便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)，拉力座組上固定有拉力傳感器與夾頭，該拉力座組固定在導(dǎo)軌滑塊上，與對(duì)側(cè)的夾頭組配合工作，通過(guò)齒輪、蝸輪蝸桿、絲杠螺母等傳力機(jī)構(gòu)與電動(dòng)機(jī)的結(jié)合使用分別實(shí)現(xiàn)單向拉伸和單向扭轉(zhuǎn)功能。采用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別控制兩種運(yùn)動(dòng)，并使用拉力傳感器、扭矩傳感器與電子尺采集相關(guān)數(shù)據(jù)，所有運(yùn)動(dòng)的控制、數(shù)據(jù)分析以及曲線繪制均由計(jì)算機(jī)程序控制?？煞胖糜诮處熗队皟x上進(jìn)行更加清晰的觀察，且同時(shí)適用于多種工科類課程理論課堂的教學(xué)實(shí)物演示活動(dòng)。其整體尺寸小，外形精巧，實(shí)用性強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)。主要應(yīng)用于《材料力學(xué)》、《機(jī)械原理》、《工程材料》等工科類課程理論課堂輔助教學(xué)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，多數(shù)工科類院校對(duì)于《材料力學(xué)》、《機(jī)械原理》等課程的教學(xué)采取理論課程和實(shí)驗(yàn)課程分開(kāi)授課的方式，因此部分學(xué)生對(duì)于材料力學(xué)課程中相關(guān)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程、現(xiàn)象等方面的知識(shí)銜接存在問(wèn)題，同時(shí)，《機(jī)械原理》理論課堂中典型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的具體化、形象化的想象對(duì)于部分學(xué)生來(lái)說(shuō)較為抽象、困難，因而將會(huì)影響教師授課效率和學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度。但是，實(shí)驗(yàn)課堂中的絕大部分大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備無(wú)法轉(zhuǎn)移至理論課堂，容易造成學(xué)生理論知識(shí)與具體實(shí)踐觀察不易結(jié)合的缺陷，一定程度上影響相關(guān)知識(shí)的吸收效率和掌握程度。現(xiàn)存相當(dāng)大部分小型裝置只能達(dá)到“一物一用”，僅有少部分可達(dá)到“一物多用”，并且，現(xiàn)存小型裝置普遍無(wú)法滿足大教室教學(xué)的清晰化、直觀化要求。亟待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題。不僅可以模擬《材料力學(xué)》的拉伸或扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的蝸輪蝸桿、絲杠螺母、齒輪等機(jī)構(gòu)的變速、傳力過(guò)程可用于《機(jī)械原理》理論課堂的實(shí)物演示與觀察。上述材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)中試件破壞前、后的金相組織結(jié)構(gòu)可供學(xué)生于《工程材料》、《金屬成型及熱處理》理論課堂于顯微鏡下進(jìn)行觀察，本實(shí)用新型還可與電腦、投影儀、顯微鏡等教具相結(jié)合，方便地實(shí)現(xiàn)清晰、直觀的動(dòng)、靜態(tài)觀察，達(dá)到一物多用、便攜的目的。
[0004]本實(shí)用新型的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)，包括拉伸單元及扭轉(zhuǎn)單元，所述拉伸單元及扭轉(zhuǎn)單元分別固定在底座30上；所述拉伸單元是:電動(dòng)機(jī)座a2上固定電動(dòng)機(jī)al,電動(dòng)機(jī)座a2與底板30固定連接；為輸出并達(dá)到傳遞、換向拉力的作用，電動(dòng)機(jī)al與蝸輪蝸桿a、b3、4、絲杠螺母5以及拉力座組依序相連；其中，蝸輪蝸桿a、b3、4均由蝸輪蝸桿座組31固定，絲杠螺母5通過(guò)軸承及絲杠螺母座6固定，蝸輪蝸桿座組31與絲杠螺母座6均固定在底板30上。
[0006]所述的扭轉(zhuǎn)單元是:拉力座組的對(duì)側(cè)為夾頭組22，夾頭組22通過(guò)軸承座11及軸承定位，夾頭組22后部與扭矩傳感器12通過(guò)螺釘連接，扭矩傳感器12通過(guò)聯(lián)軸器al3與軸al4相連-M al4、軸bl7、軸cl9均與肋板28通過(guò)軸承相連，軸al4、軸bl7、軸cl9分別與齒輪al5、齒輪bl6、齒輪cl8通過(guò)鍵連接；軸cl9、聯(lián)軸器b20、電動(dòng)機(jī)座b29和電動(dòng)機(jī)b21依序相連；軸承座11、肋板28、電動(dòng)機(jī)座b29均通過(guò)螺釘固定在底板30上，扭矩傳感器通過(guò)拉簧與底板30固定。
