专利名称：一种锁紧机构及含有该锁紧机构的冲击试验机装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锁紧机构及含有该锁紧机构的冲击试验机装置，主要应用于冲击力计量校准系统，同时也可以模拟包装件在运输，装卸过程中受跌落冲击的影响程度。
背景技术：
冲击试验机主要用于模拟包装件在运输，装卸过程中受跌落冲击的影响程度，鉴定包装件的耐冲击强度及包装设计的合理性。冲击试验台在冲击力计量校准系统中也有广泛的应用。随着国民经济发展对冲击力准确度与量值范围要求的提高，带动了计量技术和手段的深入研究与发展。传统的冲击力计量校准系统采用普通的导向柱导向且锁紧机构释放速度较慢，冲击波形不够光滑，冲击台脉冲波形的误差较大，试验的可重复性较差，同时， 冲击台台面的加速度幅值均勻度也很难满足计量系统的要求。本发明可以满足实现冲击波形光滑、冲击台台面的加速度幅值均勻度好的要求。目前为止，国内还未见采用该锁紧机构的冲击试验机装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种锁紧机构及含有该锁紧机构的冲击试验机装置。本发明解决其技术问题所采取的技术方案是其锁紧机构及含有该锁紧机构的冲击试验机装置，所述锁紧机构包括伺服电机、丝杠滑块和一对拉合机构，所述伺服电机通过带轮与丝杠滑块的丝杠的一端固定连接；所述丝杠滑块中的滑块两侧对称地各与一个所述拉合机构固定连接，每个所述拉合机构包括侧板、吸板、推杆、拨叉、拨叉杆和第一电磁铁， 所述侧板与丝杠滑块上的滑块固定连接，吸板与侧板固定连接，拨叉杆与侧板铰接，所述拨叉通过第一轴承与所述拨叉杆连接，所述拨叉的第一端部与所述第一电磁铁固定连接且所述第一电磁铁能与所述吸板吸合，所述拨叉设有第一通孔，所述第一通孔位于所述第一轴承和所述第一电磁铁之间，所述推杆的一端贯穿所述通孔且与该通孔形成间隙配合，所述推杆套有弹簧，所述推杆的另一端与吸板固定连接。进一步地，本发明锁紧机构的所述拨叉杆的两端分别安装有第二轴承。本发明的冲击试验机装置不仅包括锁紧机构，还包括电机、联轴器、减速器、离合器、底座、一对立柱、一对导向柱、悬板、夹紧机构、冲击机构、缓冲机构和提升机构；
所述立柱和导向柱的底部与所述底座固定连接且所述导向柱位于该对立柱之间；所述悬板的两端各与一个所述立柱的顶部固定连接；所述悬板的下方固定连接有安装板，所述锁紧机构的拨叉杆的两端分别通过所述第二轴承与所述安装板上的滑槽连接；
所述夹紧机构位于所述锁紧机构的下方；所述夹紧机构包括基板和衔接杆，所述衔接杆的一端与所述拨叉的第二端部相匹配且能被两个所述拨叉的第二端部夹紧；所述衔接杆的另一端与所述基板铰接；所述基板上开设有一对导向孔和一对定位孔，该对导向孔以所述衔接杆与基板的铰接处为对称中心对称分布且该对定位孔以所述衔接杆与基板的铰接处为对称中心对称分布；所述基板铰接有一对固定连接有第二电磁铁的夹板；所述基板的两侧各固定连接有一个开有第三通孔的导向滑块，所述第三通孔的内壁固定安装有第一静压轴承，所述一对立柱分别贯穿相应的第一静压轴承；所述立柱在其位于悬板和导向滑块之间的部分套有储能弹簧，所述储能弹簧的上端与所述立柱或悬板固定连接；
所述冲击机构位于所述夹紧机构的下方，所述冲击机构包括栈台、第三电磁铁以及相互匹配的冲击套和冲击块；所述第三电磁铁与冲击套固定连接；所述冲击套开有一对第二通孔，每个第二通孔的内壁固定连接有第二静压轴承，所述一对导向柱分别依次贯穿相应的第二静压轴承和导向孔且所述导向柱分别与第二静压轴承和导向孔形成间隙配合；所述栈台与底座固定连接，所述栈台的上表面固定安装有加速度传感器，所述加速度传感器与冲击块相对；
所述缓冲机构位于所述冲击机构的下方，所述缓冲机构包括减振板、缓冲垫和第四电磁铁，所述缓冲垫与减振板的上表面固定连接，所述第四电磁铁依次嵌入到所述缓冲垫和减振板内，且所述第四电磁铁的上表面低于缓冲垫的上表面；所述第四电磁铁与第三电磁铁相对；
