电磁加载装置及多角度双向电磁加载测试平台与测试方法

摘要

本发明提供了电磁加载装置及多角度双向电磁加载测试平台与测试方法，属于结构形变及力学实验技术领域。本发明提供的电磁加载装置的后半部分的质量块和后盖等零件的中心开孔，可以使线圈中心的导线从孔中接出。一种多角度双向电磁加载测试平台，包括总框体，总框体内包括电磁加载模块，还包括移动调节模块、分度模块和零件夹持模块。本发明还提供了一种多角度双向电磁加载测试方法。本发明采用电磁力进行加载，装置较为简单，结构紧凑，电磁加载响应速度快，冲击力稳定，而且采用分度装置可实现不同方向的冲击测试，具有较好的实用价值。

权利要求

1.一种多角度双向电磁加载测试平台，其特征在于，包括总框体（1），所述总框体（1）内包括电磁加载模块，还包括移动调节模块、分度模块和零件夹持模块；

所述移动调节模块，连接所述零件夹持模块，用于调节待测零件的位置；

所述分度模块，连接所述电磁加载模块和所述总框体（1）；用于调节电磁加载模块的角度；

所述零件夹持模块，连接所述移动调节模块，用于固定待测零件；

所述电磁加载模块，连接所述总框体（1）和所述分度模块，包括两个电磁加载装置，用于对所述零件夹持模块固定的待测零件进行冲击测试，所述电磁加载装置包括：壳体（1103），所述壳体（1103）的一端外部设有第一固定支座（1106），所述第一固定支座（1106）的一端设有前盖（1107），所述前盖（1107）的中间设有贯穿的应力放大杆（1108），所述应力放大杆（1108）在所述壳体（1103）内的一端上设有环绕的回位弹簧（1109），所述应力放大杆（1108）连接驱动板（1110），所述驱动板（1110）与定位套筒（1104）之间设有两个线圈固定垫片（1111），所述两个线圈固定垫片（1111）之间设有环绕的通电线圈（1105），所述定位套筒（1104）的一端设有环绕的第一质量块（1112），还设有环绕的第二质量块（1114），所述第一质量块（1112）和所述第二质量块（1114）之间设有橡胶垫片（1113），所述第二质量块（1114）上设有环绕的滑套（1115），所述定位套筒（1104）的另一端设有环绕的缓冲弹簧（1116），所述缓冲弹簧（1116）的一端连接所述第二质量块（1114）；所述壳体（1103）的另一端外部设有第二固定支座（1102），所述第二固定支座（1102）的一端设有后盖（1101），所述后盖（1101）为中央有孔的凸形结构，所述通电线圈（1105）的导线从所述定位套筒（1104）中经所述后盖（1101）中央的孔接出；

两个所述电磁加载装置分别为第一电磁加载装置（11）和第二电磁加载装置（18）；

所述电磁加载模块，包括固定在总框体（1）上的X轴导轨（21），所述X轴导轨（21）上设有第一X轴滑块（6），所述第一X轴滑块（6）连接第一滑块连接板（5），所述第一滑块连接板（5）通过第一滑动轴承（4）与第一电磁加载装置（11）连接，用于控制所述第一电磁加载装置（11）在所述X轴导轨（21）上移动；

所述X轴导轨（21）上还设有第二X轴滑块（22），所述第二X轴滑块（22）连接第二滑块连接板（23），所述第二滑块连接板（23）通过第二滑动轴承（24）与第二电磁加载装置（18）连接，用于控制所述第二电磁加载装置（18）在所述X轴导轨（21）上移动。

2.根据权利要求1所述的多角度双向电磁加载测试平台，其特征在于，所述总框体（1）采用铝材和标准件来搭建，所述铝材为6063铝材，所述标准件包括法兰螺母、T型螺栓（3）和连接角件（2），所述T型螺栓（3）直接放入铝材槽内，穿过所述连接角件（2）上的圆角矩形孔，并与法兰螺母配合，完成所述总框体（1）的构建。

3.根据权利要求1所述的多角度双向电磁加载测试平台，其特征在于，所述移动调节模块包括横向调节模块，所述横向调节模块一端固定于总框体（1）上，另一端连接所述零件夹持模块，并与所述电磁加载模块垂直，用于调节待测零件的横向移动；所述横向调节模块包括横向电机（31），所述横向电机（31）固定在横向电机支座（30）上，所述横向电机支座（30）还固定有齿轮（32），所述齿轮（32）与齿条（33）吻合，所述齿条（33）连接Y轴滑块（26），所述Y轴滑块（26）设于Y轴导轨（25）上；当所述横向电机（31）转动时，带动所述齿轮（32）转动，从而带动所述齿条（33）连接的所述Y轴滑块（26）在所述Y轴导轨（25）上做前后移动，实现待测零件的横向移动。

