CN105241358A - 一种具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，其特征在于：包括固定盘、连接螺栓和夹具主体（4），待实验结构安装在固定盘上，固定盘通过连接螺栓和夹具主体（4）连接，连接处用紧固螺母紧固；固定盘、连接螺栓和夹具主体（4）之间依次螺接，通过螺接的上下运动以及旋转运动可调整固定盘上待实验结构相对夹具主体（4）的角度和高度。还包括角度指针（3），角度指针（3）设置在固定盘上以与夹具主体（4）上的角度刻度线配合工作。

Description

一种具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具

技术领域

本发明属于汽车试验夹具技术领域，具体涉及一种具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具。

背景技术

在汽车领域中，强度和耐久的台架试验是非常重要的一个环节，根据结构形式的不同台架试验又可以分为整车台架试验和零部件台架试验，对于整车台架试验来说主要包括4立柱、12通道和24通道试验等等，这些实验的装置一般都不需要试验工程师自己设计因为整个试验台里面已经包括，比如MTS的24通道试验机，无需自己设计夹具。

对于零部件台架试验恰恰相反，很多时候一些小的结构试验比如摆臂、安装支架等等根据不同的要求都需要自己设计夹具装置来进行固定试验，可以说夹具的装配和设计是零部件试验非常重要的一个环节，如何根据不同的需求设计好相应的夹具装置一直是相关人员研究的重要的一个方向。举个例子一个控制臂屈曲试验，夹具装配的时间占了整个试验过程的80%，可以说好的夹具可以明显的节省时间提升试验精度，通用性比较好的夹具也可以很明显的节约成本。对于那些只需要加载一个方向的试验在目前的实验台上很容易实现，只需要将结构通过夹具固定，并用金属压板和螺栓固定到试验台即可，由于工况单一只需要一次装配即可，而对于一些特别的结构和特殊的试验规范要求常常需要在一个结构上加载几个方向的载荷比如扭梁形式的后悬架安装支架结构，承受着Fx、Fy、Fz三个方向的载荷，三个方向载荷都需要分别加载，由于目前试验室中加载力的液压缸装置体积较大是很难调节位置的，如果想完成试验只能在每次试验开始之前调节安装支架和整个夹具结构的方向，每个方向的加载方案必须进行一次装配和一次拆卸，那么三个方向的载荷需要进行三次装配和三次拆卸，费事费力效率不高，特别的如果试验还需要加载特定的角度，比如说结构的受力方向是60°，那么普通的试验夹具是无法测量角度的，只能借助一些辅助工具来进行测量确定角度，即便是应用辅助工具由于旋转点很难确定并且很难保证不动所以精度也无法能够保证，对于高度调节的需求亦是如此。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，其特征在于：包括固定盘、连接螺栓和夹具主体（4），待实验结构安装在固定盘上，固定盘通过连接螺栓和夹具主体（4）连接；固定盘、连接螺栓和夹具主体（4）之间依次螺接，通过螺接的上下运动以及旋转运动可调整固定盘上待实验结构相对夹具主体（4）的角度和高度。

进一步，固定盘通过连接螺栓和夹具主体（4）连接，连接处用紧固螺母紧固。

进一步，还包括角度指针（3），角度指针（3）设置在固定盘上以与夹具主体（4）上的角度刻度线配合工作。

进一步，角度指针（3）上还设置有高度刻度线（31）。

进一步，固定盘是一方形盘（1），方形盘（1）上部是方形结构并在方形结构上设置有纵横交错的滑道（11），滑道（11）上设置有固定结构以固定待实验结构，方形盘（1）的下部设置有连接柱（14），连接柱（14）上开有螺纹结构以与连接螺栓配合工作。

进一步，方形盘（1）上部的方形结构是方形钢板。

进一步，固定结构包括若干滑动螺栓（12）和若干夹片（13），滑动螺栓（12）和夹片（13）一一对应配合工作以固定待实验结构；滑动螺栓（12）可沿着滑道（11）滑动以调整其位置。

进一步，夹片（13）是一矩形块状结构，中间加工有长形通孔。

进一步，夹具主体（4）包括上板（41）和底板（42），底板（42）上设置有若干立柱（421）以与上板（41）连接，从而使得上板（41）和底板（42）之间形成一容纳空间；上板（41）中间开有过孔（411），过孔（411）设置有内螺纹结构，连接螺栓从上板（41）底端穿过过孔（411）后与方形盘（1）的连接柱（14）螺接。

