CN117168794B - 双万向节式弹簧寿命测试机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双万向节式弹簧寿命测试机，包括框架、测力装置压缩移动板、旋转圆盘、双万向节传动机构和驱动装置，其中驱动装置驱动旋转圆盘带动双万向节传动机构传动，进而控制压缩移动板相对于测力装置进行往复运动。本发明公开了双万向节式弹簧寿命测试机，提出了一种新型传动方式，通过两个万向节和旋转圆盘、导轨组成的传动机构，可以实现两个以上振幅(往复行程)的控制，能够反映出复杂工况的测试结果，从而解决相关领域将转动转变为往复运动的行程单一的问题，并提高了弹簧寿命测试的效率，进而使检测结果更准确，检测范围更广。

Description

双万向节式弹簧寿命测试机

技术领域

本发明属于弹簧测试设备技术领域，涉及一种双万向节式弹簧寿命测试机

背景技术

弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件，在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状，一般用弹簧钢制成。弹簧的种类复杂多样，按形状划分，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等。

弹簧产品在生产出来以后，需要对每一个批次的产品抽检一些样品进行寿命测试，弹簧产品的寿命测试即是将弹簧进行反复压缩，经过若干次后，检查弹簧产品是否出现裂纹或断裂，从而判断弹簧产品是否符合产品的质量要求。

目前的弹簧寿命测试装置通常使用丝杠、凸轮等传动装置进行传动，凸轮结构决定了往复的行程，且行程固定不可调整，所以对于一台测试机来说，一旦生产成型，其使用工况、测试对象和测试行程就确定。同时，由于凸轮结构也使测试的振幅是单一振幅，对于复杂振幅的工况条件，凸轮结构的测试效果就很难反应出弹簧的真实使用寿命。

发明内容

为此，本发明专利所要解决的技术问题在于克服目前的弹簧寿命测试装置通常使用丝杠、凸轮等传动装置进行传动，传动方式单一且效率较低，检测弹簧种类较少，并存在一定的局限性的问题。

为解决上述技术问题，本发明专利提供了一种双万向节式弹簧寿命测试机，包括

由底板(31)、顶板(35)和支撑导杆(33)连接形成的框架(3)，其中，支撑导杆(33)具有四个，底板(31)、顶板(35)固定连接在支撑导杆(33)的上下两端；

测力装置(7)，位于底板(31)和顶板(35)之间且与二者平行，滑动连接在支撑导杆(33)上并能够沿着支撑导杆(33)竖直移动；

压缩移动板(63)，位于底板(31)和测力装置(7)之间且与二者平行，滑动连接在支撑导杆(33)上并能够沿着支撑导杆(33)竖直移动；压缩移动板(63)的下面设有导轨(61)和滑块(62)，导轨(61)固定连接在压缩移动板(63)的下面，滑块(62)滑动连接在导轨(61)上；

旋转圆盘(41)，可转动地安装在底板(31)上，并且在旋转圆盘(41)上设有驱动部位；

双万向节传动机构(5)，包括第一万向节(51)、连接轴(52)和第二万向节(53)，第一万向节(51)可转动地连接在旋转圆盘(41)的驱动部位，第二万向节(53)可转动地连接在滑块(62)上，连接轴(52)连接第一万向节(51)和第二万向节(53)；

驱动装置(2)，与旋转圆盘(41)连接以驱动旋转圆盘(41)转动。

还包括推力球轴承(42)，连接在旋转圆盘(41)和底板(31)之间，并且旋转圆盘(41)的驱动部位位于推力球轴承(42)的正上方，以对驱动部位提供支撑。

导轨(61)为直线导轨。

旋转圆盘(41)上的驱动部位设有两个，对称地布置在旋转圆盘上；

对应地，双万向节传动机构(5)和滑块(62)也设有两个，其中导轨(61)为椭圆形导轨，且椭圆的中心与旋转圆盘(41)的中心上下对应。

第一万向节(51)包括第一万向节下轴节(511)、第一万向节上轴节(512)、第一万向节十字轴(513)，第一万向节下轴节(511)、第一万向节上轴节(512)通过第一万向节十字轴(513)连接。

