CN106959180B - 教学用数显扭转试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种教学用数显扭转试验机，采用220V单项变速电机与蜗轮减速机组合电动加载，力臂与压力传感器组合测扭矩，旋转编码器测扭转角；配有扭转试验机数显采集仪、电子计算机和扭转实验专用软件，在扭转试验机数显采集仪的前面板上大数字显示扭矩的即时值和最大值；扭转试验机数显采集仪将采集的信号传递给电子计算机，在电子计算机上操作扭转实验专用软件，可以绘制并动态显示扭矩—扭转角曲线图、扭转试样横截面圆周上点的切应力—切应变曲线图，记录屈服扭矩、最大扭矩，计算、记录屈服点切应力、最大切应力，保存所有实验结果，并可随时打印；用电只需500W的220V单项电源。

Description

教学用数显扭转试验机

技术领域

本发明涉及学校用材料力学实验设备，特别适用于工科高等学校机械、土木工程、建筑工程类专业用的材料力学教学实验的扭转实验设备。

背景技术

目前，在高等学校机械、土木工程、建筑工程类专业教学中，为了有利于帮助学生验证学过的材料力学理论知识，有利于培养学生的实测能力、综合运用能力和创新能力，开设了扭转实验项目。该实验项目，首先要解决对被测试样进行扭转加载、测量、显示、计算、记录等问题。目前，抵挡的扭转试验机大多只显示扭矩和扭转角，个别有用卷筒机械绘图的，非常粗糙；高档的有微机控制电子扭转试验机，虽然功能多些，但不适合教学实验使用。存在以下缺点：

1. 教学扭转实验上，不仅要求能够测量和显示扭矩和扭转角，还要求能够绘制出理想的扭矩和扭转角的关系曲线图，而抵挡的扭转试验机大多只显示扭矩和扭转角，不能绘制扭矩和扭转角的关系曲线图，个别有用卷筒机械绘图的，非常粗糙，达不到教学实验的要求。

2. 高档的微机控制电子扭转试验机需用很大功率的电源；在实验过程中，扭矩值在电脑显示器上显示的数字很小，不便于多名学生观看；操作比较复杂，在有限的实验课时内学生不易掌握；造价特高，单用于教学实验利用率很低，配多台用于学生分组实验会造成极大的浪费。

发明内容

本发明旨在为了避免上述技术中存在的缺点和不足之处而提供的一种结构即简单又先进、原理直观、操作方便，造价低廉，能完全满足教学扭转实验的测量、显示、计算、记录、绘图、保存要求的教学用数显扭转试验机。

为达到以上目的，通过以下技术方案实现的：

一种教学用数显扭转试验机，包括：机架、变速加载组件、扭矩测量组件、夹头组件、扭转角测量组件、显示记录组件；

机架包括：左底座、左立柱、横向连接管、座梁、左座板、右座板、右立柱、右底座、小立柱、小横梁；

其中，左立柱、座梁、右立柱用框形截面方管钢制成，左底座、右底座、小立柱、小横梁用槽钢制成，横向连接管为圆钢管，各件牢固电焊在一起。

作为优选结构，变速加载组件包括：倒顺开关、调速器、调速器座、变速电机、变速电机专用减速机、直角拐板、变速电机座、万向联轴节、蜗轮减速机、手轮；

其中，蜗轮减速机的传动比1：40~1：55，输出转矩不小于150N·m，用螺栓固定在右座板上，输出轴位于左下方，输入轴位于上方，前输入端安装有手轮，后输入端用万向联轴节与变速电机专用减速机的输出轴联结；

其中，手轮除安装孔之外，均为实体，表面平整，轮外缘无棱角，装夹扭转试样时微调用，大小根据手动操作方便确定；

其中，变速电机使用220V单项电源，功率150~250W，变速电机专用减速机的减速比1：8~1：12左右，变速电机的输出轴与变速电机专用减速机的输入轴对接在一起，变速电机与变速电机专用减速机的机体相配固连在一起，前端与直角拐板的竖面固定，直角拐板的横面与变速电机座的上横板用螺栓相连接，变速电机座的竖板下端固定在右座板后面的合适位置；

其中，倒顺开关、调速器固定在调速器座上，调速器的调速范围90～1400rpm，调速器座的下端固定在右座板右侧中间位置，倒顺开关与调速器有三根导线相连，调速器与变速电机用对接线缆相连，调速器又接有220V的电源线；

