CN105571850B - 一种四自由度自定位耐高低温拉压力和耐久试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四自由度自定位耐高低温拉压力和耐久试验机，包括试验机底板，在试验机底板下方设有前支撑板和后支撑板，滚轮和地脚螺栓分别固定在前支撑板和后支撑板上；八号轴承固定在前支撑板上，九号轴承固定在后支撑板上，前支撑板和后支撑板在试验机底板的两侧，前支撑板、后支撑板与试验机底板之间通过三号螺栓连接；一号三角形导轨与二号三角形导轨的一端与前支撑板连接、另一端与后支撑板连接。本发明前后移动采用三角形导轨，承受负荷大，不易变形，使整个立柱和横梁水平方向变形量小，带有滚轮，可以方便的推入及推出高低温箱，地脚螺栓可以方便的将试验机调平及固定，避免整个试验机的晃动。

Description

一种四自由度自定位耐高低温拉压力和耐久试验机

技术领域

本发明涉及汽车零件测试设备技术领域，具体是一种四自由度自定位耐高低温拉压力和耐久试验机。

背景技术

目前国内外对汽车零部件中的门板和仪表台在高低温环境下进行的刚度测试多采用单自由度的电动缸或者工业机器人进行，使用单自由度的电动缸进行测试，在测试完一个点后，需要打开温度试验箱门，将其调整到另一个点后，关闭温度箱门，等温度到达测试温度后再进行测试，这样既操作麻烦，同时也浪费了电力资源，但这种设计比较简单，试验机成本较低；使用工业机器人进行刚度测试，实验前可以将所有的测试点的信息输入工业机器人中，关闭箱门，等温度到达后，工业机器人会一个个点测试完，这种方式试验效率比较高，节省资源，但是耐高低温的工业机器人价格相当昂贵，工业机器人的操作也比较复杂；对汽车门板的拉手、扶手和地图袋部分进行高低温疲劳耐久测试，即通过在拉手、扶手或地图袋上施加一定的拉力或者压力保持一段时间，然后卸载试验力，然后进行下一个试验循环，目前国内外主要使用气缸作为动力源，连接相对简单，成本较低，控制电路也比较简单，由于气压的波动，测试力变化大，同时气缸在低温环境会移动缓慢甚至冻住，需要对气缸缸体用加热带进行加热，一般用气缸作为执行部件的试验低温会受到限制，同时使用气缸进行的耐久测试无力和位移的曲线记录，试验部件什么时候损坏只能通过人为观察。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四自由度自定位耐高低温拉压力和耐久试验机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种四自由度自定位耐高低温拉压力和耐久试验机，包括试验机底板，在试验机底板下方设有前支撑板和后支撑板，滚轮和地脚螺栓分别固定在前支撑板和后支撑板上；八号轴承固定在前支撑板上，九号轴承固定在后支撑板上，前支撑板和后支撑板在试验机底板的两侧，前支撑板、后支撑板与试验机底板之间通过三号螺栓连接；一号三角形导轨与二号三角形导轨的一端与前支撑板连接、另一端与后支撑板连接，一号三角形导轨与二号三角形导轨位于试验机底板的两侧；下横梁与一号三角形导轨、二号三角形导轨配合连接，下横梁的左侧三角形凹槽从一号三角形导轨上穿过，下横梁的右侧三角形凹槽从二号三角形导轨上穿过，一号螺母固定在下横梁上；一号带刹车伺服电机的外壳固定在后支撑板上，一号带刹车伺服电机的轴与一号滚珠丝杆的一端连接，一号滚珠丝杆的另一端从后支撑板的九号轴承和一号螺母的中间穿过与前支撑板的八号轴承连接；一号带刹车伺服电机的电线与二号伺服电机驱动器连接，二号伺服电机驱动器与四轴运动控制卡连接，四轴运动控制卡通过接口线与计算机相连；左立柱、右立柱与下横梁、中横梁、上横梁连接，左立柱与下横梁通过五号螺栓连接，左上支撑板通过六号螺栓与左立柱固定，左下支撑板通过七号螺栓与左立柱固定，六号轴承固定在左上支撑板上，二号轴承固定在左下支撑板上，二号螺母与中横梁左滑动板连接；二号带刹车伺服电机的外壳与左上支撑板连接固定，二号滚珠丝杆一端与二号带刹车伺服电机的主轴连接，二号滚珠丝杆的另一端穿过左上支撑板的六号轴承和二号螺母的中心与左下支撑板中的二号轴承连接；右立柱与下横梁通过五号螺栓连接，右上支撑板通过五号螺栓与右立柱固定，右下支撑板通过二号螺栓与右立柱固定，七号轴承固定在右上支撑板上，一号轴承固定在右下支撑板上，三号螺母与中横梁右滑动板连接；三号带刹车伺服电机的外壳与右上支撑板连接固定，三号滚珠丝杆一端与三号带刹车伺服电机的主轴连接，三号滚珠丝杆的另一端穿过右上支撑板的七号轴承和三号螺母的中心与右下支撑板中的一号轴承连接；二号带刹车伺服电机和三号带刹车伺服电机的电线分别与五号伺服电机驱动器和四号伺服电机驱动器连接，五号伺服电机驱动器和四号伺服电机驱动器与两轴运动控制卡连接，两轴运动控制卡通过接口线与计算机相连，中横梁通过水平移动板与电动缸连接在一起，二号带刹车伺服电机和三号带刹车伺服电机中带有编码器；水平移动左支撑板固定在中横梁的一端，水平移动右支撑板固定在中横梁的另一端，五号轴承固定在水平移动左支撑板上，十号轴承固定在水平移动右支撑板上，四号螺母穿过水平移动板，滑块穿过水平移动板，五号带刹车伺服电机的外壳固定在水平移动左支撑板上，四号滚珠丝杆的一端与五号带刹车伺服电机的主轴相连，四号滚珠丝杆的另一端从水平移动左支撑板的五号轴承和四号螺母穿过与水平移动右支撑板中的十号轴承相连，圆导轨一端与水平移动左支撑板连接、另一端穿过滑块的中心与水平移动右支撑板连接；五号带刹车伺服电机的电线与三号伺服电机驱动器连接，三号伺服电机驱动器与四轴运动控制卡连接，四轴运动控制卡通过接口线与计算机相连，五号带刹车伺服电机的主轴与四号滚珠丝杆相连，四号滚珠丝杆从四号螺母的中心穿过，四号螺母与水平移动板连接，电动缸与水平移动板连接，五号带刹车伺服电机上带有编码器；三号轴承镶嵌在中横梁左滑动板中，中横梁的左端轴插入三号轴承中，四号轴承镶嵌在中横梁右滑动板中，中横梁的右端轴穿过四号轴承与四号带刹车伺服电机的主轴连接，四号带刹车伺服电机的外壳固定在中横梁右滑动板上；四号带刹车伺服电机的电线与一号伺服电机驱动器连接，一号伺服电机驱动器与四轴运动控制卡连接，四轴运动控制卡通过接口线与计算机相连，四号带刹车伺服电机上带有编码器；电动缸通过九号螺栓与水平移动板固定连接，电动缸的电线与电动缸伺服电机驱动器相连，电动缸伺服电机驱动器与四轴运动控制卡相连，四轴运动控制卡通过数据线与计算机相连，电动缸的滚珠丝杆前端与力传感器相连，力传感器与信号放大器相连，信号放大器与数据采集卡相连，数据采集卡与计算机相连。

