本發(fā)明涉及一種用于摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的試樣夾具，更具體的說，本發(fā)明主要涉及一種可自動(dòng)調(diào)平的端面接觸式上試樣夾具。

背景技術(shù)：
由于發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得相互接觸的機(jī)械零件之間因?yàn)槟Σ猎斐闪慵p傷。微動(dòng)磨損是發(fā)生在有極小振幅運(yùn)動(dòng)的機(jī)械零件中的一種損傷方式，是工程中最為常見、最普遍的一種損傷形式。通過模擬實(shí)際工況環(huán)境來研究材料的摩擦磨損性能，是提升機(jī)械零部件壽命的有效手段。摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)是一種用于研究材料接觸表面之間摩擦磨損和潤滑性能的科學(xué)儀器，實(shí)驗(yàn)用試樣的夾持固定是真實(shí)反映材料摩擦磨損性能的重要環(huán)節(jié)。為了能夠真實(shí)模擬實(shí)際工況環(huán)境，摩擦磨損實(shí)驗(yàn)要求上下試樣的測(cè)試面必須完整均勻接觸。一個(gè)性能優(yōu)異的試樣夾具除了保證上下試樣測(cè)試面的完整均勻接觸外，夾具的易裝夾性、高剛性、耐磨損、不損傷試樣、裝夾穩(wěn)定牢固及小型輕便性能也是高性能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的基本要求。尤其對(duì)于微動(dòng)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，由于運(yùn)動(dòng)的幅度非常?。ㄍǔＴ谖⒚准?jí)別），更對(duì)夾具的剛性及夾持穩(wěn)定性提出了更高的要求。目前，國內(nèi)關(guān)于試驗(yàn)機(jī)試樣夾具的專利多集中于材料拉伸試驗(yàn)機(jī)，如公開號(hào)為CN103645092的中國發(fā)明專利，授權(quán)公告號(hào)為CN203629956的中國實(shí)用新型專利等，而針對(duì)于摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的試樣夾具還未見有授權(quán)專利。摩擦磨損實(shí)驗(yàn)中，常見的試樣接觸方式主要有點(diǎn)-面接觸、線-面接觸、面-面接觸三種形式。目前市面上線-面接觸、點(diǎn)-面接觸式上試樣夾具技術(shù)上比較成熟，而用于實(shí)現(xiàn)面-面接觸摩擦磨損實(shí)驗(yàn)的上試樣夾具則很少。傳統(tǒng)的面-面接觸式上試樣一般都采用矩形塊狀試樣，由于夾具要同時(shí)夾持4個(gè)面，所以試樣很難夾緊，且夾緊易造成試樣傾斜。并且，由于加工精度、裝配精度等的影響，面-面接觸式摩擦磨損試驗(yàn)中，上下試樣測(cè)試面之間都會(huì)有一個(gè)較小的角度，不能完整均勻接觸，從而造成實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的偏差。因而有必要針對(duì)現(xiàn)有上試樣的夾具結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的之一在于針對(duì)上述不足，提供一種可自動(dòng)調(diào)平的端面接觸式上試樣夾具，以期望解決現(xiàn)有技術(shù)中端面接觸式夾具在摩擦磨損試驗(yàn)中不能穩(wěn)定夾持上試樣，以及上下試樣無法均勻接觸出現(xiàn)偏心載荷，造成摩擦磨損試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差等技術(shù)問題。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明所提供的一種可自動(dòng)調(diào)平的端面接觸式上試樣夾具，包括基體，所述基體固定在底板上，且所述基體還與基體壓板活動(dòng)連接，所述基體與基體壓板的內(nèi)側(cè)共同構(gòu)成為同心凹環(huán)球面，且底板上設(shè)有調(diào)平球窩與調(diào)平球，所述調(diào)平球與調(diào)平球窩大小相匹配并置于調(diào)平球窩的內(nèi)部；所述的上試樣夾具還包括夾具本體與夾具壓板，所述夾具本體與夾具壓板的外側(cè)共同構(gòu)成與所述同心凹環(huán)球面相吻合的同心環(huán)球面，且夾具本體與夾具壓板的內(nèi)側(cè)均設(shè)有與試樣相吻合的同軸半圓柱凹面，用于由夾具本體與夾具壓板共同將待夾持試樣包絡(luò)在其中。