4.根据权利要求3所述的多角度双向电磁加载测试平台，其特征在于，所述移动调节模块还包括纵向调节模块，用于调节待测零件的高度；所述纵向调节模块包括纵向电机（14），所述纵向电机（14）固定在纵向电机支座（13）上，所述纵向电机支座（13）通过上固定板（15）固定在所述总框体（1）上；

所述纵向电机（14）通过联轴器与丝杆（17）连接，所述丝杆（17）上与Y轴连接板（27）通过丝杆螺母（28）连接，用于将所述横向移动调节模块和所述纵向调节模块连接，所述丝杆（17）的另一端通过法兰轴承（29）固定在所述总框体（1）上；

所述纵向调节模块还包括前后光杆（16），用于支撑虎钳装置（12）并起到滑动导轨作用。

5.根据权利要求1所述的多角度双向电磁加载测试平台，其特征在于，所述分度模块，包括呈弧状且表面有圆孔的分度条（10），所述分度条（10）的两端固定在所述总框体（1）上；

还包括第一分度杆（7），所述第一分度杆（7）的一端穿过固定在第一电磁加载装置（11）下方的第一支撑铝材（8），另一端穿过所述分度条（10）上的圆孔，用于调节所述第一电磁加载装置（11）的角度；

还包括第二分度杆（19），所述第二分度杆（19）的一端穿过固定在第二电磁加载装置（18）下方的第二支撑铝材（20），另一端穿过所述分度条（10）上的圆孔，用于调节所述第二电磁加载装置（18）的角度。

6.根据权利要求1所述的多角度双向电磁加载测试平台，其特征在于，所述零件夹持模块，为虎钳装置（12），包括固定钳身（1201），所述固定钳身（1201）上设有贯穿的移动钳身（1202），所述移动钳身（1202）上设有螺杆（1203），所述移动钳身（1202）的一端还设有销杆（1204），用于实现对待测零件的固定。

7.一种多角度双向电磁加载测试方法，应用在权利要求1‑6任一项所述的多角度双向电磁加载测试平台，其特征在于，包括以下步骤：将待测零件用零件夹持装置固定，根据测试需要，通过移动调节模块调节零件夹持装置的位置，通过分度模块调节电磁加载装置的冲击力的角度，通电后进行测试，收集不同角度的冲击性能数据。

说明书

电磁加载装置及多角度双向电磁加载测试平台与测试方法

技术领域

[0001] 本发明涉及结构形变及力学实验技术领域，具体涉及电磁加载装置及多角度双向电磁加载测试平台与测试方法。

背景技术

[0002] 随着制造业的发展，尤其是在汽车制造领域，轻量化的设计要求也越来越重要。为达到轻量化目的，各种新型材料被用于汽车制造领域。当我们选择这些轻量化设计的同时，
还要对这些零件进行性能和强度的测试。汽车制造的快速发展也使得人们对汽车安全的要
求也越来越高，保证汽车零部件的安全不仅需要满足强度要求的材料，还要对零部件进行
可靠性测试，这就需要专业检测设备。

[0003] 在汽车零件制造工艺中，需要进行对称加载条件下进行性能测试，而且实际服役多数属于动态加载。这就需要一种提供动态对称加载试验平台来进行零件性能测试。同时，
汽车零件还要进行冲击载荷测试，在汽车安全事故中，我们需要知道汽车的行驶速度，所以
我们需要测得冲击响应特性和能量变形之间的关系。

[0004] 综合考虑汽车轻量化设计、安全性能要求、变形程度对车速的判断以及汽车零件的可靠性测试的实际工作中需要的大量碰撞数据，同时考虑到零件的规格大小和加载冲击
所需的操作方式及流程，本设计利用电磁力来设计一种可多角度施加载荷的测试装置。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于构建质量轻、结构稳固紧凑、以及具有良好装配性能的小型零件的双向电磁加载测试平台。同时，本发明还参考现有的手持便捷式电磁铆抢的结构设计
一种电磁加载装置，为方便电磁线圈导线的接出，本设计创新性地将电磁加载装置的后半
部分的质量块和后盖等零件的中心开孔，可以使线圈中心的导线从孔中接出。

