CN114136767A - 一种模拟多支耳受力的力学试验工装架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及力学模拟实验领域，更为具体来说，本发明涉及一种模拟多支耳受力的力学试验工装架，该力学试验工装架包括与箱体支耳连接的前工装架和后工装架，前工装架与四个箱体支耳均通过转动轴转动连接，前工装架与第一施力荷载转动连接，后工装架与四个箱体支耳同样均通过转动轴转动连接，后工装架与第二施力荷载转动连接。本发明中，将工装架设置为前工装架和后工装架，使前工装架和后工装架分离，并分别对前工装架和后工装架施加不同的荷载，由于前施工架和后施工架与箱体支耳均为转动连接，因此施力荷载可以通过前工装架和后工装架直接将力传递至箱体支耳上，便于模拟真实受力情况，减小多余分力的产生，达到了精准控制模拟受力的目的。

Description

一种模拟多支耳受力的力学试验工装架

技术领域

本发明涉及力学模拟实验领域，更为具体来说，本发明涉及一种模拟多支耳受力的力学试验工装架。

背景技术

由于用户需求越来越个性化、多样化，怎样提高小批量设备的设计制造效率，成为了企业要解决的重点。小批量设备中的核心部件，通常是定制产品，成本高昂，为了避免在研制阶段对其造成破坏，就需要研制力学试验工装来模拟受力。

如图1所示的一个箱体，箱体的底架固定连接有四个箱体支耳3，四个箱体支耳3均为双耳片支耳，四个箱体支耳3分为两组分别为第一组箱体支耳31和第二组箱体支耳32，每组的两个箱体支耳3分别与箱体的两侧固定连接，箱体上方后端受到一个倾斜向下的力F3。根据箱体接口要求，在设计力学实验工装时，转化为已知箱体后端载荷F3的大小和方向，再对箱体施加一个前端载荷F4，使得一侧支耳上分别受到F1和F2的力。现有的工装常采用整体焊接的工装对支耳施加载荷，但是对于多个支耳同时受力的复杂受力情况，两个荷载在传递过程中互相干扰，因此整体焊接工装容易出现模拟受力不可控的情况。

鉴于前述要求，需要一种模拟多支耳受力的力学试验工装架。

发明内容

鉴于整体工装容易出现模拟受力不可控的情况，本发明创新地提供了一种模拟多支耳受力的力学试验工装架，该力学试验工装架分为前工装架和后工装架，前工装架和后工装架分离，分别对前工装架和后工装架施加荷载，利用前工装架和后工装架分别对每个支耳均施加F1和F2的力，模拟真实受力情况，减小多余分力的产生，达到了精准控制模拟受力的目的。

为实现上述的技术目的，本发明公开了一种模拟多支耳受力的力学试验工装架，该力学试验工装架包括与箱体支耳连接的前工装架和后工装架，前工装架与四个箱体支耳均通过转动轴转动连接，前工装架与第一施力荷载转动连接，后工装架与四个箱体支耳同样均通过转动轴转动连接，后工装架与第二施力荷载转动连接。

通过上述技术方案，将工装架设置为前工装架和后工装架，使前工装架和后工装架分离，并分别对前工装架和后工装架施加不同的荷载，并且由于前施工架和后施工架与箱体支耳均为转动连接，因此施力荷载可以通过前工装架和后工装架直接将力传递至箱体支耳上，便于模拟真实受力情况，减小多余分力的产生，达到了精准控制模拟受力的目的。

进一步的，所述前工装架包括前横梁、前侧梁和前连接杆，前横梁与第一施力荷载转动连接，前横梁与箱体平行设置，前侧梁设置有两个，两个前侧梁分别设置在箱体的两侧，每个前侧梁的一端均与前横梁固定连接，前横梁的另一端分别与两个第一组箱体支耳转动连接，前连接杆设置有两个，两个前连接杆分别设置在箱体的两侧，前连接杆的一端与前横梁转动连接，前连接杆的另一端与第二组箱体支耳转动连接。

通过上述改进的技术方案，当第一施力荷载对前工装架施力时，第一施力荷载传递至前横梁，荷载通过前横梁向两边传递，前横梁将部分荷载传递至前侧梁上，前侧梁通过转动连接的转动轴将荷载传递至第一组箱体支耳，前横梁将部分荷载传递至前连接杆，前连接杆通过转动轴传递至第二组箱体支耳，前工装架结构简单，传递荷载时产生的分力较少。

