【正文】 r mm? ? ? 計(jì)算 0 . 90 . 8 0 . 9 0 . 90 . 0 0 0 6 1 4 4 0 0 0 1 0 . 5 7 71 5 7 8 s in 2 8 4 8 39。 絲杠的穩(wěn)定性 柔度計(jì)算 /r Li???? ? — 長度系數(shù) 查表 17? ， ? ? L? — 絲杠最大工作長度 1500L mm? ? 2 / 4 4 3 .9 7 6 4 1 0 .9 9 4id? ? ? ? 0F — 臨界載荷 計(jì)算 /r Li???? 0 .7 1 5 0 0 / 1 0 .9 9 4 9 5 .5? ? ? 85 90r? ? 時(shí)， 220 / rF EA??? E — 彈性模量 (E=206000MPa) A — 絲杠的危險(xiǎn)截面面積 A 222 / 4 15 18 .8 7d m m??? 計(jì)算 220 / rF EA??? 339894N? 穩(wěn)定的合格條件 0 / 4FF? 0 / 339 894 / 600 00 ?? 絲杠符合穩(wěn)定性 條件。 17 39。? 0d — 絲杠公稱直徑 0 50d mm? ? — 絲杠螺旋角 21739。 3439。 絲杠壽命計(jì)算 hL — 工作壽命 查表 10? ， 15000hLh? h F H LanK K K KCFK?揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 hK — 壽命系數(shù) hK = 1/3( /500)hL ? FK — 載荷系數(shù) 查表 11? ， FK = HK — 動(dòng)載荷硬度影響系數(shù) 查表 14? ， HK ? LK — 短行程系數(shù) 查表 15? ， LK ? nK — 轉(zhuǎn)速系數(shù) 1 / 3( / ) ?? n 工作轉(zhuǎn)速（ /minr ） ，加載時(shí) n /mm s? ，則 n 0 .0 5 6 0 0 .3 / m in10 r??? 計(jì)算 h F H La nK K K KCFK? 3 . 1 0 7 2 1 . 2 1 . 0 1 . 0 6 0 0 0 0 4 6 6 1 04 . 8 N???? ? ? 51500aC ? N 即絲杠壽命符合條件。HK ? F — 絲杠載荷加 %20 余量 F 144000N? 計(jì)算 39。oa F HC K K F? FK — 載荷系數(shù) 查表 ， FK = ，取 FK = 39。轉(zhuǎn)速很低時(shí)可僅按額定靜載荷確定或校核其尺寸 。 揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 預(yù)緊參數(shù) — 雙圓弧 接觸角 45??? 比 值 / ? 滾道圓弧偏心距 ( / 2) si nsWe r D ??? 絲杠參數(shù) — 公稱直徑 50mm 導(dǎo)程 10ho mm?? 右旋 精度等級(jí)三級(jí) 鋼球直徑 (15 / 64 ) / m inWD in? 圈數(shù) j? k 列數(shù) =13? ? ? ? ? ? 39。強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性也需要進(jìn)行驗(yàn)證。 滾珠絲杠的承載能力取決于其抗疲勞能力，故應(yīng)首先按壽命條件和額定動(dòng)載荷選擇和校驗(yàn)其基本參數(shù)。 第 3 章 運(yùn)動(dòng)動(dòng)力設(shè)計(jì)與驗(yàn)算 滾珠絲杠副的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算 消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方式，采用雙螺母 ,通過兩螺母間的軸向位置，以消除軸向間隙，并進(jìn)行預(yù)緊 ,提高傳動(dòng)的定位精度，重復(fù)定位精度及軸向剛度，預(yù)緊力一般為最大軸向載荷的 1/3。本試驗(yàn)機(jī)中多采用了焊接連接方式。如過松，易使機(jī)構(gòu)失效，且易產(chǎn)生振動(dòng)。 因此應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況定時(shí)加一定的潤滑脂，以保證機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)良好。本試驗(yàn)機(jī)中采用的防松措施為：雙螺母防松（即在螺母上再加一個(gè)螺母）和墊片防松。 圖 22 工作示意圖（ 1） 螺紋聯(lián)接的防松，在沖擊，振動(dòng)或變載荷的作用下，螺旋副的摩擦力可能減小或瞬間消失，重復(fù)后，就可能使用聯(lián)接松動(dòng)，甚至松脫。 萬能材料試驗(yàn)機(jī)主機(jī)部分是它的主體結(jié)構(gòu)，其所占空間與試驗(yàn)場(chǎng)地有密切聯(lián)系，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮其體積及所需要占用的空間位置。