作為優(yōu)選，進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述基體與基體壓板的外側(cè)共同組成同軸柱面，且所述基體通過銷軸與基體壓板的一端活動(dòng)連接，且基體壓板通過鎖緊螺釘或螺栓與基體固定連接。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述基體與基體壓板相連接的一端上分別設(shè)有相互對(duì)應(yīng)的徑向螺孔。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述調(diào)平球窩置于基體與基體壓板內(nèi)側(cè)同心凹環(huán)球面的中心處，用于使調(diào)平球窩到同心凹環(huán)球面與其在同一水平面上的任意位置的直線距離均相等。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述基體內(nèi)側(cè)與外側(cè)的弧面角度大于基體壓板內(nèi)側(cè)與外側(cè)的弧面角度。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述夾具本體內(nèi)側(cè)與外側(cè)的弧面角度大于夾具壓板內(nèi)側(cè)與外側(cè)的弧面角度。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述底板為矩形，且所述底板的四個(gè)角附近均設(shè)有螺孔，用于將上試樣夾具安裝在摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述調(diào)平球窩與調(diào)平球的最大半徑相等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是：夾具本體與夾具壓板具有與試樣相吻合的同軸半圓柱凹面，保證了試樣夾持后軸向位置的精確性以及夾持的固定穩(wěn)定性，且有利于試驗(yàn)中上試樣對(duì)中的操作，并且夾具本體與夾具壓板將試樣夾緊后可通過調(diào)平球在同心凹環(huán)球面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至上下試樣的測(cè)試面完整均勻接觸，使上下試樣之間的角度消失，有效提高了摩擦磨損試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；同時(shí)本發(fā)明所提供的一種可自動(dòng)調(diào)平的端面接觸式上試樣夾具結(jié)構(gòu)簡單，通過調(diào)整弧面及半徑尺寸可用于各類圓柱形平頭、圓柱形方頭試樣的端面接觸以及圓柱形球頭試樣的點(diǎn)面接觸摩擦磨損試驗(yàn)，應(yīng)用范圍廣闊。附圖說明圖1為用于說明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為用于說明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中基體與基體壓板結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為用于說明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中夾具本體與夾具壓板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為用于說明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中試樣的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1為基體、2為基體壓板、3為同心凹環(huán)球面、4為調(diào)平球窩、5為調(diào)平球、6為夾具本體、7為夾具壓板、8為同心環(huán)球面、9為同軸半圓柱凹面、10為同軸柱面、11為鎖緊螺釘或螺栓、12為底板、13為螺孔、14為試樣、15為銷軸。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。參考圖1及圖2所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種可自動(dòng)調(diào)平的端面接觸式上試樣夾具，包括基體1，該基體1固定在底板12上，且基體1還與基體壓板2活動(dòng)連接，更為重要的是，前述基體1與基體壓板2的內(nèi)側(cè)共同構(gòu)成為同心凹環(huán)球面3，并且在底板12上還需增設(shè)調(diào)平球窩4與調(diào)平球5，而調(diào)平球5需與調(diào)平球窩4大小相匹配，并置于調(diào)平球窩4的內(nèi)部；另外，結(jié)合圖3所示，本實(shí)施例中的上試樣夾具中還設(shè)有夾具本體6與夾具壓板7，而夾具本體6與夾具壓板7均置于基體1與基體壓板2的內(nèi)部，并且夾具本體6與夾具壓板7的外側(cè)共同構(gòu)成與同心凹環(huán)球面3相吻合的同心環(huán)球面8，且夾具本體6與夾具壓板7的內(nèi)側(cè)均設(shè)有與試樣相吻合的同軸半圓柱凹面9，用于由夾具本體6與夾具壓板7共同將待夾持試樣包絡(luò)在其中。