专利名称：一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测力装置，尤其是涉及一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置。
背景技术：
如何实现力的精确测量，是各个领域中的一个重要课题。现有的力的测量装置，大多基于胡克定律原理进行测量。此类基于胡克定律原理的测量方法，只需知道测量所用刚体的弹性变形和刚度，就可以计算出力的大小。因此，基于胡克定律原理的力的测量仪器，在各个领域均有广泛的应用。然而，目前此类测量测器均存在的以下问题用来测量力的刚体(如弹簧等)的刚度是固定值。这样，如果所采用刚体的刚度过大，就会出现因刚体变形小而导致的测量精度不高等问题；另一方面，如果采用刚度较小的刚体来提高测量精度，又会导致力的测量范围偏小这一问题。因此，现有的基于胡克定律原理的力的测量装置，由于其 刚度为固定值的事实，导致其工作时不能同时满足力的测量精度和测量范围的要求。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，所采用记忆合金测力机构的刚度大小可调，且刚度大小调整简便。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征在于包括滑杆、形状记忆合金拉杆一、形状记忆合金拉杆二、用于传递被测力的承力件、套装在滑杆上且能沿滑杆进行左右移动的滑块和将滑块紧固固定于滑杆上的紧固件，所述滑块中部开有供滑杆穿过的横向通孔，所述紧固件安装在滑块上，且滑块上开有供所述紧固件安装的竖向安装孔；所述形状记忆合金拉杆一和形状记忆合金拉杆二均为直杆，且所述形状记忆合金拉杆一和形状记忆合金拉杆二组成对施加在承力件上的外力大小进行测量的记忆合金测力机构；所述形状记忆合金拉杆一的上端以铰接方式安装在滑块上，形状记忆合金拉杆二的上端以铰接方式安装在滑杆上，所述形状记忆合金拉杆一和形状记忆合金拉杆二的底端均以铰接方式安装在所述承力件上，所述滑块为左右移动的同时对形状记忆合金拉杆一和形状记忆合金拉杆二之间的夹角大小相应进行同步调整的夹角大小调整元件，所述滑杆上设置有对滑块当前所处位置处对应的形状记忆合金拉杆一和形状记忆合金拉杆二之间的夹角Θ进行测量的夹角大小测量标尺，且所述滑杆和滑块组成对所述记忆合金测力机构的刚度进行调整的机械式刚度调整机构。上述一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征是还包括对所述记忆合金测力机构的刚度进行调整的电子式刚度调整机构；所述电子式刚度调整机构包括导线一、导线二和供电单元，所述供电单元为通过导线一和导线二在形状记忆合金拉杆一与形状记忆合金拉杆二之间施加电压的供电电源；所述导线一的两端分别与形状记忆合金拉杆一和所述供电单元相接，且导线二的两端分别与形状记忆合金拉杆二和所述供电单元相接。上述一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征是所述形状记忆合金拉杆一和形状记忆合金拉杆二的底端均安装在铰接轴一上；所述滑杆、形状记忆合金拉杆一和形状记忆合金拉杆二均布设在同一竖直平面上；所述铰接轴一固定安装在所述承力件上。上述一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征是所述滑杆为直线式滑杆且其呈水平向布设，所述铰接轴一呈水平向布设且其与所述直线式滑杆呈垂直布设。上述一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征是所述承力件为挂钩。上述一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征是所述铰接轴一与挂钩呈垂直布设。上述一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征是所述滑块由左至右套装在所述直线式滑杆上，且形状记忆合金拉杆二的上端以铰接方式安装在滑杆的右端部上。上述一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征是所述形状记忆合金拉杆一和形状记忆合金拉杆二均为直杆均为圆柱杆。上述一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征是所述紧固件由上至下安装在滑块的上部。