[发明专利]一种基于伺服电机的齿轮丝杠式板材变比例加载双拉试验系统

说明书

本发明公开了一种基于伺服电机的齿轮丝杠式板材变比例加载双拉试验系统，包括支撑座子系统、动力输送子系统和拉伸夹持子系统；所述支撑座子系统包括底板、电机固定座、支撑架、工作台和轴承座；所述动力输送子系统包括伺服电机、伺服控制器、齿形带、主动直齿轮、主动齿轮轴、主动锥齿轮、辅助锥齿轮、从动锥齿轮、齿轮壳和丝杠轴；所述拉伸夹持子系统包括样件夹头、力传感器和滚珠丝杠螺母。本发明通过伺服电机驱动，结合锥齿轮结构及滚珠丝杠结构，达到变比例加载双向拉伸的目的，具有结构简单、使用方便、经济使用等优点，能够实现较大范围变比例加载，同时能够保证准确试验结果的获取，可推广至实际的工程应用。

技术领域

本发明涉及材料力学与材料性能研究技术领域，尤其涉及一种基于伺服电机的齿轮丝杠式板材变比例加载双拉试验系统。

背景技术

当前，板料成形性能多数采用单向拉伸试验进行定性地评价。但是，由于单向拉伸试验无法同时检测不同方向上线性、非线性加载路径下板材的弹塑性成形特征和断裂规律，而对于汽车零部件的冲压工艺是一个复杂的加载路径，仅依靠单轴拉伸试验是明显不够的，因此，需要对板料进行双向拉伸试验来模拟实际冲压过程中的板料变形过程。

然而，双拉试验设备昂贵，试验成本很高，为此急需一种结构相对简单，使用方便，成本较低的双拉试验装置。现有双拉试验装置的专利多基于万能拉伸试验机及压机等大中型试验设备，设备本身需承担多种试验，对于双拉试验，装置安装、操作麻烦，结构复杂。如发明专利(CN200810017989，双向拉伸试验装置)和发明专利(CN201710187880，一种双向十字拉伸测试装置)，都提出了可安装在万能试验机上的双向拉伸装置，两个专利均可实现不同加载比例的双拉试验，但其加载比例范围也很有限，前者需要通过多次更换不同长度的支撑板，通过更换支撑板改变试件横向和纵向承受的载荷比，从而实现不同加载比例的拉伸位移；而后者也仅能够实现1:1-1:4的有限加载比例范围。发明专利(CN87205653，机械式双向拉伸试验仪)公开了一种利用万向头、铰链及缓冲弹簧等结构而实现板材双拉试验的测试，但该试验仪的缓冲弹簧将造成测力传感器测得的数据偏小。

基于此，本发明提出了一种新的齿轮丝杠式装置，来完成板材的变比例加载双拉试验，以很好地弥补上述缺陷。

发明内容

根据上述提出的传统双拉试验设备所存在的成本高以及现有双拉装置存在安装操作麻烦、结构复杂、实现变比例加载操作繁琐、无法实现较大的变比例加载、试验数据获取不准确等问题，而提供一种基于伺服电机的齿轮丝杠式板材变比例加载双拉试验系统。本发明主要针对板材，由伺服电机驱动进行双拉试验，在双拉试验中，可实现不同加载比例。本发明通过改变锥齿轮之间传动比、丝杠轴与滚珠丝杠螺母之间传动比及伺服电机转动速度，加载较灵活，可实现横向/纵向较大范围加载比例的变化，实现了板材的变比例加载双拉试验。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于伺服电机的齿轮丝杠式板材变比例加载双拉试验系统，其特征在于，包括：

支撑座子系统，是主要由底板、电机固定座、支撑架、工作台和轴承座构成的所述变比例加载双拉试验系统的主体架构；所述底板十字型板结构，具有矩形中心部Ⅰ及沿矩形中心部Ⅰ四边水平方向向外延伸的延伸部Ⅰ；所述支撑板分别成对设置在所述延伸部Ⅰ上表面宽度方向的两侧位置上，且靠近所述矩形中心部Ⅰ；在其中一侧的所述延伸部Ⅰ上设有所述电机固定座；所述工作台具有与所述底板相匹配的十字型板结构，固定在所述支撑板的上表面上，所述工作台的延伸部Ⅱ上分别设有滑槽，矩形中心部Ⅱ上设有齿轮壳安装部；所述轴承座设置在所述延伸部Ⅱ的外端上；所述底板、所述工作台及所述支撑架可分别加工并通过螺栓连接，也可加工为一体结构。所述试验系统主体部分的材质根据试验条件，可选用不同材料的模具材料，来满足不同的实验要求。