进一步的，所述前横梁包括工字钢、加强板和封口板，加强板设置有若干个，若干个加强板分为两组，两组加强板分别位于工字钢的两个凹槽内，每组加强板沿工字钢的长度方向呈直线均匀分布，每个加强板均与工字钢固定连接，封口板位于工字钢的槽口处，封口板与工字钢和凹槽内的加强板均固定连接。

通过上述改进的技术方案，由于第一施力荷载位于前横梁的中间位置，横梁容易弯曲变形，为了抵抗弯矩，因此将横梁设置为工字钢，并在工字钢的两边凹槽内设置若干个加强板，加强工字钢的强度，并且在槽口设置封口板与工字钢和加强板固定连接，进一步的增强前横梁的整体强度。

进一步的，两个所述前侧梁之间设置有若干个支撑杆，每个支撑杆的两端分别与两个前侧梁固定连接。

通过上述改进的技术方案，由于两个前侧梁长度较长并且长时间受压，因此在两个侧梁之间设置支撑杆，利用支撑杆增强两个前侧梁之间的横向支撑力，减小两个前侧梁的横向变形。

进一步的，所述前横梁固定连接有前受力支耳，前受力支耳与第一施力荷载转动连接，前受力支耳为双耳片支耳，前受力支耳的两个耳片之间设置有连接板，连接板与两个耳片均固定连接。

通过上述改进的技术方案，由于荷载方向不与前横梁的横截面垂直，并且前受力支耳与第一施力荷载连接，因此将前受力支耳设置为双耳片支耳，并在双耳片支耳之间设置连接板用于加强前受力支耳，增加前受力支耳的强度。

进一步的，每个所述前连接杆和每个前侧梁远离前横梁的一端均固定连接一个前支耳，前支耳为单片支耳，前支耳插接在箱体支耳内，转动轴穿过前支耳和箱体支耳，前支耳与箱体支耳均与转动轴转动连接。

通过上述改进的技术方案，将前连接杆和前侧梁均固定连接一个前支耳，并将前支耳设置为单片支耳，将单片支耳插接在箱体支耳内，利用转动轴转动连接前支耳和箱体支耳，避免与后工装架的后支耳接触发生力的传递，进一步精准控制模拟受力。

进一步的，所述后工装架包括后横梁、后侧梁和后连接杆，后横梁与第二施力荷载转动连接，后横梁与箱体平行设置，后侧梁设置有两个，两个后侧梁分别设置在箱体的两侧，每个后侧梁的一端均与后横梁固定连接，后侧梁的另一端分别与两个第一组箱体支耳转动连接，后连接杆设置有两个，两个后连接杆分别设置在箱体的两侧，后连接杆的一端与后横梁转动连接，后连接杆的另一端与第二组箱体支耳转动连接。

通过上述改进的技术方案，当第二施力荷载对后工装架施力时，第二施力荷载传递至后横梁时，荷载通过后横梁向两边传递，后横梁将部分荷载传递至后侧梁上，后侧梁通过转动连接的转动轴将荷载传递至第一组箱体支耳，后横梁将部分荷载传递至后连接杆，后连接杆通过转动轴传递至第二组箱体支耳，后工装架结构简单，传递荷载时产生的分力较少。

进一步的，每个所述后连接杆和每个后侧梁远离横梁的一端均固定连接一个后支耳，后支耳为双片支耳，箱体支耳位于后支耳内，转动轴穿过后支耳和箱体支耳，后支耳与箱体支耳均与转动轴转动连接。

通过上述改进的技术方案，将后连接杆和后侧梁均固定连接一个后支耳，并将后支耳设置为双片支耳，将双片支耳放置在箱体支耳的两侧，使箱体支耳位于后支耳的双片支耳内，利用转动轴转动连接后支耳和箱体支耳，避免与前工装架的前支耳接触发生力的传递，进一步精准控制模拟受力。