上述一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征是所述滑杆的横截面为矩形，且所述紧固件为紧固螺栓。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、结构简单且设计合理，主要由滑杆、可在滑杆上进行来回滑动的滑块、对滑块进行固定的紧固螺栓、两根形状记忆合金拉杆以及挂钩和导线组成。2、使用操作简便且测量过程简单，实际使用过程中，采用记忆合金测力机构对施加在挂钩上的外力进行测试时，根据力的平衡原理进行测试，具体是待施加在挂钩上的外力与记忆合金测力机构的张力平衡时，通过测量记忆合金测力机构的张力大小，便可获得施加在挂钩上的外力的大小。3、记忆合金测力机构的刚度大小调整简便，也可以单独采用机械式刚度调整机构或电子式刚度调整机构进行调整，也可以同时采用电子式刚度调整机构和机械式刚度调整机构进行调整。其中，采用电子式刚度调整机构进行刚度调整时，当两根形状记忆合金拉杆的两端加电压后，由于热量的作用，形状记忆合金会收缩产生应力，从而拉动挂钩向上移动，并相应对记忆合金测力机构的刚度进行调整；形状记忆合金收缩产生的应力大小与加热温度的关系由形状记忆合金材料本身的特性决定。采用机械式刚度调整机构进行刚度调整时，将滑块在滑杆上进行左右滑动，且滑块滑动的同时相应调节两根形状记忆合金拉杆之间的夹角，并相应对记忆合金测力机构的刚度进行调整；滑块在滑杆上的位置由紧固螺栓进行固定。实际使用过程中，当同时采用电子式刚度调整机构和机械式刚度调整机构进行刚度调整时，电子式刚度调整机构为粗调装置且机械式刚度调整机构为微调装置，具体使用时，先通过电子式刚度调整机构对所述记忆合金测力机构的刚度大小进行粗调，之后再通过机械式刚度调整机构对记忆合金测力机构的刚度大小进行微调，最终将记忆合金测力机构的刚度大小准确调整至所需刚度值。4、采用机械式刚度调整机构进行刚度调整时，由于滑杆上设置有对滑块当前所处位置处对应的两根形状记忆合金拉杆之间的夹角Θ进行测量的夹角大小测量标尺，因而两根形状记忆合金拉杆之间的夹角Θ的数值可通过滑杆上夹角大小测量标尺的刻度直接读出，使用操作非常简便。5、使用效果好且使用价值高，记忆合金测力机构的刚度大小可简便调整，从而能够同时满足低荷载下力的高精度测量和大荷载下力的测量能力需求，即能同时满足力的测量精度和力的测量范围的要求。实际使用时，当测量较小的力时，采用低刚度以保证测量的精度；反之，在测量较大的力时，增大记忆合金测力机构的刚度，以满足大荷载的测量要求。因而，本实用新型为一种刚度可变的测力装置，可以根据待测力的大小，来调整记忆合金测力机构的刚度大小，从而达到既可以扩大力的测量范围，并能够在测量微量力时提高测量精度的目的。综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，所采用 记忆合金测力机构的刚度大小可调且调整简便，能有效解决现有测力装置刚度固定不可调的问题，并同时满足力的测量精度和测量范围的要求。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本实用新型的结构示意图。附图标记说明I一滑杆；2—滑块；3—紧固螺栓；4-1 一形状记忆合金拉杆一；4-2—形状记忆合金拉杆二 ；5—挂钩；6-1—导线一 ；6-2—导线二 ；7-1—铰接轴一 ； 7-2—铰接轴二 ；7-3—铰接轴三。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括滑杆1、形状记忆合金拉杆一 4-1、形状记忆合金拉杆二 4-2、用于传递被测力的承力件、套装在滑杆I上且能沿滑杆I进行左右移动的滑块2和将滑块2紧固固定于滑杆I上的紧固件，所述滑块2中部开有供滑杆I穿过的横向通孔，所述紧固件安装在滑块2上，且滑块2上开有供所述紧固件安装的竖向安装孔。所述形状记忆合金拉杆一 4-1和形状记忆合金拉杆二 4-2均为直杆，且所述形状记忆合金拉杆一 4-1和形状记忆合金拉杆二 4-2组成对施加在承力件上的外力大小进行测量的记忆合金测力机构。