申请/专利权人：江苏师范大学

申请日：2018-06-14

公开（公告）日：2021-02-19

公开（公告）号：CN108827811B

主分类号：G01N3/56(20060101)

分类号：G01N3/56(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.02.19#授权;2018.12.11#实质审查的生效;2018.11.16#公开

摘要：四杆滚滑扭实验装置，包括实验台、电动机、蜗杆、蜗轮、连杆、摇杆、摆杆、上实验件、下实验件和升降装置。电动机固定在实验台上，蜗杆的一端通过联轴器固定在电动机上，另一端与蜗轮啮合，蜗轮的偏心处固定有悬臂梁，蜗轮、悬臂梁、连杆、摇杆组成形成曲柄摇杆机构。摆杆的一端固定在摇杆上，摆杆的另一端固定有上实验件，升降装置固定在实验台下方。电动机转动时，蜗杆带动蜗轮转动使摆杆往复摆动，带动上实验件往复摆动，同时升降装置随着上实验件的摆动升起或降下下实验件，使上实验件和下实验件贴近并摩擦。本发明的实验装置能够实现复杂的滚滑扭运动，完成滚滑扭组合运动方式下材料的摩擦磨损情况实验研究。

主权项：1.四杆滚滑扭实验装置，其特征在于，包括实验台、电动机、蜗杆、蜗轮、连杆、摇杆、摆杆、上实验件、下实验件和升降装置，其中，电动机固定在实验台上；蜗杆的一端通过联轴器固定在电动机上，另一端与蜗轮啮合；蜗轮的偏心处固定有悬臂梁，悬臂梁与连杆的一端铰接，连杆的另一端与摇杆的一端铰接，摇杆的另一端固定在实验台上；蜗轮、悬臂梁、连杆、摇杆组成曲柄摇杆机构；摆杆的一端固定在摇杆上，摆杆的另一端固定有上实验件；升降装置固定在实验台下方，下实验件固定在升降装置上方，且下实验件与上实验件上下相贴；所述升降装置包括步进电机、丝杆升降机和T形台，步进电机通过联轴器与丝杆升降机的水平丝杆相连，T形台固定在丝杆升降机的竖直丝杆上，步进电机正转或反转时带动T形台上升或下降；电动机转动时，蜗杆带动蜗轮转动使摆杆往复摆动，带动上实验件往复摆动，同时升降装置随着上实验件的摆动升起或降下下实验件，使上实验件和下实验件贴近并摩擦。