本发明的有益效果为：

与现有技术相比，本发明提供的一种模拟多支耳受力的力学试验工装架，通过将工装架设置为前工装架和后工装架，使前工装架和后工装架分离，并分别对前工装架和后工装架施加不同的荷载，并且由于前施工架和后施工架与箱体支耳均为转动连接，因此施力荷载可以通过前工装架和后工装架直接将力传递至箱体支耳上，便于模拟真实受力情况，减小多余分力的产生，达到了精准控制模拟受力的目的。

附图说明

图1为箱体单边受力的示意图。

图2为模拟多支耳受力的力学试验工装架的结构示意图。

图3为前工装架的结构示意图。

图4为前横梁的结构示意图。

图5为后工装架的结构示意图。

图中，

1、前工装架；11、前横梁；111、工字钢；112、加强板；113、封口板；12、前侧梁；121、支撑杆；13、前连接杆；14、前支耳；2、后工装架；21、后横梁；22、后侧梁；23、后连接杆；24、后支耳；3、箱体支耳；31、第一组箱体支耳；32、第二组箱体支耳；4、前受力支耳；41、连接板；5、转动连接装置；51、转动连接双支耳；52、转动连接单支耳；53、转动连接轴；6、转动轴；7、后受力支耳。

具体实施方式

下面结合说明书附图的图2-图5对本发明提供的一种模拟多支耳受力的力学试验工装架的技术方案进行详细的解释和说明，显然地，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为模拟多支耳受力的力学试验工装架的结构示意图。本实施例具体公开了一种模拟多支耳受力的力学试验工装架，该力学试验工装架包括前工装架1和后工装架2，前工装架1与四个箱体支耳3均通过转动轴6转动连接，前工装架1远离箱体支耳3的一端与第一施力荷载转动连接，后工装架2与四个箱体支耳3同样均通过转动轴6转动连接，后工装架2远离箱体支耳3的一端与第二施力荷载转动连接。使用工装架时，首先移动前工装架1与四个箱体支耳3均转动连接，再移动后工装架2与四个箱体支耳3均转动连接，然后将第一施力荷载与前工装架1连接，再将第二施力荷载与后工装架2连接，然后启动第一施力荷载对前工装架1施加荷载，荷载通过前工装架1传递至四个箱体支耳3处，再启动第二施力荷载，第二施力荷载通过后工装架2传递至四个箱体支耳3处，便于模拟真实受力情况，减小多余分力的产生，达到了精准控制模拟受力的目的。

参照图1和图2，前工装架1包括前横梁11、前侧梁12和前连接杆13，前横梁11与箱体平行设置，前横梁11固定连接有前受力支耳4，前受力支耳4位于前横梁11中间位置，前受力支耳4与第一施力荷载转动连接，前受力支耳4为双耳片支耳，前受力支耳4的两个耳片之间设置有连接板41，连接板41与两个耳片均固定连接；前侧梁12设置有两个，两个前侧梁12分别设置在箱体的两侧，每个前侧梁12的一端均与前横梁11固定连接，每个前侧梁12的另一端均固定连接有一个前支耳14，两个前侧梁12之间设置有若干个支撑杆121，本实施例中支撑杆121设置为两个，两个支撑杆121平行设置，每个支撑杆121的两端分别与两个前侧梁12固定连接；前连接杆13设置有两个，两个前连接杆13分别设置在箱体的两侧，每个前连接杆13的一端与前横梁11通过转动连接装置5转动连接，前连接杆13的另一端同样固定连接一个前支耳14，前支耳14为单片支耳，前支耳14插接在箱体支耳3的双片支耳内，转动轴6穿过前支耳14和箱体支耳3，前支耳14与箱体支耳3均与转动轴6转动连接。

使用前工装架1时，第一施力荷载通过前受力支耳4对前横梁11施加荷载，第一施力荷载经过前横梁11向两边传递，前横梁11将部分荷载传递至前侧梁12上，前侧梁12通过转动连接的转动轴6将荷载传递至第一组箱体支耳31，前横梁11通过转动连接装置5将部分荷载传递至前连接杆13，前连接杆13通过转动轴6传递至第二组箱体支耳32，前工装架1结构简单，便于分析荷载的传递，传递荷载时产生的分力较少。

