CN111855042A - 一种碰撞冲击载荷下应力测量装置 - Google Patents

一种碰撞冲击载荷下应力测量装置 Download PDF

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付玉祥
魏维
谢俊
刘首甫
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Abstract

本发明公开了一种碰撞冲击载荷下应力测量装置，包括底板、由三块安装板构成的龙门架，龙门架固定在底板上，龙门架内设有PCB板固定机构，PCB板的两端被固定在PCB板固定机构上，PCB板的正上方设有对PCB板施加碰撞冲击的碰撞冲击载荷发生机构，碰撞冲击载荷发生机构上端与动力传动机构连接，动力传动机构固定在龙门架的顶部；PCB板上贴设有应变片，应变片通过数据线与应变仪连接，应变仪与计算机连接，应变仪将测量到的应变数据传输至计算机上。该装置结构简单，操作方便，可实现单次碰撞冲击和循环碰撞冲击载荷下应力的测量，通过应变片测量出待测点应力动态变化状态，将相应数据传输至计算机进行计算分析，来验证软件仿真的正确性，达到了实验研究要求。

Description

一种碰撞冲击载荷下应力测量装置
技术领域
本发明涉及实验室仪器及设备技术领域，具体是一种碰撞冲击载荷下应力测量装置。
背景技术
电子产品在生产、运输及使用中不可避免会受到温度循环、弯曲、扭转、振动、冲击等不同因素的作用而导致失效，相关研究表明电子元器件的失效70%是由于焊点失效而引起的。目前国内外学者对温度循环、弯曲、扭转、振动等因素引起的失效做了很多相关研究，但在冲击因素下仅仅对跌落冲击引起的失效进行了相关研究，在碰撞冲击载荷下引起失效研究较少，且相关试验装置较为缺乏。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，而提供一种碰撞冲击载荷下应力测量装置。
实现本发明目的的技术方案是：
一种碰撞冲击载荷下应力测量装置，包括底板、由三块安装板构成的一体式龙门架，龙门架固定在底板上，龙门架内设有PCB板固定机构，待测PCB板的两端被固定在PCB板固定机构上，待测PCB板的正上方设有对PCB板施加碰撞冲击的碰撞冲击载荷发生机构，碰撞冲击载荷发生机构上端与动力传动机构连接，动力传动机构固定在龙门架顶部安装板的下表面；待测PCB板上贴设有应变片，应变片通过数据线与应变仪连接，应变仪与计算机连接，应变仪将测量到的应变数据传输至计算机上。
所述的PCB板固定机构，包括一对相互平行设置的移动板，移动板之间通过柱形导轨连接并可以在柱形导轨上移动，柱形导轨的两端固定在龙门架两侧的安装板上，每块移动板上设有齿条，两个齿条通过齿轮轴连接，齿轮轴设在一对固定于底板的支架上，齿轮轴的一端设有手轮，通过摇动手轮使齿轮轴带动齿条，从而使移动板在柱形导轨上移动，调节两移动板之间的距离；每块移动板的顶部设有PCB板放置槽，待测PCB板架设在两放置槽之间并被固定。
所述的动力传动机构，包括步进电机、减速器，步进电机和减速器固定在龙门架顶部安装板的下表面，步进电机通过联轴器与减速器连接。
所述的碰撞冲击载荷发生机构，包括偏心轮，偏心轮的一侧通过偏心轮转轴与减速器连接，偏心轮的另一侧通过偏心轴与连杆的上端连接，连杆的下端与滑块的上端连接，滑块安装在滑槽内，滑块的下端与推杆的一端连接，推杆的另一端固定有锤头；滑槽通过L形安装件固定在减速器上；锤头位于待测PCB板中心位置的正上方。
所述的锤头内部设有加速度传感器，加速度传感器与计算机连接，加速度传感器将测量到的加速度信号传输至计算机。
所述的碰撞冲击载荷发生机构对待测PCB板施加单次碰撞冲击和循环碰撞冲击，通过动力传动机构的步进电机控制碰撞冲击载荷发生机构实现，实现方法如下：
设步进电机的步距角为α，脉冲信号频率为f 1，减速器传动比为i，偏心轮转一周则实现一次碰撞冲击，将实现一次碰撞冲击步进电机所需的多个脉冲信号作为一组信号，一组信号的脉冲个数为n个，所需时间为t 1，则：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
若为单次碰撞冲击，则给步进电机发送一组脉冲信号即可；
若为循环碰撞冲击，则给步进电机循环发送多组信号，在每组信号发送之间停留一段时间t 2，则PCB板所受循环碰撞冲击频率为f 2，则：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