作为优选结构，扭矩测量组建包括：力臂、力臂轴、力臂轴轴承座、传感器顶板、传感器顶头、压力传感器、传感器固定螺栓、力臂限位杆；

其中，力臂的前端套在力臂轴上，与力臂轴用平键固定，力臂轴轴承座的两侧竖板安装有轴承，力臂轴的左端插入左侧轴承，力臂轴的右端穿过右侧轴承伸出在力臂轴轴承座的右侧；

其中，压力传感器上下两端都制有螺孔，压力传感器上端用传感器固定螺栓固定在力臂的后端头，下端装有传感器顶头，传感器顶头顶在传感器顶板上，传感器顶板用螺栓固定在小立柱上端，压力传感器所受的压力大小与压力传感器中心线到力臂轴中心线距离的乘积即等于扭转试样所受的扭矩，精确标定扭矩时，转换成扭矩值显示，同时消除轴承微小摩擦力产生的误差；

其中，力臂限位杆的上端与力臂下侧垂直栓接，下端穿过传感器顶板的孔，下端头固定有螺母，力臂限位杆在螺母与传感器顶板之间套有压缩弹簧，对力臂向上转动起到限制作用，除了力臂向上离开外，该压缩弹簧不受力；

夹头组件包括：左夹头、夹头封板、夹头封板固定螺钉、扭转试样、右夹头、夹头封板轴；

其中，左夹头安装在力臂轴的右端，右夹头安装在蜗轮减速机的输出轴上，力臂轴、左夹头、右夹头、蜗轮减速机的输出轴的中心线在同一条直线上，两个夹头相对的一端制有对中安装扭转试样的方槽，还制有与方槽垂直的安装夹头封板的开口，夹头封板轴由其自身带有的螺纹部分安装在开口靠外的位置，夹头封板由夹头封板轴穿在左夹头和右夹头的开口里，可以自由转动；

其中，扭转试样的两端制成与左夹头和右夹头方槽相配的扁状，将扭转试样的扁状端头放入左夹头和右夹头的方槽中，关上夹头封板，扭紧夹头封板固定螺钉，就完成了对扭转试样的装夹；

扭转角测量组件包括：转角线轮、编码器线轮、编码器座、旋转编码器、线轮绕线；

其中，转角线轮套在右夹头的右端，用螺钉与右夹头固定，编码器座下端固定在座梁后面合适的位置，上端装有旋转编码器，旋转编码器的转轴伸出在编码器座右侧，转轴上固定有编码器线轮，在转角线轮和编码器线轮的线槽上绕有封闭的线轮绕线，两线轮的线槽直径相等，传递的扭转角也相等，都等于扭转试样两端的相对扭转角；

作为优选结构，显示记录组件包括：扭转试验机数显采集仪、电子计算机主机、液晶显示器、键盘、鼠标、打印机；

其中，扭转试验机数显采集仪内部电路连接采集卡和若干电子元器件，并装有采集软件；

其中，扭转试验机数显采集仪前面板有上下两个大数字显示扭矩值的窗口，上窗口显示最大值，并可峰值保留，下窗口显示即时值，下窗口的下面有“清零”、“复位”两个按钮，按“清零”按钮，即时值显示“0”，按“复位”按钮，峰值显示“0”；

其中，扭转试验机数显采集仪后面板安装有220V电源、传感器、编码器、计算机数据线四个插座，分别用来连接220V电源、压力传感器、旋转编码器、电子计算机主机，还安装有一个电源开关按钮；

其中，打开扭转试验机数显采集仪的上盖，将面板数据线的插头从插座上拔下，换插上标定按钮板的接线插头，用跳线连接起标定状态连线插头，进入扭矩标定状态，在左夹头和右夹头之间安装标准扭矩仪，操作标定按钮板上的按钮并对试验机做标定加载，可对显示、记录的扭矩值精确标定，标定结束要复原到测量状态，装上扭转试验机数显采集仪的上盖；

其中，电子计算机主机上安装有扭转实验专用软件，液晶显示器的桌面上建立有软件链接图标，加载实验开始前，鼠标双击软件链接图标，液晶显示器弹出显示界面，界面左边是一列工具栏，约占界面的六分之一，其余部分是绘图区；

