[实用新型]微扭转测试平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种材料力学试验机，更确切地说，本实用新型涉及一种微扭转测试平台。

背景技术

材料力学试验是测试材料性能的重要手段，其中扭转试验是材料力学试验的重要内容之一。目前对材料进行扭转力学性能测试，一般采用材料扭转试验机进行。根据匹配的扭矩传感器不同，这类试验机扭矩量程从1N·m至1000N·m不等，仅可满足工程界对大载荷工况下试样扭转测试的需求。随着科学技术和工业水平的不断发展，对材料的力学性能测试精度有更高的要求，目前常用的扭转试验机多数在大载荷工况下测量材料力学性能，因此无法精确测试得到微扭矩/变形服役条件下的机械结构或微小尺寸结构的扭转性能。

另外，现有扭转试验机主要实验对象为金属材料，面向非金属、生物医用材料微扭转试验机还不多见。而随着生物力学的发展，对生物力学测试精度要求越来越高，如：骨骼材料力学性能测试。现有扭转试验机的量程往往超出骨骼测量的范围，并且无法对微扭矩/变形进行高精度动态检测。

因此研发微扭转测试平台，以开展微扭矩/变形服役条件下的机械结构或微小尺寸结构的扭转力学性能试验研究，对机械、生物工程相关设计的优化，器械性能与寿命的提高以及新型材料的应用等具有十分重要的意义。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有扭转试验机在微扭矩/变形服役条件下的扭转力学性能试验测试精度低、试验对象范围小的问题，提供了一种用于微扭矩/变形服役条件下的机械结构或微小尺寸结构的扭转性能测试试验的以及一定扭转条件下的扭转疲劳试验的微扭转测试平台，该测试平台可适用于生物医用材料、硬脆性材料等。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：所述的执行机构包括精密调整单元、精密电控旋转台、扭矩/角位移信号检测单元与夹持单元；

所述的精密调整单元包括底座、活动横梁与XY二维精密位移台。XY二维精密位移台装配在底座的上工作面上。

精密电控旋转台采用螺栓固定安装在XY二维精密位移台的台面上。

所述的扭矩/角位移信号检测单元包括微小扭矩传感器和高精度圆光栅。微小扭矩传感器安装在活动横梁的底面上，高精度圆光栅通过其法兰面上的定位孔安装在精密电控旋转台承载台上。

所述的夹持单元包括定夹持器和动夹持器。定夹持器安装在微小扭矩传感器的底端面上，动夹持器安装在精密电控旋转台的台面上。

技术方案中所述的精密调整单元还包括左立柱、调整螺杆、顶梁与右立柱。

左立柱和右立柱垂直地安装于底座的两端，左立柱与右立柱上端和顶梁的两端通孔装配后采用螺母固定连接。调整螺杆的上端与顶梁中心处的顶梁螺纹孔配合连接，调整螺杆的下端插入活动横梁的调整螺杆通孔内，圆螺母与止动垫片安装在调整螺杆从活动横梁底面的伸出端上。活动横梁的两端采用间隙配合套装在左立柱与右立柱上。

技术方案中所述的活动横梁为平板类结构件，活动横梁中间部分设置为圆盘件，在圆盘件的中心处设置有安装调整螺杆的调整螺杆通孔，在圆盘径向的两端设有结构相同的矩形平板，两矩形平板的外端设置有螺栓通孔，螺栓通孔的回转轴线和调整螺杆通孔的回转轴线垂直交叉，两螺栓通孔的里侧设置有安装左立柱与右立柱的左立柱通孔与右立柱通孔，左立柱通孔与右立柱通孔的回转轴线和调整螺杆通孔的回转轴线平行，两个结构相同的矩形平板外侧设置有弹性开口，两弹性开口和左立柱通孔与右立柱通孔的回转轴线共面并和左立柱通孔与右立柱通孔连通。

技术方案中所述的XY二维精密位移台的型号为XY-R-90，XY二维精密位移台在其和X方向与Y方向垂直的两侧面上设置有进行X方向与Y方向手动微调的微分头。

技术方案中所述的精密电控旋转台包括步进电机、电机支架、弹性联轴器、蜗轮蜗杆减速机构和旋转台。

所述的步进电机安装在电机支架的一端上，电机支架的另一端固定在旋转台侧面上，步进电机的输出端通过弹性联轴器与安置在旋转台内的蜗杆一端连接，蜗杆与安置在旋转台内的蜗轮相啮合，蜗轮与旋转台固定连接，蜗轮与旋转台的回转轴线共线。

技术方案中所述的微小扭矩传感器由四个结构相同的弹性梁、四个结构相同的电阻应变片、上基板和下基板构成。所述的四个结构相同的弹性梁的横截面为矩形，上基板与下基板为圆盘类结构件，上基板与下基板的周向均匀设置有用于安装定位的通孔，四个结构相同的弹性梁竖直地均匀布置在平行放置的上基板和下基板之间，四个结构相同的均匀布置的弹性梁上距下基板端1/3弹性梁长度处贴有电阻应变片，四个结构相同的电阻应变片连接成全桥电路。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：