作为本发明进一步的方案：所述地脚螺栓的下部是圆柱体、上部是螺栓，螺栓与圆柱体连接且螺栓与圆柱体之间能够转动。

与现有技术相比，本发明前后移动采用三角形导轨，承受负荷大，不易变形，使整个立柱和横梁水平方向变形量小，带有滚轮，可以方便的推入及推出高低温箱，地脚螺栓可以方便的将试验机调平及固定，避免整个试验机的晃动，可以实现在高低温环境下对汽车零部件进行刚度、强度及疲劳耐久测试，在进行刚度及强度测试时，事先确定好测试点的位置后，测试时可以自行依次完成各个点的刚度及强度，每个测试点的测试力、位移和测试速度均可以个性化设置，也可以完成单个点的测试，试验软件可以设置到达某一力或者位移停止测试，回到初始位置或将测试力卸载，也可以设置在最后测试力衰减到多少停止测试，还可以实现达到预定的测试力并保持一段时间，可以在常温进行测试，也可以在环境箱中进行高低温测试，可以在环境箱中不需要打开箱门进行前后、左右、上下的移动及电动缸绕自身轴的转动，测试方向较灵活，到达测试位置后，可以自动进行测试，试验操作简单，节省试验设备及资源成本，测试结果精确，实时记录力和位移及测试的信息，电脑软件中可以设置试验过程中限值，耐久试验样品中途失效引起力值或者位移值变化可以自动记录并停止测试，不需要人工观察，智能化程度较高，设备自身耐高温到155℃及低温-55℃的环境，增加了设备的环境使用范围，满足大部分样品的测试温度范围，电动缸的移动速度可以达到150mm/s，测试速度设置范围广，可以进行高速滥用力测试，充分满足测试标准中的速度要求，本设备测试项目比较广泛，可以进行零部件的刚度测试，即施加一定的力，记录测试点的位移，还可以进行部件的强度测试，即施加要求的测试力到样品表面，也可以进行力保持试验，即施加一定的力，保持一段时间后，卸载力，还可以进行疲劳耐久试验，施加一定的拉力、压力保持一段时间或拉、压一定的位移，然后回到初始位置，然后进行下一个试验循环，本设备可根据测试的要求设置试验的速度及耐久测试的频率、保持时间及测试次数，适用于测试汽车门板多点的刚度测试，汽车仪表台的多点刚度刚度，车门地图袋拉力耐久，车门拉手的强度及耐久，汽车方向盘喇叭开关多点高低温环境下的恒压力疲劳耐久等。