相邻的所述立柱和导向柱之间各设有一个提升机构；每个所述提升机构包括第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮、卷弹簧和钢丝绳；所述卷弹簧、第二导向轮分别与所述底座铰接；所述第三导向轮与所述悬板铰接；所述钢丝绳依次绕经所述第一导向轮、第二导向轮、 第三导向轮、第二导向轮和卷弹簧，且所述钢丝绳穿过其中一个所述定位孔，所述钢丝绳在其位于所述定位孔和第二导向轮之间的部分固定有卡套；
所述电机的电机主轴与联轴器的一端连接，联轴器的另一端与减速器的输入轴连接， 减速器的输出轴的两端分别与一个离合器的一端连接，每个所述离合器的另一端各与一个所述提升机构的第一导向轮连接；
所述立柱上设有抱匝，所述抱匝固定连接有缓冲圈，所述缓冲圈位于抱匝的上方，所述缓冲圈的上沿与所述栈台的上表面的间距大于所述冲击套的厚度。进一步地，本发明冲击试验机装置在所述底座的下方设有基座，所述基座与底座之间安装有空气弹簧。与现有技术相比，本发明的显著优点是
(1)本发明中静压轴承与支柱以及导向柱之间的的摩擦属于纯液体摩擦，摩擦阻力小， 电机功率消耗小，静压式导轨技术确保了跌落试验台在限定的滑动范围内无摩擦的自由升降，跌落时不会有卡住和滞后的现象，台面的横向运动比大大降低。(2)本发明中锁紧机构工作时，由于采用丝杠和伺服电机驱动以及滑动轴承导向， 定位精度高，脉冲波形的误差小，试验的可重复性好，同时拉合结构利用杠杆原理能够产生较大锁紧力，确保试验的安全可靠，且拨叉之间的间距根据试验需要可以灵活调整，便于满足不同初速度冲击试验的需要。(3)本发明中夹具采用独特双作用方式，能够使夹板在电磁铁作用下产生很大吸引力和排斥力，电磁铁作为出力部件，响应速度快，大大提高了冲击试验台的安全性和冲击试验台的动态性能，该装置结构紧凑、精巧。(4)本发明既能实现普通跌落试验台完成自由下落的试验，同时由于采用弹簧这一储能元件作为滑块加速的动力，且伺服步进电机能够通过丝杠自动调节来配合弹簧的预压缩量，因此能在一定速度范围内实现冲击机构以一定初速度冲击的试验，具有一机多能的效果，满足冲击力校准装置和跌落试验的需求，系统简单可靠，降低成本。
下面结合附图对本发明作进一步说明。图1是本发明冲击试验台的结构示意图。图2是本发明锁紧机构的剖视示意图。图3是图2中锁紧机构的左剖视示意图。图4是图1中夹紧机构的左剖视意图。图5是本发明冲击试验台的剖示意图。图6是本发明中静压轴承的剖视示意图。图7是本发明中冲击块的剖视示意图。图8是本发明中第一静压轴承的剖视示意图。图9是本发明中第二静压轴承的剖视示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明做详细的阐述。图1至图7示出了本发明的锁紧机构及含有该锁紧机构的冲击试验机装置的结构。其中，锁紧机构包括伺服电机3、丝杠滑块和一对拉合机构。伺服电机3通过带轮48与丝杠滑块的丝杠25的一端固定连接。如图1和图2所示，丝杠滑块中的滑块47的左、右两侧各与一个拉合机构固定连接，这两个拉合机构对称地分布在滑块47的左、右侧。本发明中，每个拉合机构包括侧板26、吸板271、推杆331、332、拨叉四1、拨叉杆461和第一电磁铁
，侧板沈与丝杠滑块上的滑块47固定连接，吸板271与侧板沈固定连接，拨叉杆461 与侧板26铰接，拨叉291通过第一轴承301与拨叉杆461铰接，拨叉的第一端部与第一电磁铁282固定连接且第一电磁铁281能与吸板271吸合，拨叉291设有第一通孔661、 662，第一通孔661、662位于第一轴承301和第一电磁铁281之间，推杆331的一端贯穿第一通孔661且与第一通孔661形成间隙配合，推杆332的一端贯穿第一通孔662且与第一通孔662形成间隙配合，推杆331套有弹簧321，推杆332套有弹簧322，推杆331、332的另一端分别与吸板271固定连接。如图2所示，如果进一步地在拨叉杆461的两端分别安装有第二轴承301、第二轴承302，则能够使得当伺服电机3正转时，通过丝杠25带动滑块47向上运动，从而带动拉合机构一起向上运动，该向上运动的距离可以根据储能弹簧221、222的压缩量进行匹配。