在现代工业中,薄板件刚度的测量受到了越来越多的关注。但是,目前所进行的薄板件刚度测量大都是在抗凹试验机上进行的抗凹刚度测量。而且,现有的刚度测试装置普遍是大型框架式结构,无法广泛应用于实际生产的现场测量中。针对上述问题,开发研制了一套小型薄板件刚度测试仪。本文通过刚度测量试验,找到适合的刚度评价指标,并以此为指导设计一个小型薄板件刚度测试仪器,通过对仪器机械部分进行结构仿真及从机座到末端测头的仪器系统误差进行分析,为仪器的优化及稳定测量提供了一定的理论依据。采用扁壳类零件进行变形刚度的试验研究,通过分析试验结果,确定了本仪器采用载荷-挠度曲线初始点斜率为薄板件刚度评价指标。基于上述理论提出了刚度测试仪的设计方案,并对其机械部分的总体设计原理及加载机构的设计进行了详细介绍。对刚度测试仪机架结构进行了刚度模拟计算,分析过程应用有限元软件ANSYS来实现,目的在于使机架在满足一定强度和刚度的条件下,通过机架几何尺寸的优化使机架所用的材料最少。采用D-H方法,建立了测试仪末端测头中心相对于机座参考坐标系测量运动数学模型,在此基础上,运用矩阵全微分法建立误差模型,并采用计算机仿真的方法对误差模型进行了仿真。该误差模型的建立与仿真,对于提高测试仪精度具有十分重要的作用。本设计的优点在于:测量系统体积小,便于携带,可用于不同场所的刚度测量实验。计算机通过PLC控制步进电机运行,工作稳定、可靠;曲线拟合采用最小二乘法,拟合精度高;人机交互界面清晰,操作简单。