[實用新型]微扭轉測試平臺

有效

• 申請號: 201320194882.0
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN203224408U
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 王良亮;董景石;孫盡舉;劉祖飛;朱明民;梅欽;劉慶財
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/26
• 分類號: G01N3/26
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 齊安全;胡景陽

技術領域

本實用新型涉及一種材料力學試驗機，更確切地說，本實用新型涉及一種微扭轉測試平臺。

背景技術

材料力學試驗是測試材料性能的重要手段，其中扭轉試驗是材料力學試驗的重要內容之一。目前對材料進行扭轉力學性能測試，一般采用材料扭轉試驗機進行。根據匹配的扭矩傳感器不同，這類試驗機扭矩量程從1N·m至1000N·m不等，僅可滿足工程界對大載荷工況下試樣扭轉測試的需求。隨著科學技術和工業水平的不斷發展，對材料的力學性能測試精度有更高的要求，目前常用的扭轉試驗機多數在大載荷工況下測量材料力學性能，因此無法精確測試得到微扭矩/變形服役條件下的機械結構或微小尺寸結構的扭轉性能。

另外，現有扭轉試驗機主要實驗對象為金屬材料，面向非金屬、生物醫用材料微扭轉試驗機還不多見。而隨著生物力學的發展，對生物力學測試精度要求越來越高，如：骨骼材料力學性能測試。現有扭轉試驗機的量程往往超出骨骼測量的范圍，并且無法對微扭矩/變形進行高精度動態檢測。

因此研發微扭轉測試平臺，以開展微扭矩/變形服役條件下的機械結構或微小尺寸結構的扭轉力學性能試驗研究，對機械、生物工程相關設計的優化，器械性能與壽命的提高以及新型材料的應用等具有十分重要的意義。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是克服現有扭轉試驗機在微扭矩/變形服役條件下的扭轉力學性能試驗測試精度低、試驗對象范圍小的問題，提供了一種用于微扭矩/變形服役條件下的機械結構或微小尺寸結構的扭轉性能測試試驗的以及一定扭轉條件下的扭轉疲勞試驗的微扭轉測試平臺，該測試平臺可適用于生物醫用材料、硬脆性材料等。

為解決上述技術問題，本實用新型是采用如下技術方案實現的：所述的執行機構包括精密調整單元、精密電控旋轉臺、扭矩/角位移信號檢測單元與夾持單元；

所述的精密調整單元包括底座、活動橫梁與XY二維精密位移臺。XY二維精密位移臺裝配在底座的上工作面上。

精密電控旋轉臺采用螺栓固定安裝在XY二維精密位移臺的臺面上。

所述的扭矩/角位移信號檢測單元包括微小扭矩傳感器和高精度圓光柵。微小扭矩傳感器安裝在活動橫梁的底面上，高精度圓光柵通過其法蘭面上的定位孔安裝在精密電控旋轉臺承載臺上。

所述的夾持單元包括定夾持器和動夾持器。定夾持器安裝在微小扭矩傳感器的底端面上，動夾持器安裝在精密電控旋轉臺的臺面上。

技術方案中所述的精密調整單元還包括左立柱、調整螺桿、頂梁與右立柱。

左立柱和右立柱垂直地安裝于底座的兩端，左立柱與右立柱上端和頂梁的兩端通孔裝配后采用螺母固定連接。調整螺桿的上端與頂梁中心處的頂梁螺紋孔配合連接，調整螺桿的下端插入活動橫梁的調整螺桿通孔內，圓螺母與止動墊片安裝在調整螺桿從活動橫梁底面的伸出端上。活動橫梁的兩端采用間隙配合套裝在左立柱與右立柱上。

技術方案中所述的活動橫梁為平板類結構件，活動橫梁中間部分設置為圓盤件，在圓盤件的中心處設置有安裝調整螺桿的調整螺桿通孔，在圓盤徑向的兩端設有結構相同的矩形平板，兩矩形平板的外端設置有螺栓通孔，螺栓通孔的回轉軸線和調整螺桿通孔的回轉軸線垂直交叉，兩螺栓通孔的里側設置有安裝左立柱與右立柱的左立柱通孔與右立柱通孔，左立柱通孔與右立柱通孔的回轉軸線和調整螺桿通孔的回轉軸線平行，兩個結構相同的矩形平板外側設置有彈性開口，兩彈性開口和左立柱通孔與右立柱通孔的回轉軸線共面并和左立柱通孔與右立柱通孔連通。

技術方案中所述的XY二維精密位移臺的型號為XY-R-90，XY二維精密位移臺在其和X方向與Y方向垂直的兩側面上設置有進行X方向與Y方向手動微調的微分頭。

技術方案中所述的精密電控旋轉臺包括步進電機、電機支架、彈性聯軸器、蝸輪蝸桿減速機構和旋轉臺。

所述的步進電機安裝在電機支架的一端上，電機支架的另一端固定在旋轉臺側面上，步進電機的輸出端通過彈性聯軸器與安置在旋轉臺內的蝸桿一端連接，蝸桿與安置在旋轉臺內的蝸輪相嚙合，蝸輪與旋轉臺固定連接，蝸輪與旋轉臺的回轉軸線共線。

技術方案中所述的微小扭矩傳感器由四個結構相同的彈性梁、四個結構相同的電阻應變片、上基板和下基板構成。所述的四個結構相同的彈性梁的橫截面為矩形，上基板與下基板為圓盤類結構件，上基板與下基板的周向均勻設置有用于安裝定位的通孔，四個結構相同的彈性梁豎直地均勻布置在平行放置的上基板和下基板之間，四個結構相同的均勻布置的彈性梁上距下基板端1/3彈性梁長度處貼有電阻應變片，四個結構相同的電阻應變片連接成全橋電路。

與現有技術相比本實用新型的有益效果是：