本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利涉及一種表面接觸剛度檢測(cè)裝置，旨在提供一種能夠在模仿接觸副實(shí)際工作狀況下的表面接觸剛度檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)任意兩種不同材料、不同初始?jí)毫?、不同接觸面形狀條件下接觸副的表面接觸剛度檢測(cè)。表面接觸剛度檢測(cè)裝置，由底座、上彈性機(jī)構(gòu)、下彈性機(jī)構(gòu)、接觸試樣對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、參數(shù)測(cè)試機(jī)構(gòu)、振動(dòng)信息采集機(jī)構(gòu)組成，其特征在于：上彈性機(jī)構(gòu)可升降調(diào)節(jié)，位于下彈性機(jī)構(gòu)的正上方且可做平行于下彈性機(jī)構(gòu)的橫向移動(dòng)，下彈性機(jī)構(gòu)固定在底座上，參數(shù)測(cè)試機(jī)構(gòu)的位置可調(diào)節(jié)，振動(dòng)信息采集機(jī)構(gòu)固定在底座上。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)專(zhuān)利涉及的是一種表面接觸的接觸狀況檢測(cè)
，具體涉及一種表面接觸剛度檢測(cè)裝置。
技術(shù)介紹
在工程應(yīng)用領(lǐng)域，大量存在著零部件之間的相互接觸，如導(dǎo)軌、機(jī)械手、齒輪嚙合面、組合轉(zhuǎn)子等，其整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的性能在很大程度上與表面實(shí)際接觸狀況有關(guān)。在宏觀上看起來(lái)很平滑的接觸面其實(shí)在微觀上有很多的微凸體，許多接觸試驗(yàn)表明這些微凸體使得整個(gè)接觸面的接觸面積隨著壓力的變化而改變，而使接觸面局部剛度發(fā)生變化，使得整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)及磨損等。接觸剛度就是零件接觸表面在外力作用下抵抗接觸變形的能力，直接影響機(jī)械結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能，而機(jī)器的整體剛度在很大程度上取決于各零件之間的接觸剛度。因此，獲得接觸副表面接觸剛度是十分必要的。雖然目前關(guān)于表面接觸剛度的理論研究已經(jīng)取得一些成果，但相應(yīng)的檢測(cè)手段還十分有限。如何通過(guò)裝置較準(zhǔn)確地檢測(cè)接觸副表面接觸剛度仍然是現(xiàn)階段迫切需要解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種能夠在模仿接觸副實(shí)際工作狀況下的表面接觸剛度檢測(cè)裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)難以準(zhǔn)確檢測(cè)接觸副表面接觸剛度的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)任意兩種不同材料、不同初始?jí)毫?、不同接觸面形狀條件下接觸副的表面接觸剛度檢測(cè)。本技術(shù)采用的是檢測(cè)二自由度振動(dòng)系統(tǒng)的二階振動(dòng)頻率的方法來(lái)獲取表面接觸剛度：此表面接觸剛度檢測(cè)裝置是由兩個(gè)單自由度單元子系統(tǒng)耦合組成二自由度振動(dòng)系統(tǒng)。相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)分別為質(zhì)量m1、剛度k1和質(zhì)量m2、剛度k2，且參數(shù)都可調(diào)，則根據(jù)振動(dòng)學(xué)知此二自由度振動(dòng)系統(tǒng)在一定擾動(dòng)下產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)的特征頻率與表面接觸剛度關(guān)系如下：忽略阻尼時(shí)振動(dòng)微分方程為(y1與y2分別為兩單元系統(tǒng)的振動(dòng)位移)求得接觸剛度k與系統(tǒng)固有模態(tài)頻率關(guān)系為ω01、ω02分別為兩個(gè)單元子系統(tǒng)固有頻率。本技術(shù)裝置所采取的技術(shù)方案是，一種表面接觸剛度檢測(cè)裝置，由底座、上彈性機(jī)構(gòu)、下彈性機(jī)構(gòu)、接觸試樣對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、參數(shù)測(cè)試機(jī)構(gòu)、振動(dòng)信息采集機(jī)構(gòu)組成。所述下彈性機(jī)構(gòu)固定在底座上，所述上彈性機(jī)構(gòu)位于下彈性機(jī)構(gòu)的正上方且可做平行于下彈性機(jī)構(gòu)的橫向移動(dòng)，上彈性機(jī)構(gòu)與下彈性機(jī)構(gòu)通過(guò)對(duì)接觸試樣施加正向壓力構(gòu)成試樣接觸副；所述正向壓力由上彈性機(jī)構(gòu)的可升降的可動(dòng)支撐柱提供；所述振動(dòng)信息采集機(jī)構(gòu)采集所述接觸副的振動(dòng)信息以檢測(cè)接觸副表面接觸剛度。