【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种碰撞恢复系数测量装置及方法，属于机械工程领域。
技术介绍
1、碰撞现象普遍存在于机械系统中，是零件间相互作用的一种形式，其特点是作用强度很大，但作用时间很短，作用机理复杂。工程上通常关心碰撞前后物体的运动状态的变化情况，而碰撞恢复系数是表征碰撞前后运动状态变化的重要参数。一直以来，国内外研究者就碰撞恢复系数进行了大量的研究，提出了多种碰撞模型假设及计算公式，但这些研究多为理论研究，所提出的模型和公式通常比较复杂，对于一般工程问题适用性不强。
2、现有技术中，对于碰撞恢复系数的试验测量研究较少，比较常见的方法是：通过加速系统弹射碰撞体与被碰撞体发生碰撞，并通过高速摄像机记录碰撞过程，再将记录数据转化为碰撞前后的速度，从而计算出碰撞恢复系数。这种测试方法通常需要复杂试验系统，一般包括：储气罐、高压气室、气流触发器、碰撞体导轨、高速摄像机等。受高速摄像机帧率的限制，测试精度通常不会很高，并且该方法主要适用于尺寸较大的碰撞体碰撞，不适用尺寸较小碰撞体间的碰撞。
技术实现思路
1、本申请解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种碰撞恢复系数测量装置及方法，该装置整体结构简单、紧凑，研制成本低，易于按实际碰撞情况测试碰撞恢复系数，测试操作及计算简便。
2、本申请提供的技术方案如下：
3、一种碰撞恢复系数测量装置，包括弹射器、电磁铁、动块、静块和底座，静块与底座通过螺钉连接；电磁铁包括固定结构和衔铁，固定结构的一端与底座连接、另一端与弹
4、所述弹射器包括固定套、旋转套、下端盖、上端盖、弹簧、弹射杆、拉钩、蝶形螺母以及拉绳；下端盖与固定套的一端连接，固定套另一端与旋转套通过细牙螺纹连接，旋转套与上端盖连接，电磁铁连接于下端盖；弹射杆穿过固定套和旋转套，且沿着旋转套轴线方向与固定套和旋转套滑动连接，衔铁一端与弹射杆端部正对；弹簧连接于弹射杆和电磁铁之间，以使弹射杆对衔铁施加弹射力；蝶形螺母转动连接于上端盖，拉钩与蝶形螺母螺纹连接；弹射杆的移动方向沿着固定套的轴线方向，且拉绳连接于拉钩和弹射杆之间；通过转动蝶形螺母，带动拉钩移动，拉钩带动弹射杆移动到与固定套接触。弹射杆上端通过拉绳与拉钩相连，而拉钩又与蝶形螺母通过螺纹连接。当拧紧蝶形螺母时，拉钩向上移动，通过拉绳拉动弹射杆挤压弹簧，当剪断拉绳后，弹簧对弹射杆施加弹射力，从而使弹射杆推动衔铁向静块方向移动。
5、所述上端盖开有矩形限位槽，拉钩的钩端为扁形结构，拉钩的扁形结构与上端盖矩形限位槽配合。
6、所述旋转套上开有矩形限位槽，弹射杆有扁形结构部分，扁形结构部分与矩形限位槽配合。
7、所述固定套内壁面设置有环面e、外壁面设置有环面f，环面e与环面f在同一个平面上，旋转套内部设有环面m、外壁面设有环面n，环面m与环面n在同一个平面上；弹射杆设置有凸环，环面e位于凸环位于背离动块的一侧且用于对凸环的移动行程限位，弹簧与凸环背离动块的一侧接触，且弹簧与环面m接触。
8、所述固定结构包括上挡铁、下挡铁、外套、磁钢、上线圈、下线圈和骨架；上挡铁和下挡铁分别连接于外套的两端，上挡铁用于连接弹射器，下挡铁用于连接底座；外套为两端开口的筒形，骨架位于外套内，磁钢粘接在骨架外部的中间部位；上线圈、下线圈分缠绕在骨架上，并位于磁钢的两侧；衔铁位于骨架内，且衔铁两端分别穿过上挡铁和下挡铁；磁钢为环形永磁材料，其两极分别位于与骨架接触的圆柱面、与外套接触的圆柱面；上挡铁、下挡铁、外套和衔铁为软磁材料。
