专利名称：一种用于悬臂件寿命测量的疲劳试验机的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种机械构件的疲劳寿命测试设备，特别涉及ー种悬臂类机械构件的疲劳寿命测试设备。
背景技术：
在机械、冶金、化学、建筑等领域，悬臂结构往往是系统中的薄弱环节却又是不可或缺的关键部位。在各种各样标准或非标准的循环载荷作用下，悬臂结构很容易疲劳断裂失效，一旦失效将很可能导致整个系统的坍塌，从而严重影响工作进程，大大降低生产效率。因此对悬臂结构的疲劳寿命进行评判对于结构的设计和选型乃至整个行业的经济效益来说显得非常重要。目前对于悬臂结构的疲劳寿命分析往往需要采用有限元模拟，并结合材料的S-N疲劳寿命曲线，无法直接并精确地表征悬臂件的实际疲劳寿命參数。

发明内容
本发明的目的是提供一种用于悬臂件寿命测量的疲劳试验机，专门针对悬臂梁结构进行疲劳试验，可以得到更为可靠、精确、有说服カ的悬臂梁结构疲劳寿命參数，为悬臂件的实际寿命预测提供可靠的实验依据，并为结构件的设计和选型提供參考。本发明的技术方案如下一种用于悬臂件寿命测量的疲劳试验机，其特征在干该测量仪器包括机座、电机、偏心机构、加载机构和试样夹持装置；所述的电机固定在机座上，偏心机构包括偏心盘、偏心块和丝杠；所述的加载机构包括前连杆、推杆、直线轴承、拉压カ传感器、后连杆转接块和后连杆；所述的偏心盘前端面开有通槽，所述的丝杠安装在通槽内，丝杠与偏心块形成螺纹配合，丝杠通过上端盖和下端盖安装在偏心盘上；所述的前连杆一端与偏心块铰接，另ー端铰接推杆的一端；所述的推杆由直线轴承限定在水平方向运动，推杆的另一端连接拉压力传感器；所述的后连杆转接块一端连接拉压カ传感器，另一端铰接后连杆一端；后连杆另一端连接试样夹持装置；所述的试样夹持装置锁紧被测悬臂试样的前端，在推杆及后连杆的带动下做往复摆动的疲劳运动。本发明所述前连杆和后连杆均采用平行的两根连杆组成。本发明具有以下优点及突出性的技术效果①本发明克服了市面上现有仪器仅能对标准件进行材料疲劳寿命測量，而无法对实际的悬臂件进行结构疲劳寿命测量的缺陷，可以实现目前商业产品所无法实现的实验条件，更精准地预测悬臂件服役的实际寿命，为悬臂件的结构设计和选型提供更可靠的依据。②本试验机采用刚性连接加载的方式，可以对悬臂结构进行对称幅值的推拉疲劳实验，保证实验速度足够快，并确保实验效果的说服力。③本试验机在加载机构中串联拉压传感器，可以检测并记录疲劳试验过程中的载荷变化情况，准确判定悬臂结构的失效疲劳周期数。④本发明采用后连杆增加了加载环节中的自由度冗余数，保证加载过程中不出现试验机卡死的情况。


图1为本发明的结构原理示意图。图2为本发明偏心机构的结构示意图。图3为图2的A-A剖视图。图中1_机座；2_电机；3_闻度调节板；4_偏心盘；5_偏心块；6_前连杆；7-销轴；8_推杆；9_直线轴承；10_直线轴承座；11_拉压カ传感器；12_后连杆转接块；13_销轴；14_后连杆；15_销轴；16_前抓环；17_后抓环；18_被测悬臂样品；19_样品基座；20-轴承座；21-下端盖；22-丝杠；23-锁紧螺母；24-上端盖；25-通槽。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体结构、工作原理进ー步详细说明。參照图1,图2及图3,该测量仪器由机座1、电机2、偏心机构、加载机构和试样夹持装置四部分构成。其中，电机2固定在机座I上，偏心机构包括偏心盘4、偏心块5和丝杠22 ;加载机构包括前连杆6、推杆8、直线轴承9、拉压カ传感器11、后连杆转接块12和后连杆14 ;在偏心盘4前端开有通槽，所述的丝杠22安装在通槽内，丝杠22与偏心块5形成螺纹配合，丝杠通过上端盖24和下端盖21安装在偏心盘4上。