1581-萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)肖威紅,萬(wàn)能,材料,試驗(yàn),實(shí)驗(yàn),肖威 目錄摘 要…………………………………………………………………………………..1第一章 概述 .......................................................31.1 材料試驗(yàn)機(jī)概述 ..................................................3第二章 設(shè)計(jì)方案 ...................................................102.1 方案簡(jiǎn)述 .......................................................102.1.1 方案一 ....................................................102.1.2 方案二 ....................................................102.1.3 方案三 ....................................................112.1.4 方案四 ....................................................122.2 各種方案比較 ...................................................12第三章 設(shè)計(jì)中有關(guān)計(jì)算 ..............................................143.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 ...................................................143.2 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的計(jì)算及其分配 .................................143.3 蝸輪蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校核 ...................................153.4 錐齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) ...............................................193.5 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核 .............................................263.5.1 計(jì)算蝸輪傳動(dòng)軸 ............................................263.5.2 錐齒輪傳動(dòng)軸 ............................................283.6 滾珠絲杠傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核 .......................................293.6.1 工作壓強(qiáng)計(jì)算 .................................................303.6.2 靜載荷計(jì)算 ...................................................313.6.3 螺桿強(qiáng)度 .....................................................313.6.4 壽命計(jì)算 .....................................................31結(jié)論 ...............................................................35致謝 ...............................................................36參考文獻(xiàn) ...........................................................37附錄 ...............................................................38萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)摘 要:試驗(yàn)機(jī)是在各種條件、環(huán)境下測(cè)定金屬材料、非金屬材料、機(jī)械零件、工程結(jié)構(gòu)等的機(jī)械性能、工藝性能、內(nèi)部缺陷和校驗(yàn)旋轉(zhuǎn)零部件動(dòng)態(tài)不平衡量的精密測(cè)試儀器，可以對(duì)材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)、沖擊、疲勞、蠕變、持久、松弛、磨損、硬度等試驗(yàn)。近年來(lái)，試驗(yàn)機(jī)行業(yè)技術(shù)突飛猛進(jìn)。試驗(yàn)機(jī)向著兩個(gè)方向即超微外力檢測(cè)與超大外力檢測(cè)發(fā)展。高檢測(cè)精度、高靈敏度、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、易于操縱是目前試驗(yàn)機(jī)的主要發(fā)展方向。本文首先概述了試驗(yàn)機(jī)的基本定義、分類與國(guó)內(nèi)外一些重要生產(chǎn)商的成果。第二部分論述了所想到的四種方案并對(duì)這些方案優(yōu)缺點(diǎn)作了分析和對(duì)比。前三種方案均為利用滾珠絲杠，最后一種則利用液壓。在彼此比較后決定選第一種方案。第三部分則是說(shuō)明了試驗(yàn)機(jī)的主要機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)以及對(duì)它們的校核過(guò)程。試驗(yàn)機(jī)的傳動(dòng)部分主要由蝸輪蝸桿、錐齒輪、滾珠絲杠三部分組成。經(jīng)過(guò)校核后所有設(shè)計(jì)均符合要求。用 ProE 軟件完成試驗(yàn)機(jī)的三維總裝圖，然后得到了整個(gè)試驗(yàn)機(jī)的二維裝配圖和蝸輪蝸桿、錐齒輪、軸等二維零件圖。在文章的最后簡(jiǎn)明的介紹了做本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的一些心得體會(huì)。