[发明专利]一种机械结合面法向基础特性参数测试装置与方法

说明书

本发明公开了一种机械结合面法向基础特性参数测试装置，在箱体顶板中心位置开有上定位孔，该上定位孔中固定有定位套，定位套向上固定安装有激振杆，定位套向下通过力传感器与上试件连接；上试件下端面与下试件上端面之间形成目标结合面A；下试件放置在托座上端面的园柱形凹槽中，托座的园柱形凹槽对下试件进行定位，托座下端头伸进套筒内腔中，套筒固定在箱体中间板中心位置的下定位孔中；在上试件上安装有非接触微位移传感器和加速度计一，在下试件上安装有加速度计二。本发明还公开了一种机械结合面法向基础特性参数测试方法。本发明的装置结构简单、方法实施方便，便于研究结合面静态和动态特性机理和获取结合面特性参数。

技术领域

本发明属于机床结构基础特性测试技术领域，涉及一种机械结合面法向基础特性参数测试装置，本发明还涉及一种机械结合面法向基础特性参数测试方法。

背景技术

结合面存在于两个被连接件之间，结合面特性具有非线性，受众多因素影响，国外研究表明，机床整机刚度的55％、阻尼的70-90％源于结合面，数控机床等机械系统中存在着大量的结合面，结合面特性对机床整机性能影响非常大，因此研究结合面基础特性对提升机床整机性能具有重要意义。

在机床结构设计阶段，建立机床结构静、动态特性分析模型必须有结合面特性数据库的支持，才能保证计算分析的准确性，因此准确合理测试出结合面特性数据是关键。传统方法是对一个较大尺寸结构的结合面进行参数识别获取结合面特性参数，所获得的结合面特性参数不仅与该结构尺寸密切相关，而且与识别所采用的数学模型相关，因此测得的结合面数据难以通用。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械结合面法向基础特性参数测试装置，解决了现有技术中，结合面特性参数检测不科学，不准确，通用性差，机床整机静动态特性预测中缺乏结合面特性参数的问题。

本发明的另一目的是提供一种机械结合面法向基础特性参数测试方法。

本发明采用的技术方案是，一种机械结合面法向基础特性参数测试装置，在箱体顶板中心位置开有上定位孔，该上定位孔中固定有定位套，定位套向上固定安装有激振杆，定位套向下通过力传感器与上试件连接；上试件下端面与下试件上端面之间形成目标结合面A；下试件放置在托座上端面的园柱形凹槽中，托座的园柱形凹槽对下试件进行定位，托座下端头伸进套筒内腔中，套筒固定在箱体中间板中心位置的下定位孔中；在上试件上安装有非接触微位移传感器和加速度计一，在下试件上安装有加速度计二。

本发明采用的另一技术方案是，一种机械结合面法向基础特性参数测试方法，基于上述的测试装置，按照以下步骤实施：

建立如下关系式：

式(1)中，α、β为实验系数，简称结合面法向静态基础特性参数；

通过式(1)，由面压P_n对变形λ_n求导获得如下的结合面的法向静刚度K_n与面压P_n的关系式：

式(2)中，c、m为系数；

列出如下动力学方程式：

其中，f为外界激振力，通过力传感器测得；f_n为结合面法向动态力；m为上试件的质量；为上试件的振动加速度，由加速度计一测得；c_n为结合面法向阻尼；k_n为结合面法向动刚度；为结合面A的振动速度，x_n为结合面A的振动位移；

当外界激振力f为简谐力时，则令：

f_n＝F_ncosωt (5)