本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

經(jīng)受撞擊加載的結(jié)構(gòu)，其響應(yīng)同靜載情況相比，有著許多不同的規(guī)律。桿、板、環(huán)、殼等結(jié)構(gòu)在中低速撞擊過(guò)程中，撞擊物體的巨大動(dòng)能會(huì)引起這類(lèi)柔性結(jié)構(gòu)發(fā)生超大變形、屈曲、斷裂，甚至崩塌，致使結(jié)構(gòu)失效造成災(zāi)難性事故。工程中大量的低速撞擊問(wèn)題是采用落錘式?jīng)_擊試驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。大型落錘沖擊實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是與地面完全固定的一種簡(jiǎn)單、可靠、重復(fù)性好的加載裝置，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于不同尺寸的試件的加載是通過(guò)調(diào)節(jié)落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，試件幾何尺寸、沖擊位置和沖擊角度都不相同，針對(duì)不同的試件尺寸和加載條件需要設(shè)計(jì)不同的夾具，這將會(huì)造成材料的大量浪費(fèi)，因此有必要設(shè)計(jì)和加工制造適用于不同工況下的實(shí)驗(yàn)夾具。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)，該落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)具有多功能、可拆卸、便攜式的優(yōu)點(diǎn)；通過(guò)改變落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)橫向位移來(lái)實(shí)現(xiàn)試件橫向任意位置的沖擊實(shí)驗(yàn)；通過(guò)改變落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)縱向位移來(lái)實(shí)現(xiàn)試件縱向任意位置的沖擊實(shí)驗(yàn)；通過(guò)改變底部四根支撐立柱的高度，來(lái)實(shí)現(xiàn)試件在任意沖擊角度下的沖擊實(shí)驗(yàn)；并且三者的改變可以同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)試件在任意位置、任意角度的落錘沖擊實(shí)驗(yàn)。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于：所述落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)試件的任意點(diǎn)在三維坐標(biāo)空間內(nèi)的沖擊實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)夾具和試件1、橫向即x向工作臺(tái)2、滑鞍3、縱向即y向工作臺(tái)4、豎向即z向升降立柱5、落錘沖頭6、砧臺(tái)7和進(jìn)給刻度圈8；實(shí)驗(yàn)夾具和試件1通過(guò)螺栓固定在橫向即x向工作臺(tái)2上，橫向即x向工作臺(tái)2通過(guò)燕尾卡槽滑動(dòng)固定在滑鞍3上，縱向即y向工作臺(tái)4通過(guò)燕尾卡槽滑動(dòng)固定在滑鞍3下，縱向即y向工作臺(tái)4底部與豎向即z向升降立柱5固定，豎向即z向升降立柱5通過(guò)螺栓固定在砧臺(tái)7上；落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)完全固定在地面上，安裝在落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)上的落錘沖頭6不能沿著x向和y向移動(dòng)，只能沿著軌道z向豎直向下運(yùn)動(dòng)，因此，只能通過(guò)調(diào)節(jié)落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)的位置和高度來(lái)實(shí)現(xiàn)試件在不同位置、不同角度的沖擊。

所述實(shí)驗(yàn)夾具和試件1包括上夾具1‐1、實(shí)驗(yàn)試件1‐2、下夾具1‐3、工字支撐梁1‐4、上夾具固定螺栓1‐5、下夾具固定螺栓1‐6和工字支撐梁固定螺栓1‐7；所述上夾具1‐1和實(shí)驗(yàn)試件1‐2通過(guò)上夾具固定螺栓1‐5與下夾具1‐3固定，下夾具1‐3通過(guò)下夾具固定螺栓1‐6與工字支撐梁1‐4固定，工字支撐梁1‐4通過(guò)工字支撐梁固定螺栓1‐7與橫向即x向工作臺(tái)2固定。

所述實(shí)驗(yàn)夾具和試件1根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)成不同的幾何構(gòu)型，包括橫梁、曲梁、平板、曲板、球殼和柱殼，具有多用途的功能。

