[发明专利]系统特征频率获取表面接触刚度的方法和检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种可在不同接触状况下评价表面接触的检测技术，具体涉及一 种基于系统二阶特征频率获取表面接触刚度的检测方法和检测装置。

背景技术

在工程应用领域，零部件之间相互接触，如导轨、机械手、齿轮啮合面、组合转子 等，其接触状况直接影响到整个机械的工作可靠性、使用性能、长时间工作稳定性、承载能 力等等，而零件表面的接触状况在很大程度上与表面实际接触状况的评估有关。宏观上平 滑的接触表面在微观上却是由许多微凹凸表面构成，试验表明，宏观上的零件表面接触实 际上是这些微凹凸表面的一部分相互接触，并且这些微凹凸接触的多少和各点接触面积的 大小会随着载荷压力的变化而改变，从而使零件接触状况的外在表现之一的表面接触刚度 发生变化，导致机械的工作状况发生变化。接触刚度就是零件接触表面在外力作用下抵抗 接触变形的能力，直接影响机械结构的机械性能，而机器的整体刚度在很大程度上取决于 各零件之间的接触刚度。因此，获得接触副表面接触刚度是十分必要的。

目前，人们展开了表面接触刚度的广泛研究，但表面接触刚度的检测手段还十分 有限。如何通过装置较准确地检测接触副表面接触刚度仍然是现阶段迫切需要解决的问 题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在模仿接触副实际工作状况下的表面接触刚度检 测方法，设计相应的检测装置，解决现有技术检测接触副表面接触刚度困难的问题，实现任 意两种不同材料、不同初始压力、不同接触面形状条件下接触副的表面接触刚度检测。

本发明采用的检测方法是，设计两个已知参数的单自由度单元子系统，其中构成 被检测接触副的两个物体分别联接其中的一个单元子系统，然后模仿实际工作状况使两个 物体表面接触，两个单自由度单元子系统耦合组成二自由度振动系统，接触表面即为被检 测接触副，忽略阻尼的情况下，等效为接触刚度。设两个单自由度单元子系统的结构参数分 别为质量m₁、刚度k₁和质量m₂、刚度k₂，则两单自由度单元子系统耦合成二自由度振动系统， 设接触面接触刚度为k，其微分方程为：

m1y··1+k1y1+k(y1-y2)=0m2y··2+k2y2+k(y2-y1)=0]]>

由该方程决定的接触刚度k与系统固有模态频率ω关系为