凸輪式原位三點(diǎn)彎曲型疲勞力學(xué)性能測試平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種凸輪式原位三點(diǎn)彎曲型疲勞力學(xué)性能測試平臺(tái)，屬于精密儀器領(lǐng)域。主要由精密驅(qū)動(dòng)加載單元和手動(dòng)調(diào)整單元構(gòu)成。精密加載單元包括動(dòng)力組件、蝸輪蝸桿傳動(dòng)副、傳動(dòng)及執(zhí)行組件；手動(dòng)調(diào)整單元由壓頭調(diào)整組件、信號(hào)檢測組件等組成。精密加載單元是由無刷直流伺服電機(jī)與蝸輪蝸桿傳動(dòng)副機(jī)構(gòu)連接，主動(dòng)凸輪與滾子相接觸，滾子通過螺栓與擺桿連接，與擺桿連接的連接板與兩個(gè)支撐頭連接；手動(dòng)調(diào)整單元是由手動(dòng)平移臺(tái)緊固在連接板上，通過連接板來實(shí)現(xiàn)壓頭的位置粗調(diào)，連接板與壓頭之間裝有精密力傳感器。優(yōu)點(diǎn)在于：體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)簡單。在傳動(dòng)鏈上采用新穎凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)彎曲模式下的疲勞加載。實(shí)用性強(qiáng)。
【專利說明】凸輪式原位三點(diǎn)彎曲型疲勞力學(xué)性能測試平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及精密儀器領(lǐng)域，特別涉及原位力學(xué)性能測試領(lǐng)域，尤指一種與傳統(tǒng)傳動(dòng)方式不同的凸輪式原位三點(diǎn)彎曲型疲勞力學(xué)性能測試平臺(tái)。通過與電子掃描顯微鏡、金相顯微鏡等顯微成像儀器集成，該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)彎曲模式下的疲勞測試過程中樣品的微觀變形、裂紋的產(chǎn)生、長大，以及裂紋的擴(kuò)展路徑和疲勞損傷等實(shí)施原位觀測；可實(shí)現(xiàn)對(duì)載荷信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)換及控制，以一種較為新穎的方式精確測定樣品在微納米尺度下的力學(xué)特性，開展樣品在三點(diǎn)彎曲模式下的疲勞測試，為揭示材料在微納米尺度下的疲勞損傷及斷裂機(jī)制提供了測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]材料或構(gòu)件在受重復(fù)或交變載荷作用時(shí)，雖然材料或構(gòu)件所受載荷幅值遠(yuǎn)小于其抗拉強(qiáng)度或屈服強(qiáng)度，甚至小于彈性載荷，但經(jīng)反復(fù)的變形累積，最終發(fā)生斷裂破壞通常是由于疲勞載荷所致。并隨著微機(jī)電系統(tǒng)、超精密機(jī)械及其制造等微小、精密學(xué)科的迅猛發(fā)展，材料微觀力學(xué)性能原位測試技術(shù)被賦予的要求也越來越高，希望通過原位力學(xué)測試手段揭示出外界載荷作用下材料變形損傷的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)更為新穎的現(xiàn)象和規(guī)律。所謂的原位力學(xué)性能測試方法是指在微/納米尺度下對(duì)試件材料進(jìn)行力學(xué)性能測試的過程中，通過掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡等儀器對(duì)多種載荷作用下材料發(fā)生的微觀變形、損傷進(jìn)行全程動(dòng)態(tài)監(jiān)測的一種力學(xué)測試方法。傳統(tǒng)的微加載裝置在檢測加載力方面存在著無法檢測或檢測精度不高的問題，或者檢測裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)較高。
