弹簧管作为一种精密弹性元件,是航天、航海、航空领域常用的控制导航器件电液伺服阀的关键零件,其刚度参数对相应器件的控制性能影响较大,因此,在弹簧管生产加工过程中,不仅对其尺寸和几何形状有很高的精度要求,而且对其刚度性能也有较高的要求。随着制造技术水平的提高以及航空航天技术发展的需要,原有的传统刚度测量方法已经不能满足测量精度要求,所以,研究新型精密弹性元件刚度测量技术有重要的现实意义。本课题旨在设计一套装夹工件迅速便捷、加载和测量精度高、数据可自动采集分析处理、可靠性高的精密弹性元件刚度测量装置。本文通过弹性力学理论,推导出横力弯曲下弹簧管的位移公式,并将弹性力学位移公式、材料力学位移公式、有限元仿真所计算的弹簧管变形量进行了对比,为误差分析提供了依据。其次,通过分析位移公式的使用条件以及课题要求,对刚度测量装置提出了数点设计要求,由此设计出刚度测量系统总体方案。根据设计的刚度测量系统总体方案,结合生产实际,完成了刚度测量装置的研发。该装置以蜗轮减速机配套步进电机作为加载装置,实现了微载荷的加载;通过选择合适的测控硬件设备,开发了相应的测控软件,实现了刚度测量装置的自动化测量;装置设计的移动平台和底部平台能实现测量和加载装置的快速移动,并提高测量精度;通过对多种弹簧管固定方案的对比选择,实现了装置的快速装夹和限制凸台位移功能。通过理论分析和有限元仿真的方法,对研制的刚度测量装置的构件制造及安装误差、刚度测量原理误差等系统误差对刚度测量系统的影响进行了分析,为进一步提高精密弹性元件刚度测量装置的精度提供了科学依据。此外,本文还阐述了如何处理刚度测量实验数据以及如何计算刚度测量系统的标准不确定度。