微型拉伸试验机构设计+文献综述(4)
本课题主要的研究方法在前期是广泛查阅相关资料和文献，检索相关研究；中期在大量资料阅读的基础上构思机构设计方案，并对该方案进行可行性论证；后期试验阶段是在确定方案的基础上对微型拉伸机构的细节部分设计并且进行改进。
预期目标是设计一台用于光学显微镜下拉伸微型试样的万能试验设备。
2 机构设计方案
2.1材料拉伸机结构方案选型
万能材料拉伸试验机主要采用伺服电机作为动力源，丝杠、丝母作为执行部件，实现试验机移动横梁的速度控制。在传动控制上，目前主要有两种形式，同步带和减速机。关于其优缺点，还有待探讨，但都不影响用户使用。在测力上万能拉伸强度试验机均采用负荷传感器。万能拉伸强度试验机，不用油源。所以更清洁，使用文护更方便，它的试验速度范围可进行调整，试验速度可变范围大，试验行程可按需要而定，更灵活。测力精度高，体积小，重量轻，空间大，方便加配相应装置来做各项材料力学试验。
液压万能试验机，采用高压液压源为动力源。采用手动阀、伺服阀或比例阀作为控制元件进行控制。普通液压万能试验机只能进行人工手动实现加载，属于开环控制系统，受价格因素的影响，测力传感器一般采用液压压力传感器。而电液伺服类万能材料试验机则是采用伺服阀或比例阀作为控制元件进行控制，国内有些厂家亦已经采用高精度负荷传感器来进行测力。液压万能试验机，受油源流量的限制，他的试验速度较低。手动液压万能试验机，操作较为简易，价格便宜，但控制精度较低。电液伺服万能试验机，则性能与万能拉伸强度试验机相比，除速度低外，控制精度不会差，采用负荷传感器的微机控制电液伺服万能试验机。在做大吨位的材料力学试验时，更可靠，更稳定，性价比更高。
参照本课题所以要求微型拉伸试验机构的力学参数、拉伸速度和控制精度，相比两种材料拉伸机的结构类型，液压万能试验机的机械结构明显不适用在微型试样的精密拉伸实验中，所以本课题选择电子式拉伸试验机的结构进行微型拉伸试验机构的设计。
2.2微型拉伸机机构设计方案
方案1：
该方案的大体结构参照电子式万能材料试验机的结构进行设计，采用两根丝杠带动移动平台的设计。电机传动部分采用电机轴上的直齿圆柱齿轮直接带动两根丝杠上的直齿圆柱齿轮，使两根滚珠丝杠分别旋转，带动滚珠螺母的移动从而实现在试样轴向上的位移起到拉伸作用。
图2.1 方案1微型拉伸机构简图
该设计结构简单，加工容易，成本低廉，结构改造也相对较容易。但是最大的缺点也是最大的问题就是采用这种方案的机构中，电机的轴线和丝杠的直线平行，导致电机只能竖直摆放，使该设计的机构体积极大的增加。由于体积的限制，必定会导致该机构的使用局限性。因为该机构的设计理念是在可能的情况下尽量缩小机构整体的体积，所以该方案可行性不太高。
方案2：
该方案是在方案1的基础上，对电机传动部分进行改动形成的方案。主要改动的方案在于将电机的放置位置做了一个90度的旋转，使其水平放置。但是由此而来产生了第一中方案中锁不存在的问题。就是如何将传动的方向转换到竖直的状态。经过参考现有的产品机构设计和现实情况的考虑，采用直齿圆柱齿轮带动一根装有两个伞齿轮的轴，伞齿轮再分别啮合在丝杠轴端上的两个伞齿轮上，使丝杠旋转。
图2.2 方案2微型拉伸机构简图
该方案最大的好处在于很大程度上缩小了整个机构的体积，从而使机构在使用过程中更加灵活。另外一个优点在于第一种方案中两根丝杆的螺纹旋向必须是相反的才能保证移动平台的顺利移动使试样拉伸。丝杠的加工价格非常昂贵，故尽量采用同样的结构以降低结构的不平稳性。