便捷式弯扭组合试验仪的制作方法

本发明属于测量材料力学性能仪器的领域，具体涉及一种便捷式弯扭组合试验仪。

背景技术：

弯曲度是指长条轧件(型、棒、管材)在长度方向上的弯曲程度。每米长度上弯曲的弦高为每米弯曲度；总长度弯曲的总弦高同总长度的比为总弯曲度。机械材料的弯曲实验和扭转实验都是都是材料性能的基本试验方法。目前，市场上实际运用的试验仪按其测量方式可分为弯曲试验仪和扭转试验仪，且两种仪器独立存在。弯曲实验通常嵌入万能实验机功能里，造成了价格非常昂贵。也有个别的组合实验台，仅仅是将材料力学实验装置进行累加，需要多个加载装置，其缺点非常明显，结构杂乱不紧凑，机身笨重，严重浪费了实验场地和购置经费。

据相关文献报道，常规的测量强度和扭度的试验台施加力的装置笨重，仅仅靠移动探测头来改变施力点，且可测量的物体的形状单一，因此需要重新设计一种便捷式的弯扭组合试验设备。如专利公开号为CN201020613430的“多功能材料力学实验装置”公开了一种多功能材料力学实验装置,通用底座上连有7字型加载立柱,7字型加载立柱的顶端压入导向螺母套,加载螺杆螺纹连接导向螺母套,加载螺杆的上端与手轮固定连接,加载螺杆的下端与压力传感器平面滑动连接,压力传感器下端连接加压圆头。其施力装置依靠人力，可施力非常小，仅仅可以用于学生的理论实验，无法进行大实验件的测量，且功能单一。如专利公开号为CN105319135A的“弯扭组合试验机”公开了一种利用丝杠改变探测头位置施力点的设备，其结构利用固定丝杠、螺母副来带动固定在螺母上的平行滑道移动，对试件施加弯曲力，同时通过与之垂直的另外一个丝杠、螺母副来调节作用在试件上的施力点的位置，并用压力传感器和位移传感器分别测出作用在试件上的力和试件所产生的变形量。在做扭转实验时利用锥齿轮传动，承载载荷低，很难做需要施力的的实验，且结构体积庞大。又如专利公开号的CN200620153488的“桥式梁结构的材料力学组合试验台”公开一种桥式梁结构的材料力学组合试验台,特征是:由主梁、长支梁、短支梁组成钢结构的台座,主梁两端面上垂直连接I、II立柱,两立柱顶部固接方梁而构成桥式梁结构,于方梁上套装可与其作直线运动的走动架,走动架下端连接加载装置,与短支梁相对的主梁一侧,I立柱的大管顶面连接圆管弯扭组合变形的应力分析实验装置,圆管弯扭组合变形应力分析实验装置,连接扭角杆、等强度梁实验装置,短支梁上装拉压杆实验装置,长支梁装直梁纯弯曲正应力的测定实验装置。其结构复杂，体积笨重，且可施加力小，依靠改变测量探头的位置来改变测量点，升降装置复杂，精确程度不高。

综上所述，利用现有弯扭组合实验设备，无法实现对实验材料精确测量弯矩和扭矩，也不能实验设备的体积和价钱的合理。因此，有必要设计出一种价格低廉的便捷式弯扭组合实验仪。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种解决上述存在的实际和理论上的问题的便捷式弯扭组合试验仪。

