专利名称：一种旋转构件力学综合实验台的制作方法
技术领域：
本发明属于力学实验设备，特别是涉及一种用于高等院校基础力学等课程 的实验教学综合试验台。
背景技术：
目前高等教育加强了对学生的实践能力和创新精神的培养，在力学实验教 学中需要功能好的实验设备，以满足开设综合性、研究性力学实验的要求。现 在市场上的力学实验台，没有对旋转构件进行应力测试和研究的综合实验台。
发明内容
本发明的目的在于，根据国内基础力学实验教学的要求，满足开设综合性、 设计性和创新性实验需要，为力学实验教学提供一种具有结构紧凑，综合功能 强，同时满足力学实验测试与研究要求，性能价格比高的旋转构件力学综合实 验台。
本发明是通过以下技术方案来实现的
一种旋转构件力学综合实验台，有一个台架，在台架的下面安装有调速电 机，通过皮带传动，带动台面上实验台的轴转动，并在大带轮上加有防护罩； 其特征是所述的台架的台面上装有基底板，基底板上依次安装有纯扭转装置、 扭矩静标定装置、圆轴弯扭装置、惯性环扭振装置、摩擦制动装置、制动力矩 测定装置与质量盘配重装置。
所述的纯扭转装置是在所述台架台面的基底板上左右装有两个轴承的支 座，左侧支座的轴承中装联结轴，联结轴的左端装大带轮，联结轴的右端通过 凸块与空心轴左端连接，空心轴右端通过法兰孔用螺栓与弯扭圆轴左端连接， 而弯扭圆轴安装在右侧支座的轴承中，空心轴两端由轴承支撑，为纯扭转；在 空心轴上粘贴电阻应变计。所述的空心轴的左段是四杆式，右段是薄壁筒式。
所述的扭矩静标定装置是在所述纯扭装置中，若停止电机转动，在联结 轴的右端通过法兰孔用螺栓与左侧支座的孔连接，使的空心轴左端固定；空心 轴右端通过法兰孔用螺栓与扭力臂连接，在扭力臂的端部加放砝码，用应变计 测试空心轴的静应力，实现对空心轴的扭矩静标定。
所述的圆轴弯扭装置是在所述台面的基底板上的支座，将弯扭圆轴安装 在支座的轴承中，弯扭圆轴左端靠轴承支撑，并与空心轴连接，右端装摩擦轮， 弯扭圆轴右部悬臂，属弯扭复合变形，在弯扭圆轴上粘贴电阻应变计。
所述的惯性环扭振装置D是在所述弯扭圆轴上安装惯性环，惯性环由辐 板梁连接惯性内环和惯性外环组成，辐板梁一端嵌入惯性内环的槽中，用螺栓 固定，辐板梁另一端用槽形螺栓与惯性外环连接；惯性外环感应扭振，使辐板 梁变形，辐板梁上粘贴电阻应变计。
所述的摩擦制动装置是在所述台面基底板上装支座，支座支撑着摩擦轴， 摩擦轴左端装右摩擦轮，摩擦轮用销与轴连接，并能沿轴向移动；而摩擦轴右 端连接悬臂梁，经拉杆与台面固定，使右摩擦轮不能转动；在弯扭圆轴右端装 左摩擦轮，用螺栓与轴固定，左摩擦轮与轴一起转动，在支座上用螺栓固定顶 螺座，顶螺套与顶螺座螺纹连接，转动顶螺套，能沿轴向移动，通过顶螺套的 轴向移动，推动右摩擦轮向左移动，并与左摩擦轮接触；由顶螺套给两摩擦轮 施加正压力，产生摩擦力矩而使轴的转动制动。
所述的制动力矩测定装置是在所述摩擦轴右端用螺栓连接悬臂梁，悬臂 梁经拉杆与台面固定，当摩擦轴欲转动时，使悬臂梁弯曲变形，悬臂梁上粘贴 电阻应变计，用应变计测试其应变，以计算出制动力矩的大小。
在所述摩擦轴右端装质量盘，用螺栓固定；当去掉悬臂梁，在摩擦制动时， 其摩擦轴与空心轴一起转动，通过更换不同配重的质量盘，改变轴的转动工况， 实现扭振测试。
本发明与现有技木相比，具有以下优点和有益效果