[0003]目前，國內(nèi)外已研發(fā)的力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)，大多都是體積過大，價(jià)格昂貴，還沒有集成彎曲和疲勞測試的裝置，材料在單載荷的依次加載和多載荷的同時(shí)加載所表現(xiàn)的力學(xué)性能是不一樣的，因此通過本試驗(yàn)平臺(tái)可以對(duì)多載荷作用下的材料微觀力學(xué)性能進(jìn)行深入的研究。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種凸輪式原位三點(diǎn)彎曲型疲勞力學(xué)性能測試平臺(tái)，解決了目前彎曲測試技術(shù)存在的費(fèi)用昂貴、體積大、傳動(dòng)鏈復(fù)雜、重量重、測試精度低及兼容性差等問題。本實(shí)用新型具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、測試精度高、可提供的測試內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。可在進(jìn)行原位三點(diǎn)彎曲測試的同時(shí)，結(jié)合相關(guān)軟件算法，自動(dòng)擬合生成彎曲載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，即可得到材料的彎曲模量、屈服極限和斷裂強(qiáng)度等重要力學(xué)參數(shù)；也可通過反復(fù)多次地對(duì)材料試件進(jìn)行三點(diǎn)彎曲加載和卸載，從一定程度上反映出樣品的抗疲勞性能。本實(shí)用新型提供了一種新的測試平臺(tái)，可對(duì)特征尺寸毫米級(jí)以上三維試件實(shí)施跨尺度原位三點(diǎn)彎曲模式下的疲勞力學(xué)性能測試，配合電子顯微鏡材料等顯微成像設(shè)備對(duì)材料的微觀變形、損傷及斷裂過程實(shí)施原位觀測，以揭示材料在微納米尺度下的力學(xué)特性和損傷斷裂機(jī)制。
[0005]本實(shí)用新型的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):[0006]凸輪式原位三點(diǎn)彎曲型疲勞力學(xué)性能測試平臺(tái)，包括精密加載工作單元和手動(dòng)調(diào)整單元兩部分，所述精密加載工作單元結(jié)構(gòu)包括動(dòng)力組件、蝸輪蝸桿傳動(dòng)副、傳動(dòng)及執(zhí)行組件，所述手動(dòng)調(diào)整單元包括壓頭調(diào)整組件和信號(hào)檢測組件；
[0007]所述精密加載工作單元的動(dòng)力組件、傳動(dòng)及執(zhí)行組件是:無刷直流伺服電機(jī)30通過電機(jī)支撐座5緊固安裝在底板31上，所述無刷直流伺服電機(jī)30軸與蝸桿4通過螺釘緊固連接，蝸輪6與蝸桿4構(gòu)成蝸輪蝸桿傳動(dòng)副；兩側(cè)盤式凸輪1、II 2、7通過過盈配合安裝蝸輪軸3上，且該蝸輪軸3通過軸承支撐在凸輪座1、11 1、8上，凸輪座1、II 1、8通過沉頭螺釘緊固在底板31上；凸輪1、11 2、7分別與滾子1、II 9、28光滑接觸，擺桿1、11 27、11、滾子1、II 9、28分別與銷桿通過間隙和過盈配合相連接，擺桿1、II 27,11內(nèi)側(cè)分別通過鏈接螺釘與連接板1、11 15、26相連，連接板1、II 15、26與支撐頭1、II 16、25通過緊固螺釘緊固，由于連接板1、II 15,26距離滾子1、II 9、284倍于擺桿尾端，可實(shí)現(xiàn)4倍減速和增力的作用；標(biāo)準(zhǔn)試件19用AB膠粘固在支撐頭1、II 16,25上。支撐頭1、II 16,25可在兩側(cè)導(dǎo)軌1、11 24、17內(nèi)滑動(dòng)，兩側(cè)導(dǎo)軌1、11 24、17起到導(dǎo)向的作用，保證支撐頭輸出精密的直線位移。為了保證滾子始終與凸輪相接觸，擺桿1、11 27、11兩側(cè)裝有復(fù)位彈簧1、II 12、29，其下端鉤住連接在底板31上的帶孔銷釘10，上端勾在固定在擺桿1、II 27、11的螺釘13上。
