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申请/专利权人：浙江工业大学

摘要：微动疲劳试验法向加载装置，包括传动装置、动力源装置、支撑装置和夹持装置，动力源装置的两侧各连接一个传动装置和夹持装置，夹持装置上安装试验件并通过数据线连接计算机；传动装置的不完全齿轮与连杆铰接；不完全齿轮与箱体之间连接回复弹簧连接；齿条一侧与小齿轮啮合；动力源装置包括液压缸、液压缸支架、轴承、第一滚轮和液压缸基座；液压缸输出轴装有轴承和第一滚轮；所述第一滚轮的两侧分别与连杆一端的第二滚轮相接触；支撑装置包括基座、支撑台、防滑减振垫、支撑台后盖；夹持装置的微动垫支架紧固在基座上；压力传感器置于微动垫支架内，两端分别与齿条和微动垫连接杆接触，并通过数据线与计算机连接。

主权项：1.一种的微动疲劳试验法向加载装置，其特征在于：包括传动装置、动力源装置、支撑装置和夹持装置，传动装置、动力源装置和夹持装置安装在支撑装置上，动力源装置的两侧各连接一个传动装置和夹持装置，夹持装置上安装试验件并通过数据线连接计算机；传动装置包括小齿轮（25）、大齿轮（26）、不完全齿轮（27）、减振弹簧组和箱体（15）；减振弹簧组包括四个减振弹簧（33）；减振弹簧（33）连接在固连箱体（15）底部；小齿轮（25）通过第一齿轮轴（28）固定，分别与大齿轮（26）和齿条（20）相啮合；大齿轮（26）通过第二齿轮轴（29）固定，位于不完全齿轮（27）与小齿轮（25）之间，并与两者相啮合；不完全齿轮（27）通过第三齿轮轴（30）固定，一侧与大齿轮（26）啮合，另一侧通过销（32）与连杆（16）铰接；回复弹簧（31）一侧与箱体（15）连接，另一侧与不完全齿轮（27）连接；齿条（20）一侧与小齿轮（25）啮合，齿条（20）置于箱体（15）的第一导槽内；连杆（16）和齿条（20）都沿横向设置；动力源装置包括液压缸（7）、液压缸支架（14）、轴承（10）、第一滚轮（8）和液压缸基座（37）；液压缸（7）固定于液压缸支架（14）上，液压缸输出轴一端的缸体端面与液压缸支架（14）外侧面处于同一平面；液压缸支架（14）通过螺栓与液压缸基座（37）相连；液压缸输出轴装有轴承（10）和第一滚轮（8）；第一滚轮（8）的两侧分别与连杆（16）一端的第二滚轮（12）相接触；通槽（11）开在液压缸输出轴一端；液压缸输出轴垂直于连杆（16）和齿条（20），且三者位于同一平面上，该平面平行于基座（23）；液压缸基座（37）通过基座（23）上的导轨（39）与基座（23）相连接，导轨（39）平行于液压缸输出轴；支撑装置包括基座（23）、支撑台（18）、防滑减振垫（6）、支撑台后盖（36）和第一螺栓（19）；基座（23）的两侧通过第一螺栓（19）分别与一个支撑台（18）固定；支撑台（18）连接支撑台后盖（36）相配合，紧固在试验机的立柱上；防滑减振垫（6）置于支撑台（18）下方，与支撑台（18）接触并紧固在试验机的立柱上；夹持装置包括微动垫支架（21）、压力传感器（34）、微动垫（1）、可拆销（2）、微动垫支架盖板（24）、微动垫连接杆（35）、第二螺栓（22）；微动垫支架（21）通过第二螺栓（22）紧固在基座（23）上；压力传感器（34）置于微动垫支架（21）内，两端分别与齿条（20）和微动垫连接杆（35）接触，并通过数据线与计算机连接；微动垫（1）置于微动垫支架（21）上，微动垫（1）与微动垫连接杆（35）通过可拆销（2）铰接在一起；棘齿杆（3）设置在基座（23）上的垂直通孔内，棘齿杆（3）与拨弹簧销（38）啮合以便在垂直方向上定位；连杆（16）一端与不完全齿轮（27）通过销（32）铰接相连，另外一端通过第二滚轮（12）与第一滚轮（8）接触，连杆（16）的下方开有沿杆体纵轴线延伸的第二导槽，第三滚轮（17）嵌入第二导槽内；滚轮支架（4）设置在棘齿杆（3）上的第三导槽内，第三导槽平行于基座（23），滚轮支架（4）与棘齿杆（3）之间通过紧定螺钉（5）相互固定，滚轮支架（4）一端装有带轴承的第三滚轮（17）；箱体（15）通过螺栓紧固与基座（23）上；包括箱体下方的减振弹簧组、支撑台下方的减振防滑垫和液压输出轴一端的通槽组成的减震装置。

