[发明专利]滚滑复合导轨结合部动态特性参数测试装置及其测试方法

权利要求书

1.一种滚滑复合导轨结合部动态特性参数测试装置，其特征在于，包括测试平台和数据采集与分析系统，所述的测试平台包括滚滑复合导轨、底座[3]、垫铁[4]、支架[5]、工作台[7]、法向加载机构[8]；上述滚滑复合导轨包括上滑块[1]和承导件[2]，上滑块[1]沿导轨长度方向设置在承导件[2]上；所述的数据采集与分析系统包括三向加速度传感器[6]、激振器[9]、阻抗头[10]、功率放大器[11]、数据采集器[12]、电荷放大器[13]和电脑[14]；

所述底座[3]的下方设置四块垫铁[4]，底座上表面设置有一个凹槽，凹槽的两侧面相互平行，每个侧面均设置一个滚滑复合导轨承导件[2]，所述两个滚滑复合导轨承导件[2]镜像布置，并通过螺钉固定于凹槽底面；每个滚滑复合导轨承导件[2]上均设置一个上滑块[1]，上述两个上滑块[1]与工作台[7]相固连，所述工作台重心与底座重心处于同一条竖直线上；工作台[7]与底座[3]之间沿导轨长度方向设置两个法向加载机构[8]，该两个法向加载机构[8]关于工作台[7]重心竖直线对称，所述的法向加载机构[8]贯穿工作台[7]，法向加载机构[8]的下端插入底座[3]的凹槽下表面，每个法向加载机构[8]均包括施力螺栓[802]、垫圈[801]、橡胶弹簧[803]，其中橡胶弹簧[803]套在施力螺栓[802]上，二者之间设置垫圈[801]；

激振器[9]通过弹性绳悬挂在支架[5]上，激振器[9]的下端通过刚性杆连接阻抗头[10]，测量时阻抗头通过下端的强力磁头吸附在工作台[7]上表面的中心位置，三向加速度传感器[6]通过吸盘分别安装在工作台[7]和滚滑复合导轨承导件[2]上，阻抗头[10]的力信号输出端和三向加速度传感器[6]输出端均与电荷放大器[13]的输入端相连，电荷放大器[13]输出端与数据采集器[12]输入端相连，数据采集器[12]的USB端口与电脑[14]通过USB数据线相连，功率放大器[11]的输入端与数据采集器[12]的输出端相连，功率放大器[11]的输出端与激振器[9]的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的滚滑复合导轨结合部动态特性测试装置，其特征在于，底座[3]凹槽底面中心开有与施力螺栓[802]配合的螺纹孔，使得法向加载机构[8]的载荷可调。

3.根据权利要求1或2所述的滚滑复合导轨结合部动态特性测试装置，其特征在于，位于工作台的上表面的三向加速度传感器[6]数量为4～12个，位于滚滑复合导轨承载件[2]上的加速度传感器[6]数量为4～8个。

4.一种基于权利要求1所述滚滑复合导轨结合部动态特性参数测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、安装测试平台；将底座[3]安装于四块垫铁[4]上，通过调整垫铁[4]使底座[3]上表面保持水平，将待测试的两个滚滑复合导轨通过螺钉固连在底座上表面的凹槽内，并通过螺钉连接工作台[7]和上滑块[2]，最后安装法向加载机构[8]，并在施力螺栓[802]上加上垫圈[801]和橡胶弹簧[803]，测试过程中通过扭矩扳手调节施力螺栓对滚滑复合导轨结合部施加法向载荷；

步骤2、安装数据采集及分析系统；测试滚滑复合导轨结合部动态性参数时在工作台[3]和滚滑复合导轨承导件[2]上表面设置三向加速度传感器[6]，然后通过数据线将阻抗头[10]的力信号输出端和三向加速度传感器[6]输出端与电荷放大器[13]的输入端相连，电荷放大器[13]输出端与数据采集器[12]输入端相连，再将数据采集器[12]的USB端口与电脑[14]通过USB数据线相连，功率放大器[13]的输入端与数据采集器[12]的输出端相连，功率放大器[13]的输出端与激振器[9]的输入端相连；

步骤3、设置测试参数，具体为：确定频率扫描范围，电荷放大器[13]的放大倍数、功率放大器[13]的电流和电压、阻抗头[10]力传感器和三向加速度传感器[6]的矫正因子；

步骤4、开始测试，测试完成，保存数据；

步骤5、根据步骤5测试得到的工作台[7]和上滑块[1]组成的移动部件加速度频响函数H_α11(jω)、滚滑复合导轨承导件[2]和底座[3]组成的基础加速度频响函数H_α12(jω)数据，在Matlab中计算得到移动部件位移频响函数H_d11(jω)和基础位移频响函数H_d12(jω)，通过幂基多项式拟合后，对移动部件位移频响函数H_d11(jω)和基础位移频响函数H_d12(jω)分子分母除以(m₁m₂)，从而得到位移频响函数：

Hd(jω)=Σk=12αk(jω)3-k/Σk=15bk(jω)5-k]]>

从而得到单个滚滑复合导轨结合部动态特性参数刚度公式和阻尼所述式中b₁=1，b_k(k=1,2,3,4,5)为分母多项式系数，a_k(k=1,2,3)为移动部件位移频响函数H_d11(jω)的分子多项式系数，而为基座位移频响函数H_d12(jω)的分子多项式系数。