为装配接触界面提供宽频微振动的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机械接触界面动态特性测量技术领域，具体为一种为装配接触界面提供宽频微振动的装置及方法，装置包括由左上部分外部框架和右下部分外部框架组成的矩形框架主体，左上部分外部框架和右下部分外部框架上相对设置有夹持部，左上部分外部框架水平设置有第一预紧螺栓，右下部分外部框架上竖向设置有压电陶瓷促动器，左上部分外部框架上与压电陶瓷促动器相对设置有第二预紧螺栓；此外还包括：拉压力传感器、微型测力传感器、压电放大器、函数信号发生器、变送器以及上位机。本发明专利技术提供的方案为探究精密配合接触界面的微塑性、微滑移机理提供依据，并进一步有助于从统计的角度，揭示精密配合界面接触状态的变化规律。揭示精密配合界面接触状态的变化规律。揭示精密配合界面接触状态的变化规律。

【技术实现步骤摘要】
为装配接触界面提供宽频微振动的装置及方法


[0001]本专利技术涉及机械接触界面动态特性测量
，特别是涉及一种为装配接触界面提供宽频微振动的装置及方法。

技术介绍

[0002]装配领域中常见的机械连接方式，主要以螺纹连接和过盈配合为主，在现有连接方式下，导致高精密仪器装配性能不稳定的主要影响因素，来源于对接触界面处于宽频微振动的服役工况下的微观时变机理不明晰；具体来说，对于高精密仪器在处于持续的宽频微振动载荷作用下时，不同零部件在装配时产生的接触界面由于微塑性和微滑移的产生，界面的接触状态发生变化，进而影响接触界面的稳定，并最终导致高精密仪器的整体性能不稳定。
[0003]目前，缺少针对不同粗糙度不同金属配合表面在不同预紧压力及不同宽频微振动工况下，对接触界面微塑性和微滑移影响的系统性研究和相应试验装置；同时也缺少从统计角度，探讨表面粗糙度、预紧力和微振动的宽频范围和振动特性对接触界面连接状态变化行为的影响，以及总结上述现象中的微塑性和微滑移的形成规律。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术实施例提供了一种为装配接触界面提供宽频微振动的装置及方法。
[0005]本专利技术实施的一方面，提供了一种为装配接触界面提供宽频微振动的装置，包括由左上部分外部框架和右下部分外部框架组成的矩形框架主体，左上部分外部框架和右下部分外部框架上相对设置有夹持部，两夹持部之间形成与待测试样件适配的夹持通道，左上部分外部框架上与夹持通道相对位置水平设置有第一预紧螺栓，右下部分外部框架上且位于夹持部的一侧竖向设置有压电陶瓷促动器，左上部分外部框架上与压电陶瓷促动器相对位置竖向设置有第二预紧螺栓；此外还包括：
[0006]拉压力传感器、微型测力传感器、压电放大器、函数信号发生器、变送器以及上位机，拉压力传感器和微型测力传感器均与变送器连接，变送器与上位机连接；压电陶瓷促动器与压电放大器连接，压电放大器与函数信号发生器连接，函数信号发生器与上位机连接。
[0007]本专利技术实施的又一方面，还提供了一种应用上述装置为装配接触界面提供切向宽频微振动的方法，包括：
[0008]将振动样件固定在压电陶瓷促动器的移动端，振动样件右侧与右下部分外部框架贴合，振动样件的顶面固定拉压力传感器；
[0009]微型测力传感器固定在固定样件的左侧，固定样件放置于右下部分外部框架的夹持部上，并与振动样件左侧贴合；
[0010]将左上部分外部框架和右下部分外部框架组合固定，形成矩形框架主体使得固定样件在竖直方向上固定，此后将矩形框架主体固定在光学隔振平台上；
[0011]旋入第二预紧螺栓使得拉压力传感器在竖直方向上固定，并记录此时拉压力传感器的初始数值；旋入第一预紧螺栓与微型测力传感器相抵，直至通过微型测力传感器检测到的预紧压力达到设定值；
[0012]基于拉压力传感器的检测值调整压电放大器的输出电压，使得压电陶瓷促动器的移动端提供的推力达到设定的阈值，并记录此时的输出电压，基于所记录的输出电压确定输出电压的波动阈值；
[0013]通过上位机设定函数发生器的输出参数，使得压电放大器的输出电压在波动阈值内按输出参数设定的方式波动，波动期间上位机通过拉压力传感器记录振动样件振动时的受力数值。
[0014]本专利技术实施的又一方面，还提供了一种应用上述装置为装配接触界面提供法向宽频微振动的方法，包括：
[0015]将振动样件固定在压电陶瓷促动器的移动端，振动样件右侧与右下部分外部框架之间留有一段间隙；
[0016]将拉压力传感器固定在固定样件的顶面，并在拉压力传感器的顶部固定一薄板，此后将固定样件放置在振动样件的顶面上，且将固定样件的右侧面与右下部分外部框架贴合，旋入第二预紧螺栓与薄板相抵；
[0017]将左上部分外部框架和右下部分外部框架组合固定，形成矩形框架主体，旋入第一预紧螺栓同时在第一预紧螺栓上拧入两个防松螺母，在第一预紧螺栓和防松螺母的配合下将固定样件在水平方向上固定，固定后将矩形框架主体固定在光学隔振平台上；