所述形状记忆合金拉杆一 4-1的上端以铰接方式安装在滑块2上，形状记忆合金拉杆二 4-2的上端以铰接方式安装在滑杆I上，所述形状记忆合金拉杆一 4-1和形状记忆合金拉杆二 4-2的底端均以铰接方式安装在所述承力件上，所述滑块2为左右移动的同时对形状记忆合金拉杆一 4-1和形状记忆合金拉杆二 4-2之间的夹角大小相应进行同步调整的夹角大小调整元件，所述滑杆I上设置有对滑块2当前所处位置处对应的形状记忆合金拉杆一 4-1和形状记忆合金拉杆二 4-2之间的夹角Θ进行测量的夹角大小测量标尺，且所述滑杆I和滑块2组成对所述记忆合金测力机构的刚度进行调整的机械式刚度调整机构。本实施例中，本实用新型还包括对所述记忆合金测力机构的刚度进行调整的电子式刚度调整机构。所述电子式刚度调整机构包括导线一 6-1、导线二 6-2和供电单元，所述供电单元为通过导线一 6-1和导线二 6-2在形状记忆合金拉杆一 4-1与形状记忆合金拉杆二 4-2之间施加电压的供电电源。所述导线一 6-1的两端分别与形状记忆合金拉杆一 4-1和所述供电单元相接，且导线二 6-2的两端分别与形状记忆合金拉杆二 4-2和所述供电单元相接。实际安装时，所述形状记忆合金拉杆一 4-1和形状记忆合金拉杆二 4-2的底端均安装在铰接轴一 7-1上。所述滑杆1、形状记忆合金拉杆一 4-1和形状记忆合金拉杆二 4-2均布设在同一竖直平面上。所述铰接轴一 7-1固定安装在所述承力件上。本实施例中，所述滑块2上设置有供形状记忆合金拉杆一 4-1上端安装的铰接轴二 7-2，所述滑杆I上设置有供形状记忆合金拉杆二 4-2上端安装的铰接轴三7-3。本实施例中，所述滑杆I为直线式滑杆且其呈水平向布设，所述铰接轴一 7-1呈水平向布设且其与所述直线式滑杆呈垂直布设。所述承力件为挂钩5。本实施例中，所述铰接轴一 7-1与挂钩5呈垂直布设。本实施例中，所述滑块2由左至右套装在所述直线式滑杆上，且形状记忆合金拉杆二 4-2的上端以铰接方式安装在滑杆I的右端部上。所述形状记忆合金拉杆一 4-1和形状记忆合金拉杆二 4-2均为直杆均为圆柱杆。所述滑杆I的横截面为矩形。本实施例中，所述紧固件由上至下安装在滑块2的上部，且所述紧固件为紧固螺栓3。采用电子式刚度调整机构进行刚度调整时，当给所述记忆合金测力机构施加电压时，由于形状记忆合金拉杆一 4-1和形状记忆合金拉杆二 4-2内电流通过，因而形状记忆合金拉杆一 4-1和形状记忆合金拉杆二 4-2会发热并产生收缩，从而拉动挂钩5向上移动；形状记忆合金拉杆一 4-1和形状记忆合金拉杆二 4-2的张力大小与加热温度的关系由材料本身的特性决定。因而，通过调节所述供电单元的电压大小，可以调整所述记忆合金测力机构刚度的大小。采用机械式刚度调整机构进行刚度调整时，将所述记忆合金测力机构由虚线位置调整滑块到实线位置时，形状记忆合金拉杆一 4-1和形状记忆合金拉杆二 4-2之间的夹角Θ相应变大，当施加在挂钩5上的外力一定时，挂钩5在竖直方向上的位移会相应减小，此时相当于所述记忆合金测力机构的刚度增加；反之，可以减小所述记忆合金测力机构的刚度。采用所述记忆合金测力机构对施加在挂钩5上的外力进行测试时，根据力的平衡原理进行测试，具体是待施加在挂钩5上的外力与所述记忆合金测力机构的张力平衡时，通过测量所述记忆合金测力机构的张力大小(其测力原理与弹簧测力计相同)，便可获得施加在挂钩5上的外力的大小。实际使用过程中，当同时采用电子式刚度调整机构和机械式刚度调整机构进行刚度调整时，所述电子式刚度调整机构为粗调装置，且所述机械式刚度调整机构为微调装置，因而具体使用时，先通过所述电子式刚度调整机构对所述记忆合金测力机构的刚度大小进行粗调，之后再通过所述机械式刚度调整机构对所述记忆合金测力机构的刚度大小进行微调，最终将所述记忆合金测力机构的刚度大小准确调整至所需刚度值。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征在于包括滑杆(I)、形状记忆合金拉杆一(4-1)、形状记忆合金拉杆二(4-2)、用于传递被测力的承力件、套装在滑杆(I) 上且能沿滑杆(I)进行左右移动的滑块(2)和将滑块(2)紧固固定于滑杆(I)上的紧固件， 所述滑块(2)中部开有供滑杆(I)穿过的横向通孔，所述紧固件安装在滑块(2)上，且滑块(2)上开有供所述紧固件安装的竖向安装孔；所述形状记忆合金拉杆一(4-1)和形状记忆合金拉杆二(4-2)均为直杆，且所述形状记忆合金拉杆一(4-1)和形状记忆合金拉杆二 (4-2)组成对施加在承力件上的外力大小进行测量的记忆合金测力机构；所述形状记忆合金拉杆一(4-1)的上端以铰接方式安装在滑块(2 )上，形状记忆合金拉杆二( 4-2 )的上端以铰接方式安装在滑杆(I)上，所述形状记忆合金拉杆一(4-1)和形状记忆合金拉杆二(4-2) 的底端均以铰接方式安装在所述承力件上，所述滑块(2)为左右移动的同时对形状记忆合金拉杆一(4-1)和形状记忆合金拉杆二(4-2)之间的夹角大小相应进行同步调整的夹角大小调整元件，所述滑杆(I)上设置有对滑块(2)当前所处位置处对应的形状记忆合金拉杆一(4-1)和形状记忆合金拉杆二(4-2)之间的夹角Θ进行测量的夹角大小测量标尺，且所述滑杆(I)和滑块(2)组成对所述记忆合金测力机构的刚度进行调整的机械式刚度调整机构。
