【0207】7萬能材料試驗機CAD,0207,萬能,材料,試驗,實驗,cad 吉林大學畢業(yè)設計開題報告 本科生畢業(yè)設計（論文） 開題報告 學生姓名：張慶彬 學 號：14030925 班 級：140309 專 業(yè)：機械工程及自動化 指導教師：李鳳 開 題 報 告 一、 課題介紹: 課題名稱： 萬能材料試驗機CAD 課題背景： 試驗機行業(yè)是靜、動態(tài)力學性能試驗儀器、試驗設備、試驗裝置和無損檢測儀器設備的生產(chǎn)制造業(yè)。 　　試驗機行業(yè)已有五十多年的發(fā)展史，其發(fā)源地在我國的東北吉林省長春市。隨著各行各業(yè)對試驗機產(chǎn)品需求的增長，隨著我國生產(chǎn)制造水平的不斷提高和測試技術的飛速發(fā)展，目前生產(chǎn)試驗機的公司和企業(yè)已遍布全國各地，生產(chǎn)著幾百種規(guī)格、型號和系列的試驗機產(chǎn)品，有的試驗機產(chǎn)品已出口到國外，遠銷到亞洲和歐美市場，具有一定的競爭能力。 試驗機行業(yè)主要生產(chǎn)制造以下八類產(chǎn)品： 　　1.金屬材料試驗機； 　　2.非金屬材料試驗機； 　　3.力與變形測試儀器（力傳感器、測力儀、位移傳感器、引伸計、加速度計等）； 　　4.包裝件與工藝性能試驗機（包括包裝件跌落試驗機、包裝件沖擊試驗機、摩擦磨損試驗機、彎折試驗機、校直機等）； 　　5.平衡機（包括現(xiàn)場平衡儀）； 　　6.振動臺（包括沖擊臺與碰撞試驗臺）； 　　7.無損檢測儀器（磁粉探傷機、X射線探傷機、γ射線探傷機、超聲探傷儀、渦流探傷儀、聲發(fā)射檢測儀等）； 　　8.試驗機功能附件和與試驗機相關的試驗儀器與設備。 　　試驗機是試驗、檢測材料（金屬材料、非金屬材料）、零部件、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的強度、剛度、硬度、彈性、塑性、韌性、延性和表面與內(nèi)部缺陷的儀器設備、系統(tǒng)或裝置。大多數(shù)試驗機是集機—光—電—液于一體的技術密集型高科技產(chǎn)品，多數(shù)產(chǎn)品均屬于計量器具。試驗機廣泛應于用工礦企業(yè)、計量、學校的現(xiàn)場和實驗室，其應用領域涉及到機械、冶金、建筑、航空、航天、軍工、交通、運輸、質(zhì)檢、計量、教育、醫(yī)療等各行各業(yè)。 　　試驗機行業(yè)多年來定期和不定期地通過全國試驗機標準化技術委員會開展標準化活動；通過國家試驗機質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心開展質(zhì)量檢驗活動；通過中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會試驗儀器分會開展行業(yè)活動；通過中國儀器儀表學會試驗機分會開展學術活動 國外，在工業(yè)比較發(fā)達的國家中，對于試驗機的研制和生產(chǎn)，都是比較重視的。這是因為，材料試驗機作為一個基礎工業(yè)部門，對于工業(yè)生產(chǎn)和科研工作有直接的不容忽視的影響。 實際上，對于工業(yè)生產(chǎn)和各種工程設計來說，材料試確保各種機器，車輛，船舶和結(jié)構(gòu)物的合理設計與安全運行的重要測試設備。因為，為了既經(jīng)濟又安全可靠地從事各種工程設計，必須根據(jù)材料的機械性能選取合適的材料。否則，可能造成浪費，或者導致發(fā)生嚴重的事故。而要獲得準確的材料機械性能數(shù)據(jù)，只有使用材料試驗機。 在工業(yè)生產(chǎn)特別是軍事工業(yè)生產(chǎn)中，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，常常需要對各種材料和零部件或整機進行檢定和測試。許多重要性的熱處理零部件，如軋鋼機的鋼輥，機器的主軸和汽車的連桿等，都要百分之百的進行硬度檢定。 在冶金工業(yè)生產(chǎn)中，隨著科學技術的飛速發(fā)展，也提出了許多新問題。