在运动过程中，第一轴承301、303、305、306起导向作用，当拉合机构到达试验指定的高度时， 第一电磁铁281得电并与吸板271吸合、第一电磁铁282得电并与吸板272吸合，此时拉合机构的第二端部681、682同时张开，当第一电磁铁281、282失电时，拨叉291在推杆331上的弹簧321以及332上的弹簧322的作用下闭合，拨叉292在推杆333上的弹簧323以及 334上的弹簧324的作用下闭合，此时可以完成锁紧的动作。如图1和图5所示，动力部分包括电机3、联轴器4、减速器5、离合器M、55，底座 12、一对立柱121、122、一对导向柱131、132、悬板23、夹紧机构、冲击机构、缓冲机构和提升机构。立柱121、122和导向柱131、132的底部与底座12固定连接且导向柱131、132位于该对立柱121、122之间；悬板23的两端各与一个立柱的顶部固定连接；悬板23的下方固定连接有安装板311、312，锁紧机构的拨叉杆461的两端分别通过第二轴承301、302与安装板311上的滑槽491连接，电机3带动减速器5作为提动力部分，可以带动加紧机构上下运动，作为拉合机构的导向滑轮，第二轴承301、302可以在安装板311上的滑槽491内自由滑动。如图1、3、4、6、8所示，夹紧机构位于锁紧机构的下方；夹紧机构包括基板40和衔接杆34，衔接杆34的一端与拨叉四1、四2的第二端部681、682相匹配且能被两个拨叉的第二端部夹紧；衔接杆34的另一端与基板40铰接；基板40上开设有一对导向孔641、642 和一对定位孔643、644，该对导向孔641、642以衔接杆34与基板40的铰接处为对称中心对称分布且该对定位孔643、644以衔接杆34与基板40的铰接处为对称中心对称分布；基板40铰接有一对固定连接有第二电磁铁371、372、373、374的夹板411、412，当电磁铁371、 372、373、374得电时，第一夹板411与冲击套38上的573、574吸合，第二夹板与冲击套上的571、572吸合，因此可以完成夹紧的动作；基板40的两侧各固定连接有一个开有第三通孔661、662的导向滑块201、202，第三通孔661的内壁固定安装有第一静压轴承211，第三通孔662的内壁固定安装有第一静压轴承212，立柱121贯穿第一静压轴承211，立柱122 贯穿第一静压轴承212，当供油系统供给的一定压力的油通过节流孔431、432、433、434进入到第一静压轴承211的矩形腔421、422、423、424，并通过回油孔541、542流回到油箱的过程中，在立柱121和第一静压轴承211的内壁之间形成高压油膜，此时立柱121与第一静压轴承211的内壁之间的摩擦为液体之间的摩擦，摩擦力极小；同理，当供油系统供给的一定压力的油通过节流孔435、436、437、438进入到第一静压轴承212的矩形腔425、426、427、 428，并通过回油孔543、544流回到油箱的过程中，在立柱122和第一静压轴承212的内壁之间形成高压油膜，此时立柱122与第一静压轴承212的内壁之间的摩擦为液体之间的摩擦，摩擦力极小；立柱121在其位于悬板23和导向滑块201之间的部分套有储能弹簧221， 立柱122在其位于悬板23和导向滑块202之间的部分套有储能弹簧222，储能弹簧221的上端与立柱121或悬板23固定连接，储能弹簧222的上端与立柱122或悬板23固定连接， 当冲击试验需要以一定的初速度进行时，可以通过压缩储能弹簧221、222，待锁紧机构释放拉合机构时，弹性势能就可以转化为冲击机构的动能，从而实现加速冲击。