其中，液晶显示器弹出显示界面的工具栏从上到下依次是：通讯设置（设有端口和波特率输入口）、“打开串口”和“关闭串口”切换按钮、参数设置（设有试样直径和标距输入口）、实验名称输入口、曲线操作（设有保存曲线、打印曲线按钮）、“有屈服点实验”和“无屈服点实验”切换按钮；

其中，液晶显示器弹出显示界面的绘图区又可在“扭矩-扭转角曲线”和“切应力-切应变曲线”两个界面互相切换，切换按钮在左上角，开始处于“扭矩-扭转角曲线”界面，横坐标表示扭转角，纵坐标表示扭矩，切换到“切应力-切应变曲线”界面，横坐标表示切应变，纵坐标表示切应力；

其中，扭转试验机数显采集仪将从压力传感和旋转编码器采集来的扭矩和扭转角信号经过处理，在前面板窗口上显示即时扭矩值和最大扭矩值，同时将信号传递给电子计算机主机，在液晶显示器弹出的显示界面的工具栏里用键盘输入实验名称、扭转试样的直径和标距，鼠标操作工具栏的有关按钮，就可在液晶显示器的显示界面绘制理想的扭矩—扭转角曲线图，曲线图上边中间有输入的实验名称，加载结束，进行有关操作，可以显示出屈服点扭矩、最大扭矩，并记录在曲线图上，曲线图可即时用打印机打印，也可保存在电子计算机主机上随时打印；

其中，电子计算机主机安装的扭转实验专用软件，还可计算出每一时刻扭转试样横截面圆周上点的切应力和切应变，并绘出扭转试样横截面圆周上点的切应力—切应变曲线图，计算出屈服点切应力和最大切应力，切换到“切应力-切应变曲线”界面，即可显示、记录、打印和保存。

本发明的原理和操作分述于下：将扭转试验机数显采集仪和调速器的开关按到“关”的位置，再接好所有的数据线和电源线；将倒顺开关旋到“顺”的一挡，打开调速器开关，变速电机开始工作，带动右夹头转动，用调速器调到合适的转速，当右夹头的方槽开口与左夹头的方槽开口差不多对齐时，关闭调速器，用手轮微调，使右夹头的方槽开口与左夹头的方槽开口完全对齐，打开夹头封板，将扭转试样的两端分别放入右夹头的方槽开口与左夹头的方槽开口里，关上夹头封板，扭紧夹头封板固定螺钉，完成扭转试样的装夹；打开扭转试验机数显采集仪，待检索完毕稳定后，按“清零”按钮和“复位”按钮清零；打开电子计算机，待液晶显示器稳定后，双击液晶显示器的软件链接图标，弹出显示窗口，按软件说明进行继续操作；旋转调速器的调速按钮，调到尽量低的转速，打开调速器开关，即开始对试样扭转加载，力臂受到作用，使固定在其端头的压力传感器受到压力而产生信号，同时旋转编码器也产生扭转角信号，两信号都传入扭转试验机数显采集仪，扭转试验机数显采集仪同步显示即时扭矩和最大扭矩，电子计算机进行同步计算、绘图和显示；有屈服点的扭转实验在过了屈服阶段后，应通过调速器将扭转速度调大，以加快实验；加载结束时关闭调速器，再进行相关的操作，完成结束工作，关闭所有电源。

本发明采用220V单项变速电机与蜗轮减速机组合电动加载，调速范围完全满足教学扭转实验的要求；采用力臂与压力传感器组合测扭矩，原理直观，安装简单；采用旋转编码器测扭转角，便于安装和扭转角传递；配有扭转试验机数显采集仪、电子计算机和扭转实验专用软件；扭转试验机数显采集仪采集压力传感器和旋转编码器传来的扭矩和扭转角信号，经过处理，在扭转试验机数显采集仪的前面板上大数字显示扭矩的即时值和最大值，便于多名学生实验时观看；扭转试验机数显采集仪又将信号传递给电子计算机，在电子计算机上操作扭转实验专用软件，可以绘制并动态显示扭矩—扭转角曲线图、扭转试样横截面圆周上点的切应力—切应变曲线图，记录屈服扭矩、最大扭矩，计算、记录屈服点切应力、最大切应力，保存所有实验结果，并可随时打印；用电只需500W的220V单项电源。