[0008]所述的壓頭調(diào)整組件和信號(hào)檢測組件包括:手動(dòng)平移臺(tái)22、金剛石壓頭20和精密力傳感器23，所述手動(dòng)平移臺(tái)22通過六角螺釘緊固在支撐板18上，上端與連接桿21通過螺紋連接；精密力傳感器23上端與連接桿21通過螺紋連接，下端和金剛石壓頭22通過螺紋連接，金剛石壓頭20與標(biāo)準(zhǔn)試件19中部相接觸；在加載前，可通過調(diào)節(jié)手動(dòng)平移臺(tái)22的調(diào)節(jié)螺桿來粗調(diào)金剛石壓頭22與標(biāo)準(zhǔn)試件19之間的距離，保證金剛石壓頭22與標(biāo)準(zhǔn)試件19相接觸，從而保證疲勞三點(diǎn)彎曲的準(zhǔn)確性。
[0009]所述的支撐頭1、II 16,25的一部分充當(dāng)滑塊作用，可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，導(dǎo)軌1、II 24、17與支撐板18通過螺釘剛性連接，通過導(dǎo)軌1、11 24、17的對(duì)支撐頭1、II 16、25的導(dǎo)向和支承，從而保證支撐頭1、11 16、25在做上下疲勞運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平穩(wěn)、均衡。
[0010]所述的盤式凸輪1、II 2、7做升程和回程運(yùn)動(dòng)，通過滾子1、II 9、28從而帶動(dòng)兩側(cè)擺桿1、II 27,11做上下擺動(dòng)，擺桿1、II 27,11上鉸接的連接板1、II 15,26帶動(dòng)支撐頭
1、II 16,25做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了將盤式凸輪1、II 2、7的轉(zhuǎn)動(dòng)變成支撐頭1、II 16,25的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；復(fù)位彈簧1、II 12,29保證了滾子1、II 9、28與盤式凸輪1、II 2、7始終相接觸，保證了擺桿1、II 27、11的精確擺動(dòng)。
[0011]可以根據(jù)盤式凸輪1、11 2、7的設(shè)計(jì)，利用數(shù)學(xué)的方法，來計(jì)算出支撐頭1、11 16、
25的直線行程距離是和凸輪轉(zhuǎn)過的距離是成一定比例的，再根據(jù)無刷直流伺服電機(jī)30的轉(zhuǎn)速，就可以計(jì)算出加載行程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)彎曲試驗(yàn)的精確加載。
[0012]在疲勞三點(diǎn)彎曲測試過程中，金剛石壓頭20始終保持固定，兩端支撐頭1、II 16、25上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件19實(shí)施三點(diǎn)彎曲疲勞加載，這樣設(shè)計(jì)就可以保證，在利用掃描電子顯微鏡或光學(xué)顯微鏡對(duì)整個(gè)試驗(yàn)過程進(jìn)行原位觀測的過程中，標(biāo)準(zhǔn)試件19的中間部位，即最有利的被觀測位置，始終處于有利視野范圍內(nèi)。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于:相比較傳統(tǒng)的彎曲試驗(yàn)機(jī)，本實(shí)用新型采用的是凸輪滾子傳動(dòng)鏈傳動(dòng)，以往的三點(diǎn)彎曲裝置采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，只能實(shí)現(xiàn)單向的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，不能實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)彎曲模式下的疲勞測試。而本實(shí)用新型可通過凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)支撐頭的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)彎曲模式下的疲勞試驗(yàn)，為揭示多載荷作用下的材料微觀力學(xué)性能提供了一種新的試驗(yàn)裝置。再和配套的顯微鏡設(shè)備配合使用，即可實(shí)現(xiàn)原位觀測，更好的進(jìn)行微納米尺度范疇的力學(xué)性能研究。