如图1、6、7、9所示，冲击机构位于夹紧机构的下方，冲击机构包括栈台17、第三电磁铁361、362、363、364以及相互匹配的冲击套38和冲击块；35 ；第三电磁铁361、363与第一缓冲板531固定连接，362、364分别与第二缓冲板532固定连接，且第一缓冲板531、第二缓冲板532分别与冲击套38固定连接；冲击套38开有一对第二通孔511、512，第二通孔511 的内壁固定连接有第二静压轴承391，第二通孔512的内壁固定连接有第二静压轴承392， 导向柱131分别依次贯穿相应的第二静压轴承391和导向孔641且导向柱131分别与第二静压轴承391和导向孔641形成间隙配合，导向柱132分别依次贯穿相应的第二静压轴承 392和导向孔642且导向柱132分别与第二静压轴承392和导向孔642形成间隙配合，当系统供给的一定压力的油通过节流孔451、452进入到第二静压轴承391的矩形腔441、442， 并通过回油孔流回到油箱的过程中，在导向柱131和第二静压轴承391的内壁之间形成高压油膜，此时导向柱121与第二静压轴承391之间的摩擦为液体之间的摩擦，摩擦力极小，同理，当系统供给的一定压力的油通过节流孔453、妨4进入到第二静压轴承392的矩形腔 443、444，并通过回油孔流回到油箱的过程中，在导向柱132和第二静压轴承392的内壁之间形成高压油膜，此时导向柱132与第二静压轴承392的内壁之间的摩擦为液体之间的摩擦，摩擦力极小；栈台17与底座12固定连接，栈台17的上表面固定安装有加速度传感器， 加速度传感器与冲击块35相对，在冲击试验进行时，冲击块下端的中心区域和加速度传感器进行碰撞。如图1、5、7所示，缓冲机构位于冲击机构的下方，缓冲机构包括减振板141、142、 143、144，缓冲垫151、152、153、154和第四电磁铁161、162、163、164，缓冲垫151与减振板 141的上表面固定连接，缓冲垫152与减振板142的上表面固定连接，缓冲垫153与减振板 143的上表面固定连接，缓冲垫巧4与减振板144的上表面固定连接，第四电磁铁161依次嵌入到缓冲垫151和减振板141内，第四电磁铁162依次嵌入到缓冲垫152和减振板142 内，第四电磁铁163依次嵌入到缓冲垫153和减振板143内，第四电磁铁164依次嵌入到缓冲垫巧4和减振板144内，且第四电磁铁的上表面低于缓冲垫的上表面；第四电磁铁161与第三电磁铁361相对，第四电磁铁162与第三电磁铁362相对，第四电磁铁163与第三电磁铁363相对，第四电磁铁164与第三电磁铁364相对，当冲击试验发生时，冲击块首先和栈台17上的加速度传感器碰撞，为了防止二次撞击，此时，冲击套38上的第三电磁铁和缓冲机构中的第四电磁铁在瞬间产生吸引力，阻止冲击套38向上运动，从而可以防止二次反弹冲击波的产生。如图1所示，相邻的立柱121和导向柱131之间设有一个提升机构，该提升机构包括第一导向轮61、第二导向轮91、第三导向轮93、第一卷弹簧111和第一钢丝绳101 ；相邻的立柱122和导向柱132之间也同样设有一个提升机构，该提升机构包括第一导向轮62、 第二导向轮92、第三导向轮94、第二卷弹簧112和第二钢丝绳102 ；第一卷弹簧111、第二导向轮91分别通过第一弹簧座81与底座12铰接，第二卷弹簧112、第二导向轮92分别通过第二弹簧座82与底座12铰接；第三导向轮93通过滑轮安装座421与悬板23铰接、第三导向轮94通过滑轮安装座422与悬板23铰接；第一钢丝绳101依次绕经第一导向轮61、第二导向轮91、第三导向轮93、第二导向轮91和第一卷弹簧111，且第一钢丝绳101穿过其中一个定位孔643，第一钢丝绳101在其位于定位孔643和第二导向轮91之间的部分固定有卡套671 ；第二钢丝绳102依次绕经第一导向轮62、第二导向轮92、第三导向轮94、第二导向轮92和第二卷弹簧112，且第二钢丝绳102穿过其中一个定位孔644，第二钢丝绳102 在其位于定位孔644和第二导向轮92之间的部分固定有卡套672，冲击试验开始时，电机 3正转，夹紧机构带动冲击机构上升，到达试验指定位置时，锁紧机构将夹紧机构锁定，此时电机反转，释放钢丝绳101、102，待电机3停止后，在卷弹簧111、112的作用下收起钢丝绳 101、102，待试验接线连接好后，就可以释放锁紧机构，完成一次冲击试验.