例如現(xiàn)代技術的發(fā)展，需要一些具有特殊性能的，能在高溫，低溫，高壓，高速成以及各種復雜條件下工作的材料，因此必須研制新型材料與合金。鋼鐵廠生的的鋼杰，也需要隨時檢驗。顯而易見，所有這些研究和檢驗工作，離開材料試驗機是無法進行的。 近看年來，隨著航空，冶金，造船，化工和機械工業(yè)生產(chǎn)技術水平的迅速發(fā)民法，對金屬材料試驗提出的要求也越來越高，許多產(chǎn)品的重要的零部件甚至整機，常常需要在各種復雜的情況下進行模擬試驗。因此，在材料試驗機中不斷地采用了一些新技術，例如電液伺服系統(tǒng)，電子計算機等。所有這些新技術的應用，不僅使材料試驗機的性能在為提高，而且使材料試驗機的結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生了很大的變化。 近來國外生產(chǎn)的一些萬能試驗機，四于應用了一些新技術，試驗機的性能有所提高，應用范圍也有所擴大。這種試驗機除了能做拉壓，彎，剪切等表態(tài)試驗外，還可以做蠕變和松弛試驗，有的還能做動態(tài)試驗，測定材料的疲勞極限。 國外生產(chǎn)的萬能試驗機和拉力試驗機，主要分為機械式，液壓式和電子式三種。近來電液伺服系統(tǒng)萬能試驗機后來居上。此外，有時又按其他特征分為高溫，低溫，大型，微型和自動試驗機等。 機械式萬能試驗機的加荷機械和測力機械一般采用機械傳動裝置。這種試驗機具有足夠的精度和穩(wěn)定性。但負荷能力受到一定限制，最大負荷多在10噸以下。因測力機械的慣性較大，加荷速度受到一定限制。所以，國外一些主要生產(chǎn)廠已經(jīng)不再生產(chǎn)，有的僅放在次要的地位。 十五期間試驗機行業(yè)的市場需求量將包含下列幾個方面： 一、能源領域 “十五”期間，我國將繼續(xù)發(fā)展一批大型能源工程項目。如30萬千瓦和60萬千瓦大型火電機組。2010年前，我國將建造百萬千瓦級核電站15座左右；三峽水電站機組單機容量為700兆瓦，共24臺機組。試驗機行業(yè)可為承擔工程建設任務的汽輪機、鍋爐、電機、發(fā)電廠和電纜等大型的企業(yè)提供配套服務。預計可以提供平衡試驗設備、振動試驗設備、沖擊試驗設備及無損檢測設備等幾十個品種，上百臺（套）。還能為能源系統(tǒng)中的大型煉油設備、儲能設備及核電站的安全可靠提供質(zhì)量監(jiān)探和故障診斷設備儀器達5000多臺，滿足率達到80%以上。 二、交通領域 汽車方面：“十五”至2010年，我國汽車工業(yè)年產(chǎn)量和總保有量將繼續(xù)提升。2000年汽車保有量約為1800萬－2100萬輛，當年汽車需求量為250萬－300萬輛；2010年保有量約為4400萬－5000萬輛，當年汽車需求量為550萬－650萬輛。“九五”期間預算投資1400億元，到2010年汽車工業(yè)將成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，所以“九五”期間將會更加加大投資。其中，將有相當比例的資金用于建設高水平的國家、行業(yè)重點試驗室或工程技術中心。如輪胎實驗室、整車動力學實驗室、材料研究室、實車碰撞實驗室，因此必將購置大量的汽車材料、零部件及整車性能試驗設備。預計“十五”期間，試驗機行業(yè)能滿足汽車工業(yè)發(fā)展所需測試儀器和設備將由目前的60%提高到80%左右。另外，為我國“三大三小”轎車生產(chǎn)基地所需測試設備近400個品種1萬多臺（套）中，可提供整車性能衣零部件在線測試設備約占總需求的50%以上。近些年建立的汽車維修點全國現(xiàn)有14萬個，需要增添和購置大量的如輪胎平衡機、尾氣排放等必要的檢測設備。 鐵道運輸方面：預計2000年，我國發(fā)展內(nèi)燃摩托車和電力摩托車1500臺，客車3400輛，貨車3400輛。“十五”期間，我國將大力發(fā)展地鐵、城市軌道車輛，為解決摩托車發(fā)動機、缸套、連桿、活塞等關鍵工藝需要一批高精度的工藝試驗設備。其中，可為軌道橋梁強度試驗提供2000噸以上大型結(jié)構(gòu)萬能試驗機。 