[0007]所述的拉力座組由依序相連的拉力座a8、拉力傳感器25、拉力座b24、及固定在拉力座b24上的夾頭23、軌道組b9、滑塊組b27構(gòu)成，其中，拉力傳感器25通過(guò)螺釘與拉力座a8相連，并通過(guò)自身帶有的螺紋頭與拉力座b24相連；為保證拉力傳感器25受力的精確性，拉力座b24與滑塊組b27、軌道組b9通過(guò)螺釘固定，固定有滑塊組b27的軌道組b9與拉力座a8通過(guò)螺釘固定；整個(gè)拉力座組與滑塊組a26、導(dǎo)軌組a7通過(guò)螺釘固定，導(dǎo)軌組a7與底板30固定；同時(shí)，為測(cè)量位移數(shù)據(jù)，電子尺10前端的可伸縮頭與拉力座a8連接，電子尺10整體通過(guò)螺釘與底座30固定。
[0008]所述的便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)整體尺寸為440X190X80mm。
[0009]所述的便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)機(jī)身材質(zhì)采用45號(hào)鋼。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果在于:整體尺寸小，外形精巧，在節(jié)能減排的同時(shí)也解決了大型試驗(yàn)設(shè)備無(wú)法轉(zhuǎn)移到理論課堂的問(wèn)題，將實(shí)現(xiàn)《材料力學(xué)》中拉伸、扭轉(zhuǎn)兩個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的功能集與一體。試驗(yàn)機(jī)在模擬《材料力學(xué)》實(shí)驗(yàn)的同時(shí)還將適用于多種機(jī)械工程類基礎(chǔ)課程群的理論與實(shí)踐教學(xué)。與此同時(shí)，試驗(yàn)機(jī)與投影儀，顯微鏡的結(jié)合也將分別實(shí)現(xiàn)動(dòng)、靜態(tài)觀察，在最大限度上實(shí)現(xiàn)“一物多用”的設(shè)計(jì)目的。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)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(shuō)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。
[0012]圖1是本實(shí)用新型的整體軸測(cè)圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型的整體俯視圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型的整體后視圖；
[0015]圖4是本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例第一部分的軸測(cè)圖；
[0016]圖5是本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例第二部分的軸測(cè)圖；
[0017]圖6是本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例中拉力座a的軸測(cè)圖；
[0018]圖7是本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例中拉力傳感器的軸測(cè)圖；
[0019]圖8是本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例中拉力座b的軸測(cè)圖；
[0020]圖9是本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例中夾頭的軸測(cè)圖。
[0021]圖中1.電動(dòng)機(jī)a，2.電動(dòng)機(jī)座a，3.蝸輪蝸桿a，4.蝸輪蝸桿b，5.絲杠螺母，6.絲杠螺母座，7.軌道組a，8.拉力座a，9.軌道組b，10.電子尺，11.軸承座，12.扭矩傳感器，
13.聯(lián)軸器a，14.軸a, 15.齒輪a, 16.齒輪b, 17.軸b, 18.齒輪C，19.軸C，20.聯(lián)軸器b, 21.電動(dòng)機(jī)b，22.夾頭組，23.夾頭，24.拉力座b，25.拉力傳感器，26.滑塊組a，27.滑塊組b，28.肋板，29.電動(dòng)機(jī)座b，30.底座，31.蝸輪蝸桿座組。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)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(jiàn)圖1至圖3所示，本實(shí)用新型的便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)，包括拉伸單元及扭轉(zhuǎn)單元，所述拉伸單元及扭轉(zhuǎn)單元分別固定在底座30上；所述拉伸單元是:電動(dòng)機(jī)座a2上固定電動(dòng)機(jī)al，電動(dòng)機(jī)座a2與底板30固定連接；為輸出并達(dá)到傳遞、換向拉力的作用，電動(dòng)機(jī)al與蝸輪蝸桿a、b3、4、絲杠螺母5以及拉力座組依序相連；其中，蝸輪蝸桿a、b3、4均由蝸輪蝸桿座組31固定，絲杠螺母5通過(guò)軸承及絲杠螺母座6固定，蝸輪蝸桿座組31與絲杠螺母座6均固定在底板30上。
