一种新的结合面基础特性参数实验系统设计研究.pdf

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1、枟自动化与仪器仪表枠２０１６年第３期（总第１９７期）倡一种新的结合面基础特性参数实验系统设计研究杨红平（天水师范学院机电与汽车工程学院甘肃天水，７４１００１）摘要：为了能更加准确获得结合面静态特性实验参数，在充分分析特性参数的实验原理和影响因素的基础上，设计了一套新的结合面静态特性参数的实验系统。通过该实验测试系统获得在一定条件下的实验参数，为过程装备业的发展奠定一定的理论和实验基础。关键词：结合面；特性参数；实验系统中图分类号：ＴＨ８７文献标识码：ＢＤＯＩ编码：１０．１４０１６／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－９２２７．２０１６．０

2、３．１８５Abstract：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎａｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｃｏｎｔａｃｔｓｕｒｆａｃｅｓｔａｔｉｃｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｂａｓｉｎｇｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｉｎ-ｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｎａｆｕｌｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｎｅｗｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍｏｆｊｏｉｎｔｓｕｒｆａｃｅｓｔａｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ａｔｔｈｅｓａｍ

3、ｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｉｔｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｒｏｃｅｓｓｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Keywords：Ｃｏｎｔａｃｔｓｕｒｆａｃｅ；Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍｓ′′′F１，F２⋯Fn，λ１，λ２⋯λn（１）０引言又接触面积为：２零件、组件、部件之间通过许多相互接的相对运动表面或πds＝（２）相对固定表面联

4、接起来，称为结合面。结合面的接触刚度成４为机械结构整体刚度的重要组成部分。影响结合面静态特性则接触面压为：参数的因素较多，如：表面加工方法；材质及其热处理方法；表４Fp＝２（３）πd面粗糙度和表面完整性；结合面的类型、尺寸、形状；面压及其分布；面间介质等。由此可得一组样本值为，用最小二乘法对上述样本值进早在２０世纪六七十年代，国外学者就对结合面的法向静行拟合得到法向刚度表达：［１－２］dp１态特性进行了实验研究，Ｌｅｖｉｎａ和Ｒｅｓｋｅｔｏｖ指出，结合面k＝n＝p１－m＝apbn（４）nnnndλncm所引起的变形量占机床总变

5、形量的８５％－９０％。实验表明，１畅１畅２切向静态基础特性参数获取车床刀架、溜板箱等的变形量占机床总变形量的４０％，其中３切向静态数据处理方法与法向的方法相似，只是在处理个导轨的变形所占比例高达３０％，而机床尾架６０％的变形主［３－４］切向特性参数时在受力上多了一个切向力，在数据拟合中需要由结合面的变形引起。傅卫平等对结合面基础特性参［８－１０］要多考虑一个切向因素。研究发现，切向面压与位移量数的理论及其获取方法进行了较为深入的研究，提出了通过之间呈线性关系，可以通过对其进行线性拟合处理，得到切向实验的方法获得具有通用性的结合

6、面特性参数的方法，设计刚度表达为：了结合面动态基础特性参数的实验装置，明确结合面动态基础特性参数的实验装置的设计原则、影响因素的处理方法。dpτ１－mτbτkτ＝＝pn＝aτpn（５）因此，准确地获取可靠的结合面特性参数正是产品的研发、分dλτcτ［５－７］１畅２动态实验数据获取原理析与设计过程中存在的一个关键理论与技术问题。结合面在受到动态激励时，其特性极为复杂，为了研究方目前对结合面基础特性参数的研究还处于不完善的阶［３，７］便，本文根据结合面法向实验原理建立如图１所示的单位结段，本文通过设计专门的实验装置和测试系统，获得

7、有限合面动力学模型。配对副、材料、加工工艺等条件下的基础特性参数。１结合面基础特性参数实验获取原理１畅１静态实验数据获取原理１畅１畅１法向静态基础特性参数获取结合面法向静态特性参数数据处理方法主要是获得相关传感器信号后，通过数据拟合得到结合面的静刚度表达式。从静态压力传感器读取压力信号，从涡流位移传感器读取相对位移信号，这样可以得到一组压力和位移数据：图１结合面动力学模型收稿日期：２０１５－１１－０９倡基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１５６５０５３）；甘肃省科技计划资根据动力学基本原理建立如下方程：助项目（１５０６ＲＪＺ

8、Ｅ１１３）；甘肃省高等学校科研资助项目（２０１５Ａ－１３４）·¨作者简介：杨红平（１９７４－），男，博士，副教授，主要研究方向为机电系统m１x１＋fn＝ffn＝Knxn＋Cnxn（６）测试与控制。当对实验装置进行简谐激励时，不计高次谐波成分的影·１８５·一种新的结合面基础特性