CN105571808B - 一种冲击疲劳试验机用全自由度约束的夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种冲击疲劳试验机用全自由度约束的夹具。一般夹具在冲击疲劳试验机的往复冲击作用下无法保证装夹可靠，甚至可能会导致夹具本身产生损坏。本发明由调距机构、X向夹紧机构、Y向夹紧机构、Z向夹紧机构和Z向夹紧自锁机构组成；调距机构用于调节两试样支撑座间距离来适应不同长度的试样；X向夹紧机构、Y向夹紧机构和Z向夹紧机构用于夹紧试样，约束试样全部自由度；Z向夹紧自锁机构用于防止在冲击方向上的Z向夹紧机构松动。本发明可用于装夹冲击疲劳试验机用矩形截面试样，能够约束试样的全部自由度，且在冲击方向设有自锁装置，能够保证试样装夹的可靠性与安全性。

Description

一种冲击疲劳试验机用全自由度约束的夹具
技术领域
本发明属于夹具技术领域，涉及一种冲击疲劳试验机用全自由度约束的夹具，专门用于夹持受到冲击疲劳试验机垂向往复冲击作用的矩形截面试样。
背景技术
机械系统的零部件有时会经受多次重复冲击载荷作用，需评价其冲击疲劳特性。目前，国内冲击疲劳试验机还未出现成熟产品，用于夹持冲击疲劳试验机试样的夹具更是相当缺乏。不同于现有疲劳试验机的垂向夹紧，冲击疲劳试验的试样一般采用水平方向的夹紧方式，且因试样不间断地受到往复冲击作用，一般夹具无法保证装夹可靠，甚至可能会导致夹具本身产生损坏。
发明内容
本发明的目的是针对冲击疲劳试验机夹具无法夹持不同长度的矩形截面试样，且不能保证冲击作用下装夹试样的安全、可靠等缺陷，提出一种冲击疲劳试验机用全自由度约束的夹具，该夹具可用于装夹任意尺寸的矩形截面试样，且能够约束试样的所有自由度，并在冲击方向上设有自锁装置，保证试样装夹的可靠性与安全性。
本发明采用的技术方案是：
本发明由调距机构、X向夹紧机构、Y向夹紧机构、Z向夹紧机构和Z向夹紧自锁机构组成；所述的调距机构调节两块滑块沿Y向相向或反向同步滑动；所述的滑块上设有X向夹紧机构和Y向夹紧机构；所述的X向夹紧机构包括螺杆安装架、导套、X向螺杆、夹紧块、夹紧块挡板和试样支撑座；所述的试样支撑座与调距机构的滑块固联；试样支撑座两端通过螺钉各固定一个螺杆安装架；所述的X向螺杆与螺杆安装架构成转动副；X向螺杆的两端分别设有左旋螺纹和右旋螺纹，两个导套分别与左旋螺纹和右旋螺纹构成螺旋副；每个导套通过螺钉固定一块夹紧块。所述的Y向夹紧机构包括Y向螺杆和支撑架；所述的支撑架通过螺钉固定在调距机构的滑块上；所述的Y向螺杆与支撑架构成螺旋副；Y向夹紧机构上设有Z向夹紧机构和Z向夹紧自锁机构；所述的Z向夹紧机构包括Z向螺杆和压块；所述的Z向螺杆与Y向夹紧机构的支撑架构成螺旋副；Z向螺杆的底端固联压块。
所述的Z向夹紧自锁机构由弹簧片、卡扣、棘爪、销钉、棘轮、卡扣槽和弹簧片固定座组成；所述的弹簧片固定座和卡扣槽均通过螺钉固定在Y向夹紧机构的支撑架上；弹簧片的一端通过螺栓固定在弹簧片固定座上，另一端在卡扣卡紧作用下与棘爪接触；卡扣安装在卡扣槽中；所述的棘爪通过销钉与Y向夹紧机构的支撑架构成转动副，并在弹簧片作用下与棘轮啮合；所述的棘轮固联在Z向夹紧机构的Z向螺杆上。