综合以上所采取的技术措施，实现本发明的目的。

与现有技术相比，本发明具有设计合理，构造即简单又先进，造价低廉，操作安全，使用方便，完全适合教学实验需求等优点。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

本发明共4幅附图,其中：

图1为本发明主体的主视结构示意图。

图2为图1左部分的左视图。

图3为图1的A向视图。

图4为本发明的显示记录组件的示意图。

本发明专利申请文件中表示方位的文字“左”、“右”、“前”、“后”均相对于图1所述。

图中：1、机架，2、左底座，3、左立柱，4、横向连接管，5、座梁，6、左座板，7、扭矩测量组件，8、力臂，9、力臂轴，10、力臂轴轴承座，11、夹头组件，12、左夹头，13、夹头封板，14、夹头封板固定螺钉，15、扭转试样，16、右夹头，17、转角线轮，18、扭转角测量组件，19、编码器线轮，20、变速加载组件，21、倒顺开关，22、调速器，23、调速器座，24、右座板，25、右立柱，26、右底座，27、小立柱，28、小横梁，29、传感器顶板，30、传感器顶头，31、压力传感器，32、传感器固定螺栓，33、力臂限位杆，34、编码器座，35、旋转编码器，36、线轮绕线，37、变速电机，38、变速电机专用减速机，39、直角拐板，40、变速电机座 41、万向联轴节，42、蜗轮减速机，43、手轮，44、夹头封板轴，45、显示记录组件，46、扭转试验机数显采集仪，47、电子计算机主机，48、液晶显示器，49、键盘，50、鼠标，51、打印机。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示的一种教学用数显扭转试验机，包括：机架1、变速加载组件20、扭矩测量组件7、夹头组件11、扭转角测量组件18、显示记录组件45；

机架1包括：左底座2、左立柱3、横向连接管4、座梁5、左座板6、右座板24、右立柱25、右底座26、小立柱27、小横梁28；

其中，左立柱3、座梁5、右立柱25用框形截面方管钢制成，左底座2、右底座26、小立柱27、小横梁28用槽钢制成，横向连接管4为圆钢管，各件牢固电焊在一起。

作为优选结构，变速加载组件20包括：倒顺开关21、调速器22、调速器座23、变速电机37、变速电机专用减速机38、直角拐板39、变速电机座40、万向联轴节41、蜗轮减速机42、手轮43；

其中，蜗轮减速机42的传动比1：40~1：55，输出转矩不小于150N·m，用螺栓固定在右座板24上，输出轴位于左下方，输入轴位于上方，前输入端安装有手轮43，后输入端用万向联轴节41与变速电机专用减速机38的输出轴联结；

其中，手轮43除安装孔之外，均为实体，表面平整，轮外缘无棱角，装夹扭转试样15时微调用，大小根据手动操作方便确定；

其中，变速电机37使用220V单项电源，功率150~250W，变速电机专用减速机38的减速比1：8~1：12左右，变速电机37的输出轴与变速电机专用减速机38的输入轴对接在一起，变速电机37与变速电机专用减速机38的机体相配固连在一起，前端与直角拐板39的竖面固定，直角拐板39的横面与变速电机座40的上横板用螺栓相连接，变速电机座40的竖板下端固定在右座板（24）后面的合适位置；

其中，倒顺开关21、调速器22固定在调速器座23上，调速器22的调速范围90～1400rpm，调速器座23的下端固定在右座板24右侧中间位置，倒顺开关21与调速器22有三根导线相连，调速器22与变速电机37用对接线缆相连，调速器22又接有220V的电源线；

作为优选结构，扭矩测量组建7包括：力臂8、力臂轴9、力臂轴轴承座10、传感器顶板29、传感器顶头30、压力传感器31、传感器固定螺栓32、力臂限位杆33；

其中，力臂8的前端套在力臂轴9上，与力臂轴9用平键固定，力臂轴轴承座10的两侧竖板安装有轴承，力臂轴9的左端插入左侧轴承，力臂轴9的右端穿过右侧轴承伸出在力臂轴轴承座10的右侧；

其中，压力传感器31上下两端都制有螺孔，压力传感器31上端用传感器固定螺栓32固定在力臂8的后端，下端装有传感器顶头30，传感器顶头30顶在传感器顶板29上，传感器顶板29用螺栓固定在小立柱27上端，压力传感器31所受的压力大小与压力传感器31中心线到力臂轴9中心线距离的乘积即等于扭转试样15所受的扭矩，精确标定扭矩时，转换成扭矩值显示，同时消除轴承微小摩擦力产生的误差；