进一步，角度刻度线设置在上板（41）上表面上。

进一步，上板（41）上加工有若干安装孔（413），安装孔（413）与立柱（421）一一对应，立柱（421）上开有螺纹孔（423），安装螺栓（7）穿过安装孔（413）拧入立柱（421）上的螺纹孔（423）从而将上板（41）和底板（42）固连在一起。

进一步，底板（42）还加工有连接孔（422）以便于将夹具主体（4）安装在试验台上。

进一步，连接螺栓是空心螺栓（2），空心螺栓（2）的外圆柱面上和内圆柱面上均加工有螺纹结构以与夹具主体（4）和固定盘螺接。

进一步，方形盘（1）下部的连接柱（14）上开有外螺纹结构以与空心螺栓（2）内圆柱面上的螺纹结构配合工作；上板（41）上过孔（411）的内螺纹结构与空心螺栓（2）的外圆柱面上的螺纹结构配合工作；过孔（411）两端的空心螺栓（2）上分别设置有第二紧固螺母（6），连接柱（14）与空心螺栓（2）的连接处设置有第一紧固螺母（5）。

进一步，角度指针（3）与方形盘（1）、方形盘（1）与空心螺栓（2）、空心螺栓（2）与夹具主体（4）之间均可拆卸。

本发明采用可旋转的方形钢板固定住待试验结构，方形钢板也即方形盘与夹具主体采用螺栓连接，故可以相对旋转，并通过上下两个螺母可将方形盘固定到任意位置。夹具主体上附有测量角度的刻度线，待实验结构随方形盘旋转后可根据角度指针所对应的角度刻度线位置很方便的知道待实验结构转过的任意角度。方形盘与夹具主体之间由于通过一个空心螺栓连接，通过螺接的上下运动可实现方形盘不同高度的要求，空心螺栓与夹具主体之间也可以进行高度调节并通过紧固螺母进行固定，也就是说方形盘和空心螺栓的连接处、空心螺栓和夹具主体的连接处，两个部位均可以进行伸缩运动，这样在满足整体高度的要求同时也不至于将夹具的整体高度设计的过高，节约成本的同时也会使整体结构用起来更加便携。方形盘上设计成滑道结构，这样固定螺栓就可以在方形盘上滑动，应用范围大大增加，不同尺寸的结构在一定的范围内均可以固定到方形盘上，根据结构大小的不同可以通过一种特殊的夹片进行固定，夹片与方形盘之间通过滑动螺栓固定，整体结构较稳定。角度指针与方形盘、方形盘与空心螺栓、空心螺栓与夹具主体之间均可拆卸，方便运输，均采用螺栓固定操作简便。在使用过程中首先将结构安装在夹具上调整好与加载装置（液压缸）的位置，为了方便可以将此时角度调整到零刻度上，然后旋转至所需要的角度，紧固所有的螺栓夹具装配完成。

该具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具具有以下有益效果：

（1）本发明中的夹具对于角度和高度都可进行调节并且直接测量，对于零部件试验来说提供了非常便利的条件，在时间上成本上都较传统的夹具有明显提升，特别的本夹具因为采用了滑道固定形式，通过滑动螺栓与夹板固定结构因此通用性非常好，一般的安装支架、后拖曳臂和上摆臂均可应用。

（2）本发明的夹具形式不再依赖外界辅助工具进行高度和角度的测量，现有技术中由于夹具本身结构的形式不规则会导致用外界工具进行测量时产生较大的误差使试验精度降低，本发明很好的避免了类似误差的产生，提升了试验精度。

（3）本发明所提供的夹具结构操作简单，效果明显，成本较低，因为是机械式结构生产上易于实现并且不容易破损，夹具所有结构都是通过螺栓固定，这样整个夹具都可以进行拆卸，节省空间，即便是在小的实验室内放置也比较方便。