所述的调距机构由底座、摇柄、转动轴、轴承、主动齿轮、从动齿轮、双向滚珠丝杠、螺母和滑块组成；所述的转动轴通过轴承支承在底座中；所述的摇柄固联在转动轴的一端，主动齿轮固联在转动轴的另一端；两根双向滚珠丝杠对称设置在主动齿轮两侧，且均与底座形成转动副；双向滚珠丝杠上固联的从动齿轮与主动齿轮啮合；双向滚珠丝杠两端的螺旋旋向相反，且分别与一个螺母构成螺旋副；两根双向滚珠丝杠上旋向相同的两个螺母与同一块滑块通过螺钉连接；两块滑块底面均与底座表面接触，形成移动副。
所述的X向螺杆一端、Y向螺杆一端以及Z向螺杆顶端均固联有手柄。
所述的夹紧块上设置有刻度。
每块夹紧块两侧与两块夹紧块挡板相接触，夹紧块挡板通过螺钉固定在试样支撑座上。
本发明具有的有益效果：
1、本发明能夹紧不同长度的矩形截面试样用于冲击疲劳试验；
2、本发明可约束试样的六个自由度，且在冲击方向上设置冗余夹紧自锁机构，使试样装夹更加可靠、安全；
3、本发明成本低廉，占据空间小，拆卸容易，易于维修。
附图说明
图1是本发明坐标系建立及坐标原点标定的示意图；
图2是本发明装夹有试样时的示意图；
图3是本发明未装夹试样时的示意图；
图4是本发明中调距机构的示意图；
图5是本发明中调距机构的机构简图；
图6是本发明中X向夹紧机构的示意图；
图7是本发明中Y向、Z向夹紧机构的示意图；
图8是本发明中Z向夹紧自锁机构的示意图。
图中：1、底座，2、摇柄，3、转动轴，4、轴承，5、主动齿轮，6从动齿轮，7、双向滚珠丝杠，8、螺母，9、滑块，10、螺杆安装架，11、导套，12、X向螺杆，13、夹紧块，14、夹紧块挡板，15、试样支撑座，16、试样，17、Z向螺杆，18、压块，19、Z向夹紧自锁机构，19-1、弹簧片，19-2、卡扣，19-3、棘爪，19-4、销钉，19-5、棘轮，19-6、卡扣槽，19-7、弹簧片固定座，20、支撑架，21、Y向螺杆。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1、2和3所示，一种冲击疲劳试验机用全自由度约束的夹具，由调距机构、X向夹紧机构、Y向夹紧机构、Z向夹紧机构和Z向夹紧自锁机构19组成。调距机构用于调节两试样支撑座间距离来适应不同长度的试样；X向夹紧机构、Y向夹紧机构和Z向夹紧机构用于夹紧试样，约束试样全部自由度；Z向夹紧自锁机构用于防止在冲击方向上的Z向夹紧机构松动。
如图4和5所示，调距机构由底座1、摇柄2、转动轴3、轴承4、主动齿轮5、从动齿轮6、双向滚珠丝杠7、螺母8和滑块9组成；转动轴3通过轴承4支承在底座1中；摇柄2固联在转动轴3的一端，主动齿轮5固联在转动轴3的另一端；两根双向滚珠丝杠7对称设置在主动齿轮5两侧，且均与底座1形成转动副；双向滚珠丝杠7上固联的从动齿轮6与主动齿轮5啮合；双向滚珠丝杠7两端的螺旋旋向相反，且分别与一个螺母8构成螺旋副；两根双向滚珠丝杠7上旋向相同的两个螺母8与同一块滑块9通过螺钉连接；两块滑块9底面均与底座1表面接触，形成移动副；滑块9上设有X向夹紧机构和Y向夹紧机构；底座1的尺寸根据专用的冲击疲劳试验机需要设计，并固定在冲击疲劳试验机机架上。
