CN212845120U - 一种便于原位ebsd测试的微型力学测试台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及材料力学性能测试和显微组织结构原位表征技术领域，特别是一种便于原位EBSD测试的微型力学测试台，包括电机执行机构、加载机构、位置传感机构、力传感机构、基座和外壳，电机输出轴的旋转运动经传递转化为加载机构的直线运动，加载机构对被测试样品施加载荷，位置传感机构实时检测加载机构的相对位置变化给出样品形变量，力传感机构实时探测并给出样品承受的载荷。本实用新型样品夹具设置在原位力学测试台侧面，允许的EBSD探测距离小，空间探测角大，力传感机构和位置传感机构的活动范围在电机执行机构的尺寸范围内，结构紧凑小巧，允许工作距离小，双向对称加载、轴心加载、传动自锁，利于原位显微组织结构研究。

Description

一种便于原位EBSD测试的微型力学测试台

技术领域

本实用新型涉及材料力学性能测试和显微组织结构原位表征技术领域，特别涉及到扫描电子显微镜中的一种便于原位EBSD测试的微型力学测试台。

背景技术

微型力学测试台是兼容于扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）和光学显微镜（OM）等显微组织结构测试平台的一种小型力学性能测试仪器，配合加热器可以对材料加热和施加特定的载荷并给出实时的应力应变数据。电子背散射衍射（EBSD）是一项应用于SEM的新技术，装有EBSD系统的SEM可以将显微形貌和显微取向集于一体,使显微组织形貌与结晶学数据分析很直观地联系起来。因此，在SEM中，微型力学测试台、加热器和EBSD原位分析技术是一组完美的组合，可以对被测试材料在特定温度和载荷条件下进行原位的亚微米级尺度内晶体结构分析，不仅能获得晶体取向信息,还可进行晶界性质研究、晶粒尺寸测量、应变评估、物相鉴定和鉴别等方面的研究分析，对于尽可能详尽地了解和掌握材料在加热、加载条件下的显微组织结构变化规律，深入研究材料的力学性能和失效机制有重要意义。

现有商业化的各种原位微型力学测试台的样品夹具都是设置在测试台中间，而SEM中EBSD探头一般从微型力学测试台的侧面伸入，样品和探头之间很难保证有足够小的探测距离以获得足够强的信号以及足够大的空间探测角；在原位高温拉伸场合，这种结构的微型力学测试台装载加热器极其困难或无法安装，更是难以进行高温拉伸下的原位EBSD表征。

此外，原位力学测试台上一般需要配置力传感机构和位置传感机构，大大限制了测试台的尺寸小型化。EBSD测试时需要将微型力学测试台做一定角度的倾转，较大尺寸的测试台容易导致测试台与扫描电子显微镜中配置的各种敏感探头发生位置干涉，也会限制样品与电镜物镜极靴间的工作距离，影响成像分辨率。

发明内容

为了解决以上问题，本实用新型提供一种应用于微观结构检测分析平台，尤其是扫描电子显微镜中便于原位EBSD测试的微型力学测试台。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种便于原位EBSD测试的微型力学测试台，所述微型力学测试台包括：

用于将电机的旋转运动输出转化为特定速率范围的直线运动，并为微型力学测试台提供动力的电机执行机构；

用于接受所述电机执行机构的动力输入，对被测试样品施加线性载荷的加载机构；

用于实时探测所述加载机构的相对位置并转化为被测试样品形变量输出的位置传感机构；

用于实时探测被测试样品承受的载荷并转换为数字力信号输出的力传感机构；

其中，所述电机执行机构、加载机构、位置传感机构和力传感机构均安装在所述基座上，所述加载机构位于所述电机执行机构的一侧，且所述电机执行机构与所述加载机构传动连接，所述位置传感机构设置在位于所述加载机构的一端，所述力传感机构设置在所述加载机构与所述电机执行机构之间，所述外壳覆盖所述电机执行机构、所述位置传感机构、以及所述加载机构的一部分；

