一种基于柔性铰链的复合式摩擦磨损试验机制造技术

本发明专利技术公开了一种基于柔性铰链的复合式摩擦磨损试验机，包括第一电机、第二电机、第三电机、圆柱凸轮、第一齿轮、第二齿轮、下试件轴、双头螺柱、砝码、加载丝杠、销轴、柔性铰链、上试件、第一滑移齿轮、中间轴和第二滑移齿轮，第一电机带动圆柱凸轮传动使下试件轴做直线运动，上试件通过双头螺柱和砝码进行加载，采用柔性铰链和应变片将形变转化为电信号测量摩擦力，滑移齿轮组实现旋转摩擦方式的切换，通过销轴固定下试件轴与端面轴摩擦，采用丝杠传动作端面摩擦的加载正压力，并设置有压力传感器测量端面的加载力和摩擦力。本发明专利技术的有益效果是可实现旋转、往复以及端面三种摩擦方式的切换，结构简单，成本低廉、实用性强。

A Composite Friction and Wear Testing Machine Based on Flexible Hinge

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性铰链的复合式摩擦磨损试验机
本专利技术涉及一种摩擦试验机，具体涉及一种基于柔性铰链的复合式摩擦磨损试验机。
技术介绍
摩擦磨损存在于绝大多数的机械设备中，由于润滑方式的不当或对摩擦学机理的研究不透彻，导致了大量资源的浪费，同时也极大的降低了生产效率，为了研究摩擦材质的性能、环境对摩擦磨损的影响和不同摩擦副的摩擦机理等，试验机是必不可少的设备，并且市面上的试验机价格昂贵、体型庞大且功能单一，故现有技术有待进一步改善。
技术实现思路
鉴于上述试验机存在的问题，有必要提供一种基于柔性铰链的复合式摩擦磨损试验机，该试验机工作原理是：减速电机带动圆柱凸轮传动，使下试件轴与上试件做半圆柱副的往复摩擦运动，采用双头螺柱连接上试件和柔性铰链，上试件通过加载砝码进行加载，通过应变片将柔性铰链形变转化为电信号测量往复摩擦力。借助可拆卸的圆柱凸轮传动和滑移齿轮组实现旋转摩擦方式的切换，加载方式与往复式相同。同时设置有端面摩擦轴与下试件轴作端面摩擦，端面摩擦方式采用丝杠传动进行加载，并设置有两个压力传感器用于测量端面摩擦的加载力和摩擦力矩。为了达到上述目的，本专利技术采取的的技术方案是：一种基于柔性铰链的复合式摩擦磨损试验机，其特征在于：包括往复摩擦组件、旋转摩擦组件和端面摩擦组件；所述往复摩擦组件包括第一电机、圆柱凸轮、随动滚子、滑杆、圆盘、下试件轴、支架、柔性铰链、第一心轴、上试件、工作台、第二心轴和加载砝码，所述第一电机的电机主轴平键连接有圆柱凸轮，所述圆柱凸轮通过凹槽型几何轮廓与随动滚子传动连接，所述圆盘的中心开有通孔，并与下试件轴过盈配合连接，所述上试件支撑在下试件轴的上方，且上试件通过半圆柱面与下试件轴相互贴合，所述上试件的上端与双头螺柱的一端螺旋连接，所述双头螺柱另一端与柔性铰链的内螺纹孔螺旋连接，且在柔性铰链的上方设置有加载砝码，所述加载砝码压在柔性铰链的上表面，所述柔性铰链两端通过第一心轴和第二心轴支撑在两侧滑移块的通孔内，所述支架竖直方向开有导轨轨道，所述滑移块与导轨轨道移动副连接，所述支架下部开有弹簧孔，所述弹簧一端安装在弹簧孔内，一端套在滑移块下部的限位短轴上；所述旋转摩擦组件包括第一齿轮、第二齿轮、第一滑移齿轮、中间轴和第二滑移齿轮，所述第一齿轮平键连接在圆柱凸轮外伸轴端上，所述第二齿轮平键连接在下试件轴的右轴端，所述中间轴上开有一定长度的滑移键槽，所述第一滑移齿轮与滑键Ⅱ过盈配合，所述第二滑移齿轮与滑键Ⅰ过盈配合，且滑键Ⅰ和滑键Ⅱ与滑移键槽移动副连接，在所述滑键Ⅰ和滑键Ⅱ之间有定位平键，定位平键两端分别能与滑键Ⅰ和滑键Ⅱ的一端面贴合，所述第一滑移齿轮滑到键槽最右端刚好能与第一齿轮啮合传动，所述第二滑移齿轮滑到键槽最左端刚好能与第二齿轮啮合传动。