附图说明

图1为四自由度自定位耐高低温拉压力和耐久试验机的主视结构示意图。

图2为四自由度自定位耐高低温拉压力和耐久试验机的左视结构示意图。

图3为图1中A处的结构示意图。

图4为图1中B处的结构示意图。

图5为图1中C处的结构示意图。

图6为图2中D处的结构示意图。

图7为图1中E处的结构示意图。

图8为图1中F处的结构示意图。

图9为四自由度自定位耐高低温拉压力和耐久试验机的工作原理示意图。

图10为四自由度自定位耐高低温拉压力和耐久试验机中下横梁的结构示意图。

图中：1-试验机底板、2-一号三角形导轨、3-一号滚珠丝杆、4-二号三角形导轨、5-一号螺栓、6-二号螺栓、7-一号螺母、8-一号带刹车伺服电机、9-下横梁、10-三号螺栓、11-上横梁、12-四号螺栓、13-二号带刹车伺服电机、14-三号带刹车伺服电机、15-左上支撑板、16-右上支撑板、17-左下支撑板、18-右下支撑板、19-中横梁左滑动板、20-中横梁右滑动板、21-四号带刹车伺服电机、22-中横梁、23-二号螺母、24-地脚螺栓、25-三号螺母、26-一号轴承、27-二号滚珠丝杆、28-滚轮、29-三号滚珠丝杆、30-二号轴承、31-水平移动左支撑板、32-水平移动右支撑板、33-四号滚珠丝杆、34-圆导轨、35-水平移动板、36-四号螺母、37-滑块、38-电动缸、39-力传感器、40-前支撑板、41-后支撑板、42-一号伺服电机驱动器、43-二号伺服电机驱动器、44-三号伺服电机驱动器、45-四号伺服电机驱动器、46-五号伺服电机驱动器、47-电动缸伺服电机驱动器、48-数据采集卡、49-计算机、50-五号螺栓、51-右立柱、52-六号螺栓、53-左立柱、54-七号螺栓、55-八号螺栓、56-九号螺栓、57-三号轴承、58-五号带刹车伺服电机、59-四号轴承、60-五号轴承、61-六号轴承、62-七号轴承、63-八号轴承、64-九号轴承、65-两轴运动控制卡、66-四轴运动控制卡、67-十号轴承、68-信号放大器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-10，一种四自由度自定位耐高低温拉压力和耐久试验机，包括试验机底板1，在试验机底板1下方设有前支撑板40和后支撑板41，滚轮28和地脚螺栓24分别固定前支撑板40和后支撑板41上，地脚螺栓24是一个下部是一个较大的圆柱体，上部是一个螺栓，螺栓与圆柱体连接，螺栓与圆柱体之间可以转动，将地脚螺栓24拧到与地面分离，推动整个试验机，滚轮28转动，然后整个试验机就会移动，可以方便的推入高低温试验箱，到达位置后，将地脚螺栓24拧下，使滚轮28与地面分离，然后调节地脚螺栓24的高低，使整个试验机底板1保持水平；八号轴承63固定在前支撑板40上，九号轴承64固定在后支撑板41上，前支撑板40和后支撑板41在试验机底板1的两侧，前后支撑板与底板之间通过三号螺栓10连接，一号三角形导轨2一端与前支撑板40连接，另一端与后支撑板41连接，位于图1的左侧，二号三角形导轨4一端与前支撑板40连接，另一端与后支撑板41连接，位于图1的右侧，一号螺母7固定在下横梁9上，下横梁9的形状如图10所示，这种设计处于减少下横梁的重量考虑，同时增大两侧一号三角形导轨2和二号三角形导轨4与下横梁与之配合的三角形凹槽的面积，避免立柱、中横梁及上横梁在受到水平方向力时导轨及立柱的晃动，增加了装置的刚性；一号带刹车伺服电机8的轴与一号滚珠丝杆3连接，一号带刹车伺服电机8的外壳固定在后支撑板41上，一号滚珠丝杆3的另一端从后支撑板41的九号轴承64和一号螺母7的中间穿过，然后与前支撑板40的八号轴承63连接，下横梁9的左侧三角形凹槽从一号三角形导轨2上穿过，下横梁9的右侧三角形凹槽从二号三角形导轨4上穿过；一号带刹车伺服电机8的电线与二号伺服电机驱动器43连接，二号伺服电机驱动器43与四轴运动控制卡66连接，四轴运动控制卡66通过接口线与计算机49相连，鼠标左键手动点击软件中向前工具符号，在计算机49软件中设置好移动速度，计算机49设置的速度转化为脉冲信号输出给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信号传输给伺服电机驱动器43，驱动器将信号传输给带刹车伺服电机8，一号带刹车伺服电机8以设置的速度转动，一号带刹车伺服电机8中的旋转编码器将相应的位移信号输出给二号伺服电机驱动器43，二号伺服电机驱动器43将信号输出给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信号输出给计算机49，带刹车伺服电机8带动一号滚珠丝杆3转动，然后使一号滚珠丝杆3上的螺母7移动，螺母的移动下横梁9在三角形导轨2和三角形导轨4上滑动，因为一号螺母7、下横梁9是固定连接的，然后整个下横梁9就会移动，下横梁9与左立柱53、右立柱51连接，左立柱53、右立柱51与中横梁22、上横梁11连接，所以整个装置会向前移动，在计算机软件上会显示下横梁相对于原点前后方向移动的距离，当到达移动的位置，放开鼠标左键，带刹车伺服电机8停止转动，刹车抱紧步进电机的转轴，停止其再移动，如果是要往后移动，鼠标左键持续点击软件中向后工具，带刹车伺服进电机8反转，实现向后移动；左立柱53与下横梁9通过五号螺栓50连接，左上支撑板15通过六号螺栓52与左立柱53固定，左下支撑板17通过七号螺栓54与左立柱53固定，六号轴承61固定在左上支撑板15上，二号轴承30固定在左下支撑板17上，二号螺母23与中横梁左滑动板19连接，二号滚珠丝杆27一端与二号带刹车伺服电机13的主轴连接，二号带刹车伺服电机13的外壳与左上支撑板15连接固定，二号滚珠丝杆27的另一端穿过左上支撑板15的六号轴承61和二号螺母23的中心，最终与左下支撑板17中的二号轴承30连接；右立柱51与下横梁9通过五号螺栓50连接，右上支撑板16通过一号螺栓5与右立柱51固定，右下支撑板18通过二号螺栓6与右立柱51固定，七号轴承62固定在右上支撑板16上，一号轴承26固定在右下支撑板18上，三号螺母25与中横梁右滑动板