单轴加载机器开发中的设计要素应用

本视频中的信息旨在解释开发机械加载平台过程中一些更为重要的方面。这些信息面向可能希望自行开发平台但对其中某些基本原理尚不熟悉的科研人员。本视频旨在展示构建可靠测试平台所涉及的两个关键特征：可重复的组装与拆卸，以及精确的对准。

演示该平台组装过程的是Robby Thoerner先生。Robby Thoerner最近毕业于阿克伦大学，获得生物医学工程系生物力学方向的本科学位。目标是完成测试装置的组装。

这是一个已组装设备的示例，该设备包含两个执行器、两个载荷传感器以及用于支撑它们的框架。收集用于构建该设备的零部件。使用两个可编程执行器，每个执行器的行程为30毫米，协同工作时行程为60毫米。

将执行器串联连接，以同步它们的伸展和回缩。接下来，准备两个适用于狭小空间的负荷传感器。为支撑执行器，为每个执行器准备一个滑座以及一根导轨。

使用铝材坯料制作底座。切割一块合适尺寸的铝材，并使用铣床按照规格要求加工成平板。根据规格加工两个侧板。

两者应相互对称，且每个侧板都应设有凹槽和钻孔，以安装导轨。对侧板的底面进行钻孔和攻丝。将侧板安装在底座的轨道上。

确保导轨的安装点彼此靠近。从底板下方将侧板固定到底板上。接着，使用导轨上的通孔以及每块侧板上的钻孔，将导轨固定到轨道上。

完成后，导轨将连接两个侧板，滑块可沿导轨滑动。接下来进行驱动器安装座的加工。使用L形材料加工后部安装座的连接件，并使用一根杆状部件连接到安装座底部。

这将在轨道上创建一个用于对齐的基准点。将杆拧入安装座的底部。此时，取用实验所选的执行器。

使用执行器上的孔位图案将后部安装座固定到执行器本体上。侧板上的一系列孔允许调节安装座的位置。将安装座的底部插入框架中，以安装后部执行器。

使用两个螺钉将其固定。重复上述步骤，在每块侧板上安装一个执行器。准备用于支撑执行器前端的零件。

其中一部分为L形部件，带有一个用于锥形接头的孔。其侧面设有导轨，用于安装一块板。该导轨所用的板上也带有导轨，可用于安装固定装置并确保对齐。

加工一个铝制圆柱形部件，用于连接力传感器和执行器。加工一个铝制锥形圆柱部件，用于将力传感器连接至夹具和滑车。将圆柱部件插入前部执行器安装孔中，并使用紧定螺钉固定圆柱端部。

现在，开始安装前部支架的固定装置。进行垂直方向调整时，需在固定装置支架上加工一个中央垂直槽。将执行器前部支架安装到矩形侧板上，使其中心的垂直对齐孔与之对应。

这是其中一侧前部安装的完整组装示例。请重复上述步骤，安装设备左侧和右侧的驱动装置。以下为对打结的25.4毫米2-0缝合线进行负载测试直至断裂所获得的代表性数据集。

灰色虚线表示使用本实验方案所述装置、以0.61毫米/秒的加载速率获得的结果。黑色实线表示使用固定端装置、以双倍加载速率（即1.22毫米/秒）获得的结果。在所有测试中，断裂均发生在结节处，测量结果显示两种装置之间无统计学差异。

在设计加载装置时，始终需要重点考虑对齐问题。关注对齐可确保实验结果具有可重复性和准确性，并确保对试件进行恰当的测试。在本视频中，我们尝试展示加载装置设计中一些更为重要的方面。

如果理解了这些基本原理，您就可以将其应用于开发满足自身测试需求的平台。