[发明专利]一种二自由度摩擦耦合振动实验台

说明书

本发明涉及一种二自由度摩擦耦合振动实验台，包括机架、驱动装置以及振动装置，驱动装置包括电机、驱动轴以及圆盘，圆盘水平设置，电机通过驱动轴与圆盘圆心传动连接，能够驱动圆盘在水平面上转动；机架包括横梁以及竖杆，横梁水平设置，两根竖杆竖直间隔设置，上端分别与横梁固定连接；振动装置包括滑轨、滑块、横向导杆、质量块、摩擦座、第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第一弹片、第二弹片，实施本发明实施例，具有如下有益效果：本二自由度摩擦耦合振动实验台通过电机带动圆盘转动，来模拟与摩擦座发生滑动摩擦，摩擦力方向的横向振动引起了垂向振动，带动质量块在水平方向和竖直方向上发生振动，从而能够研究二自由度条件下的振动情况。

技术领域

本发明涉及摩擦耦合振动技术领域，尤其涉及一种二自由度摩擦耦合振动实验台。

背景技术

摩擦自激振动是发生在两个相对滑动物体表面的一种不稳定振动，它是由物体之间的摩擦而导致的非线性振动。在日常生活和工程领域中，摩擦自激振动现象广泛存在。这种现象会导致相互接触的物体产生各种形式的波和振荡，从而加剧机械零件的磨损，并产生难以忍受的噪声，对工程生产和日常生活带来各种负面的影响。因此，对摩擦自激振动进行系统研究，具有重大的现实和理论价值。

最近，模态耦合理论被认为是摩擦自激振动产生一种重要机理，它认为在二自由度的系统中，存在结构和摩擦耦合，摩擦力方向的横向振动引起了垂向振动，当摩擦系数大于临界值时，横向与垂向的振动相位存在差值，并且振动频率逐渐合并，从而发生耦合，此时摩擦力输入系统的功大于系统输出的功，系统产生摩擦耦合振动。对于摩擦耦合振动的实验研究，现有的实验装置大多采用传送带和直线移动的工作台作为激发振动的驱动装置，其中传送带刚度较低，传送稳定性差，而工作台的行程短，不便于持续研究振动现象。另外，现有实验装置大多为单自由度系统，只存在单一方向的振动，无法对二自由度的摩擦耦合振动系统进行研究。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种二自由度摩擦耦合振动实验台，用以解决现有技术中实验装置为单自由度系统，只存在单一方向振动，无法对二自由度的摩擦耦合振动系统进行研究的技术问题。

本发明提供一种二自由度摩擦耦合振动实验台，该二自由度摩擦耦合振动实验台包括：机架、驱动装置以及振动装置，驱动装置包括电机、驱动轴以及圆盘，圆盘水平设置，电机通过驱动轴与圆盘圆心传动连接，能够驱动圆盘在水平面上转动；机架包括横梁以及竖杆，横梁水平设置，两根竖杆竖直间隔设置，上端分别与横梁固定连接；振动装置包括滑轨、滑块、横向导杆、质量块、摩擦座、第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第一弹片、第二弹片，每个竖杆朝向另一个竖杆的侧面上均竖直设置滑轨，两个滑块分别与两个滑轨一一对应滑动连接，横向导杆一端与其中一个滑块固定连接，另一端通过第一弹片与另一滑块固定连接，质量块套设于横向导杆上并能沿横向导杆滑动，第一弹簧套设于横向导杆上，其一端抵接质量块，另一端抵接第一弹片，第二弹簧竖直设置，其上端固定连接质量块，下端固定连接摩擦座，摩擦座与圆盘上表面抵接，第二弹片与第三弹簧均倾斜设置，第二弹片上端与横梁固定连接，其下端与第三弹簧上端固定连接，第三弹簧下端与质量块固定连接。

进一步的，机架还包括底板以及调整支脚，底板设置于四个调整支脚上，调整支脚能够沿竖直方向伸缩，从而调整底板的水平度，驱动装置设置于底板上。

进一步的，驱动装置还包括减速器以及联轴器，电机的传动轴连接减速器的输入端，减速器的输出端通过联轴器连接驱动器的下端。

进一步的，驱动装置还包括固定设置于底板上的支撑座，电机以及减速器均分别与支撑座固定连接。

进一步的，振动装置还包括竖向导杆，竖向导杆竖直设置，下端与摩擦座固定连接，上端穿过质量块，质量块与竖向导杆滑动连接。