專利名稱：一種適用于精密機(jī)械接觸模型試驗(yàn)的非均勻壓力加載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力加載裝置，具體涉及一種適用于精密機(jī)械接觸模型試驗(yàn)的非均勻壓力加載裝置，屬于試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
精密機(jī)械裝配過(guò)程中，為了研究裝配接觸面由于形位誤差引起的非均勻接觸應(yīng)力的分布規(guī)律，需要對(duì)裝配的試驗(yàn)件施加載荷，模擬實(shí)際過(guò)程中的加載方式。從現(xiàn)有壓力加載裝置來(lái)看，主要有以下兩種加載機(jī)構(gòu)(1)電機(jī)驅(qū)動(dòng)推力器其工作原理一般是通過(guò)伺服系統(tǒng)控制電機(jī)，電機(jī)經(jīng)過(guò)減速箱和皮帶輪等一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)推力器，通過(guò)位移加載間接實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)件施加力載荷；(2)液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)推力器其工作原理是通過(guò)控制系統(tǒng)控制節(jié)流閥的關(guān)閉，使液壓系統(tǒng)的活塞桿正向或者反向運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)推力器對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行位移加載，最后實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)件間接施加力載荷。上述兩種方法主要應(yīng)用于金屬材料或者建筑材料的抗壓和抗拉特性等實(shí)驗(yàn)研究， 雖然具有行程大，載荷大，容易控制的優(yōu)點(diǎn)，但是這兩種方法的缺點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，推力器施加在試驗(yàn)件上的力是一個(gè)非均勻的面載荷，無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)試驗(yàn)件施加單個(gè)或者組合的集中載荷；然而在精密機(jī)械領(lǐng)域研究過(guò)程中，為了準(zhǔn)確模擬實(shí)際載荷，需要對(duì)試驗(yàn)件施加單個(gè)或者各種組合的集中載荷。有鑒于此，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)和操作相對(duì)簡(jiǎn)單的適用于精密機(jī)械接觸模型試驗(yàn)的非均勻壓力加載裝置，能夠?qū)υ囼?yàn)件施加單個(gè)集中載荷和組合載荷的非均勻壓力加載
直ο該非均勻壓力加載裝置包括下板，立柱，上板和位移加載機(jī)構(gòu)下板四角對(duì)稱地固定有4根立柱，立柱為全螺紋結(jié)構(gòu)，上板在與下板相對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)有四個(gè)通孔，4根立柱先分別旋入一個(gè)螺母，然后穿過(guò)上板中的4個(gè)通孔后，再在上板上方的每根立柱上再旋入一個(gè)螺母，通過(guò)旋轉(zhuǎn)每根立柱上的兩個(gè)螺母調(diào)節(jié)上板高度后將上板調(diào)至水平并鎖緊在立柱上；上板開(kāi)有多個(gè)尺寸和形狀都相同的階梯孔，階梯孔為上粗下細(xì)的階梯狀結(jié)構(gòu)，粗孔部分為螺紋孔，細(xì)孔部分為光孔，螺紋孔與光孔分界處形成一個(gè)臺(tái)階，位移加載機(jī)構(gòu)安裝在階梯孔中；位移加載機(jī)構(gòu)包括十字槽螺栓、輕質(zhì)彈簧和圓頭圓柱輕質(zhì)彈簧放置在螺紋孔與光孔交界處的臺(tái)階上；上粗下細(xì)的階梯狀圓頭圓柱置于階梯孔中，下部細(xì)圓柱穿過(guò)輕質(zhì)彈簧并插入階梯孔的光孔中，上部粗圓柱卡在輕質(zhì)彈簧之上，在未有載荷時(shí)，圓頭圓柱下端面剛好與上板下表面相平；旋轉(zhuǎn)十字槽螺栓在階梯孔的螺紋孔中進(jìn)給，推動(dòng)圓頭圓柱直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)試驗(yàn)件的加載過(guò)程；所述階梯孔在上板中陣列分布；
