一种微动疲劳试验设备及方法

本发明涉及疲劳试验装置，具体涉及一种微动疲劳试验设备及方法。

背景技术：

1、疲劳试验机是工业领域内用于评估材料、零部件及结构件抗疲劳性能的核心测试设备，其工作原理是通过模拟试件在实际服役过程中可能承受的交变应力、应变或位移等循环载荷，持续对试件施加周期性作用，最终获取试件的疲劳寿命、疲劳极限、疲劳强度等关键性能参数，为产品的结构设计优化、材料选型验证、生产质量控制及失效原因分析提供不可或缺的试验数据支撑，是保障工业产品耐久性与使用安全性的重要技术手段。

2、现有疲劳试验机难以适配多样化试件的测试需求，现有的疲劳试验机普遍采用固定化的载荷输出结构，仅能实现单一类型的疲劳动作，如部分设备仅可完成单向拉伸或压缩循环疲劳测试，对于多种疲劳试验需要不同的疲劳试验机单独进行疲劳试验，此外，现有的疲劳试验机的输出行程相对固定，不便于调节试验过程中的微动行程（如扭转行程或拉压行程）。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种微动疲劳试验设备及方法，以解决现有疲劳试验机不适用于微动工况的疲劳试验的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种微动疲劳试验设备，包括：操作台、设置在操作台上的安装支架以及设置在安装支架上的试验机构；试验机构包括设置在安装支架上的机箱、与机箱滑动配合并朝向操作台的驱动轴以及设置在机箱上的驱动组件、中间连接组件、扭转机构和拉压机构；中间连接组件与驱动组件连接，中间连接组件与扭转机构和/或拉压机构连接，扭转机构和拉压机构均与驱动轴连接；

4、当中间连接组件与扭转机构连接时，扭转机构带动驱动轴进行正、反往复扭转，用于进行扭转微动疲劳试验，当中间连接组件与拉压机构连接时，拉压机构带动驱动轴在竖直方向做往复直线运动，用于进行拉压微动疲劳试验或弯曲微动疲劳试验，当中间连接组件均与扭转机构和拉压机构连接时，于进行复合微动疲劳试验。

5、进一步地，上述驱动组件包括设置在机箱上的驱动电机、与驱动电机连接的驱动轮、设置在驱动轮上的调节组件、与调节组件转动连接的连杆、与连杆连接的齿条、与齿条啮合的第一齿轮、与第一齿轮连接的皮带传输组件，皮带传输组件与中间连接组件连接；

6、驱动轮设有条形槽，调节组件包括与条形槽滑动配合的滑块以及与滑块转动配合的螺杆，滑块与连杆转动连接，螺杆与驱动轮螺纹配合，螺杆转动时带动滑块在条形槽内滑动，从而调节齿条的移动行程，进而调节中间连接组件的转动角度。

7、进一步地，上述机箱内设有与齿条滑动配合的导向杆，机箱的侧壁设有用于连杆穿过的条形孔。

8、进一步地，上述中间连接组件包括竖直设置的中间轴以及分别设置在中间轴两端的离合组件，离合组件分别与扭转机构和拉压机构配合，实现中间连接组件与扭转机构和/或拉压机构连接。

9、进一步地，上述离合组件包括设置在中间轴上的第一牙嵌轮、与第一牙嵌轮相配合的第二牙嵌轮、与第二牙嵌轮连接的滑套、设置在滑套内的弹簧以及与滑套转动配合的换位杆；

10、机箱设有相互连通的竖孔和横孔，换位杆与竖孔和横孔滑动配合，换位杆位于竖孔内时，弹簧在弹力的作用下回弹，换位杆位于横孔内时，弹簧保持在压缩状态。

11、进一步地，上述扭转机构包括竖直设置在机箱内的扭转传动轴、套设在扭转传动轴上的第二齿轮以及套设在驱动轴上并与第二齿轮啮合的第三齿轮；扭转传动轴伸入到对应的滑套内并与对应的弹簧接触。

12、进一步地，上述拉压机构包括竖直设置在机箱内的拉压传动轴、设置在拉压传动轴上的传动辊以及设置在驱动轴上的拨动杆；拉压传动轴伸入到对应的滑套内并与对应的弹簧接触；传动辊上设有螺旋槽，拨动杆伸入到螺旋槽内并与螺旋槽滑动配合。

13、进一步地，上述扭转传动轴和拉压传动轴分别设有轴用锁紧器。

14、一种基于上述微动疲劳试验设备的微动疲劳试验方法，包括以下步骤：

15、s1：在操作台上放置工件并使工件与驱动轴连接；

16、s2：通过驱动组件调节中间连接组件的转速；

17、s3：使中间连接组件与扭转机构连接，扭转机构带动驱动轴进行正、反往复扭转，用于进行扭转微动疲劳试验，或者使中间连接组件与拉压机构连接，拉压机构带动驱动轴在竖直方向做往复直线运动，用于进行拉压微动疲劳试验或弯曲微动疲劳试验，或者使中间连接组件均与扭转机构和拉压机构连接，用于进行复合微动疲劳试验。