第二万向节(53)包括第二万向节下轴节(532)、第二万向节上轴节(531)、第二万向节十字轴(533)，第二万向节下轴节(532)、第二万向节上轴节(531)通过第二万向节十字轴(533)连接。

第一万向节(51)通过第一圆锥滚子轴承(514)与旋转圆盘(41)的驱动部位连接。

第二万向节(53)通过第二圆锥滚子轴承(534)与滑块(62)连接。

驱动装置(2)包括传动轴(21)，传动轴(21)与伺服电机(1)连接。

测力装置(7)包括旋转轮盘(71)、旋转轴(72)、螺纹固定板(73)、试验机测力板(74)和力传感器装置(75)，试验机测力板(74)滑动地连接在支撑导杆(33)上，力传感器装置(75)安装在试验机测力板(74)的下部，旋转轮盘(71)通过旋转轴(72)与螺纹固定板(73)连接，并且螺纹固定板(73)固定在顶板(35)上，以控制试验机测力板(74)的上下移动。

旋转轮盘(71)为手动或电动驱动。

还包括胶垫、脚轮、显示器、按钮、门锁等结构。

导轨为直线导轨，且向下投影在旋转圆盘的中心与边缘之间，从而能够获得两个大小不同的振幅。

有益效果：本发明公开了双万向节式弹簧寿命测试机，提出了一种新型传动方式，通过两个万向节和旋转圆盘、导轨组成的传动机构，可以实现两个以上振幅(往复行程)的控制，能够反映出复杂工况的测试结果，从而解决相关领域将转动转变为往复运动的行程单一的问题，并提高了弹簧寿命测试的效率，进而使检测结果更准确，检测范围更广。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明测试机本体示意图。

图3是本发明测试机本体机架示意图。

图4是本发明传动轴装置及旋转圆盘装置示意图。

图5是本发明旋转圆盘装置及万向节传动机构示意图。

图6是本发明万向节传动机构内部构造图

图7是本发明压缩移动装置示意图。

图8是本发明测试机测力装置示意图。

图9是本发明测试机原理示意图。

图10为本发明测试机的振幅与旋转圆盘转动半径的对应示意图。

附图标记为：

伺服电机1；

驱动装置2、传动轴21、轴承22、轴承端盖23、轴承端盖螺钉231、羊毛毡圈232、键24、端盖25、固定螺栓251；

框架3、底板31、固定螺栓32、支撑导杆33、固定板34、顶板35；

旋转圆盘装置4、旋转圆盘41、推力球轴承42、羊毛毡密封圈43；

双万向节传动机构5、第一万向节51、第一万向节下轴节511、第一万向节上轴节512、第一万向节十字轴513、第一圆锥滚子轴承514、第一圆锥滚子轴承端盖5141、第一圆锥滚子轴承端盖螺钉5142、连接轴52、第二万向节53、第二万向节上轴节531、第二万向节下轴节532、第二万向节十字轴533、第二圆锥滚子轴承534、第二圆锥滚子轴承端盖5341；

压缩移动装置6、导轨61、滑块62、压缩移动板63、线轴承631、螺钉632；

测力装置7、旋转轮盘71、旋转轴72、螺纹固定板73、测力板74、测力板线轴承741、丝杠固定底座742、力传感器装置75、力传感器751、力传感器螺栓752、夹具测试板753；

机架8、按钮81、门锁82、显示器83、支撑调整脚垫84、脚轮85、挡板86、骨架87。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

以下对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实际的实施方式并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

请参照图1-图7示，本发明提供了一种双万向节式弹簧寿命测试机，包括框架3、伺服电机1、驱动装置2、旋转圆盘装置4、双万向节传动机构5、压缩移动装置6、测力装置7；测试机机架7安装在机架8内部左侧，伺服电机1安装在框架3下方，驱动装置2下方通过下方伺服电机1传动，并带动旋转圆盘装置4旋转，其中旋转圆盘装置4安装在测试机机架底板31上方，双万向节传动机构5下方安装在旋转圆盘41上，上方固定在滑块62下方，压缩移动装置6通过双万向节传动机构5带动而进行往复运动，测力装置通7过螺纹板73安装在测试机机架顶板35上，可通过转动旋转轮盘71调节测力装置至压缩移动装置6间的距离。

