冲头与试件撞击时，冲头受力情况。为使冲头压紧在脉冲发生器上， 发生器中的弹性体在安装时有一个预压缩量， 并以预压力的形式一直作用在冲头上整个加载机构由电动机通过皮带驱动。

通过电动机转速、弹簧刚度和预压量与控制系统调节冲击频率、冲击冲量和冲击次数。冲击试验机主要性能参数，如表1所示。

表 1 冲击试验机主要性能参数

冲击频率 (0.8~8) Hz

冲击碰撞速度

冲击行程

弹簧预压量

冲头质量 (2~7) m/s

30mm

（0~30 ） mm

1kg、 2kg、 3kg

具体结构原理及参数如下：

加载装置中所设计的冲击疲劳试验机采用卧式布置，水平多次重复撞击被测试件。所设计的疲劳试验机通过调节弹簧预压量来达到调节冲击能量的目的。利用凸轮和弹簧的能量转换方式来实现多冲碰撞的需要。整个试验机的动力源于驱动电机，电机带动带轮，皮带轮带动附加装置上的凸轮轴转动，再通过凸轮与冲头的作用，使弹簧压缩。通过释放弹簧产生的压缩能量可以实现冲头对试件的冲击行为。冲击冲量的大小可由调节锁紧螺母来调节弹簧预压量来实现，为了满足较大冲量范围的调节，设计了几组弹簧。

（1）传动装置：带轮、轴、凸轮等作为传动部件。电动机来驱动传动装置，电动机输出轴将转矩经小带轮传递至大带轮上，二者的传动比是2.8，从而带动凸轮轴旋转。连接在轴上的凸轮通过平键随轴一起转动，从而弹簧被压缩。

（2）加载装置：弹簧压缩装置为加载装置。当电机带动皮带轮转动时，主轴转动带动凸轮转动，正行程时凸轮推动冲锤使得弹簧压缩储存能量，冲锤回程时，利用弹簧的压缩能量使得冲头撞击被撞击件。通过调节弹簧的预压缩量调节冲头冲击能量。

（3）弹簧设计：由设计方案知弹簧是试验机中的主要零件，选用什么样的弹簧将影响实验的效果。考虑到需要不同的冲击力试验要求，以满足对冲击能量较大范围内调节的要求，设计三组弹簧：载荷范围为（3000~5000）N的大弹簧，用于大冲击速度（或大冲击能量）或大试件等条件下的实验；载荷范围为（1500~2500）N 的弹簧，载荷范围为 （500~900） N 的弹簧，用于小冲击速度（或小冲击能量）或小试件等条件下的实验。

2.2 冲击碰撞动力学模型

以冲锤左止点位置为运动的起始点建立试验机的冲击碰撞动力学模型，如图 2所示。冲锤冲击碰撞试件过程的运动微分方程如下：

式中：m—冲锤的质量（kg）；x—冲锤的运动位移（mm）；c—阻尼系数（N·s/mm ）；k—摩擦阻力系数；F—弹簧力（N ）；K—弹簧的刚度 （N/mm）； —弹簧的预压缩长度（mm ）；h—冲锤的行程。