在快進(jìn)時(shí)，異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而步進(jìn)電機(jī)不工作，即轉(zhuǎn)速為零。而工進(jìn)時(shí)，傳達(dá)到異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速已十分低，對(duì)于異步電機(jī)的影響不大。因此，因此決定在快進(jìn)時(shí)采用異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而工進(jìn)時(shí)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。而采用雙電機(jī)，其一為異步電機(jī)，其二為步進(jìn)電機(jī)，其造價(jià)較低且其結(jié)構(gòu)也不是很復(fù)雜。滾珠絲杠采用墊片式消隙和預(yù)緊方式，可通過調(diào)整預(yù)緊力來改變其松緊程度，以便使用權(quán)絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)自如。螺旋傳動(dòng)有蝸輪蝸桿傳動(dòng)和滾珠絲杠副的傳動(dòng)。同步齒形帶的傳動(dòng)必須考慮帶的張緊，可通過調(diào)整其中一張緊輪的位置而達(dá)到張緊的目的。單絲杠式難于保證精度（加載時(shí)，易偏離中心線），而多絲杠式結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，故采用單絲杠傳動(dòng)方式，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，能保證本試驗(yàn)機(jī)對(duì)精度的要求。 缺點(diǎn)： ? 難于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，微小距離難于實(shí)現(xiàn) 揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 ? 易造成環(huán)境污染 機(jī)械式 優(yōu)點(diǎn)： ? 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 ? 無污染 缺點(diǎn)： ? 大力值難于實(shí)現(xiàn)，一般僅適用于小于 1000kN 的力 對(duì)比上面兩種加載方式，由于本設(shè)計(jì)的規(guī)格為 120kN，故決定采用機(jī)械式加載方式。 揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 第 2 章 萬能材料試驗(yàn)機(jī)總體設(shè)計(jì) 加載方式 萬能材料試驗(yàn)機(jī)的加載方式有機(jī)械式和液壓式，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。 萬能材料試驗(yàn)機(jī)共由五部分組成，即主機(jī)，壓電陶瓷力發(fā)生裝置，控制器和工作儀表以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。壓電陶瓷發(fā)生裝置是根據(jù)物理學(xué)中的逆壓電效應(yīng)原理，運(yùn)用壓電陶瓷材料，使用專門的工藝方法制作成的施力裝置，作為力值精密調(diào)節(jié)器，壓電陶瓷力發(fā)生裝置與標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被測(cè)試件一起串聯(lián)安裝于測(cè)力系統(tǒng)中，當(dāng)試驗(yàn)機(jī)工作時(shí)，在施加粗負(fù)荷后，通過特殊研制的控制裝置控制施加于壓電陶瓷力發(fā)生裝置上的電場(chǎng)強(qiáng)度，改變它產(chǎn)生的微小變形量，從而達(dá)到精密調(diào)節(jié)力值的目的。力源施加裝置由粗加載和精密加載兩個(gè)有機(jī)部分組成。 揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 萬能材料試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)行原理 萬能材料試驗(yàn)機(jī)的工作原理：利用力源對(duì)串聯(lián)同軸安裝的標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被 檢試件施加載荷，從而測(cè)定試件的各方面力學(xué)性能。計(jì)算機(jī)控制材料試驗(yàn)機(jī)主要是 在控制系統(tǒng)上引入了 CAT (Computer Aided Test, 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試 ) , 具有液壓伺服或者交直流電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)、高精度的位移傳感器、數(shù)據(jù)采集與控制裝置等。 (4) 不能測(cè)量材料的屈服強(qiáng)度σ s、彈性模量 E、硬化指數(shù) n 和塑性應(yīng)變比 r 等參數(shù)。采用人工讀取的形式獲得數(shù)據(jù) , 數(shù)據(jù)無法即時(shí)匯總和分析。 傳統(tǒng)試驗(yàn)機(jī)多通過游標(biāo)卡尺人工測(cè)量 , 無法滿足這一要求?，F(xiàn)代位移測(cè)量系統(tǒng)普遍采用光柵、磁柵、感應(yīng)同步器、球柵和容柵等柵式測(cè)量系統(tǒng) , 利用增量測(cè)量方法來確定位 置和材料延伸率δ , 精度達(dá)到177。對(duì)測(cè)量系統(tǒng)，微機(jī)可以對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零，自動(dòng)標(biāo)定、自動(dòng)換檔，從而保證了測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，并大大地提高了工作效率。 4． 機(jī)械式帶傳動(dòng)萬能材料試驗(yàn)機(jī) 基于主機(jī)架采用門式結(jié)構(gòu)，使 得造型勻稱美觀大方結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。它利用彈性內(nèi)封閉力系的原理，通過改變裝置系統(tǒng)內(nèi)部的約束尺寸來實(shí)現(xiàn)增力，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析技術(shù)通過電阻、電橋、應(yīng)變儀、指示器、光標(biāo)及“動(dòng)態(tài)靜標(biāo)法”來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。同時(shí) , 計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) , 并由計(jì)算軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 , 給出檢測(cè)結(jié)果 ,最后 , 完成試驗(yàn)報(bào)告的打印。對(duì)于金屬材料的常規(guī)拉伸試驗(yàn) , 通常劃分為三個(gè)階段 , 即彈性階段、屈服階段和揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 強(qiáng)化階段。 電子材料試驗(yàn)機(jī)由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。 材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試裝置包括機(jī)身、橫梁及其支撐部件、鉗口和引伸計(jì)等。 電子萬能試驗(yàn)機(jī)是先進(jìn)的機(jī)械技術(shù)與現(xiàn)代的電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是充分發(fā)揮了機(jī)、電技術(shù)各自特長而設(shè)計(jì)成的大型精密測(cè)試儀器，它具有高科技特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)方法是模塊化的。 軟件包功能強(qiáng)大 , 用戶通過 PC 可直接存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、計(jì)算并輸入測(cè)試結(jié)果和打印試驗(yàn)報(bào)告。 試驗(yàn)中無須選擇量程 , 可實(shí)行全過程自動(dòng)控制 。 采用擺錘測(cè)力計(jì)測(cè)量試驗(yàn)力 ,擺錘的慣性大 , 對(duì)載荷的測(cè)量精度低 , 且量程范圍小。油泵和測(cè)力油缸的液壓系統(tǒng)容易發(fā)生故障 , 不但影響試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)行和試驗(yàn)質(zhì)量 , 而且增加了維修工作量 。 下面對(duì)各種試驗(yàn)機(jī)作簡(jiǎn)單介紹： 1． 液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī) 傳統(tǒng)的材料試驗(yàn)機(jī)是液壓式的 , 這種材料試驗(yàn)機(jī)存在一些不足之處。 本系統(tǒng)將先進(jìn)的虛擬儀器技術(shù)、傳感技術(shù)、測(cè)試技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合并應(yīng)用于靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)，來實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)，其中試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)處理分析和試驗(yàn)中的加載速率控制是本系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。