挡板86安装在骨架87上，门锁82安装在机架8正面挡板上，可用于打开或关闭挡板，屏幕83安装在机架8右上方，可用于观测相关试验参数，按钮81可用来控制测试机的启停与调整相关参数，支撑调整脚垫84安装在机架8下方，用于固定整个测试机，脚轮85安装在支撑调整脚垫84旁，当测试机需要移动时，可调整支撑调整脚垫84高度，依靠脚轮85进行移动。

进一步的，支撑导杆33上下皆依靠固定板34及螺钉32分别与顶板35和底板31固定，支撑导杆33对顶板35和底板31起到支撑作用，同时对压缩移动装置和测力装置7起到导向作用，整个框架3作为测试机测试部分的主要框架。

如图4所示，驱动装置2由传动轴21、轴承22、轴承端盖23、键24、端盖25组成，其中轴承22背朝底板31安装在传动轴21轴肩上，轴承22可减小传动轴运动时的损耗，并可作为支撑，减小传动轴振动，轴承端盖23用于固定轴承22，端盖25用于防止灰尘等进入传动轴21造成磨损。

进一步的，端盖25由螺栓251固定在旋转圆盘41上。

具体的，传动轴圆锥滚子轴承端盖23内部有圆锥滚子轴承端盖羊毛毡圈231，用于防止灰尘等进入传动轴圆锥滚子轴承22，造成损耗，且传动轴圆锥滚子轴承端盖23通过螺钉232与底板31固定。

参考附图4，旋转圆盘装置4包括旋转圆盘41、推力球轴承42、羊毛毡圈43组成，推力球轴承42用于分离可运动的旋转圆盘41与静止的底板31，旋转圆盘41通过内部键槽由键24与传动轴21连接传动，推力球轴承羊毛毡圈43用于防止灰尘等进入推力球轴承42造成磨损。推力球轴承42，连接在旋转圆盘41和底板31之间，并且旋转圆盘41的驱动部位位于推力球轴承42的正上方，以对驱动部位提供支撑。

根据本发明的实施方案，双万向节传动机构5包括第二万向节53、第一万向节51和连接轴52，第二万向节53和第一万向节51通过所述连接轴52连接。

进一步的，第一万向节51包括第一万向节下轴节511、第一万向节上轴节512、第一万向节十字轴513、第一圆锥滚子轴承514，万向节轴承端盖5142，第一万向节下轴节511安装在旋转圆盘41万向节槽内，第一万向节上轴节512与所述连接轴52连接，第一万向节下轴节511和第一万向节上轴节512由第一万向节十字轴513连接，第一圆锥滚子轴承514与第一万向节下轴节511同轴连接，第一圆锥滚子轴承514安装在第一万向节下轴节511下方且第一圆锥滚子轴承514面朝旋转圆盘，圆锥滚子轴承能使第一万向节下轴节511能周向自由转动，第一圆锥滚子轴承端盖5141安装在旋转圆盘41上方，第一圆锥滚子轴承端盖5141通过螺钉与旋转圆盘41固定，并能固定圆锥滚子轴承。

具体的，第二万向节53包括第二万向节上轴节531、第二万向节下轴节532、第二万向节十字轴533、第二圆锥滚子轴承534、第二圆锥滚子轴承端盖5341，第二万向节上轴节531安装在滑块62的万向节槽内，第二万向节下轴节532与所述连接轴52连接，第二万向节上轴节531和第二万向节下轴节532由第二万向节十字轴533连接，圆锥滚子轴承534与第二万向节上轴节531同轴连接，第二圆锥滚子轴承534安装在第二万向节上轴节531下方且第二圆锥滚子轴承534面朝旋转圆盘，圆锥滚子轴承能使第二万向节上轴节531能周向自由转动，第二圆锥滚子轴承端盖5341安装在旋转圆盘41上方，第二圆锥滚子轴承端盖5341通过螺钉与滑块62固定，并能固定圆锥滚子轴承。