航空航天方面：我國的航空航天已發(fā)展成為具有一定科技水平和相當規(guī)模的產(chǎn)業(yè)部門。隨著航天航空技術的迅猛發(fā)展，對航空航天材料、零部件、整機性能及結(jié)構(gòu)強度的要越來越高。如對耐高溫材料陀螺軸、起落架、葉片、葉輪和機翼等結(jié)構(gòu)的安全可靠要求也越來越迫切。因此需要大力發(fā)展和提供成套模擬振動試驗設備、扭轉(zhuǎn)疲勞試驗設備和平衡自動線。 三、冶金系統(tǒng) 改擴建鞍鋼、寶鋼、武鋼四大鋼廠及其他大型鋼鐵企業(yè)的改造，這勢必需要大量的成套金屬材料試驗機。 四、輕紡建材工業(yè)方面 預測“十五”期間我國將大力發(fā)展造紙、皮革加工、橡膠、工業(yè)與民用建筑材料、工業(yè)與民用陶瓷以及化纖、毛棉紡、絲綢合成材料等輕工紡織業(yè)。預計試驗機行業(yè)將為輕紡、建材市場提供橡膠、皮革、紙張、纖維和建材等非金屬精密測試儀器上萬臺（套）。其中，紡織纖維檢測設備達5000臺（套）、建材達1萬臺（套）以上，可滿足輕紡、建材所需測試儀器的90%以上。 五、醫(yī)療衛(wèi)生方面 預計“十五”期間，試驗機行業(yè)可為我國縣級以上醫(yī)院（約3000個）提供先進醫(yī)用超聲實時顯像診斷儀等精密醫(yī)療檢測設備5000多臺（套）。若按超聲顯像診斷儀平均1萬人一臺計算，總需求將超過10萬臺。 六、農(nóng)業(yè)方面 1988年國家在6個方面投入2600億元，其中與儀器儀表行業(yè)直接有關的有500億斤國家糧庫建設用的汽車衡、溫濕度傳感器和控制系統(tǒng)等。 工作內(nèi)容和要求： 包括資料查詢，查找與試驗機相關的新技術，目前國內(nèi)試驗機現(xiàn)狀，國外試驗機發(fā)展情況以及對未來幾年內(nèi)試驗機可能的發(fā)展方向。根據(jù)所掌握的最新資料確定幾個可能的萬能試驗機的方案方向，再進一步考察，從實際出發(fā)，確定方案的可行性。接下來進行總體方案的設計，并時刻考慮新技術的加入，已經(jīng)成熟的技術是相對穩(wěn)定的，兩方面結(jié)合起來才能更大的提高試驗機的穩(wěn)定性和技術含量?？傮w方案確定后進行運動動力學設計，其中有些要計算，有些要用到軟件分析，傳統(tǒng)設計與現(xiàn)代設計方法相結(jié)合，保證更高的效率和成功率。在設計過程中可能出現(xiàn)反復，在不斷改進中提高系統(tǒng)的性能。其中要查看許多標準，按標準設計計算。一些常用結(jié)構(gòu)最好用現(xiàn)在應用比較成熟的，確保系統(tǒng)穩(wěn)定，最后繪圖。 課題的重點和難點： 保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度加入現(xiàn)代技術使該試驗機成為既可靠又有技術含量的現(xiàn)代產(chǎn)品，其中新的思想很重要，但完全脫離現(xiàn)有產(chǎn)品也是不切實際的，要把握一個度的問題。 可能用到的主要知識和技能： 設計萬能試驗機可能會用到的知識包括一些基礎知識材料力學，理論力學等，電子技術，傳感器技術，同時也有計算機方面的知識，繪圖，工程軟件等。 需要自學的知識和技能： 與試驗機有關各各方面的知識，CAD技術的一些新的應用。 二、 工作計劃 3月26日--4月6日 1． 翻譯論文（字數(shù)5000字左右） 2． 調(diào)研（網(wǎng)上調(diào)研，工廠調(diào)研，課題研究） 3． 開題報告撰寫 4月7日--4月27日（總體設計計算，總裝圖） 4月28日--5月18日（零部件設計計算，零件圖） 三、 參考文獻 1.機械設計/譚慶昌，趙洪志主編.－北京：高等教育出版社，2004.7 2.材料力學/聶毓琴，孟廣偉主編.－北京：機械工業(yè)出版社，2004.2 3.工程分析及電子樣機模擬：CATIA V5在工程實踐中的應該/高秀華等編著.－北京：化學工業(yè)出版社，2004.8 4.機電傳動控制/鄧星鐘 主編 武漢：華中科技大學出版社，2001.3 8