CN106989887B - 用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置，包括底座、套筒、垫块和弹性垫；底座为内设有槽的柱体，所述的套筒套接在底座的内壁上，垫块和弹性垫均套接在套筒的内壁上，垫块的一端与底座连接，垫块的另一端与弹性垫的一端连接，弹性垫的另一端端面为向外凸的曲面；套筒可沿着底座的内壁上下运动，使得套筒沿着弹性垫的侧面的上下运动。本发明通过调整套筒对弹性垫的夹持面积，进而调整弹性垫的形变区间，得到不同的脉冲波形；本装置得到的脉冲波形稳定性好；本发明装置不需要更换弹性垫，仅需要调整套筒对弹性垫的夹持面积，调节过程简单快捷。

Description

用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置

技术领域

本发明属于力学环境模拟实验平台技术领域，具体涉及一种用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置。

背景技术

碰撞试验台，是采用计算机控制的碰撞试验设备。用于对各种整机、器件进行碰撞试验，以便考核这些工业产品，特别是电工电子产品、军用设备，在碰撞环境条件下，性能的适应性及结构的完好性，保证产品具有高可靠的质量；也是对新产品进行工艺试验、优化设计不可缺少的手段。主要有控制单元、检测单元、执行单元、数据采集单元和机械单元，其中，机械单元主要包括台面、台体、提升机构和缓冲垫，现有的碰撞台中波形发生装置（即缓冲垫）是一个橡胶垫，在试验过程中，需要通过实验来测试不同橡胶垫的波形，若不适合，更换成另一个橡胶垫继续试验，直至得到所需的橡胶垫为止。这种波形发生装置需要不停的更换，使得试验操作过程复杂，试验周期长，不能实现波形的线性调整，同时，现有的波形发生装置产生的波形稳定性较差。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置，解决现有的波形发生器不能线性调整波形的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置，包括底座、套筒、垫块、弹性垫和把手；

所述的底座为内设有槽的柱体，所述的套筒套接在底座的内壁上，所述的垫块和弹性垫均套接在套筒的内壁上，所述的垫块的一端与底座连接，所述的垫块的另一端与弹性垫的一端连接，所述的弹性垫的另一端端面为向外凸的曲面；

所述的套筒可沿着弹性垫的侧面的运动，通过改变套筒对弹性垫的夹持面积，进而调整弹性垫的形变量，得到不同的脉冲波形。

所述的套筒上固接有耳板，所述的把手安装在耳板上。

本发明还具有如下区别技术特征：

所述的套筒与底座螺旋安装在一起。

所述的把手螺旋安装在耳板上。

所述的弹性垫为橡胶垫，所述的橡胶垫优选1164橡胶或1142橡胶。

所述的垫块与弹性垫连接的端面上设有凹槽，所述的弹性垫块与弹性垫通过凹槽和凸起配合安装在一起。

所述的装置还包括冲头，所述的冲头为圆柱状结构，所述的冲头的一端面为向外凸的曲面；

在所述的曲面上沿冲头轴向加工有多个通孔，所述的通孔呈同心圆分布，所述的同心圆的个数至少为三个，每个同心圆圆周上均布有多个通孔，所述的通孔用于将冲头固定在台面下方。

所述的同心圆的个数优选三个，第一圆周上的孔与第二圆周上的孔的夹角为30°；第三圆周上的孔与第二圆周上的孔的夹角为15°，且第三圆周上的孔与第一圆周上的孔的夹角也为15°。

所述的底座中心通过定位销固定在台体底座中心位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的波形发生装置不需要更换弹性垫，通过调整套筒对弹性垫，进而调整弹性垫的形变量，得到不同的脉冲波形；本装置得到的脉冲波形稳定性好，调节过程简单快捷。

附图说明

图1是本发明的波形发生装置的结构示意图。

图2是本发明的整体结构的主视图。

图3是本发明的整体结构的俯视图。

图4是本发明的整体结构的侧视图。

图5是本发明的台面的结构示意图。

图6是本发明的同步传动装置的结构示意图。

图7是本发明的凸轮中心高度调节装置的结构示意图。

图8是本发明的隔震装置的结构示意图。

图9是本发明的隔震单元的盖板的俯视图和侧面剖视图。

图10是本发明的导向隔震装置的结构示意图。

图11是本发明的冲头的结构示意图。

图12是本发明的凸轮润滑装置的结构示意图。

图13是本发明的同步测量装置的结构示意图。

图14是本发明的凸轮的结构示意图。

图15是本发明空载下的碰撞波形。

图16是本发明在空载和负载情下的碰撞波形。

图中各标号表示为：1-台面，2-台体，3-波形发生装置，4-同步传动系统，5-凸轮中心高度调节系统，6-隔震装置，7-冲头，8-润滑装置，10-支撑板，11-滚轮；

