[发明专利]一种基于双自由度柔性铰链的变工况往复摩擦磨损试验机

权利要求书

1.一种基于双自由度柔性铰链的变工况往复摩擦磨损试验机，包括工作台(1)、安装于工作台(1)四周的支脚(2)、固定于工作台(1)上平面的支架(7)和往复运动组件(3)、上试件(4)、下试件(5)、双自由度柔性铰链(6)、加载缸(9)、应变片Ⅰ(19)、应变片Ⅱ(20)、力传感器(21)、液压加载及控制系统(22)、控制器(25)、以及固定于工作台(1)上平面的定滑轮(15)和速度传感器(24)；往复运动组件(3)通过两个直线轴承(8)安装于工作台(1)的上平面，双自由度柔性铰链(6)通过支架(7)安装在工作台(1)上，其特征在于：

加载缸(9)通过支撑架(17)悬置于双自由度柔性铰链(6)的正上方，加载缸(9)的输出杆顶在双自由度柔性铰链(6)上表面的中心位置，且柔性铰链(6)两侧面粘贴应变片Ⅰ(19)、应变片Ⅱ(20)；力传感器(21)设置于双自由度柔性铰链(6)和连接块(10)之间，连接块(10)与双自由度柔性铰链(6)通过圆柱副连接，且连接块(10)位于双自由度柔性铰链(6)正下方，上试件(4)与连接块(10)之间通过螺纹连接，并由紧固螺母(11)锁紧；下试件(5)与上试件(4)间通过移动副连接，且下试件(5)支撑在上试件(4)下方，下试件(5)两端安装于往复运动组件(3)上，上试件(4)与液压加载及控制系统(22)之间通过液压管路连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于双自由度柔性铰链的变工况往复摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的往复运动组件(3)由直线电机(301)、过渡块(302)、左连接轴(303)、右连接轴(304)和销钉(305)组成；其中直线电机(301)安装于工作台(1)上平面，过渡块(302)安装于直线电机(301)的运动平台上；右连接轴(304)一端安装在过度块(302)上，另一端与下试件(5)的一端通过莫氏锥度连接，并由销钉(305)固定，且右连接轴(304)的轴线与运动平台运动方向平行；左连接轴(303)与下试件(5)的另一端通过莫氏锥度连接，并由销钉(305)固定，且右连接轴(304)、下试件(5)和左连接轴(303)三者同轴布置；右连接轴(304)和左连接轴(303)还分别通过轴线轴承(8)支撑在工作台(1)上表面。

3.根据权利要求1所述的一种基于双自由度柔性铰链的变工况往复摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的双自由度柔性铰链(6)为中心对称结构，由两端至铰链中心依次为厚度较厚的刚性板Ⅰ(601)、厚度较薄的柔性板Ⅰ(602)、厚度较厚的刚性板Ⅱ(603)、厚度较薄的柔性板Ⅱ(604)及位于中间的厚度较厚的刚性板Ⅲ(605)组成，其中刚性板Ⅰ(601)、柔性板Ⅰ(602)、刚性板Ⅱ(603)及刚性板Ⅲ(605)均与工作台(1)平行布置，柔性板Ⅱ(604)与工作台(1)垂直布置，且柔性板Ⅱ(604)布置方向还与下试件(5)的运动方向垂直；刚性板Ⅰ(601)的侧面设有轴线与下试件(5)运动方向平行的圆柱孔(606)，该圆柱孔(606)与心轴(18)外圆面通过转动副连接，心轴(18)两端分别支撑在支架(7)的两侧通孔上，且心轴(18)的两轴端设置有与支架(7)螺钉连接的限位端盖(23)；刚性板Ⅲ(605)的下表面的中心设有一定深度的盲孔(607)。

4.根据权利要求3所述的一种基于双自由度柔性铰链的变工况往复摩擦磨损试验机，其特征在于：所述的柔性板Ⅰ(602)的上下两侧分别粘贴一个应变片Ⅰ(19)，所述的柔性板Ⅱ(604)左右两侧分别粘贴一个应变片Ⅱ(20)，应变片Ⅰ(19)和应变片Ⅱ(20)均通过信号线将应变信号传递至采集卡(2213)，采集卡(2213)通过信号线将采集信号传递至控制器(25)。