全文数据：一种微动疲劳试验法向加载装置本发明涉及疲劳试验设备技术领域，涉及一种的微动疲劳试验法向加载装置。背景技术微动是一个复杂的损失过程，它受到磨损、腐蚀和疲劳三者的交互作用。它的两个接触面在受法向力的作用是时发生微小的滑移，其幅度通常是微米量级的，微动一般都是发生在配合比较“紧固”的构件。微动疲劳是指两个接触比较紧密的构件在外加载荷的作用下，接触的表面所发生的微小幅度的相对滑移，从而造成构件表面产生疲劳裂纹，导致构件过早的失效，被称为工业界的“癌症”。微动疲劳在机械工程、航空航天、生物医疗等领域，都会加速零部件的损坏，较少使用寿命。因此对微动疲劳的研究就显得非常重要，在做微动疲劳试验时，法向力的加载对试验的可靠性以及微动疲劳研究的实用性都有着至关重要的作用。目前实现对法向力的加载的装置大多都是使用双动力源，这样做不但增加了整个装置的重量，对原本疲劳试验机的精度会造成一定的影响，而且也会增加装置的成本。由于微动疲劳大多都是发生在紧密配合的构件中，所以可以利用微动垫与试样的接触模型来进行试验，探究微动疲劳。目前接触装置大致可以分为桥式、单卡头式和爪式3类，接触方式一般为面面接触和线面接触，并且都是固定使用一种接触方式，这样会使试验的灵活性和全面性大大降低。如果没有控制好微动垫与试样的接触宽度，会使接触边缘产生严重应力集中，对试验造成很大的影响。发明内容本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种的微动疲劳试验法向加载装置。使用本发明的试验装置可以简单的实现对试样法向力的加载，可以灵活的改变微动垫与试样之间的接触方式，保证法向加载载荷的恒定，使用该装置可以节约装置的成本，提高装置的整体的使用效率，试验结果更加全面、精确。本发明的一种的微动疲劳试验法向加载装置，包括传动装置、动力源装置、支撑装置和夹持装置，传动装置、动力源装置和夹持装置安装在支撑装置上，动力源装置的两侧各连接一个传动装置和夹持装置，夹持装置上安装试验件并通过数据线连接计算机；传动装置包括小齿轮25、大齿轮26、不完全齿轮27、减振弹簧33和箱体15；减振弹簧连接在固连箱体15底部；小齿轮25通过第一齿轮轴28固定，分别与大齿轮26和齿条20相啮合；大齿轮26通过第二齿轮轴29固定，位于不完全齿轮27与小齿轮25之间，并与两者相啮合；不完全齿轮27通过第三齿轮轴30固定，一侧与大齿轮26啮合，另一侧通过销32与连杆16铰接；回复弹簧31一侧与箱体15连接，另一侧与不完全齿轮27连接，均为可拆卸连接；齿条20一侧与小齿轮25啮合，齿条20置于箱体15的第一导槽内；连杆16和齿条20都沿横向设置；动力源装置包括液压缸7、液压缸支架14、轴承10、第一滚轮8和液压缸基座37；液压缸7固定于液压缸支架14上，液压缸7输出轴一端的缸体端面与液压缸支架14外侧面处于同一平面；液压缸支架14通过螺栓与液压缸基座37相连；液压缸输出轴装有轴承10和第一滚轮8；所述第一滚轮8的两侧分别与连杆16一端的第二滚轮12相接触；通槽11开在在液压缸输出轴一端厚度约3-5mm；液压缸输出轴垂直于连杆16和齿条20，且三者位于同一平面上，该平面平行于基座23；液压缸底座37通过基座23上的导轨39与基座23相连接，导轨39平行于液压缸输出轴；通槽11有减震后调节紧固程度的作用。