一种机械式金属材料扭转疲劳试验机的制作方法

本实用新型属于试验设备领域，具体涉及一种机械式金属材料扭转疲劳试验机。

背景技术：

随着汽车行业的发展，汽车传动轴作为汽车动力传动装置的主要零件之一，对其性能要求越加严格，其具体体现就是其扭转性能，传动轴的工作形式就是通过高速扭转来带动其他零件工作。因此对传动轴的扭转性能的测定是必要的。然而，目前针对金属材料扭转疲劳的试验设备并不多，特别是针对类似传动轴的扭转性能测定的设备更是极为欠缺。因此有待于涉及一种金属材料扭转疲劳试验机，以服务于传动轴扭转性能的测定。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种机械式金属材料扭转疲劳试验机。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

机械式金属材料扭转疲劳试验机，其包括底座和试验机本体，所述的试验机本体设置于底座上；试验机本体中具有起固定支撑作用的外框架，工作台通过升降夹固定于外框架上；工作台中部设有用于容纳试验轴的贯通孔，且工作台中部在贯通孔上方位置固定有第一卡具，待测试的试验轴通过第一卡具固定并穿过工作台的贯通孔；试验轴底部固定有第二卡具；第二卡具的正下方设有一块金属板，且第二卡具周向通过若干条弹簧与金属板相连；金属板底部通过支架固定于第一传动轴上并随第一传动轴转动；第一传动轴通过双万向联轴器与第二传动轴相连，第二传动轴外部套有位置固定的轴承；第二传动轴底部与涡轮固定且同步转动，涡轮与蜗杆连接，构成传动结构。

作为优选，所述的升降夹可滑动式固定于垂直的外框架上。

作为优选，所述的蜗杆为往复蜗杆。

作为优选，所述的第二传动轴底部固定有金属圆盘，所述的涡轮同轴套设于金属圆盘上方的第二传动轴外部，且涡轮与金属圆盘之间通过销连接，以限制两者发生相对位移。

作为优选，所述的第二卡具呈圆盘形，且所述的弹簧至少具有两条，沿第二卡具的周向均布。

本实用新型的机械式金属材料扭转疲劳试验机，采用涡轮和蜗杆的组合产生扭转带动上面传动轴运动，进而带动待测的试验轴产生扭转。在扭转的力矩传递路径上，设有双万向联轴和弹簧，双万向联轴器既可以将下方产生的动力传递给上方的传动轴，也能够降低扭转到最大角度时带来的缓冲，同时提高了轴系动态性能；而弹簧既可以传递扭转动力又能减小扭转对装置带来的磨损。另外，该装置中的工作台通过升降夹可调节式固定于外框架上，可以根据试验轴的不同尺寸调整夹具之间的距离。

附图说明

图1为本实用新型机械式金属材料扭转疲劳试验机的结构示意图。

图2为往复蜗杆的结构示意图。

图中：顶架1、第一卡具2、工作台3、弹簧4、升降夹5、金属板6、支架7、第一传动轴8、双万向联轴器9、轴承10、蜗杆11、涡轮12、外框架13、底座14、试验轴15、第二卡具16、第二传动轴17。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，一种机械式金属材料扭转疲劳试验机，其主要构件包括底座14和试验机本体上。底座14为一块底部固定有4个支脚的平台，试验机本体设置于底座上。

试验机本体中具有起固定支撑作用的外框架13，外框架13包含多条竖向的杆件，其顶部均固定在顶架1上，形成一个起固定支撑作用的整体框架结构。工作台3为平整的平台，工作台3中部设有用于容纳试验轴15的贯通孔。贯通孔的内径应不小于试验轴15的外径。该平台两侧通过升降夹5固定于外框架13上的竖向杆件上。升降夹5为嵌套在竖向杆件或夹持在竖向杆件上的夹子，但其以可滑动方式固定，即在竖向杆件上的高度可调。该固定方式可以通过设置于夹子上的紧固螺丝等方式实现。外框架13内部的空间作为扭转疲劳试验区域，工作台3中部在贯通孔上方位置固定有第一卡具2，待测试的试验轴15通过第一卡具2固定并穿过工作台3的贯通孔，试验轴15底部固定有第二卡具16。第一卡具2、第二卡具16的形状结构不限，只要能够实现固定试验轴15的两端即可，三者在固定状态下以刚性固定，无法相对转动。但第一卡具2、第二卡具16与固定试验轴15之间均以可拆卸的方式进行固定，当试验结束后即可将试验轴15拆卸或者更换新的试验轴15。而且，工作台3在外框架13上可以自由的上下调节，使得第一卡具2、第二卡具16之间的距离也能够调节，由此可适应不同待测试验轴15的长度，且也可以控制试验轴15的扭转长度。

本实施例中，第二卡具16呈圆盘形，第二卡具16的正下方设有一块圆盘形的金属板6，且第二卡具16周向通过多条弹簧4与金属板6相连。弹簧4至少具有两条，可设置4条，沿第二卡具16的周向等角度均布，弹簧4在金属板6上的连接点也沿金属板6周向均布。由此，在金属板6与第二卡具16之间形成了一个非刚性的扭矩传递结构，既将下面产生的扭转效果传递给待测金属轴，又避免了将扭转直接刚性地传给待测金属轴而产生的不必要磨损。

金属板6底部通过支架7固定于第一传动轴8上。本实施例中，支架7有一条主轴和若干肋杆组成，金属板6与主轴固定连接，两者之间再通过肋进行加强，使得金属板6随第一传动轴8同步转动。第一传动轴8通过双万向联轴器9与第二传动轴17相连，第二传动轴17外部套有轴承10。轴承10通过固定件固定于底座14或者外框架13上，因此其位置被完全固定，当第二传动轴17相穿过轴承10后其水平位移被限制，仅能够轴向旋转。双万向联轴器9具有传递扭矩、缓冲、减震和提高轴系动态性能的特点，将传动装置下部产生的扭转效果传递至上部，对待测金属进行扭转。第二传动轴17底部固定有一个金属圆盘，涡轮12同轴套设于金属圆盘上方的第二传动轴17外部，且涡轮12与金属圆盘之间通过销连接，销钉贯穿涡轮12与金属圆盘，以限制两者发生相对位移。因此，第二传动轴17底部与涡轮12也同步转动。涡轮12与蜗杆11连接，构成传动结构。蜗杆11连接外部电机的输出轴。通过控制外部电机的转动，即可以同步带动蜗杆11转动，进而依次传动至涡轮12、第二传动轴17、双万向联轴器9、第一传动轴8、支架7、金属板6，金属板6转动时，拉动弹簧4使其具有回缩力，该力作用于第二卡具16上使得第二卡具16也出现周向旋转的扭矩，最终使得扭矩加载于试验轴15上。

另外，在另一实施例中，蜗杆11采用往复蜗杆，其结构如图2所示。往复蜗杆的表面具有两条螺距相同且旋向相反的螺纹槽，类似往复丝杆。该蜗杆能够在不改变蜗杆转动方向情况下使涡轮实现往复转动，进而实现试验轴15上扭矩的反方向往复加载。每次扭转的幅度都是通过涡轮和往复蜗杆来进行控制，使得每次试验轴15扭转的幅度前后相同。

该装置在使用时，先将待测试验轴15放在工作台3中间的贯通孔中，并用第一卡具2、第二卡具16将其固定。启动外部电动，电动机带动往复蜗杆转动，往复蜗杆11带动涡轮12进行往复扭转，进而逐级向上传递扭矩，使得试验轴15被反复扭转。在经过一定时间的扭转作用，取下待测试验轴15并查看其扭转产生形变程度。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。