如图1和5所示，电机3的主轴31与联轴器4的一端连接，联轴器4的另一端与减速器5的输入轴51连接，减速器的输出轴52的与离合器M的一端连接，离合器M的另一端与第一提升机构的第一导向轮61连接；减速器的输出轴53的与离合器55的一端连接，离合器阳的另一端与第二提升机构的第一导向轮62连接，立柱121上设有抱匝181、182，抱匝181、182上固定连接有缓冲圈191，缓冲圈191位于抱匝181、182的上方，缓冲圈191的上沿与栈台17的上表面的间距大于冲击套38的厚度；立柱122上设有抱匝183、184，抱匝183、184上固定连接有缓冲圈192，缓冲圈192位于抱匝183、184的上方，缓冲圈192的上沿与栈台17的上表面的间距大于冲击套38的厚度，在冲击发生的一瞬间，缓冲圈191、192 可以对夹紧机构的导向滑块201、202进行缓冲。 作为本发明的优选方案，可以进一步在底座12的下方设有基座11，基座11与底座 12之间安装有空气弹簧21、22、23、24，该空气弹簧可以减小冲击振动对周围环境的影响。 本发明由于采用静压轴承作为导向，因此试验过程的摩擦大大降低，跌落试验更加平稳，释放机构和夹具机构自由灵活，可靠，确保了在释放瞬间和跌落过程中不受外力影响，同时该装置可以完成一定初速度的冲击试验，本发明结构简单，使用安全可靠，能满足冲击力校准装置和跌落试验的需求。
权利要求
1.一种锁紧机构，其特征是包括伺服电机、丝杠滑块和一对拉合机构，所述伺服电机通过带轮与丝杠滑块的丝杠的一端固定连接；所述丝杠滑块中的滑块的两侧对称地各与一个所述拉合机构固定连接，每个所述拉合机构包括侧板、吸板、推杆、拨叉、拨叉杆和第一电磁铁，所述侧板与丝杠滑块上的滑块固定连接，吸板与侧板固定连接，拨叉杆与侧板铰接， 所述拨叉通过第一轴承与所述拨叉杆连接，所述拨叉的第一端部与所述第一电磁铁固定连接且所述第一电磁铁能与所述吸板吸合，所述拨叉设有第一通孔，所述第一通孔位于所述第一轴承和所述第一电磁铁之间，所述推杆的一端贯穿所述通孔且与该通孔形成间隙配合，所述推杆套有弹簧，所述推杆的另一端与吸板固定连接。
2.根据权利要求1所述的锁紧机构，其特征是所述拨叉杆的两端分别安装有第二轴承。
3.一种含有权利要求2的锁紧机构的冲击试验机装置，其特征是还包括电机、联轴器、减速器、离合器、底座、一对立柱、一对导向柱、悬板、夹紧机构、冲击机构、缓冲机构和提升机构；所述立柱和导向柱的底部与所述底座固定连接且所述导向柱位于该对立柱之间；所述悬板的两端各与一个所述立柱的顶部固定连接；所述悬板的下方固定连接有安装板，所述锁紧机构的拨叉杆的两端分别通过所述第二轴承与所述安装板上的滑槽连接；所述夹紧机构位于所述锁紧机构的下方；所述夹紧机构包括基板和衔接杆，所述衔接杆的一端与所述拨叉的第二端部相匹配且能被两个所述拨叉的第二端部夹紧；所述衔接杆的另一端与所述基板铰接；所述基板上开设有一对导向孔和一对定位孔，该对导向孔以所述衔接杆与基板的铰接处为对称中心对称分布且该对定位孔以所述衔接杆与基板的铰接处为对称中心对称分布；所述基