一种轴状件弯曲变形测试装置的制造方法
【专利摘要】一种轴状件弯曲变形测试装置，水平支撑底座上垂直设置竖直装夹座，竖直装夹座上带有夹持固定待测轴状件的夹具；水平支撑底座上，沿待测轴状件中心线方向平行间隔设置丝杆螺母副，加载平台滑动导轨和千分表滑动导轨；支撑框架底部通过丝杆螺母副的螺母固定在滑块上，丝杆转动时支撑框架能够随滑块在加载平台滑动导轨上滑动；支撑框架内设置由千斤顶驱动的压头，压头上配置压力传感器，压头正对其下方的待测轴状件；千分表通过滑块滑动安装在千分表滑动导轨上；本实用新型固定平台设计结构简单紧凑；操作简单，易于实现；具有较高的工程实用性。
【专利说明】
一种轴状件弯曲变形测试装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及轴状件负载变形测试领域，尤其涉及一种针对轴状件受载后发生 弯曲变形的测试装置。
【背景技术】
[0002] 汽车零部件种类较多，且对应的传动类零部件比如齿轮、轴状零件，其主要作用是 支持作回转运动的传动零件(如主减速器、差速器等），并传递运动和动力。汽车结构中使用 的轴状零件主要包括曲轴、凸轮轴、前轴、后轴、传动轴等。按照受载情况不同，这些轴可分 为转轴、传动轴和心轴三类。轴类零件在工作时，作用在轴上的载荷，可能是静载荷，也可能 是随时间变化的动载荷;且在大多数情况下，轴受到的是随时间而变化的动载荷。汽车上的 轴类零件承受的载荷除了简单拉伸外，更容易受到弯曲、扭转、机械振动等作用，载荷情况 极其复杂，变形情况也较为复杂。
[0003] 目前，国内外研究的测试该类零部件变形的试验装置种类繁多，但大多造价比较 昂贵，结构复杂，较难满足一般实验研究的运用。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种在保证测试结果精度的前提下，结 构紧凑简单，造价较低，测量方便的轴状件弯曲变形测试装置及测试方法。
[0005] 本实用新型是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种轴状件弯曲变形测试装置，其特征在于：
[0007] 在水平支撑底座上垂直设置竖直装夹座，竖直装夹座上带有夹持固定待测轴状件 的夹具，待测轴状件一端夹持固定在夹具上，另一端悬置于水平支撑底座正上方；
[0008] 在夹具下方的水平支撑底座上，沿待测轴状件中心线方向平行间隔设置丝杆螺 母副，加载平台滑动导轨和千分表滑动导轨；
[0009] 支撑框架底部通过丝杆螺母副的螺母固定在滑块上，当丝杆螺母副的丝杆转动 时，支撑框架能够随着滑块在加载平台滑动导轨上滑动；
[0010] 支撑框架内上下顺次间隔设置多层水平支撑板，千斤顶通过弹性传动元件安装在 第一支撑板顶部，第二支撑板顶部通过伸缩套筒安装在第一支撑板底部，压头固定在第二 支撑板底部，压头上配置压力传感器，压头正对其下方的待测轴状件；
[0011] 千分表通过滑块滑动安装在千分表滑动导轨上，能够沿千分表滑动导轨滑动。
[0012] 本装置通过夹具固定待测轴状件一端，通过压头加载弯曲力，弯曲力的加载量大 小和加载位置分通过压力传感器和预先标定的刻度获得，弯曲变形量通过千分表沿待测轴 状件移动测得，从而进行弯曲变形测试。
[0013] 进一步的，所述夹具为法兰盘，通过沿盘面周向间隔配置的螺栓安装在竖直装夹 座上。待测轴状件通过法兰盘固定，装夹结构简单可靠，方便更换测量样品，并且可以根据 不同的待测轴状件直径，方便选配不同的法兰盘标准件。
[0014] 再进一步，所述千斤顶固定在第三支撑板顶部，第三支撑板和第一支撑板之间配 置弹性传动元件，弹性传动元件为呈对角布置的两个弹簧柱，弹簧柱中心处带有导向芯棒。 弹性传动元件可以柔性均匀的传送千斤顶的输出下压力，两个弹簧柱的对角布置可以保证 受力更为均匀可靠。
[0015] 再进一步，所述加载平台滑动导轨数量为两个，丝杆螺母副位于两加载平台滑动 导轨之间，千分表滑动导轨位于两加载平台滑动导轨外侧。双加载平台滑动导轨结构能够 对支撑框架和可移支撑座起到更好的支撑作用，负载更为稳定。同时上述配置方式也能保 证整个装置的结构更加紧凑。
