一种研究销槽变胞运动副间隙振动特性的实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于研究销槽变胞运动副间隙对变胞机构振动特性影响的实验装置，包括端部安装不同直径圆柱销的曲柄和带滑槽的摇杆及滑块组成的机构，以及与滑块联结的可调节弹簧，该可调节弹簧提供适当大小的弹簧约束力，所述曲柄通过伺服电机驱动，安装在底座上，摇杆和曲柄通过销槽副连接，摇杆通过转动副跟滑块连接，滑块在安装在机架上的滑道中移动，并受到可调节弹簧的弹簧力的约束；可调节弹簧的弹簧力调节为当圆柱销在滑槽中移动时，弹簧力和轨道对滑块的静止摩擦力之和大于摇杆推动滑块的作用力，使滑块保持静止

【技术实现步骤摘要】
一种研究销槽变胞运动副间隙振动特性的实验装置


[0001]本专利技术涉及一种研究销槽变胞运动副间隙振动特性的实验装置
。

技术介绍

[0002]变胞机构具有变拓扑结构和变自由度的优点，能够实现多工况
、
多任务的要求，特别是在航天
、
机器人
、
医疗器械
、
制造系统
、
特殊工况的特种挖掘机等，都有很好的应用前景
。
变胞机构中的变胞运动副所提供的约束数或运动副的性质在一定条件下是变化的，其动力学性能比定约束的普通运动副要复杂很多
。
而人们经过长期研究所建立的针对定约束运动副间隙振动理论等已不能适应变胞运动副，但变胞运动副间隙的振动性能至今没有得到研究
。
变胞机构的实际应用特别是成熟产品长期滞后于理论成果，至今仍不如预期，忽略变胞运动副的动力学研究是一个重要原因
。
研究含间隙变胞运动副的振动理论也是使变胞机构切实可行地应用于工程实际的迫切需要
。
销槽变胞运动副是一种典型的变胞运动副，其变胞的原理和过程简单明了，是研究变胞运动副间隙对机构振动性能影响的理想对象
。
本专利技术是为了通过实验研究销槽变胞运动副的销与槽之间的间隙对机构振动的影响的实验装置，通过改变销与槽之间的间隙值的大小，对应的机构振动响应的改变，可用于研究相关销槽变胞运动副间隙与机构振动响应及机构非线性共振
、
运动稳定性
、
混沌现象等特性等之间的关系
。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了如下技术方案
。
[0004]本专利技术第一方面提供了一种用于研究销槽变胞运动副间隙对变胞机构振动特性影响的实验装置，包括端部安装不同直径圆柱销的曲柄和带滑槽的摇杆及滑块组成的机构，以及与滑块联结的可调节弹簧，该可调节弹簧提供适当大小的弹簧约束力，保证当圆柱销在摇杆滑槽中滑动时，滑块保持静止不动，当圆柱销在摇杆滑槽端部转动时，滑块能够在摇杆作用下克服弹簧力移动，所述曲柄通过伺服电机驱动，安装在底座上，摇杆和曲柄通过销槽副连接，摇杆通过转动副跟滑块连接，滑块在安装在机架上的滑道中移动，并受到可调节弹簧的弹簧力的约束；可调节弹簧的弹簧力调节为，当圆柱销在滑槽中移动时，弹簧力和轨道对滑块的静止摩擦力之和大于摇杆推动滑块的作用力，使滑块保持静止
。
当圆柱销到达槽端部不再滑动而转动时，弹簧力和滑块与滑道间的摩擦力之和小于摇杆对滑块作用力的水平分力，滑块产生移动
。
机构的振动测试系统由加速度传感器
、
应变片
、
数据采集装置组成
。
[0005]优选地，所述的销槽变胞运动副机构的底座固定在平台上；
[0006]所述的阻力调节机构由两根不同刚度的压缩弹簧
、
调节螺母组成，调节弹簧安装在滑块两端，穿过导向杆，弹簧两端分别装配调节螺母，弹簧可随着螺母的预紧转动而收缩；
[0007]所述动力装置由伺服电机驱动
。
[0008]优选地，所述销槽变胞运动间隙可以自由调整，圆柱销直径可以取
39.0mm、39.1mm、39.2mm、39.3mm、39.5mm、39.7mm、39.9mm。
[0009]优选地，所述的可调节弹簧的弹簧力可以任意调节，也可以只调节一端的弹簧力
。
[0010]优选地，所述机构采用伺服电机进行驱动，伺服电机的转速可以在0‑
100r/min
内调节
。
[0011]本专利技术第二方面提供了用于研究销槽变胞运动副间隙对变胞机构振动特性影响的实验装置的振动测试功能，包括如下步骤和控制技术条件：
