[发明专利]一种间接测试轴系扭转刚度和模态的装置及测试方法

权利要求书

1.一种间接测试轴系扭转刚度和模态的装置，包括加速度传感器、模/数转换板、增益放大器和计算机，其特征在于：还包括固定台架、测试轴、附加方块和力锤，所述的固定台架由台架底座、台架支撑臂和三爪卡盘组成，在台架底座上焊接有台架支撑臂，台架支撑臂的顶端焊接有三角卡盘，三角卡盘的一端插接有待测轴，在待测轴的自由端还粘接有质量圆盘，在待测轴的侧壁上相对的两侧还分别粘接有附加方块，在附加方块上安装加速度传感器。

2.如权利要求1所述的间接测试轴系扭转刚度和模态的装置，其特征在于，加速度传感器的输出端连接模/数转换板的一个数据输入端，力锤的输出端连接模/数转换板的另一个数据输入端，模/数转换板的输出端再依次连接增益放大器和计算机。

3.一种间接测试轴系扭转刚度和模态的方法，采用如权利要求1所述的间接测试轴系扭转刚度和模态的装置实现，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采集力锤输出信号和加速度信号，计算待测轴的扭转模态频率；

步骤2：将质量圆盘粘接在待测轴上，继续计算待测轴的扭转模态频率；

步骤3：根据步骤1和步骤2两次测得的扭转模态频率差值获取扭转刚度。

4.根据权利要求3所述的间接测试轴系扭转刚度和模态的方法，其特征在于，步骤1和步骤2中的计算待测轴的扭转模态频率，具体过程均为：

力锤敲击附加方块，获取同时反映待测轴的弯曲振动、附加方块的弯曲振动和待测轴的扭转振动的多个量叠加在一起的振动响应信号；

对上述信号进行傅里叶变换，再用力锤信号分别除以两个加速度信号，得到两个频率响应函数；

将两个频率响应函数相加，获得待测轴的扭转模态频率。

5.如权利要求4所述的间接测试轴系扭转刚度和模态的方法，其特征在于，步骤3所述的获取扭转刚度，具体包括以下步骤：

根据两次测试模态频率的变化计算出扭转刚度，其中，待测轴的扭转模态频率计算公式为：

f 1 = 1 2 π k I 1 ]]>

式中，f1为扭转模态频率，k为轴的扭转刚度，I1为轴的转动惯量，当将质量圆盘粘接在轴上后，测试轴的转动惯量变化为I1+I0，I0为已知的质量圆盘的转动惯量，待测轴的扭转模态频率变化为f2；

待测轴的扭转刚度计算公式为：

k = 4 π 2 I 0 f 1 2 f 2 2 f 1 2 - f 2 2 . ]]>