2. 2 气动平推楔形夹具传动机构
由于气动平推楔形夹具在夹紧试样的过程中是两个楔块分别在左右两端同时相向低速运动，以实现对试样的夹紧，因此在两根丝杠上分别固接尺寸规格相同的两个大齿轮，两个大齿轮又分别与两个同轴的小齿轮啮合，小齿轮的齿轮轴通过带轮及同步带与气动马达相连。丝杠由可以承受丝杠传递的轴向和径向作用力的轴承来支撑，如图 4 所示，且丝杠的导程和头数应相等，并且旋向相反，保证运动速度和位移相同，运动方向相反，由此可以使试样在被施加夹紧力之后，在夹紧力方向上几何中心不变，使夹紧精度提高，保证试验结果的准确性。
传动机构包括小带轮、同步带、大带轮、齿轮轴、小齿轮、大齿轮等组件，如图 2 所示。小带轮固定在气动马达输出轴上，并通过同步皮带与大带轮连接。大带轮与两根同轴的齿轮轴连接，并传递动力。齿轮轴上固定有小齿轮，小齿轮与固定在丝杠上的大齿轮相啮合，丝杠前端与楔块体连接，楔块体前端为楔形结构，并与楔块连接。试验时，气源驱动气动马达转动，气动马达带动小带轮转动，通过同步皮带与大带轮带动齿轮轴转动，进而通过齿轮配合带动丝杠转动，丝杠转动使其前端楔块体(丝母)前后移动，最后带动楔块前后移动，实现试样的夹紧与放松。
2. 3 夹具体
在对夹具的结构进行设计之后，需要用一个外罩把驱动系统、传动机构及夹紧装置连接、固定、组合起来，这个外罩称之为夹具体。由于楔块体前端为楔形结构，试样进行拉伸试验时楔块体受力，故此处的夹具体与楔块体要配合加工，确保夹具体与楔块体之间微小间隙配合运动，如图 5 所示，以防楔块体受力过大使丝杠出现弯曲变形。以最大拉伸力为 100kN 的试验机夹具为例，可定性地设计出一个夹具体的理论模型，如图 6 所示。考虑到夹具体的安全性、经济性等各方面的因素，夹具体的材料选用锻造 40Cr 合金结构钢，经调质处理后使用。对夹具体模型进行静力学分析，固定夹具体与法兰连接螺纹孔，在夹具体台肩面上施加力载荷 F= 100kN，结果如图 7、图 8 所示。从图中可以看出，夹具体最大应力 126． 2MPa，
最大应力发生在台肩根部，远低于夹具体材料的最大 许 用 应 力，满 足 强 度 要 求。 最 大 变 形 为0. 07156mm，发生在台肩顶部，满足刚度要求。由此可见，夹具体能够满足夹具的正常工作要求。
劳动强度低及斜楔式夹具初始夹紧力小，夹持力可以随着试样所受拉伸力的增大而增大，能有效避免试样打滑及平推夹具夹持范围大，不必因试样尺寸系列变化大而频繁更换楔块，楔块对试样平移夹紧没有任何轴向附加力等诸多优点，因此，采用气动平推楔形夹具可以使拉伸试验机性能迈上一个新的台阶。同时，气动平推楔形夹具可以进一步实现夹紧过程的自动化，增强可控性，为进一步实现材料拉伸试验的全自动化奠定坚实的基础。 |
