【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 分會(huì)和長(zhǎng)春試驗(yàn)機(jī)研究所合辦出版的科技期刊——《工程與試驗(yàn)》 （原名曾為：《材料試驗(yàn)機(jī)》 、《試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī)》 ） 成為試驗(yàn)機(jī)制造業(yè)和試驗(yàn)機(jī)用戶進(jìn)行學(xué)術(shù)交流的平臺(tái)，有力地推動(dòng)了試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。第 3 節(jié) 試驗(yàn)機(jī)行業(yè)發(fā)展展望8 / 34 展望未來，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程中，我國(guó)試驗(yàn)機(jī)行業(yè)必將會(huì)有更大的作為。（1）對(duì)試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)而言，未來 10 年~20 年的發(fā)展關(guān)鍵取決于企業(yè)的自主創(chuàng)新能力的提升。試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)自身 Ramp。D 的戰(zhàn)略目標(biāo)、科技人員和科研經(jīng)費(fèi)的投入、科研手段的配備與提升必須落實(shí)。沒有自主創(chuàng)新的獨(dú)特技術(shù)就沒有高端產(chǎn)品市場(chǎng)的話語(yǔ)權(quán)。在研究 Ramp。D 戰(zhàn)略目標(biāo)時(shí)，應(yīng)注意解決好當(dāng)前制約行業(yè)技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)問題：① 變形測(cè)量技術(shù)是試驗(yàn)機(jī)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)之一。國(guó)外一些同行在變形測(cè)量技術(shù)的研發(fā)上已經(jīng)取得了新的明顯的進(jìn)展。試驗(yàn)機(jī)行業(yè)應(yīng)盡快在非接觸式變形測(cè)量技術(shù)和全自動(dòng)變形測(cè)量技術(shù)上有所突破，這對(duì)促進(jìn)試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展是非常有意義的；② 進(jìn)一步提高動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)控制器的技術(shù)性能， 使其數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能完全達(dá)到或超過國(guó)外同類產(chǎn)品的性能，同時(shí)提高產(chǎn)品的工藝水平，保證整機(jī)的可靠性達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的水平；③ 充分重視并投入大量的人力、資金，大力加強(qiáng)試驗(yàn)機(jī)應(yīng)用軟件的開發(fā)、升級(jí)、創(chuàng)新，使國(guó)產(chǎn)應(yīng)用軟件的結(jié)構(gòu)更加合理，功能更加強(qiáng)大， 操作更加方便，改版升級(jí)更加快捷，加快縮短同國(guó)外試驗(yàn)機(jī)應(yīng)用軟件的差距。（2） 試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)的空間還是很大的。多年來， 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)始終有近 50%的份額被進(jìn)口產(chǎn)品所占有，國(guó)外的市場(chǎng)容量也是很可觀的，尤其是發(fā)展中國(guó)家的市場(chǎng)是很廣闊的。這對(duì)于有自主創(chuàng)新能力、市場(chǎng)開拓能力、科學(xué)管理能力的制造企業(yè)而言，是會(huì)大有作為的。 （3）隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在有序的競(jìng)爭(zhēng)中，試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一些積極的變化。名品會(huì)造就一批名企，假冒偽劣產(chǎn)品會(huì)使其制造者被淘汰出局，一個(gè)適度規(guī)模、發(fā)展有序的試驗(yàn)機(jī)行業(yè)會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中形成?？梢灶A(yù)測(cè)， 經(jīng)過 10 年~20 年的努力，我國(guó)試驗(yàn)機(jī)行業(yè)在技術(shù)與產(chǎn)品的發(fā)展上可以基本滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，并會(huì)有批量產(chǎn)品出口，基本趕上或在某些領(lǐng)域超過發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)水平。 9 / 34第 2 章 1KN 拉壓試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)概述第 1 節(jié) 總體設(shè)計(jì)參考試驗(yàn)機(jī)各種機(jī)型，以及設(shè)計(jì)要求，先應(yīng)確定其傳動(dòng)原理，我設(shè)計(jì)的為小型試驗(yàn)機(jī)，最大的拉壓力才為 1KN，選用單空間結(jié)構(gòu)原理，其工作原理為：電機(jī)通過帶輪變速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)兩平行的滾珠絲杠，從而驅(qū)動(dòng)移動(dòng)橫梁來實(shí)現(xiàn)加載，被測(cè)試件夾在夾具上，而被測(cè)試件的負(fù)荷由傳感器測(cè)量。如圖第 2 節(jié) 部件設(shè)計(jì) 變速箱的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)的選擇由于，總的傳動(dòng)比為 30，將其分配為 4,3, 這三個(gè)等級(jí)滿足要求，分級(jí)是利用電機(jī)的電調(diào)比來實(shí)現(xiàn)的因此，無(wú)需要離合器等零件，而因?yàn)樵囼?yàn)機(jī)試驗(yàn)壓力小1KN，因此不宜設(shè)計(jì)復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以免產(chǎn)生不必要的能耗或誤差，也減小了密封，潤(rùn)滑，維修等的壓力，最終決定選用三級(jí)齒形帶傳動(dòng)，如圖所示10 / 34左下角帶輪連接電機(jī)輸出軸所帶的帶輪，傳動(dòng)比為 上方的兩個(gè)帶輪主要其改變傳動(dòng)比的作用，傳動(dòng)比為 3而中間套與軸上的兩個(gè)帶輪則分別連接左右兩個(gè)絲杠下的帶輪，以此帶動(dòng)絲杠傳動(dòng)而使橫梁上下移動(dòng)，從而施加拉或壓力。