本發(fā)明的非均勻力加載裝置還進(jìn)一步包括一個(gè)固定在下板的幾何中心處的固定裝置，用于固定試驗(yàn)件；本發(fā)明的非均勻力加載裝置還進(jìn)一步包括接觸力測(cè)量系統(tǒng)，放置在試驗(yàn)件的兩個(gè)零件的配合表面之間，用于測(cè)量非均勻力加載裝置所施加載荷在試驗(yàn)件接觸面上的分布規(guī)律和大小。本發(fā)明公開(kāi)的適用于精密機(jī)械接觸模型試驗(yàn)的非均勻壓力加載裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，使用壽命長(zhǎng)并且容易真實(shí)模擬裝配時(shí)對(duì)試驗(yàn)件施加單個(gè)或者組合加載情況。


圖1為本發(fā)明的適用于精密機(jī)械接觸模型試驗(yàn)的非均勻力加載裝置的剖面圖；圖2為本發(fā)明的適用于精密機(jī)械接觸模型試驗(yàn)的非均勻力加載裝置中的上板剖面圖；圖3為本發(fā)明的適用于精密機(jī)械接觸模型試驗(yàn)的非均勻力加載裝置中階梯孔剖面圖；圖4為本發(fā)明的適用于精密機(jī)械接觸模型試驗(yàn)的非均勻力加載裝置中的位移加載機(jī)構(gòu)剖面圖；其中1.立柱、2.螺母、3.上板、4.下板、5.通孔、6.階梯孔、7.十字槽螺栓、8.圓頭圓柱、9.輕質(zhì)彈簧、10.三爪卡盤(pán)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述如圖1所示，包括下板4、4根立柱1、三爪卡盤(pán)10、上板3和位移加載機(jī)構(gòu)下板4 的幾何中心處固定有一個(gè)三爪卡盤(pán)10，用于固定試驗(yàn)件；下板4上四角對(duì)稱地固定4個(gè)立柱1，每根立柱1為全螺紋結(jié)構(gòu)并分別旋入一個(gè)螺母2，上板3在與下板4相對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)有四個(gè)通孔5，4根立柱1上部分別穿過(guò)上板3中的4個(gè)通孔5后，再在上板3上方的每個(gè)立柱1上旋入另一個(gè)螺母2，通過(guò)旋轉(zhuǎn)每根立柱1上的兩個(gè)螺母2調(diào)節(jié)上板3高度后將上板 3調(diào)至水平并與每根立柱1鎖緊；上板3上開(kāi)有7X7個(gè)形狀和尺寸都相同的階梯孔6，階梯孔6為上粗下細(xì)的階梯狀結(jié)構(gòu)，粗孔部分為螺紋孔，細(xì)孔部分為光孔，螺紋孔與光孔分界處形成一個(gè)臺(tái)階，位移加載機(jī)構(gòu)安裝在階梯孔6中；位移加載機(jī)構(gòu)包括十字槽螺栓7、圓頭圓柱8和輕質(zhì)彈簧9，輕質(zhì)彈簧9放置在螺紋孔與光孔交界處的臺(tái)階上；上粗下細(xì)的階梯狀圓頭圓柱8置于階梯孔6中，下部細(xì)圓柱穿過(guò)輕質(zhì)彈簧9并插入階梯孔6的光孔中，上部粗圓柱卡在輕質(zhì)彈簧9之上，輕質(zhì)彈簧9用于平衡圓頭圓柱8的重量，使圓頭圓柱8在未承受載荷時(shí)，其下端面剛好與上板3下表面相平；螺帽表面為十字槽形結(jié)構(gòu)的十字槽螺栓7為標(biāo)準(zhǔn)件，旋入階梯孔的螺紋孔中。分布式接觸力測(cè)量系統(tǒng)的薄膜傳感器放置于試驗(yàn)件中的兩個(gè)零件的配合表面之間，薄膜傳感器通過(guò)信號(hào)線與計(jì)算機(jī)上安裝的軟件通訊，從軟件界面上可以讀取配合表面的應(yīng)力分布規(guī)律。將試驗(yàn)件放置在下板4上的三爪卡盤(pán)10內(nèi)，旋轉(zhuǎn)三爪卡盤(pán)10外圈，三爪卡盤(pán)10的爪臂將試驗(yàn)件卡緊。根據(jù)試驗(yàn)件的高度，旋轉(zhuǎn)每根立柱1上的兩個(gè)螺母2，調(diào)節(jié)上板3的高度，直到上板 3的下表面與試驗(yàn)件的上表面剛好接觸。根據(jù)用戶需要的載荷大小與組合方式，應(yīng)用扭力計(jì)對(duì)試驗(yàn)件施加載荷當(dāng)對(duì)試驗(yàn)件施加單個(gè)集中載荷時(shí)，通過(guò)扭力計(jì)旋轉(zhuǎn)上板3中被選定的十字槽螺栓 7，當(dāng)十字槽螺栓7與螺紋孔中的圓頭圓柱8接觸后，便開(kāi)始推動(dòng)圓頭圓柱8對(duì)試驗(yàn)件施加載荷，使螺旋進(jìn)給轉(zhuǎn)化為直線進(jìn)給，當(dāng)扭力計(jì)數(shù)值達(dá)到載荷設(shè)定值時(shí)，停止旋轉(zhuǎn)，完成對(duì)試驗(yàn)件的單個(gè)集中載荷的位移加載。試驗(yàn)件中兩個(gè)零件的配合表面間的接觸壓力通過(guò)薄膜傳感器經(jīng)由信號(hào)線反饋給計(jì)算機(jī)，從安裝在計(jì)算機(jī)上的軟件界面上讀取記錄配合表面上力的分布規(guī)律與大小。