参考附图7，压缩移动装置6包括压缩移动板63、滑块62、导轨61、线轴承631，压缩移动板63可通过线轴承631与支撑导杆33产生相对移动，所述导轨61固定在压缩移动板63下端，所述滑块62安装在导轨61上，滑块62可通过调节安装在滑块侧面的固定螺栓621的松紧程度而调节滑块62在导轨61上的位置，从而进一步改变检测参数，压缩移动装置6可通过线轴承631在双万向节传动机构5的传动下进行往复运动。导轨61可以为直线导轨，也可以采用椭圆形或不规则对称形状导轨。当采用椭圆形导轨时，旋转圆盘41上的驱动部位设有两个，对称地布置在旋转圆盘上；对应地，双万向节传动机构5和滑块62也设有两个，且椭圆的中心与旋转圆盘41的中心上下对应。这样就实现了双驱动的结构，从而使测力装置和压缩移动板的受力更为均衡，避免单侧受力产生的不平衡问题，使测试的结果更为准确。

具体的，线轴承631内部具有多个滚珠，可相对支持杆进行滚动而非滑动。从而减小摩擦等。

如图8所示，测力装置7包括旋转轴72、旋转轮盘71、螺纹固定板73、试验机测力板74、丝杠固定底座742、力传感器75、测试夹具板753。试验机测力板74滑动地连接在支撑导杆33上，力传感器装置75安装在试验机测力板74的下部，旋转轮盘71通过旋转轴72与螺纹固定板73连接，并且螺纹固定板73固定在顶板35上，以控制试验机测力板74的上下移动；旋转轮盘71安装在旋转轴72上，旋转轴72中段通过螺纹连接所述螺纹固定板73，操作者可操作旋转轮盘71，调节初始时测力装置7至压缩移动装置6的距离，旋转轴72下部连接丝杠固定底座742，丝杠固定底座742固定在试验机测力板74上，力传感器75固定在试验机测力板74下发，测试夹具板753安装在力传感器75下方，力传感器75可测量弹簧压缩受力，让操作者进一步了解试验过程。

具体的，线轴承741内部具有多个滚珠，可相对支持杆进行滚动而非滑动。从而减小摩擦等。旋转轮盘71为手动或电动驱动。

参考图9，图中虚线所示压缩移动装置为压缩移动装置至最低点时的位置，图中压缩移动装置实验所示位置为压缩移动装置至最高点时的位置。

进一步的，旋转轴72中段设有螺纹，可与螺纹固定板进行螺纹配合，并可调节相对位置。

如图10所示，以直线形式的导轨61为例，每个旋转圆盘41的驱动部位的转动半径为R，从而可以根据导轨61相对旋转圆盘位置的不同，给出了三个不同的示例。当导轨位于旋转圆盘的中心时，会产生两个振幅A1和A2，此时两个振幅相等；当导轨偏离旋转圆盘的中心时，也会产生两个振幅A3和A4，此时A3＞A4，从而得到两个大小不等的振幅；当导轨位于旋转圆盘的边缘时，此时产生一个振幅A5。也就是说，根据本发明提供的原理，当导轨位于旋转圆盘的中心和边缘之间，即可获得两个大小不同的振幅，从而可以模拟更复杂的工况，得到更为准确的测试结果。

导轨61除了可以是直线导轨结构，也可以采用非直线导轨结构，例如可以是曲线结构。导轨61也可以采用闭合结构，例如规则的椭圆形，或者不规则的圆滑导轨结构。由于这些形式的导轨结构比较复杂，从而与旋转圆盘结合之后的振幅对应关系也更为复杂，但是其原理与直线导轨的结构原理相同。也就是说，当采用其他导轨形式，可以获得三个甚至更多大小不同的振幅，从而可以模拟出更为复杂的测试工况，这样获得的测试结果与现有技术单一振幅的测试装置相比，无疑更加精准。