[0024]參見(jiàn)圖1至圖9所示，所述的扭轉(zhuǎn)單元是:拉力座組的對(duì)側(cè)為夾頭組22，夾頭組22通過(guò)軸承座11及軸承定位，夾頭組22后部與扭矩傳感器12通過(guò)螺釘連接，扭矩傳感器12通過(guò)聯(lián)軸器al3與軸al4相連；軸al4、軸bl7、軸cl9均與肋板28通過(guò)軸承相連，軸al4、軸bl7、軸cl9分別與齒輪al5、齒輪bl6、齒輪cl8通過(guò)鍵連接；軸cl9、聯(lián)軸器b20、電動(dòng)機(jī)座b29和電動(dòng)機(jī)b21依序相連；軸承座11、肋板28、電動(dòng)機(jī)座b29均通過(guò)螺釘固定在底板30上，扭矩傳感器通過(guò)拉簧與底板30固定。
[0025]所述的拉力座組由依序相連的拉力座a8、拉力傳感器25、拉力座b24、及固定在拉力座b24上的夾頭23、軌道組b9、滑塊組b27構(gòu)成，其中，拉力傳感器25通過(guò)螺釘與拉力座a8相連，并通過(guò)自身帶有的螺紋頭與拉力座b24相連；為保證拉力傳感器25受力的精確性，拉力座b24與滑塊組b27、軌道組b9通過(guò)螺釘固定，固定有滑塊組b27的軌道組b9與拉力座a8通過(guò)螺釘固定；整個(gè)拉力座組與滑塊組a26、軌道組a7通過(guò)螺釘固定，軌道組a7與底板30固定；同時(shí)，為測(cè)量位移數(shù)據(jù)，電子尺10前端的可伸縮頭與拉力座a8連接，電子尺10整體通過(guò)螺釘與底座30固定。
[0026]為了能夠?qū)⒈驹囼?yàn)機(jī)置于投影儀下，實(shí)現(xiàn)便攜的特點(diǎn)，將試驗(yàn)機(jī)的整體尺寸設(shè)計(jì)為440X 190X80mm，機(jī)身材質(zhì)采用45號(hào)鋼。為能夠?qū)崿F(xiàn)拉伸與扭轉(zhuǎn)兩個(gè)相互獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)，采用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別控制，所有運(yùn)動(dòng)的控制、數(shù)據(jù)分析以及曲線繪制均由計(jì)算機(jī)程序控制。
[0027]拉伸運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是采用計(jì)算機(jī)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)al，通過(guò)蝸輪蝸桿傳動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)絲杠螺母5沿試件軸線向外方向運(yùn)動(dòng)，給試件以沿軸線向外的拉力直至試件被拉斷，計(jì)算機(jī)控制電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)停止。過(guò)程中，分別固定在該運(yùn)動(dòng)的拉力座組中間、側(cè)面的拉力傳感器25和電子尺10將采集相關(guān)數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、繪制圖像。
[0028]扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是采用計(jì)算機(jī)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)b21,通過(guò)蝸輪蝸桿傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)相結(jié)合帶動(dòng)夾頭組22轉(zhuǎn)動(dòng),對(duì)側(cè)拉力座組(夾頭23與拉力座組中的拉力座b24用螺釘固定后為一體)靜止不動(dòng)，使試件一端收到扭矩直至試件被扭斷，計(jì)算機(jī)控制電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)停止。過(guò)程中，與夾頭組22相連的扭矩傳感器12將采集相關(guān)數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。同時(shí)，與控制扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)相配的編碼器將測(cè)得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算將得到試件轉(zhuǎn)數(shù)與轉(zhuǎn)過(guò)的角度。