[0006] 本发明提供了一种电磁加载装置，包括：壳体，所述壳体的一端外部设有第一固定支座，所述第一固定支座的一端设有前盖，所述前盖的中间设有贯穿的应力放大杆，所述应
力放大杆在所述壳体内的一端上设有环绕的回位弹簧，所述应力放大杆连接驱动板，所述
驱动板与定位套筒之间设有两个线圈固定垫片，所述两个线圈固定垫片之间设有环绕的通
电线圈，所述定位套筒的一端设有环绕的第一质量块，还设有环绕的第二质量块，所述第一
质量块和所述第二质量块之间设有橡胶垫片，所述第二质量块上设有环绕的滑套，所述定
位套筒的另一端设有环绕的缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的一端连接所述第二质量块；所述壳
体的另一端外部设有第二固定支座，所述第二固定支座的一端设有后盖，所述后盖为中央
有孔的凸形结构，所述定位套筒的通过所述后盖中央的孔，所述通电线圈的导线从所述定
位套筒中经所述后盖中央的孔接出。

[0007] 本发明还提供了一种多角度双向电磁加载测试平台，包括总框体，所述总框体内包括电磁加载模块，还包括移动调节模块、分度模块和零件夹持模块；

[0008] 所述移动调节模块，连接所述零件夹持模块，用于调节待测零件的位置；

[0009] 所述分度模块，连接所述电磁加载模块和所述总框体；用于调节电磁加载装置模块的角度；

[0010] 所述零件夹持模块，连接所述移动调节模块，用于固定待测零件；

[0011] 所述电磁加载模块，连接所述总框体和所述分度模块，包括两个上述技术方案中记载的电磁加载装置，用于对所述零件夹持模块固定的待测零件进行冲击测试。

[0012] 进一步地，所述总框体采用铝材和标准件来搭建，所述铝材的型号为6063，所述标准件包括法兰螺母、T型螺栓和连接角件，所述T型螺栓直接放入铝材槽内，穿过所述连接角
件上的圆角矩形孔，并与法兰螺母配合自动定位锁紧完成所述总框体的构建。

[0013] 进一步地，所述电磁加载模块，包括固定在总框体上的X轴导轨，所述X轴导轨上设有第一X轴滑块，所述第一X轴滑块连接第一滑块连接板，所述第一滑块连接板通过第一滑
动轴承与第一电磁加载装置连接，用于控制所述第一电磁加载装置在所述X轴导轨上移动；

[0014] 所述X轴导轨上还设有第二X轴滑块，所述第二X轴滑块连接第二滑块连接板，所述第二滑块连接板通过第二滑动轴承与第二电磁加载装置连接，用于控制所述第二电磁加载
装置在所述X轴导轨上移动。

[0015] 进一步地，所述移动调节模块包括横向调节模块，所述横向调节模块一端固定于总框体上，另一端连接所述夹持装置，并与所述电磁加载模块垂直，用于调节待测零件的横
向移动；所述横向调节模块包括横向电机，所述横向电机固定在横向电机支座上，所述横向
电机支座还固定有齿轮，所述齿轮与齿条吻合，所述齿条连接所述Y轴滑块，所述Y轴滑块设
于Y轴导轨上；当所述横向电机转动时，带动所述齿轮转动，从而带动所述齿条连接的所述Y
轴滑块在所述Y轴导轨上做前后移动，实现待测零件的横向移动。

[0016] 进一步地，所述移动调节模块还包括纵向调节模块，用于调节待测零件的高度；所述纵向调节模块包括纵向电机，所述纵向电机固定在纵向电机支座上，所述纵向电机支座
通过上固定板固定在所述总框体上；

[0017] 所述纵向电机通过联轴器与丝杆连接，所述丝杆上与Y轴连接板通过丝杆螺母连接，用于将所述横向移动调节模块和所述纵向调节模块连接，所述丝杆的另一端通过法兰
轴承固定在所述总框体上；

[0018] 所述纵向调节模块还包括前后光杆，用于支撑虎钳装置并起到滑动导轨作用。

[0019] 进一步地，所述分度模块，包括呈弧状且表面有圆孔的分度条，所述分度条的两端固定在所述总框体上；

[0020] 还包括第一分度杆，所述第一分度杆的一端穿过固定在所述第一电磁加载装置下方的第一支撑铝材，另一端穿过所述分度条上的圆孔，用于调节所述第一电磁加载装置的
角度；

[0021] 还包括第二分度杆，所述第二分度杆的一端穿过固定在所述第二电磁加载装置下方的第二支撑铝材，另一端穿过所述分度条上的圆孔，用于调节所述第二电磁加载装置的
角度。