[0016] 再进一步，所述支撑框架包括位于第一支撑板上方的上立框和位于第一支撑板下 方的下立框;方形的上立框面向千分表滑动导轨一侧为开口侧；下立框为面向千分表滑动 导轨一侧为开口侧，并且开口侧相邻的两侧框壁上开设开口朝向千分表滑动导轨的避让通 口，待测轴状件位于避让口内，下立框背向千分表滑动导轨的一侧外部设有三角支撑板。上 立框结构便于操作千斤顶，下立框结构在避开待测轴状件的同时，也便于千分表在待测轴 状件上方的轴向移动及测试。
[0017] 利用上述的轴状件弯曲变形测试装置的悬臂梁弯曲变形测试步骤如下：
[0018] 第一步，在夹具上夹紧固定待测轴状件一端，使待测轴状件呈悬臂梁状，以待测轴 状件的固定端为零刻度位置，沿待测轴状件轴向，每隔一设定间距标记一个刻度线；
[0019] 第二步，摇动丝杆螺母副的丝杆，带动支撑框架滑动，使压头下端分别对准待测轴 状件上距离零刻度位置50%轴长，75%轴长和100%轴长的刻度线位置，作为加载位置；
[0020] 第三步，对压力传感器压力状态下的电压输出变化进行标定，并将压力传感器输 入端的红线绿线连接10V电源的正负端，输出端黄线白线连接万用表的正负端；
[0021] 第四步，在待测轴状件的零刻度位置将千分表归零，千分表测头紧贴待测轴状件 顶部，在不加载的情况下，使千分表沿千分表滑动导轨滑动，每隔上述第一步刻度线位置读 一次数据，作为待测轴状件的初始变形量；
[0022] 第五步，利用千斤顶分多次、逐次加大弯曲加载力加载，分别测量每次加载力的作 用下每个刻度线位置对应的待测轴状件弯曲变形量。
[0023] 本实用新型的有益效果在于：
[0024] 1、本实用新型的固定平台设计结构简单紧凑，待测轴状件通过法兰盘装夹、支撑， 方便更换测量样品；
[0025] 2、本实用新型的弯曲加载装置通过特定的可滑动支撑框架固定安装在加载平台 滑动导轨上，随着测量位置的改变而改变加载位置;利用液压千斤顶对样品轴施加载荷，操 作简单，易于实现；
[0026] 3、本实用新型利用压力传感器进行测量标定，保证了测量数据的准确性，广泛适 用于诸如齿轮等较难测量的传动零部件的相关弯曲受载变形的测量，具有较高的工程实用 性。
【附图说明】
[0027] 图1为本装置一种优选方案的立体结构示意图。
[0028] 图2为图1的正视图。
[0029]图3为图1的俯视图。
[0030]图4为下立框的立体结构示意图。
[0031]图1~4中：1为竖直装夹座，2为夹具，3为水平支撑底座，4为丝杆螺母副，5为加载 平台滑动导轨，6为千分表滑动导轨，8为千斤顶，9为弹性传动元件，10为支撑框架，101为第 一支撑板，102为第二支撑板，103为第三支撑板，104为上立框，105为下立框，11为伸缩套 筒，12为压头，13为压力传感器，15为导向芯棒，16为待测轴状件。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0033] 如图1~3所示，在水平支撑底座3上垂直设置竖直装夹座1，竖直装夹座1上带有夹 持固定待测轴状件16的夹具2,夹具2为法兰盘，通过沿盘面周向间隔配置的螺栓安装在竖 直装夹座1上；待测轴状件16-端夹持固定在夹具2上，另一端悬置于水平支撑底座3正上 方。
[0034] 在夹具2下方的水平支撑底座3上，沿待测轴状件16中心线方向平行间隔设置丝杆 螺母副4,加载平台滑动导轨5和千分表滑动导轨6;加载平台滑动导轨5数量为两个，丝杆螺 母副4位于两加载平台滑动导轨5之间，千分表滑动导轨6位于两加载平台滑动导轨5外侧。
[0035] 支撑框架10底部通过丝杆螺母副4的螺母固定在滑块上，当丝杆螺母副4的丝杆转 动时，支撑框架10能够随着滑块在加载平台滑动导轨5上滑动。
[0036] 支撑框架10内上下顺次间隔设置多层水平支撑板，支撑框架10包括位于第一支撑 板101上方的上立框104和位于第一支撑板101下方的下立框105;方形的上立框104面向千 分表滑动导轨6-侧为开口侧;下立框105为面向千分表滑动导轨6-侧为开口侧，并且开口 侧相邻的两侧框壁上开设开口朝向千分表滑动导轨6的避让口，待测轴状件16位于避让口 内，下立框105背向千分表滑动导轨6的一侧外部设有三角支撑板106。
