[发明专利]跨尺度微纳米级原位拉伸力学性能测试装置

权利要求书

1.一种跨尺度微纳米级原位拉伸力学性能测试装置，其特征在于：包括驱动单元、动力传递及转换单元、导向机构、信号检测单元、测试执行机构、基座，所述驱动单元包括直流伺服电机（43）及直流伺服电机支座（45），该直流伺服电机（43）通过螺栓固定在直流伺服电机支座（45）上，直流伺服电机支座（45）固定在基座（20）上；

所述动力传递及转换单元包括波纹管联轴器（46）、高速蜗轮、蜗杆（30、40）、低速蜗轮、蜗杆（32、31）、滚珠丝杠机构（15）、静止载荷平衡梁（25）及移动载荷平衡梁（21），

该高速蜗杆（40）通过波纹管联轴器（46）与直流伺服电机（43）的输出轴连接，该高速蜗杆（40）通过高速蜗杆支座（39）固定在基座（20）上，高速蜗轮（30）安装在低速蜗杆（31）上，低速蜗杆（31）安装在低速蜗杆轴承座Ⅰ、Ⅱ（29、35）上，低速蜗杆轴承座Ⅰ、Ⅱ（29、35）固定在基座（20）上；低速蜗轮（32）安装在滚珠丝杠（15）上，滚珠丝杠（15）安装在滚珠丝杠固定端支座（38）和滚珠丝杠自由端支座（14）上，滚珠丝杠固定端支座（38）和滚珠丝杠自由端支座（14）固定在基座（20）上；移动载荷平衡梁（21）两端的安装孔通过过盈配合装有直线轴承Ⅱ、Ⅲ（7、23），静止载荷平衡梁（25）两端的安装孔通过过盈配合装有直线轴承Ⅰ、Ⅳ（5、24），静止载荷平衡梁（25）的一侧与力传感器（34）通过圆柱销连接； 

所述导向机构包括直线轴承Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（5、7、23、24）、直线导轨Ⅰ、Ⅱ（12、17）及直线导轨支座Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（13、16、27、36），直线轴承Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（5、7、23、24）分别与直线导轨Ⅰ、Ⅱ（12、17）配合，直线导轨Ⅰ、Ⅱ（12、17）分别安装在直线导轨支座Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（13、16、27、36）上，直线导轨支座Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（13、16、27、36）固定在基座（20）上；

所述信号检测单元包括力传感器（34）及直流伺服电机编码器（42），力传感器（34）固定在滚珠丝杠固定端支座（38）上，力传感器（34）的另一侧与静止载荷平衡梁（25）相连接，直流伺服电机编码器（42）与直流伺服电机（43）相连接；

所述测试执行机构包括静止夹具支撑（1）、移动夹具支撑（11）、夹具圆柱销Ⅰ、Ⅱ（22、26）、静止夹具（2）、移动夹具（10）、夹具压紧螺母Ⅰ、Ⅱ（4、8），该静止夹具支撑（1）、移动夹具支撑（11）分别安装在静止载荷平衡梁（25）、移动载荷平衡梁（21）上, 静止夹具（2）、移动夹具（10）分别通过夹具圆柱销Ⅰ、Ⅱ（22、26）安装在静止夹具支撑（1）、移动夹具支撑（11）上，夹具压紧螺母Ⅰ、Ⅱ（4、8）分别安装在静止夹具（2）和移动夹具（10）上。

2.根据权利要求1所述的跨尺度微纳米级原位拉伸力学性能测试装置，其特征在于：所述的静止载荷平衡梁（25）、移动载荷平衡梁（21）分别装有直线轴承Ⅰ、Ⅳ（5、24）和直线轴承Ⅱ、Ⅲ（7、23），直线轴承Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（5、7、23、24）的内圆与直线导轨Ⅰ、Ⅱ（12、17）相配合。

3.根据权利要求1所述的跨尺度微纳米级原位拉伸力学性能测试装置，其特征在于：所述的夹具圆柱销Ⅰ、Ⅱ（22、26）与静止夹具（2）、移动夹具（10）、静止夹具支撑（1）和移动夹具支撑（11）上的孔的配合均为过盈配合，静止夹具（2）和移动夹具（10）分别可以绕夹具圆柱销Ⅰ、Ⅱ（22、26）的轴线周向转动。

4.根据权利要求1或3所述的跨尺度微纳米级原位拉伸力学性能测试装置，其特征在于：所述的静止夹具（2）、移动夹具（10）上分别设有与被测试件（6）相配合的凹槽。

5.根据权利要求1所述的跨尺度微纳米级原位拉伸力学性能测试装置，其特征在于：所述的力传感器（34）的形状与测试装置空间相适应，其为柔性铰链结构。

6.根据权利要求1所述的跨尺度微纳米级原位拉伸力学性能测试装置，其特征在于：所述的直线导轨Ⅰ、Ⅱ(12、17)分别安装在直线导轨支座Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（13、16、27、36）的安装孔内，通过拧紧内六角螺栓（18）将直线导轨Ⅰ、Ⅱ（12、17）夹紧在直线导轨支座Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（13、16、27、36）的安装孔内。