基于动态特性研究的含间隙铰接机构实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种基于动态特性研究的含间隙铰接机构实验装置，包括顶板、间隙块和销轴，所述顶板为倒U形，顶板的顶部开设有用于连接质量块的通孔，顶板的两侧面均开设有直径相同的2个顶板销轴孔，且左右两侧面对应的销轴孔在同一直线上；所述间隙块为U形，间隙块的底部开设有用于连接实验设备的螺纹孔，间隙块的两侧面均开与顶板的两侧面上的销轴孔对应的间隙块销轴孔；间隙块设置在顶板的拱形内，且2根销轴从顶板的一侧穿过顶板销轴孔和间隙块销轴孔到顶板的另一侧将顶板和间隙块链接。本实用新型具有简单经济实用，可操作性好，成本低廉等特点，而且具有很好的实验精度和可靠性。
【专利说明】基于动态特性研究的含间隙铰接机构实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种含间隙机构实验装置【技术领域】，尤其是涉及一种基于动态特性研究的含间隙铰接机构实验装置。
【背景技术】
[0002]在机械系统中，机构的运动副是连接两构件并保持二者有一定相对运动的中间环节。为了保证两构件有相对运动，运动副元件间一般需采用动配合，这就存在一定的运动副间隙。运动副的制造和装配过程中，必然会有一定的误差，这种误差也是产生运动副间隙的一个原因。另外对于经过一定时期运转的机器，由于摩擦、磨损现象的存在，也将使运动副产生间隙。所以，机构中运动副间隙是不可避免的。从动力学角度考虑，运动副间隙的出现，改变了机构杆件间的受力状况，从而影响了机构的受力性能，尤其是对于高速机构此影响更大。由于有间隙，运动副元素之间可能会发生猛烈冲击和碰撞，增加了构件的动应力，造成杆件弹性变形增大、磨损加剧，产生噪声和振动，效率降低。由于间隙量很小，对静态运动精度一般不会产生很大的影响，但是高速度是现代机械的一个发展方向，随着速度的提高，运动副之间间隙的影响也愈加明显。这一切都使得在进行高速机构和轻质、高精密机器人的分析和设计时，不得不对运动副间隙加以考虑。
[0003]基于以上原因，对于含间隙机构的研究是必要的。尤其是对于这类机械建立准确可靠的动力学模型更是必不可少。到目前为止，含间隙机构的研究已取得了大量成果，实验研究的阶段发展也较快。目前，用于含间隙机构研究的实验装置多用曲柄滑块机构和曲柄摇杆机构，此类型实验装置的设计时由于有多个链接部位，因此不能很好的研究单一间隙对实验系统的影响。还有一种是间隙连杆机构实验装置，它只能测试响应力却不能测试响应加速度。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种可以研究间隙对系统的动态特性的影响和动态响应的基于动态特性研究的含间隙铰接机构实验装置。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下:
[0006]基于动态特性研究的含间隙铰接机构实验装置，包括顶板、间隙块和销轴，所述顶板为倒U形，顶板的顶部开设有用于连接质量块的通孔，顶板的两侧面均开设有直径相同的2个顶板销轴孔，且左右两侧面对应的顶板销轴孔在同一直线上；所述间隙块为U形，间隙块的底部开设有用于连接实验设备的螺纹孔，间隙块的两侧面均开与顶板的两侧面上的顶板销轴孔对应的间隙块销轴孔；间隙块设置在顶板的拱形内，且2根销轴从顶板的一侧穿过顶板销轴孔和间隙块销轴孔到顶板的另一侧将顶板和间隙块链接。
[0007]上述方案优选的，所述销轴的一个端部可以设有向销轴外径凸起的夹持部，另一端部开可以设有螺纹段，在夹持部和螺纹段的内侧均设有配合轴肩，且两个配合轴肩的直径相同。
[0008]为了可以用于研究不同间隙大小对实验系统的动态特性的影响，所述配合轴肩的直径可以为14.5-15.98mm。
[0009]与现有技术相比，本实用新型具有简单经济实用，可操作性好，成本低廉等特点，而且具有很好的实验精度和可靠性；另外既能测试响应力又能测试响应加速度，通过更换不同轴肩的直径大小来获得不同间隙，从而研究间隙大小对铰接机构的动态特性的影响；通过改变质量大小来研究其对铰接机构的动态特性的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的结构示意图；
[0011]图2为图1中A方向的视图；
[0012]图3为顶板的结构示意图；
[0013]图4为间隙块的倒置图；
[0014]图5为销轴的结构示意图；
[0015]图6为一种优选实施例的结构示意图。
[0016]图中标号为:1、顶板；2、间隙块；3、销轴；4、通孔；5、顶板销轴孔；6、螺纹孔；7、间隙块销轴孔；8、夹持部；9、螺纹段；10、配合轴肩；11、传感器。
【具体实施方式】