附图说明

图1：本发明具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具的结构示意图；

图2：本发明中方形盘的主视图；

图3：本发明中夹片的结构示意图；

图4：本发明中方形盘滑道的结构示意图；

图5：本发明中空心螺栓的结构示意图；

图6：本发明中角度指针的结构示意图；

图7：本发明中夹具主体上板的主视图；

图8：本发明中夹具主体上板的俯视图；

图9：本发明中夹具主体底板的主视图。

附图标记说明：

1—方形盘；11—滑道；12—滑动螺栓；13—夹片；14—连接柱；2—空心螺栓；3—角度指针；31—高度刻度线；4—夹具主体；41—上板；411—过孔；412—角度刻度线；413—安装孔；42—底板；421—立柱；422—连接孔；423—罗纹孔；5—第一紧固螺母；6—第二紧固螺母；7—安装螺栓。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图1至图9示出了一种具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，包括方形盘1、空心螺栓2、角度指针3、紧固螺母和夹具主体4。方形盘1通过空心螺栓2和夹具主体4连接，方形盘1、空心螺栓2和夹具主体4之间均可以相对旋转，连接处用紧固螺母紧固，松开紧固螺母可调节方形盘1相对夹具主体4的角度和高度。角度指针3设置在方形盘1，夹具主体4上设置有角度刻度以与角度指针3配合工作从而显示方形盘1转过的角度。角度指针3上还设置有高度刻度线31。空心螺栓2的结构如图5所示，空心螺栓2的外圆柱面上加工有外螺纹结构，空心螺栓2的空心内圆柱面上加工有内螺纹结构。

方形盘1的结构如图2和图4所示，方形盘1的上部是方形块结构并在方形块结构上设置有纵横交错的滑道11，方形盘1的下部设置有连接柱14，连接柱14上开有外螺纹结构以与空心螺栓2上的内螺纹结构配合以实现方形盘1与空心螺栓2的连接以及二者之间的角度和高度调节。滑道11上设置有若干滑动螺栓12和若干夹片13配合工作以固定被测结构。夹片13的结构如图3所示，夹片13是一矩形块结构，中间加工有长形通孔。

夹具主体4包括上板41和底板42。如图9所示，底板42上设置有若干立柱421，立柱421上开有螺纹孔423，底板42还加工有连接孔422以便于将夹具主体4安装在试验台上。如图7和图8所示，上板41中间开有过孔411以与空心螺栓2配合工作，过孔411设置有内螺纹结构。上板41上还设置有若干安装孔413，安装孔413与立柱421一一对应，安装螺栓7穿过安装孔413拧入立柱421上的螺纹孔423从而将上板41和底板42固连在一起，上板41和底板42之间形成一容纳空间，空心螺栓2从上板41下端穿过过孔411后与方形盘1的连接柱14螺接，过孔411两端的空心螺栓2上分别设置有第二紧固螺母6，连接柱14与空心螺栓2的连接处设置有第一紧固螺母5。上板41上还设置有角度刻度线412以与角度指针3配合工作。

本发明采用可旋转的方形盘1固定被测结构，方形盘1与夹具主体4之间采用了空心螺栓2进行连接，方形盘1、空心螺栓2和夹具主体4之间依次螺接，可以通过螺接的上下运动调整方形盘1的高度从而实现方形盘1不同高度的要求，由于方形盘1与空心螺栓2之间、空心螺栓2与夹具主体4之间均可以进行高度调节并通过紧固螺母进行固定，也就是说有两个部位均可以进行伸缩运动，这样在满足整体高度要求的同时也不至于将夹具的整体高度设计的过高，节约成本的同时也会使整体结构更加便携。最后通过第一紧固螺母5和第二紧固螺母6将方形盘1固定到相应位置。夹具主体4的上板41上附有测量角度的角度刻度线412，根据角度指针3位置可以很方便的确定任意角度，并且在上板41上开安装孔413用来与下板42进行固定。方形盘1上设计成滑道结构，这样滑动螺栓12就可以在方形盘1上滑动以满足不同被测结构的安装要求，应用范围大大增加，不同尺寸的结构在一定的范围内均可以固定到方形盘1上，配合夹片13将被测结构进行固定，整体结构较稳定。