9、所述弹射杆被拉起至与固定套接触时，弹射杆与下端盖之间存在间隙δ，以此位置为位移零点，如果逐步将衔铁向下挡铁方向移动，直至磁钢力为零，此时位移记为δ0，δ<δ0。
10、一种碰撞恢复系数测量方法，根据上述任一所述的一种碰撞恢复系数测量装置进行测量，包括：
11、s1：计算衔铁从磁钢力为零的位置到动块与静块刚好接触的过程中的磁钢力做功wc；
12、s2：获得弹簧所受压缩力f与弹簧长度x之间关系；
13、s3：测量衔铁、动块和弹射杆的质量分别为m1、m2、m3；
14、s4：转动旋转套，对弹簧进行压缩，产生弹簧力；旋转蝶形螺母通过拉绳将弹射杆拉起至与固定套接触；对上线圈供电，使得衔铁与弹射杆下端面接触；剪断拉绳，检查衔铁上端面是否与弹射杆下端面分离；
15、s5：如果衔铁上端面与弹射杆下端面仍然接触，则重复进行步骤s4，并逐渐进一步拧旋转套增大弹簧力；直至衔铁上端面与弹射杆下端面分离；
16、重复步骤s4，且反向拧旋转套，使弹簧力减小，直到找出衔铁上端面与弹射杆下端面刚好分离时的状态；
17、测量固定套环面f与旋转套环面n之间距离，记为x1；根据x1和弹簧所受压缩力f与弹簧长度x之间关系，计算出该过程弹簧力做的功ws1；
18、s6：重复步骤s4，继续通过拧旋转套，对弹簧进行进一步压缩，产生更大的弹簧力；观察剪断拉绳后，衔铁上端面被静块反弹回来后是否与弹射杆下端面接触；
19、s7：如果衔铁上端面与弹射杆下端面仍然分离，重复步骤s4，继续增大弹簧力，直至衔铁上端面与弹射杆下端面接触；
20、再重复步骤s5，反向拧旋转套，直到找出衔铁刚好反弹至上挡铁一侧的状态；
21、测量固定套环面f与旋转套环面n之间距离，记为x2；根据x2和弹簧所受压缩力f与弹簧长度x之间关系，计算出该过程弹簧力做的功ws2；
22、s8：根据衔铁上端面与弹射杆下端面刚好分离过程弹簧力做的功ws1、衔铁刚好反弹至上挡铁一侧过程弹簧力做的功ws2、wc、以及衔铁、动块和弹射杆的质量，计算获得动块与静块刚发生碰撞前的速度v、以及动块与静块之间的碰撞恢复系数e。
23、所述s5中，根据x1和弹簧所受压缩力f与弹簧长度x之间关系，计算出弹簧力做的功ws1，包括：根据x1和弹簧所受压缩力f与弹簧长度x之间关系，计算出弹射杆与固定套接触时的弹簧力f1和弹射杆与下端盖接触时的弹簧力f2；
24、
25、所述动块与静块刚发生碰撞前的速度v为：
26、所述动块与静块之间的碰撞恢复系数e为：
27、
28、综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：
29、1.本专利技术公开的碰撞恢复系数测量装置，主要结构为机械结构，不涉及传感器或电子设备，结构简单，研制成本低，易于实现。
30、2.本专利技术公开的碰撞恢复系数测量装置，尤其适用于尺寸较小的零件之间低速碰撞时碰撞恢复系数测量。
31、3.本专利技术公开的碰撞恢复系数测量装置，动块和静块为独立结构，二者的碰撞本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碰撞恢复系数测量装置，其特征在于：包括弹射器(1)、电磁铁(2)、动块(3)、静块(4)和底座(5)，静块(4)与底座(5)通过螺钉连接；
2.根据权利要求1所述的一种碰撞恢复系数测量装置，其特征在于：所述弹射器(1)包括固定套(1-1)、旋转套(1-2)、下端盖(1-3)、上端盖(1-4)、弹簧(1-5)、弹射杆(1-6)、拉钩(1-7)、蝶形螺母(1-8)以及拉绳(1-9)；