支撑装置包括基座23、支撑台18、防滑减振垫6、支撑台后盖36和第一螺栓19；基座23的两侧通过第一螺栓19分别与一个支撑台18固定；支撑台18连接支撑台后盖36相配合，紧固在试验机的立柱上；防滑减振垫6置于支撑台18下方，与支撑台18接触并紧固在试验机的立柱上；夹持装置包括微动垫支架21、压力传感器34、微动垫1、可拆销2、微动垫支架盖板24、微动垫连接杆35、第二螺栓22组成；微动垫支架21通过第二螺栓22紧固在基座23上；压力传感器34置于微动垫支架21内，两端分别与齿条20和微动垫连接杆35接触，并通过数据线与计算机连接；微动垫1置于微动垫支架21上，微动垫1与微动垫连接杆35通过可拆销2铰接在一起；棘齿杆3设置在基座23上的垂直通孔内，棘齿杆3与拨弹簧销38啮合以便在垂直方向上定位；连杆16一端与不完全齿轮27通过销32铰接相连，另外一端通过第二滚轮12与第一滚轮8接触，连杆16的下方开有沿杆体纵轴线延伸的第二导槽，第三滚轮17嵌入第二导槽内；滚轮支架4设置在棘齿杆3上的第三导槽内，第三导槽平行于基座23，滚轮支架4与棘齿杆3之间通过紧定螺钉5相互固定，滚轮支架4一端装有带轴承的第三滚轮17；箱体15通过螺栓紧固与基座23上。进一步，本发明的减振设置包括箱体下方的减振弹簧、支撑台下方的减振防滑垫和液压输出轴一端的通槽；减振弹簧与箱底和齿轮组支撑板固连，减振防滑垫位于支撑台与支撑台后盖下方，用来防止整个试样装置的下移，以及减少装置对原本试验机立柱造成的损坏。本试验装置的操作过程是:a、将试样置于基座中间的孔内，先轴向固定好试样，然后手动调节微动垫支架和箱体，使得试样完全置于微动垫的槽内，然后利用螺栓使微动垫支架和箱体固定，调节棘齿杆使得连杆一端的滚轮与液压输出轴的滚轮处于同一水平面；b、在固定好位置之后利用液压缸和齿轮组传动对试样施加法向载荷；在试验过程中，处于齿条与微动垫之间的压力传感器实施测出法向载荷，反馈到数据采集及控制系统中，然后对采集到的数据进行分析，控制液压缸的输出载荷以保持法向载荷的恒定；本发明装置的优点是:1由于在试验过程中对试样与微动垫之间的接触力有严格的要求，要尽可能的减少由于应力集中效应对试验结果造成的影响；从而把微动垫设计成为带有槽型的形状，在试验过程中把试样完全嵌入到微动垫的槽内，保证试验件与微动垫接触宽度的一致性；并且微动垫为可拆卸型，可以方便更改试样与微动垫之间的接触方式。2由于动力的传动装置使用齿轮组，用来保证试验结果的精确性，在使用齿轮组进行传动的时候可以有效的保证传动的稳定，使得对试样法向加载的载荷更加稳定，并且传动效率也会有大的提高。3在进行动力的传动的时候，连杆与液压输出轴接触的方式采用滚轮接触的方式，这样可以减少由于摩擦力对动力传动造成的效率降低。4在试验装置中有多处减振设置，用于减少试验过程中由于机械振动对试验造成的影响。由压力传感器与数据采集系统组成的闭环反馈系统，来控制液压输出轴的伸缩，保证法向载荷的恒定，自动化程度高。附图说明图1是本发明装置的整体结构示意图。图2是传动装置内部结构示意图。图3是图2沿B-B方向全剖的结构示意图图4是微动垫支架内部结构示意图。图5是微动垫结构示意图。图6是减振防滑垫结构示意图。图7是棘齿杆支撑装置结构示意图。图8是液压装置结构示意图。图9是图8中局部A的放大图。图10是基座、棘齿杆、连杆装配结构示意图。图11是连杆结构示意图。图12是弹簧销结构示意图。图13是基座与液压缸基座装配结构示意图。图14是基座结构示意图。图15是液压缸基座结构示意图。附图标记说明：1、微动垫；2、可拆销；3、棘齿杆；4、滚轮支架；5、紧定螺钉；6、防滑减振垫；7、液压缸；8、第一滚轮；9、第一滚轮轴；10、轴承；11、通槽；12、第二滚轮；13、第二滚轮轴；14、液压缸支架；15、箱体；16、连杆；17、第三滚轮；18、支撑台；19、第一螺栓；20、齿条；21、微动垫支架；22、第二螺栓；23、基座；24、微动垫支架盖板；25、小齿轮；26、大齿轮；27、不完全齿轮；28、第一齿轮轴；29、第二齿轮轴；30、第三齿轮轴；31、回复弹簧；32、销；33、减振弹簧；34、压力传感器；35、微动垫连接杆；36、支撑台后盖；37、液压缸基座；38、弹簧销；39、导轨。