所述橫向即x向工作臺(tái)2包括夾具正交固定槽2‐1、橫向絲杠座2‐2、橫向進(jìn)給刻度圈2‐3、橫向絲杠牙嵌套2‐4、橫向進(jìn)給手輪2‐5、橫向絲杠2‐6、銷(xiāo)釘2‐7和橫向限位塊2‐8；所述夾具正交固定槽2‐1分布在橫向即x向工作臺(tái)2的上表面，工字支撐梁1‐4通過(guò)工字支撐梁固定螺栓1‐7與橫向即x向工作臺(tái)2的夾具正交固定槽2‐1固定，實(shí)驗(yàn)夾具和試件1能夠固定在橫向即x向工作臺(tái)2的任何位置，所述橫向絲杠2‐6與橫向絲杠座2‐2、橫向進(jìn)給刻度圈2‐3、橫向絲杠牙嵌套2‐4和橫向進(jìn)給手輪2‐5同軸裝配，橫向絲杠座2‐2分別位于夾具正交固定槽2‐1的兩端，并通過(guò)銷(xiāo)釘2‐7與夾具正交固定槽2‐1固定，通過(guò)旋轉(zhuǎn)橫向進(jìn)給手輪2‐5帶動(dòng)橫向絲杠2‐6轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)橫向即x向工作臺(tái)2的橫向移動(dòng)，移動(dòng)的距離通過(guò)橫向進(jìn)給刻度圈2‐3實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，橫向進(jìn)給手輪2‐5每旋轉(zhuǎn)一周，橫向即x向工作臺(tái)2移動(dòng)預(yù)設(shè)距離，橫向即x向工作臺(tái)2的側(cè)面分布有四個(gè)橫向限位塊2‐8，，防止橫向即x向工作臺(tái)2滑落，起到安全保護(hù)的作用。

所述滑鞍3包括燕尾槽鞍架3‐1、橫向絲杠軸承3‐2、螺栓3‐3、橫向限位板3‐4、螺釘3‐5、工作臺(tái)橫向鎖緊螺釘3‐6和工作臺(tái)縱向鎖緊螺釘3‐7；在燕尾槽鞍架3‐1上下表面都加工有燕尾槽，上表面的燕尾槽與橫向即x向工作臺(tái)2相配合，下表面的燕尾槽與縱向即y向工作臺(tái)4相配合，橫向絲杠2‐6與橫向絲杠軸承3‐2相配合，橫向限位板3‐4通過(guò)螺釘3‐5與燕尾槽鞍架3‐1固定，橫向限位板3‐4與橫向限位塊2‐8相接觸就是橫向即x向工作臺(tái)2橫向移動(dòng)的極限距離，當(dāng)橫向進(jìn)給完成后，通過(guò)工作臺(tái)橫向鎖緊螺釘3‐6使橫向即x向工作臺(tái)2無(wú)法橫向移動(dòng)，當(dāng)縱向進(jìn)給完成后，通過(guò)工作臺(tái)縱向鎖緊螺釘3‐7使縱向即y向工作臺(tái)4無(wú)法縱向移動(dòng)。

