CN109612850A - 扭转试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扭转试验装置，包括底座、传动构件以及驱动设备。底座用于固定一试验件。传动构件包括相互啮合的第一齿轮和第一齿条，第一齿轮可转动地设于底座，且第一齿轮与试验件可拆卸地固定连接。驱动设备用于驱动所述第一齿条直线移动。本发明公开的扭转试验装置在试验过程中，通过驱动设备使第一齿条直线运动，同时，与第一齿条啮合的第一齿轮开始转动，进而带动试验件发生扭转。在此过程中，将第一齿条的直线运动转化为试验件的扭转运动，通过测量第一齿条的直线位移，便可换算出第一齿轮的转动角度，进而得到试验件的扭转角度。

Description

扭转试验装置

技术领域

本发明涉及测试装置技术领域，尤其涉及一种扭转试验装置。

背景技术

材料是人类社会生活的物质基础。在知识经济的新时代，材料与能源和信息并列为现代科学技术的三大支柱，被广泛地应用于制备各种生产和生活器件，而材料性能的好坏直接影响所制备器件的工作性能和可靠性，所以检测材料的性能尤为重要，尤其是材料的扭转性能。

现有的扭转试验装置在试验过程中，试验件的两端固定于连接架，在伺服电机的驱动下，连接架发生转动，进而带动试验件发生扭转，并通过角度检测装置获得试验件的扭转角度。但是，在角度检测装置存在故障时，该扭转试验装置便无法得到试验件的扭转角度。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扭转试验装置，该装置在角度检测装置存在故障时，也能够得到试验件的扭转角度。

根据本发明的一个方面，提供一种扭转试验装置，包括底座、传动构件以及驱动设备。所述底座用于固定一试验件。所述传动构件包括相互啮合的第一齿轮和第一齿条，所述第一齿轮可转动地设于所述底座，且所述第一齿轮与所述试验件可拆卸地固定连接。所述驱动设备用于驱动所述第一齿条直线移动。

在本公开的一种示例性实施例中，所述传动构件还包括相互啮合的第二齿轮和第二齿条，所述第二齿轮可转动地设于所述底座，所述第二齿轮与所述试验件可拆卸地固定连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮将所述试验件夹持于所述第一齿轮与所述第二齿轮之间。所述驱动设备还用于驱动所述第二齿条直线移动。

在本公开的一种示例性实施例中，所述扭转试验装置还包括连接架，所述第一齿条和所述第二齿条平行固定于所述连接架，并通过所述连接架与所述驱动设备连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述连接架设有平行于所述第一齿条的导向槽。所述扭转试验装置还包括支架和导向部件。所述支架设于所述底座。所述导向部件设于所述支架，且与所述导向槽滑动配合。

在本公开的一种示例性实施例中，所述导向部件包括连接轴和导向轮。所述连接轴设于所述支架，且与所述导向槽垂直。所述导向轮可转动地设于所述连接轴，并配合设于所述导向槽内。

在本公开的一种示例性实施例中，所述底座包括底板、第一齿轮座、第二齿轮座以及试验件固定座。所述底板设有滑槽，所述滑槽平行于所述第一齿轮的转动轴线。所述第一齿轮座可滑动的设于所述滑槽内，所述第一齿轮可转动的设于所述第一齿轮座。所述第二齿轮座可滑动的设于所述滑槽内，所述第二齿轮可转动的设于所述第二齿轮座。所述试验件固定座固定于所述滑槽内，且位于所述第一齿轮座和所述第二齿轮座之间。

在本公开的一种示例性实施例中，所述扭转试验装置还包括角度检测装置，所述角度检测装置分别设于所述第一齿轮和所述第二齿轮，以测量所述第一齿轮和所述第二齿轮的转动角度。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一齿轮和所述第二齿轮规格相同。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一齿轮和所述第二齿轮设有插接孔，所述试验件设有与所述插接孔配合的插接杆。

在本公开的一种示例性实施例中，所述插接孔为在所述第一齿轮和所述第二齿轮上形成的径向切槽，以使所述插接杆能够在所述插接孔内沿径向移动。

本发明相比现有技术的有益效果在于：本发明公开的扭转试验装置在试验过程中，通过驱动设备使第一齿条直线运动，同时，与第一齿条啮合的第一齿轮开始转动，进而带动试验件发生扭转。在此过程中，将第一齿条的直线运动转化为试验件的扭转运动，通过测量第一齿条的直线位移，便可换算出第一齿轮的转动角度，进而得到试验件的扭转角度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