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、剛度高、傳動(dòng)鏈簡單、可提供的測試內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣泛，可以對(duì)各種材料的宏觀試件進(jìn)行跨尺度原位力學(xué)測試，通過載荷信號(hào)的同步檢測，結(jié)合相關(guān)軟件算法，可自動(dòng)擬合生成彎曲載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，并可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、間歇等多種加載方式，對(duì)材料及其制品在彎曲載荷在下的微觀變形進(jìn)行動(dòng)態(tài)在線觀測，以揭示材料在微納米尺度下的力學(xué)行為和損傷斷裂機(jī)制，實(shí)用性強(qiáng)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。
[0015]圖1為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的另一立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型的主視示意圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型的后視示意圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型微旋轉(zhuǎn)的俯視示意圖；
[0020]圖6為壓力角計(jì)算原理。
[0021]1、凸輪座I ;2、盤式凸輪I ;3、蝸輪軸；4、蝸桿；5、電機(jī)支撐座；6、蝸輪；7、盤式凸輪II ;8、凸輪座II ;9、滾子II ;10、帶孔銷釘；11、擺桿II ;12、復(fù)位彈簧II ;13、螺釘II ；
14、擺桿支撐座I ;15、連接板II ;16、支撐頭II ;17、導(dǎo)軌II ;18、支撐板；19、標(biāo)準(zhǔn)試件；20、金剛石壓頭；21、連接桿；22、手動(dòng)平移臺(tái)；23、力傳感器；24、導(dǎo)軌I ;25、支撐頭I ;26、連接板I ;27、擺桿I ;28、滾子I ;29、彈簧I ;30、無刷直流伺服電機(jī)；31、底板；32擺桿支撐座II。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的詳細(xì)內(nèi)容及其【具體實(shí)施方式】。
[0023]參見圖1至圖5所示，本實(shí)用新型的凸輪式原位三點(diǎn)彎曲型疲勞力學(xué)性能測試平臺(tái)，包括精密加載工作單元和手動(dòng)調(diào)整單元兩部分，所述精密加載工作單元結(jié)構(gòu)包括動(dòng)力組件、蝸輪蝸桿傳動(dòng)副、傳動(dòng)及執(zhí)行組件，所述手動(dòng)調(diào)整單元包括壓頭調(diào)整組件和信號(hào)檢測組件；
[0024]所述加載工作臺(tái)的動(dòng)力組件、傳動(dòng)及執(zhí)行組件是:無刷直流伺服電機(jī)30與蝸桿4連接，蝸輪6與蝸桿4構(gòu)成齒輪副，進(jìn)一步蝸輪軸3與兩側(cè)盤式凸輪1、11 2、7剛性連接，且凸輪1、11 2、7與滾子1、11 9、28相接觸，擺桿1、Π 27、11與滾子1、11 9、28連接，通過連接板1、11 15、26與支撐頭1、11 16、25連接，標(biāo)準(zhǔn)試件19用AB膠粘固在支撐頭1、1116、25上；其中，無刷直流伺服電機(jī)30與電機(jī)支撐座5緊固連接，該電機(jī)支撐座5與底板32通過沉頭螺釘連接；該蝸輪軸3和緊密軸承通過凸輪座1、8與底板32相連接；兩側(cè)盤式凸輪1、II 2、7轉(zhuǎn)動(dòng)，與滾子1、II 9、28相接觸，滾子1、II 9、28與擺桿Ι、ΙΙ 27、11用六角螺栓相連接；連接板1、11 15、26鉸接在擺桿Ι、ΙΙ 27、11上，兩側(cè)的支撐頭Ι、ΙΙ 16,25與連接板15、26通過螺釘連接，在固定在支撐板18上的兩側(cè)導(dǎo)軌1、II 24、17上做上下導(dǎo)向；復(fù)位彈簧1、II 12,29的下端是通過帶孔的銷釘10固定在底板32上。上端勾在固定在擺桿1、II 27、11的螺釘13上。