参照图3，前横梁11包括工字钢111、加强板112和封口板113，加强板112设置有若干个，若干个加强板112分为两组，两组加强板112分别位于工字钢111的两个凹槽内，每组加强板112均沿工字钢111的长度方向呈直线均匀分布，每个加强板112均与工字钢111固定连接，封口板113设置有两个，两个封口板113分别位于工字钢111的两个凹槽的槽口处，封口板113与工字钢111和凹槽内的每个加强板112均固定连接。由于第一施力荷载位于前横梁11的中间位置，横梁容易弯曲变形，因此利用加强板112和封口板113增强前横梁11的整体强度。

参照图4，后工装架2包括后横梁21、后侧梁22和后连接杆23，后横梁21与前横梁11平行设置，后横梁21与前横梁11采用同样的结构，后横梁21固定连接有后受力支耳7，后受力支耳7位于后横梁21中间位置，后受力支耳7与前受力支耳4采用同样的结构，后受力支耳7与第二施力荷载转动连接；后侧梁22设置有两个，两个后侧梁22分别设置在箱体的两侧，每个后侧梁22的一端均与后横梁21固定连接，后侧梁22的另一端均固定连接有一个后支耳24，每个后连接杆23的一端与后横梁21均同样通过转动连接装置5转动连接，后连接杆23的另一端同样固定连接一个后支耳24，后支耳24为双片支耳，箱体支耳3位于后支耳24内，转动轴6依次穿过后支耳24的一个耳片、箱体支耳3的一个耳片、前支耳14、箱体支耳3的另一个耳片和后支耳24的另一个耳片，前支耳14、后支耳24与箱体支耳3均与转动轴6转动连接。

第二施力荷载传递至后横梁21时，荷载通过后横梁21向两边传递，后横梁21将部分荷载传递至后侧梁22上，后侧梁22通过转动连接的转动轴6将荷载传递至第一组箱体支耳31，后横梁21通过转动装置将部分荷载传递至后连接杆23，后连接杆23通过转动轴6传递至第二组箱体支耳32。

参照图2和图4，转动连接装置5包括转动连接双支耳51、转动连接单支耳52和转动连接轴53，前横梁11和后横梁21均固定连接两个转动连接双支耳51，前连接杆13和后连接杆23远离箱体支耳3的一端均固定连接一个转动连接单支耳52，转动连接单支耳52插接在转动连接双支耳51内，转动连接轴53的一端依次穿过转动连接双支耳51的一个耳片、转动连接单支耳52、转动连接双支耳51的另一个耳片，转动连接双支耳51和转动连接单支耳52与转动连接轴53均转动连接。

本发明实施例一种模拟多支耳受力的力学试验工装架的实施原理为：使用工装架时首先移动前工装架1带动前侧梁12和前连接杆13靠近箱体，使两个前侧梁12和两个前连接杆13分别位于箱体的两侧，前侧梁12和前连接杆13带动前支耳14插接在箱体支耳3内；然后移动后工装架2，后工装架2带动侧梁和后连接杆23靠近箱体，使两个后侧梁22和两个后连接杆23分别位于箱体的两侧，后侧梁22和后连接杆23带动后支耳24插接在箱体支耳3的外侧，然后再移动转动轴6依次穿过后支耳24的一个耳片、箱体支耳3的一个耳片、前支耳14、箱体支耳3的另一个耳片和后支耳24的另一个耳片，将第一施力荷载与前受力支耳4转动连接，再第二施力荷载与后受力支耳7转动连接，完成工装架的安装。

第一施力荷载通过前受力支耳4对前横梁11施加荷载，第一施力荷载经过前横梁11向两边传递，前横梁11将部分荷载传递至前侧梁12上，前侧梁12通过转动连接的转动轴6将荷载传递至第一组箱体支耳31，前横梁11通过转动连接装置5将部分荷载传递至前连接杆13，前连接杆13通过转动轴6传递至第二组箱体支耳32；第二施力荷载传递至后横梁21时，荷载通过后横梁21向两边传递，后横梁21将部分荷载传递至后侧梁22上，后侧梁22通过转动连接的转动轴6将荷载传递至第一组箱体支耳31，后横梁21通过转动连接装置5将部分荷载传递至后连接杆23，后连接杆23通过转动轴6传递至第二组箱体支耳32，综上，通过上述步骤，两个不同的施力荷载分别通过前工装架1和后工装架2直接将两个不同的力传递至每个箱体支耳3上，便于模拟真实受力情况，减小多余分力的产生，达到了精准控制模拟受力的目的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种模拟多支耳受力的力学试验工装架，其特征在于：该力学试验工装架包括与箱体支耳(3)连接的前工装架(1)和后工装架(2)，前工装架(1)与四个箱体支耳(3)均通过转动轴(6)转动连接，前工装架(1)与第一施力荷载转动连接，后工装架(2)与四个箱体支耳(3)同样均通过转动轴(6)转动连接，后工装架(2)与第二施力荷载转动连接。