20连接，三号滚珠丝杆29一端与三号带刹车伺服电机14的主轴连接，三号带刹车伺服电机14的外壳与右上支撑板16连接固定，三号滚珠丝杆29的另一端穿过右上支撑板16的轴承62和三号螺母25的中心，最终与右下支撑板18中的一号轴承26连接；二号带刹车伺服电机13和三号带刹车伺服电机14的电线分别与五号伺服电机驱动器46和四号伺服电机驱动器45连接，五号伺服电机驱动器46和四号伺服电机驱动器45与两轴运动控制卡65连接，两轴运动控制卡65带有两个伺服电机同步的功能，两轴运动控制卡65通过接口线与计算机49相连，鼠标左键手动点击计算机49软件中向上工具符号，在计算机49软件中设置好移动速度，计算机49软件自动将移动速度转化成相应的脉冲信号输出给两轴运动控制卡65，两轴运动控制卡65将信号传输给五号伺服电机驱动器46和四号伺服电机驱动器45，驱动器将信号传输给二号带刹车伺服电机13和三号带刹车伺服电机14，二号带刹车伺服电机13和三号带刹车伺服电机14以设置的速度转动，带动二号滚珠丝杆27和三号滚珠丝杆29转动，然后使二号螺母23和三号螺母25移动，因为二号螺母23与中横梁左滑动板19固定连接，三号螺母25与中横梁右滑动板20固定连接的，然后整个中横梁22就会向上移动，中横梁22与电动缸38连接在一起，所以整个装置会向上移动，二号带刹车伺服电机13和三号带刹车伺服电机14中带有编码器，编码器将移动的距离的脉冲信息输出给五号伺服电机驱动器46和四号伺服电机驱动器45，五号伺服电机驱动器46和四号伺服电机驱动器45将信息输出给两轴运动控制卡65，两轴运动控制卡65将信息输出给计算机49，在计算机软件上会显示中横梁22相对于原点垂直方向移动的距离，当到达移动的位置，放开鼠标左键，二号带刹车伺服电机13和三号带刹车伺服电机14停止转动，刹车抱紧步进电机的转轴，停止其再移动，如果是要往下移动，鼠标左键持续点击软件中向下工具符号，二号带刹车伺服电机13和三号带刹车伺服电机14反转，实现向下移动；水平移动左支撑板31固定在中横梁22的一端，水平移动右支撑板32固定在中横梁22的另一端，五号轴承60固定在水平移动左支撑板31上，十号轴承67固定在水平移动右支撑板32上，四号螺母36穿过水平移动板35，滑块37穿过水平移动板35，四号滚珠丝杆33的一端与五号带刹车伺服电机58的主轴相连，五号带刹车伺服电机58的外壳固定在水平移动左支撑板31上，四号滚珠丝杆33的另一端从水平移动左支撑板31的五号轴承60和四号螺母36穿过，与水平移动右支撑板32中的十号轴承67相连，圆导轨34一端与水平移动左支撑板31连接，圆导轨34的另一端穿过滑块37的中心，与水平移动右支撑板32连接；五号带刹车伺服电机58的电线与三号伺服电机驱动器44连接，三号伺服电机驱动器44与四轴运动控制卡66连接，四轴运动控制卡66通过接口线与计算机49相连，在计算机49软件中设置好移动速度，计算机49软件自动将移动速度转化成相应的脉冲信号输出给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信号传输给三号伺服电机驱动器44，三号伺服电机驱动器将信号传输给五号带刹车伺服电机58，鼠标左键持续点击软件中水平向右移动工具符号，五号带刹车伺服电机58以设置的速度转动，五号带刹车伺服电机58的主轴与四号滚珠丝杆33相连，四号滚珠丝杆33转动，四号滚珠丝杆33从四号螺母36的中心穿过，四号螺母36与水平移动板35连接，所以水平移动板35向右移动，电动缸38与水平移动板35连接，电动缸就会向右运动，五号带刹车伺服电机58上带有编码器，编码器将移动的距离的脉冲信息输出给三号伺服电机驱动器44，三号伺服电机驱动器44将信息输出给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信息输出给计算机49，在计算机软件上会显示中横梁22相对于原点水平方向移动的距离，当到达测试位置，松开鼠标左键，五号带刹车伺服电机58停止转动，刹车装置抱紧五号伺服电机驱动器46的主轴，当计算机49软件中设置水平向左的移动速度，软件自动将移动速度转化成相应的脉冲输出给五号带刹车伺服电机58，鼠标左键持续点击软件中水平向左移动工具符号，五号伺服电机驱动器46以设置的速度转动，带动电动缸38向左移动；三号轴承57镶嵌在中横梁左滑动板19中，中横梁22的左端轴插入三号轴承57中，四号轴承59镶嵌在中横梁右滑动板20中，中横梁22的右端轴穿过四号轴承59，然后与四号带刹车伺服电机21的主轴连接，四号带刹车伺服电机21的外壳固定在中横梁右滑动板20上；四号带刹车伺服电机21的电线与一号伺服电机驱动器42连接，一号伺服电机驱动器42与四轴运动控制卡66连接，四轴运动控制卡66通过接口线与计算机49相连，在计算机49软件中设置好转动速度，鼠标左键持续点击软件中顺时针转动工具符号，计算机49软件自动将转动速度转化成相应的脉冲信号输出给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信号传输给一号伺服电机驱动器42，一号伺服电机驱动器42将信号传输给四号带刹车伺服电机21，四号带刹车伺服电机21以设置的速度转动，由于四号带刹车伺服电机21的轴与中横梁22相连，四号带刹车伺服电机21的轴转动，带动中横梁22在三号轴承57和四号轴承59中转动，从而使整个中横梁22转动，所以电动缸也会跟着转动，伺服电机21上带有编码器，编码器将转动动的角度的脉冲信息输出给一号伺服电机驱动器42，一号伺服电机驱动器42将信息输出给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信息输出给计算机49，在计算机软件上会显示中横梁22相对于电动缸在原点时的方向转动的角度，当到达测试角度，松开鼠标左键，四号带刹车伺服电机21停止转动，刹车装置抱紧转动轴，从而使整个中横梁不会旋转，计算机49软件中设置逆时针的转动速度，软件自动将转动速度转化成相应的脉冲输出给四号带刹车伺服电机21，鼠标左键持续点击软件中逆时针转动工具符号，四号带刹车伺服电机21