所述縱向即y向工作臺(tái)4包括縱向燕尾槽支撐體4‐1、縱向絲杠座4‐2、銷(xiāo)釘4‐3、縱向進(jìn)給刻度圈4‐4、縱向絲杠牙嵌套4‐5、縱向進(jìn)給手輪4‐6和縱向絲杠4‐7；所述縱向燕尾槽支撐體4‐1與燕尾槽鞍架3‐1下表面相配合，橫向絲杠軸承3‐2通過(guò)螺栓3‐3與縱向燕尾槽支撐體4‐1固定，縱向絲杠4‐7與縱向絲杠座4‐2、縱向進(jìn)給刻度圈4‐4、縱向絲杠牙嵌套4‐5和縱向進(jìn)給手輪4‐6同軸裝配，縱向絲杠座4‐2分別位于縱向燕尾槽支撐體4‐1的兩端，并通過(guò)銷(xiāo)釘4‐3與縱向燕尾槽支撐體4‐1固定，通過(guò)旋轉(zhuǎn)縱向進(jìn)給手輪4‐6帶動(dòng)縱向絲杠4‐7轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)滑鞍3和縱向即y向工作臺(tái)4的縱向移動(dòng)，移動(dòng)的距離通過(guò)縱向進(jìn)給刻度圈4‐4實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，縱向進(jìn)給手輪4‐6每旋轉(zhuǎn)一周，縱向即y向工作臺(tái)4移動(dòng)預(yù)設(shè)距離，縱向絲杠座4‐2高于縱向即y向工作臺(tái)4、滑鞍3和橫向即x向工作臺(tái)2邊界移動(dòng)到縱向絲杠座4‐2時(shí)，縱向移動(dòng)結(jié)束，防止工作臺(tái)滑落，起到限位和安全保護(hù)的作用。

所述豎向即z向升降立柱5從上至下依次包括豎向升降立柱頭5‐1、豎向升降軸5‐2、立柱套筒5‐3、豎向升降手輪軸套5‐4、豎向升降刻度圈5‐5、豎向升降手輪5‐6、底座5‐7和螺栓5‐8；豎向升降立柱頭5‐1固定在縱向即y向工作臺(tái)4的底部，組成萬(wàn)向球頭關(guān)節(jié)軸承，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)系統(tǒng)大角度的調(diào)整，豎向升降手輪5‐6外套豎向升降手輪軸套5‐4設(shè)置在立柱套筒5‐3上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)豎向升降手輪5‐6帶動(dòng)內(nèi)部小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)一對(duì)圓錐齒輪合運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)推動(dòng)升降套筒，實(shí)現(xiàn)豎向升降軸5‐2的豎向移動(dòng)，移動(dòng)的距離通過(guò)設(shè)置在豎向升降手輪5‐6上的豎向升降刻度圈5‐5實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，手輪每旋轉(zhuǎn)一周，橫向x向工作臺(tái)2豎向移動(dòng)預(yù)設(shè)距離，底座5‐7通過(guò)螺栓5‐8與砧臺(tái)7固定。

所述豎向即z向升降立柱5為四根，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，根據(jù)沖擊強(qiáng)度和落錘沖頭的重量來(lái)設(shè)置立柱的數(shù)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的角度調(diào)節(jié)每根立柱的高度，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的不同的傾角。

該落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)試件任意點(diǎn)在三維坐標(biāo)空間內(nèi)的沖擊實(shí)驗(yàn)，其不同傾角特征的計(jì)算過(guò)程如下：

對(duì)于任意長(zhǎng)a寬b的矩形試件面efgh，矩形試件面efgh在水平面的投影面為面abcd，矩形試件的投影面為固定螺栓組成的面，矩形試件通過(guò)豎向即z向升降立柱5的升降高度和固定升降立柱的螺栓在水平面之間的距離來(lái)確定其任意方位；

假設(shè)四個(gè)豎向即z向升降立柱5的高度為h1，h2，h3，h4，螺栓之間組成的投影面abcd的邊長(zhǎng)為l1，l2；線ij為面efgh和面abcd的交線，可以根據(jù)幾何關(guān)系得到角ake為面efgh和面abcd組成的二面角α；按式(1)計(jì)算角度∠iak的表達(dá)式，

將代入式(1)，按式(2)計(jì)算ak的長(zhǎng)度，

按式(3)計(jì)算面efgh和面abcd組成的二面角α的表達(dá)式，

獲得式(4)所示的二面角α的表達(dá)式，

式(4)中α的取值范圍為0≤α<90°；

落錘的沖擊頭以一定的高度自由下落沖擊實(shí)驗(yàn)試件，落錘沖頭6軸向與實(shí)驗(yàn)試件的沖擊角度為β，按式(5)計(jì)算沖擊角度表達(dá)式，