[0012](1)
在摇杆的上面安装加速度传感器；
[0013](2)
在摇杆的侧面贴应变片；
[0014](3)
在底座上安放数据采集装置，接线；
[0015](4)
调节弹簧压缩量
、
伺服电机的转速以及摇臂的不同角度，通过测试系统测定机构加速度和应力应变等参数
。
附图说明
[0016]图1为销槽变胞运动副间隙振动特性实验装置实物图；
[0017]图2为销槽变胞运动副间隙振动特性实验装置结构示意图；
[0018]图3为销槽变胞运动副机构简图
。
具体实施方式
[0019]该销槽变胞运动副间隙振动特性实验装置实物图和结构示意图如图1‑2所示，图3为该销槽变胞机构运动简图
。
[0020]销槽变胞机构的工作原理如图3所示
。
该变胞机构中，构件1和构件2之间由销槽变胞运动副连接，构件2和构件3由转动副连接，构件3和机架之间是移动副，构件3还受到附加弹簧力的约束
。
销槽变胞运动副是变约束运动副，当圆柱销处于槽的两端
A、B
时，相当于转动副，此时销槽变胞运动副具有两个约束
。
当圆柱销处槽两端之间的任意位置时，相当于一个移动副，销槽变胞运动副此时只提供一个约束
。
[0021]该变胞机构具有两个构态
。
构态1，圆柱销在槽
A、B
两端间滑动时，滑块3在弹簧力约束作用下，保持静止，构件
1、2
作绕定点的转动
。
当圆柱销到达槽的
A
端或
B
端，圆柱销不再作相对槽的移动，在槽端转动并带动构件2做平面运动，构件3在构件2的力作用下，克服弹簧力约束移动
。
弹性力的大小按照变胞机构的力梯度要求设置，即，要保证当构件1上的圆柱销在构件2的槽中滑动时，构件
3(
滑块
)
在弹簧力的作用下保持静止不动
。
当构件1上的圆柱销到达构件2的槽的端部不再滑动而转动时，构件3能够克服弹簧力而移动
。
当柱销再次在槽中移动时，构件3又能够在弹簧力作用下保持静止
。
[0022]对于销槽变胞运动副，采用不同直径的试验圆柱销改变销槽变胞运动副作为移动副和转动副时的间隙
。
[0023]如图2所示，该销槽变胞运动副机构由固定底座
1、
导向杆支座
2、
调节弹簧
3、
滑块轨道底座安装板
4、
调节弹簧
5、
滑块
6、
调节螺母
7、
滑块轨道
8、
加速度传感器
9、
摇杆
10、
曲柄
11、
电机固定支座
12、
伺服电机
13、
圆柱销
14、
应变片
15、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于研究销槽变胞运动副间隙对变胞机构振动特性影响的实验装置，包括端部安装不同直径圆柱销的曲柄和带滑槽的摇杆及滑块组成的机构，以及与滑块联结的可调节弹簧，该可调节弹簧提供适当大小的弹簧约束力，保证当圆柱销在摇杆滑槽中滑动时，滑块保持静止不动，当圆柱销在摇杆滑槽端部转动时，滑块能够在摇杆作用下克服弹簧力移动，其特征在于：所述曲柄通过伺服电机驱动，安装在底座上，摇杆和曲柄通过销槽副连接，摇杆通过转动副跟滑块连接，滑块在安装在机架上的滑道中移动，并受到可调节弹簧的弹簧力的约束；可调节弹簧的弹簧力调节为，当圆柱销在滑槽中移动时，弹簧力和轨道对滑块的静止摩擦力之和大于摇杆推动滑块的作用力，使滑块保持静止；当圆柱销到达槽端部不再滑动而转动时，弹簧力和滑块与滑道间的摩擦力之和小于摇杆对滑块作用力的水平分力，滑块产生移动
。
机构的振动测试系统由加速度传感器
、
应变片
、
数据采集装置组成；所述的销槽变胞运动副机构的底座固定在平台上；所述的阻力调节机构由两根不同刚度的压缩弹簧
、
调节螺母组成，调节弹簧安装在滑块两端，穿过导向杆，弹簧两端分别装配调节螺母，弹簧可随着螺母的预紧转动而收缩；所述动力装置由伺服电机驱动
。2.
根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺良，汪亚平，李威，马娇，王合，蔡敢为，
申请(专利权)人：湖南三一工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：