[0025]所述的金剛石壓頭調(diào)整組件和信號(hào)檢測組件是:手動(dòng)平移臺(tái)22、金剛石壓頭20和精密力傳感器23 ;手動(dòng)平移臺(tái)22通過六角螺釘緊固在支撐板18上，上端與連接桿21連接；精密力傳感器23 —端與連接桿21通過螺紋連接，另一端和金剛石壓頭22通過螺紋連接，并通過螺母緊固；金剛石壓頭20作用于標(biāo)準(zhǔn)試件19中部。
[0026]與連接板15、26通過螺釘連接的支撐頭1、II 16,25的一部分充當(dāng)滑塊作用，在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，導(dǎo)軌Ι、Π 24、17與支撐板18剛性連接，運(yùn)用導(dǎo)軌1、ΙΙ 24、17的導(dǎo)向、支承作用，保證支撐頭1、11 16、25運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平穩(wěn)、均衡。
[0027]盤式凸輪1、II 2、7通過滾子1、II 9、28驅(qū)動(dòng)兩側(cè)擺桿1、II 27、11擺動(dòng)，擺桿
I>11 27、11上鉸接的連接板1、11 15、26帶動(dòng)支撐頭1、II 16、25，從而將盤式凸輪1、
II2、7的轉(zhuǎn)動(dòng)變成支撐頭1、II 16,25的上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；支撐頭1、II 16,25的向下運(yùn)動(dòng)是通過復(fù)位彈簧1、II 12,29的收緊來實(shí)現(xiàn)的。
[0028]可以根據(jù)盤式凸輪1、II 2、7的設(shè)計(jì)，利用數(shù)學(xué)的方法，來計(jì)算出支撐頭1、II16,25的直線行程距離是和凸輪轉(zhuǎn)過的距離是成一定比例的，再根據(jù)無刷直流伺服電機(jī)30的轉(zhuǎn)速，就可以計(jì)算出加載行程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)彎曲試驗(yàn)的精確加載。
[0029]在三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)過程中，金剛石壓頭20保持固定，兩端支撐頭1、11 16、25對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件19實(shí)施三點(diǎn)彎曲加載，這樣設(shè)計(jì)就可以保證，加載過程中試件高度的調(diào)節(jié)，便于觀測。
[0030]參見圖1至圖5，本實(shí)用新型由加載單元和手動(dòng)調(diào)整單元兩部分構(gòu)成。其中，力口載單元結(jié)構(gòu)包括動(dòng)力組件、蝸輪蝸桿傳動(dòng)副、傳動(dòng)及執(zhí)行組件；手動(dòng)調(diào)整單元由壓頭調(diào)整組件、信號(hào)檢測組件等組成。
[0031]所述加載單元的動(dòng)力組件、傳動(dòng)及執(zhí)行組件是由無刷直流伺服電動(dòng)機(jī)30提供動(dòng)力輸出，無刷直流伺服電機(jī)30與蝸桿4連接，蝸輪6與蝸桿4構(gòu)成蝸輪蝸桿傳動(dòng)副，因其具有較大的傳動(dòng)比，無刷直流伺服電機(jī)30每轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，相應(yīng)蝸輪軸3的旋轉(zhuǎn)角可以達(dá)到很小的水平，以實(shí)現(xiàn)微小、精密的分度。蝸輪軸3與兩側(cè)盤式凸輪1、II 2、7剛性連接，進(jìn)一步將動(dòng)力傳遞到兩側(cè)盤式凸輪1、11 2、7上，轉(zhuǎn)變成凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，而盤式凸輪1、II 2、7與滾子1、II 9、28相接觸，擺桿1、II 27、11與滾子1、II 9、28相連接，通過連接板1、II 15、26與支撐頭1、11 16、25連接，標(biāo)準(zhǔn)試件19用AB膠粘固在支撐頭1、11 16、25上；在兩側(cè)導(dǎo)軌1、II 24、17導(dǎo)向作用下，帶動(dòng)支撐頭1、II 16、25輸出豎直方向的精密的直線運(yùn)動(dòng)。