力體(3)與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體(10)上的矩形通孔間隙配合，第一接觸式加載機構(gòu)(1)的另一端與橫梁 (13)中垂直于Y軸的左端面固定連接，第二接觸式加載機構(gòu)(9)的另一端與橫梁(1 中垂直于Y軸的右端面固定連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置，其特征在于， 所述的第一接觸式加載機構(gòu)(1)與第二接觸式加載機構(gòu)(9)是結(jié)構(gòu)完全相同的兩套裝置， 第一接觸式加載機構(gòu)(1)包括接觸式加載機構(gòu)力傳感器00)、鋼絲繩、滾輪、扭矩傳感器(M)、聯(lián)軸器05)與力矩電機06)；力矩電機06)的輸出端通過聯(lián)軸器0 與扭矩傳感器04)的輸入端連接，扭矩傳感器04)的輸出端和套裝有滾輪的滾輪軸的輸入端固定連接，套裝有滾輪的滾輪軸的另一端通過支撐座0 支撐固定在左側(cè)平臺上，鋼絲繩的一端連接于滾輪03)， 鋼絲繩(21)的另一端與接觸式加載機構(gòu)力傳感器OO)的一端固定連接，接觸式加載機構(gòu)力傳感器OO)的另一端與加載支撐機構(gòu)(7)中橫梁(1 的垂直于Y軸的左端面固定連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置，其特征在于， 所述的Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)(6)、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)(8)與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)是結(jié)構(gòu)完全相同的四套裝置，Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)(6)由Z軸上第一電磁吸盤(17)與Z軸上第一傳感器(16)組成，采用螺栓將Z軸上第一電磁吸盤(17)與Z軸上第一傳感器(16)固定連接且兩者的回轉(zhuǎn)軸線共線，再采用螺栓將兩者固定在橫梁(1 的垂直于Z軸的上平面上， Z軸上第一傳感器(16)的一端與橫梁(1 的垂直于Z軸的上平面相接觸；X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)(5)與X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)(11)是結(jié)構(gòu)完全相同的兩套裝置，X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)(5)由X軸第一傳感器(14)與X軸第一電磁吸盤(1 組成，采用螺栓將X軸第一傳感器(14)與X軸第一電磁吸盤(1 固定連接且兩者的回轉(zhuǎn)軸線共線，再采用螺栓將兩者固定在底座(12)的垂直于X軸負方向的T 形端面上，X軸第一傳感器(14)的一端直接和底座(1 的垂直于X軸負方向的T形端面接觸。
4.按照權(quán)利要求1所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置，其特征在于， 所述的第一非接觸式加載機構(gòu)受力體(3)與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體(10)是結(jié)構(gòu)完全相同的兩套裝置；第一非接觸式加載機構(gòu)受力體C3)是一個由導磁材料制成的矩形平面框架式的結(jié)構(gòu)件，第一非接觸式加載機構(gòu)受力體(3)中的與測試平臺( 的上表面接觸連接的底面垂直于Z軸，第一非接觸式加載機構(gòu)受力體(3)的中間位置設(shè)置一個和Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)(6)與Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)為間隙配合的矩形通孔，間隙為、，取值為0 < ^ < 1mm，矩形通孔的頂面和矩形通孔的底面是矩形平面，矩形通孔的頂面和矩形通孔的底面垂直于Z軸，第一非接觸式加載機構(gòu)受力體C3)里側(cè)的和底面夾角為90°的即垂直于X軸的側(cè)面為矩形平面，該矩形側(cè)平面與X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)( 之間為間隙配合，間隙為h，取值為0 < h < 1mm。
