[实用新型]跨尺度微纳米级原位复合载荷力学性能测试平台

权利要求书

1.一种跨尺度微纳米级原位复合载荷力学性能测试平台，其特征在于：包括精密驱动及传动单元、信号检测及控制单元、装夹、连接及支撑单元；

所述的精密驱动及传动单元是：直流伺服电机（1）通过弹性联轴器（5）与一级蜗杆（7）连接并提供动力输出，且通过一级蜗轮蜗杆传动副和二级蜗轮蜗杆传动副将动力传递至精密滚珠丝杠Ⅰ、Ⅱ（16、21）处，并进一步由丝杠方螺母Ⅰ、Ⅱ（51、52）输出精密的直线往复运动；

所述的信号检测及控制单元包括精密接触式电容位移传感器（22）、拉压力传感器（28）和光电编码器（31），根据直流伺服电机（1）的脉冲/方向控制模式提供包括变形速率控制、力速率控制、位移速率控制在内的三种数字/模拟反馈信号源；该精密接触式电容位移传感器（22）的前端弹性探头与位移传感器固定挡板（25）相接触实现变形过程，精密接触式电容位移传感器（22）的主体部分通过位移传感器基座紧固螺钉（42）与位移传感器基座（18）间隙配合，并与标准试件夹具支撑架Ⅰ（19）连接；拉压力传感器（28）分别与力传感器固定挡板（26）和标准试件夹具支撑架Ⅱ（24）通过力传感器紧固螺钉Ⅰ、Ⅱ（27、45）刚性连接，位移传感器（22）前端弹性探头的伸缩方向、力传感器（28）的受力方向与标准试件（2）在载荷作用下的伸缩方向相同；

所述的装夹、连接及支撑单元包括标准试件夹具Ⅰ、Ⅱ（4、30）、夹具压板Ⅰ、Ⅱ（3、32）及标准试件（2），该标准试件（2）安装在与其尺寸一致的燕尾槽型标准试件夹具Ⅰ、Ⅱ（4、30）中，并由与标准试件夹具Ⅰ、Ⅱ（4、30）通过压板紧固螺钉（44）紧固连接的夹具压板Ⅰ、Ⅱ（3、32）压紧。

2.  根据权利要求1所述的跨尺度微纳米级原位复合载荷力学性能测试平台，其特征在于：所述的直流伺服电机（1）通过电机紧固螺钉（48）与电机法兰盘（53）紧固连接，并由法兰盘固螺钉（33）直接与平台基座（20）紧固；一级蜗杆（7）与二级蜗杆（11）分别由一级蜗杆轴承（54）、一级蜗杆轴承座（6）及二级蜗杆轴承Ⅰ、Ⅱ（10、15）、二级蜗杆轴承座Ⅰ、Ⅱ（49、14）固定于平台基座（20）上；一级蜗轮（8）与二级蜗轮（9、13）分别通过蜗轮连接螺钉Ⅰ、Ⅱ（34、50）与一级蜗杆（7）及精密滚珠丝杠Ⅰ、Ⅱ（16、21）刚性连接；用于安装精密滚珠丝杠Ⅰ、Ⅱ（16、21）的丝杠固定基座Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（23、36、39、46）分别由丝杠固定基座紧固螺钉Ⅴ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ（43、38、40、35、37、47）与平台基座（20）连接；二级蜗杆轴承座Ⅰ、Ⅱ（49、14）的直角型凹槽与平台基座（20）通过胶粘接的方式保证了两级蜗轮蜗杆副的中心距。

3.根据权利要求1所述的跨尺度微纳米级原位复合载荷力学性能测试平台，其特征在于：所述的一级蜗轮蜗杆传动副由一级蜗杆（7）与紧固在二级蜗杆（11）上的一级涡轮（8）组成；二级蜗轮蜗杆传动副由二级蜗杆（11）与二级蜗轮Ⅰ、Ⅱ（9、13）组成。

4.根据权利要求1所述的跨尺度微纳米级原位复合载荷力学性能测试平台，其特征在于：所述的标准试件夹具Ⅰ、Ⅱ（4、30）通过夹具紧固螺钉（29）与标准试件夹具支撑架Ⅰ、Ⅱ（19、24）连接，标准试件夹具Ⅰ、Ⅱ（4、30）的通孔中心位置组成的圆周中心与标准试件（2）的几何中心点重合；测试平台与标准试件（2）拉伸/压缩轴线方向互成0°、30°、60°或90°角的加载方式，通过变换标准试件夹具Ⅰ、Ⅱ（4、30）的安装位置即可实现复合载荷测试功能；标准试件夹具Ⅰ、Ⅱ（4、30）与标准试件（2）的结构及尺寸相配合。

5.根据权利要求2所述的跨尺度微纳米级原位复合载荷力学性能测试平台，其特征在于：所述的丝杠固定基座Ⅰ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅳ（23、39、36、46）的安装孔中分别过盈安装有导向杆Ⅰ、Ⅱ（17、55），且该导向杆Ⅰ、Ⅱ（17、55）与丝杠方螺母Ⅰ、Ⅱ（51、52）的通孔间隙配合。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的跨尺度微纳米级原位复合载荷力学性能测试平台，其特征在于：测试平台安装于显微成像仪器内。