而優(yōu)選的是，為保證調(diào)平球窩4與調(diào)平球5相互之間配合性，可將它們的最大半徑設(shè)置為相等。在本實(shí)施例中，夾具本體與夾具壓板具有與試樣相吻合的同軸半圓柱凹面，保證了試樣夾持后軸向位置的精確性以及夾持的固定穩(wěn)定性，且有利于試驗(yàn)中上試樣對(duì)中的操作，并且夾具本體與夾具壓板將試樣夾緊后可通過調(diào)平球在同心凹環(huán)球面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至上下試樣的測(cè)試面完整均勻接觸，使偏心載荷消失，有效提高了摩擦磨損試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。而另一方面，為方便夾具加工以及在摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上的安裝，還可使基體1與基體壓板2的外側(cè)共同組成同軸柱面10，并使基體1通過銷軸15與基體壓板2的一端活動(dòng)連接，且基體壓板2通過鎖緊螺釘或螺栓11與基體1固定連接。在基體1與基體壓板2上述的連接關(guān)系的基礎(chǔ)上，更加具體的結(jié)構(gòu)設(shè)置為，在基體1與基體壓板2相連接的一端上分別設(shè)置相互對(duì)應(yīng)的徑向螺孔。在參考圖3所示，為進(jìn)一步提升夾具調(diào)平的可實(shí)施性，發(fā)明人還對(duì)上述的調(diào)平球窩4的位置進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，認(rèn)為較為優(yōu)選的位置是將調(diào)平球窩4置于基體1與基體壓板2內(nèi)側(cè)同心凹環(huán)球面3的中心處，用于使調(diào)平球窩4到同心凹環(huán)球面3與其在同一水平面上的任意位置的直線距離均相等。從而當(dāng)調(diào)平球5配合試樣及夾具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，更容易使上下工件均勻接觸，杜絕兩者之間的偏差角度。正如圖2與圖3所示出的，在本發(fā)明用于解決技術(shù)問題更加優(yōu)選的一個(gè)實(shí)施例中，為保證夾具本體6與夾具壓板7夾緊試樣時(shí)能與試樣的外表面吻合接觸，避免出現(xiàn)夾具本體6與夾具壓板7閉合后受到試樣抵觸的問題，可將夾具本體6內(nèi)側(cè)與外側(cè)的弧面角度設(shè)置為大于夾具壓板7內(nèi)側(cè)與外側(cè)的弧面角度，同前述原理，也可將基體1內(nèi)側(cè)與外側(cè)的弧面角度大于基體壓板2內(nèi)側(cè)與外側(cè)的弧面角度，例如在本實(shí)施例中，將夾具本體6內(nèi)側(cè)與外側(cè)的弧面角度均設(shè)置為180度，將夾具壓板7的內(nèi)側(cè)與外側(cè)的弧面角度均設(shè)置為175度，同樣的，將基體1內(nèi)側(cè)與外側(cè)的弧面角度也設(shè)置為180度，將基體壓板2內(nèi)側(cè)與外側(cè)的弧面角度設(shè)置為175度；而剩余的5度則為預(yù)留空間，更有利于夾具夾緊試樣以及基體夾緊夾具。同時(shí)為方便夾具在摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上安裝，可在上述的底板12上預(yù)留螺孔13，通過螺栓進(jìn)行固定，而發(fā)明人考慮了常規(guī)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上螺孔的位置設(shè)置，將上述的底板12設(shè)置矩形，并將螺孔13設(shè)置在矩形四個(gè)角的附近。參考圖1至3所示，本發(fā)明上述優(yōu)選的一個(gè)實(shí)施例在實(shí)際使用中，將調(diào)平球5放入底板12上的調(diào)平球窩4中，再將試樣14放入夾具本體6與夾具壓板7之間，然后將三者一并放入基體1與基體壓板2之間，基體1與基體壓板2通過銷軸15連接，基體壓板2可圍繞銷軸15軸線旋轉(zhuǎn)，擰緊鎖定螺絲，基體1及基體壓板2向內(nèi)擠壓夾具本體6及夾具壓板7夾緊試樣的同時(shí)，基體1與基體壓板2相配合，在保持當(dāng)前試樣接觸狀態(tài)的情況下，將夾具本體6與夾具壓板7同時(shí)夾緊并固定。