5.按照權(quán)利要求1所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置，其特征在于， 所述的X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)(5)、X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)(11)、Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)(6)、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)(8)、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)和Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)皆包括電磁吸盤和力傳感器；所述的電磁吸盤替換為采用氣體噴射加載方式的氣體噴射機構(gòu)，所述的氣體噴射機構(gòu)包括氣體噴射機構(gòu)端蓋(四)、氣體噴射機構(gòu)密封圈08)和氣體噴射機構(gòu)底座(27)，它們疊置在一起并采用螺栓緊固；氣體噴射機構(gòu)底座、2Τ)為氣體噴射機構(gòu)的基礎(chǔ)部件，氣體噴射機構(gòu)底座、2Τ)為一正方形或矩形結(jié)構(gòu)件，氣體噴射機構(gòu)底座(XT)上端面的中心處設(shè)置一個正方形槽或矩形槽， 正方形槽或矩形槽的四周均布有8個螺紋盲孔，正方形槽底或矩形槽底的中心處設(shè)置一個豎直圓形盲孔B，豎直圓形盲孔B和氣體噴射機構(gòu)底座、2Τ)側(cè)面設(shè)置的橫向圓形盲孔A相連通，即豎直圓形盲孔B與橫向圓形盲孔A的回轉(zhuǎn)軸線垂直相交，豎直圓形盲孔B與橫向圓形盲孔A的面積相同；氣體噴射機構(gòu)密封圈08)為一正方形或矩形空心片式密封件，氣體噴射機構(gòu)密封圈 (28)上均布有8個穿過螺釘?shù)耐?；氣體噴射機構(gòu)端蓋09)為一正方形或矩形結(jié)構(gòu)件，氣體噴射機構(gòu)端蓋09)上設(shè)置有豎直圓形通孔C，豎直圓形通孔C在氣體噴射機構(gòu)端蓋09)上成JXK的二維矩陣式分布， JXK個豎直圓形通孔C的四周均布有8個沉頭螺釘通孔。
6.按照權(quán)利要求1所述的直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置，其特征在于， 所述的X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)(5)、X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)(11)、Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)(6)、Ζ軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)(8)、Ζ軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)和Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)中的電磁吸盤替換為采用液體噴射加載方式的液體噴射機構(gòu)，所述的液體噴射機構(gòu)包括液體噴射機構(gòu)端蓋(3 、液體噴射機構(gòu)密封圈(31)和液體噴射機構(gòu)底座(30)，它們疊置在一起并采用螺栓緊固；液體噴射機構(gòu)底座(30)為一正方形或矩形結(jié)構(gòu)件，液體噴射機構(gòu)底座(30)上端面的中心處設(shè)置一個1號正方形槽或矩形槽，正方形槽或矩形槽的四周均布有8個螺紋盲孔，1 號正方形槽底或矩形槽底的中心處設(shè)置一個豎直圓形盲孔E，豎直圓形盲孔E和液體噴射機構(gòu)底座(30)側(cè)面設(shè)置的面積恒定的橫向圓形盲孔F相連通，豎直圓形盲孔E與橫向圓形盲孔F的回轉(zhuǎn)軸線垂直相交，豎直圓形盲孔E與橫向圓形盲孔F的面積相同；液體噴射機構(gòu)密封圈(31)為一正方形或矩形空心片式密封件，液體噴射機構(gòu)密封圈 (31)上均布有8個穿過螺釘?shù)耐祝灰后w噴射機構(gòu)端蓋(32)為一正方形或矩形結(jié)構(gòu)件，液體噴射機構(gòu)端蓋(32)上端面的中心處設(shè)置一個2號正方形槽或矩形槽，2號正方形槽或矩形槽的槽底上設(shè)置有豎直圓形通孔G，豎直圓形通孔G在液體噴射機構(gòu)端蓋(3 上成JXK的二維矩陣式分布，2號正方形槽或矩形槽的四周均布有8個沉頭螺釘通孔。
7. —種絲杠螺母副三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置，包括第一接觸式加載機構(gòu) (1)、測試平臺O)、第一非接觸式加載機構(gòu)受力體(3)、兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌G)、X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)(5)、Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)(6)、加載支撐機構(gòu) (7)、Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)(8)、第二接觸式加載機構(gòu)(9)、第二非接觸式加載機構(gòu)受力體(10)、X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)(11)、Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)，其中所述的測試平臺O)由左側(cè)平臺、中間平臺與右側(cè)平臺組成，所述的加載支撐機構(gòu)⑵由橫梁(13)和底座(12)組成；第一接觸式加載機構(gòu)(1)的一端安裝在左側(cè)平臺的頂端面上，第二接觸式加載機構(gòu) (9)的一端安裝在右側(cè)平臺的頂端面上，第一非接觸式加載機構(gòu)受力體C3)與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體(10)沿Y軸方向平行對稱地安裝在中間平臺頂端面的兩側(cè)，兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌(4)平行對稱地安裝在第一非接觸式加載機構(gòu)受力體( 