所述端面摩擦组件包括销轴、第二电机、第三电机、推杆，所述第二电机的电机轴平键连接有旋转轴，所述旋转轴上过盈连接有第四齿轮，所述第四齿轮与安装在端面摩擦轴上的第三齿轮啮合传动，所述第三电机通过联轴器连接加载丝杠，所述推杆中间开有内螺纹孔Ⅱ，两侧底部开有滑移槽Ⅱ，所述推杆通过内螺纹孔Ⅱ与加载丝杠44形成螺旋传动，所述推杆通过两侧滑移槽Ⅱ与限位导轨移动副连接，所述限位导轨移动副连接有滑移座，所述滑移座开有通孔，所述销轴分别穿过下试件轴上的通孔和两侧滑移座的通孔。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述随动滚子与滑杆刚性连接，所述滑杆与方形螺母刚性连接，所述丝杠上下两端固定安装在圆盘的内部，仅可做定轴的转动，所述丝杠的外伸部分由内向外依次螺旋连接有方形螺母和锁紧螺母，所述随动滚子、滑杆、方形螺母和锁紧螺母均上下对称布置两个。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述下试件轴两端通过直线轴承支撑在轴承座上，所述中间轴两端通过滚动轴承支撑在滚动轴承座上，所述端面摩擦轴两端通过滚动轴承支撑在滚动轴承座上，所述加载丝杠支撑在丝杠座上做定轴转动，所述直线轴承座固定在工作台上；所述滚动轴承通过滚动轴承座和固定在工作台上；所述第一电机通过电机座固定在工作台上，所述第二电机通过电机座固定在工作台上，所述第三电机通过电机座固定在工作台上；所述支架、加载丝杠座和限位导轨均通过螺栓固定在工作台上，所述工作台的四角通过螺栓连接有支脚。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述柔性铰链由两端刚性板、中间刚性板所以及与两个刚性板相连的柔性板所组成，所述两端刚性板开有水平方向的通孔与第一心轴和第二心轴转动连接，所述柔性板的厚度远小于刚性板，且受水平方向的力具有弹性变形的能力，所述柔性铰链中心竖直方向开有内螺纹孔Ⅰ与双头螺柱螺旋连接，所述柔性板的两侧均贴有应变片。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述上试件与下试件轴的摩擦部位的外侧设置有温度传感器，所述下试件轴和圆盘连接处设置有速度传感器，所述温度传感器和速度传感器均固定在工作台上。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述滑移块由上端盖和下座体组成，并通过螺钉连接上下部分，所述下座体内部通过阶梯孔安装有第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器的延长线相交于接线孔的轴线，所述滑移块底部开有滑移槽Ⅰ与限位导轨移动副连接，所述第一压力传感器安装在竖直方向上的槽内，且所述销轴压在第一传感器上，用于测量销轴传递的压力，所述第二压力传感器安装在水平方向上的槽内，且安装在推杆的中心线上，用于测量推杆的压力。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述端面摩擦轴与下试件轴同轴线布置。本专利技术的有益效果是：一、可实现旋转、往复和端面三种摩擦方式的切换，且切换方式简单，成本低廉，实用性强。二、采用双边柔性铰链挠度形变而间接测量摩擦力的方法，并能通过两边应变片的信号差别，及时检查加载力是否偏移中心线，从而提高输出数据的稳定性。附图说明图1为本专利技术试验机整体结构轴侧示意图；图2为本专利技术试验机整体结构俯视示意图；图3为本专利技术试验机整体结构侧视示意图；图4为本专利技术试验机整体结构另一视角示意图；图5为本专利技术试验机的端面摩擦加载系统结构示意图；图6为本专利技术圆柱凸轮与圆盘连接方式结构示意图；图7为本专利技术滑移齿轮组传动方式示意图；图8为本专利技术柔性铰链支撑结构示意图；图9为本专利技术柔性铰链的结构示意图；图10为本专利技术滑移座内部局部剖视示意图；图11为本专利技术滑移座轴侧结构示意图；图12为本专利技术推杆结构示意图。