（1-1）-连接部，（1-2）-定位杆；（2-1）-底座，（2-2）-上底板，（2-3）-下底板；

（3-1）-底座，（3-2）-套筒，（3-3）-垫块，（3-4）-弹性垫，（3-5）-把手；

（4-1）-主电机，（4-2）-传动轴，（4-3）-同步带传动机构，（4-4）凸轮；（4-3-1）-同步带，（4-3-2）-带轮；

（5-1）-连接座、（5-2）-第一支撑板，（5-3）-第二支撑板，（5-6）-电动机，（5-7）-位移传感器；

（5-1-1）-U型板，（5-1-2）-柱体，（5-1-3）-第一通孔，（5-1-4）-第二通孔，（5-1-5）-第三通孔；

（5-4-1）-丝杠，（5-4-2）-丝母，（5-4-3）-导向轴，（5-4-4）-导向套；（5-5-1）-第一齿轮，（5-5-2）-第二齿轮；

（6-1）-盖板，（6-2）-底板，（6-3）-气囊，（6-4）-导气管，（6-5）-减震器；（6-1-1）-定位块，（6-1-2）-通孔，（6-5-1）-套筒，（6-5-2）-塞杆，（6-5-3）-耳板，（6-5-4）-角钢；（7-1）-通孔。

（8-1）-杯体，（8-2）-杯盖，（8-3）-支架；（8-1-1）-连接杆，（8-3-1）-第一通孔，（8-3-2）-凹槽，（8-3-3）-第二通孔；

（9-1）-码盘，（9-2）-传感器，（9-3）-支架，（9-4）-垫片。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

本发明的弹性垫的一端面为向外凸的曲面，本发明碰撞台的冲头7与波形发生器装置的接触面也为向外凸的曲面，使得两者之间形成点接触。

冲头中心与台面底部中心之间、波形发生装置底座与台体底座的中心之间均通过定位销固定。用于保证台面冲头冲击时与波形发生装置的弹性垫准确定位。

本发明的套筒与底座内壁螺旋连接，使得套筒沿着弹性垫的侧面的上下运动，套筒套接在弹性垫上，通过旋转套筒向上运动，套筒对弹性垫的夹持面积越大，弹性垫越硬，冲头作用在弹性垫上之后，冲击产生的能量越大越大，获得的波形的脉宽越小；随着旋转套筒使套筒向下运动，套筒对弹性垫的夹持面积变小，弹性垫弹力被“释放”，冲头作用在弹性垫上之后，脉宽变大加速度变小。

本发明的套筒上设有把手，把手螺旋安装在套筒的耳板上，方便套筒转动并易于安装和拆卸。

本发明的弹性垫为橡胶垫，优选1164橡胶或1142橡胶，其邵尔硬度分别为67和45，具有较好的耐腐蚀性、韧性和抗震性，碰撞试验中能获得较好的脉冲波形。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，本实施例给出用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置，包括底座3-1、套筒3-2、垫块3-3、弹性垫3-4和把手3-5；底座3-1为内设有槽的柱体，套筒3-2套接在底座3-1的内壁上，垫块3-3和弹性垫3-4均套接在套筒3-2的内壁上，垫块3-3的一端与底座3-1连接，垫块3-3的另一端与弹性垫3-4的一端连接，弹性垫3-4的另一端端面为向外凸的曲面；弹性垫3-4为橡胶垫，所述的橡胶垫优选1164橡胶或1142橡胶。

套筒3-2可沿着弹性垫3-4的侧面的运动，通过改变套筒3-2对弹性垫3-4的夹持面积，进而调整弹性垫3-4的形变量，得到不同的脉冲波形。套筒3-2上固接有耳板，所述的把手3-6安装在耳板上，所述的把手安装在耳板上。套筒3-2与底座3-1螺旋安装在一起。把手3-6螺旋安装在耳板上。垫块3-3与弹性垫3-4连接的端面上设有凹槽，弹性垫块3-3与弹性垫3-4通过凹槽和凸起4-1配合安装在一起。

还包括冲头，冲头7为圆柱状结构，冲头7的一端面为向外凸的曲面；在曲面上沿冲头7轴向加工有多个通孔7-1，所述的通孔7-1呈同心圆分布，所述的同心圆的个数至少为三个，每个同心圆圆周上均布有多个通孔7-1，所述的通孔用于将冲头固定在台面下方。同心圆的个数优选三个，第一圆周上的孔与第二圆周上的孔的夹角为30°；第三圆周上的孔与第二圆周上的孔的夹角为15°，且第三圆周上的孔与第一圆周上的孔的夹角也为15°。