通过参照附图来详细描述其示例性实施例，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本公开实施方式的扭转试验装置的示意图；

图2为本公开实施方式的扭转试验装置的局部示意图；

图3为本公开实施方式的扭转试验装置的支架和导向轮的示意图。

图中：1、试验件；2、底座；21、底板；22、滑槽；23、第一齿轮座；24、第二齿轮座；25、试验件固定座；3、第一齿轮；4、第一齿条；5、驱动设备；6、第二齿轮；7、第二齿条；8、连接架；81、载荷施加板；82、第一齿条板；83、第二齿条板；9、导向槽；10、支架；101、支撑横梁；102、支撑立柱；11、导向部件；111、导向轮；112、连接轴；12、角度检测装置；121、传感器约束空心台阶轴；122、Z型支架；13、插接孔；14、第一齿轮轴；15、轴支座；16、轴承端盖。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免模糊本公开的各方面。

用语“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

本公开实施方式提供一种扭转试验装置，如图1-图3所示，该扭转试验装置可以包括底座2、传动构件以及驱动设备5，其中：

所述底座2可以用于固定一试验件1。所述传动构件可包括相互啮合的第一齿轮3和第一齿条4，所述第一齿轮3可转动地设于所述底座2，且所述第一齿轮3与所述试验件1可拆卸地固定连接。所述驱动设备5可以用于驱动所述第一齿条4直线移动。

本公开实施方式的扭转试验装置在试验过程中，通过驱动设备5使第一齿条4直线运动，同时，与第一齿条4啮合的第一齿轮3开始转动，进而带动试验件1发生扭转。在此过程中，将第一齿条4的直线运动转化为试验件1的扭转运动，通过测量第一齿条4的直线位移，便可换算出第一齿轮3的转动角度，进而得到试验件1的扭转角度。

下面对本公开实施方式中扭转试验装置的各部件进行详细说明：

在一实施方式中，底座2可以包括底板21、第一齿轮座23、第二齿轮座24以及试验件固定座25。该底板21上设有滑槽22，该滑槽22沿矩形底板21的长度方向延伸，该第一齿轮座23和第二齿轮座24均可滑动的设于滑槽22内。该试验件固定座25可固定于滑槽22内，且位于第一齿轮座23和第二齿轮座24之间。所设置的滑槽22简化了装置的安装过程，使人工操作更加方便。此外，第一齿轮座23的上部设有第一轴孔，该第一轴孔内设有第一齿轮轴14，第二齿轮座24的上部设有第二轴孔，该第二轴孔内设有第二齿轮轴，该第一齿轮轴14和第二齿轮轴均平行于滑槽22且具有同一轴线。在试验过程中，将试验件1固定于底座2，即将试验件1固定于试验件固定座25，并使试验件1的扭转轴线平行于滑槽22。

在一实施方式中，传动组件可包括相互啮合的第一齿轮3和第一齿条4。该第一齿轮3可转动地设于底座2，具体而言，第一齿轮3可转动地设于第一齿轮座23上部的第一齿轮轴14上，以使第一齿轮3的转动轴线平行于滑槽22，进而与试验件1的扭转轴线平行，且可以通过调整第一齿轮座23和试验件固定座25的尺寸和形状，以使第一齿轮3的转动轴线与试验件1的扭转轴线重合，降低第一齿轮3的转动轴线与试验件1的扭转轴线由于不同心所导致的影响。为了降低第一齿轮3与齿轮轴间的转动摩擦力，可在第一齿轮3与第一齿轮轴14间设置滚动轴承，该轴承的外侧设有轴承端盖16。该第一齿轮3与试验件1可拆卸地固定连接，例如，该第一齿轮3设有插接孔13，试验件1设有与插接孔13配合的插接杆。在试验时，通过配合的插接杆和插接孔13，从而将第一齿轮3与试验件1固定连接，以由第一齿轮3带动试验件1发生扭转。此外，该插接孔13为在第一齿轮3上形成的径向切槽，以使插接杆能够在插接孔13内沿径向移动。在试验件1扭转过程中，第一齿轮3和试验件1在加工和安装过程中产生的不同心会使插接杆13受到一定的外载荷，所设置的径向切槽能够释放该外载荷，降低插接杆13受到的疲劳损伤。