如图6所示，X向夹紧机构包括螺杆安装架10、导套11、X向螺杆12、夹紧块13、夹紧块挡板14和试样支撑座15；试样支撑座15与调距机构的滑块9固联；试样支撑座15两端通过螺钉各固定一个螺杆安装架10；X向螺杆12与螺杆安装架10构成转动副；X向螺杆12一端固联有手柄；X向螺杆12的两端分别设有左旋螺纹和右旋螺纹，两个导套11分别与左旋螺纹和右旋螺纹构成螺旋副；每个导套11通过螺钉固定一块夹紧块13；夹紧块13上设置有刻度；每块夹紧块13两侧与两块夹紧块挡板14相接触，以保证夹紧块13平直地沿X向移动；夹紧块挡板14通过螺钉固定在试样支撑座15上。
如图7所示，Y向夹紧机构包括Y向螺杆21和支撑架20；支撑架20通过螺钉固定在调距机构的滑块9上；Y向螺杆21与支撑架20构成螺旋副；Y向螺杆21一端固联有手柄。Y向夹紧机构上设有Z向夹紧机构和Z向夹紧自锁机构19；Z向夹紧机构包括Z向螺杆17和压块18；Z向螺杆17与Y向夹紧机构的支撑架20构成螺旋副；Z向螺杆17的顶端固联有手柄，底端固联压块18。
如图8所示，Z向夹紧自锁机构19由弹簧片19-1、卡扣19-2、棘爪19-3、销钉19-4、棘轮19-5、卡扣槽19-6和弹簧片固定座19-7组成；弹簧片固定座19-7和卡扣槽19-6均通过螺钉固定在Y向夹紧机构的支撑架20上；弹簧片19-1的一端通过螺栓固定在弹簧片固定座19-7上，另一端在卡扣19-2卡紧作用下与棘爪19-3接触；卡扣19-2安装在卡扣槽19-6中；棘爪19-3通过销钉19-4与Y向夹紧机构的支撑架20构成转动副，并在弹簧片19-1作用下与棘轮19-5啮合；棘轮19-5固联在Z向夹紧机构的Z向螺杆17上。
该冲击疲劳试验机用全自由度约束的夹具，工作原理如下：
(1)装夹试样
首先根据试样16的长度调节两试样支撑座15间的距离：转动摇柄2，摇柄2通过转动轴3、主动齿轮5、从动齿轮6带动双向滚珠丝杠7转动，双向滚珠丝杠7通过螺母8带动两个滑块9在底座1上相向或相背滑动。调节好后，将试样16放在两试样支撑座15上，根据夹紧块13上的刻度，使试样16两端在两试样支撑座15上的长度相等，再通过转动手柄调节两个Y向螺杆21，使两Y向螺杆21顶住试样16。接着通过转动手柄带动X向螺杆12，使X向螺杆12通过导套11带动夹紧块13夹持住试样16。然后，通过转动手柄带动Z向螺杆17，使Z向螺杆17末端的压块18压住试样16。最后，依次转动各手柄，将试样16夹紧锁定。
(2)卸下试样
试验结束后，准备卸下试样16时，先移动卡扣19-2至卡扣槽19-6中松开弹簧片位置处，卡扣19-2不再作用弹簧片19-1，无作用力情况下弹簧片19-1与棘爪19-3分开，拨动棘爪19-3使之与棘轮19-5分开，再转动手柄使Z向螺杆17向上运动，与试样16分开，接着调节其它手柄使夹紧块13和Y向螺杆21与试样16分开，然后取下试样16，最后拨动棘爪19-3，使棘爪19-3与棘轮19-5啮合，移动卡扣19-2至卡扣槽19-6中卡紧弹簧片位置处，使卡扣19-2卡紧弹簧片19-1，从而使得弹簧片19-1顶紧棘爪19-3，以此保证棘爪19-3与棘轮19-5啮合，实现夹具的自锁。