關(guān)鍵詞: 試驗(yàn)機(jī)；蝸輪蝸桿；錐齒輪；滾珠絲桿； ProEUniversal testing machineABSTRACT:Test machine in various conditions and environment in metal materials, non-metallic materials, machinery accessory, engineering structures such as mechanical properties, technics performance, Internal defects and checking dynamic imbalance rotating parts of sophisticated testing equipment, such as materials tension, compression, bending, shear, reversing, impact, fatigue, creep, lasting and relaxation, wear, hardness tests. In recent years,the technic of the test machine industry advances rapidly. Test machine is the direction toward the development of the super-tiny force detection and the development of super-large external force testing. Detection of high-precision, high sensitivity, smooth motion, easily operated test machine is the main development direction presently.This paper first summarizes the test machine's basic definition, classification, and some important domestic and foreign manufacturers results. The second part, discussing about the experiences of the four projects as well as advantages and disadvantages of these projects are analyzed and compared . The foregoing three programs are the use of ball screw, the last one is using the hydraulic pressure. In comparison with each other decide the first option. The third part is the experiment, the major part of the mechanical drive design and the process of checking them. The main drive system of the test machine includes the worm,taper gear, ball screw three components. After checking all the design had complied with the request. The three-dimensional assembly drawings of the test machine are finished by the soft called PROE.Then,export the planar drawings,such as worm gear&worm,taper gear,shaft and so on. In the end concisely introduce the meeting and what had learned in the graduate design experiences. Keywords:Test Machine, Worm Gear & Worm，Taper Gear，Ball Screws ,Proe第一章 概述1.1 材料試驗(yàn)機(jī)概述材料試驗(yàn)機(jī)是在各種條件、環(huán)境下測(cè)定金屬材料、非金屬材料、機(jī)械零件、工程結(jié)構(gòu)等的機(jī)械性能、工藝性能、內(nèi)部缺陷和校驗(yàn)旋轉(zhuǎn)零部件動(dòng)態(tài)不平衡量的精密測(cè)試儀器，可以對(duì)材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)、沖擊、疲勞、蠕變、持久、松弛、磨損、硬度等試驗(yàn)。在研究探索新材料、新工藝、新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，試驗(yàn)機(jī)是一種不可缺少的重要測(cè)試儀器。廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、石油、化工、建材、建工、航空航天、造船、交通運(yùn)輸、等工業(yè)部門以及大專院校、科研院所的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室。對(duì)有效使用材料、改進(jìn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、保證產(chǎn)品安全可靠等都具有重要作用。材料試驗(yàn)機(jī)的種類很多，有多種不同的分類方法。按加荷方法分類: 靜負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)(靜態(tài))和動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)(動(dòng)態(tài))。其中靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)一個(gè)主要組成部分萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)又可分為液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。1.