[发明专利]一种两交叉抛物柱体切向刚度测量装置

说明书

本发明公开了一种两交叉抛物柱体切向刚度测量装置。该装置由测量装置、夹紧装置、激振装置以及旋转平台组成。测量装置起实时测量试件力和位移的作用。夹紧装置起固定试件的作用。激振装置对试件施加激振力，使试件产生力和位移。旋转平台通过旋转改变两交叉抛物线之间的角度。测量装置能够检测出两抛物柱体实时的切向刚度，便于对抛物柱体接触特性进行研究。该装置结构简单，易于操作。

技术领域

本发明属于接触力学分析和动力学研究领域，具体涉及一种抛物柱体规则形貌结合面在法向和切向载荷作用下的力学特性，尤其涉及到两交叉抛物柱体切向刚度的测量装置。

背景技术

机床优良的加工性能与其刚度特性紧密相关。机床刚度不足会引起机床加工过程中的变形和振动，这不仅会影响机床加工的各项精度和工件的表面质量，而且还会降低生产效率和刀具的耐用度，甚至会降低机床的使用寿命。因此，对机械结合面切向刚度的研究就显得尤为重要。

同时，在加工表面接触过程中，将粗糙表面中规则性和周期性的形貌特征与随机形貌特征成分进行分离，抽取了粗糙表面中确定的规则的形貌特征，将粗糙表面上确定的规则的形貌特征等效成两交叉抛物柱体接触模型。因此，建立了一个不同轴线交叉角度下的抛物柱体接触模型，并研究两抛物柱面的切向刚度。两抛物柱面力学性能的深入研究具有重要意义，在宏观和微观上都有很大的工程应用。目前，针对于随机结合面切向刚度的研究，大多是基于分形理论进行研究，但是对于实验的可重复性和验证是个问题。对于规则结合面切向刚度的研究还有所欠缺。为了建立一种可重复验证的规则结合面切向刚度，有必要建立一种两交叉抛物柱体切向刚度测量装置。本装置运用了动力学的方法，通过控制不同的激振力，从而测量两交叉抛物柱体的切向刚度。

发明内容

本发明的目的是提供一种机构简单、易于操作、安装方便，高效准确的试验测量装置。为了测量两交叉抛物柱体切向刚度，设计了一套专门测量两交叉抛物柱体的测量装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

两交叉抛物柱体切向刚度测量装置，该测量装置主要由测量装置、夹紧装置、激振装置以及旋转平台组成。测量装置主要包括力传感器，涡流位移传感器等。主要负责实时监测试件所受的法向力与切向力以及在力的作用下所产生的切向位移，以便对抛物柱体的接触特性进行研究。夹紧装置主要是对上下两个抛物柱体起到一个夹紧的作用，保证试件在测试过程中不会脱落。该夹紧装置可以适应大小不同的试件，满足不同的试验要求。激振装置主要是由激振器组成，通过激振杆对试件进行施加力。对试件施加不同的激振力，从而测量得到试件不同的切向刚度。旋转平台由减速电机驱动，主要起支撑、旋转的作用。旋转平台可以上下移动以及转动，通过旋转平台的转动，可以调节两个抛物柱体的轴线交叉角度，从而测量不同轴线交叉角度下的抛物柱体的切向刚度。

本发明所述的两交叉抛物柱体切向刚度测量装置。将难以测量的静力学问题转化为动力学问题来求解。通过特定的夹具将抛物柱体夹紧，旋转平台改变试件之间的轴线交叉角度，用传感器收集的数据来计算出两交叉抛物柱体的切向刚度。结构简单，操作方便，易于测量。

附图说明

图1整体结构示意图

图2整体结构俯视图

图3接触关系示意图

图4接触面积示意图

图中：1为减振垫，2为激振器，3为激振杆，4为力传感器，5为旋转平台，6为导轨，7为螺栓，8为下夹具，9为下试件，10上试件，11为支撑结构，12为上夹具，13为预压紧螺钉，14为力传感器，15为涡流位移传感器，16为减速电机。

具体实施方式

下面参照发明实例中的附图，对本发明中的技术方案进行完整、清晰的描述。

参照附图，本发明提供了一种两交叉抛物柱体切向刚度测量装置：该装置包括旋转平台、激振装置、夹紧装置以及测量装置。