实施例2

结合附图1~16，本实施例给出一种力学结构碰撞性能模拟实验平台，包括台面1、台体2、波形发生装置3、同步传动系统4、凸轮中心高度调节系统5和隔震平台6；

台面1呈方形，台面1尺寸为1.2m×1.2m，台面1两侧设有动态传动1-1，动态传动1-1通过支撑板10安装在台体2上；台体2包括底座2-1、上底板2-2和下底板2-3，底座2-1置于上底板2-2上方，下底板2-3置于上底板2-2下方；台面1下方设有冲头7，冲头7位于台面1中心，冲头7的一端面为向外凸的曲面；沿冲头轴向加工有多个通孔7-1，通孔呈同心圆分布，同心圆的个数为三个，每个同心圆圆周上均布有24个通孔，通孔用于将冲头用高强度镙钉固定在台面下方。

波形发生器装置3包括底座3-1、套筒3-2、垫块3-3和弹性垫3-4，底座3-1为内设有槽的柱体，套筒3-2套接在底座3-1的内壁上，垫块3-3和弹性垫3-4均按特定公差动配合套接在套筒3-2的内壁上，垫块3-3在弹性垫与底座之间，弹性垫3-4的另一端端面为向外凸的曲面3-5，曲面3-5与冲头7的曲面凸凸相对安装。

同步传动系统4包括主电机4-1、传动轴4-2、同步带传动机构4-3和凸轮4-4；同步带传动机构4-3包括一个主拖动同步带4-3-1和两组带轮4-3-2；台体底座两侧各安装有一个凸轮4-4，两凸轮4-4分别与左右两组同步带传动机构中的一个从动带轮4-3-2同轴安装，另一个主拖动同步带轮4-3-2安装在传动轴4-2上，传动轴4-2与主电机4-1连接；两凸轮4-4同步转动，同步推动分别安装在台面两端的支承板10推动台面平行上升。

凸轮中心高度调节系统5包括连接座5-1、第一支撑板5-2、第二支撑板5-3、导向单元、变速单元、电动机5-6和位移传感器5-7；

连接座5-1包括U型板5-1-1和柱体5-1-2；U型板5-1-1底部固接在柱体5-1-2侧壁上， U型板5-1-1壁上加工有第一通孔5-1-3，连接座5-1的U型板端通过第一通孔5-1-3与凸轮4-4同轴安装；柱体5-1-2上加工有一个第二通孔5-1-4和二个第三通孔5-1-5；第三通孔5-1-5位于第二通孔5-1-4两侧，第二通孔5-1-4和第三通孔5-1-5的轴线与柱体5-1-2的轴线方向相同；

导向单元包括丝杠5-4-1、丝母5-4-2、导向轴5-4-3和导向套5-4-4；丝母5-4-2安装在第二通孔5-1-4中，丝杠5-4-1螺旋安装在丝母5-4-2中；导向套5-4-4安装在第三通孔5-1-5中，导向轴5-4-3安装在导向套5-4-4中，导向轴5-4-3的两端分别固定在第一支撑板5-2和第二支撑板5-3上，丝杠的一端固定在第二支撑板上，丝杠的另一端穿过第一支撑板5-3；

变速单元包括第一齿轮5-5-1和第二齿轮5-5-2；第一齿轮5-5-1和第二齿轮5-5-2啮合，第一齿轮5-5-1与电动机5-6安装在一起，第二齿轮5-5-2安装在第一支撑板5-3上方的丝杠5-5-1上；传感器5-7设于连接座5-1的两端。

隔震平台包括下底板2-3、隔震单元、导气管6-4和导向减震装置，隔震平台安装在上底板2-2的下方，隔震单元有6个；隔震单元包括盖板6-1、第二底板6-2和气囊6-3，盖板6-1中心位置设有定位块6-1-1，用于与碰撞台的上底板2-2进行定位；盖板6-1上加工有呈90°的通孔6-1-2，通孔6-1-2一端位于与气囊6-3相接触的盖板6-1端面，通孔6-1-2的另一端位于盖板6-1的侧面；导气管6-4通过位于盖板6-1的侧面的通孔6-1-2将多个隔震单元串连在一起，其中一个隔震单元中位于盖板6-1侧面的通孔6-1-2处设有气压调节阀，通过调节阀来调整气囊6-3的气压，进而调节气囊6-3的变形量；

导向减震装置包括减震器6-5，所述的减震器共有四组，每组均有两个减震器，每组的两个减震器相互平行，所述的四组减震器位于靠近下底板2-3的四角位置处，减震器6-5包括套筒6-5-1、塞杆6-5-2和弹簧，弹簧设于套筒6-5-1内，塞杆6-5-2的一端置于套筒6-5-1内与弹簧连接，弹簧的轴线和塞杆6-5-2的轴线重合。