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要游標(biāo)卡尺測(cè)量四個(gè)升降立柱的長(zhǎng)度h1，h2，h3，h4和螺栓之間組成的投影面abcd的邊長(zhǎng)l1，l2就能夠得到落錘沖頭6的任意沖擊角度β，其中沖擊角度β的取值范圍為0<β≤90°；

對(duì)于已知沖擊角度β的實(shí)驗(yàn)方案，并有式(6)表示的附加方程表達(dá)式，

利用式(5)、(6)能夠得到升降立柱的升降高度和升降立柱螺栓之間的距離；至此，完成了三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)所述的實(shí)驗(yàn)試件不同傾角的計(jì)算。

和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn)：

第一，本發(fā)明通過(guò)橫向絲杠2‐6和縱向絲杠4‐7的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)橫向移動(dòng)和縱向移動(dòng)，移動(dòng)的距離可以通過(guò)進(jìn)給刻度圈8實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，手輪每旋轉(zhuǎn)一周，工作臺(tái)移動(dòng)預(yù)設(shè)距離，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)試件在任意位置的沖擊；通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)豎向升降手輪5‐6實(shí)現(xiàn)豎向升降軸5‐2的豎向移動(dòng)，移動(dòng)距離可以通過(guò)豎向升降刻度圈5‐5實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，手輪每旋轉(zhuǎn)一周，工作臺(tái)2豎向移動(dòng)預(yù)設(shè)距離，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)試件任意角度的沖擊；以及一套設(shè)備多用途有效的解決了在落錘實(shí)驗(yàn)中針對(duì)不同試件設(shè)計(jì)不同工作臺(tái)的問(wèn)題，節(jié)省了加工材料，縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，具有精確性、通用性、多功能性和經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)。

第二，本發(fā)明裝置包括實(shí)驗(yàn)夾具和試件1，橫向即x向工作臺(tái)2，滑鞍3，縱向即y向工作臺(tái)4，豎向即z向升降立柱5，落錘沖頭6，砧臺(tái)7，進(jìn)給刻度圈8，這些部件是通過(guò)燕尾槽裝配而成以及通過(guò)螺栓相連接，并且組裝很容易操作，具有可拆卸性、便攜性。

第三，橫向即x向工作臺(tái)2的側(cè)面分布有四個(gè)橫向限位塊2‐8，橫向限位板3‐4與橫向限位塊2‐8相接觸就是橫向即x向工作臺(tái)2橫向移動(dòng)的極限距離，防止橫向即x向工作臺(tái)2滑落；縱向絲杠座4‐2高于縱向即y向工作臺(tái)4，滑鞍3和橫向即x向工作臺(tái)2邊界移動(dòng)到縱向絲杠座4‐2時(shí)，縱向移動(dòng)結(jié)束，防止工作臺(tái)滑落，整套設(shè)備具有很高的安全性。

第四，通過(guò)橫向即x向工作臺(tái)2和縱向即y向工作臺(tái)4可以精確確定沖擊點(diǎn)的位置，通過(guò)直尺和游標(biāo)卡尺測(cè)量四個(gè)豎向即z向升降立柱5的長(zhǎng)度和豎向即z向升降立柱5的螺栓5‐8之間的距離，代入傾角計(jì)算公式可以得到任意的沖擊角度，整個(gè)設(shè)備具有很高的精確性和易操作性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)裝配示意圖。

圖2是本發(fā)明的一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)夾具和試件1的裝配示意圖。

圖3是本發(fā)明的一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)的橫向即x向工作臺(tái)2分解示意圖。

圖4是本發(fā)明的一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)的滑鞍3的分解示意圖。

圖5是本發(fā)明的一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)的縱向即y向工作臺(tái)4的分解示意圖。

圖6是本發(fā)明的一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)的豎向即z向升降立柱5的裝配示意圖。