本发明用来进行特定角度试验时主要方法是：以加载两个工况的试验为例，工况1是加载力方向与结构平行即0°角，工况2是加载力方向与结构成60°角，首先将夹具组装完成并将夹具固定到试验台合适位置（可根据液压缸的位置进行确定），然后将所需要进行试验的结构通过滑动螺栓12和夹片13固定到方形盘1上，最后通过特定扳手将第一紧固螺母5松开，旋转方形盘1调整位置使试验结构与液压缸之间成0°角，并通过角度指针3读取此时角度值并记录为x1，通过扳手拧紧第一固定螺母5此时调整完毕试验开始。工况2时不需要拆解试验夹具装置，只需要将第一紧固螺母5放松，旋转方形盘使角度达到x2=x1+60即可，通过扳手拧紧第一紧固螺母5，试验开始。

本发明用来进行特定高度试验时的主要方法与上述步骤基本一致，不同的是可以分别旋转方形盘1和空心螺栓2并读取角度指针3上的高度刻度值，达到试验所需高度即可，通过扳手加紧第一紧固螺母调5和第二紧固螺母6整完毕试验开始。

本发明中，角度指针与方形盘、方形盘与空心螺栓、空心螺栓与夹具主体之间均可拆卸，方便运输。使用时装配在一起即可。

值得注意的是对于不同的试验项目对夹具结构的刚度和强度会有不同的要求，尤其是空心螺栓的直径和材料选择，如设计过强导致成本增加，夹具如果强度不够会导致断裂，因此需要结合实际情况进行设计，建议可以结合有限元分析进行确定，因此本发明在此不做详细尺寸的标注，主要是提供一种设计思路。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，其特征在于：包括固定盘、连接螺栓和夹具主体（4），待实验结构安装在固定盘上，固定盘通过连接螺栓和夹具主体（4）连接；固定盘、连接螺栓和夹具主体（4）之间依次螺接，通过螺接的上下运动以及旋转运动可调整固定盘上待实验结构相对夹具主体（4）的角度和高度。

2.根据权利要求1所述的具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，其特征在于：固定盘通过连接螺栓和夹具主体（4）连接，连接处用紧固螺母紧固。

3.根据权利要求1或2所述的具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，其特征在于：还包括角度指针（3），角度指针（3）设置在固定盘上以与夹具主体（4）上的角度刻度线配合工作。

4.根据权利要求3所述的具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，其特征在于：角度指针（3）上还设置有高度刻度线（31）。

5.根据权利要求1、2或4所述的具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，其特征在于：固定盘是一方形盘（1），方形盘（1）上部是方形结构并在方形结构上设置有纵横交错的滑道（11），滑道（11）上设置有固定结构以固定待实验结构，方形盘（1）的下部设置有连接柱（14），连接柱（14）上开有螺纹结构以与连接螺栓配合工作。

6.根据权利要求5所述的具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，其特征在于：固定结构包括若干滑动螺栓（12）和若干夹片（13），滑动螺栓（12）和夹片（13）一一对应配合工作以固定待实验结构；滑动螺栓（12）可沿着滑道（11）滑动以调整其位置。

7.根据权利要求6所述的具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，其特征在于：夹片（13）是一矩形块状结构，中间加工有长形通孔。

8.根据权利要求1、2、4、6或7所述的具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，其特征在于：夹具主体（4）包括上板（41）和底板（42），底板（42）上设置有若干立柱（421）以与上板（41）连接，从而使得上板（41）和底板（42）之间形成一容纳空间；上板（41）中间开有过孔（411），过孔（411）设置有内螺纹结构，连接螺栓从上板（41）底端穿过过孔（411）后与方形盘（1）的连接柱（14）螺接。

9.根据权利要求8所述的具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，其特征在于：上板（41）上加工有若干安装孔（413），安装孔（413）与立柱（421）一一对应，立柱（421）上开有螺纹孔（423），安装螺栓（7）穿过安装孔（413）拧入立柱（421）上的螺纹孔（423）从而将上板（41）和底板（42）固连在一起。

10.根据权利要求8所述的具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，其特征在于：角度刻度线设置在上板（41）上表面上。

11.根据权利要求1、2、4、6、7、9或10所述的具有角度调节功能和高度调节功能的实验夹具，其特征在于：连接螺栓是空心螺栓（2），空心螺栓（2）的外圆柱面上和内圆柱面上均加工有螺纹结构以与夹具主体（4）和固定盘螺接。