[发明专利]一种基于摆杆机构的滚滑扭试验装置

说明书

本发明公开了一种基于摆杆机构的滚滑扭试验装置，包括安装架，安装架的上端为半封式闭箱体结构，且安装架上设置有上试样组件和下试样组件。上部电动机带动圆盘进行旋转运动，摆杆与圆盘链接，实现±30°的区间往复旋转摆动；可以安装不同材质的试样件，接触面间能按照试验目的实现干、湿两种摩擦形式的试验：上部电机单独作用时，接触面实现单轴向往复滑动；下部电机单独作用时实现定轴固定角度往复扭转运动；两部电机同时动作，试样可实现滚滑扭复合接触运动。该装置能够对旋转角度和速率、扭转角度和速率进行调节，实现不同的实验参数匹配；测量装置能够实时显示并记录实验件间的接触力，接触温度等相关参数。

技术领域

本发明属于滚滑扭技术领域，具体的是一种基于摆杆机构的滚滑扭试验装置。

背景技术

滚滑扭装置主要存在于以滚动作为运动主要形式的结构中，例如车辆的轮胎，滑轮，人体的下肢关节等等。滚滑扭装置可以对产生滚动，滑动、滚滑、扭动以及滚滑扭等多种运动形式进行模拟，确定接触材料的力学性质及假体外形的几何尺寸。因此，能够实现滚滑扭复合运动特性的实验设备对验证材料的力学性能和外形设计至关重要。

目前的实验装置大多是单一的滑动、滚动或单纯的扭转，将多种运动形式综合考量的实验机数量不多，由此带来实验数据的不完全性会对后续的设计环节产生一定的影响，同时对机器的重复采购会造成经费和实验空间的浪费。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明提供了一种基于摆杆机构的滚滑扭试验装置，通过该装置可以实现测量接触材料在滚动，滑动、滚滑、扭转、滚滑扭组合运动时的接触力学特性及其摩擦磨损特性，例如人体膝关节及膝关节假体的关节摩擦磨损运动。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种基于摆杆机构的滚滑扭试验装置，包括安装架，所述安装架的上端为半封式闭箱体结构，且所述安装架上设置有上试样组件和下试样组件，所述上试样组件包括电机一、圆盘凸台一、圆盘一、摆杆、上试件、摆动轴和轴承，所述电机设置在所述安装架的上端，所述电机一的转轴与所述圆盘一连接，所述圆盘一上设置有圆盘凸台一，所述摆杆的一端与所述圆盘凸台一连接，另一端与所述摆动轴连接，所述摆动轴横向设置在所述安装架上，一端安装在所述安装架的侧壁上，且端部设置有所述轴承，另一端穿过所述安装架的侧壁并连接有所述上试件；所述下试样组件包括下试件夹紧装置、圆盘二、试验箱、电机二、对拉螺杆、紧缩螺母、圆盘凸台二和圆盘三，所述试验箱固定在安装架上，上端设置有圆盘二和用于安装下试件的夹紧装置，所述电机二固定在安装架上，所述电机二的转轴与所述圆盘三连接，所述圆盘三上设置有圆盘凸台二，所述对拉螺杆横向设置在所述安装架上，一端设置有紧锁螺母并与所述圆盘凸台二连接，另一端与所述试验箱连接。

进一步地，所述摆杆上设置有螺栓，并通过螺栓与所述圆盘凸台一连接；所述对拉螺杆上设置有螺栓，并通过螺栓与圆盘凸台二连接。

进一步地，所述摆动轴带动所述上试件转动，且正反转动角度为±30°。

进一步地，所述试验箱内竖向设置有阶梯轴，所述阶梯轴上设置有圆盘四，且所述圆盘四上设置有圆盘凸台三，所述对拉螺杆与所述圆盘凸台三连接，所述阶梯轴的顶部连接有所述圆盘二和用于安装下试件的夹紧装置。

进一步地，所述对拉螺杆的长度可调节，所述阶梯轴受所述对拉螺杆的推动，从而带动所述圆盘二扭转，且扭转角度为±35°。

进一步地，所述安装架上设置有电机固定架，所述电机二通过固定螺栓与所述电机固定架固定连接。

进一步地，所述电机一和所述电机二为步进电机。

本发明的结构较为简单，运行稳定，运动方式可调，实验参数可实时测量记录，使用寿命长，并且能够根据实际的实验对象和要求进行多种组合设计，能够解决现有技术中关于滚滑扭组合运动方式下，材料的摩擦磨损情况的实验研究，其与现有技术相比具有如下优点：