所述力传感机构和位置传感机构与所述电机执行机构控制连接。

进一步，所述电机执行机构包括电机、减速器、交错轴斜齿轮副、蜗轮蜗杆副和丝杠螺母副；

其中，所述交错轴斜齿轮副包括第一斜齿轮和第二斜齿轮；

所述电机的输出轴连接减速器的输入端，所述第一斜齿轮固定在减速器输出轴上，所述第二斜齿轮与所述第一斜齿轮垂直设置，且所述第一斜齿轮与所述第二斜齿轮啮合，所述第二斜齿轮与所述蜗轮蜗杆副的一端固接，所述蜗轮蜗杆副与所述丝杠螺母副传动连接。

进一步，所述蜗轮蜗杆副为单蜗杆或同轴双蜗杆，所述丝杠螺母副采用单丝杠或双丝杠，当所述蜗轮蜗杆副采用单蜗杆时，所述丝杠螺母副采用单丝杠；当所述蜗轮蜗杆副采用同轴双蜗杆时，所述丝杠螺母副采用双丝杠。

进一步，当采用单蜗杆和单丝杠时，所述蜗轮蜗杆副包括单蜗杆和单涡轮，所述丝杠螺母副包括单丝杠和单丝杠螺母；

所述单蜗杆安装在第一支架和第二支架上，与所述电机轴向垂直，所述单涡轮位于所述单蜗杆上方，并与所述单蜗杆啮合，固定在所述单丝杠上；

所述单丝杠为正反牙双向丝杠，所述单丝杠的左旋螺纹和右旋螺纹处分别旋接所述单丝杠螺母，所述单丝杠安装在所述第四支架和第五支架上，与所述电机轴向平行；

所述单蜗杆与所述第一支架和第二支架配合的两端、所述单丝杠与所述第四支架和第五支架配合的两端均设置有支撑轴承；

进一步，所述加载机构包括第一夹具支撑架、第二夹具支撑架、导柱、第一夹具、第二夹具、第一上夹具、第二上夹具、第一夹具限位片和第二夹具限位片；

其中，第一夹具支撑架和第二夹具支撑架固定在单丝螺母上，导柱位于单丝杠和电机之间，平行于单丝杠装配在所述第四支架和第五支架上，导柱穿过第一夹具支撑架和第二夹具支撑架，与第四支架和第五支架配合的两端均设置有支撑轴承，第一夹具支撑架和第二夹具支撑架能够相对于导柱滑动；

第一夹具放置在第一夹具支撑架上，使用第一夹具限位片固定，第一夹具相对于第一夹具支撑架不可活动；第二夹具放置在第二夹具支撑架上，使用第二夹具限位片限位，第二夹具相对于第二夹具支撑架能够在限定范围内转动和轴向滑动；第一上夹具与第一夹具配合固定被测试样品的一端，第二上夹具与第二夹具配合固定被测试样品的另一端。

进一步，当采用同轴双蜗杆和双丝杠时，

所述蜗轮蜗杆副包括双蜗杆和双涡轮；

所述丝杠螺母副包括双丝杠和双丝杠螺母；

其中，所述双蜗杆和双涡轮同轴，且旋向相同；

所述双丝杠为正反牙双向丝杠；

所述双涡轮位于所述双蜗杆上方，与相应蜗杆啮合，所述双涡轮在所述双丝杠上；所述双丝杠的左旋螺纹和右旋螺纹处分别旋接所述双丝杠螺母。

所述单蜗杆和第二蜗杆同轴安装在所述第一支架和第二支架上，所述单丝杠和第二丝杠平行安装在所述第四支架和第五支架的同一高度平面上，与所述电机轴向平行；

所述双蜗杆与所述第一支架和第二支架配合的两端设置有支撑轴承，所述双丝杠与所述第四支架和第五支架配合的两端设置有支撑轴承。

进一步，所述加载机构包括第一夹具支撑架、第二夹具支撑架、第一夹具、第二夹具、第一上夹具、第二上夹具、第一夹具限位片和第二夹具限位片；

其中，第一夹具支撑架和第二夹具支撑架固定在双丝螺母上，第一夹具放置在第一夹具支撑架上，使用第一夹具限位片固定，第一夹具相对于第一夹具支撑架不可活动；第二夹具放置在第二夹具支撑架上，使用第二夹具限位片限位，第二夹具相对于第二夹具支撑架能够在限定范围内转动和轴向滑动；第一上夹具与第一夹具配合固定被测试样品的一端，第二上夹具与第二夹具配合固定被测试样品的另一端。