由于本实验台通过应用纯扭转装置，扭矩静标定装置，圆轴弯扭装置，惯 性环扭振装置，摩擦制动装置，制动力矩测定装置和质量盘配重装置，可以开 展转动构件扭转应力测试实验、弯扭组合轴应力测试实验、扭矩传感器标定 实验、扭转振动实验、摩擦制动实验、扭转减振与消振实验、应力无线遥测实 验、动荷系数测定实验、瞬态应变测试实验等九大项实验，它是一种综合性实 验设备，利用该设备可以标定工程测试仪器，模拟和研究工程中扭振测试技术。 因此，本发明以其设备功能强，性能价格比高的特点，对力学实验教学和工程 测试研究可以发挥重要的作用。
图1为一种旋转构件力学综合实验台的主视图2为图1的俯视图3为标定装置示意图4为扭振装置示意图5为制动力矩测定装置示意具体实施例方式
以下结合附图进一步对本发明作详细说明。
如图1和图2所示，本发明一种旋转构件力学综合实验台，在台架1的台 面上自左向右依次安装有纯扭转装置A、扭矩静标定装置B、圆轴弯扭装置C、 惯性环扭振装置D、摩擦制动装置E、制动力矩测定装置F和质量盘配重装置G。
本发明一种旋转构件力学综合实验台的传动系统是在台架的下面安装有 调速电机2，当电机转动时，通过皮带传动，带动台面上大带轮6转动，大带 轮与连接轴10通过螺栓4连接，连接轴安装在轴承支座7的径向轴承8中，连 接轴右端通过凸块与空心轴11左端连接，空心轴右端通过法兰孔，用螺栓12 与弯扭圆轴14左端连接。弯扭圆轴安装在轴承支座16的径向轴承15中，在弯 扭圆轴上用销子22使惯性内环21与轴固定，通过四个辐板梁20连接惯性内环 和惯性外环19。辐板梁一端嵌入惯性内环21的槽中，用螺栓固定，辐板梁另 一端用槽形螺栓18与惯性外环连接。弯扭圆轴右端用螺栓25与左摩擦轮26连 接，在左摩擦轮的左侧有一轴承支座23，内装轴向轴承24，用以平衡轴向压力。 在台面基底板的右部安装两个轴承支座32和35，此两支座中的轴承33和36 支撑着摩擦轴34，其中，摩擦轴的右支撑是由装在轴上的轴承套37，用销38 与轴连接，然后将轴承安装在轴承套上。摩擦轴左端安装右摩擦轮27，该轮用 销28与轴连接，并可沿轴向移动。而摩擦轴右端连接悬臂梁39，经拉杆40与 台面1固定，使右摩擦轮不能转动。在轴承支座32上用螺栓31固定顶螺座30， 顶螺套29与顶螺座螺纹连接，转动顶螺套，其可以沿轴向移动，通过顶螺套的 轴向移动，推动右摩擦轮27向左移动，并与左摩擦轮接触。通过顶螺套给两摩 擦轮施加正压力，产生摩擦力矩而使轴的转动制动。在摩擦轴右端部安装质量 盘41，用螺栓42固定。由此可知，电机转动带动空心轴、弯扭圆轴、惯性外 环和左摩擦轮一起转动，用右摩擦轮可以实现制动。
如图1和图2所示，纯扭转装置A:在台面1的基底板3上安装有两个轴 承支座7和16，左侧是有孔轴承支座7，在该支座的轴承8中安装联结轴10， 联结轴的左端安装大带轮6，大带轮与轴用螺栓4固定。轴的右端通过凸块与 空心轴11左端连接，空心轴右端通过法兰孔，用螺栓12与弯扭圆轴14左端连 接。而弯扭圆轴安装在轴承支座16的轴承15中，因此空心轴两端属轴承支撑， 实现纯扭转。该空心轴ll的结构是，左段是四杆式，右段是薄壁筒式，利用此 结构通过电阻应变计可以测试扭转应力。
如图l、图2和图3所示，扭矩静标定装置B:在上述纯扭装置中，若停止 电机2转动，在联结轴10的右端通过法兰孔，用螺栓9与有孔轴承支座7上的 孔连接，使的空心轴11左端固定。空心轴右端通过法兰孔，用螺栓12与扭力 臂13和弯扭圆轴14左端连接，在扭力臂13的端部用砝码加载，应用应变计测 试空心轴的静应力，实现扭矩静标定。