以设置的速度转动，电动缸逆时针转动；电动缸38通过九号螺栓56与水平移动板35固定连接，电动缸38的电线与电动缸伺服电机驱动器47相连，电动缸伺服电机驱动器47与四轴运动控制卡66相连，四轴运动控制卡66通过数据线与计算机49相连，当整个测试装置移动到测试点附近时，计算机49软件中设置电动缸38向前的移动速度，计算机49将相应的信号传输给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信号输出给电动缸伺服电机驱动器47，电动缸伺服电机驱动器47将信号输出给电动缸38，,电动缸38中的伺服电机转动，带动电动缸38中的滚珠丝杆以设置的速度向前移动，点击计算机49软件中的向前、向后、向上、向下、向左、向右、顺时针转动或逆时针转动的工具符号，使整个装置移动，当距离样品测试表面很近时，软件设置电动缸38测试时的速度，点击开始，计算机49将设置的测试速度相应的脉冲信号传输给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信号输出给驱动器47，驱动器47将信号输出给电动缸38中的伺服电机，软件将测试力清零，电动缸38以设定的速度移动进行测试，电动缸38中的编码器同时进行旋转，实时将电动缸38的滚珠丝杆移动的距离对应的脉冲信号输出给电动缸伺服电机驱动器47，电动缸伺服电机驱动器47将信号输出给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信号输出给计算机49，在计算机49的软件中实时的以曲线和数据的形式记录电动缸38移动的距离，电动缸38的滚珠丝杆前端与力传感器39相连，力传感器39与信号放大器68相连，将力传感器39信号放大，信号放大器68与数据采集卡48相连，将力传感器放大的信号输出给数据采集卡48，数据采集卡48与计算机49相连，电动缸38的滚珠丝杆移动，使得力传感器39受压或者受拉，在计算机49软件上实时显示力的数值及曲线，最终在计算机49软件上形成一个力和位移的曲线，当到达需要测试的力或者位移时，电动缸38停止运动，然后电动缸38的滚珠丝杆返回；当进行耐久测试时，整个测试装置移动到测试点附近时，电动缸38的滚珠丝杆通过力传感器39与测试夹具和样品相连，计算机49的软件中设置耐久测试的力或者位移及测试的频率、速度和次数，计算机49的软件将测试速度转化为脉冲信号输出给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信号输出给电动缸伺服电机驱动器47，电动缸伺服电机驱动器47将信号输出给电动缸38的伺服电机，电动缸38的伺服电机以测试速度转动，电动缸38的滚珠丝杆移动，力传感器39受到拉力或者压力，电动缸38中的编码器旋转，将脉冲信号输出给电动缸伺服电机驱动器47，电动缸伺服电机驱动器47将信号输出给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信号输出给计算机49，数据采集卡48将测试力值输出给计算机49，计算机49的软件中实时显示力和位移的曲线，当到达测试力值或者位移后，一种情况是让电动缸38的滚珠丝杆立即返回，计算机49将事先在软件中设置好的返回速度转化为相对应的脉冲输出给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信号输出给电动缸伺服电机驱动器47，电动缸伺服电机驱动器47将信号输出给电动缸38的伺服电机，电动缸38的伺服电机以设置的返回速度反转，电动缸38的滚珠丝杆返回，计算机49的软件根据电动缸38的滚珠丝杆的来回时间与之前设置的频率进行比较，暂停一段时间后进行下次测试，计算机49的软件中实时显示力或者位移与频率的曲线，数据采集卡48根据测试力的变化记录测试的次数，当到达设置的测试次数后，反馈到计算机49，设备停止工作；另一种情况是当到达测试力值后，计算机49中软件设置在此力保持一段时间，在力保持的过程中，力传感器39的数值会有衰减，力传感器将实时值输出给数据采集卡48，数据采集卡48将信号输出给计算机49，计算机将脉冲信号输出给给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信号输出给电动缸伺服电机驱动器47，电动缸伺服电机驱动器47将信号输出给电动缸38的伺服电机，电动缸38的伺服电机以设置的速度转动，电动缸38的滚珠丝杆移动，力值传感器39的数值增加；还有一种耐久测试是电动缸38的滚珠丝杆通过力传感器39与测试夹具和样品相连，计算机49的软件中设置耐久测试的力或者位移及测试的频率，计算机49软件将以力与频率或者位移与频率的关系加载，力传感器39和电动缸38中的编码器实时将信号输出给计算机49，计算机根据收到的信号实时控制电动缸38的伺服电机，使之以设置耐久的力或者位移及频率进行测试；打开计算机49的软件，点击软件中回原点工具符号，计算机49根据现在电动缸38所在的位置，计算出对二号带刹车伺服电机13、三号带刹车伺服电机14、一号带刹车伺服电机8、四号带刹车伺服电机21和四号带刹车伺服电机58各发出的脉冲信号数，计算机49将信号分别输出给四轴运动控制卡66和两轴运动控制卡65，四轴运动控制卡66将信号输出给二号伺服电机驱动器43、一号伺服电机驱动器42、三号伺服电机驱动器44，两轴运动控制卡65将信号输出给五号伺服电机驱动器46和四号伺服电机驱动器45，各驱动器分别将信号输出给二号带刹车伺服电机13和三号带刹车伺服电机14、一号带刹车伺服电机8、四号带刹车伺服电机21和四号带刹车伺服电机58，二号带刹车伺服电机13、三号带刹车伺服电机14、一号带刹车伺服电机8、四号带刹车伺服电机21和四号带刹车伺服电机58将会转动，伺服电机中的编码器将电机移动的距离的脉冲数输出给驱动器，驱动器根据伺服电机实际移动距离的脉冲数与需要移动距离的脉冲数进行比较，实际移动距离的脉冲数小于需要移动距离的脉冲数，驱动器再次向伺服电机输出一定的脉冲数，直至各伺服电机转动到达原点位置，计算机49的软件上显示原点的位置。