台面1上设有多个定位杆1-2，定位杆1-2呈圆柱状，定位杆1-2的一端螺旋安装在台面1上，定位杆1-2的另一端设有凹槽1-3；

凸轮4-4与台面的连接部1-1之间设有支撑板10和滚轮11，支撑板10安装在台面1侧部，滚轮11安装在支撑板10下方，凸轮4-4安装在凸轮中心高度调节系统5的末端；

滚轮11上方设有润滑装置8，该润滑装置中填充有润滑脂，润滑脂涂靠压力自动涂抹在滚轮11上，滚轮带动润滑脂润滑凸轮3-3；润滑装置12包括杯体8-1，杯盖8-2和支架8-3；杯体8-1一端连接杯盖8-2，杯盖8-2可绕杯体8-1转动，杯体8-1的另一端设有连接杆8-1-1，连接杆8-1-1呈空心状，杯体8-1的内腔与连接杆8-1-1的内腔贯通；支架8-3呈方形块体，支架8-3上加工有第一通孔8-3-1，连接杆8-1-1通过第一通孔8-3-1安装在支架一端；支架8-3的另一端的端面呈凹向支架8-3中心的弧形，沿弧面周向加工有凹槽8-3-2；支架8-3上加工有第二通孔8-3-3，通过第二通孔8-3-3将该润滑装置安装在支撑板10上。

第一齿轮5-5-1上同轴安装有码盘9-1、传感器9-2和支架9-3，传感器9-2安装在支架9-3上，传感器呈U型，码盘的置于U型开口中，码盘9-1与第一齿轮之间安装有垫片。

本发明的碰撞试验结果如图15所述，碰撞台的碰撞波形，可以看出，获得的碰撞波形处于国家规定的容差带中。

在负载为200kg下进行试验，结果如图16所示，图中下部分的波形为负载200kg下的碰撞波形，国家规定负载200kg下的峰值加速度为30g，脉冲持续时间为4ms，本实验在负载为200kg下获得的波形的你脉冲加速度为27g，脉冲持续时间为4ms；同时，碰撞台在负载和空载情况下获得的波形均处于国家规定的容差带中。

Claims (8)

1.用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置，其特征在于：包括底座（3-1）、套筒（3-2）、垫块（3-3）、弹性垫（3-4）和把手（3-5）；

所述的底座（3-1）为内设有槽的柱体，所述的套筒（3-2）套接在底座（3-1）的内壁上，所述的垫块（3-3）和弹性垫（3-4）均套接在套筒（3-2）的内壁上，所述的垫块（3-3）的一端与底座（3-1）连接，所述的垫块（3-3）的另一端与弹性垫（3-4）的一端连接，所述的弹性垫（3-4）的另一端端面为向外凸的曲面；

所述的套筒（3-2）可沿着弹性垫（3-4）的侧面的运动，通过改变套筒（3-2）对弹性垫（3-4）的夹持面积，进而调整弹性垫（3-4）的形变量，得到不同的脉冲波形；

所述的套筒（3-2）上固接有耳板，所述的把手（3-6）安装在耳板上。

2.如权利要求1所述的用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置，其特征在于：所述的套筒（3-2）与底座（3-1）螺旋安装在一起。

3.如权利要求1所述的用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置，其特征在于：所述的把手（3-6）螺旋安装在耳板上。

4.如权利要求1所述的用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置，其特征在于：所述的弹性垫（3-4）为橡胶垫，所述的橡胶垫为1164橡胶或1142橡胶。

5.如权利要求1所述的用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置，其特征在于：所述的垫块（3-3）与弹性垫（3-4）连接的端面上设有凹槽，所述的弹性垫块（3-3）与弹性垫（3-4）通过凹槽和凸起（4-1）配合安装在一起。

6.如权利要求1所述的用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置，其特征在于：所述的装置还包括冲头，所述的冲头（7）为圆柱状结构，所述的冲头（7）的一端面为向外凸的曲面；

在所述的曲面上沿冲头（7）轴向加工有多个通孔（7-1），所述的通孔（7-1）呈同心圆分布，所述的同心圆的个数至少为三个，每个同心圆圆周上均布有多个通孔（7-1），所述的通孔用于将冲头近似钢性的固定在台面下方。

7.如权利要求6所述的用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置，其特征在于：所述的同心圆的个数为三个，第一圆周上的孔与第二圆周上的孔的夹角为30°；第三圆周上的孔与第二圆周上的孔的夹角为15°，且第三圆周上的孔与第一圆周上的孔的夹角也为15°。

8.如权利要求1所述的用于力学结构碰撞性能模拟实验平台的波形发生装置，其特征在于：所述的底座（3-1）中心通过定位销固定在台体底座（2-1）中心位置。

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