专利名称：材料力学多功能实验台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试仪器，尤其是一种材料受力变形的测量仪器。它适用于符合虎克定律的材料的测试。
现有的材料力学试验台是由架体及横梁以及装在架体上的手轮和丝杠等组成的，试验台在对试件加载时，手轮旋动，使丝杠转动，带动装在架体上的套筒内的滑移轴上下移动来对试件进行加载，当手轮转一圈时，滑移轴移动2mm，但在实际操作时，往往不容易掌握移动距离，不易做到均匀加载，故测试精度较差，加载过程不易反映出来，且其架体均采用槽钢焊接而成的，其刚度较差，这些槽钢梁在受载时容易产生变形，有时其变形产生的挠度比试件变形还大，故对试件测试精度影响较大。
本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足之处而设计的一种新的试验台，改进了其架体及加载机构的结构，使本试验台架体不易变形，且容易实现加载缓慢均匀，提高了测量精度。
本实用新型的任务是以如下方式来实施的一种材料力学多功能实验台，它包括机架前面装有拉伸或压杆组件，机架上部装有弯扭组件及弯矩组件，机架台面右边装有悬臂梁组件，它还包括与拉伸或压杆组件、弯扭组件、弯矩组件连接的蜗轮蜗杆传动装置及传感器，机架底部还固定有可调节底盘；传感器与数字测力仪连接，各试件上均贴有电阻应变片与电阻应变仪连接。所述的机架是由型钢制成的封闭梁构成的方形框架，封闭梁内有加强筋板。
所述的蜗轮蜗杆传动装置包括与蜗轮间键连接的蜗轮主轴，其左端连接有滑移轴，滑移轴活装在套筒内，并能沿轴向滑动，蜗轮主轴通过上轴承盖、下接套板和滚动轴承固定在机架的封闭梁内，套筒固定在下接套板上；蜗杆轴的蜗杆与蜗轮啮合，并通过左端盖及右端盖和滚动轴承固定在机架的封闭梁内，蜗杆轴外露的一端头上装有手轮。
所述的滑移轴是一根阶梯轴，其中心有开口于右端面的螺纹孔，其左端头为外螺纹柱，它与拉力传感器旋配，其大端外圆柱面开有一个轴向长槽，固定在与它配合的套筒上的紧定螺钉可伸入该槽内，在蜗轮主轴旋转时可带动滑移轴沿轴向移动。
本实用新型与现有技术比较具有如下优点本试验台的结构合理简单，其架体结构由原来的用槽钢改为中间有加强筋的封闭式型钢结构，提高了整体刚度，减少了各梁受力变形程度；加载机构改为蜗轮蜗杆传动机构，使加载速度可缓慢、平稳而均匀，使试件受力均匀，提高了测量精度；由于蜗杆机构有自锁作用，受载终值可以保持不变。其底架改为可调圆形底盘，通过它可方便地调节架体的水平度，以利弯曲梁、扭转管等试件的调式；由于结构的改进，可增加材料弹性模量E、泊松比μ的测定及偏心拉伸实验，使实验台应用范围广、更加实用。
图1是本实用新型的外形图。
图2是本实用新型的蜗轮蜗杆传动机构结构图。
图3是本实用新型的蜗轮蜗杆传动机构结构图的A-A剖视图。
下面将结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述如图1、2及图3所示，它是由拉伸或压杆组件1、蜗轮蜗传动机构2、拉力传感器3、弯扭组件4、弯矩组件5、悬臂梁组件6、可调节底盘7及机架8等组成的；其中机架8是一槽钢及钢板制成的封闭梁组成的上下两层的框架形机架，其后部的两根支柱梁高于架体上平面，其上固定有弯扭组件4，弯扭组件4上支撑两端支座上装有弯矩组件5，台面上固定有悬臂组件6，在机架前面装有拉伸或压杆组件1，框架底部四个角上各装有一个调节底盘7，用于调整机架8的水平度，还有固定在机架封闭梁内的分别与拉伸或压杆组件1、弯扭组件4、悬臂梁组件6及弯矩组件5相连接的三组加载用的蜗轮蜗杆传动机构2。其中装在框架前边上下架面间的拉伸或压杆组件1包括装在机架底部的活绞支座、上架面的蜗轮蜗杆传动机构2和装在它们之间的拉力传感器及试件。弯扭组件4包括支座、固定在后部两支柱间的横支撑梁、通过支座固定在横支撑梁上的扇形加力架及扭转管(试件)，扭转管表面贴有多片电阻应变片组件组成半桥或全桥，扇形加力架的力臂上有一钢丝绳与传感器3上段绳座相连接，该传感器3与蜗轮蜗杆传动装置2连接。