2.根据权利要求1所述的模拟多支耳受力的力学试验工装架，其特征在于：所述前工装架(1)包括前横梁(11)、前侧梁(12)和前连接杆(13)，前横梁(11)与第一施力荷载转动连接，前横梁(11)与箱体平行设置，前侧梁(12)设置有两个，两个前侧梁(12)分别设置在箱体的两侧，每个前侧梁(12)的一端均与前横梁(11)固定连接，前侧梁(12)的另一端分别与两个第一组箱体支耳(31)转动连接，前连接杆(13)设置有两个，两个前连接杆(13)分别设置在箱体的两侧，前连接杆(13)的一端与前横梁(11)转动连接，前连接杆(13)的另一端与第二组箱体支耳(32)转动连接。

3.根据权利要求2所述的模拟多支耳受力的力学试验工装架，其特征在于：所述前横梁(11)包括工字钢(111)、加强板(112)和封口板(113)，加强板(112)设置有若干个，若干个加强板(112)分为两组，两组加强板(112)分别位于工字钢(111)的两个凹槽内，每组加强板(112)沿工字钢(111)的长度方向呈直线均匀分布，每个加强板(112)均与工字钢(111)固定连接，封口板(113)位于工字钢(111)的槽口处，封口板(113)与工字钢(111)和凹槽内的加强板(112)均固定连接。

4.根据权利要求2所述的模拟多支耳受力的力学试验工装架，其特征在于：两个所述前侧梁(12)之间设置有若干个支撑杆(121)，每个支撑杆(121)的两端分别与两个前侧梁(12)固定连接。

5.根据权利要求2所述的模拟多支耳受力的力学试验工装架，其特征在于：所述前横梁(11)固定连接有前受力支耳(4)，前受力支耳(4)与第一施力荷载转动连接，前受力支耳(4)为双耳片支耳，前受力支耳(4)的两个耳片之间设置有连接板(41)，连接板(41)与两个耳片均固定连接。

6.根据权利要求2所述的模拟多支耳受力的力学试验工装架，其特征在于：每个所述前连接杆(13)和每个前侧梁(12)远离前横梁(11)的一端均固定连接一个前支耳(14)，前支耳(14)为单片支耳，前支耳(14)插接在箱体支耳(3)内，转动轴(6)穿过前支耳(14)和箱体支耳(3)，前支耳(14)与箱体支耳(3)均与转动轴(6)转动连接。

7.根据权利要求1所述的模拟多支耳受力的力学试验工装架，其特征在于：所述后工装架(2)包括后横梁(21)、后侧梁(22)和后连接杆(23)，后横梁(21)与第二施力荷载转动连接，后横梁(21)与箱体平行设置，后侧梁(22)设置有两个，两个后侧梁(22)分别设置在箱体的两侧，每个后侧梁(22)的一端均与后横梁(21)固定连接，后侧梁(22)的另一端分别与两个第一组箱体支耳(31)转动连接，后连接杆(23)设置有两个，两个后连接杆(23)分别设置在箱体的两侧，后连接杆(23)的一端与后横梁(21)转动连接，后连接杆(23)的另一端与第二组箱体支耳(32)转动连接。

8.根据权利要求7所述的模拟多支耳受力的力学试验工装架，其特征在于：每个所述后连接杆(23)和每个后侧梁(22)远离横梁的一端均固定连接一个后支耳(24)，后支耳(24)为双片支耳，箱体支耳(3)位于后支耳(24)内，转动轴(6)穿过后支耳(24)和箱体支耳(3)，后支耳(24)与箱体支耳(3)均与转动轴(6)转动连接。

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