18、进一步地，上述步骤s2中，调节螺杆，使滑块在条形槽内滑动，调节中间连接组件的转速；

19、步骤s3中，使换位杆从横孔进入竖孔中，在弹簧的作用下第一牙嵌轮与第二牙嵌轮相配合，使中间连接组件与扭转机构和/或拉压机构连接。

20、本发明具有以下有益效果：

21、（1）本发明的微动疲劳试验设备中的驱动组件可以通过中间连接组件单独与扭转机构和拉压机构进行连接，也可以通过中间连接组件与扭转机构和拉压机构一起连接，从而不但可以进行扭转微动疲劳试验、拉压微动疲劳试验、弯曲微动疲劳试验，还可以进行复合微动疲劳试验，本发明将多种微动疲劳条件集成在同一设备中，可以通过同一设备，甚至是同一驱动机构进行多种微动疲劳试验，在需要进行多种微动疲劳试验时，不但减少了试验设备的使用数量，降低了设备成本，还可以进行复合微动疲劳试验，提高了实用性。

22、（2）本发明在驱动组件的驱动轮上设置有调节组件，通过调节组件可以调节连杆的行程，从而调节齿条的往复运动的行程，进而调节扭转或拉压行程，特别适用于微动疲劳试验，以获得不同微动行程条件下的疲劳数据。

1.一种微动疲劳试验设备，其特征在于，包括：操作台（10）、设置在所述操作台（10）上的安装支架（20）以及设置在所述安装支架（20）上的试验机构（30）；所述试验机构（30）包括设置在所述安装支架（20）上的机箱（31）、与所述机箱（31）滑动配合并朝向所述操作台（10）的驱动轴（32）以及设置在所述机箱（31）上的驱动组件（33）、中间连接组件（34）、扭转机构（35）和拉压机构（36）；所述中间连接组件（34）与所述驱动组件（33）连接，所述中间连接组件（34）与所述扭转机构（35）和/或拉压机构（36）连接，所述扭转机构（35）和拉压机构（36）均与所述驱动轴（32）连接；

2.根据权利要求1所述的微动疲劳试验设备，其特征在于，所述驱动组件（33）包括设置在所述机箱（31）上的驱动电机（331）、与所述驱动电机（331）连接的驱动轮（332）、设置在所述驱动轮（332）上的调节组件（333）、与所述调节组件（333）转动连接的连杆（334）、与所述连杆（334）连接的齿条（335）、与所述齿条（335）啮合的第一齿轮（336）、与所述第一齿轮（336）连接的皮带传输组件（337），所述皮带传输组件（337）与所述中间连接组件（34）连接；

3.根据权利要求2所述的微动疲劳试验设备，其特征在于，所述机箱（31）内设有与所述齿条（335）滑动配合的导向杆（311），所述机箱（31）的侧壁设有用于所述连杆（334）穿过的条形孔（312）。

4.根据权利要求1至3任一项所述的微动疲劳试验设备，其特征在于，所述中间连接组件（34）包括竖直设置的中间轴（341）以及分别设置在所述中间轴（341）两端的离合组件（342），所述离合组件（342）分别与所述扭转机构（35）和拉压机构（36）配合，实现所述中间连接组件（34）与所述扭转机构（35）和/或拉压机构（36）连接。

5.根据权利要求4所述的微动疲劳试验设备，其特征在于，所述离合组件（342）包括设置在所述中间轴（341）上的第一牙嵌轮（3421）、与所述第一牙嵌轮（3421）相配合的第二牙嵌轮（3422）、与所述第二牙嵌轮（3422）连接的滑套（3423）、设置在所述滑套（3423）内的弹簧（3424）以及与所述滑套（3423）转动配合的换位杆（3425）；

6.根据权利要求5所述的微动疲劳试验设备，其特征在于，所述扭转机构（35）包括竖直设置在所述机箱（31）内的扭转传动轴（351）、套设在所述扭转传动轴（351）上的第二齿轮（352）以及套设在所述驱动轴（32）上并与所述第二齿轮（352）啮合的第三齿轮（353）；所述扭转传动轴（351）伸入到对应的所述滑套（3423）内并与对应的所述弹簧（3424）接触。

7.根据权利要求6所述的微动疲劳试验设备，其特征在于，所述拉压机构（36）包括竖直设置在所述机箱（31）内的拉压传动轴（361）、设置在所述拉压传动轴（361）上的传动辊（362）以及设置在所述驱动轴（32）上的拨动杆（363）；所述拉压传动轴（361）伸入到对应的所述滑套（3423）内并与对应的所述弹簧（3424）接触；所述传动辊（362）上设有螺旋槽（364），所述拨动杆（363）伸入到所述螺旋槽（364）内并与所述螺旋槽（364）滑动配合。

8.根据权利要求7所述的微动疲劳试验设备，其特征在于，所述扭转传动轴（351）和所述拉压传动轴（361）分别设有轴用锁紧器。

9.一种基于权利要求1至8任一项所述的微动疲劳试验设备的微动疲劳试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的微动疲劳试验方法，其特征在于,步骤s2中，调节螺杆（3332），使滑块（3331）在条形槽（3321）内滑动，调节中间连接组件（34）的转速；