(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210600709.X (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 赵广　赵向阳　胡嘉麟　黄巍　 王永泉　郭梅　 (74)专利代理 机构 大连理工大 学专利中心 21200 专利代理师 温福雪 (51)Int.Cl. G01N 3/22(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 花键连接结构接触刚度识别装置及识别方 法 (57)摘要 本发明属于航空航天传动领域,提出了花键 连接结构接触刚度识别装置及识别方法。 该装置 包括呈间距的支座和对中支 撑轴承座； 内花键座 与支座刚性固结； 外花键轴一端固定于对中支撑 轴承座， 另 一端为自由端且穿过内花键座， 其上 刚性固定配重盘； 外花键轴与内花键座锁紧； 扭 矩加载臂连接于外花键轴一端； 两个千斤顶分别 位于扭矩加载臂的两端； 两个压力传感器和两个 加速度传感器用于测量结构的扭矩载荷和振动 加速度。 本发 明通过固有 频率试验与基于薄层单 元的花键连接结构模态仿真数据， 可以实现花键 连接结构接触表面的接触刚度精确识别。 本发明 的花键连接结构接触刚度 识别装置及识别方法， 设计精巧且结构简单， 可重复性强且识别精度 高。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115096721 A 2022.09.23 CN 115096721 A 1.一种花键连接结构接触刚度识别装置， 其特征在于， 该花键连接结构接触刚度识别 装置包括胀紧套(1)、 配重盘(2)、 加速度传感器(3)、 外花键轴(4)、 止口(5)、 压力传感器 (6)、 扭矩加载臂(7)、 数字显示仪(8)、 保持性电荷放大器(9)、 花键刚度试验台底座(10)、 千 斤顶(11)、 对中支撑轴承座(12)、 支座(13)、 主螺母(14)、 内花键座(15)、 工控机(16)和动态 数据采集仪(17)； 支座(13)和对中支撑轴承座(12)成间距固定于花键刚度试验台底座(10)上； 内花键座 (15)与支座(13)刚性固结； 外花键轴(4)一端固定于对中支撑轴承座(12)， 另一端穿过内花 键座(15)后， 其上通过胀紧套(1)刚性固定配重盘(2)； 外花键轴(4)上的止口(5)与主螺母 (14)配合将 外花键轴(4)与内花键座(15)锁紧； 扭矩加载臂(7)可拆卸垂 直连接于外花键轴 (4)的固定端； 两个千斤顶(11)分别位于扭矩加载臂(7)的两端， 且分别位于一端 上方、 另一 端下方， 距外花键轴(4)的中心轴线等距； 两个压力传感器(6)位于千斤顶(11)与扭矩加载臂(7)间， 且连接至保持性电荷放大器 (9)， 压力信号通过保持性电荷放大器(9)放大后实时在数字显示仪(8)上显示； 两个加速度 传感器(3)分别位于外花键轴(4)表面和配重盘(2)表面， 并与动态数据采集仪(17)和工控 机(16)相连， 用于测量结构的振动加速度。 2.一种花键连接结构接触刚度识别方法， 其特 征在于， 包括 步骤如下： 步骤一、 组建花键连接结构接触刚度识别装置； 步骤二、 利用扭矩加载臂(7)处的千斤顶(1 1)施加扭矩载荷T； 步骤三、 扭矩T加载后， 待整个花键连接结构状态稳定， 锤击外花键轴(4)另一端和配重 盘(2)的不同位置； 步骤四、 根据加速度传感器(3)、 工控机(16)获得该扭矩T下对应的花键连接结构的频 率值； 步骤五、 利用扭矩加载臂(7)处的千斤顶(11)施加逐步增大的扭矩载荷， 到达最大扭矩 Tmax后， 再 逐渐卸载 扭矩载荷； 步骤六、 重复上述 步骤五不少于4次； 步骤七、 改变所施加的扭矩载荷， 重复步骤六， 直至 完成所有扭矩载荷工况测试； 步骤八、 利用薄层单元法赋予花键连接结构模型一定厚度的环形薄层单元， 通过改变 环形薄层单元的弹性模量E， 对花键连接结构模型进 行有限元模态分析进而获得弹性模量E 与固有频率之间的关系； 步骤九、 花键连接结构接触刚度识别方法： S9.1定义试验结果和仿真模型模态结果的平方误差函数： 其中， 表示花键 连接结构固有特性试验中特定 扭矩力作用下的一、 四、 六阶固有 频率； 表示通过薄层单元法仿真计算得到的一、 四、 六阶频率拟 合函数； ηi表示试验 测得的各阶固有频率权 重比， 表示各阶固有频率对扭矩变化的敏感程度， 定义 为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115096721 A 2S9.2利用Matlab软件求得使R(N)最小的弹性模量值， 通过公式： h为薄层单元的 厚度， 识别出不同扭矩载荷所对应花键 接触面的单位 面积接触刚度值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115096721 A 3