同步帶輪傳動(dòng)是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒的封閉環(huán)形膠帶和相應(yīng)的帶輪所組成。運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶齒與帶輪的齒槽相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，是一種嚙合傳動(dòng)，因而具有齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和平帶傳動(dòng)的各種優(yōu)點(diǎn) 。 　　同步帶按材質(zhì)可分為氯丁橡膠加纖維繩同步帶，聚氨酯加鋼絲同步帶，按齒的形目前主要分為梯形齒和圓弧齒兩大類，按帶齒的排布面又可分為單面齒同步帶和雙面齒同步帶。同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無(wú)滑差，可獲得恒定的速比，可精密傳動(dòng),傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸震，噪音小，傳動(dòng)速比范圍大，一般可達(dá) 1∶10，允許線速度可達(dá) 50m/s，傳動(dòng)效率高，一般可達(dá) 98℅―99℅ 。傳遞功率從幾瓦到數(shù)百千瓦。結(jié)構(gòu)緊湊還適用多軸傳動(dòng)，張緊力小，不需潤(rùn)滑，無(wú)污染，因而可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場(chǎng)合下正常工作。11 / 34 變速箱中張緊輪的設(shè)計(jì)因?yàn)闉閹鲃?dòng)，所以必須安裝張緊輪，由于空間位置的限制，決定在此變速空間內(nèi)安裝上兩個(gè)張緊輪，分別為第二級(jí)和第三級(jí)的一個(gè)帶輪張緊，張緊輪的位置用螺栓調(diào)節(jié)，與帶輪接觸的面用兩個(gè)軸承一個(gè)滾輪來施加壓力并盡可能的減小阻力，如圖設(shè)計(jì)上圖為截面圖 此圖為俯視圖由于變速箱內(nèi)空間有限，且有其他的支撐結(jié)構(gòu)，因此張緊輪的位置選擇就非常的重要，否則，就會(huì)出現(xiàn)，裝不進(jìn)，卸不掉，螺釘無(wú)空間，12 / 34與支撐結(jié)構(gòu)重位等清況，為避免些情況的發(fā)生，張緊輪的位置選擇如圖所示兩畫圈處即是安裝帶輪之處。 變速箱支撐結(jié)構(gòu)的選擇支撐結(jié)構(gòu)在變速箱中起著非常重要的作用，是整個(gè)機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)行的保證，尤其對(duì)強(qiáng)度，剛度等的影響，更會(huì)直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)機(jī)的精度問題。此變速箱中，由于有帶輪，張緊輪已經(jīng)它們所附帶的軸，軸承，套等零件，一方面要盡量壓縮支撐結(jié)構(gòu)的空間，另一方面又要增強(qiáng)支撐結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度，剛度方面的承受能力，所以，我用雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，且此雙層結(jié)構(gòu)是由螺釘，螺栓，焊接等有效的，保證精度的鏈接在一起的，大致的結(jié)構(gòu)可以由如圖看出13 / 34左側(cè)底面與上臺(tái)板底面用螺栓鏈接，增加鏈接強(qiáng)度，保證支撐起整個(gè)變速箱的重量，以及傳動(dòng)時(shí)所帶來的附加力的影響，第二層結(jié)構(gòu)與第一層的面板用立柱相連，一方面保證了其強(qiáng)度要求，另一方面立柱的加工更精細(xì)，比螺釘，螺栓等更能保證兩板間的平行度，以便于軸孔很好的對(duì)位，從而保證軸的正確安裝，立柱與中間板面的鏈接用焊接，增強(qiáng)可靠性及精度。機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度由立柱的數(shù)量來保證，為了確保我總共使用了 9 個(gè)立柱。經(jīng)過粗略的估算，符合要求。14 / 34 帶輪的設(shè)計(jì) 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了保證傳動(dòng)的穩(wěn)定，減少震動(dòng)帶輪的固定，定位就非常的重要，因?yàn)榇俗兯傧涞恼w結(jié)構(gòu)是朝下的，因此帶輪是平置著的，首先應(yīng)想到帶也是平置，為了防止掉帶，必須設(shè)計(jì)擋邊。如圖所示上面幾個(gè)圖是不同的幾個(gè)帶輪其的擋邊。 帶輪的定位與固定由于帶輪水平，所以所設(shè)計(jì)的帶輪固定裝置不僅需要有定位功能，還必須能承受帶輪的重量，以及運(yùn)動(dòng)過程中的附加力，考慮到這種因素，大帶輪的設(shè)計(jì)為15 / 34可以看出，下方由墊片和雙圓螺母來定位和固定，上方用軸套，以確保支撐力足夠，以及避免出現(xiàn)掉輪，晃動(dòng)的情況。而小帶輪的設(shè)計(jì)為如圖，用螺釘和墊圈來定位和固定。 絲杠的定位與固定滾 珠 絲 杠 是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。 滾 珠 絲 杠 由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸 承 從滑動(dòng)動(dòng)作變成滾動(dòng)動(dòng)作。由于具有很小的摩 擦 阻 力 ，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。 　 滾 珠絲 杠 是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴?矩 轉(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)，在試驗(yàn)機(jī)中，絲杠的作用是最重要的部件，16 / 34其可外購(gòu)，但定位必須好，以便橫梁能順利的移動(dòng)。如圖設(shè)計(jì)：圖中可知，絲杠套是利用螺栓固定在臺(tái)面板底面上，為了保證其穩(wěn)定性，共采用了六個(gè)螺栓。 光杠的固定與絲杠情況相似，因此，光杠的固定件也與絲杠的相似，如圖所示在裝配圖中的情況是17 / 34 夾具的設(shè)計(jì)機(jī) 械 制 造 過程中用來固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測(cè)的裝置。又稱卡 具 。從廣義上說，在工 藝 過 程 中的任何工 序 ，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊 接 夾具 、檢驗(yàn)夾具、裝配夾具、機(jī) 床 夾具等。其中