图中：1、第一电机；2、圆柱凸轮；3、随动滚子；4、第一齿轮；5、滑杆；6、第二齿轮；7、圆盘；8、下试件轴；9、直线轴承座；10、滚动轴承座；11、第一滑移齿轮；12、中间轴；13、第二滑移齿轮；14、支架；15、滑移块；16、柔性铰链；17、第一心轴；18、应变片；19、上试件；20、第一电机座；21、工作台；22、支脚；23、支脚螺母；24、第二心轴；25、双头螺柱；26、加载砝码；27、加载丝杠座；28、销轴；29、温度传感器；30、速度传感器；31、方形螺母；32、第一丝杠；33、锁紧螺母；34、导轨；35、端面摩擦轴；36、第三齿轮；37、轴承座；38、第二电机座；39、第二电机；40、第四齿轮；41、旋转轴；42、第三电机；43、联轴器；44、加载丝杠；45、滑移座；46、推杆；47、第三电机座；48、滑键Ⅰ；49、滑键Ⅱ；50、定位平键；51、弹簧；201、圆柱凸轮外伸轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于柔性铰链的复合式摩擦磨损试验机，其特征在于：包括往复摩擦组件、旋转摩擦组件和端面摩擦组件；所述往复摩擦组件包括第一电机(1)、圆柱凸轮(2)、随动滚子(3)、滑杆(5)、圆盘(7)、下试件轴(8)、支架(14)、柔性铰链(16)、第一心轴(17)、上试件(19)、工作台(21)、第二心轴(24)和加载砝码(26)，所述第一电机(1)的电机主轴平键连接有圆柱凸轮(2)，所述圆柱凸轮(2)通过凹槽型几何轮廓与随动滚子(3)传动连接，所述圆盘(7)的中心开有通孔，并与下试件轴(8)过盈配合连接，所述上试件(19)支撑在下试件轴(8)的上方，且上试件(19)通过半圆柱面与下试件轴(8)相互贴合，所述上试件(19)的上端与双头螺柱(25)的一端螺旋连接，所述双头螺柱(25)另一端与柔性铰链(16)的内螺纹孔(1605)螺旋连接，且在柔性铰链(16)的上方设置有加载砝码(26)，所述加载砝码(26)压在柔性铰链(16)的上表面，所述柔性铰链(16)两端通过第一心轴(17)和第二心轴(24)支撑在两侧滑移块(15)的通孔(1502)内，所述支架(14)竖直方向开有导轨轨道(1401)，所述滑移块(15)与导轨轨道(1401)移动副连接，所述支架(14)下部开有弹簧孔(1402)，所述弹簧(51)一端安装在弹簧孔(1402)内，一端套在滑移块(15)下部的限位短轴(1501)上；所述旋转摩擦组件包括第一齿轮(4)、第二齿轮(6)、第一滑移齿轮(11)、中间轴(12)和第二滑移齿轮(13)，所述第一齿轮(4)平键连接在圆柱凸轮(2)外伸轴端(201)上，所述第二齿轮(6)平键连接在下试件轴的右轴端，所述中间轴(12)上开有一定长度的滑移键槽，所述第一滑移齿轮(11)与滑键Ⅱ(49)过盈配合，所述第二滑移齿轮(13)与滑键Ⅰ(48)过盈配合，且滑键Ⅰ(48)和滑键Ⅱ(49)与滑移键槽移动副连接，在所述滑键Ⅰ(48)和滑键Ⅱ(49)之间有定位平键(50)，定位平键(50)两端分别能与滑键Ⅰ(48)和滑键Ⅱ(49)的一端面贴合，所述第一滑移齿轮(11)滑到键槽最右端刚好能与第一齿轮(4)啮合传动，所述第二滑移齿轮(13)滑到键槽最左端刚好能与第二齿轮(6)啮合传动。所述端面摩擦组件包括销轴(28)、第二电机(39)、第三电机(42)、推杆(46)，所述第二电机(39)的电机轴平键连接有旋转轴(41)，所述旋转轴(41)上过盈连接有第四齿轮(40)，所述第四齿轮(40)与安装在端面摩擦轴(35)上的第三齿轮(36)啮合传动，所述第三电机(42)通过联轴器连接加载丝杠(44)，所述推杆(46)中间开有内螺纹孔Ⅱ(4601)，两侧底部开有滑移槽Ⅱ(4602)，所述推杆(46)通过内螺纹孔Ⅱ(4601)与加载丝杠(44)形成螺旋传动，所述推杆(46)通过两侧滑移槽Ⅱ(4602)与限位导轨(34)移动副连接，所述限位导轨(34)移动副连接有滑移座(45)，所述滑移座(45)开有通孔，所述销轴(28)分别穿过下试件轴(8)上的通孔和两侧滑移座(45)的通孔。...