进一步，所述力传感机构包括力传感器、力传感器支撑底架和力传感器顶板；

所述力传感器支撑底架固定于所述第二夹具支撑架，所述力传感器顶板固定在所述力传感器底架和第二夹具限位片上，所述力传感器位于所述力传感器支撑底架和第二夹具限位片之间，一端固定在所述力传感器顶板，另一端与所述第二夹具螺纹连接；

所述力传感器与所述第二夹具同轴，相对于所述力传感器支撑底架能够滑动；

进一步，所述位置传感机构包括栅尺、栅尺支架、读数头和读数头支架；

所述栅尺支架固定于所述第一夹具支撑架侧面，所述栅尺固定于所述栅尺支架；所述读数头支撑架固定于所述第二夹具支撑架，所述读数头固定于所述读数头支架。

进一步，所述外壳包括主外壳和涡轮外壳，所述主外壳固定于所述基座、第四支架和第五支架，所述涡轮外壳位于涡轮侧面，固定于所述第一支架和第三支架。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的微型力学测试台具有的技术特点为：样品夹具设置在原位测试台的侧面，允许的EBSD探测距离更小，可获得更大的空间探测角，也更容易避免原位测试台触碰探头，保障使用安全；配合原位测试台使用的加热器可以直接利用滑槽等结构从侧面安装固定，使用装配更方便。结构紧凑合理，力传感机构和位置传感机构的活动范围在电机执行机构的尺寸范围内，整体尺寸大大减小；位置传感机构做了防尘、避光、防触碰设计，可保障位置传感机构工作的稳定性和可靠性；双向对称、轴心加载，保证了被测试样品始终轴向受力，形变中心不变；传动自锁，方便原位显微结构研究。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一的微型力学测试台的结构示意图。

图2为本实用新型实施例一的微型力学测试台的取下外壳后的内部结构示意图。

图3为本实用新型实施例二的微型力学测试台的结构示意图。

图4为本实用新型实施例二的微型力学测试台的取下外壳后的内部结构示意图。

图中：

1、基座；2、电机；3、减速器；4、第一支架；5、第一斜齿轮；6、第二斜齿轮；7、单蜗杆；8、双蜗杆；9、单涡轮；10、双涡轮；11、第二支架；12、第三支架；13、单丝杠；14、双丝杠；15、第四支架；16、第五支架；17、单丝螺母；18、双丝螺母； 21、第一夹具支撑架；22、第二夹具支撑架；23、第一夹具；24、第二夹具；25、第一上夹具；26、第二上夹具；27第一夹具限位片；28、第二夹具限位片；29、力传感器支撑底架；30、力传感器；31、力传感器顶板；32、栅尺支架；33、栅尺；34、读数头支架；35、读数头；36、涡轮外壳；37、主外壳；38、样品，39、导柱。

具体实施方式

下面是结合具体附图对本实用新型实施的技术路线、方案进行完整的描述。下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。基于对本实用新型技术和实施描述，本领域或其他人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施实例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型一种便于原位EBSD测试的微型力学测试台，所述微型力学测试台包括：

用于将电机的旋转运动输出转化为特定速率范围的直线运动，并为微型力学测试台提供动力的电机执行机构；

用于接受所述电机执行机构的动力输入，对被测试样品施加线性载荷的加载机构；

用于实时探测所述加载机构的相对位置并转化为被测试样品形变量输出的位置传感机构；

用于实时探测被测试样品承受的载荷并转换为数字力信号输出的力传感机构；

其中，所述电机执行机构、加载机构、位置传感机构和力传感机构均安装在所述基座1上，所述加载机构位于所述电机执行机构的一侧，且所述电机执行机构与所述加载机传动连接，所述位置传感机构设置在位于所述加载机的一端，所述力传感机构设置在所述加载机与所述电机执行机构之间，所述外壳覆盖所述电机执行机构、所述位置传感机构，以及所述加载机构的一部分；