國(guó)內(nèi)材料試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀中國(guó)材料試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀驗(yàn)機(jī)制造行業(yè)在舊中國(guó)是空白，中華民共和國(guó)成立后，黨和政府十分重視我國(guó)計(jì)量檢測(cè)事業(yè)的歷史悠久，但試計(jì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，采取了許多重要措來(lái)發(fā)展儀器儀表工業(yè)。經(jīng)過(guò)五十多年的努力，我國(guó)材料試驗(yàn)機(jī)的制造，從無(wú)到有從小到大，從單參數(shù)到多參數(shù)，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)，逐步發(fā)展成初具規(guī)模，具有能生產(chǎn)靜負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)（如拉、壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、松弛試驗(yàn)機(jī)、持久強(qiáng)渡試驗(yàn)機(jī)、蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)、復(fù)合應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)等）和動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)（如沖擊試驗(yàn)機(jī)和疲勞試驗(yàn)機(jī)等）的能力，有效地促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)的發(fā)展。 長(zhǎng)期以來(lái)，試驗(yàn)機(jī)也一直是歐美對(duì)我國(guó)尖端科研課題限制出口的產(chǎn)品。我國(guó)的國(guó)防科技工業(yè)和其它部門的科產(chǎn)業(yè)，就必須走自主創(chuàng)新的道路。在新三思集團(tuán)研院所不能直接進(jìn)口某些關(guān)鍵材料試驗(yàn)的儀器設(shè)備。所以，要發(fā)展中國(guó)的試驗(yàn)機(jī)公司為首的中國(guó)試驗(yàn)機(jī)民營(yíng)企業(yè)的不斷努力下，中國(guó)試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)水平得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)與國(guó)外的試驗(yàn)機(jī)技術(shù)水平的差距正在逐步的縮小。本文章版權(quán)歸新三思集團(tuán)公司及原作者所有，轉(zhuǎn)載必究。上海百賀儀器科技有限公司（下圖 1-1 為公司的產(chǎn)品）圖1-1電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)(雙柱落地式)主要用于金屬、非金屬材料的拉伸、壓縮、彎曲等力學(xué)性能測(cè)試和分析研究?？勺詣?dòng)求取ReH、ReL、Rp0.2、Fm、Rt0.5、Rt0.6、Rt0.65、Rt0.7、Rm、E 等試驗(yàn)參數(shù)，并可根據(jù) GB、ISO、DIN、ASTM、JIS 等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)和提供數(shù)據(jù)。電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(雙柱落地式)性能特點(diǎn)：電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(雙柱落地式)采用高強(qiáng)度光杠固定上橫梁和工作臺(tái)面，使之構(gòu)成高剛性的門式框架結(jié)構(gòu)。采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),伺服電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)移動(dòng)橫梁上下移動(dòng),實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)加載過(guò)程.分為單空間和雙空間兩種機(jī)型。主本機(jī)采用先進(jìn)的 DSCC-1全數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制及測(cè)量，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程及試驗(yàn)曲線的動(dòng)態(tài)顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，試驗(yàn)結(jié)束后可通過(guò)圖形處理模塊對(duì)曲線放大進(jìn)行數(shù)據(jù)再分析編輯，產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 （下圖1-2為公司的產(chǎn)品）圖1-2 液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī) WAW-100型程序采用開(kāi)放的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)定義，符合標(biāo)準(zhǔn)GB228—87、GB/T228 —2002、GB7314-87等試驗(yàn)方法，也可恨據(jù)用戶要求定制特殊的試驗(yàn)方法。測(cè)量方式采用的是高精度壓力傳感器、高精度位移傳感器、高線性低雜信的信號(hào)處理及放大模塊，人機(jī)交互方式分析計(jì)算測(cè)試材料的機(jī)械性能指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)自動(dòng)計(jì)算彈性模量、屈服強(qiáng)度、非比例延伸應(yīng)力等，在自動(dòng)分析的基礎(chǔ)上，還可以人工修正分析結(jié)果提高分析的準(zhǔn)確性。液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)可配置專用于材料試驗(yàn)機(jī)的閉環(huán)控制和數(shù)據(jù)采集的電液控制器(可以根據(jù)客戶要求配置進(jìn)口控制器，如：DOLI)，它具備強(qiáng)大的功能，叉兼有十分優(yōu)異的性能價(jià)格比。適用于科研單位、大專院校、質(zhì)監(jiān)部門及檢測(cè)中心進(jìn)行檢測(cè)、科研、仲裁及特殊試驗(yàn)的需要。