在此基础上，传动组件还包括相互啮合的第二齿轮6和第二齿条7。该第二齿轮6可转动地设于底座2，具体而言，第二齿轮6可转动地设于第二齿轮座24上部的第二齿轮轴上，以使第二齿轮6和第一齿轮3具有同一转动轴线。此外，该第二齿轮6与第一齿轮3规格相同，使第一齿轮3和第二齿轮6能够同步带动试验件1发生扭转，从而保证了试验件1两侧所施加载荷的一致性。此外，该第二齿轮6也设有与试验件1的插接杆配合的插接孔13，以使第二齿轮6能与试验件1可拆卸地固定连接。此外，该第二齿轮6与第二齿轮轴间设有轴承，轴承的外侧设有轴承端盖16。

在一实施方式中，上述的底板21、第一齿轮座23、第二齿轮座24、第一齿轮轴14、第二齿轮轴、第一齿轮3、第一齿条4、第二齿轮6以及第二齿条7均由30CrMnSiA在机械加工后经热处理而成，具有良好的机械强度、刚度以及硬度。

在一实施方式中，驱动设备5用于驱动第一齿条4直线移动，也可以用于驱动第二齿条7直线移动。该驱动设备5例如可以为气缸等加载器，其输出的载荷可实时读取，且该驱动设备5具有较大的载荷输出范围，以满足试验件1在最大扭转角度下的载荷要求。

在一实施方式中，本公开实施方式的扭转试验装置还包括连接架8，第一齿条4和第二齿条7平行固定于连接架8，并通过连接架8与驱动设备5连接。该连接架8例如可以包括载荷施加板81、第一齿条板82以及第二齿条板83。该第一齿条板82的侧边设有第一齿条4，该第二齿条板83的侧边设有第二齿条7。该第一齿条板82和该第二齿条板83平行固定连接于该载荷施加板81的同一侧。该载荷施加板81的另一侧与驱动设备5连接。此外，该连接架8可设有平行于第一齿条4的导向槽9，以上述包括载荷施加板81、第一齿条板82以及第二齿条板83的连接架8为例，该第一齿条板82远离第一齿条4的一侧设有导向槽9，该第二齿条板83远离第二齿条7的一侧也设有导向槽9。

在一实施方式中，本公开实施方式的扭转试验装置还包括支架10和导向部件11，支架10设于底座2，导向部件11设于支架10，且与导向槽9滑动配合。在驱动设备5的驱动作用下，各齿条在各齿轮与各齿条的接触位置会产生具有齿轮径向方向的外载荷。该导向部件11能够消除该外载荷，使各齿条沿着直线方向移动。其中，该导向部件11可以包括连接轴112和导向轮111。该导向轮111例如可以为滚动轴承，该滚动轴承套设于连接轴112，并与导向槽9滑动配合，以减少第一齿条4和第二齿条7在运动时所产生的摩擦力。该连接轴112设于支架10，且垂直于导向槽9，例如，该连接轴112的两端设有垂直于连接轴112的支撑横梁101，该支撑横梁101的两端分别设有支撑立柱102，该支撑立柱102垂直固定于底座2的底板21。其中，该连接轴112通过轴支座15固定于支撑横梁101，该支撑横梁101与滑槽22平行设置。该支撑横梁101与该支撑立柱102构成了上述的支架10。此外，该支撑横梁101和支撑立柱102的材料例如可以为槽钢或空心方钢，以槽钢为例，将槽钢焊接成型后再经机加工处理，以满足试验过程中机械强度、刚度或强度等要求。此外，该连接轴112和滚动轴承均为成品件装配成型，其强度和刚度满足试验要求。