其中，力臂限位杆33的上端与力臂8下侧垂直栓接，下端穿过传感器顶板29的孔，下端头固定有螺母，力臂限位杆33在螺母与传感器顶板29之间套有压缩弹簧，对力臂8向上转动起到限制作用，除了力臂8向上离开外，该压缩弹簧不受力；

夹头组件11包括：左夹头12、夹头封板13、夹头封板固定螺钉14、扭转试样15、右夹头16、夹头封板轴44；

其中，左夹头12安装在力臂轴9的右端，右夹头16安装在蜗轮减速机42的输出轴上，力臂轴9、左夹头12、右夹头16、蜗轮减速机42的输出轴的中心线在同一条直线上，两个夹头相对的一端制有对中安装扭转试样15的方槽，还制有与方槽垂直的安装夹头封板13的开口，夹头封板轴44由其自身带有的螺纹部分安装在开口靠外的位置，夹头封板13由夹头封板轴44穿在左夹头12和右夹头16的开口里，可以自由转动；

其中，扭转试样15的两端制成与左夹头12和右夹头16方槽相配的扁状，将扭转试样15的扁状端头放入左夹头12和右夹头16的方槽中，关上夹头封板13，扭紧夹头封板固定螺钉14，就完成了对扭转试样15的装夹；

扭转角测量组件18包括：转角线轮17、编码器线轮19、编码器座34、旋转编码器35、线轮绕线36；

其中，转角线轮17套在右夹头16的右端，用螺钉与右夹头16固定，编码器座34下端固定在座梁5后面合适的位置，上端装有旋转编码器35，旋转编码器35的转轴伸出在编码器座34右侧，转轴上固定有编码器线轮19，在转角线轮17和编码器线轮19的线槽上绕有封闭的线轮绕线36，两线轮的线槽直径相等，传递的扭转角也相等，都等于扭转试样15两端的相对扭转角；

作为优选结构，显示记录组件45包括：扭转试验机数显采集仪46、电子计算机主机47、液晶显示器48、键盘49、鼠标50、打印机51；

其中，扭转试验机数显采集仪46内部电路连接采集卡和若干电子元器件，并装有采集软件；

其中，扭转试验机数显采集仪46前面板有上下两个大数字显示扭矩值的窗口，上窗口显示最大值，并可峰值保留，下窗口显示即时值，下窗口的下面有“清零”、“复位”两个按钮，按“清零”按钮，即时值显示“0”，按“复位”按钮，峰值显示“0”；

其中，扭转试验机数显采集仪46后面板安装有220V电源、传感器、编码器、计算机数据线四个插座，分别用来连接220V电源、压力传感器31、旋转编码器35、电子计算机主机47，还安装有一个电源开关按钮；

其中，打开扭转试验机数显采集仪46的上盖，将面板数据线的插头从插座上拔下，换插上标定按钮板的接线插头，用跳线连接起标定状态连线插头，进入扭矩标定状态，在左夹头12和右夹头16之间安装标准扭矩仪，操作标定按钮板上的按钮并对试验机做标定加载，可对显示、记录的扭矩值精确标定，标定结束后要复原到测量状态，装上扭转试验机数显采集仪46的上盖；

其中，电子计算机主机47上安装有扭转实验专用软件，液晶显示器48的桌面上建立有软件链接图标，加载实验开始前，鼠标50双击软件链接图标，液晶显示器48弹出显示界面，界面左边是一列工具栏，约占界面的六分之一，其余部分是绘图区；

其中，液晶显示器48弹出显示界面的工具栏从上到下依次是：通讯设置（设有端口和波特率输入口）、“打开串口”和“关闭串口”切换按钮、参数设置（设有试样直径和标距输入口）、实验名称输入口、曲线操作（设有保存曲线、打印曲线按钮）、“有屈服点实验”和“无屈服点实验”切换按钮；

其中，液晶显示器48弹出显示界面的绘图区又可在“扭矩-扭转角曲线”和“切应力-切应变曲线”两个界面互相切换，切换按钮在左上角，开始处于“扭矩-扭转角曲线”界面，横坐标表示扭转角，纵坐标表示扭矩，切换到“切应力-切应变曲线”界面，横坐标表示切应变，纵坐标表示切应力；