[0022] 进一步地，所述零件夹持模块，具体为虎钳装置，包括固定钳身，所述固定钳身上设有贯穿的移动钳身，所述移动钳身上设有螺杆，所述移动钳身的一端还设有销杆，用于实
现对待测零件的固定。通过旋转销杆牵引或推动螺杆左右移动，从而调节固定在螺杆上的
夹持端与固定在钳身上的夹持端直接的宽度，来适应不同尺寸的零件。

[0023] 本发明还提供了一种多角度双向电磁加载测试方法，包括以下步骤：

[0024] 将待测零件用所述夹持装置固定，根据测试需要，通过所述移动调节模块调节所述夹持装置的位置，通过分度模块调节所述电磁加载装置的冲击力的角度，通电后进行测
试，收集不同角度的冲击性能数据。

[0025] 本发明技术方案，具有如下优点：

[0026] 本发明提供的多角度双向电磁加载测试平台采用电磁力进行加载，装置较为简单，结构紧凑，电磁加载响应速度快，冲击力稳定，而且采用分度装置可实现不同方向的加
载，使得电磁加载测试平台的功能更加完善。

附图说明

[0027] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0028] 图1为本发明的一种实施方式中提供的多角度双向电磁加载测试平台的主视图；

[0029] 图2为本发明的一种实施方式中提供的多角度双向电磁加载测试平台的侧视图；

[0030] 图3为发明的一种实施方式中提供的电磁加载装置的结构示意图；

[0031] 图4为型号为6063铝材的截面示意图；

[0032] 图5为图1中虎钳装置的结构示意图。

[0033] 附图标记说明：

[0034] 1、总框体；2、连接角件；3、T型螺栓；4、第一滑动轴承；5、第一滑块连接板；6、第一X轴滑块；7、第一分度杆；8、第一支撑铝材；10、分度条；11、第一电磁加载装置；12、虎钳装置；
13、纵向电机支座；14、纵向电机；15、上固定板；16、前后光杆；17、丝杆；18、第二电磁加载装
置；19、第二分度杆；20、第二支撑铝材；21、X轴导轨；22、第二X轴滑块；23、第二滑块连接板；
24、第二滑动轴承；25、Y轴导轨；26、Y轴滑块；27、Y轴连接板；28、丝杆螺母；29、法兰轴承；
30、横向电机支座；31、横向电机；32、齿轮；33、齿条；1101、后盖；1102、第二固定支座；1103、
壳体；1104、定位套筒；1105、通电线圈；1106、第一固定支座；1107、前盖；1108、应力放大杆；
1109、回位弹簧；1110、驱动板；1111、线圈固定垫片；1112、第一质量块；1113、橡胶垫片；
1114、第二质量块；1115、滑套；1116、缓冲弹簧；1201、固定钳身；1202、移动钳身；1203、螺
杆；1204、销杆。

具体实施方式

[0035] 下面将结合附图对本发明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，都属于本发明保护的范围。

[0036] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了
便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、
“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0037] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。

[0038] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

[0039] 实施例1

[0040] 如图3所示，为本发明实施例1所述的一种电磁加载装置，包括：壳体1103，壳体1103的一端外部设有第一固定支座1106，第一固定支座1106的一端设有前盖1107，前盖
1107的中间设有贯穿的应力放大杆1108，应力放大杆1108在壳体1103内的一端上设有环绕
的回位弹簧1109，应力放大杆1108连接驱动板1110，驱动板1110与定位套筒1104之间设有
两个线圈固定垫片1111，两个线圈固定垫片1111之间设有环绕的通电线圈1105，两个线圈
固定垫片1111用于夹持通电线圈1105，定位套筒1104的一端设有环绕的第一质量块1112，
还设有环绕的第二质量块1114，第一质量块1112和第二质量块1114之间设有橡胶垫片
1113，第二质量块1114上设有环绕的滑套1115，定位套筒1104的另一端设有环绕的缓冲弹
簧1116，缓冲弹簧1116的一端连接所述第二质量块1114；壳体1103的另一端外部设有第二
固定支座1102，第二固定支座1102的一端设有后盖1101，后盖1101为中央有孔的凸形结构，
定位套筒1104的通过后盖1101中央的孔，通电线圈1105的导线从定位套筒1104中经后盖
1101中央的孔接出。

[0041] 当通电线圈1105通电后，充电电容会提供变化的强电流给通电线圈1105，使得驱动板1110中产生感生电流，从而使通电线圈1105和驱动板1110之间产生涡流磁场，形成相
互排斥力，驱动板1110迅速推动应力放大杆1108作用在零件上完成加载冲击测试。

[0042] 上述电磁加载装置，所述壳体1103中设有中空的定位套筒1104，将第一质量块、第二质量块、缓冲弹簧均环绕在定位套筒1104上，通电线圈1105上的导线通过定位套筒1104
内部，经后盖1101中央的孔接出，方便了导线接出。