弯矩组件5包括固定在横支撑梁上的两个支座块、固定在支座块上的承载横梁，在承载梁上贴有电阻应变片，承载下梁中间与固定在蜗轮蜗杆传动装置2上的传感器及压头接触。悬臂梁组件6包括悬臂梁座、一端固宣战在悬臂梁座上，另一端压在拉力传感器压头上的悬臂梁，在悬臂梁上贴有多片电阻应变片，接入动态电阻应变仪，拉力传感器与蜗轮蜗杆传动装置2连接。当通过蜗轮蜗杆传动装置2加载时，可分别使各个组件上的试件受力变形，并通过试件上的电阻应变片由电阻应变仪显示，加载力多少经拉力传感器由数字测力仪显示，它的用途为1.材料的弹性常数E、μ；2.偏心位伸实验；3.弯扭组合受力分析；4.悬臂梁试验；5.压杆稳定试验；6.纯弯曲梁横截面上正应力的分布规律验；7.电阻应变片灵敏系数的标定。蜗轮蜗杆传动机构2包括蜗轮主轴2-3，它是一根阶梯轴，其中部有键槽，它与蜗轮2-2通过键连接，蜗轮主轴2-3的左端为外螺纹柱，它与滑移轴2-7螺纹连接，蜗轮主轴2-3通过上轴承盖2-4、下接套板2-5和滚动轴承固定在机架的封闭梁中，套筒2-6通过多个螺钉固定在下接套板2-5上。蜗杆轴2-9的蜗杆与蜗轮啮合并通过左右端盖2-10及2-1和滚动轴承固定在封闭梁内，蜗杆轴2-9外露的一端头通过键连接固定一个手轮；滑移轴2-7是一根阶梯轴，其中心有开口于右端面的螺纹孔，其左端头为外螺纹柱，与拉力传感器旋配，其大端的外圆柱面开有一轴向长槽，其外圆柱面与套筒2-6间为动配合，固定在套筒2-6紧定螺钉2-8可伸入滑移轴2-7的长槽内，起定位作用，使该轴在蜗轮主轴2-3转动时带动滑移轴2-7沿轴向移动(不能转动)，以带动与它连接的传感器和试件加载受力。
权利要求1.一种材料力学多功能实验台，它包括机架(8)前面装有拉伸或压杆组件(1)，机架(8)上部装有弯扭组件(4)及弯矩组件(5)，机架(8)台面右边装有悬臂梁组件(6)；其特征在于它还包括与拉伸或压杆组件(1)、弯扭组件(4)、弯矩组件(5)连接的蜗轮蜗杆传动装置(2)及传感器(3)，机架(8)底部还固定有可调节底盘(7)；传感器(3)与数字测力仪连接，各试件上均贴有电阻应变片与电阻应变仪连接。
2.根据权利要求1所述的材料力学多功能实验台，其特征在于所述的机架(8)是由型钢制成的封闭梁构成的方形框架，封闭梁内有加强筋板。
3.根据权利要求1或2所述的材料力学多功能实险台，其特征在于所述的蜗轮蜗杆传动装置(2)包括与蜗轮(2-2)间键连接的蜗轮主轴(2-3)，其左端连接有滑移轴(2-7)，滑移轴(2-7)活装在大套筒(2-6)内，并能沿轴向滑动，蜗轮主轴(2-3)通过上轴承盖(2-4)、下接套板(2-5)和滚动轴承固定在机架(8)的封闭梁内，套筒(2-6)固定在下接套板(2-5)上；蜗杆轴(2-9)的蜗杆与蝇轮啮合，并通过左端盖(2-10)及右端盖(2-1)和滚动轴承固定在机架(8)的封闭梁内，蝇杆轴(2-9)外露的一端头上装有手轮。
4.根据权利要求3所述的材料力学多功能实验台，其特征在于所述的滑移轴(2-7)是一根阶梯轴，其中心有开口于右端面的螺纹孔，其左端头为外螺纹柱，它与拉力传感器旋配，其大端外圆柱面开有一个轴向长槽，固定在与它配合的套筒(2-6)上的紧定螺钉(2-8)可伸入该槽内，在蜗轮主轴(2-3)旋转时可带动滑移轴(2-7)沿轴向移动。
专利摘要一种材料力学实验台,它包括由封闭梁所组成的方型框架,其上固定有拉伸或压杆组件、传感器、弯扭组件、弯矩组件、悬臂梁组件等。框架底部装有调节底盘,与各组件连接的加载机构由原来的丝杠直动式改为蜗轮蜗杆传动后,使实验操作省力,加载速度缓慢均匀;且其结构合理,整体刚度好,提高了测量精度。又因蜗轮蜗杆机构能自锁,受载终值可保持不变。可增加弹性模量E及泊松比μ的测定及偏心拉伸实验,使其应用范围更广泛、更实用。
文档编号G01M5/00GK2286308SQ9720738
公开日1998年7月15日 申请日期1997年3月15日 优先权日1997年3月15日
发明者罗洪波, 龚巍, 陈冬梅, 孙寅, 赵鹏 申请人:中国矿业大学