自定位刚度、强度或耐久测试：电动缸回到原点后，拿汽车门板测试刚度作为举例，将在一定的环境温度下，比如70℃高温环境下，对汽车门板事先标注出的点施加150N的测试力，测试压头直径为60mm，实时记录力与位移的曲线，门板上要测试的点不止一个，往往有十多个，这时候就用到自定位功能，在确认底板1上没有障碍物的前提下，点击软件中回原点工具符号，电动缸38回到原点位置，将测试门板及夹具安装到底板1上，根据门板上点与现在电动缸38所在原点的位置的远近，点击计算机49软件中的向上或向下、向左或向右、向前或向后、顺时针或者逆时针转动，相对应的伺服电机中的编码器也会随之转动，编码器将转动的脉冲信号输出给驱动器，驱动器将信号输出给两轴运动控制卡65或者四轴运动控制卡66，两轴运动控制卡65或者四轴运动控制卡66将信号输出给计算机49，当电动缸到达最近的一个测试点的位置，点击计算机软件49中的记录此点并标注的工具符号，在计算机49中的软件中输入测试点的编号，计算级49中的软件会记录由原点到这个最近的测试点中手动点击向上或向下、向左或向右、向前或向后、顺时针或者逆时针转动的顺序及每次相对于原点移动的距离，然后在计算机49软件中设置测试此点电动缸的速度及测试力值或位移，就先拿测试一点举例，然后点击计算机49软件中的向上或向下、向左或向右、向前或向后、顺时针或者逆时针转动的工具符号，将电动缸离开门板，避免回原点时撞到门板或者工装夹具，然后点击计算机49软件中回原点的工具符号，电动缸回到原点，将温度试验箱门关闭，设置温度为70℃，温度到达后放置2个小时，使样品受热均匀，点击计算机49软件中自动测试工具符号，计算机49的软件根据之前手动移动时的顺序及每个方向移动的距离，将其转化为脉冲输出给四轴运动控制卡66或两轴运动控制卡65，四轴运动控制卡66或两轴运动控制卡65将信号输出给驱动器，驱动器将信号输出给伺服电机，伺服电机根据接收的脉冲依次的进行转动，按照之前手动移动的顺序及轨迹移动，直至到达测试点，然后电动缸38根据计算机49软件中设置的测试速度移动，当与测试面接触后，力值传感器39将力值信号输出给信号放大器68，信号放大器68将信号输出给数据采集卡48，数据采集卡48将信号输出给计算机49，电动缸38中的编码器将转动的脉冲信号输出给电动缸伺服电机驱动器47，电动缸伺服电机驱动器47将信号输出给四轴运动控制卡66，四轴运动控制卡66将信号输出给计算机49，当到达测试力值后，电动缸38的滚珠丝杆返回，这种定位方法根据手动移动时的顺序及每步移动的距离来定位，避免因门板上有凹凸不平的面会撞到电动缸38及前面的力值传感器39,；当测试汽车门板上许多点时，根据上面手动点击向上或向下、向左或向右、向前或向后、顺时针或者逆时针转动的工具符号，依次记录下每个测试点，在计算机49的软件中设置好每一点的测试速度及力值或位移，点击计算机49软件中的向上或向下、向左或向右、向前或向后、顺时针或者逆时针转动的工具符号，将电动缸离开门板，点击计算机49软件中的回原点工具符号，然后点击自动测试工具符号，然后电动缸38会依次将各个点测试完成，输出每个点的力和位移曲线；汽车方向盘喇叭按压耐久试验，就是按压方向盘不同的点，每个点会设置按压的速度和力或者位移，每个点按压1次为一个循环，共进行多次循环，此试验设置与上面一样，先手动移动到每个点的位置并设置好每个点的测试速度及力或位移，设置好测试次数，点击计算机49软件中的向上或向下、向左或向右、向前或向后、顺时针或者逆时针转动的工具符号，将电动缸离开方向盘喇叭，点击计算机49软件中的回原点符号，然后点击计算机49软件中的自动测试，电动缸38会根据每个测试点的位置，按照顺序依次测试完成，然后进行下一循环。