進(jìn)一步，在上彈性機(jī)構(gòu)的上彈性梁和下彈性機(jī)構(gòu)的下彈性梁中間開(kāi)導(dǎo)槽，連接接觸試樣的固定座在導(dǎo)槽中移動(dòng)，使得試樣接觸副表面位置相對(duì)可調(diào)。進(jìn)一步，所述試樣接觸副表面可以是球面-球面、球面-平面、平面-平面接觸。進(jìn)一步，所述上彈性機(jī)構(gòu)和下彈性機(jī)構(gòu)的接觸試樣固定部分由凸形塊、夾塊和固定座組 成，通過(guò)凸形塊和夾塊夾緊彈性梁固定連接桿，接觸試樣固定在固定座上。進(jìn)一步，所述上彈性機(jī)構(gòu)的橫向移動(dòng)是通過(guò)在底座開(kāi)有兩條于中軸線對(duì)稱(chēng)的T形導(dǎo)槽實(shí)現(xiàn)，上彈性機(jī)構(gòu)的可動(dòng)支撐柱沿T形導(dǎo)槽移動(dòng)。進(jìn)一步，接觸試樣的對(duì)準(zhǔn)是通過(guò)在上彈性梁、下彈性梁及底座的三個(gè)導(dǎo)槽旁設(shè)置刻度標(biāo)尺實(shí)現(xiàn)的，上彈性機(jī)構(gòu)的可動(dòng)支撐柱移動(dòng)的距離為上接觸試樣讀數(shù)與下接觸試樣讀數(shù)之差。進(jìn)一步，所述參數(shù)測(cè)試機(jī)構(gòu)由測(cè)量變形量的百分表及其支架、測(cè)量壓力的測(cè)力傳感器及測(cè)力支座組成，百分表和測(cè)力傳感器的位置均可調(diào)。進(jìn)一步，所述振動(dòng)信息采集機(jī)構(gòu)由位移傳感器及其支座組成，檢測(cè)接觸試樣的振動(dòng)位移，傳感器支座固定在底座上。本技術(shù)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)上彈性機(jī)構(gòu)、下彈性機(jī)構(gòu)及底座的導(dǎo)槽式可移動(dòng)設(shè)計(jì)，接觸試樣的固定采用螺紋式連接，另外還有刻度標(biāo)尺式設(shè)計(jì)，使得檢測(cè)裝置易于調(diào)節(jié)、易于定位、易于更換，有效保證了實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性。(2)采用豎直固定座方式固定接觸試樣，使得接觸副是在法向方向上振動(dòng)，系統(tǒng)振動(dòng)模型簡(jiǎn)單，保證檢測(cè)結(jié)果的可靠性。(3)使用的是位移傳感器，為非接觸式測(cè)量，盡量減少了傳感器自身所帶來(lái)的對(duì)整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的影響，提高檢測(cè)精度。(4)下彈性機(jī)構(gòu)的固定支撐柱用法蘭式固定在底座上，上彈性機(jī)構(gòu)的可動(dòng)支撐柱也是在移動(dòng)后用螺栓固定，最大限度減少其振動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響。附圖說(shuō)明圖1表面接觸剛度檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖圖中：1.底座 11.T型導(dǎo)槽 12.刻度一 2.上彈性機(jī)構(gòu) 21.T型塊22.可動(dòng)支撐柱 221.下柱 222.套筒 223.上柱 23.上彈性梁231.上導(dǎo)槽 232.刻度二 24.上接觸試樣 25.上固定座 26.上夾塊27.上凸形塊 3.下彈性機(jī)構(gòu) 31.固定支撐柱 32.下彈性梁 321.下導(dǎo)槽322.刻度三 33.下接觸試樣 34.下固定座 35.下夾塊 36.下凸形塊41.百分表 42.支架 43.位移傳感器 44.測(cè)力傳感器 45.測(cè)力支座具體實(shí)施方式下面結(jié)合工作原理和結(jié)構(gòu)附圖對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1，本技術(shù)的表面接觸剛度檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)是，包括底座、上彈性機(jī)構(gòu)、下彈性機(jī)構(gòu)、接觸試樣對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、參數(shù)測(cè)試機(jī)構(gòu)、振動(dòng)信息采集機(jī)構(gòu)和計(jì)算機(jī)。上彈性機(jī)構(gòu)(2)位于下彈性機(jī)構(gòu)(3)的正上方且可做平行于下彈性機(jī)構(gòu)(3)的橫向移動(dòng)，下柱(221)、套筒(222)和上柱(223)組成可以升降的可動(dòng)支撐柱(22)，其中下柱(221)通過(guò)T型塊(21)固定在底座(1)的T型導(dǎo)槽(11)內(nèi)，上彈性梁(23)一端固定在上柱(223)上，上固定座(25)垂直于上彈性梁(23)且通過(guò)上導(dǎo)槽(231)，上凸形塊(27)和上夾塊(26)夾緊上彈性梁(23)固定上固定座(25)，上接觸試樣(24)通過(guò)螺紋連接固定在上固定座(25)下端。下彈性機(jī)構(gòu)(3)固定在底座(1)上，下彈性梁(32)一端固定在固定支撐柱(31)上方，下接觸試樣(33)的固定與上接觸試樣(24)的固定方式相同，成上下對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，具體為下固定座(34)垂直于下彈性梁(32)且通過(guò)下導(dǎo)槽(321)，下凸形塊(36)和下夾塊(35)夾緊下彈性梁(32)固定下固定座(34)，下接觸試樣(33)通過(guò)螺紋連接固定在下固定座(34)上端。