圆轴弯扭装置C:在台面1的基底板3上的轴承支座16，将弯扭圆轴14安 装在轴承支座16的轴承15中，弯扭圆轴左端靠轴承15支撑，并与空心轴11 连接，其右端装左摩擦轮26，此轴右部悬臂属弯扭复合变形。用应变计测试其 应力。
如图l、图2和图4所示，惯性环扭振装置D:在弯扭圆轴14上安装惯性 内环21，通过四个辐板梁20连接惯性内环21和惯性外环19。辐板梁一端嵌入 惯性内环21的槽中，用螺栓固定，辐板梁另一端用槽形螺栓18与惯性外环19 连接。当轴转动，由此惯性外环感应扭振，使辐板梁20变形，用应变计测试其 应变，从而测的轴扭转振动参数。
如图1和图2所示，摩擦制动装置E:在台面1上的基底板3的右部安装 两个轴承支座32和35，此两支座支撑着摩擦轴34，摩擦轴左端安装右摩擦轮 27，该轮用销28与轴34连接，并可沿轴向移动。而摩擦轴右端连接悬臂梁39， 经拉杆40与台面1固定，使右摩擦轮不能转动。在弯扭圆轴14右端安装左摩 擦轮26，用螺栓25与轴14固定，该轮与轴一起转动。在其中一个轴承支座32 上用螺栓31固定顶螺座30，顶螺套29与顶螺座30螺纹连接，转动顶螺套29， 其可以沿轴向移动，通过顶螺套的轴向移动，推动右摩擦轮27向左移动，并与 左摩擦轮26接触。通过顶螺套给两摩擦轮施加正压力，产生摩擦力矩而使轴的 转动达到制动。为了防止正压力沿轴14传递，影响转动性能，在左摩擦轮26 的左边安装一轴承座23，其中装有轴向轴承24，通过此座抵消正压力，并限制
弯扭圆轴14的轴向移动。
如图l、图2和图5所示，制动力矩测定装置F:在摩擦轴34右端用螺栓 43连接悬臂梁39，悬臂梁经拉杆40与台面1固定，当两摩擦轮26和27接触 时，使得摩擦轴欲转动时，则悬臂梁弯曲变形，用应变计测试其应变，从而计 算出制动力矩的大小。
如图1和图2所示，质量盘配重装置G:在摩擦轴34右端安装质量盘41， 用螺栓42固定。当去掉悬臂梁39，在摩擦制动时，其摩擦轴与空心轴ll一起 转动，通过更换不同的质量盘配重，改变轴的转动工况，实现不同的扭振测试。
本发明的应用
在实验台的空心轴ll、弯扭圆轴、惯性环的辐板梁及悬臂梁等各测试试件 上粘贴电阻应变计，应变计通过导线连接到装在轴上的遥测发射模块中，应用 无线遥测仪，测取各测点的动应变波形，无线遥测仪输出信号至计算机，并使 用计算机进行数据处理，分析测试结果。由计算机处理显示，软面板操作，各 通道自动切换，桥路自动平衡。设有扫描采样、定点采样、定载荷采样，实时 数据、曲线显示，测试数据既可以显示为数据列表，也可以显示为图形，可实 现无线遥测的数字化测试。
本发明为力学实验提供了一种多功能的无线遥测实验平台，集纯扭转，扭 矩静标定，圆轴弯扭，惯性环扭振，摩擦制动，制动力矩测定和质量盘配重七 种装置为一体，组合成综合式的实验设备。
权利要求
1、一种旋转构件力学综合实验台，有一个台架，在台架的下面安装有调速电机，通过皮带传动，带动台面上实验台的轴转动，并在大带轮上加有防护罩；其特征是所述的台架的台面上装有基底板，基底板上依次安装有纯扭转装置、扭矩静标定装置、圆轴弯扭装置、惯性环扭振装置、摩擦制动装置、制动力矩测定装置与质量盘配重装置。
2、 根据权利要求l所述的一种旋转构件力学综合实验台，其特征是所述 的纯扭转装置是在所述台架台面的基底板上左右装有两个轴承的支座，左侧 支座的轴承中装联结轴，联结轴的左端装大带轮，联结轴的右端通过凸块与空 心轴左端连接，空心轴右端通过法兰孔用螺栓与弯扭圆轴左端连接，而弯扭圆 轴安装在右侧支座的轴承中，空心轴两端由轴承支撑，为纯扭转；在空心轴上 粘贴电阻应变计。