具体实施方式下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参见图1可知，本发明的一种的微动疲劳试验法向加载装置，如图1-9所示，包括传动装置、动力源装置、支撑装置和夹持装置，传动装置、动力源装置和夹持装置安装在支撑装置上，动力源装置的两侧各连接一个传动装置和夹持装置，夹持装置上安装试验件并通过数据线连接计算机；传动装置包括四个减振弹簧33、小齿轮25、大齿轮26、不完全齿轮27、和箱体15；四个减振弹簧在齿轮组下方均匀分布，固连箱体15底部；小齿轮25通过第一齿轮轴28固定，分别与大齿轮26和齿条20相啮合；大齿轮26通过第二齿轮轴29固定，位于不完全齿轮27与小齿轮25之间，并与两者相啮合；不完全齿轮27通过第三齿轮轴30固定，一侧与大齿轮26啮合，另一侧通过销32与连杆16铰接；回复弹簧31一侧与箱体15连接，另一侧与不完全齿轮27连接，均为可拆卸连接；齿条20一侧与小齿轮25啮合，齿条20置于箱体15右边壁的第一导槽内；连杆16和齿条20都沿横向设置；动力源装置包括液压缸7、液压缸支架14、轴承10、第一滚轮8和液压缸基座37；液压缸7固定于液压缸支架14上，液压缸7输出轴一端的缸体端面与液压缸支架14外侧面处于同一平面；液压缸支架14通过螺栓与液压缸基座37相连；液压缸输出轴装有轴承10和第一滚轮8；所述第一滚轮8的两侧分别与连杆16一端的第二滚轮12相接触；通槽11开在在液压缸输出轴一端厚度约3-5mm；液压缸输出轴垂直于连杆16和齿条20，且三者位于同一平面上，该平面平行于基座23；液压缸底座37通过基座23上的导轨39与基座23相连接，导轨39平行于液压缸输出轴；通槽11有减震后调节紧固程度的作用。支撑装置包括基座23、支撑台18、防滑减振垫6、支撑台后盖36和第一螺栓19；基座23的两侧通过第一螺栓19分别与一个支撑台18固定；支撑台18连接支撑台后盖36相配合，紧固在试验机的立柱上；防滑减振垫6置于支撑台18下方，与支撑台18接触并紧固在试验机的立柱上；夹持装置包括微动垫支架21、压力传感器34、微动垫1、可拆销2、微动垫支架盖板24、微动垫连接杆35、第二螺栓22组成；微动垫支架21通过第二螺栓22紧固在基座23上；压力传感器34置于微动垫支架21内，两端分别与齿条20和微动垫连接杆35接触，并通过数据线与计算机连接；微动垫1置于微动垫支架21上，微动垫1与微动垫连接杆35通过可拆销2铰接在一起；棘齿杆3设置在基座23上的垂直通孔内，棘齿杆3与拨弹簧销38啮合以便在垂直方向上定位；连杆16一端与不完全齿轮27通过销32铰接相连，另外一端通过第二滚轮12与第一滚轮8接触，连杆16的下方开有沿杆体纵轴线延伸的第二导槽，第三滚轮17嵌入第二导槽内；滚轮支架4设置在棘齿杆3上的第三导槽内，第三导槽平行于基座23，滚轮支架4与棘齿杆3之间通过紧定螺钉5相互固定，滚轮支架4一端装有带轴承的第三滚轮17；箱体15通过螺栓紧固与基座23上。本发明的减振设置包括齿轮组支撑板下方的减振弹簧33、支撑台18下方的减振防滑垫6和液压缸输出轴一端的通槽11；减振弹簧33与箱体15的箱底和齿轮组支撑板固连，减振防滑垫6位于支撑台18与支撑台后盖36下方，用来防止整个试样装置的下移，以及减少装置对原本试验机立柱造成的损坏。以下简要说明本实例微动疲劳试验法向加载装置的工作过程及原理：在工作时，首先通过手动调节箱体15与微动垫支架21，使得试验件完全处于微动垫1的槽内；然后拧紧螺栓固定箱体15与微动垫支架21，手动调节棘齿杆3使得第一滚轮8和第二滚轮12处于同一水平面，手动调节滚轮支架4使得第三滚轮17完全处于连杆16的第二导槽内，然后松开弹簧销38和调整紧定螺钉5固定上述位置。