一、液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī) WAW-100型的特點(diǎn)：1、控制模式：等速率活塞行程控制、等速率力控制、等速率應(yīng)力控制、等速率應(yīng)變控制、力保持控制、定應(yīng)力轉(zhuǎn)定應(yīng)變控制。2、試驗(yàn)力量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能：若達(dá)到容量的90%自動(dòng)轉(zhuǎn)換到較大容量3、自動(dòng)夾持：采用液壓自動(dòng)夾緊，夾持可靠，不打滑。4、多重保護(hù)：具有軟件、硬件過(guò)載和位置保護(hù)． ，5、自動(dòng)校準(zhǔn)：負(fù)荷、變形、位移可按標(biāo)準(zhǔn)值自動(dòng)校準(zhǔn)．6、自動(dòng)停機(jī)：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后活塞自動(dòng)停止工作二、液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī) WAW-100型的技術(shù)參數(shù)：1、最大試驗(yàn)力： 100KN2、測(cè)量范圍： 1-100KN3、負(fù)荷測(cè)量精度： ±1%4、試驗(yàn)速度 mm/min：0-1905、變形精度：示值的 ±0.5%以內(nèi)6、位移精度：示值的 ±0.5%以內(nèi)7、應(yīng)變速率范圍： 2-608、應(yīng)變速率范圍： 0.00025-0.0025l/s9、活塞行程： 150mm10、拉伸鉗口間最大距離（包括活塞行程）： 520mm11、圓試樣夾持直徑：直徑 6-12，12-20mm12、扁試樣夾持厚度 mm：0-8 ×6013、壓板尺寸 mm：直徑12014、主柱間距離：400mm15、試樣直徑：10mm16、彎曲支承最大距離： 300mm17、移動(dòng)電機(jī)功率：0.18KW18、電壓：380V19、油泵功率：0.75KW（下圖1-3為公司的產(chǎn)品）圖1-3 電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī) 電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī) WAW-600L 主要用于預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線的拉伸試驗(yàn)，適用于冶金、建筑、輕工、航空、航天、材料、大專院校、科研單位等領(lǐng)域。試驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理符合 GB/T5224-1995《預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線》的要求。電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī) WAW-600L 技術(shù)參數(shù)：1、最大試驗(yàn)力 (kN)：600。 2、試驗(yàn)力測(cè)量范圍 (kN)：12-600。 3、試驗(yàn)機(jī)級(jí)別： 1級(jí)。 4、試驗(yàn)力示值相對(duì)誤差：≤±1% 。 5、位移測(cè)量分辨力 (mm)：0.01。 6、位移示值相對(duì)誤差： ≤±1%。 7、最大拉伸試驗(yàn)空間 (mm)：12008、活塞行程 (mm)：250。 9、變形測(cè)量范圍： 2%-100%FS。 10、引伸計(jì)示值相對(duì)誤差： ≤±1%。 11、活塞移動(dòng)速度(mm/min)：70。 12、鋼絞線夾持直徑范圍 (mm)：Φ9.5- Φ15.4 。 13、夾緊方式 獨(dú)立式液壓加緊。 14、伺服/夾緊油泵電機(jī)功率(kW)：1.5/1.5 。 15、橫梁升降電機(jī)功率(kW)：1.1 。 16、主機(jī)最大外形尺寸(mm)：1180 ×750×3440。 17、控制柜外形尺寸(mm)：600×700×1100 。 2．國(guó)外材料試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀 島津公司（下圖1-4島津公司的產(chǎn)品）圖1-4電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)致謝本次設(shè)計(jì)是在尊敬的周后明老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，導(dǎo)師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高度的責(zé)任心以及嚴(yán)于律己、待人誠(chéng)懇的思想品德深深的影響著我，這不僅使我順利完成了此項(xiàng)設(shè)計(jì)，而且也將成為使我受益終生的寶貴財(cái)富。幾個(gè)月的時(shí)間里，從課題的選定、資料的收集、方案的擬定、課題的具體設(shè)計(jì)到論文的審定改進(jìn)，周老師都給與了極大的幫助，傾注了大量的心血。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生不僅開(kāi)拓了思路、擴(kuò)大了視野、豐富了知識(shí)面，還初步掌握了處理具體實(shí)踐問(wèn)題的科學(xué)方法，為學(xué)生今后發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從課題的選擇到完成，周后明老師都始終給予我耐心細(xì)致的指導(dǎo)和不懈的支持和督促，在此謹(jǐn)向周后明老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。同時(shí)也得到了一些同學(xué)的的熱情幫助和鼓勵(lì)，對(duì)此，表示深深的感謝和衷心的祝福。參考文獻(xiàn)[1]. 吳宗澤、羅圣國(guó)，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版） ， 北京　高等教育出版社，2006.5 4～170[2]. 濮良貴、紀(jì)名剛等，機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） ，北京 高等教育出版社，2006.6 186～272[3]. 成大先等，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）北京　化學(xué)工業(yè)出版社，2001.11 210～351[4]. 王中發(fā)、吳宗澤，實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)，北京理工大學(xué)出版社，1998.2　[5]. 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