其中，無刷直流伺服電機(jī)30通過電機(jī)緊固螺釘與電機(jī)支撐座5緊固連接，該電機(jī)支撐座5與底板32通過沉頭螺釘連接；該蝸輪軸3通過緊密軸承安裝在凸輪座1、8上，與底板32固定連接；蝸輪軸3帶動(dòng)兩側(cè)盤式凸輪1、II 2、7轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了將電機(jī)的動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)化成凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，盤式凸輪1、11 2、7通過復(fù)位彈簧1、II 12、29的作用始終與滾子1、II 9、28相接觸，保證了擺桿的精確地上下擺動(dòng)，使得通過凸輪1、11 2、7的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精確的控制支撐頭1、11 16、25的加載行程；滾子1、11 9、28與擺桿1、11 27、11用銷軸相連接；連接板1、II 15、26鉸接在擺桿1、II 27、11上，兩側(cè)的支撐頭1、II 16、25與連接板
15、26通過螺釘連接，在固定在支撐板18上的兩側(cè)導(dǎo)軌1、11 24、17上做上下導(dǎo)向；復(fù)位彈簧1、II 12,29的下端是通過帶孔的銷釘10固定在底板32上。上端勾在固定在擺桿1、II27、11的螺釘13上。
[0032]所述的壓頭調(diào)整組件和信號(hào)檢測組件是:手動(dòng)平移臺(tái)22、金剛石壓頭20和力傳感器23，手動(dòng)平移臺(tái)22通過六角螺釘緊固在支撐板18上，上端與連接桿21連接，通過調(diào)節(jié)手動(dòng)平移臺(tái)22的高度，將金剛石壓頭20調(diào)整到合適位置；精密力傳感器23 —端與連接桿21通過螺紋連接，另一端和金剛石壓頭22通過螺紋連接，并通過螺母緊固，力傳感器23的受力方向與標(biāo)準(zhǔn)試件19在載荷作用下的伸縮方向一致，以保證載荷信號(hào)檢測的同步性和準(zhǔn)確性；金剛石壓頭20作用于標(biāo)準(zhǔn)試件19中部。
[0033]與連接板15、26通過螺釘連接的支撐頭1、II 16、25，支撐頭1、II 16,25與導(dǎo)軌
1、II24、17連接的部分充當(dāng)滑塊作用，在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，帶動(dòng)整個(gè)支撐頭1、II 16,25上下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌1、11 24、17與支撐板18緊固連接，運(yùn)用導(dǎo)軌1、11 24、17的導(dǎo)向、支承作用，保證支撐頭1、II 16,25運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平穩(wěn)、均衡。
[0034]盤式凸輪1、II 2、7通過滾子1、II 9、28驅(qū)動(dòng)兩側(cè)擺桿1、II 27、11擺動(dòng)，擺桿I >11 27、11上鉸接的連桿1、11 15、26帶動(dòng)支撐頭1、II 16、25，從而將盤式凸輪1、II
2、7的轉(zhuǎn)動(dòng)變成支撐頭1、1116、25的直線運(yùn)動(dòng)；支撐頭1、II 16、25的向下運(yùn)動(dòng)是通過復(fù)位彈簧1、II 12、29的收緊來實(shí)現(xiàn)的。
[0035]利用數(shù)學(xué)的方法，來計(jì)算出支撐頭1、II 16,25的直線行程距離是和凸輪轉(zhuǎn)過的距離是成一定比例的 ，再 根據(jù)無刷直流伺服電機(jī)30的轉(zhuǎn)速，就可以計(jì)算出加載行程，根據(jù)蝸輪蝸桿傳動(dòng)副的傳動(dòng)特點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)30每轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，相應(yīng)盤式凸輪1、II 2、7的旋轉(zhuǎn)角可以達(dá)到很小的水平，帶動(dòng)支撐頭1、II 16,25實(shí)現(xiàn)微小、精密的加載步長，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)彎曲試驗(yàn)的精確加載。
