[发明专利]一种可调的间隙非线性研究试验台及其使用方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种间隙参数可调的用于研究间隙非线性影响及系统参数辨识的试验平台。

背景技术

为保证零件顺利装配和运动副的正常运动，间隙是不可避免的。由间隙引起的接触碰撞力将会严重影响系统的动态响应，使其偏离理想状态，进而降低机械系统的性能和寿命。因此研究间隙非线性的机理及其控制策略对于提高机械系统的稳定性及精度具有实际意义。国内外学者在间隙非线性方面开展了一系列科学研究，并在间隙试验台上进行了试验研究。比利时学者Kerschen设计了用于间隙研究的分段线性梁试验台，该试验台在梁的根部设置间隙，为间隙非线性研究提供良好的试验平台。国内学者邓伟设计了移动质量-悬臂梁试验台，其中移动质量和梁之间存在间隙，用来研究间隙对移动质量-悬臂梁系统振动的影响。

目前，用于间隙非线性研究的试验台较少，按照研究对象可分为：含间隙悬臂梁、含间隙移动质量-悬臂梁、含间隙多自由度试验台等。然而现有技术中，用于研究间隙非线性的试验台有以下不足：间隙参数难以调节，无法研究不同间隙对系统的影响；只存在一个间隙，无法模拟多间隙对悬臂梁的影响；难以排除其他非线性的干扰，如重力、摩擦力等；间隙参数精度无法精确控制等。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种可调的间隙非线性研究试验台及使用方法。

本发明所采用的技术方案是：所述试验台包括悬臂梁4、间隙位置调节组件、间隙刚度调节组件、间隙大小调节组件、悬臂梁支撑组件、底座11；所述间隙位置调节组件由间隙位置调节架9、底座紧固螺栓12组成；所述间隙刚度调节组件由间隙刚度梁10、刚度梁紧固螺栓8组成；所述间隙大小调节组件由间隙头6、垫片7、间隙头紧固螺栓5组成；所述悬臂梁支撑组件由悬臂梁支撑架2、垫块3、悬臂梁紧固螺栓1组成。

优选地，所述间隙位置调节架9下部通过底座紧固螺栓12与底座11相连，上部通过刚度梁紧固螺栓8实现与间隙刚度梁10的连接；所述的间隙头6包括连接部和间隙形成部，所述连接部-通过间隙头紧固螺栓5与间隙刚度梁10连接，所述间隙形成部包括具有圆柱头且与所述悬臂梁4形成间隙的端部，所述垫片7设置在所述间隙头6与所述间隙刚度梁10之间；所述悬臂梁支撑架2下端通过所述底座紧固螺栓12与所述底座11相连，上端通过所述悬臂梁紧固螺栓1及所述垫块3将所述悬臂梁4固定；所述底座11上开有倒T型槽和导向槽，所述倒T型槽用以固定所述间隙位置调节架9及所述悬臂梁支撑架2，所述导向槽用于保证所述各部件之间的平行度要求和间隙精度要求。

优选地，利用间隙刚度梁10的弯曲刚度来等效间隙刚度，通过更换不同材料或不同厚度的间隙刚度梁10实现间隙刚度的调节。

优选地，所述垫片7分为不同的厚度，通过将不同厚度和数量的垫片(7)垫在间隙头6与间隙刚度梁10之间，可形成不同大小的间隙。

优选地，通过增加间隙大小调节组件、间隙位置调节组件及间隙刚度调节组件的数目，通过多组上述组件实现多间隙的研究。

优选地，所述悬臂梁4侧向放置，振动方向为水平方向，消除重力对悬臂梁间隙系统的影响，而且便于激振设备的安装。

本发明具有如下有益效果和显著地进步：

1)采用间隙位置调节架9沿底座11的导向槽运动来实现间隙位置的调节，操作简单灵活，而且能够保证间隙参数的精度要求。

2)利用间隙刚度梁10的弯曲刚度等效间隙刚度，并通过使用不同材料和厚度的间隙刚度梁10来实现间隙刚度的调节，相对接触碰撞模型大大降低了对数据采集和辨识算法的要求。

3)采用更换垫片7来实现间隙大小的调节，操作简单，能够实现间隙大小的准确调节，而且采用圆柱间隙头6能够减小摩擦力的影响。

4)可以用来研究多间隙对悬臂梁系统的影响，通过增加间隙大小调节组件、间隙位置调节组件及间隙刚度调节组件的数目，可实现多间隙非线性的研究。

5)悬臂梁4侧向放置，可以避免由于悬臂梁4水平放置而使得重力对非线性的影响，而且结构更加紧凑，便于激振器等试验仪器的安装。

6)结构紧凑、通用性强，而且加工装配容易、间隙调节操作简单，适合于间隙非线性试验研究。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

图1为本发明可调的间隙非线性研究试验台的等轴测图：

图2为本发明可调的间隙非线性研究试验台的间隙大小调节组件的等轴测图：