[0037] 在支撑框架10内，千斤顶8固定在第三支撑板103顶部，第三支撑板103和第一支撑 板101之间配置弹性传动元件9，弹性传动元件9为呈对角布置的两个弹簧柱，弹簧柱中心处 带有导向芯棒15;第二支撑板102顶部通过伸缩套筒11安装在第一支撑板101底部，压头12 固定在第二支撑板102底部，压头12上配置压力传感器13,压头12正对其下方的待测轴状件 16。
[0038] 千分表通过滑块滑动安装在千分表滑动导轨6上，能够沿千分表滑动导轨6滑动。 [0039] 现以直径25mm，长度600mm的圆轴为例说明利用上述装置进行悬臂梁弯曲变形测 试的方法：
[0040] 第一步，在夹具2上夹紧固定待测轴状件16-端，使待测轴状件16呈悬臂梁状，以 待测轴状件16固定端端部为零刻度位置，沿待测轴状件16轴向，每隔25_标记一个刻度线；
[0041] 第二步，摇动丝杆螺母副4的丝杆，带动支撑框架10滑动，使压头12下端分别对准 待测轴状件16上距离零刻度位置300mm，450mm和600mm的刻度线位置，作为加载位置；
[0042]第三步，对压力传感器13压力状态下的电压输出变化进行标定，并将压力传感器 13输入端的红线绿线连接ΙΟν电源的正负端，输出端黄线白线连接万用表的正负端；
[0043]第四步，在待测轴状件16的零刻度位置将千分表归零，千分表测头紧贴待测轴状 件16顶部，在不加载的情况下，使千分表沿千分表滑动导轨6滑动，每隔25mm读一次数据，作 为待测轴状件16的初始变形量；
[0044]第五步，利用千斤顶8分5次、逐次加大弯曲加载力加载，计算获得每次加载力的作 用下每个刻度线位置对应的待测轴状件16弯曲变形量。
[0045]下面为测试实验数据：
【主权项】
1. 一种轴状件弯曲变形测试装置，其特征在于： 在水平支撑底座(3)上垂直设置竖直装夹座（1)，竖直装夹座（1)上带有夹持固定待测 轴状件（16)的夹具(2)，待测轴状件（16)-端夹持固定在夹具(2)上，另一端悬置于水平支 撑底座(3)正上方； 在夹具(2)下方的水平支撑底座(3)上，沿待测轴状件（16)中心线方向平行间隔设置丝 杆螺母副(4)，加载平台滑动导轨(5)和千分表滑动导轨(6); 支撑框架（10)底部通过丝杆螺母副(4)的螺母固定在滑块上，当丝杆螺母副(4)的丝杆 转动时，支撑框架(1 〇)能够随着滑块在加载平台滑动导轨(5)上滑动； 支撑框架（10)内上下顺次间隔设置多层水平支撑板，千斤顶(8)通过弹性传动元件(9) 安装在第一支撑板(101)顶部，第二支撑板(102)顶部通过伸缩套筒（11)安装在第一支撑板 (101)底部，压头（12)固定在第二支撑板（102)底部，压头（12)上配置压力传感器（13)，压头 (12)正对其下方的待测轴状件（16); 千分表通过滑块滑动安装在千分表滑动导轨(6)上，能够沿千分表滑动导轨(6)滑动。2. 根据权利要求1所述的轴状件弯曲变形测试装置，其特征在于:所述夹具（2)为法兰 盘，通过沿盘面周向间隔配置的螺栓安装在竖直装夹座（1)上。3. 根据权利要求1所述的轴状件弯曲变形测试装置，其特征在于:所述千斤顶(8)固定 在第三支撑板（103)顶部，第三支撑板（103)和第一支撑板（101)之间配置弹性传动元件 (9)，弹性传动元件(9)为呈对角布置的两个弹簧柱，弹簧柱中心处带有导向芯棒(15)。4. 根据权利要求1所述的轴状件弯曲变形测试装置，其特征在于:所述加载平台滑动导 轨(5)数量为两个，丝杆螺母副(4)位于两加载平台滑动导轨(5)之间，千分表滑动导轨(6) 位于两加载平台滑动导轨(5)外侧。5. 根据权利要求1所述的轴状件弯曲变形测试装置，其特征在于:所述支撑框架（10)包 括位于第一支撑板(101)上方的上立框(104)和位于第一支撑板(101)下方的下立框(105); 方形的上立框（104)面向千分表滑动导轨(6)-侧为开口侧； 下立框（105)为面向千分表滑动导轨(6)-侧为开口侧，并且开口侧相邻的两侧框壁上 开设开口朝向千分表滑动导轨(6)的避让口，待测轴状件（16)位于避让口内，下立框（105) 背向千分表滑动导轨(6)的一侧外部设有三角支撑板(106)。
【文档编号】G01N3/20GK205643036SQ201620395731
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】王慧敏, 吴训成, 刘路, 王磊, 刘绪, 刘东旭, 王鑫琛, 江云意
【申请人】上海工程技术大学