我國靜態(tài)萬能試驗(yàn)機(jī)為數(shù)眾多，遍布于全國各地，大部分不具備電測(cè)能力，以手動(dòng)調(diào)整進(jìn)、回油閥的方式運(yùn)行，試驗(yàn)手段落后，有勞動(dòng)量大和測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確等缺點(diǎn)。 國內(nèi)外 各種實(shí)驗(yàn)機(jī)的介紹 試驗(yàn)機(jī)是用來進(jìn)行材料力學(xué)性能指標(biāo)測(cè)定的設(shè)備，在各類材料的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)、生產(chǎn)過程質(zhì)量控制、材料科學(xué)研究和教學(xué)試驗(yàn)中都需要應(yīng)用試驗(yàn)機(jī)來進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。 近些年來，各國都在大力發(fā)展電子萬能試驗(yàn)機(jī)與電子拉力試驗(yàn)機(jī)。最大負(fù)荷高達(dá) 5500 噸。 液壓萬能試驗(yàn)機(jī)，應(yīng)用液壓傳動(dòng)加荷 。因測(cè)力機(jī)械的慣性較大，加荷速度受到一定限制。這種試驗(yàn)機(jī)具有足夠的精度和穩(wěn)定性。此外，有時(shí)又按其他特征分為高溫，低溫，大型，微型和自動(dòng)試驗(yàn)機(jī)等。 國外生產(chǎn)的萬能試驗(yàn)機(jī)和拉力試驗(yàn)機(jī)，主要分為機(jī)械式，液壓式和電子式三種。 近來國外生產(chǎn)的一些萬能試驗(yàn)機(jī)，由于應(yīng)用了一些新技術(shù)，試驗(yàn)機(jī)的性能有所提高，應(yīng)用范圍也有所擴(kuò)大。因此，在材料試驗(yàn)機(jī)中不斷地采用了一些新技術(shù)，例如電液伺服系統(tǒng)，電子計(jì)算機(jī)等。 揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 另外，由于材料試驗(yàn)機(jī)所涉及到的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域比較廣泛，如高溫技術(shù)，低溫技術(shù)，真空技術(shù)，液壓技術(shù)，光學(xué)技術(shù)，電子技術(shù)和激光技術(shù)等，并且還應(yīng)用各種測(cè)試，記錄和顯示儀器，所以材料試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)發(fā)展，往往取決于很多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的水平。顯而易見 ，所有這些研究和檢驗(yàn)工作，離開材料試驗(yàn)機(jī)是無法進(jìn)行的。例如現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，需要一些具有特殊性能的，能在高溫，低溫，高壓，高速以及各種復(fù)雜條件下工作的材料，因此必須研制新型材料與合金。許多重要性的熱處理零部件，如軋鋼機(jī)的鋼輥，機(jī)器的主軸和汽車的連桿等，都要百分之百的進(jìn)行硬度檢定。而要獲得準(zhǔn)確的材料機(jī)械性能數(shù)據(jù)，只有使用材料試驗(yàn)機(jī)。因?yàn)?，為了既?jīng)濟(jì)又安全可靠地從事各種工程設(shè)計(jì)，必須根據(jù)材料的機(jī)械性能選取合適的材料。這是因?yàn)?，材料試?yàn)機(jī)作為一個(gè)基礎(chǔ)工業(yè)部門，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)和科研工作有直接的不容忽視的影響。但是，有些國家有時(shí)把測(cè)定材料物理性能（甚至化學(xué)性能）的儀器和設(shè)備也稱為材料試驗(yàn)機(jī)。所以在指導(dǎo)老師的引導(dǎo)之下，我選擇了萬能材料試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)這個(gè)題目。揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)（論文）題目 ： 萬能材料試驗(yàn)機(jī) 系 別： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè)： 機(jī)械制造與自動(dòng)化 班 級(jí) 09 機(jī) 械 （ 2） 班 姓 名： 陳 磊 學(xué) 號(hào)： 0901010202 指導(dǎo)老師： 陳 國 同 完成時(shí)間： 2021 年 5 月 揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 目 錄 第 1 章 摘要 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