。
本发明提供的一种碰撞冲击载荷下应力测量装置，该装置结构简单，操作方便，利用该装置可实现单次碰撞冲击和循环碰撞冲击载荷下应力的测量，通过应变片测量出待测点应力动态变化状态，并将相应数据传输至计算机进行计算分析，来验证软件仿真的正确性，达到了实验研究要求。
附图说明
图1为一种碰撞冲击载荷下应力测量装置的轴测图；
图2为一种碰撞冲击载荷下应力测量装置的正视图；
图3为PCB板固定机构的结构示意图；
图4为碰撞冲击载荷发生机构的结构示意图；
图中：1-1.龙门架侧板 1-2.龙门架顶部安装板 1-3.底板 2.PCB板固定机构 2-1.移动板 2-2.齿条 2-3.齿轮轴 2-4.支架 2-5.手轮 2-6.紧固板 2-7.紧固螺栓3.动力传动机构 3-1.步进电机 3-2.联轴器 3-3.减速器 4.碰撞冲击载荷发生机构4-1.偏心轮 4-2.偏心轮转轴 4-3.偏心轴 4-4.连杆 4-5.滑槽 4-6.L形安装件 4-7.滑块 4-8.推杆 4-9.锤头 5.待测PCB板 6.应变仪 7.计算机 8.柱形导轨。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容做进一步阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
如图1所示，一种碰撞冲击载荷下应力测量装置，包括底板1-3、由三块安装板构成的一体式龙门架，龙门架固定在底板1-3上，龙门架内设有PCB板固定机构2，待测PCB板5的两端被固定在PCB板固定机构2上，待测PCB板5的正上方设有对PCB板施加碰撞冲击的碰撞冲击载荷发生机构4，碰撞冲击载荷发生机构4上端与动力传动机构3连接，动力传动机构3固定在龙门架顶部安装板1-2的下表面；待测PCB板5上贴设有应变片，应变片通过数据线与应变仪6连接，应变仪6与计算机7连接，应变仪5将测量到的应变数据传输至计算机7上。
如图1、图2和图3所示，所述的PCB板固定机构2，包括一对相互平行设置的移动板2-1，移动板2-1之间通过柱形导轨8连接并可以在柱形上移动，柱形导轨8的两端固定在龙门架两侧的安装板1-2上，每块移动板2-1上设有齿条2-2，两个齿条2-2通过齿轮轴2-3连接，两条齿轮2-2分别在齿轮轴2-3的上方和下方，齿条2-2与齿轮轴2-3上的齿轮啮合，齿轮轴2-3架设在一对固定于底板1-3的支架2-5上，齿轮轴2-3的一端设有手轮2-5，通过摇动手轮2-5使齿轮轴2-3上的齿轮带动齿条2-2，从而使移动板2-1在柱形导轨8上移动，调节两移动板2-1之间的距离；每块移动板2-1的顶部设有PCB板放置槽，待测PCB板架5设在两放置槽之间，并将位于放置槽内的待测PCB板5用紧固板2-6压制，用过紧固螺栓2-7将待测PCB板5固定。
所述的动力传动机构3，包括步进电机3-1、减速器3-3，步进电机3-1和减速器3-3固定在龙门架顶部安装板1-2的下表面，步进电机3-1通过联轴器3-2与减速器3-3连接。
如图4所示，所述的碰撞冲击载荷发生机构4，包括偏心轮4-1，偏心轮4-1的一侧通过偏心轮转轴4-2与减速器3-3连接，偏心轮4-1的另一侧通过偏心轴4-3与连杆4-4的上端连接，连杆4-4的下端与滑块4-7的上端连接，滑块4-7安装在滑槽4-5内，滑块4-7的下端与推杆4-8的一端连接，推杆4-8的另一端固定有锤头4-9；滑槽4-5通过L形安装件4-6固定在减速器3-3的下表面上；锤头4-9位于待测PCB板5中心位置的正上方。
所述的锤头4-9内部设有加速度传感器，加速度传感器与计算机连接，加速度传感器将测量到的加速度信号传输至计算机。
所述的碰撞冲击载荷发生机构4对待测PCB板5施加单次碰撞冲击和循环碰撞冲击，通过动力传动机构3的步进电机3-1控制碰撞冲击载荷发生机构4实现，实现方法如下：
设步进电机的步距角为α，脉冲信号频率为f 1，减速器传动比为i，偏心轮转一周则实现一次碰撞冲击，将实现一次碰撞冲击步进电机所需的多个脉冲信号作为一组信号，一组信号的脉冲个数为n个，所需时间为t 1，则：
Figure 944912DEST_PATH_IMAGE002
若为单次碰撞冲击，则给步进电机发送一组脉冲信号即可；
若为循环碰撞冲击，则给步进电机循环发送多组信号，在每组信号发送之间停留一段时间t 2，则PCB板所受循环碰撞冲击频率为f 2，则：
Figure 330894DEST_PATH_IMAGE004
。