全文数据：四杆滚滑扭实验装置技术领域[0001]本发明涉及模拟实验装置，具体涉及一种四杆滚滑扭实验装置。背景技术[0002]关节模拟实验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、滑轮以及人体的下肢关节等等。关节模拟实验装置可以对产生滚动、滑动、滚滑、扭转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。[0003]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还会造成经费和实验空间的浪费。发明内容[0004]为了克服现有的关节模拟实验装置模拟方式单一、综合考量不足等缺点，本发明提供了一种四杆滚滑扭实验装置，包括实验台、电动机、蜗杆、蜗轮、连杆、摇杆、摆杆、摆杆、上实验件、下实验件和升降装置。电动机固定在实验台上，蜗杆的一端通过联轴器固定在电动机上，另一端与蜗轮啮合，蜗轮的偏心处固定有悬臂梁，悬臂梁与连杆铰的一端接，连杆的另一端与摇杆的一端铰接，摇杆的另一端固定在实验台上，蜗轮、悬臂梁、连杆、摇杆组成形成曲柄摇杆机构。摆杆的一端固定在摇杆上，摆杆的另一端固定有上实验件，升降装置固定在实验台下方，下实验件固定在升降装置上方，且下实验件与上实验件上下相贴。电动机转动时，蜗杆带动蜗轮转动使摆杆往复摆动，带动上实验件往复摆动，同时升降装置随着上实验件的摆动升起或降下下实验件，使上实验件和下实验件贴近并摩擦。[0005]进一步的，所述升降装置包括步进电机、丝杆升降机和T形台，步进电机通过联轴器与丝杆升降机的水平丝杆相连，T形台固定在丝杆升降机的竖直丝杆上，步进电机正转或反转时带动T形台上升或下降。[0006]进一步的，所述电动机为三相异步电动机。[0007]进一步的，所述上实验件与下实验件之间还安装有压力传感器。[0008]进一步的，所述上实验件的旋转运动角度为±33.5°。[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果:本发明的四杆滚滑扭实验装置结构简单，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，能够实现复杂的滚滑扭的复杂运动，完成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宄;该实验装置可以作为模拟装置来对接触材料的疲劳强度，接触表面的摩擦学和力学特性以及对接触表面的几何特征进行相应的测试和验证，同时可以作为模拟装置对人体关节的接触运动进行模拟。附图说明[0010]图1为本发明实施例中的四杆滚滑扭实验装置的结构主视图；[0011]图2为本发明实施例中的四杆滚滑扭实验装置的左视图；[0012]图1-2中，卜三相异步电动机，2-第一联轴器，3-蜗轮，4-蜗杆，5-四杆机构，6-上实验件，7-下实验件，8-T形台，9-丝杆升降机，10-步进电动机，11-第二联轴器，12-实验台，13-摆杆，14-水平丝杠。具体实施方式：[0013]实施例[0014]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。[0015]如图1和图2所示，一种四杆滚滑扭实验装置的装置，包括实验机上部和实验机下部，三相异步电动机1固定在实验台12上，三相异步电动机1通过第一联轴器2带动蜗杆4转动，蜗杆4带动蜗轮3转动，在蜗轮的偏心处有一段悬臂梁，该悬臂梁与蜗轮3是固定在一体的，悬臂梁通过空间铰支座使得蜗轮3与四杆机构5形成曲柄摇杆机构，然后在摇杆处连接一摆杆13,摆杆13与四杆机构5固定在一起，摆杆13的另一端与上实验件6通过螺纹相连接。实验机下部，步进电动机10通过第二联轴器11带动水平丝杠14转动，然后水平丝杠14带动T形台8转动，T形台8向上移动从而对上实验件6施加一定量的载荷，位于上实验件6与下实验件7之间的传感器就会感受到所受的载荷并将载荷数据输出到记录仪器。[0016]本发明的四杆滚滑扭实验装置工作时，步进电机10通过改变丝杠升降机9上T形台8的位置控制实验假体的载荷，当实验机上部固定不动时，可以改变T形台8的位置从而给实验载体施加压力，当实验机下部不动，可以通过蜗轮3、蜗杆4以及四杆机构5测得实验假体在有限角度内的受力数据，而当实验机上下两部分同时运行时就可以实现滚滑扭的实验。[0017]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。

权利要求：1.四杆滚滑扭实验装置，其特征在于，包括实验台、电动机、蜗杆、蜗轮、连杆、摇杆、摆杆、摆杆、上实验件、下实验件和升降装置，其中，电动机固定在实验台上；蜗杆的一端通过联轴器固定在电动机上，另一端与蜗轮啮合；蜗轮的偏心处固定有悬臂梁，悬臂梁与连杆的一端铰接，连杆的另一端与摇杆的一端铰接，摇杆的另一端固定在实验台上，蜗轮、悬臂梁、连杆、摇杆组成形成曲柄摇杆机构；摆杆的一端固定在摇杆上，摆杆的另一端固定有上实验件；升降装置固定在实验台下方，下实验件固定在升降装置上方，且下实验件与上实验件上下相贴；电动机转动时，蜗杆带动蜗轮转动使摆杆往复摆动，带动上实验件往复摆动，同时升降装置随着上实验件的摆动升起或降下下实验件，使上实验件和下实验件贴近并摩擦。2.根据权利要求1所述的四杆滚滑扭实验装置，其特征在于，所述升降装置包括步进电机、丝杆升降机和T形台，步进电机通过联轴器与丝杆升降机的水平丝杆相连，T形台固定在丝杆升降机的竖直丝杆上，步进电机正转或反转时带动T形台上升或下降。3.根据权利要求1所述的一种四杆滚滑扭实验装置，其特征在于，所述电动机为三相异步电动机。4.根据权利要求1所述的一种四杆滚滑扭实验装置，其特征在于，所述上实验件与下实验件之间还安装有压力传感器。5.根据权利要求1所述的一种四杆滚滑扭实验装置，其特征在于，所述上实验件的旋转运动角度为±33.5°。

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