本发明前后移动采用三角形导轨，承受负荷大，不易变形，使整个立柱和横梁水平方向变形量小，带有滚轮，可以方便的推入及推出高低温箱，地脚螺栓可以方便的将试验机调平及固定，避免整个试验机的晃动，可以实现在高低温环境下对汽车零部件进行刚度、强度及疲劳耐久测试，在进行刚度及强度测试时，事先确定好测试点的位置后，测试时可以自行依次完成各个点的刚度及强度，每个测试点的测试力、位移和速度均可以个性化设置，也可以完成单个点的测试，试验软件可以设置到达某一力或者位移停止测试，回到初始位置或将测试力卸载，也可以设置在最后测试力衰减到多少停止测试，还可以实现达到预定的测试力并保持一段时间，可以在常温进行测试，也可以在环境箱中进行高低温测试，可以在环境箱中不需要打开箱门进行前后、左右、上下的移动及电动缸绕自身轴的转动，测试方向较灵活，到达测试位置后，可以自动进行测试，试验操作简单，节省试验设备及资源成本，测试结果精确，实时记录力和位移及测试的信息，电脑软件中可以设置试验过程中限值，耐久试验样品中途失效引起力值或者位移值变化可以自动记录并停止测试，不需要人工观察，智能化程度较高，设备自身耐高温到155℃及低温-55℃的环境，增加了设备的环境使用范围，满足大部分样品的测试温度范围，电动缸的移动速度可以达到150mm/s，测试速度设置范围广，可以进行高速滥用力测试，充分满足测试标准中的速度要求，本设备测试项目比较广泛，可以进行零部件的刚度测试，即施加一定的力，记录测试点的位移，还可以进行部件的强度测试，即施加要求的测试力到样品表面，也可以进行力保持试验，即施加一定的力，保持一段时间后，卸载力，还可以进行疲劳耐久试验，施加一定的拉力或者压力保持一段时间，然后卸载试验力，然后进行下一个试验循环，本设备可根据测试的要求设置试验的速度及耐久测试的频率、保持时间及测试次数，适用于测试汽车门板多点的刚度测试，汽车仪表台的多点刚度，车门地图袋拉力耐久，车门拉手的强度及耐久，汽车方向盘喇叭开关多点高低温环境下的恒压力疲劳耐久等。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (2)