便捷式弯扭组合试验仪，其组成包括：异步电动机、弯曲机构传送装置、转动支架、试验台基底、底座支架、弯曲机构小联轴器、弯曲机构主动齿轮、弯曲机构从动齿轮、弯曲机构大联轴器、螺纹套筒支架、螺纹套筒、丝杠、弯曲机构卡具、滑动导轨、弯曲实验试件、位移传感器、弯曲机构固定板、弯曲机构探测头、应力传感器、扭转机构固定板、扭转机构第一卡具、扭转实验试件、扭矩传感器、显示屏、显示屏支柱、扭转机构第卡二具、扭转机构从动齿轮、扭转机构主动动齿轮、扭转机构小联轴器、扭转机构传送装置、上凹型块、卡紧螺栓、支柱、卡紧螺母、下凹型块、卡具底盘和扭转机构大联轴器；所述弯曲机构传送装置与异步电机的输出轴相连接；所述弯曲机构传送装置左端下部设置有转动支架；所述转动支架固定在实验台基底上；所述弯曲机构传送装置左端与弯曲机构小联轴器相连接；所述弯曲机构小联轴器上设置有弯曲机构主动齿轮；所述弯曲机构大联轴器上设置有弯曲机构从动齿轮；所述弯曲主动齿轮与弯曲机构从动齿轮啮合连接；所述弯曲机构大联轴器上设置有丝杠；所述丝杠的外部设置有螺纹套筒，并与螺纹套筒螺纹连接：所述螺纹套筒下端两侧分别设置有螺纹套筒支架；所述丝杠末端设置有应力传感器；所述应力传感器上设置有弯曲机构探测头；所述弯曲机构固定板上固定在实验台基底的左上方；所述弯曲机构固定板上设置有滑动导轨；所述滑动导轨两端分别设置有弯曲机构卡具，两端的弯曲机构卡具之间设置有弯曲实验试件；所述弯曲实验试件上设置有位移传感器；所述试验台基底的右上方设置有扭转机构固定板；所述扭转机构固定板上设置有扭转机构第一卡具；所述扭转实验试件一端与扭转第一卡具连接，另一端与扭转机构第二卡具相连接；所述扭转实验试件上设置有扭转传感器；所述扭转传感器右侧设置有显示屏；所述显示屏下端设置有显示屏支柱；所述扭转机构第二卡具包括上凹型块、卡紧螺栓、支柱、卡紧螺母、下凹型块和卡具底盘；所述上凹型块固定在卡具底盘上，上凹型块和下凹型块的两端分别通过卡紧螺栓固定，两端的卡紧螺栓下部分别设置有卡紧螺母；所述卡具底盘下端设置有支柱，支柱固定在试验台基底上；所述扭转机构大联轴器与卡具底盘相连接；所述扭转机构大联轴器的前端设置有扭转机构从动齿轮；所述扭转机构传送装置的一端与异步电机的输出轴连接，另一端与扭转机构小联轴器的输出轴相连接；所述扭转机构小联轴器上设置有扭转机构主动齿轮；所述扭转机构从动齿轮与扭转机构主动齿轮啮合连接；所述弯曲机构卡具和扭转机构第一卡具和扭转机构第二卡具结构相同。

优选的，所述试验台基底的下表面的四个底角处均设置有底座支架。

优选的，所述弯曲机构主动齿轮的齿数设置为20，宽度为20mm。

优选的，所述弯曲机构从动齿轮的齿数设置为80，宽度为40mm。

优选的，所述扭转机构从动齿轮的齿数设置为100，宽度为20mm。

优选的，所述扭转机构主动齿轮的齿数设置为20，宽度为20mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

便捷式弯扭组合试验仪，结构设计合理且实用。通过弯曲机构主动齿轮和弯曲从动齿轮的齿数之比为1:4，大大减缓了丝杠的转动速率，提高了做弯曲实验时的测量精度，通过弯曲机构的卡具在滑动导轨的运动，可以测量实验试件的简支梁、悬臂梁、外伸梁的实验数据，通过扭转主动齿轮和扭转从动齿轮的齿数之比为1:5，大大提高了做扭转实验时数据的精确度，通过扭矩传感器的移动，可以测量试件各个部位扭矩，通过对扭转实验卡具的设计可以对各种形状的工件进行扭矩的测量。因此，本装置可操作性强，应用范围广，且价格低廉，大大提高了测量弯扭实验的精度。

附图说明

以下结合附图对本发明做进一步的描述：

图1为本发明结构示意图；

图2为扭转机构第卡二具放大图；

其中：1为异步电动机、2为弯曲机构传送装置、3为转动支架、4为试验台基底、5为底座支架、6为弯曲机构小联轴器、7为弯曲机构主动齿轮、8为弯曲机构从动齿轮、9为弯曲机构大联轴器、10为螺纹套筒支架、11为螺纹套筒、12为丝杠、13为弯曲机构卡具、14为滑动导轨、15为弯曲实验试件、16为位移传感器、17为弯曲机构固定板、18为弯曲机构探测头、19为应力传感器、20为扭转机构固定板、21为扭转机构第一卡具、22为扭转实验试件、23为扭矩传感器、24为显示屏、25为显示屏支柱、26为扭转机构第卡二具、27为扭转机构从动齿轮、28为扭转机构主动动齿轮、29为扭转机构小联轴器、30为扭转机构传送装置，31为上凹型块、32为卡紧螺栓、33为支柱、34为卡紧螺母、35为下凹型块、36为卡具底盘、37为扭转机构大联轴器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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，本领域普通技术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例，都属于发明的范围。

