万能材料试验机设计计算书

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1、万能材料试验机设计计算书编制:刘泽永审核:批准:2014.12.26北京目录一、绪论1.1背景及意义1.2万能材料试验机的发展和趋势1.3本次设计的内容以及主要技术指标二、万能材料试验机的总体设计2.1加载方案的设计与选择2.2传动方案的设计与选择2.3总体结构的设计三、设计计算与说明3.1电动机的选择3.2传动比的分配与选择3.3锥齿轮的设计计算3.4蜗轮蜗杆的设计计算3.5滚珠丝杆机构的设计计算一、绪论1.1背景及意义材料试验机是对材料、零件和构件进行机械性能和工艺性试验的设备。产品好坏，除了从结构

2、设计、加工工艺、处理规范诸方面去考虑以外，合理选择材料也是一个重要方面，例如金属、非金属、各种新型的高温合金、高分子化合物及复合材料等要达到物尽其用，就必须知道材料的性能；在研究新材料、新工艺，也需测定材料的机械性能；对新型机器或设备的受力部件，特别是大型构件(如桥梁、船体等)有时还需进行整机试验，以考虑所用材料及工艺设计是否合理等，都需要各种专门的材料试验机来测量相关参数。   材料受载后表现出弹性、塑性、断裂三个变型过程，并且在各个过程已有相关技术标准(规范)规定出相关性能的技术指标，这些性能指标的

3、具体测定必须在试验机上来完成。试验机的功能和计量特性指标是否满足预期使用要求，是材料机械性能试验的关键。材料试验机不仅是研究材料机械性能理论的基本手段和依据，也是企业、事业单位目前生产检验的基本手段之一。国外，在工业比较发达的国家中，对于试验机的研制和生产，都是比较重视的。这是因为，材料试验机作为一个基础工业部门，对于工业生产和科研工作有直接的不容忽视的影响。实际上，对于工业生产和各种工程设计来说，材料试验机是确保各种机器，车辆，船舶和结构物的合理设计与安全运行的重要测试设备。因为，为了既经济又安全可靠

4、地从事各种工程设计，必须根据材料的机械性能选取合适的材料。否则，可能造成浪费，或者导致发生严重的事故。而要获得准确的材料机械性能数据，只有使用材料试验机。在工业生产特别是军事工业生产中，为了保证产品质量，常常需要对各种材料和零部件或整机进行检定和测试。许多重要性的热处理零部件，如轧钢机的钢辊，机器的主轴和汽车的连杆等，都要百分之百的进行硬度检定。在冶金工业生产中，随着科学技术的飞速发展，也提出了许多新问题。例如现代技术的发展，需要一些具有特殊性能的，能在高温，低温，高压，高速以及各种复杂条件下工作的材料

5、，因此必须研制新型材料与合金。钢铁厂生的的钢材，也需要随时检验。显而易见，所有这些研究和检验工作，离开材料试验机是无法进行的。1.2、万能材料试验机的发展和趋势1.2.1、国外万能材料试验机的发展国外电子万能试验机经过四十年的发展，先后推出四代产品，即：第一代为电子管与晶体管模拟时代，第二代为集成电路模拟时代，第三代为数字时代，第四代为计算机时代。比较有代表性的厂家有英国的英斯特朗公司和日本岛津制作所。英斯特朗公司生产的第一代产品是l110系列．第二代产品是1190系列，第三代产品是1100、600O袅

6、列。第四代产品是4500系列(精密型)和40(H)(4200、4300)系列(标准型)。岛津制作所生产的第一代产品是1s系列．第二代产品是DSS系列．第三代产品AGA、B、C系列，第四代产品是AG—E系列。图1英斯特朗产品图2岛津AGS-X产品1.2.3、本次设计的内容以及主要技术指标本次设计主要设计万能材料试验机的机械部分，机械部分分为加载部分、传动部分和执行部分。设计的重点在材料试验机的结构设计以及关键零件的强度和刚度的校核。本次设计主要达到的技术指标有：1、最大试验力：100kN2、横梁速度范围：

7、0.005mm/min～500mm/min无级；任意设定3、试验空间宽度：600mm4、外形尺寸（长×宽×高）：1520mm×840mm×2125mm5、整机形式：立式二、万能材料试验机的总体设计2.1加载方式：加载方式可以选用以下几种方式：液压加载机械加载现在分别讨论：液压加载：采用如下图所示的液压传动，它具有以下特点：①当电磁换向阀5置于中位时，液压缸位置保持不动；②当电磁换向阀5置于左位时，液压缸处于工进状态；③当电磁换向阀5置于右位时，液压缸处于快退状态；④同时，储能元件4能及时吸收多余的能量，

8、并在原动件能量提供不足时释放能量，与溢流阀2配合保持系统的恒压；⑤可变液压泵1能根据使用要求提供数值上连续的压力油⑥若要生成扭转运动可以使用摇摆式液压缸，若要生成直线运动则可以使用柱塞式液压缸机械加载用于生成上下直线运动的方案：凸轮传动，如下图所示：图2-1凸轮机构加载方案图优点：结构简单,紧凑缺点：由于点线接触,易磨损，从动件行程不易过大曲柄滑块机构图2-3曲柄滑块机构加载方案图特点：曲轴双端支承，受力好；滑块行程较大，行程不可调。大型曲