所述力传感机构和位置传感机构与所述电机执行机构控制连接。

所述电机执行机构包括电机2、减速器3、交错轴斜齿轮副、蜗轮蜗杆副和丝杠螺母副；

其中，所述交错轴斜齿轮副包括第一斜齿轮5和第二斜齿轮6，及为一对45°斜齿轮，组成90°转向器。

所述电机2的输出轴连接减速器3的输入端，所述第一斜齿轮5固定在减速器3输出轴上，所述第二斜齿轮6与所述第一斜齿轮5垂直设置，且所述第一斜齿轮5与所述第二斜齿轮6啮合，所述第二斜齿轮6与所述蜗轮蜗杆副的一端固接，所述蜗轮蜗杆副与所述丝杠螺母副传动连接。

所述蜗轮蜗杆副为单蜗杆或同轴双蜗杆，所述丝杠螺母副采用单丝杠或双丝杠，当所述蜗轮蜗杆副采用单蜗杆时，所述丝杠螺母副采用单丝杠；当所述蜗轮蜗杆副采用同轴双蜗杆时，所述丝杠螺母副采用双丝杠。

如图2所示，当采用单蜗杆和单丝杠时，所述蜗轮蜗杆副包括单蜗杆7和单涡轮9，所述丝杠螺母副包括单丝杠13和单丝杠螺母17；

2个单丝杠螺母17尺寸相同；

所述单蜗杆7安装在第一支架4和第二支架11上，与所述电机1轴向垂直，所述单涡轮9位于所述单蜗杆7上方，与所述单蜗杆7啮合，固定在所述单丝杠13上；

所述单丝杠13为正反牙双向丝杠，所述单丝杠13的左旋螺纹和右旋螺纹处分别旋接所述单丝杠螺母17，所述单丝杠13安装在所述第四支架15和第五支架16上，与所述电机轴1向平行；

所述单蜗杆7与所述第一支架4和第二支架11配合的两端、所述单丝杠13与所述第四支架15和第五支架16配合的两端均设置有支撑轴承；

进一步，所述加载机构包括第一夹具支撑架21、第二夹具支撑架22、导柱39、第一夹具13、第二夹具24、第一上夹具25、第二上夹具26、第一夹具限位片27和第二夹具限位片28；

其中，第一夹具支撑架21和第二夹具支撑架22固定在单丝杠螺母17上。导柱39位于单丝杠13和电机2之间，平行于单丝杠13装配在第四支架15和第五支架16上，导柱39穿过第一夹具支撑架21和第二夹具支撑架22，与第四支架15和第五支架16配合的两端均设置有支撑轴承，第一夹具支撑架21和第二夹具支撑架22可以相对于导柱39滑动。第一夹具23放置在第一夹具支撑架21上，使用第一夹具限位片27固定，第一夹具23相对于第一夹具支撑架21不可活动；第二夹具24放置在第二夹具支撑架22上，使用第二夹具限位片28限位，第二夹具24相对于第二夹具支撑架22可以在限定范围内转动和轴向滑动；第一上夹具25与第一夹具23配合固定被测试样品38的一端，第二上夹具26与第二夹具24配合固定被测试样品38的另一端。

如图4所示，当采用同轴双蜗杆和双丝杠时，

所述蜗轮蜗杆副包括双蜗杆8和双涡轮10；

所述丝杠螺母副包括双丝杠14和双丝杠螺母18；

其中，所述双蜗杆8同轴，及旋向和尺寸相同；

所述双涡轮10的规格相同；

所述双丝杠14是旋向、尺寸完全相同的正反牙双向丝杠；

所述4个双丝杠螺母18尺寸相同；

所述双涡轮10位于所述双蜗杆8上方，与相应蜗杆啮合，所述双涡轮10固定在所述双丝杠14上；所述双丝杠14的左旋螺纹和右旋螺纹处分别旋接所述双丝杠螺母18。

所述双蜗杆8同轴安装在所述第一支架4和第二支架11上，所述双丝杠14平行安装在所述第四支架15和第五支架16的同一高度平面上，与所述电机1轴向平行；

所述双蜗杆8与所述第一支架4和第二支架11配合的两端设置有支撑轴承，所述双丝杠14与所述第四支架15和第五支架16配合的两端设置有支撑轴承。

进一步，所述加载机构包括第一夹具支撑架21、第二夹具支撑架22、第一夹具23、第二夹具24、第一上夹具25、第二上夹具26、第一夹具限位片27和第二夹具限位片28；