在一实施方式中，本公开实施方式的扭转试验装置还包括角度检测装置12，角度检测装置12分别设于第一齿轮3和第二齿轮6，以测量第一齿轮3和第二齿轮6的转动角度。具体来说，该角度检测装置12可以为角度传感器，以设于第一齿轮3的角度传感器为例，该角度传感器的一端通过Z型支架122与第一齿轮3连接，该角度传感器的另一端通过传感器约束空心台阶轴121与第一齿轮轴14连接。通过角度检测装置12可以实时检测第一齿轮3和第二齿轮6的转动角度，进而得到试验件1的扭转角度，并与通过第一齿条4的直线移动位移所获得的扭转角度进行比对，以提高扭转角度检测的准确性。此外，该Z型支架122和传感器约束空心台阶轴121由铝合金材料在机械加工后经氧化处理得到，满足试验过程所要求的机械强度和刚度。

在一实施方式中，以试验件1为飞机起落架高能筒为例，高能筒的侧面沿母线方向设有两个连接件，高能筒的两端设有摇臂，摇臂上设有与第一齿轮3和第二齿轮6上的插接孔13配合的插接杆。在试验过程中，将该连接件固定于试验件固定座25，再通过插接杆使高能筒与第一齿轮3和第二齿轮6连接。通过连接架8使驱动设备5驱动第一齿条4和第二齿条7直线移动，带动第一齿轮3和第二齿轮6转动，进而驱动高能筒发生扭转。此外，高能筒还设有压力施加装置，该压力施加装置用于在实验过程中给高能筒内部施加28MPa的瞬时(慢速)压力。

本领域技术人员在考虑说明书及实践后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种扭转试验装置，其特征在于，包括：

底座，用于固定一试验件；

传动构件，包括相互啮合的第一齿轮和第一齿条，所述第一齿轮可转动地设于所述底座，且所述第一齿轮与所述试验件可拆卸地固定连接；

驱动设备，用于驱动所述第一齿条直线移动。

2.根据权利要求1所述的扭转试验装置，其特征在于，所述传动构件还包括：

相互啮合的第二齿轮和第二齿条，所述第二齿轮可转动地设于所述底座且与所述第一齿轮具有同一转动轴线，所述第二齿轮与所述试验件可拆卸地固定连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮将所述试验件夹持于所述第一齿轮与所述第二齿轮之间；

所述驱动设备还用于驱动所述第二齿条直线移动。

3.根据权利要求2所述的扭转试验装置，其特征在于，所述扭转试验装置还包括：

连接架，所述第一齿条和所述第二齿条平行固定于所述连接架，并通过所述连接架与所述驱动设备连接。

4.根据权利要求3所述的扭转试验装置，其特征在于，所述连接架设有平行于所述第一齿条的导向槽，所述扭转试验装置还包括：

支架，设于所述底座；

导向部件，设于所述支架，且与所述导向槽滑动配合。

5.根据权利要求4所述的扭转试验装置，其特征在于，所述导向部件包括：

连接轴，设于所述支架，且与所述导向槽垂直；

导向轮，可转动地设于所述连接轴，并配合设于所述导向槽内。

6.根据权利要求2所述的扭转试验装置，其特征在于，所述底座包括：

底板，设有滑槽，所述滑槽平行于所述第一齿轮的转动轴线；

第一齿轮座，可滑动的设于所述滑槽内，所述第一齿轮可转动的设于所述第一齿轮座；

第二齿轮座，可滑动的设于所述滑槽内，所述第二齿轮可转动的设于所述第二齿轮座；

试验件固定座，固定于所述滑槽内，且位于所述第一齿轮座和所述第二齿轮座之间。

7.根据权利要求2所述的扭转试验装置，其特征在于，所述扭转试验装置还包括：

角度检测装置，所述角度检测装置分别设于所述第一齿轮和所述第二齿轮，以测量所述第一齿轮和所述第二齿轮的转动角度。

8.根据权利要求2所述的扭转试验装置，其特征在于，所述第一齿轮和所述第二齿轮规格相同。

9.根据权利要求2所述的扭转试验装置，其特征在于，所述第一齿轮和所述第二齿轮设有插接孔，所述试验件设有与所述插接孔配合的插接杆。

10.根据权利要求9所述的扭转试验装置，其特征在于，所述插接孔为在所述第一齿轮和所述第二齿轮上形成的径向切槽，以使所述插接杆能够在所述插接孔内沿径向移动。