Claims (5)

1.一种冲击疲劳试验机用全自由度约束的夹具，由调距机构、X向夹紧机构、Y向夹紧机构、Z向夹紧机构和Z向夹紧自锁机构组成，其特征在于：所述的调距机构调节两块滑块沿Y向相向或反向同步滑动；所述的滑块上设有X向夹紧机构和Y向夹紧机构；所述的X向夹紧机构包括螺杆安装架、导套、X向螺杆、夹紧块、夹紧块挡板和试样支撑座；所述的试样支撑座与调距机构的滑块固联；试样支撑座两端通过螺钉各固定一个螺杆安装架；所述的X向螺杆与螺杆安装架构成转动副；X向螺杆的两端分别设有左旋螺纹和右旋螺纹，两个导套分别与左旋螺纹和右旋螺纹构成螺旋副；每个导套通过螺钉固定一块夹紧块；所述的Y向夹紧机构包括Y向螺杆和支撑架；所述的支撑架通过螺钉固定在调距机构的滑块上；所述的Y向螺杆与支撑架构成螺旋副；Y向夹紧机构上设有Z向夹紧机构和Z向夹紧自锁机构；所述的Z向夹紧机构包括Z向螺杆和压块；所述的Z向螺杆与Y向夹紧机构的支撑架构成螺旋副；Z向螺杆的底端固联压块；
所述的Z向夹紧自锁机构由弹簧片、卡扣、棘爪、销钉、棘轮、卡扣槽和弹簧片固定座组成；所述的弹簧片固定座和卡扣槽均通过螺钉固定在Y向夹紧机构的支撑架上；弹簧片的一端通过螺栓固定在弹簧片固定座上，另一端在卡扣卡紧作用下与棘爪接触；卡扣安装在卡扣槽中；所述的棘爪通过销钉与Y向夹紧机构的支撑架构成转动副，并在弹簧片作用下与棘轮啮合；所述的棘轮固联在Z向夹紧机构的Z向螺杆上。
2.根据权利要求1所述的一种冲击疲劳试验机用全自由度约束的夹具，其特征在于：所述的调距机构由底座、摇柄、转动轴、轴承、主动齿轮、从动齿轮、双向滚珠丝杠、螺母和滑块组成；所述的转动轴通过轴承支承在底座中；所述的摇柄固联在转动轴的一端，主动齿轮固联在转动轴的另一端；两根双向滚珠丝杠对称设置在主动齿轮两侧，且均与底座形成转动副；双向滚珠丝杠上固联的从动齿轮与主动齿轮啮合；双向滚珠丝杠两端的螺旋旋向相反，且分别与一个螺母构成螺旋副；两根双向滚珠丝杠上旋向相同的两个螺母与同一块滑块通过螺钉连接；两块滑块底面均与底座表面接触，形成移动副。
3.根据权利要求1所述的一种冲击疲劳试验机用全自由度约束的夹具，其特征在于：所述的X向螺杆一端、Y向螺杆一端以及Z向螺杆顶端均固联有手柄。
4.根据权利要求1所述的一种冲击疲劳试验机用全自由度约束的夹具，其特征在于：所述的夹紧块上设置有刻度。
5.根据权利要求1所述的一种冲击疲劳试验机用全自由度约束的夹具，其特征在于：每块夹紧块两侧与两块夹紧块挡板相接触，夹紧块挡板通过螺钉固定在试样支撑座上。
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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
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EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20160511

Assignee: ZHEJIANG SCI-TECH UNIVERSITY SHANGYU INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd.

Assignor: Zhejiang University of Technology

Contract record no.: X2020330000077

Denomination of invention: A fixture with full degree of freedom constraint for impact fatigue testing machine

Granted publication date: 20171201

License type: Common License

Record date: 20201022

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