其中，第一夹具支撑架21和第二夹具支撑架22固定在双丝杠螺母18上，第一夹具23放置在第一夹具支撑架21上，使用第一夹具限位片27固定，第一夹具23相对于第一夹具支撑架21不可活动；第二夹具24放置在第二夹具支撑架22上，使用第二夹具限位片28限位，第二夹具24相对于第二夹具支撑架22可以在限定范围内转动和轴向滑动；第一上夹具25与第一夹具23配合固定被测试样品38的一端，第二上夹具26与第二夹具24配合固定被测试样品38的另一端。

进一步，所述力传感机构包括力传感器30、力传感器支撑底架29和力传感器顶板31；

所述力传感支撑底架29固定于所述第二夹具支撑架22上，所述力传感器顶板31固定在所述力传感器底架29和第二夹具限位片28上，所述力传感器30位于所述力传感器支撑底架29和第二夹具限位片28之间，一端固定在所述力传感器顶板31，另一端与所述第二夹具28螺纹连接；

所述力传感器30与所述第二夹具28同轴，可相对于所述力传感器支撑底架29滑动；

进一步，所述位置传感器机构包括栅尺33、栅尺支架32、读数头35和读数头支架34；

所述栅尺支架32固定于所述第一夹具支撑架21侧面，所述栅尺33固定于所述栅尺支架32上；所述读数头支撑架34固定于所述第二夹具支撑架22，所述读数头35固定于所述读数头支架34上。

进一步，所述外壳包括主外壳37和涡轮外壳36，所述主外壳37固定于所述基座1、第四支架15和第五支架16上，所述涡轮外壳36位于涡轮侧面，固定于所述第一支架4和第三支架12上。

实施例1

参照图1至图2所示，本实施例提供了一种单蜗杆、单丝杠传动式微型力学测试台，包括电机执行机构、加载机构、位置传感机构、力传感机构、基座1和外壳。电机执行机构将电机的旋转运动输出转化为加载机构特定速率范围的直线运动，对被测试样品施加线性载荷，力传感机构实时探测和输出被测试样品承受的载荷，位置传感机构实时探测加载机构的相对位置并输出被测试样品形变量。

电机执行机构包括电机2、减速器3、交错轴斜齿轮副、蜗轮蜗杆副、丝杠螺母副、第一支架4、第二支架11、第三支架12、第四支架15和第五支架16。其中，交错轴斜齿轮副包括第一斜齿轮5和第二斜齿轮6，蜗轮蜗杆副包括单蜗杆7和单涡轮9，丝杠螺母副包括单丝杠13和单丝杠螺母17。电机2输出轴连接减速器3输入端；第一斜齿轮5周向固定在减速器3输出轴上，第二斜齿轮6周向固定在单蜗杆7轴上，第一斜齿轮5和第二斜齿轮6相互啮合，轴间交角90°，第一斜齿轮5位于第二斜齿轮6的上方；单涡轮9位于单蜗杆7上方，与单蜗杆7啮合，周向固定在单丝杠13上；单丝杠13为正反牙双向丝杠，单丝杠13的左旋螺纹和右旋螺纹处分别旋接单丝杠螺母17。第一支架4、第二支架11、第四支架15、第五支架16均垂直安装于基座1上，第一支架4为直角换向支架，第一斜齿轮5和第二斜齿轮6位于第一支架4的内角一侧，减速器3连同电机2卧式固定在第一支架4的第一立板上，与第一斜齿轮5分别位于第一立板的两侧；单蜗杆7安装在第一支架4和第二支架11上，与第二斜齿轮6分别位于第一支架4第二立板的两侧；单涡轮9与单丝杠13的螺纹段分别位于第四支架15的两侧；单丝杠13安装在第四支架15和第五支架16上，与电机2轴向平行；单蜗杆7与第一支架4和第二支架11配合的两端、单丝杠13与第四支架15和第五支架16配合的两端均设置有支撑轴承；第三支架12固定在第一支架4和第二支架11之间，位于单蜗杆7的底部。