與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體(10)之間的中間平臺的頂端面上，加載支撐機構(gòu)(7)中的底座(12)與兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌(4)接觸連接，X軸方向第一非接觸式加載機構(gòu)(5)與X軸方向第二非接觸式加載機構(gòu)(11)安裝在底座(1 的垂直X軸的2個T字形端面上，Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)(6)與Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)安裝在橫梁(1 一端的上表面與底面上，Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)(8)與Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)安裝在橫梁(1 另一端的上表面與底面上，安裝有Z軸方向第一非接觸式上加載機構(gòu)(6)、 Z軸方向第一非接觸式下加載機構(gòu)與Z軸方向第二非接觸式上加載機構(gòu)(8)、Z軸方向第二非接觸式下加載機構(gòu)的橫梁(1 兩端和第一非接觸式加載機構(gòu)受力體(3)與第二非接觸式加載機構(gòu)受力體(10)上的矩形通孔間隙配合，第一接觸式加載機構(gòu)(1)的另一端與橫梁 (13)中垂直于Y軸的左端面固定連接，第二接觸式加載機構(gòu)(9)的另一端與橫梁(13)中垂直于Y軸的右端面固定連接；其特征在于，所述的絲杠螺母副三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置還包括旋轉(zhuǎn)電機(33)、第一絲杠支撐座(34)、絲桿螺母座(36)和第二絲杠支撐座 (38)；旋轉(zhuǎn)電機(33)固定在兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌(4)之間的中間平臺的右端，旋轉(zhuǎn)電機 (33)輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線和兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導軌(4)平行，旋轉(zhuǎn)電機(33)的輸出端和聯(lián)軸器的一端相連接，第一絲杠支撐座(34)和第二絲杠支撐座(38)固定在測試平臺(2)的中間平臺的頂端面上，第一絲杠支撐座(34)和第二絲杠支撐座(38)位于加載支撐機構(gòu)(7) 的左右兩側(cè)，第一絲杠支撐座(34)和第二絲杠支撐座(38)上端安裝被測的絲杠(37)的通孔的回轉(zhuǎn)軸線和旋轉(zhuǎn)電機(33)輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線共線，絲桿螺母座(36)的頂端固定在加載支撐機構(gòu)(7)的底面上，絲桿螺母座(36)上安裝被測的絲桿螺母(3 的通孔的回轉(zhuǎn)軸線和旋轉(zhuǎn)電機(33)輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線共線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直線電機三自由度動靜態(tài)加載綜合試驗裝置，其包括6個非接觸式加載機構(gòu)、測試平臺、2條直線導軌、加載支撐機構(gòu)、2個非接觸式加載機構(gòu)受力體與2個接觸式加載機構(gòu)。2個非接觸式加載機構(gòu)受力體沿Y軸方向平行對稱地安裝在測試平臺的中間平臺頂端面的兩側(cè)，2條直線導軌平行對稱地安裝在2個非接觸式加載機構(gòu)受力體之間中間平臺的頂端面上。4個非接觸式加載機構(gòu)安裝在加載支撐機構(gòu)中橫梁兩端的上表面與底面上，2個非接觸式加載機構(gòu)安裝在加載支撐機構(gòu)中底座的垂直X軸的2個端面上。加載支撐機構(gòu)中底座兩側(cè)的直線導軌槽與2條直線導軌接觸連接，加載支撐機構(gòu)中橫梁的兩端和2個非接觸式加載機構(gòu)受力體上的矩形通孔成間隙配合。
文檔編號G01R31/34GK102288914SQ20111025713
公開日2011年12月21日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者呼燁, 李國發(fā), 楊兆軍, 王寅凱, 許彬彬, 郝慶波, 陳菲 申請人:吉林大學