圖7是本發(fā)明的一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)的傾角計(jì)算示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1所示，本實(shí)施例一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)裝配示意圖；所述落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)試件任意點(diǎn)在三維坐標(biāo)空間內(nèi)的沖擊實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)夾具和試件1，橫向即x向工作臺(tái)2，滑鞍3，縱向即y向工作臺(tái)4，豎向即z向升降立柱5，落錘沖頭6，砧臺(tái)7，進(jìn)給刻度圈8；實(shí)驗(yàn)夾具和試件1通過(guò)螺栓固定在橫向即x向工作臺(tái)2上，橫向即x向工作臺(tái)2通過(guò)燕尾卡槽與滑鞍3固定，縱向即y向工作臺(tái)4通過(guò)燕尾卡槽與滑鞍3固定，縱向即y向工作臺(tái)4底部與豎向即z向升降立柱5固定，豎向即z向升降立柱5通過(guò)螺栓與砧臺(tái)7固定；由于落錘實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完全固定在地面上，所以安裝在落錘實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的落錘沖頭6不能沿著x向和y向移動(dòng)，只能沿著軌道z向豎直向下運(yùn)動(dòng)，因此，只能調(diào)節(jié)工作臺(tái)系統(tǒng)的位置和高度來(lái)實(shí)現(xiàn)試件在不同位置、不同角度的沖擊。

如圖2所示，本實(shí)施例一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)夾具和試件1的裝配示意圖；所述實(shí)驗(yàn)夾具和試件1包括上夾具1‐1，實(shí)驗(yàn)試件1‐2，下夾具1‐3，工字支撐梁1‐4，上夾具固定螺栓1‐5，下夾具固定螺栓1‐6，工字支撐梁固定螺栓1‐7；上夾具1‐1，實(shí)驗(yàn)試件1‐2通過(guò)上夾具固定螺栓1‐5與下夾具1‐3固定，下夾具1‐3通過(guò)下夾具固定螺栓1‐6與工字支撐梁1‐4固定，工字支撐梁1‐4通過(guò)工字支撐梁固定螺栓1‐7與橫向z向x向工作臺(tái)2的夾具正交固定槽2‐1固定。

所述實(shí)驗(yàn)夾具和試件1可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)成不同的幾何構(gòu)型，包括橫梁、曲梁、平板、曲板、球殼和柱殼，，具有多用途的功能。

如圖3所示，本實(shí)施例一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)的橫向即x向工作臺(tái)2分解示意圖；所述橫向即x向工作臺(tái)2包括夾具正交固定槽2‐1，橫向絲杠座2‐2，橫向進(jìn)給刻度圈2‐3，橫向絲杠牙嵌套2‐4，橫向進(jìn)給手輪2‐5，橫向絲杠2‐6，銷(xiāo)釘2‐7，橫向限位塊2‐8；夾具正交固定槽2‐1分布在橫向即x向工作臺(tái)2的上表面，實(shí)驗(yàn)夾具和試件1可以固定在橫向即x向工作臺(tái)2的任何位置，橫向絲杠2‐6與橫向絲杠座2‐2，橫向進(jìn)給刻度圈2‐3，橫向絲杠牙嵌套2‐4和橫向進(jìn)給手輪2‐5同軸裝配，橫向絲杠座2‐2分別位于夾具正交固定槽2‐1的兩端，并通過(guò)銷(xiāo)釘2‐7與夾具正交固定槽2‐1固定，通過(guò)旋轉(zhuǎn)橫向進(jìn)給手輪2‐5帶動(dòng)橫向絲杠2‐6轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)橫向即x向工作臺(tái)2的橫向移動(dòng)，移動(dòng)的距離可以通過(guò)橫向進(jìn)給刻度圈2‐3實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，橫向進(jìn)給手輪2‐5每旋轉(zhuǎn)一周，橫向即x向工作臺(tái)2移動(dòng)2.5mm，橫向即x向工作臺(tái)2的側(cè)面分布有四個(gè)橫向限位塊2‐8，橫向限位板3‐4與橫向限位塊2‐8相接觸就是橫向即x向工作臺(tái)2橫向移動(dòng)的極限距離，防止橫向即x向工作臺(tái)2滑落，起到安全保護(hù)的作用。