加载机构包括第一夹具支撑架21、第二夹具支撑架22、导柱39、第一夹具23、第二夹具24、第一上夹具25、第二上夹具26、第一夹具限位片27和第二夹具限位片28。第一夹具支撑架21和第二夹具支撑架22固定在单丝螺母17上。导柱39位于单丝杠13和电机2之间，平行于单丝杠13装配在第四支架15和第五支架16上，导柱39穿过第一夹具支撑架21和第二夹具支撑架22，与第四支架15和第五支架16配合的两端均设置有支撑轴承，第一夹具支撑架21和第二夹具支撑架22可以相对于导柱39滑动。第一夹具23放置在第一夹具支撑架21上，使用第一夹具限位片27固定，第一夹具23相对于第一夹具支撑架21不可活动；第二夹具24放置在第二夹具支撑架22上，使用第二夹具限位片28限位，第二夹具24相对于第二夹具支撑架22可以在限定范围内转动和轴向滑动；第一上夹具25与第一夹具23配合固定被测试样品38的一端，第二上夹具26与第二夹具24配合固定被测试样品38的另一端。

力传感机构包括力传感器30、力传感器支撑底架29和力传感器顶板31；力传感器支撑底架29固定于第二夹具支撑架22，力传感器顶板31固定在力传感器底架29和第二夹具限位片28上，力传感器30位于力传感器支撑底架29和第二夹具限位片28之间，一端固定在力传感器30顶板，另一端与第二夹具24螺纹连接；力传感器30可相对于力传感器支撑底架29滑动；力传感器30、第一夹具23、第二夹具24和被测试样品38同轴，与电机2分别处于单丝杠13和导柱39的两侧，第一夹具23和第二夹具24的中心轴线与单丝杠13、导柱39的中心轴线位于同一高度平面。

位置传感器包括栅尺33、栅尺支架32、读数头34和读数头支架35，位于第一夹具支撑架21和电机2之间，栅尺支架32固定于第一夹具支撑架21侧面，栅尺33固定于栅尺支架32；读数头支撑架35固定于第二夹具支撑架22，读数头34固定于读数头支架35。

外壳包括主外壳37和涡轮外壳36，主外壳37固定于基座1、第四支架15和第五支架16，涡轮外壳36位于单涡轮9侧面，固定于第一支架4和第三支架12。

电机2输出的转动扭矩经交错轴斜齿轮副（5、6）90°转向传递到单蜗杆7上，再由蜗轮蜗杆副（7、9）90°转向传递给单丝杠13，单丝杠13的旋转运动转化为第一螺母17和第二螺母19平行于电机2轴的相向或背向的同步直线运动，再经第一夹具支撑架21带动第一夹具23，第二夹具支撑架22带动第二夹具24，实现对装载在第一夹具23和第二夹具24上的样品38施加载荷。施加在样品38上的力的传递方向是第二夹具支撑架22→力传感器支撑底架29、第二夹具限位片28→力传感器顶板31→力传感器30→第二夹具24→样品38，样品38通过第二夹具24对力传感器30有一个相等的反作用力，因此力传感器30可以实时给出样品38承受的载荷；栅尺33和读数头35分别固定在第一夹具支撑架21和第二夹具支撑架22上，因此第一夹具支撑架21和第二夹具支撑架22间的相对运动带动栅尺33和读数头35间的同步相对运动，可由位置传感机构获得位置的相对变化量，由于夹具和夹具支撑架的柔度相对于样品形变量极小，第一夹具支撑架21和第二夹具支撑架22间的位置相对变化量可近似视为样品的形变量。

实施例2

参照图3和图4所示，本实施例提供一种双蜗轮蜗杆、双丝杠的微型力学测试台。本实施例结构与实施例1基本相同，与其不同的是，其采用双蜗轮蜗杆副、双丝杠螺母副的传动机构。

双蜗轮蜗杆副包括双蜗杆8和双涡轮10，双丝杠螺母副包括双丝杠14和双丝杠螺母18。其中，双蜗杆8同轴，旋向、尺寸相同；双涡轮10尺寸规格相同；双丝杠14是旋向、尺寸完全相同的正反牙双向丝杠；双涡轮10分别位于双蜗杆8上方，与相应蜗杆啮合，双涡轮10周向固定在双丝杠14上；双丝杠14的左旋螺纹和右旋螺纹处分别旋接双丝杠螺母18。双蜗杆8同轴安装在第一支架4和第二支架11上，与第二斜齿轮6分别位于第一支架4另一个立板的两侧；双涡轮10与双丝杠14的螺纹段位于第四支架15的两侧；双丝杠14平行安装在第四支架15和第五支架16的同一高度平面上，与电机2轴向平行；双蜗杆8与第一支架4和第二支架11配合的两端设置有支撑轴承，双丝杠14与第四支架15和第五支架16配合的两端设置有支撑轴承；第三支架12固定在第一支架4和第二支架11之间，位于双蜗杆8的底部。

