[发明专利]二阶特征频率检测接触刚度的方法与技术在审

专利信息
申请号: 201510227587.4 申请日: 2015-05-04
公开(公告)号: CN105158055A 公开(公告)日: 2015-12-16
发明(设计)人: 傅惠南;石远豪;梅迎春;邓新汉;李训登 申请(专利权)人: 广东工业大学
主分类号: G01N3/00 分类号: G01N3/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 510006 广东省广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 特征 频率 检测 接触 刚度 方法 技术
【说明书】:

技术领域

发明涉及表面接触刚度的检测技术和方法,表面接触广泛存在于机械零件的连接、安装、固定,以及各种各样相互运动和相互作用的部件。接触刚度影响到这些相互接触或相互运动零件或部件的功效、性能和动态效应。涉及机械结构、运动分析、可靠性、噪声、装备性能等领域。

背景技术

接触刚度是零件或部件接触表面在外力作用下抵抗接触变形的能力。接触刚度对产品结构的性能、使用效果、设计分析等方面有很大影响,而机器整体刚度在大多场合下很大程度上取决于零件之间的接触刚度。接触刚度包括工程中零部件的相互连接或接触,如导轨、螺栓、夹具、轴承滚动体与滚道、机械手关节、齿轮啮合面等等,其表面连接或接触性能与表面实际接触状况有关,直接影响到零部件使用功能和可靠性。另外,机械结构中对表面接触副接触特点和性质描述中,经常涉及到表面接触刚度,为了更好地了解接触刚度对表面接触性能的影响,人们展开了大量的研究。结合面接触刚度对机械结构的静特性、动态特性以及机械振动和相应控制有明显影响,并且人们还注意到结合面的微观变形与其所受法向压力呈非线性关系,表面接触刚度与所施加载荷一般也呈非线性函数关系。因此,要了解接触表面的工作性质,迫切需要检测表面接触刚度的技术和方法。

但目前接触刚度的检测手段还十分有限,有效和方便的检测技术是迫切需要的。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能够在模仿接触副实际工作使用状况下接触刚度的检测方法和技术,发明内容一是非破坏性检测技术原理和方案,具体是设计一种利用二自由度振动系统固有特征频率获得所要检测接触面接触刚度的方法与技术;

发明内容二是针对具体被检测接触表面,构建相应的二自由度振动系统;

发明内容三是根据二自由度振动系统响应求解接触副的接触刚度;

发明内容四是设计参数可调整的表面接触刚度检测装置结构。

所采用二阶特征频率检测接触刚度的方法与技术方案如下。如图1,所设计的检测接触刚度的装置是由两个单自由度单元子系统耦合组成二自由度振动系统。其中之一单元子系统由被检测接触体中接触副之一的质量m1、相应刚度k1构成;其中另一单元子系统由另一接触副的质量m2、相应刚度k2组成。质量m1是包括接触块A及其固定座(1)、弹性梁(2)在内的等效质量;弹性梁(2)可以是弹性梁,也可以是弹簧以及其它弹性元件;质量m2是包括接触块B及其固定座(3)、弹簧(4)在内的等效质量;弹簧(4)可以是弹簧,也可以是弹性梁以及其它弹性元件。构建的二自由度振动系统,在一定的扰动下产生振动响应,检测振动响应信息,通过响应信息的特征频率可以获取接触表面接触刚度。两个单元子系统其参数可以根据检测需要更换或调整,以改变二自由度振动系统的特征频率、以及适应不同的检测要求。

二自由度振动系统在一定扰动下产生振动响应的特征频率与表面接触表面接触刚度关系如下:

如图2是二自由度振动系统模型,忽略阻尼时振动微分方程为

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