如圖4所示，本實(shí)施例一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)的滑鞍3的分解示意圖；所述滑鞍3包括燕尾槽鞍架3‐1，橫向絲杠軸承3‐2，螺栓3‐3，橫向限位板3‐4，螺釘3‐5，工作臺(tái)橫向鎖緊螺釘3‐6，工作臺(tái)縱向鎖緊螺釘3‐7；在燕尾槽鞍架3‐1上下表面都加工有燕尾槽，上表面的燕尾槽與橫向即x向工作臺(tái)2相配合，下表面的燕尾槽與縱向即y向工作臺(tái)4相配合，橫向絲杠2‐6與橫向絲杠軸承3‐2相配合，橫向絲杠軸承3‐2通過(guò)螺栓3‐3與縱向燕尾槽支撐體4‐1固定，橫向限位板3‐4通過(guò)螺釘3‐5與燕尾槽鞍架3‐1固定，當(dāng)橫向進(jìn)給完成后，通過(guò)工作臺(tái)橫向鎖緊螺釘3‐6使橫向即x向工作臺(tái)2無(wú)法橫向移動(dòng)，當(dāng)縱向進(jìn)給完成后，通過(guò)工作臺(tái)縱向鎖緊螺釘3‐7使縱向即y向工作臺(tái)4無(wú)法縱向移動(dòng)。

如圖5所示，本實(shí)施例一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)的縱向即y向工作臺(tái)4的分解示意圖；所述縱向即y向工作臺(tái)4包括縱向燕尾槽支撐體4‐1，縱向絲杠座4‐2，銷(xiāo)釘4‐3，縱向進(jìn)給刻度圈4‐4，縱向絲杠牙嵌套4‐5縱向進(jìn)給手輪4‐6，縱向絲杠4‐7；縱向燕尾槽支撐體4‐1與燕尾槽鞍架3‐1下表面相配合，縱向絲杠4‐7與縱向絲杠座4‐2，縱向進(jìn)給刻度圈4‐4，縱向絲杠牙嵌套4‐5和縱向進(jìn)給手輪4‐6同軸裝配，縱向絲杠座4‐2分別位于縱向燕尾槽支撐體4‐1的兩端，并通過(guò)銷(xiāo)釘4‐3與縱向燕尾槽支撐體4‐1固定，通過(guò)旋轉(zhuǎn)縱向進(jìn)給手輪4‐6帶動(dòng)縱向絲杠4‐7轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)滑鞍3和縱向即y向工作臺(tái)4的縱向移動(dòng)，移動(dòng)的距離可以通過(guò)縱向進(jìn)給刻度圈4‐4實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，縱向進(jìn)給手輪4‐6每旋轉(zhuǎn)一周，縱向即y向工作臺(tái)4移動(dòng)2.5mm，縱向絲杠座4‐2高于縱向即y向工作臺(tái)4，滑鞍3和橫向即x向工作臺(tái)2邊界移動(dòng)到縱向絲杠座4‐2時(shí)，縱向移動(dòng)結(jié)束，防止工作臺(tái)滑落，起到限位和安全保護(hù)的作用。