其中，扭转试验机数显采集仪46前面板窗口上显示即时扭矩值和最大扭矩值，同时将信号传递给电子计算机主机47，在液晶显示器48弹出的显示界面的工具栏里用键盘49输入实验名称、扭转试样15的直径和标距，鼠标50操作工具栏的有关按钮，就可在液晶显示器48的显示界面绘制理想的扭矩—扭转角曲线图，曲线图上边中间有输入的实验名称，加载结束，进行有关操作，可以显示出屈服点扭矩、最大扭矩，并记录在曲线图上，曲线图可即时用打印机51打印，也可保存在电子计算机主机47上随时打印；

其中，电子计算机主机47安装的扭转实验专用软件，还可计算出每一时刻扭转试样15横截面圆周上点的切应力和切应变，并绘出扭转试样15横截面圆周上点的切应力—切应变曲线图，计算出屈服点切应力和最大切应力，切换到“切应力-切应变曲线”界面，即可显示、记录、保存和打印。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种教学用数显扭转试验机，包括：机架（1）、变速加载组件（20）、扭矩测量组件（7）、夹头组件（11）、扭转角测量组件（18）、显示记录组件（45）；

其特征在于：

所述的机架（1）包括：左底座（2）、左立柱（3）、横向连接管（4）、座梁（5）、左座板（6）、右座板（24）、右立柱（25）、右底座（26）、小立柱（27）、小横梁（28）；

其中，左立柱（3）、座梁（5）、右立柱（25）用框形截面方管钢制成，左底座（2）、右底座（26）、小立柱（27）、小横梁（28）用槽钢制成，横向连接管（4）为圆钢管，各件牢固电焊在一起；

所述的扭矩测量组件（7）包括：力臂（8）、力臂轴（9）、力臂轴轴承座（10）、传感器顶板（29）、传感器顶头（30）、压力传感器(31)、传感器固定螺栓(32)、力臂限位杆(33)；

其中，力臂(8)的前端套在力臂轴(9)上，与力臂轴(9)用平键固定，力臂轴轴承座(10)的两侧竖板安装有轴承，力臂轴(9)的左端插入左侧轴承，力臂轴(9)的右端穿过右侧轴承伸出在力臂轴轴承座(10)的右侧；

其中，压力传感器（31）上下两端都制有螺孔，压力传感器(31)上端用传感器固定螺栓(32)固定在力臂(8)的后端，下端装有传感器顶头(30)，传感器顶头(30)顶在传感器顶板(29)上，传感器顶板(29)用螺栓固定在小立柱(27)上端，压力传感器(31)所受的压力大小与压力传感器(31)中心线到力臂轴(9)中心线距离的乘积即等于扭转试样(15)所受的扭矩，精确标定扭矩时，转换成扭矩值显示，同时消除轴承微小摩擦力产生的误差；

其中，力臂限位杆(33)的上端与力臂(8)下侧垂直栓接，下端穿过传感器顶板(29)的孔，下端头固定有螺母，力臂限位杆(33)在螺母与传感器顶板(29)之间套有压缩弹簧，对力臂(8)向上转动起到限制作用，除了力臂(8)向上离开外，该压缩弹簧不受力；

所述的夹头组件（11）包括：左夹头（12）、夹头封板（13）、夹头封板固定螺钉（14）、扭转试样（15）、右夹头（16）、夹头封板轴（44）；

其中，左夹头（12）安装在力臂轴（9）的右端，右夹头（16）安装在蜗轮减速机（42）的输出轴上，力臂轴（9）、左夹头（12）、右夹头（16）、蜗轮减速机（42）的输出轴的中心线在同一条直线上，两个夹头相对的一端制有对中安装扭转试样（15）的方槽，还制有与方槽垂直的安装夹头封板（13）的开口，夹头封板轴（44）由其自身带有的螺纹部分安装在开口靠外的位置，夹头封板（13）由夹头封板轴（44）穿在左夹头（12）和右夹头（16）的开口里，以实现自由转动；

其中，扭转试样（15）的两端制成与左夹头（12）和右夹头（16）方槽相配的扁状，将扭转试样（15）的扁状端头放入左夹头（12）和右夹头（16）的方槽中，关上夹头封板（13），扭紧夹头封板固定螺钉（14），就完成了对扭转试样（15）的装夹；