便捷式弯扭组合试验仪，其弯曲机构传送装置2与异步电机1的输出轴相连接；弯曲机构传送装置2左端下部设置有转动支架3；转动支架3固定在实验台基底4上；弯曲机构传送装置2左端与弯曲机构小联轴器6相连接；弯曲机构小联轴器6上设置有弯曲机构主动齿轮7；弯曲机构大联轴器9上设置有弯曲机构从动齿轮8；弯曲主动齿轮7与弯曲机构从动齿轮8啮合连接；弯曲机构大联轴器9上设置有丝杠12；丝杠12的外部设置有螺纹套筒11，并与螺纹套筒11螺纹连接：螺纹套筒11下端两侧分别设置有螺纹套筒支架10；丝杠12末端设置有应力传感器19；应力传感器19上设置有弯曲机构探测头18；弯曲机构固定板上17固定在实验台基底4的左上方；弯曲机构固定板上17设置有滑动导轨14；滑动导轨14两端分别设置有弯曲机构卡具13，两端的弯曲机构卡具13之间设置有弯曲实验试件15；弯曲实验试件15上设置有位移传感器16；试验台基底4的右上方设置有扭转机构固定板20；扭转机构固定板20上设置有扭转机构第一卡具21；扭转实验试件22一端与扭转第一卡具21连接，另一端与扭转机构第二卡具26相连接；扭转实验试件22上设置有扭转传感器23；扭转传感器23右侧设置有显示屏24；显示屏24下端设置有显示屏支柱25；扭转机构第二卡具26包括上凹型块31、卡紧螺栓32、支柱33、卡紧螺母34、下凹型块35和卡具底盘36；上凹型块31固定在卡具底盘36上，上凹型块31和下凹型块35的两端分别通过卡紧螺栓32固定，两端的卡紧螺栓34下部分别设置有卡紧螺母34；卡具底盘36下端设置有支柱33，支柱33固定在试验台基底4上；扭转机构大联轴器37与卡具底盘36相连接；扭转机构大联轴器37的前端设置有扭转机构从动齿轮27；扭转机构传送装置30的一端与异步电机1的输出轴连接，另一端与扭转机构小联轴器29的输出轴相连接；扭转机构小联轴器29上设置有扭转机构主动齿轮28；扭转机构从动齿轮27与扭转机构主动齿轮28啮合连接；弯曲机构卡具13和扭转机构第一卡具21和扭转机构第二卡具26结构相同；试验台基底4的下表面的四个底角处均设置有底座支架5；弯曲机构主动齿轮7的齿数设置为20，宽度为20mm；弯曲机构从动齿轮8的齿数设置为80，宽度为40mm；扭转机构从动齿轮27的齿数设置为100，宽度为20mm；扭转机构主动齿轮28的齿数设置为20，宽度为20mm。

工作原理：做扭转实验时，先用扭转第一卡具21和扭转第二卡具26将扭转实验试件22卡紧在试验台上，将扭矩传感器放置24放置在扭转实验试件22上，打开显示屏24，然后打开异步电机1，使其通过扭转传动装置30带动扭转主动齿轮28转动，由扭转主动齿轮28缓慢带动扭转从动齿轮27，使扭转实验试件22发生轻微转动，进而观察显示屏24记录扭矩的数据，也可以改变扭矩传感器23的位置，多次记录扭矩的数据。做弯曲实验时，做简支梁时，先卸下扭转传动装置30，用弯曲卡具13卡紧弯曲实验试件15两端，将位移传感器16放置在弯曲实验试件15上，然后打开异步电机1，使其通过弯曲传动装置2带动弯曲主动齿轮7转动，由弯曲主动齿轮7缓慢带动弯曲从动齿轮8，再由弯曲从动齿轮8带动丝杆12转动，丝杠12在螺纹套筒11中转动会使其向前行走，从而使弯曲机构探测头18对弯曲试验试15件施加力，并且随着时间越长，弯曲实验试件15的弯曲变形越大，施加力也越大，使用者可按照自己的实际情况进行施加用力；做悬臂梁时，只需除去一个弯曲卡具13，只用一个弯曲卡具13将弯曲实验试件15卡紧，然后重复以上实验步骤；做外伸梁时，只需用两个弯曲卡具13卡紧弯曲实验试件15的一端即可，然后重复以上实验步骤。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。