由于本发明没有采用传统的凸轮结构，而是采用旋转圆盘和导轨配合的形式，而旋转圆盘和导轨均处于开放式的区域，也就是旋转圆盘和导轨更便于拆卸和更换，与现有技术的凸轮传动结构位于传动机构的中心区域，很难拆卸，更难更换不同尺寸。这样就使得本发明提供的设计思路具有较大的优越性，特别是在模拟复杂测试工况时，具有良好的效果，提供的测试结果也更加准确，是现有技术的测试装置所无法实现的。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.双万向节式弹簧寿命测试机，其特征在于：包括

由底板（31）、顶板（35）和支撑导杆（33）连接形成的框架（3），其中，支撑导杆（33）具有四个，底板（31）、顶板（35）固定连接在支撑导杆（33）的上下两端；

测力装置（7），位于底板（31）和顶板（35）之间且与二者平行，滑动连接在支撑导杆（33）上并能够沿着支撑导杆（33）竖直移动；

压缩移动板（63），位于底板（31）和测力装置（7）之间且与二者平行，滑动连接在支撑导杆（33）上并能够沿着支撑导杆（33）竖直移动；压缩移动板（63）的下面设有导轨（61）和滑块（62），导轨（61）固定连接在压缩移动板（63）的下面，滑块（62）滑动连接在导轨（61）上；

旋转圆盘（41），可转动地安装在底板（31）上，并且在旋转圆盘（41）上设有驱动部位；

双万向节传动机构（5），包括第一万向节（51）、连接轴（52）和第二万向节（53），第一万向节（51）可转动地连接在旋转圆盘（41）的驱动部位，第二万向节（53）可转动地连接在滑块（62）上，连接轴（52）连接第一万向节（51）和第二万向节（53）；

驱动装置（2），与旋转圆盘（41）连接以驱动旋转圆盘（41）转动；

旋转圆盘（41）上的驱动部位设有两个，对称地布置在旋转圆盘上；

对应地，双万向节传动机构（5）和滑块（62）也设有两个，其中导轨（61）为椭圆形导轨，且椭圆的中心与旋转圆盘（41）的中心上下对应；

第一万向节（51）通过第一圆锥滚子轴承（514）与旋转圆盘（41）的驱动部位连接；

第二万向节（53）通过第二圆锥滚子轴承（534）与滑块（62）连接；

测力装置（7）包括旋转轮盘（71）、旋转轴（72）、螺纹固定板（73）、试验机测力板（74）和力传感器装置（75），试验机测力板（74）滑动地连接在支撑导杆（33）上，力传感器装置（75）安装在试验机测力板（74）的下部，旋转轮盘（71）通过旋转轴（72）与螺纹固定板（73）连接，并且螺纹固定板（73）固定在顶板（35）上，以控制试验机测力板（74）的上下移动。

2.根据权利要求1所述的测试机，其特征在于，

还包括推力球轴承（42），连接在旋转圆盘（41）和底板（31）之间，并且旋转圆盘（41）的驱动部位位于推力球轴承（42）的正上方，以对驱动部位提供支撑。

3.根据权利要求1所述的测试机，其特征在于，

导轨（61）为直线导轨。

4.根据权利要求1所述的测试机，其特征在于，

第一万向节（51）包括第一万向节下轴节（511）、第一万向节上轴节（512）、第一万向节十字轴（513），第一万向节下轴节（511）、第一万向节上轴节（512）通过第一万向节十字轴（513）连接；

第二万向节（53）包括第二万向节下轴节（532）、第二万向节上轴节（531）、第二万向节十字轴（533），第二万向节下轴节（532）、第二万向节上轴节（531）通过第二万向节十字轴（533）连接。

5.根据权利要求1所述的测试机，其特征在于，

驱动装置（2）包括传动轴（21），传动轴（21）与伺服电机（1）连接。

6.根据权利要求1所述的测试机，其特征在于，

旋转轮盘（71）为手动或电动驱动。

7.根据权利要求1所述的测试机，其特征在于，

还包括胶垫、脚轮、显示器、按钮、门锁结构；

导轨为直线导轨，且向下投影在旋转圆盘的中心与边缘之间，从而能够获得两个大小不同的振幅。