如圖6所示，本實(shí)施例一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)的豎向即z向升降立柱5的裝配示意圖；所述豎向即z向升降立柱5包括豎向升降立柱頭5‐1，豎向升降軸5‐2，立柱套筒5‐3，豎向升降手輪軸套5‐4，豎向升降刻度圈5‐5，豎向升降手輪5‐6，底座5‐7，螺栓5‐8；豎向升降立柱頭5‐1固定在縱向即y向工作臺(tái)4的底部，組成萬(wàn)向球頭關(guān)節(jié)軸承，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)大角度的調(diào)整，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)豎向升降手輪5‐6帶動(dòng)內(nèi)部小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)一對(duì)圓錐齒輪合運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)推動(dòng)升降套筒，實(shí)現(xiàn)豎向升降軸5‐2的豎向移動(dòng)，移動(dòng)的距離可以通過(guò)豎向升降刻度圈5‐5實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，手輪每旋轉(zhuǎn)一周，橫向即x向工作臺(tái)2豎向移動(dòng)3.0mm，底座5‐7通過(guò)螺栓5‐8與砧臺(tái)7固定。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述的豎向即z向升降立柱5為四根，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以根據(jù)沖擊強(qiáng)度和落錘沖頭的重量來(lái)設(shè)置立柱的數(shù)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的角度調(diào)節(jié)每根立柱的高度，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的不同的傾角。

如圖7所示，本實(shí)施例一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)的傾角計(jì)算示意圖；所述的一種三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)，該落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)試件任意點(diǎn)在三維坐標(biāo)空間內(nèi)的沖擊實(shí)驗(yàn)，在本實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)實(shí)施方式中，其不同傾角特征所述的計(jì)算過(guò)程如下：

對(duì)于任意長(zhǎng)a寬b的試件1面efgh，試件1面efgh在水平面的投影面為面abcd，試件1的投影面為豎向即z向升降立柱5的固定螺栓5‐8組成的面，試件1通過(guò)豎向即z向升降立柱5的升降高度和固定升降立柱的螺栓5‐8在水平面之間的距離來(lái)確定其任意方位。

假設(shè)四個(gè)豎向即z向升降立柱5的高度為h1，h2，h3，h4，豎向即z向升降立柱5的螺栓5‐8之間組成的投影面abcd的邊長(zhǎng)為l1，l2；線ij為面efgh和面abcd的交線，可以根據(jù)幾何關(guān)系得到角ake為面efgh和面abcd組成的二面角α；按式(1)計(jì)算角度∠iak的表達(dá)式，

將代入式(1)，按式(2)計(jì)算ak的長(zhǎng)度，

按式(3)計(jì)算面efgh和面abcd組成的二面角α的表達(dá)式，

獲得式(4)所示的二面角α的表達(dá)式，

式(4)中α的取值范圍為0≤α<90°。

落錘沖頭6以一定的高度自由下落沖擊實(shí)驗(yàn)試件1，落錘沖頭6軸向與實(shí)驗(yàn)試件1的沖擊角度為β，按式(5)計(jì)算沖擊角度表達(dá)式，

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要直尺或游標(biāo)卡尺測(cè)量四個(gè)豎向即z向升降立柱5的長(zhǎng)度h1，h2，h3，h4和豎向即z向升降立柱5的螺栓5‐8之間組成的投影面abcd的邊長(zhǎng)l1，l2就可以得到落錘沖頭6的任意沖擊角度β，其中沖擊角度β的取值范圍為0<β≤90°；

對(duì)于已知沖擊角度β的實(shí)驗(yàn)方案，并有式(6)表示的附加方程表達(dá)式，

利用式(5)、(6)可以得到豎向即z向升降立柱5的升降高度和螺栓5‐8之間的距離。

至此，本實(shí)施例完成了三維可調(diào)節(jié)式落錘實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)系統(tǒng)所述的實(shí)驗(yàn)試件不同傾角的計(jì)算。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的。如：可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)成不同的幾何構(gòu)型，包括橫梁、曲梁、平板、曲板、球殼和柱殼，具有多用途的功能?？梢愿脑煸O(shè)計(jì)成適合研究不同結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)夾具、適合研究包括橫梁、曲梁、平板、曲板、球殼和柱殼的實(shí)驗(yàn)夾具，豎向即z向升降立柱可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況設(shè)計(jì)不同的升降立柱，可以為機(jī)械式立柱、氣動(dòng)式立柱或者液壓式立柱等。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的實(shí)施方案均在本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。