當(dāng)對(duì)試驗(yàn)件施加分布組合載荷時(shí)，通過(guò)扭力計(jì)對(duì)稱地旋轉(zhuǎn)上板3中被選定的十字槽螺栓7，使每個(gè)十字槽螺栓7對(duì)試驗(yàn)件施加垂直壓力；根據(jù)要求載荷大小施加組合集中載荷；試驗(yàn)件中兩個(gè)零件的配合表面間的接觸壓力通過(guò)薄膜傳感器將接觸應(yīng)力信號(hào)通過(guò)信號(hào)線反饋給計(jì)算機(jī)，從安裝在計(jì)算機(jī)上的軟件界面上讀取記錄配合表面上力的分布規(guī)律與大利用本發(fā)明的非均勻力加載裝置，對(duì)試驗(yàn)件施加不同分布和大小的載荷，根據(jù)薄膜傳感器測(cè)量得到的兩個(gè)零件配合表面間力的分布規(guī)律與大小，來(lái)研究由于配合表面形位誤差在不同載荷下產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變的分布規(guī)律。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種適用于精密機(jī)械接觸模型試驗(yàn)的非均勻壓力加載裝置，其特征在于，包括下板(4)、4根立柱(1)、上板(3)和位移加載機(jī)構(gòu)，其中，下板⑷上表面作為試驗(yàn)件的放置平臺(tái)，下板四角對(duì)稱地固定4根立柱(1)，每根立柱(1)為全螺紋結(jié)構(gòu)并分別旋入一個(gè)螺母，上板C3)在與下板(4)相對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)有四個(gè)通孔(5)，4個(gè)立柱1上端分別穿過(guò)上板 (3)中的4個(gè)通孔( 后，再在上板C3)上方的每根立柱1上旋入另一個(gè)螺母，通過(guò)旋轉(zhuǎn)每根立柱1上的兩個(gè)螺母調(diào)節(jié)上板( 高度后將上板( 調(diào)至水平并與每根立柱(1)鎖緊；上板(3)開(kāi)有多個(gè)尺寸和形狀都相同的階梯孔(6)，階梯孔(6)為上粗下細(xì)的階梯狀結(jié)構(gòu)，粗孔部分為螺紋孔，細(xì)孔部分為光孔，螺紋孔與光孔分界處形成一個(gè)臺(tái)階，位移加載機(jī)構(gòu)安裝在階梯孔(6)中；位移加載機(jī)構(gòu)包括十字槽螺栓(7)、輕質(zhì)彈簧(9)和圓頭圓柱(8)，輕質(zhì)彈簧(9)放置在階梯孔(6)中的螺紋孔與光孔交界處的臺(tái)階上；上粗下細(xì)的階梯狀圓頭圓柱(8)置于階梯孔(6)中，圓頭圓柱(8)的下部細(xì)圓柱穿過(guò)輕質(zhì)彈簧(9)并插入階梯孔(6)的光孔中，其上部粗圓柱卡在輕質(zhì)彈簧(9)之上，在未施加外部加載力的情況下，圓頭圓柱(8)下端面剛好與上板C3)下表面相平；十字槽螺栓(7)旋入階梯孔(6)的螺紋孔中，與圓頭圓柱(8)的頭部接觸連接，通過(guò)調(diào)整十字槽螺栓(7)旋入階梯孔(6)的進(jìn)給，調(diào)整圓頭圓柱(8)對(duì)試驗(yàn)件施加的載荷大小。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于精密機(jī)械接觸模型試驗(yàn)的非均勻壓力加載裝置，其特征在于，所述階梯孔(6)在上板(3)中陣列分布。
3.如權(quán)利要求1所述的一種適用于精密機(jī)械接觸模型試驗(yàn)的非均勻壓力加載裝置，其特征在于，還包括一個(gè)固定在下板的幾何中心處的固定裝置，用于固定試驗(yàn)件。
4.如權(quán)利要求1所述的一種適用于精密機(jī)械接觸模型試驗(yàn)的非均勻壓力加載裝置，其特征在于，還包括接觸力傳感器，放置在試驗(yàn)件中的兩個(gè)零件的配合表面之間，用于測(cè)量非均勻力加載裝置所施加載荷在試驗(yàn)件接觸面上的分布規(guī)律和大小。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用于精密機(jī)械接觸模型試驗(yàn)的非均勻壓力加載裝置，能夠?qū)υ囼?yàn)件施加單個(gè)集中載荷和組合載荷的非均勻壓力，該裝置包括下板，立柱，上板和位移加載機(jī)構(gòu)，其中位移加載機(jī)構(gòu)包括十字槽螺栓、輕質(zhì)彈簧和圓頭圓柱輕質(zhì)彈簧放置在螺紋孔與光孔交界處的臺(tái)階上；上粗下細(xì)的階梯狀光圓頭圓柱置于階梯孔中，下部細(xì)圓柱穿過(guò)輕質(zhì)彈簧并插入階梯孔的光孔中，上部粗圓柱卡在輕質(zhì)彈簧之上，十字槽螺栓不斷地旋入階梯孔的螺紋孔中，對(duì)圓頭圓柱施加壓力，由此對(duì)下板上的試驗(yàn)件施加載荷，本發(fā)明公開(kāi)的非均勻壓力加載裝置具有結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)并且容易真實(shí)模擬裝配時(shí)對(duì)試驗(yàn)件施加單個(gè)或者組合加載情況的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N3/02GK102359909SQ20111025719
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者劉欽, 左富昌, 張之敬, 金鑫 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)