[0036]在三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)過程中，金剛石壓頭20保持固定，兩端支撐頭1、11 16、25對(duì)樣件19實(shí)施三點(diǎn)彎曲加載，這樣設(shè)計(jì)就可以保證，加載過程中試件高度的調(diào)節(jié)，便于觀測。
[0037]可根據(jù)盤式凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及擺桿的設(shè)計(jì)，確定出擺桿A、凸輪軸與擺桿軸的中心距L、滾子半徑rA、凸輪基圓半徑如圖所示，計(jì)算壓力角有如下公式:
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種凸輪式原位三點(diǎn)彎曲型疲勞力學(xué)性能測試平臺(tái)，其特征在于:包括精密加載工作單元和手動(dòng)調(diào)整單元兩部分,所述精密加載工作單元結(jié)構(gòu)包括動(dòng)力組件、蝸輪蝸桿傳動(dòng)畐O、傳動(dòng)及執(zhí)行組件，所述手動(dòng)調(diào)整單元包括壓頭調(diào)整組件和信號(hào)檢測組件； 所述精密加載工作單元的動(dòng)力組件、傳動(dòng)及執(zhí)行組件是:無刷直流伺服電機(jī)(30)通過電機(jī)支撐座(5 )緊固安裝在底板(31)上，所述無刷直流伺服電機(jī)(30 )軸與蝸桿(4 )通過螺釘緊固連接，蝸輪(6)與蝸桿(4)構(gòu)成蝸輪蝸桿傳動(dòng)副；兩側(cè)盤式凸輪1、II (2,7)通過過盈配合安裝蝸輪軸(3)上，且該蝸輪軸(3)通過軸承支撐在凸輪座1、II (1、8)上，凸輪座1、II (1、8)通過沉頭螺釘緊固在底板(31)上；凸輪1、II (2、7)分別與滾子1、II (9、28)光滑接觸，擺桿1、II (27、11)、滾子1、II (9,28)分別與銷桿通過間隙和過盈配合相連接，擺桿1、II (27,11)內(nèi)側(cè)分別通過鏈接螺釘與連接板1、II (15、26)相連，連接板1、II (15、26)與支撐頭1、11(16、25)通過緊固螺釘緊固；支撐頭1、II (16、25)可在兩側(cè)導(dǎo)軌1、II(24,17)內(nèi)滑動(dòng)，兩側(cè)導(dǎo)軌1、11(24、17)起到導(dǎo)向的作用，擺桿1、II (27、11)兩側(cè)裝有復(fù)位彈簧1、11 (12、29)，其下端鉤住連接在底板(31)上的帶孔銷釘(10)，上端勾在固定在擺桿1、II (27、11)的螺釘(13)上，擺桿1、II (27、11)與擺桿支撐座1、II (14、32)相鉸接，擺桿支撐座1、II (14、32)固定在底板(31)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪式原位三點(diǎn)彎曲型疲勞力學(xué)性能測試平臺(tái)，其特征在于:所述的壓頭調(diào)整組件和信號(hào)檢測組件包括:手動(dòng)平移臺(tái)(22)、金剛石壓頭(20)和精密力傳感器(23)，所述手動(dòng)平移臺(tái)(22)通過六角螺釘緊固在支撐板(18)上，上端與連接桿(21)通過螺紋連接；精密力傳感器(23)上端與連接桿(21)通過螺紋連接，下端和金剛石壓頭(22)通過螺紋連接，金剛石壓頭(20)與標(biāo)準(zhǔn)試件(19)中部相接觸。
【文檔編號(hào)】G01N3/34GK203643273SQ201320850716
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】趙宏偉, 張鵬, 佟達(dá), 程虹丙, 李澤君 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)
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