所述的扭转角测量组件（18）包括：转角线轮（17）、编码器线轮（19）、编码器座（34）、旋转编码器（35）、线轮绕线（36）；

其中，转角线轮（17）套在右夹头（16）的右端，用螺钉与右夹头（16）固定，编码器座（34）下端固定在座梁（5）后面合适的位置，上端装有旋转编码器（35），旋转编码器（35）的转轴伸出在编码器座（34）右侧，转轴上固定有编码器线轮（19），在转角线轮（17）和编码器线轮（19）的线槽上绕有封闭的线轮绕线（36），两线轮的线槽直径相等，传递的扭转角也相等，都等于扭转试样（15）两端的相对扭转角。

2.根据权利要求1所述的一种教学用数显扭转试验机，其特征在于：

所述的变速加载组件（20）包括：倒顺开关（21）、调速器（22）、调速器座（23）、变速电机（37）、变速电机专用减速机（38）、直角拐板（39）、变速电机座（40）、万向联轴节（41）、蜗轮减速机（42）、手轮（43）；

其中，蜗轮减速机（42）的传动比1：40~1：55，输出转矩不小于150N·m，用螺栓固定在右座板（24）上，输出轴位于左下方，输入轴为双输入轴，位于上方，前输入端安装有手轮（43），后输入端用万向联轴节（41）与变速电机专用减速机（38）的输出轴联结；

其中，手轮（43）除安装孔之外，均为实体，表面平整，轮外缘无棱角，装夹扭转试样（15）时微调用，大小根据手动操作方便确定；

其中，变速电机（37）使用220V单项电源，功率150~250W，变速电机专用减速机（38）的减速比1：8~1：12，变速电机（37）的输出轴与变速电机专用减速机（38）的输入轴对接在一起，变速电机（37）与变速电机专用减速机（38）的机体相配固连在一起，前端与直角拐板（39）的竖面固定，直角拐板（39）的横面与变速电机座（40）的上横板用螺栓相连接，变速电机座（40）的竖板下端固定在右座板（24）后面的合适位置；

其中，倒顺开关（21）、调速器（22）固定在调速器座（23）上，调速器（22）的调速范围90～1400rpm，调速器座（23）的下端固定在右座板（24）右侧中间位置，倒顺开关（21）与调速器（22）有三根导线相连，调速器（22）与变速电机（37）用对接线缆相连，调速器（22）又接有220V的电源线。

3.根据权利要求1所述的一种教学用数显扭转试验机，其特征在于：

所述的显示记录组件（45）包括：扭转试验机数显采集仪（46）、电子计算机主机（47）、液晶显示器（48）、键盘（49）、鼠标(50)、打印机(51）；

其中，扭转试验机数显采集仪（46）内部电路连接采集卡和若干电子元器件，并装有采集软件；

其中，扭转试验机数显采集仪（46）前面板有上下两个大数字显示扭矩值的窗口，上窗口显示最大值，并保留峰值，下窗口显示即时值，下窗口的下面有“清零”、“复位”两个按钮，按“清零”按钮，即时值显示“0”，按“复位”按钮，峰值显示“0”；

其中，扭转试验机数显采集仪（46）后面板安装有220V电源、传感器、编码器、计算机数据线四个插座，分别用来连接220V电源、压力传感器（31）、旋转编码器（35）、电子计算机主机（47），还安装有一个电源开关按钮；

其中，打开扭转试验机数显采集仪（46）的上盖，将面板数据线的插头从插座上拔下，换插上标定按钮板的接线插头，用跳线连接起标定状态连线插头，进入扭矩标定状态，在左夹头（12）和右夹头（16）之间安装标准扭矩仪，操作标定按钮板上的按钮并对试验机做标定加载，对显示、记录的扭矩值精确标定，标定结束要复原到测量状态，装上扭转试验机数显采集仪（46）的上盖；

其中，电子计算机主机（47）上安装有扭转实验专用软件，液晶显示器（48）的桌面上建立有软件链接图标；

其中，液晶显示器（48）弹出显示界面的工具栏从上到下依次是：通讯设置、“打开串口”和“关闭串口”切换按钮、参数设置、实验名称输入口、曲线操作、“有屈服点实验”和“无屈服点实验”切换按钮。

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