第一夹具支撑架21和第二夹具支撑架22安装固定在双丝杠螺母18上。第一夹具23和第二夹具24的中心轴线与双丝杠14的中心轴线位于同一高度平面。

力传感器30、第一夹具23、第二夹具24和被测试样品38同轴，与电机2分别处于双丝杠14的两侧。

本实用新型提供的微型力学测试台可以满足在扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）和光学显微镜（OM）等微观测试平台进行原位拉伸等静力试验，由于夹具设置在原位测试台的侧面，可以允许EBSD探头更靠近样品，获得更大的空间探测角，提高EBSD分析的准确性和数据处理速度；配合原位测试台使用的加热器可以利用滑槽等结构直接从侧面卡入，极大方便加热器的安装。本实用新型实施例结构允许力传感器设置在蜗轮蜗杆同侧，力传感器的位置和活动范围都可以限制在传动部件限制的范围内，大大减小了微型力学测试台在电机轴向的尺寸。位置传感机构设置在电机和夹具支撑架之间，充分利用电机和夹具支撑架的间隙，缩小了微型力学测试台在垂直于电机轴向的尺寸；因此本实用新型实施例的微型力学测试台的整体尺寸相对于现有商业化产品大副减小，可以充分保障使用安全，扩大适用范围。位置传感机构设置在电机和夹具支撑架之间还可以避免使用者触碰，外壳可以防尘、避光，可保障位置传感机构工作的稳定性和可靠性。

本文虽然已经给出了本实用新型的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本实用新型权利范围的限定。

Claims (10)

1.一种便于原位EBSD测试的微型力学测试台，其特征在于，所述微型力学测试台包括：电机执行机构、加载机构、位置传感机构、力传感机构、基座和外壳；

其中，所述电机执行机构、加载机构、位置传感机构和力传感机构均安装在所述基座上，所述加载机构位于所述电机执行机构的一侧，且所述电机执行机构与所述加载机构传动连接，所述位置传感机构设置在所述加载机构的一端，所述力传感机构设置在所述加载机构与所述电机执行机构之间，所述外壳覆盖所述电机执行机构、所述位置传感机构、以及所述加载机构的一部分；

所述力传感机构和位置传感机构与所述电机执行机构控制连接。

2.根据权利要求1所述的微型力学测试台，其特征在于，所述电机执行机构包括电机、减速器、交错轴斜齿轮副、蜗轮蜗杆副和丝杠螺母副；

其中，所述交错轴斜齿轮副包括第一斜齿轮和第二斜齿轮；

所述电机的输出轴连接减速器的输入端，所述第一斜齿轮固定在减速器输出轴上，所述第二斜齿轮与所述第一斜齿轮垂直设置，且所述第一斜齿轮与所述第二斜齿轮啮合，所述第二斜齿轮与所述蜗轮蜗杆副的一端固接，所述蜗轮蜗杆副与所述丝杠螺母副传动连接。

3.根据权利要求2所述的微型力学测试台，其特征在于，所述蜗轮蜗杆副为单蜗杆或同轴双蜗杆，所述丝杠螺母副采用单丝杠或双丝杠，当所述蜗轮蜗杆副采用单蜗杆时，所述丝杠螺母副采用单丝杠；当所述蜗轮蜗杆副采用同轴双蜗杆时，所述丝杠螺母副采用双丝杠。

4.根据权利要求3所述的微型力学测试台，其特征在于，当采用单蜗杆和单丝杠时，所述蜗轮蜗杆副包括单蜗杆和单涡轮，所述丝杠螺母副包括单丝杠和单丝杠螺母；

所述单蜗杆安装在第一支架和第二支架上，与所述电机轴向垂直，所述单涡轮位于所述单蜗杆上方，并与所述单蜗杆啮合，固定在所述单丝杠上；

所述单丝杠为正反牙双向丝杠，所述单丝杠的左旋螺纹和右旋螺纹处分别旋接所述单丝杠螺母，所述单丝杠安装在第四支架和第五支架上，与所述电机轴向平行；

所述单蜗杆与所述第一支架和第二支架配合的两端、所述单丝杠与所述第四支架和第五支架配合的两端均设置有支撑轴承。

5.根据权利要求4所述的微型力学测试台，其特征在于，所述加载机构包括第一夹具支撑架、第二夹具支撑架、导柱、第一夹具、第二夹具、第一上夹具、第二上夹具、第一夹具限位片和第二夹具限位片；