前连杆6 —端与偏心块5铰接，另一端铰接推杆8的一端。推杆8由直线轴承9限定在水平方向运动，推杆的另一端连接拉压カ传感器11。后连杆转接块12—端连接拉压カ传感器11，另一端铰接后连杆14 一端。后连杆14的另一端连接试样夹持装置；所述的试样夹持装置锁紧被测悬臂试样18的前端，在推杆8及后连杆14的带动下做往复摆动的疲劳运动。被测悬臂试样18的后端固定于样品基座19上，样品基座19通过导轨固定于机座I上。机座上的导轨方向与被测悬臂样品前端伸出部分平行，保证被测悬臂样品可以在垂直于加载方向上任意定位。參照图2，丝杠末端设有锁紧螺母23，丝杠上通过螺纹连接偏心块5，丝杠22与偏心块5形成螺纹配合。本发明的工作原理如下启动电机2，电机2带动偏心盘4旋转。当偏心块5不位于偏心盘4中心位置吋，偏心块5进行圆周转动。这样，偏心盘、偏心块、前连杆及推杆8形成曲柄滑块机构组，偏心块5的圆周运动转化为推杆8的往复运动。推杆8通过拉压力传感器11及后连杆推动被测悬臂试样18前端往复摆动，即可对被测悬臂试样进行疲劳加载实验。调整疲劳载荷吋，关闭电机2，卸下锁紧螺母23，转动丝杠22便可调节偏心块5的偏心距离，进而改变疲劳载荷。调整完毕后，再将锁紧螺母拧紧，防止疲劳试验过程中载荷变化。安装被测悬臂试样吋，首先解除样品基座19与机座I之间的连接，将被测悬臂试样与样品基座通过螺栓连接起来，将前抓环16和后抓环17安装在被测悬臂试样18上的固定部位。调整偏心盘4至丝杠22与地面垂直的位置后，将样品基座19与机座I上的导轨固定。
权利要求
1.一种用于悬臂件寿命测量的疲劳试验机，其特征在于该测量仪器包括机座(I)、电机(2)、偏心机构、加载机构和试样夹持装置；所述的电机(2)固定在机座(I)上，偏心机构包括偏心盘(4)、偏心块(5)和丝杠(22);所述的加载机构包括前连杆(6)、推杆(8)、直线轴承(9)、拉压力传感器(11)、后连杆转接块(12)和后连杆(14);所述的偏心盘(4)前端面开有通槽(25)，所述的丝杠(22)安装在通槽内，丝杠(22)与偏心块(5)形成螺纹配合，丝杠通过上端盖(24)和下端盖(21)安装在偏心盘(4)上；所述的前连杆(6)—端与偏心块(5)铰接，另一端铰接推杆(8)的一端；所述的推杆(8)由直线轴承(9)限定在水平方向运动，推杆的另一端连接拉压力传感器(11);所述的后连杆转接块(12 ) —端连接拉压力传感器(11 )，另一端铰接后连杆(14) 一端；后连杆另一端连接试样夹持装置；所述的试样夹持装置锁紧被测悬臂试样(18)的前端，在推杆(8)及后连杆(14)的带动下做往复摆动的疲劳运动。
2.如权利要求1所述的一种用于悬臂件寿命测量的疲劳试验机，其特征在于所述前连杆(6 )和后连杆(14 )均采用平行的两根连杆组成。
全文摘要
一种用于悬臂件寿命测量的疲劳试验机，该疲劳试验机包括机座、电机、偏心机构、加载机构和试样夹持装置。偏心机构与加载机构将电机的旋转转化为幅值可调的等幅往复运动；试样夹持装置固定被测悬臂试样的前端与底部，使被测悬臂试样的前端做往复摆动的疲劳运动。本发明克服了市面上现有仪器仅能对标准件进行材料疲劳寿命测量，而无法对实际的悬臂件进行结构疲劳寿命测量的缺陷，可以实现目前商业产品所无法实现的实验条件，更精准地预测悬臂件服役的实际寿命，为悬臂件的结构设计和选型提供更可靠的依据。
文档编号G01M13/00GK103018032SQ20121056388
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者马源, 瞿体明, 崔静, 于晓宇, 曾攀, 雷丽萍 申请人:清华大学