[0018]调整第二预紧螺栓的扭矩，使得通过拉压力传感器检测到的第二预紧螺栓向薄板提供的预紧压力达到设定值；
[0019]此后基于拉压力传感器的检测值调整压电放大器的输出电压，使得压电陶瓷促动器的移动端提供的推力达到设定的阈值，并记录此时的输出电压，基于所记录的输出电压确定输出电压的波动阈值；
[0020]通过上位机设定函数发生器的输出参数，使得压电放大器的输出电压在波动阈值内按输出参数设定的方式波动，波动期间上位机通过拉压力传感器记录振动样件振动时的受力数值。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：充分利用了压电陶瓷促动器随着输入电压的变化，能够产生一般的大型激振器所不具备的微米级的位移变化和高宽频范围，进而实现振动样件与固定样件之间的接触界面能够较为准确地模拟精密配合界面的微振动工况；同时由于压电陶瓷促动器的位移变化是通过可编程控制方式输入的可变电压信号，因而能够充分和精细地模拟高精密仪器在特定的不同工况下的微振动特性，即能够不仅仅定义包括：对于频率、振幅、以及波形等基础振动信号参数，还能够较为精确地设置包括：规律的正弦信号、某一特定频段下的线性扫频信号、以及复杂多噪声环境下的随机信号等多种场景。同时，整个装置的结构简单，略微改变样件的固定方式就可以切换对于界面法向和切向振动工况的模拟，因此大大降低了测试的复杂程度。
[0022]另外，该装置可以通过改变振动样件与固定样件的材料属性和相接触界面的粗糙度，模拟具有不同配合面条件的精密仪器组件，在不同的装配预紧力的前提下，处于不同的微振动工况时，精密配合界面接触状态的时变情况；借助于该装置，可以开展针对具有精密
配合界面的组件，在服役过程中，其材料属性、表面粗糙度、预紧力和微振动宽频范围和参数特性对精密配合界面连接状态影响的研究；同时，基于该装置提供的实验数据，为探究精密配合接触界面的微塑性、微滑移机理提供依据，并进一步有助于从统计的角度，揭示精密配合界面接触状态的变化规律。
附图说明
[0023]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。在附图中：
[0024]图1为本专利技术实施例提供的一种为装配接触界面提供宽频微振动的装置的第一状态结构示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例提供的一种为装配接触界面提供宽频微振动的装置的第二状态结构示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例提供的一种为装配接触界面提供切向振动的原理图；
[0027]图4为本专利技术实施例提供的一种为装配接触界面提供法向振动的原理图。
[0028]其中，左上部分外部框架1、右下部分外部框架2、夹持部3、第一预紧螺栓4、压电陶瓷促动器5、第二预紧螺栓6、拉压力传感器7、微型测力传感器8、压电放大器9、函数信号发生器10、变送器11、上位机12、固定样件13、振动样件14、薄板15、防松螺母16。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种为装配接触界面提供宽频微振动的装置，其特征在于，包括由左上部分外部框架和右下部分外部框架组成的矩形框架主体，左上部分外部框架和右下部分外部框架上相对设置有夹持部，两夹持部之间形成与待测试样件适配的夹持通道，左上部分外部框架上与夹持通道相对位置水平设置有第一预紧螺栓，右下部分外部框架上且位于夹持部的一侧竖向设置有压电陶瓷促动器，左上部分外部框架上与压电陶瓷促动器相对位置竖向设置有第二预紧螺栓；此外还包括：拉压力传感器、微型测力传感器、压电放大器、函数信号发生器、变送器以及上位机，拉压力传感器和微型测力传感器均与变送器连接，变送器与上位机连接；压电陶瓷促动器与压电放大器连接，压电放大器与函数信号发生器连接，函数信号发生器与上位机连接。2.应用权利要求1所述装置为装配接触界面提供切向宽频微振动的方法，其特征在于，包括：将振动样件固定在压电陶瓷促动器的移动端，振动样件右侧与右下部分外部框架贴合，振动样件的顶面固定拉压力传感器；微型测力传感器固定在固定样件的左侧，固定样件放置于右下部分外部框架的夹持部上，并与振动样件左侧贴合；将左上部分外部框架和右下部分外部框架组合固定，形成矩形框架主体使得固定样件在竖直方向上固定，此后将矩形框架主体固定在光学隔振平台上；旋入第二预紧螺栓使得拉压力传感器在竖直方向上固定，并记录此时拉压力传感器的初始数值；旋入第一预紧螺栓与微型测力传感器相抵，直至通过微型测力传感器检测到的预紧压力达到设定值；基于拉压力传感器的检测值调整压电放大器的输出电压，使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏焕雄，刘检华，倪婧，史仲毅，敖晓辉，付志豪，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：