[發明專利]單驅動雙向同步拉伸微操作試驗臺

有效

• 申請號: 201210485256.7
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102998179A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 高峰;何俊;孫喬;涂善東
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種用于微小物體材料力學性能測試的拉伸機構及其裝置，具體是一種單驅動輸入實現雙向同步拉伸的機構及其裝置。

背景技術

碳納米管由于具有機械強度高、彈性模量高、導熱性能強等優點，受到研究人員的廣泛關注，在工程上具有極高的應用前景。為了研究其材料力學性能特性，如彈性模量、屈服強度等，需要對試件進行材料力學拉伸試驗。但是碳納米管具有各向異性，傳統的單向拉伸試驗不足以充分研究這種材料的材料力學特性。因此，有必要設計用于試件雙向同步拉伸的試驗平臺。

目前，雙向拉伸試驗臺有兩種實現方式：雙驅動方式和單驅動方式。

采用雙驅動方式實現，即在橫向和縱向兩個方向上安裝獨立的驅動裝置。由于拉伸試驗對同步性要求很高，因而雙驅動試驗臺需要安裝精密的位移傳感器和復雜的同步控制系統，導致整個平臺搭建復雜，成本較高。

采用單驅動輸入的雙向拉伸試驗臺通常使用齒輪、繩索作為傳動方式，結構復雜，且繩索易產生變形，限制了其在微小試件力學性能測試上的應用。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提出一種單驅動雙向同步拉伸微操作試驗臺，使用菱形四連桿機構將縱向滑塊的位移傳遞到橫向滑塊上，從而簡化了傳動結構和驅動裝置，適宜于微小試件的雙向拉伸試驗。

本發明通過下述技術方案實現：

一種單驅動雙向同步拉伸微操作試驗臺，包括驅動裝置、十字機架、縱向導軌、縱向滑塊I、縱向滑塊II、橫向導軌、橫向滑塊I、橫向滑塊II和菱形四連桿機構。

所述十字機架固定安裝在工作臺上，所述十字機架上安裝有橫向導軌和縱向導軌。

所述驅動裝置包括伺服電機、減速器和聯軸器。所述電機與所述十字機架固定連接。

所述縱向導軌與所述縱向滑塊滑動連接。所述縱向導軌內安裝有反向同步傳動絲杠組，包括絲杠I與絲杠II。所述絲杠I與所述驅動裝置連接，可驅動所述縱向滑塊I在所述縱向導軌上做平移運動。絲杠II和絲杠I通過相同齒數齒輪的齒輪副連接，轉動方向與絲杠I相反，可驅動所述縱向滑塊II在縱向導軌上做平移運動。

所述縱向滑塊I與所述縱向滑塊II上分別固定安裝縱向夾具I和縱向夾具II。

所述橫向導軌安裝在所述縱向導軌兩側，并與所述縱向導軌垂直。所述橫向導軌與所述橫向滑塊I、所述橫向滑塊II滑動連接。

所述橫向滑塊I與所述橫向滑塊II上分別固定安裝橫向夾具I和橫向夾具II。

所述橫向夾具安裝在橫向夾具托架上，所述橫向夾具托架為一曲邊框型結構，其一端固定安裝在所述橫向滑塊上，另一端上安裝所述橫向夾具。所述橫向夾具托架I與所述橫向夾具托架II關于夾持中心對稱。

所述菱形四連桿機構為四組等長連桿通過四個鉸鏈相互連接而成。處于對角位置的一對鉸鏈分別固定在所述縱向滑塊I和所述縱向滑塊II上，處于對角位置的另一對鉸鏈分別固定在所述橫向滑塊I和所述橫向滑塊II上。

使用本發明進行試件雙向拉伸試驗的方法步驟如下：

首先將本裝置固定于工作臺上，并將待測試件的橫向兩端通過所述橫向夾具I和橫向夾具II固定，將待測試件的縱向兩端通過所述縱向夾具I和縱向夾具II固定。然后，控制伺服電機驅動所述絲杠I轉動。在所述反向同步傳動絲杠組的帶動下，所述縱向夾具I和所述縱向夾具II同時反方向向外移動，對試件進行縱向拉伸。通過所述菱形四連桿機構的傳動作用，所述橫向夾具I和所述橫向夾具II也同時反方向向外移動，對試件進行同步地橫向拉伸。

與現有技術相比，本發明的有益效果是:

1、使用一個驅動輸入實現了對試件的雙向同步拉伸，省去了第二組驅動裝置，以及配套的傳感元件和控制系統，可以有效降低成本。

2、比較現有單驅動雙向同步拉伸裝置，本發明采用菱形連桿傳動代替齒輪、繩索傳動，零件少，結構簡單可靠，精密度高。

3、本發明適宜于微小試件的雙向拉伸試驗，操作簡單，易用性強。

附圖說明

圖1是本發明單驅動雙向同步拉伸微操作試驗臺的結構示意圖。

圖中：1—驅動裝置；2—十字機架；3—橫向夾具I；4—縱向夾具II；5—絲杠II；6—絲杠I；7—縱向導軌；8—橫向夾具托架I；9—橫向導軌；10—橫向夾具II；11—菱形四連桿機構；12—橫向滑塊I；13—縱向夾具I；14—縱向滑塊I；15—橫向夾具托架II；16—橫向滑塊II；17—縱向滑塊II

具體實施方式