1.一种四自由度自定位耐高低温拉压力和耐久试验机，其特征在于，包括试验机底板（1），在试验机底板（1）下方设有前支撑板（40）和后支撑板（41），滚轮（28）和地脚螺栓（24）分别固定在前支撑板（40）和后支撑板（41）上；八号轴承（63）固定在前支撑板（40）上，九号轴承（64）固定在后支撑板（41）上，前支撑板（40）和后支撑板（41）在试验机底板（1）的两侧，前支撑板（40）、后支撑板（41）与试验机底板（1）之间通过三号螺栓（10）连接；一号三角形导轨（2）与二号三角形导轨（4）的一端与前支撑板（40）连接、另一端与后支撑板（41）连接，一号三角形导轨（2）与二号三角形导轨（4）位于试验机底板（1）的两侧；下横梁（9）与一号三角形导轨（2）、二号三角形导轨（4）配合连接，下横梁（9）的左侧三角形凹槽从一号三角形导轨（2）上穿过，下横梁（9）的右侧三角形凹槽从二号三角形导轨（4）上穿过，一号螺母（7）固定在下横梁（9）上；一号带刹车伺服电机（8）的外壳固定在后支撑板（41）上，一号带刹车伺服电机（8）的轴与一号滚珠丝杆（3）的一端连接，一号滚珠丝杆（3）的另一端从后支撑板（41）的九号轴承（64）和一号螺母（7）的中间穿过与前支撑板（40）的八号轴承（63）连接；一号带刹车伺服电机（8）的电线与二号伺服电机驱动器（43）连接，二号伺服电机驱动器（43）与四轴运动控制卡（66）连接，四轴运动控制卡（66）通过接口线与计算机（49）相连；左立柱（53）、右立柱（51）与下横梁（9）、中横梁（22）、上横梁（11）连接，左立柱（53）与下横梁（9）通过五号螺栓（50）连接，左上支撑板（15）通过六号螺栓（52）与左立柱（53）固定，左下支撑板（17）通过七号螺栓（54）与左立柱（53）固定，六号轴承（61）固定在左上支撑板（15）上，二号轴承（30）固定在左下支撑板（17）上，二号螺母（23）与中横梁左滑动板（19）连接；二号带刹车伺服电机（13）的外壳与左上支撑板（15）连接固定，二号滚珠丝杆（27）一端与二号带刹车伺服电机（13）的主轴连接，二号滚珠丝杆（27）的另一端穿过左上支撑板（15）的六号轴承（61）和二号螺母（23）的中心并与左下支撑板（17）中的二号轴承（30）连接；右立柱（51）与下横梁（9）通过五号螺栓（50）连接，右上支撑板（16）通过五号螺栓（50）与右立柱（51）固定，右下支撑板（18）通过二号螺栓（6）与右立柱（51）固定，七号轴承（62）固定在右上支撑板（16）上，一号轴承（26）固定在右下支撑板（18）上，三号螺母（25）与中横梁右滑动板（20）连接；三号带刹车伺服电机（14）的外壳与右上支撑板（16）连接固定，三号滚珠丝杆（29）一端与三号带刹车伺服电机（14）的主轴连接，三号滚珠丝杆（29）的另一端穿过右上支撑板（16）的七号轴承（62）和三号螺母（25）的中心与右下支撑板（18）中的一号轴承（26）连接；二号带刹车伺服电机（13）和三号带刹车伺服电机（14）的电线分别与五号伺服电机驱动器（46）和四号伺服电机驱动器（45）连接，五号伺服电机驱动器（46）和四号伺服电机驱动器（45）与两轴运动控制卡（65）连接，两轴运动控制卡（65）通过接口线与计算机（49）相连，中横梁（22）与电动缸（38）连接在一起，二号带刹车伺服电机（13）和三号带刹车伺服电机（14）中带有编码器；水平移动左支撑板（31）固定在中横梁（22）的一端，水平移动右支撑板（32）固定在中横梁（22）的另一端，五号轴承（60）固定在水平移动左支撑板（31）上，十号轴承（67）固定在水平移动右支撑板（32）上，四号螺母（36）穿过水平移动板（35），滑块（37）穿过水平移动板（35），五号带刹车伺服电机（58）的外壳固定在水平移动左支撑板（31）上，四号滚珠丝杆（33）的一端与五号带刹车伺服电机（58）的主轴相连，四号滚珠丝杆（33）的另一端从水平移动左支撑板（31）的五号轴承（60）和四号螺母（36）穿过与水平移动右支撑板（32）中的十号轴承（67）相连，圆导轨（34）一端与水平移动左支撑板（31）连接、另一端穿过滑块（37）的中心与水平移动右支撑板（32）连接；五号带刹车伺服电机（58）的电线与三号伺服电机驱动器（44）连接，三号伺服电机驱动器（44）与四轴运动控制卡（66）连接，四轴运动控制卡（66）通过接口线与计算机（49）相连，五号带刹车伺服电机（58）的主轴与四号滚珠丝杆（33）相连，四号滚珠丝杆（33）从四号螺母（36）的中心穿过，四号螺母（36）与水平移动板（35）连接，电动缸（38）与水平移动板（35）连接，五号带刹车伺服电机（58）上带有编码器；三号轴承（57）镶嵌在中横梁左滑动板（19）中，中横梁（22）的左端轴插入三号轴承（57）中，四号轴承（59）镶嵌在中横梁右滑动板（20）中，中横梁（22）的右端轴穿过四号轴承（59）与四号带刹车伺服电机（21）的主轴连接，四号带刹车伺服电机（21）的外壳固定在中横梁右滑动板（20）上；四号带刹车伺服电机（21）的电线与一号伺服电机驱动器（42）连接，一号伺服电机驱动器（42）与四轴运动控制卡（66）连接，四轴运动控制卡（66）通过接口线与计算机（49）相连，四号带刹车伺服电机（21）上带有编码器；电动缸（38）通过九号螺栓（56）与水平移动板（35）固定连接，电动缸（38）的电线与电动缸伺服电机驱动器（47）相连，电动缸伺服电机驱动器（47）与四轴运动控制卡（66）相连，四轴运动控制卡（66）通过数据线与计算机（49）相连，电动缸（38）的滚珠丝杆前端与力传感器（39）相连，力传感器（39）与信号放大器（68）相连，信号放大器（68）与数据采集卡（48）相连，数据采集卡（48）与计算机（49）相连。

2.根据权利要求1所述的四自由度自定位耐高低温拉压力和耐久试验机，其特征在于，所述地脚螺栓（24）的下部是圆柱体、上部是螺栓，螺栓与圆柱体连接且螺栓与圆柱体之间能够转动。