此時(shí)，夾具本體6與夾具壓板7通過同軸半圓柱凹面9將試樣包絡(luò)在其中，保證了試樣夾持的同軸性及穩(wěn)定性。同心環(huán)球面8與同心凹環(huán)球面3相切，使得試樣夾具可在基體內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)；調(diào)平球5與調(diào)平球窩4相切，并同時(shí)與夾具本體6的下底面相切，因而使得很小的偏心載荷就可使夾具本體在同心凹環(huán)球面3內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至上下試樣的測(cè)試面完整均勻接觸，偏心載荷消失，即上下試樣測(cè)試面之間的角度為0或接近于0。正如圖4所示，本發(fā)明按照上述的裝配方式可用于圓柱形平頭、圓柱形方頭試樣的端面接觸摩擦磨損試驗(yàn)，亦可用于圓柱形球頭試樣的點(diǎn)面接觸摩擦磨損試驗(yàn)。除上述以外，本發(fā)明所提供的一種可自動(dòng)調(diào)平的端面接觸式上試樣夾具還具有如下特點(diǎn)：1、采用圓柱狀試樣，試樣與試樣夾持面具有同樣的曲率半徑，保證了試樣夾持后軸向位置的精確性，解決了上試樣對(duì)中的問題；2、與傳統(tǒng)夾具依靠螺釘頂緊試樣的方式不同，本發(fā)明通過壓板固定試樣，克服了旋緊螺釘?shù)倪^程中螺釘前端擠壓試樣容易造成試樣圓柱面局部損壞的缺陷。使得一個(gè)試樣既可以用于端面接觸式摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，也可用于線面接觸式摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，就提高了試樣的利用率；4該上試樣夾具即可夾持圓柱形平頭試樣與圓柱形方頭試樣開展端面接觸式摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，也可夾持圓柱形球頭試樣開展點(diǎn)面接觸式摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，一種夾具兩種用途；5、通過修改夾具本體與夾具壓板上試樣固定同軸半圓柱凹面的曲率半徑，使得夾具可夾持任意半徑的圓柱形試樣；6、夾具通過銷軸與一個(gè)鎖緊螺釘或螺栓實(shí)現(xiàn)試樣的裝夾固定，使得試樣裝夾、拆卸更加簡單方便；7、由于試樣夾具可在基體內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，在外加載荷的作用下，上試樣可隨著下試樣平面的狀態(tài)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得上下試樣測(cè)試面達(dá)到完整均勻接觸的目的，并通過鎖緊螺釘固定接觸狀態(tài)；8、整個(gè)夾具結(jié)構(gòu)緊湊、零件數(shù)量少、體積小。夾具的整體高度可小于20mm，有利于減小彎矩對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，提高測(cè)量精度；9、夾具的主要零件基體、基體壓板、試樣夾具、夾具壓板、調(diào)平球均由耐磨、耐腐蝕的材料GCr15號(hào)高碳鉻軸承鋼經(jīng)熱處理后制成，使用壽命長，無需維護(hù)。除上述以外，還需要說明的是在本說明書中所談到的“一個(gè)實(shí)施例”、“另一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”等，指的是結(jié)合該實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包括在本申請(qǐng)概括性描述的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說明書中多個(gè)地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個(gè)實(shí)施例。進(jìn)一步來說，結(jié)合任一實(shí)施例描述一個(gè)具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)時(shí)，所要主張的是結(jié)合其他實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管這里參照本發(fā)明的多個(gè)解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請(qǐng)公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對(duì)組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。