2.按照权利要求1所述的一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征在于 还包括对所述记忆合金测力机构的刚度进行调整的电子式刚度调整机构；所述电子式刚度调整机构包括导线一(6-1)、导线二(6-2)和供电单元，所述供电单元为通过导线一(6-1) 和导线二(6-2)在形状记忆合金拉杆一(4-1)与形状记忆合金拉杆二(4-2)之间施加电压的供电电源；所述导线一(6-1)的两端分别与形状记忆合金拉杆一(4-1)和所述供电单元相接，且导线二(6-2)的两端分别与形状记忆合金拉杆二(4-2)和所述供电单元相接。
3.按照权利要求1或2所述的一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征在于所述形状记忆合金拉杆一(4-1)和形状记忆合金拉杆二(4-2)的底端均安装在铰接轴一(7-1)上；所述滑杆(I)、形状记忆合金拉杆一(4-1)和形状记忆合金拉杆二(4-2)均布设在同一竖直平面上；所述铰接轴一(7-1)固定安装在所述承力件上。
4.按照权利要求3所述的一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征在于 所述滑杆(I)为直线式滑杆且其呈水平向布设，所述铰接轴一(7-1)呈水平向布设且其与所述直线式滑杆呈垂直布设。
5.按照权利要求3所述的一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征在于 所述承力件为挂钩(5)。
6.按照权利要求5所述的一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征在于 所述铰接轴一(7-1)与挂钩(5)呈垂直布设。
7.按照权利要求1或2所述的一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征在于所述滑块(2)由左至右套装在所述直线式滑杆上，且形状记忆合金拉杆二(4-2)的上端以铰接方式安装在滑杆(I)的右端部上。
8.按照权利要求1或2所述的一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征在于所述形状记忆合金拉杆一(4-1)和形状记忆合金拉杆二(4-2)均为直杆均为圆柱杆。
9.按照权利要求1或2所述的一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征在于所述紧固件由上至下安装在滑块(2)的上部。
10.按照权利要求1或2所述的一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，其特征在于所述滑杆(I)的横截面为矩形，且所述紧固件为紧固螺栓(3)。
专利摘要本实用新型公开了一种基于形状记忆合金的可变刚度测力装置，包括滑杆、形状记忆合金拉杆一、形状记忆合金拉杆二、用于传递被测力的承力件、沿滑杆进行左右移动的滑块和将滑块固定于滑杆上的紧固件；形状记忆合金拉杆一上端以铰接方式安装在滑块上，形状记忆合金拉杆二上端以铰接方式安装在滑杆上，形状记忆合金拉杆一和形状记忆合金拉杆二的底端均以铰接方式安装在承力件上，滑杆上设置有对滑块当前所处位置处对应的形状记忆合金拉杆一和形状记忆合金拉杆二之间的夹角θ进行测量的夹角大小测量标尺。本实用新型结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，所采用记忆合金测力机构的刚度大小可调，且刚度大小调整简便，具有粗调与微调功能。
文档编号G01L1/00GK202853814SQ20122054974
公开日2013年4月3日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者尚万峰 申请人:西安科技大学