[0029]在圖4所示第一個(gè)實(shí)施例中，由于試件尺寸較小，為確保試件在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中部松動(dòng)，故采用兩枚螺釘將兩零件相連并壓緊V型槽中所要固定的試件。裝配完成后便構(gòu)成夾頭組22，在整體結(jié)構(gòu)中，夾頭組22后側(cè)與扭矩傳感器12相連，使得扭矩傳感器12所測(cè)得的數(shù)據(jù)更加精確。本實(shí)施例是為了簡(jiǎn)化大型復(fù)雜試驗(yàn)機(jī)中的卡盤結(jié)構(gòu)，在符合原理的前提條件下對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化、優(yōu)化，達(dá)到卡緊試件的目的的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)整體的小型化、便攜化等特征。
[0030]在圖3、圖5所示第二個(gè)實(shí)施例中，由于需要滿足運(yùn)動(dòng)、裝夾、拉力傳感器裝配等要求，采用將拉力座a8固定在與底座30相固定的滑塊組a26上方，其上的拉力座b24則由拉力傳感器25和滑塊組b27與之相連，以滿足拉力傳感器25感受拉力的裝配和使用要求。為使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化、受力明確，在拉力座b24上開(kāi)V型槽，槽的軸線與對(duì)側(cè)的夾頭組22中的V型槽相平齊，然后采用與夾頭組22 —樣的設(shè)計(jì)原理，裝配完成固定有夾頭組的拉力座組。
[0031]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡對(duì)本實(shí)用新型所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:包括拉伸單元及扭轉(zhuǎn)單元，所述拉伸單元及扭轉(zhuǎn)單元分別固定在底座(30)上；所述拉伸單元是:電動(dòng)機(jī)座a (2)上固定電動(dòng)機(jī)a (1)，電動(dòng)機(jī)座a(2)與底板(30)固定連接；電動(dòng)機(jī)a (I)與蝸輪蝸桿a、b(3、4)、絲杠螺母(5)以及拉力座組依序相連；其中，蝸輪蝸桿a、b (3、4)均由蝸輪蝸桿座組(31)固定，絲杠螺母(5)通過(guò)軸承及絲杠螺母座(6)固定，蝸輪蝸桿座組(31)與絲杠螺母座(6)均固定在底板(30)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī),其特征在于:所述的扭轉(zhuǎn)單元是:拉力座組的對(duì)側(cè)為夾頭組(22)，夾頭組(22)通過(guò)軸承座(11)及軸承定位，夾頭組(22)后部與扭矩傳感器(12)通過(guò)螺釘連接，扭矩傳感器(12)通過(guò)聯(lián)軸器a (13)與軸a (14)相連；軸a (14)4ilb (17)、軸0 (19)均與肋板(28)通過(guò)軸承相連，軸a (14)、軸b (17)、軸c (19)分別與齒輪a (15)、齒輪b (16)、齒輪c (18)通過(guò)鍵連接；軸c (19)、聯(lián)軸器b (20)、電動(dòng)機(jī)座b (29)和電動(dòng)機(jī)b (21)依序相連；軸承座(11)、肋板(28)、電動(dòng)機(jī)座b (29)均通過(guò)螺釘固定在底板(30)上，扭矩傳感器通過(guò)拉簧與底板(30)固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī),其特征在于:所述的拉力座組由依序相連的拉力座a (8)、拉力傳感器(25)、拉力座b (24)、及固定在拉力座b(24)上的夾頭(23)、軌道組b (9)、滑塊組b (27)構(gòu)成，其中，拉力傳感器(25)通過(guò)螺釘與拉力座a (8)相連，并通過(guò)自身帶有的螺紋頭與拉力座b (24)相連；拉力座b (24)與滑塊組b (27)、導(dǎo)軌組2 (9)通過(guò)螺釘固定，固定有滑塊組b (27)的軌道組b (9)與拉力座a(8)通過(guò)螺釘固定；整個(gè)拉力座組與滑塊組a (26)、軌道組a (7)通過(guò)螺釘固定，軌道組a(7)與底板(30)固定；電子尺(10)前端的可伸縮頭與拉力座a (8)連接，電子尺(10)整體通過(guò)螺釘與底座(30)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī),其特征在于:所述的便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)整體尺寸為440X 190X80mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī),其特征在于:所述的便攜式拉、扭復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)機(jī)身材質(zhì)采用45號(hào)鋼。
【文檔編號(hào)】G01N3/16GK203811479SQ201420169730
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】趙宏偉, 郭悅, 李潔莉, 蘇志強(qiáng), 麻冬, 孔德龍 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)