接觸試樣對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)包括在底座(1)上的T型導(dǎo)槽(11)、上彈性梁(23)中的上導(dǎo)槽(231)和下彈性梁(32)中的下導(dǎo)槽(321)旁設(shè)置有三個(gè)等刻度標(biāo)尺，分別為刻度一(12)、刻度二(232)、刻度三(322)。參數(shù)測(cè)試機(jī)構(gòu)包括測(cè)量變形量的百分表(41)及其支架(42)和測(cè)量壓力的測(cè)力傳感器(44)及測(cè)力支座(45)。振動(dòng)信息采集機(jī)構(gòu)包括位移傳感器(43)及其固定部分，其固定采用與百分表(41)共一支架(42)，與計(jì)算機(jī)相連收集信息。本技術(shù)的試樣接觸副可以是球面-球面、球面-平面、平面-平面接觸，如圖1，此處采用接觸試樣為球面-平面接觸，具體測(cè)量包括下列試驗(yàn)步驟：1)移動(dòng)上固定座(25)的位置并記錄此時(shí)的讀數(shù)x1；調(diào)節(jié)百分表(41)及測(cè)力傳感器(44)的位置使其讀數(shù)都為零；在上凸形塊(27)正上方施加一恒定力使得百分表(41)及測(cè)力傳感器(44)的讀數(shù)分別為s1與p1，可求得彈性系數(shù)k1；移開(kāi)百分表(41)及測(cè)力傳感器(53)使得與機(jī)構(gòu)不接觸，調(diào)節(jié)位移傳感器(43)的位置并保持不變，使位移傳感器(43)置于接觸試樣垂直方向上，在上接觸試樣(24)垂直方向施加一激勵(lì)，使得上彈性機(jī)構(gòu)(2)振動(dòng)，收集振動(dòng)信息并通過(guò)計(jì)算獲得其固有頻率ω01。2)移動(dòng)下固定座(34)的位置并記錄此時(shí)的讀數(shù)x2；調(diào)節(jié)百分表(41)及測(cè)力傳感器(44)的位置使其讀數(shù)都為零；在下接觸試樣本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種表面接觸剛度檢測(cè)裝置，由底座、上彈性機(jī)構(gòu)、下彈性機(jī)構(gòu)、接觸試樣對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、參數(shù)測(cè)試機(jī)構(gòu)、振動(dòng)信息采集機(jī)構(gòu)組成，其特征在于：所述下彈性機(jī)構(gòu)固定在底座上，所述上彈性機(jī)構(gòu)位于下彈性機(jī)構(gòu)的正上方且可做平行于下彈性機(jī)構(gòu)的橫向移動(dòng)，上彈性機(jī)構(gòu)與下彈性機(jī)構(gòu)通過(guò)對(duì)接觸試樣施加正向壓力構(gòu)成試樣接觸副；所述正向壓力由上彈性機(jī)構(gòu)的可升降的可動(dòng)支撐柱提供；所述振動(dòng)信息采集機(jī)構(gòu)采集所述接觸副的振動(dòng)信息以檢測(cè)接觸副表面接觸剛度。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種表面接觸剛度檢測(cè)裝置，由底座、上彈性機(jī)構(gòu)、下彈性機(jī)構(gòu)、接觸試樣對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、參數(shù)測(cè)試機(jī)構(gòu)、振動(dòng)信息采集機(jī)構(gòu)組成，其特征在于：所述下彈性機(jī)構(gòu)固定在底座上，所述上彈性機(jī)構(gòu)位于下彈性機(jī)構(gòu)的正上方且可做平行于下彈性機(jī)構(gòu)的橫向移動(dòng)，上彈性機(jī)構(gòu)與下彈性機(jī)構(gòu)通過(guò)對(duì)接觸試樣施加正向壓力構(gòu)成試樣接觸副；所述正向壓力由上彈性機(jī)構(gòu)的可升降的可動(dòng)支撐柱提供；所述振動(dòng)信息采集機(jī)構(gòu)采集所述接觸副的振動(dòng)信息以檢測(cè)接觸副表面接觸剛度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面接觸剛度檢測(cè)裝置，其特征為在上彈性機(jī)構(gòu)的上彈性梁和下彈性機(jī)構(gòu)的下彈性梁中間開(kāi)導(dǎo)槽，連接接觸試樣的固定座在導(dǎo)槽中移動(dòng)，使得試樣接觸副表面位置相對(duì)可調(diào)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面接觸剛度檢測(cè)裝置，其特征為所述試樣接觸副表面可以是球面-球面、球面-平面、平面-平面接觸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面接觸剛度檢測(cè)裝置，其特征為所述上彈性機(jī)構(gòu)和下彈性機(jī)構(gòu)的接...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李訓(xùn)登，傅惠南，石遠(yuǎn)豪，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：廣東工業(yè)大學(xué)，
類(lèi)型：新型
國(guó)別省市：廣東;44
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