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性铰链的复合式摩擦磨损试验机，其特征在于：包括往复摩擦组件、旋转摩擦组件和端面摩擦组件；所述往复摩擦组件包括第一电机(1)、圆柱凸轮(2)、随动滚子(3)、滑杆(5)、圆盘(7)、下试件轴(8)、支架(14)、柔性铰链(16)、第一心轴(17)、上试件(19)、工作台(21)、第二心轴(24)和加载砝码(26)，所述第一电机(1)的电机主轴平键连接有圆柱凸轮(2)，所述圆柱凸轮(2)通过凹槽型几何轮廓与随动滚子(3)传动连接，所述圆盘(7)的中心开有通孔，并与下试件轴(8)过盈配合连接，所述上试件(19)支撑在下试件轴(8)的上方，且上试件(19)通过半圆柱面与下试件轴(8)相互贴合，所述上试件(19)的上端与双头螺柱(25)的一端螺旋连接，所述双头螺柱(25)另一端与柔性铰链(16)的内螺纹孔(1605)螺旋连接，且在柔性铰链(16)的上方设置有加载砝码(26)，所述加载砝码(26)压在柔性铰链(16)的上表面，所述柔性铰链(16)两端通过第一心轴(17)和第二心轴(24)支撑在两侧滑移块(15)的通孔(1502)内，所述支架(14)竖直方向开有导轨轨道(1401)，所述滑移块(15)与导轨轨道(1401)移动副连接，所述支架(14)下部开有弹簧孔(1402)，所述弹簧(51)一端安装在弹簧孔(1402)内，一端套在滑移块(15)下部的限位短轴(1501)上；所述旋转摩擦组件包括第一齿轮(4)、第二齿轮(6)、第一滑移齿轮(11)、中间轴(12)和第二滑移齿轮(13)，所述第一齿轮(4)平键连接在圆柱凸轮(2)外伸轴端(201)上，所述第二齿轮(6)平键连接在下试件轴的右轴端，所述中间轴(12)上开有一定长度的滑移键槽，所述第一滑移齿轮(11)与滑键Ⅱ(49)过盈配合，所述第二滑移齿轮(13)与滑键Ⅰ(48)过盈配合，且滑键Ⅰ(48)和滑键Ⅱ(49)与滑移键槽移动副连接，在所述滑键Ⅰ(48)和滑键Ⅱ(49)之间有定位平键(50)，定位平键(50)两端分别能与滑键Ⅰ(48)和滑键Ⅱ(49)的一端面贴合，所述第一滑移齿轮(11)滑到键槽最右端刚好能与第一齿轮(4)啮合传动，所述第二滑移齿轮(13)滑到键槽最左端刚好能与第二齿轮(6)啮合传动。所述端面摩擦组件包括销轴(28)、第二电机(39)、第三电机(42)、推杆(46)，所述第二电机(39)的电机轴平键连接有旋转轴(41)，所述旋转轴(41)上过盈连接有第四齿轮(40)，所述第四齿轮(40)与安装在端面摩擦轴(35)上的第三齿轮(36)啮合传动，所述第三电机(42)通过联轴器连接加载丝杠(44)，所述推杆(46)中间开有内螺纹孔Ⅱ(4601)，两侧底部开有滑移槽Ⅱ(4602)，所述推杆(46)通过内螺纹孔Ⅱ(4601)与加载丝杠(44)形成螺旋传动，所述推杆(46)通过两侧滑移槽Ⅱ(4602)与限位导轨(34)移动副连接，所述限位导轨(34)移动副连接有滑移座(45)，所述滑移座(45)开有通孔，所述销轴(28)分别穿过下试件轴(8)上的通孔和两侧滑移座(45)的通孔。2.根据权利要求1所述的一种基于柔性铰链的复合式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述随动...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成，何涛，王传礼，陈国瑜，张文标，王亮，蒋浩，李金苗，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34