3、 根据权利要求l所述的一种旋转构件力学综合实验台，其特征是所述 的扭矩静标定装置是在所述纯扭装置中，若停止电机转动，在联结轴的右端 通过法兰孔用螺栓与左侧支座的孔连接，使的空心轴左端固定；空心轴右端通 过法兰孔用螺栓与扭力臂连接，在扭力臂的端部加放砝码，用应变计测试空心 轴的静应力，实现对空心轴的扭矩静标定。
4、 根据权利要求l所述的一种旋转构件力学综合实验台，其特征是所述 的圆轴弯扭装置是在所述台面的基底板上的支座，将弯扭圆轴安装在支座的 轴承中，弯扭圆轴左端靠轴承支撑，并与空心轴连接，右端装摩擦轮，弯扭圆 轴右部悬臂，属弯扭复合变形，在弯扭圆轴上粘贴电阻应变计。
5、 根据权利要求l所述的一种旋转构件力学综合实验台，其特征是所述 的惯性环扭振装置D是在所述弯扭圆轴上安装惯性环，惯性环由辐板梁连接 惯性内环和惯性外环组成，辐板梁一端嵌入惯性内环的槽中，用螺栓固定，辐 板梁另一端用槽形螺栓与惯性外环连接；惯性外环感应扭振，使辐板梁变形， 辐板梁上粘贴电阻应变计。
6、 根据权利要求l所述的一种旋转构件力学综合实验台，其特征是所述 的摩擦制动装置是在所述台面基底板上装支座，支座支撑着摩擦轴，摩擦轴 左端装右摩擦轮，摩擦轮用销与轴连接，并能沿轴向移动；而摩擦轴右端连接 悬臂梁，经拉杆与台面固定，使右摩擦轮不能转动；在弯扭圆轴右端装左摩擦 轮，用螺栓与轴固定，左摩擦轮与轴一起转动，在支座上用螺栓固定顶螺座， 顶螺套与顶螺座螺纹连接，转动顶螺套，能沿轴向移动，通过顶螺套的轴向移动，推动右摩擦轮向左移动，并与左摩擦轮接触；由顶螺套给两摩擦轮施加正 压力，产生摩擦力矩而使轴的转动制动。
7、 根据权利要求l所述的一种旋转构件力学综合实验台，其特征是所述 的制动力矩测定装置是在所述摩擦轴右端用螺栓连接悬臂梁，悬臂梁经拉杆 与台面固定，当摩擦轴欲转动时，使悬臂梁弯曲变形，悬臂梁上粘贴电阻应变 计，用应变计测试其应变，以计算出制动力矩的大小。
8、 根据权利要求l所述的一种旋转构件力学综合实验台，其特征是所述的质量盘配重装置是在所述摩擦轴右端装质量盘，用螺栓固定；当去掉悬臂 梁，在摩擦制动时，其摩擦轴与空心轴一起转动，通过更换不同配重的质量盘， 改变轴的转动工况，实现扭振测试。
9、 根据权利要求2所述的一种旋转构件力学综合实验台，其特征是所述 的空心轴的左段是四杆式，右段是薄壁筒式。
全文摘要
本发明涉及一种旋转构件力学综合实验台，主要特点是台架的台面上装有基底板，基底板上依次安装有纯扭转装置、扭矩静标定装置、圆轴弯扭装置、惯性环扭振装置、摩擦制动装置、制动力矩测定装置与质量盘配重装置；它可以开展转动构件扭转应力测试实验、弯扭组合轴应力测试实验、扭矩传感器标定实验、扭转振动实验、摩擦制动实验、扭转减振与消振实验、应力无线遥测实验、动荷系数测定实验、瞬态应变测试实验等九大项实验，为一种综合性实验设备，具有功能强，性能价格比高的优点，利用该设备还可标定工程测试仪器，模拟和研究工程中扭振测试技术等。
文档编号G01M99/00GK101364354SQ20081007952
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月28日 优先权日2008年9月28日
发明者李艳辉, 锐 谢, 谢占魁 申请人:中北大学