调节不完全齿轮27和回复弹簧31的位置，使得在进行加载法向载荷之前，使得微动垫1与试验件接触。确定好上述位置之后开始进行法向加载，打开液压系统，液压缸7开始工作，通过输出轴输出的力经连杆16和动力传动装置传递到齿条20，压力传感器34收集施加载荷的信号数据，然后通过数据线传输到计算机进行分析，处理之后的数据用来控制液压系统的的输出载荷，用来保持施加到微动垫上载荷的恒定。本说明书实施例内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

权利要求：1.一种的微动疲劳试验法向加载装置，其特征在于：包括传动装置、动力源装置、支撑装置和夹持装置，传动装置、动力源装置和夹持装置安装在支撑装置上，动力源装置的两侧各连接一个传动装置和夹持装置，夹持装置上安装试验件并通过数据线连接计算机；传动装置包括小齿轮25、大齿轮26、不完全齿轮27、减振弹簧33和箱体15；减振弹簧33连接在固连箱体15底部；小齿轮25通过第一齿轮轴28固定，分别与大齿轮26和齿条20相啮合；大齿轮26通过第二齿轮轴29固定，位于不完全齿轮27与小齿轮25之间，并与两者相啮合；不完全齿轮27通过第三齿轮轴30固定，一侧与大齿轮26啮合，另一侧通过销32与连杆16铰接；回复弹簧31一侧与箱体15连接，另一侧与不完全齿轮27连接；齿条20一侧与小齿轮25啮合，齿条20置于箱体15的第一导槽内；连杆16和齿条20都沿横向设置；动力源装置包括液压缸7、液压缸支架14、轴承10、第一滚轮8和液压缸基座37；液压缸7固定于液压缸支架14上，液压缸输出轴一端的缸体端面与液压缸支架14外侧面处于同一平面；液压缸支架14通过螺栓与液压缸基座37相连；液压缸输出轴装有轴承10和第一滚轮8；第一滚轮8的两侧分别与连杆16一端的第二滚轮12相接触；通槽11开在在液压缸输出轴一端；液压缸输出轴垂直于连杆16和齿条20，且三者位于同一平面上，该平面平行于基座23；液压缸底座37通过基座23上的导轨39与基座23相连接，导轨39平行于液压缸输出轴；支撑装置包括基座23、支撑台18、防滑减振垫6、支撑台后盖36和第一螺栓19；基座23的两侧通过第一螺栓19分别与一个支撑台18固定；支撑台18连接支撑台后盖36相配合，紧固在试验机的立柱上；防滑减振垫6置于支撑台18下方，与支撑台18接触并紧固在试验机的立柱上；夹持装置包括微动垫支架21、压力传感器34、微动垫1、可拆销2、微动垫支架盖板24、微动垫连接杆35、第二螺栓22组成；微动垫支架21通过第二螺栓22紧固在基座23上；压力传感器34置于微动垫支架21内，两端分别与齿条20和微动垫连接杆35接触，并通过数据线与计算机连接；微动垫1置于微动垫支架21上，微动垫1与微动垫连接杆35通过可拆销2铰接在一起；棘齿杆3设置在基座23上的垂直通孔内，棘齿杆3与拨弹簧销38啮合以便在垂直方向上定位；连杆16一端与不完全齿轮27通过销32铰接相连，另外一端通过第二滚轮12与第一滚轮8接触，连杆16的下方开有沿杆体纵轴线延伸的第二导槽，第三滚轮17嵌入第二导槽内；滚轮支架4设置在棘齿杆3上的第三导槽内，第三导槽平行于基座23，滚轮支架4与棘齿杆3之间通过紧定螺钉5相互固定，滚轮支架4一端装有带轴承的第三滚轮17；箱体15通过螺栓紧固与基座23上。2.如权利要求1所述的微动疲劳试验法向加载装置，其特征在于：包括箱体下方的减振弹簧组、支撑台下方的减振防滑垫和液压输出轴一端的通槽组成的减震装置。

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