本發(fā)明涉及微扭矩力學(xué)儀器儀表領(lǐng)域，具體為一種微扭矩力學(xué)試驗(yàn)機(jī)。

背景技術(shù)：

目前對(duì)材料進(jìn)行扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能測(cè)試，一般采用扭轉(zhuǎn)材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行，根據(jù)匹配的扭矩傳感器不同，這類試驗(yàn)機(jī)扭矩量程從100nm至103nm不等，可滿足工程界對(duì)宏觀尺度試樣扭轉(zhuǎn)測(cè)試的需求，但是由于傳統(tǒng)扭轉(zhuǎn)材料試驗(yàn)機(jī)采用應(yīng)變式扭矩傳感器測(cè)量扭矩，即通過應(yīng)變片測(cè)量彈性元件的變形來計(jì)量扭矩，從原理上講，分辨力難些繼續(xù)提高，目前國(guó)際上最小的商業(yè)化扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)也只能滿足10-1nm以上的扭轉(zhuǎn)測(cè)試需，隨著材料微/納米化技術(shù)的發(fā)展以及微電子機(jī)械系統(tǒng)mems的推廣應(yīng)用，對(duì)直徑100μm～102μm的單根細(xì)絲、微電子機(jī)械系統(tǒng)mems扭轉(zhuǎn)微鏡等的扭轉(zhuǎn)測(cè)試需求變得尤為迫切，傳統(tǒng)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)扭矩分辨力難以滿足，必須采用新的原理來實(shí)現(xiàn)微尺度試樣的扭轉(zhuǎn)測(cè)試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種微扭矩力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，已解決上述背景技術(shù)中提出的問題：

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種微扭矩力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，包括磁座機(jī)架底板、內(nèi)磁體、加載軸、磁式機(jī)架蓋板、動(dòng)夾具，磁座機(jī)架底板下方安裝有支撐腳，磁式機(jī)架蓋板兩側(cè)設(shè)置有機(jī)架側(cè)板，且機(jī)架側(cè)板安裝在磁座機(jī)架底板上，機(jī)架側(cè)板內(nèi)部設(shè)置有外磁體，外磁體內(nèi)側(cè)嵌套有線圈，線圈內(nèi)側(cè)嵌套有內(nèi)磁體，外磁體上方安裝有角度傳感器活動(dòng)極板，角度傳感器活動(dòng)極板兩側(cè)固定有角度傳感器定極板，角度傳感器定極板設(shè)置在磁式機(jī)架蓋板下方，加載軸底部連接有外磁體，加載軸中部設(shè)置有角度傳感器活動(dòng)極板，動(dòng)夾具上方安裝有定夾具，動(dòng)夾具和定夾具對(duì)中部連接有試樣，定夾具上方連接有懸臂梁，懸臂梁一側(cè)固定有電動(dòng)平移臺(tái)，電動(dòng)平移臺(tái)一側(cè)安裝有立柱固定于磁式機(jī)架蓋板上方。

優(yōu)選的，所述支撐腳為調(diào)節(jié)調(diào)高度高的支撐腳，所述電動(dòng)平移臺(tái)為上下調(diào)節(jié)高度的平移臺(tái)，設(shè)置為可調(diào)節(jié)高度的支撐腳，可以使底座處于水平狀態(tài)，避免外界不利因素的影響，使得測(cè)量精準(zhǔn)，電動(dòng)平移臺(tái)上下可移動(dòng)以便于測(cè)試不同長(zhǎng)度的試樣，使得操作便捷、效率更高。

優(yōu)選的，所述磁座機(jī)架底板和所述磁式機(jī)架蓋板均為帶有弱磁性的機(jī)架結(jié)構(gòu)，且所述磁式機(jī)架蓋板中部設(shè)置有通孔，所述機(jī)架側(cè)板為三角形結(jié)構(gòu)，且頂端設(shè)置有小通孔，主機(jī)架框采用磁懸浮裝置，消除摩擦阻力矩等干擾因素的不利影響，提高測(cè)量精度，滿足微扭矩傳感器的校準(zhǔn)要求，所述磁式機(jī)架蓋板中部的通孔供所述加載軸貫穿通過活動(dòng)連接，而三角形結(jié)構(gòu)的機(jī)架側(cè)板使得主機(jī)架結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，頂端小通孔供所述試樣通過。

優(yōu)選的，所述加載軸頂端活動(dòng)連接有所述動(dòng)夾具，所述加載軸中部活動(dòng)連接有所述磁式機(jī)架蓋板，所述加載軸底部活動(dòng)連接有所述角度傳感器活動(dòng)極板和所述外磁體，貫通上下、靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，使得扭矩靈敏系數(shù)增大。

優(yōu)選的，所述線圈嵌套在所述內(nèi)磁體外圍，所述外磁體嵌套在所述線圈的外側(cè)，所述外磁體、線圈和所述內(nèi)磁體三者共軸，所述外磁體和所述線圈之間間隙配合，所述線圈和所述內(nèi)磁體之間間隙配合，所述線圈圍繞其中心軸旋轉(zhuǎn)且上方設(shè)置有所述加載軸，此套電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的磁性為強(qiáng)磁性，可形成一個(gè)近似均勻的磁場(chǎng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、通過設(shè)置的采用電磁加載方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)兼扭矩計(jì)量，使得試驗(yàn)機(jī)的扭矩分辨力得以大幅度提高，可以滿足10-3nm以下的微小扭矩測(cè)試需要，這是目前常規(guī)材料試驗(yàn)機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的，該試驗(yàn)機(jī)可以通過扭轉(zhuǎn)方式直接對(duì)微尺度試樣進(jìn)行測(cè)試，真實(shí)模擬試樣在切應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)工況，不僅能為微納米工程技術(shù)領(lǐng)域提供有效的檢測(cè)手段，對(duì)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域也具有重要意義，