其中，第一夹具支撑架和第二夹具支撑架固定在单丝螺母上，导柱位于单丝杠和电机之间，平行于单丝杠装配在所述第四支架和第五支架上，导柱穿过第一夹具支撑架和第二夹具支撑架，与第四支架和第五支架配合的两端均设置有支撑轴承，第一夹具支撑架和第二夹具支撑架能够相对于导柱滑动；

第一夹具放置在第一夹具支撑架上，使用第一夹具限位片固定，第一夹具相对于第一夹具支撑架不可活动；第二夹具放置在第二夹具支撑架上，使用第二夹具限位片限位，第二夹具相对于第二夹具支撑架能够在限定范围内转动和轴向滑动；第一上夹具与第一夹具配合固定被测试样品的一端，第二上夹具与第二夹具配合固定被测试样品的另一端。

6.根据权利要求4所述的微型力学测试台，其特征在于，当采用同轴双蜗杆和双丝杠时，

所述蜗轮蜗杆副包括双蜗杆和双涡轮；

所述丝杠螺母副包括双丝杠和双丝杠螺母；

其中，所述双蜗杆和双涡轮同轴，且旋向相同；

所述双丝杠为正反牙双向丝杠；

所述双涡轮位于所述双蜗杆上方，与相应蜗杆啮合，所述双涡轮在所述双丝杠上；所述双丝杠的左旋螺纹和右旋螺纹处分别旋接所述双丝杠螺母；

所述单蜗杆和第二蜗杆同轴安装在第一支架和第二支架上，所述单丝杠和第二丝杠平行安装在第四支架和第五支架的同一高度平面上，与所述电机轴向平行；

所述双蜗杆与所述第一支架和第二支架配合的两端设置有支撑轴承，所述双丝杠与所述第四支架和第五支架配合的两端设置有支撑轴承。

7.根据权利要求6所述的微型力学测试台，其特征在于，所述加载机构包括第一夹具支撑架、第二夹具支撑架、第一夹具、第二夹具、第一上夹具、第二上夹具、第一夹具限位片和第二夹具限位片；

其中，第一夹具支撑架和第二夹具支撑架固定在双丝螺母上，使用第一夹具限位片固定，第一夹具相对于第一夹具支撑架不可活动；第二夹具放置在第二夹具支撑架上，使用第二夹具限位片限位，第二夹具相对于第二夹具支撑架能够在限定范围内转动和轴向滑动；第一上夹具与第一夹具配合固定被测试样品的一端，第二上夹具与第二夹具配合固定被测试样品的另一端。

8.根据权利要求5或7所述的微型力学测试台，其特征在于，所述力传感机构包括力传感器、力传感器支撑底架和力传感器顶板；

所述力传感器支撑底架固定于所述第二夹具支撑架，所述力传感器顶板固定在所述力传感器底架和第二夹具限位片上，所述力传感器位于所述力传感器支撑底架和第二夹具限位片之间，一端固定在所述力传感器顶板，另一端与所述第二夹具螺纹连接；

所述力传感器与所述第二夹具同轴，相对于所述力传感器支撑底架能够滑动。

9.根据权利要求5或7所述的微型力学测试台，其特征在于，所述位置传感机构包括栅尺、栅尺支架、读数头和读数头支架；

所述栅尺支架固定于所述第一夹具支撑架侧面，所述栅尺固定于所述栅尺支架；所述读数头支撑架固定于所述第二夹具支撑架，所述读数头固定于所述读数头支架。

10.根据权利要求4或6所述的微型力学测试台，其特征在于，所述外壳包括主外壳和涡轮外壳，所述主外壳固定于基座、第四支架和第五支架，所述涡轮外壳位于涡轮侧面，固定于第一支架和第三支架。

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