3.根据权利要求2所述的一种碰撞恢复系数测量装置，其特征在于：所述上端盖(1-4)开有矩形限位槽，拉钩(1-7)的钩端为扁形结构，拉钩(1-7)的扁形结构与上端盖(1-4)矩形限位槽配合。
4.根据权利要求2所述的一种碰撞恢复系数测量装置，其特征在于：所述旋转套(1-2)上开有矩形限位槽，弹射杆(1-6)有扁形结构部分，扁形结构部分与矩形限位槽配合。
5.根据权利要求2所述的一种碰撞恢复系数测量装置，其特征在于：所述固定套(1-1)内壁面设置有环面E、外壁面设置有环面F，环面E与环面F在同一个平面上，旋转套(1-2)内部设有环面M、外壁面设有环面N
6.根据权利要求1所述的一种碰撞恢复系数测量装置，其特征在于：所述固定结构包括上挡铁(2-1)、下挡铁(2-2)、外套(2-3)、磁钢(2-4)、上线圈(2-5)、下线圈(2-6)和骨架(2-8)；
7.根据权利要求1所述的一种碰撞恢复系数测量装置，其特征在于：所述弹射杆(1-6)被拉起至与固定套(1-1)接触时，弹射杆(1-6)与下端盖(1-3)之间存在间隙Δ，以此位置为位移零点，如果逐步将衔铁(2-7)向下挡铁(2-2)方向移动，直至磁钢力为零，此时位移记为δ0，Δ<δ0。
8.一种碰撞恢复系数测量方法，其特征在于，根据权利要求1-6任一所述的一种碰撞恢复系数测量装置进行测量，包括：
9.根据权利要求8所述的一种碰撞恢复系数测量方法，其特征在于，所述S5中，根据x1和弹簧所受压缩力F与弹簧长度x之间关系，计算出弹簧力做的功Ws1，包括：根据x1和弹簧所受压缩力F与弹簧长度x之间关系，计算出弹射杆(1-6)与固定套(1-1)接触时的弹簧力f1和弹射杆(1-6)与下端盖(1-3)接触时的弹簧力f2；
10.根据权利要求7所述的一种碰撞恢复系数测量方法，其特征在于，所述动块(3)与静块(4)刚发生碰撞前的速度v为：
...【技术特征摘要】
1.一种碰撞恢复系数测量装置，其特征在于：包括弹射器(1)、电磁铁(2)、动块(3)、静块(4)和底座(5)，静块(4)与底座(5)通过螺钉连接；
2.根据权利要求1所述的一种碰撞恢复系数测量装置，其特征在于：所述弹射器(1)包括固定套(1-1)、旋转套(1-2)、下端盖(1-3)、上端盖(1-4)、弹簧(1-5)、弹射杆(1-6)、拉钩(1-7)、蝶形螺母(1-8)以及拉绳(1-9)；
3.根据权利要求2所述的一种碰撞恢复系数测量装置，其特征在于：所述上端盖(1-4)开有矩形限位槽，拉钩(1-7)的钩端为扁形结构，拉钩(1-7)的扁形结构与上端盖(1-4)矩形限位槽配合。
4.根据权利要求2所述的一种碰撞恢复系数测量装置，其特征在于：所述旋转套(1-2)上开有矩形限位槽，弹射杆(1-6)有扁形结构部分，扁形结构部分与矩形限位槽配合。
5.根据权利要求2所述的一种碰撞恢复系数测量装置，其特征在于：所述固定套(1-1)内壁面设置有环面e、外壁面设置有环面f，环面e与环面f在同一个平面上，旋转套(1-2)内部设有环面m、外壁面设有环面n，环面m与环面n在同一个平面上；
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛乐园，符通辉，郝俊，薛传发，尹泉，
申请(专利权)人：北京航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。