Claims (6)

1.一种碰撞冲击载荷下应力测量装置，其特征在于，包括底板、由三块安装板构成的一体式龙门架，龙门架固定在底板上，龙门架内设有PCB板固定机构，待测PCB板的两端被固定在PCB板固定机构上，待测PCB板的正上方设有对PCB板施加碰撞冲击的碰撞冲击载荷发生机构，碰撞冲击载荷发生机构上端与动力传动机构连接，动力传动机构固定在龙门架顶部安装板的下表面；待测PCB板上贴设有应变片，应变片通过数据线与应变仪连接，应变仪与计算机连接，应变仪将测量到的应变数据传输至计算机上。
2.根据权利要求1所述的一种碰撞冲击载荷下应力测量装置，其特征在于，所述的PCB板固定机构，包括一对相互平行设置的移动板，移动板之间通过柱形导轨连接并可以在柱形导轨上移动，柱形导轨的两端固定在龙门架两侧的安装板上，每块移动板上设有齿条，两个齿条通过齿轮轴连接，齿轮轴设在一对固定于底板的支架上，齿轮轴的一端设有手轮，通过摇动手轮使齿轮轴带动齿条，从而使移动板在柱形导轨上移动，调节两移动板之间的距离；每块移动板的顶部设有PCB板放置槽，待测PCB板架设在两放置槽之间并被固定。
3.根据权利要求1所述的一种碰撞冲击载荷下应力测量装置，其特征在于，所述的动力传动机构，包括步进电机、减速器，步进电机和减速器固定在龙门架顶部安装板的下表面，步进电机通过联轴器与减速器连接。
4.根据权利要求1所述的一种碰撞冲击载荷下应力测量装置，其特征在于，所述的碰撞冲击载荷发生机构，包括偏心轮，偏心轮的一侧通过偏心轮转轴与减速器连接，偏心轮的另一侧通过偏心轴与连杆的上端连接，连杆的下端与滑块的上端连接，滑块安装在滑槽内，滑块的下端与推杆的一端连接，推杆的另一端固定有锤头；滑槽通过L形安装件固定在减速器上；锤头位于待测PCB板中心位置的正上方。
5.根据权利要求4所述的一种碰撞冲击载荷下应力测量装置，其特征在于，所述的锤头内部设有加速度传感器，加速度传感器与计算机连接，加速度传感器将测量到的加速度信号传输至计算机。
6.根据权利要求1所述的一种碰撞冲击载荷下应力测量装置，其特征在于，所述的碰撞冲击载荷发生机构对待测PCB板施加单次碰撞冲击和循环碰撞冲击，通过动力传动机构的步进电机控制碰撞冲击载荷发生机构实现，实现方法如下：
设步进电机的步距角为α，脉冲信号频率为f 1，减速器传动比为i，偏心轮转一周则实现一次碰撞冲击，将实现一次碰撞冲击步进电机所需的多个脉冲信号作为一组信号，一组信号的脉冲个数为n个，所需时间为t 1，则：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
若为单次碰撞冲击，则给步进电机发送一组脉冲信号即可；
若为循环碰撞冲击，则给步进电机循环发送多组信号，在每组信号发送之间停留一段时间t 2，则PCB板所受循环碰撞冲击频率为f 2，则：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112326176A (zh) * 2020-11-10 2021-02-05 东莞市恒宇仪器有限公司 一种婴幼儿背带承载冲击试验机
CN112526325A (zh) * 2020-12-23 2021-03-19 桂林航天工业学院 一种多功能信号处理板低温湿热振动综合实验箱
CN114705571A (zh) * 2022-06-07 2022-07-05 常州凯度机电有限公司 一种用于汽轮机叶片耐冲击力的测试装置

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