[發明專利]一種基于模態試驗質量線的激勵輔助裝置及計算方法

在審

• 申請號: 202110703947.9
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113432786A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 杜中剛;劉夫云;葉明松;孫永厚;湯金帥;鄧聚才;許恩永;馮哲;王方圓;趙德平
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學;東風柳州汽車有限公司
• 主分類號: G01M1/10
• 分類號: G01M1/10;G01M1/02;G06F17/16
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 陶平英

1.一種基于模態試驗質量線的激勵輔助裝置，其特征在于，包括一對鎖緊機構，待測件的兩端設在鎖緊機構上，每個鎖緊機構包括4個鎖緊單元，4個鎖緊單元通過緊固鋼絲連接形成矩形框架；

所述的鎖緊單元，是直角形的基體，基體的一端凹槽，凹槽內設有棘輪轉動軸，棘輪轉動軸的兩端貫穿基體，棘輪轉動軸的其中一端固定有棘輪，棘輪上方的基體上設有卡針基座，卡針基座固定在基體上，卡針基座上設有卡針軸，卡針軸的端部設有卡針，卡針與棘輪嚙合；凹槽內的棘輪轉動軸上間隔設有兩個鋼絲套，棘輪轉動軸的前下方設有與棘輪轉動軸平行的導線軸，導線軸前方的凹槽底部上設有細準調節片，細準調節片的兩端分別設有豎直設置的導向軸，導向軸貫穿細準調節片，兩根導向軸之間的細準調節片的中部設有螺紋孔，細調螺栓從凹槽頂部的基體穿入凹槽內與細準調節片上的螺紋孔連接并穿過凹槽底部的基體；鋼絲套上分別纏繞緊固鋼絲，緊固鋼絲的端部從鋼絲套引出繞過導線軸的底部，并穿過導線軸與細準調節片之間的間隙從細準調節片的上表面穿出凹槽，與相鄰的鎖緊單元基體另一端上的鋼絲緊固孔通過緊固螺栓連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于模態試驗質量線的激勵輔助裝置，其特征在于，所述的基體，直角處的內側設有磁鐵槽，磁鐵槽上鑲嵌有磁鐵，利用磁鐵的磁力，用于對設在鎖緊機構上的待測件進行初步固定。

3.根據權利要求1所述的一種基于模態試驗質量線的激勵輔助裝置，其特征在于，所述的棘輪轉動軸，設有棘輪一端的端面設為六邊形。

4.用權利要求1-3任一所述的一種基于模態試驗質量線的激勵輔助裝置測量并計算慣量參數的方法，包括如下步驟：

1)將激勵輔助裝置放置于工作臺上，待測件的兩端設在鎖緊機構上，先用基體中的磁鐵初步固定待測件的位置；

2)將緊固鋼絲從鋼絲套引出繞過導線軸的底部，并穿過導線軸與細準調節片之間的間隙從細準調節片的上表面穿出凹槽，與相鄰的鎖緊單元基體另一端上鋼絲緊固孔通過緊固螺栓連接扭緊；

3)確定緊固鋼絲的長度后，扭轉棘輪轉動軸，對鋼絲繩進行初步緊固；初步緊固后，通過扭轉細調螺栓，使細準調節片升高，加緊鋼絲繩，在此過程中，通過力錘敲擊激勵輔助裝置，檢驗緊固性，直到滿足緊固條件后，停止扭轉細調螺栓，完成待測件的緊固工作，采用模態錘擊法敲擊輔助裝置直角處的邊角點，保證XYZ方向至少有2次敲擊，獲取待測件的頻響函數，按照質量線算法計算整個系統的(包括激勵輔助裝置)慣性參數；

4)確定激勵輔助裝置的質量m⁰和相對激勵輔助裝置的基體中某一點的轉動慣量和慣性積并將該點定義為參點，同時布置激勵裝置時要按對稱方式成對的布置，激勵裝置布置在待測件坐標軸的某個方向的最外側，激發整個系統的六階剛體模態；

5)布置完裝置后，測量傳感器放置的響應坐標和力錘激勵的坐標，同時測量參點在待測件參考坐標系下的坐標(x⁰ y⁰ z⁰)，按照質量線的測試結果和下述公式(1)、公式(2)計算方法，計算整個系統的慣性參數，

公式(1)中，設在待測剛體上的某點i處施加的激勵力F_i＝(f_ix f_iy f_iz)，為F_i激勵力下待測物的角加速度，(x_c y_c z_c)為測試系統的質心，為點j相對于參考點O的牽連加速度，m_a為測試系統總質量(待測件和激勵輔助裝置)；

公式(2)中，(x_Ji y_Ji z_Ji)為激勵點坐標，

6)通過下述公式(3)、公式(4)、公式(5)和公式(6)，計算待測件實際質量m^z、待測件的慣性參數(J^z_xx J^z_yy J^z_zz)、慣性積(J^z_yz J^z_xz J^z_xy)換熱質心坐標(x^z_c y^z_c z^z_c)：

m^z＝m_a-m⁰ (3)

質心位置由待測件質量分布決定，由于激勵輔助裝置為成對且對稱分布的，對質心影響可忽略不計。