[0017]本实用新型一种基于动态特性研究的含间隙铰接机构实验装置，如图1、2所示，包括顶板1、间隙块2和销轴3，各零件由机械加工得到，本装置研究的间隙大小范围是0.02mm?1.5 mm，加载加速度为I?7m/s2。如图3所示，所述顶板I为倒U形，顶板I的顶部开设有用于连接质量块的通孔4，以研究不同质量对系统的动态特性的影响；顶板I的两侧面均开设有直径相同的2个顶板销轴孔5，每个侧面上的顶板销轴孔5在同一水平线上，且左右两侧面对应的顶板销轴孔5在同一水平线上。如图4所示，所述间隙块2为U形，间隙块2的底部开设有用于连接实验设备的螺纹孔6，间隙块2的两侧面均开与顶板I的两侧面上的销轴孔对应的间隙块销轴孔7。间隙块2设置在顶板I的拱形内，且2根销轴3从顶板I的一侧穿过顶板销轴孔5和间隙块销轴孔7到顶板I的另一侧将顶板I和间隙块2链接，并且垫上垫片用螺母固定。
[0018]如图5所示，所述销轴3的一个端部设有向销轴3外径凸起的夹持部8，另一端部开设有螺纹段9，在夹持部8和螺纹段9的内侧均设有配合轴肩10，且两个配合轴肩10的直径相同。
[0019]如图6所不,为本实施方式的一个优选实施例,本实用新型一种基于动态特性研究的含间隙铰接机构实验装置的材料为45号钢。顶板I各面的厚度为10 mm，顶板I长170mm、宽150 mm、高70 mm。顶部用麻花钻钻有均匀分布4个直径12 mm的通孔4，孔间距为70mm。每个侧面是用线切割慢走丝切出直径16 mm的2个顶板销轴孔5，孔间距70 mm。间隙块2各面厚度为15 mm，顶板I长150 mm、宽150 mm、高60 mm。顶部下面攻有均匀分布4个直径10的螺孔，孔深8 mm,孔间距70 mm。每个侧面是用线切割慢走丝切出直径16 mm的2个间隙块销轴孔7，孔间距70 mm。销轴3长190 mm,其中定位轴肩先车削成直径30 mm,长10mm的圆柱体，然后沿半径10 mm对称切除边界余料形成夹持部8 ;配合轴肩10磨削成符合不同间隙大小的光轴，每段长25 mm ;螺纹段9的直径为14 mm，长I8 mm。为了研究不同间隙大小对含间隙铰接机构的动态特性的影响，可以改变配合轴肩10的直径大小，即做成N套带有配合轴肩10的销轴3，每套包括两根相同的销轴3、及相同的配合轴肩10，每次实验用一套销轴3，通过多次实验，研究不同间隙大小对含间隙铰接机构的动态特性的影响。配合轴肩10的直径在14.5-15.98mm之间，从而形成间隙范围为0.02-1.5mm。通过更换不同配合轴肩10的直径大小来获得不同间隙，从而研究间隙大小对铰接机构的动态特性的影响；质量块可通过顶板I的顶部上的通孔4用螺栓固定在顶板I上，通过改变质量大小来研究其对铰接机构的动态特性的影响；间隙块2通过螺纹孔6连接在振动台上。举一个不考虑质量块影响的简单实例来说明该装置的运用:试验系统中的加速度接受传感器11置于顶板I上表面中心位置，加速度检测传感器11置于间隙块2上表面中心位置，实验时通过更换销轴3来测得6Hz,6m/s2工况下的加速度的影响,分别用配合轴肩10为15.48mm和15.8mm的2套销轴3做了两次实验，从实验系统的分析图得到间隙越大加速度波动越明显，锯齿波增多，间接机构不稳定性增加。
【权利要求】
1.基于动态特性研究的含间隙铰接机构实验装置，其特征在于:包括顶板(I)、间隙块(2)和销轴(3)，所述顶板(I)为倒U形，顶板(I)的顶部开设有用于连接质量块的通孔(4)，顶板(I)的两侧面均开设有直径相同的2个顶板销轴孔(5)，且左右两侧面对应的顶板销轴孔(5)在同一直线上；所述间隙块(2)为U形，间隙块(2)的底部开设有用于连接实验设备的螺纹孔(6)，间隙块(2)的两侧面均开与顶板(I)的两侧面上的顶板销轴孔(5)对应的间隙块销轴孔(7);间隙块(2)设置在顶板(I)的拱形内，且2根销轴(3)从顶板(I)的一侧穿过顶板销轴孔(5)和间隙块销轴孔(7)到顶板(I)的另一侧将顶板(I)和间隙块(2)链接。
2.根据权利要求1所述的基于动态特性研究的含间隙铰接机构实验装置，其特征在于:所述销轴(3)的一个端部设有向销轴(3)外径凸起的夹持部(8)，另一端部开设有螺纹段(9)，在夹持部(8)和螺纹段(9)的内侧均设有配合轴肩(10)，且两个配合轴肩(10)的直径相同。
3.根据权利要求2所述的基于动态特性研究的含间隙铰接机构实验装置，其特征在于:所述配合轴肩(10)的直径为14.5-15.98_。
【文档编号】G09B25/02GK204087681SQ201420592899
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】邓勇, 刘夫云, 杨运泽, 伍建伟, 甘林, 周洪威 申请人:桂林电子科技大学