2、通過設(shè)置的定夾具設(shè)置在主機(jī)框架上，動(dòng)夾具設(shè)置在電磁驅(qū)動(dòng)裝置上，并可隨電磁驅(qū)動(dòng)裝置旋轉(zhuǎn)，傳感裝置用于測(cè)試電磁驅(qū)動(dòng)裝置所旋轉(zhuǎn)的角度，快捷準(zhǔn)確得出數(shù)據(jù)，自動(dòng)化程度高，通過設(shè)置的磁懸浮裝置，消除摩擦阻力矩等干擾因素的不利影響，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高和穩(wěn)定性好的特性，較好地滿足了微扭矩傳感器的校準(zhǔn)要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明底座支腳結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-磁座機(jī)架底板；2-內(nèi)磁體；3-加載軸；4-角度傳感器定極板；5-磁式機(jī)架蓋板；6-立柱；7-電動(dòng)平移臺(tái)；8-懸臂梁；9-定夾具；10-試樣；11-動(dòng)夾具；12-角度傳感器活動(dòng)極板；13-線圈；14-外磁體；15-機(jī)架側(cè)板；16-支撐腳。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-2，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種微扭矩力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，包括磁座機(jī)架底板1、內(nèi)磁體2、加載軸3、磁式機(jī)架蓋板5、動(dòng)夾具11，磁座機(jī)架底板1下方安裝有支撐腳16，磁式機(jī)架蓋板5兩側(cè)設(shè)置有機(jī)架側(cè)板15，且機(jī)架側(cè)板15安裝在磁座機(jī)架底板1上，機(jī)架側(cè)板15內(nèi)部設(shè)置有外磁體14，外磁體14內(nèi)側(cè)嵌套有線圈13，線圈13內(nèi)側(cè)嵌套有內(nèi)磁體2，外磁體14上方安裝有角度傳感器活動(dòng)極板12，角度傳感器活動(dòng)極板12兩側(cè)固定有角度傳感器定極板4，角度傳感器定極板4設(shè)置在磁式機(jī)架蓋板5下方，加載軸3底部連接有外磁體14，加載軸3中部設(shè)置有角度傳感器活動(dòng)極板12，動(dòng)夾具11上方安裝有定夾具9，動(dòng)夾具11和定夾具9對(duì)中部連接有試樣10，定夾具9上方連接有懸臂梁8，懸臂梁8一側(cè)固定有電動(dòng)平移臺(tái)7，電動(dòng)平移臺(tái)7一側(cè)安裝有立柱6固定于磁式機(jī)架蓋板5上方。

支撐腳16為調(diào)節(jié)高度的支撐腳，電動(dòng)平移臺(tái)7為上下調(diào)節(jié)高度的平移臺(tái)，設(shè)置為可調(diào)節(jié)高度的支撐腳，可以使底座處于水平狀態(tài)，避免外界不利因素的影響，使得測(cè)量精準(zhǔn)，電動(dòng)平移臺(tái)上下可移動(dòng)以便于測(cè)試不同長(zhǎng)度的試樣，使得操作便捷、效率更高，磁座機(jī)架底板1和磁式機(jī)架蓋板5均為帶有弱磁性的機(jī)架結(jié)構(gòu)，且磁式機(jī)架蓋板5中部設(shè)置有通孔，機(jī)架側(cè)板15為三角形結(jié)構(gòu)，且頂端設(shè)置有小通孔，主機(jī)架框采用磁懸浮裝置，消除摩擦阻力矩等干擾因素的不利影響，提高測(cè)量精度，滿足微扭矩傳感器的校準(zhǔn)要求，磁式機(jī)架蓋板5中部的通孔供加載軸3貫穿通過活動(dòng)連接，而三角形結(jié)構(gòu)的機(jī)架側(cè)板15使得主機(jī)架結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，頂端小通孔供試樣10通過，加載軸3頂端活動(dòng)連接有動(dòng)夾具11，加載軸3中部活動(dòng)連接有磁式機(jī)架蓋板5，加載軸3底部活動(dòng)連接有角度傳感器活動(dòng)極板12和外磁體14，貫通上下、靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，使得扭矩靈敏系數(shù)增大，線圈13嵌套在內(nèi)磁體2外圍，外磁體14嵌套在線圈13的外側(cè)，外磁體14、線圈13和內(nèi)磁體2三者共軸，外磁體14和線圈13間隙配合，線圈13和內(nèi)磁體2間隙配合，線圈13圍繞其中心軸旋轉(zhuǎn)且上方設(shè)置有加載軸3，此套電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的磁性為強(qiáng)磁性，可形成一個(gè)近似均勻的磁場(chǎng)。

工作原理：線圈13處于內(nèi)磁體2和外磁體14產(chǎn)生的均勻磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過線圈13時(shí)，線圈13受到一對(duì)水平的力，形成旋轉(zhuǎn)的力矩，線圈13帶動(dòng)加載軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)夾具11旋轉(zhuǎn)，從而將被測(cè)試樣10扭轉(zhuǎn)，用信號(hào)采集模塊采集角度信號(hào)和線圈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中角度信號(hào)是角度傳感器定極板4的電壓信號(hào)，線圈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由信號(hào)采集模塊在線圈13驅(qū)動(dòng)電路上采集，采集到的角度信號(hào)和線圈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被傳輸至計(jì)算機(jī)，并通過換算得到角度值和扭矩值。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。