板铰接有一对固定连接有第二电磁铁的夹板；所述基板的两侧各固定连接有一个开有第三通孔的导向滑块，所述第三通孔的内壁固定安装有第一静压轴承，所述一对立柱分别贯穿相应的第一静压轴承；所述立柱在其位于悬板和导向滑块之间的部分套有储能弹簧，所述储能弹簧的上端与所述立柱或悬板固定连接；所述冲击机构位于所述夹紧机构的下方，所述冲击机构包括栈台、第三电磁铁以及相互匹配的冲击套和冲击块；所述第三电磁铁与冲击套固定连接；所述冲击套开有一对第二通孔，每个第二通孔的内壁固定连接有第二静压轴承，所述一对导向柱分别依次贯穿相应的第二静压轴承和导向孔且所述导向柱分别与第二静压轴承和导向孔形成间隙配合；所述栈台与底座固定连接，所述栈台的上表面固定安装有加速度传感器，所述加速度传感器与冲击块相对；所述缓冲机构位于所述冲击机构的下方，所述缓冲机构包括减振板、缓冲垫和第四电磁铁，所述缓冲垫与减振板的上表面固定连接，所述第四电磁铁依次嵌入到所述缓冲垫和减振板内，且所述第四电磁铁的上表面低于缓冲垫的上表面；所述第四电磁铁与第三电磁铁相对；相邻的所述立柱和导向柱之间各设有一个提升机构；每个所述提升机构包括第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮、卷弹簧和钢丝绳；所述卷弹簧、第二导向轮分别与所述底座铰接；所述第三导向轮与所述悬板铰接；所述钢丝绳依次绕经所述第一导向轮、第二导向轮、 第三导向轮、第二导向轮和卷弹簧，且所述钢丝绳穿过其中一个所述定位孔，所述钢丝绳在其位于所述定位孔和第二导向轮之间的部分固定有卡套；所述电机的电机主轴与联轴器的一端连接，联轴器的另一端与减速器的输入轴连接， 减速器的输出轴的两端分别与一个离合器的一端连接，每个所述离合器的另一端各与一个所述提升机构的第一导向轮连接；所述立柱上设有抱匝，所述抱匝固定连接有缓冲圈，所述缓冲圈位于抱匝的上方，所述缓冲圈的上沿与所述栈台的上表面的间距大于所述冲击套的厚度。
4.根据权利要求3所述的冲击试验机装置，其特征是在所述底座的下方设有基座，所述基座与底座之间安装有空气弹簧。
全文摘要
本发明公开一种锁紧机构及含有该锁紧机构的冲击试验机装置。其锁紧机构的伺服电机通过带轮与丝杠滑块的丝杠的一端固定连接；所述丝杠滑块中的滑块的两侧对称地各与一个所述拉合机构固定连接。冲击试验机装置的立柱和导向柱的底部与底座固定连接且导向柱位于该对立柱之间，立柱的顶部固定连接悬板，悬板的下方依次设置有锁紧机构、夹紧机构、冲击机构、缓冲机构，且在相邻的立柱和导向柱之间各设有一个提升机构；提升机构由电机和减速器提供动力。本发明使试验过程的摩擦力大大降低，跌落试验更加平稳，锁紧机构和夹紧机构自由灵活，可靠，确保了在释放瞬间和跌落过程中不受外力影响，台面的横向运动比大大降低，同时可完成一定初速度的冲击试验。
文档编号G01N3/307GK102183422SQ20111006173
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者文祥 申请人:浙江大学