[0043] 实施例2

[0044] 如图1、2、4所示，一种多角度双向电磁加载测试平台，包括总框体1，总框体1内包括电磁加载模块，还包括移动调节模块、分度模块和零件夹持模块；

[0045] 移动调节模块，连接所述零件夹持模块，用于调节待测零件的位置；

[0046] 分度模块，连接电磁加载模块和总框体1；用于调节电磁加载装置模块的角度；

[0047] 零件夹持模块，连接移动调节模块，用于固定待测零件；

[0048] 电磁加载模块，连接总框体1和分度模块，包括两个实施例1记载的电磁加载装置，用于对零件夹持模块固定的待测零件进行冲击测试。

[0049] 进一步地，总框体1采用铝材和标准件来搭建，铝材的型号为6063，标准件包括法兰螺母、T型螺栓3和连接角件2，如图4所示，T型螺栓3直接放入铝材槽内，穿过所述连接角
件2上的圆角矩形孔，并与法兰螺母配合自动定位锁紧完成所述总框体1的构建。

[0050] 进一步地，电磁加载模块，包括固定在总框体1上的X轴导轨21，X轴导轨21上设有第一X轴滑块6，第一X轴滑块6连接第一滑块连接板5，第一滑块连接板5通过第一滑动轴承4
与第一电磁加载装置11连接，用于控制第一电磁加载装置11在X轴导轨21上移动；

[0051] X轴导轨21上还设有第二X轴滑块22，第二X轴滑块22连接第二滑块连接板23，第二滑块连接板23通过第二滑动轴承24与第二电磁加载装置18连接，用于控制所述第二电磁加
载装置18在X轴导轨21上移动。

[0052] 进一步地，移动调节模块包括横向调节模块，横向调节模块一端固定于总框体1上，另一端连接所述夹持装置，并与电磁加载模块垂直，用于调节待测零件的横向移动；横
向调节模块包括横向电机31，横向电机31固定在横向电机支座30上，横向电机支座30还固
定有齿轮32，齿轮32与齿条33吻合，齿条33连接Y轴滑块26，Y轴滑块26设于Y轴导轨25上；当
横向电机31转动时，带动齿轮32转动，从而带动齿条33连接的Y轴滑块26在Y轴导轨25上做
水平方向的前后移动，实现待测零件的横向移动。

[0053] 进一步地，移动调节模块还包括纵向调节模块，用于调节待测零件的高度；纵向调节模块包括纵向电机14，纵向电机14固定在纵向电机支座13上，纵向电机支座13通过上固
定板15固定在总框体1上；

[0054] 纵向电机14通过联轴器与丝杆17连接，所述丝杆17上与Y轴连接板27通过丝杆螺母28连接，用于将横向移动调节模块和纵向调节模块连接，丝杆17的另一端通过法兰轴承
29固定在总框体1上；

[0055] 纵向调节模块还包括前后光杆16，用于支撑虎钳装置12并起到滑动导轨作用。

[0056] 进一步地，分度模块，包括呈弧状且表面有圆孔的分度条10，分度条10的两端固定在总框体1上；

[0057] 还包括第一分度杆7，第一分度杆7的一端穿过固定在第一电磁加载装置11下方的第一支撑铝材8，另一端穿过分度条10上的圆孔，用于调节所述第一电磁加载装置11的角
度；

[0058] 还包括第二分度杆19，第二分度杆19的一端穿过固定在第二电磁加载装置18下方的第二支撑铝材20，另一端穿过分度条10上的圆孔，用于调节第二电磁加载装置18的角度，
从而实现零件加载力方向的改变。

[0059] 进一步地，零件夹持模块，具体为虎钳装置12，如图5所示，包括固定钳身1201，固定钳身1201上设有贯穿的移动钳身1202，移动钳身1202上设有螺杆1203，移动钳身1202的
一端还设有销杆1204，用于实现对待测零件的固定。通过旋转销杆1204牵引或推动螺杆
1203左右移动，从而调节固定在螺杆1203上的夹持端与固定在固定钳身1201上的夹持端直
接的宽度，来适应不同尺寸的零件。

[0060] 实施例3

[0061] 一种多角度双向电磁加载测试方法，包括以下步骤：

[0062] 将待测零件用所述夹持装置固定，根据测试需要，通过所述移动调节模块调节所述夹持装置的位置，通过分度模块调节所述电磁加载装置的冲击力的角度，通电后进行测
试，收集不同角度的冲击性能数据。

[0063] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或
变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或
变动仍处于本发明创造的保护范围之中。