塑料冲击试验机摆锤设计方法.pdf

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1、现代制造工程2010年第7期设备设计／诊断维修／再制造塑料冲击试验机摆锤设计方法’孙占刚(承德石油高等专科学校，承德067000)摘要：针对在设计时必须满足能量、速度和打击点的位置等多方面要求，对塑料冲击试验机摆锤的设计进行研究，提出摆锤设计的三种方法：试制法、应用实体造型软件进行仿真设计方法和优化设计方法，并系统地阐述三种设计方法的原理、理论公式及其特点。试制法是传统设计方法，应用实体造型软件进行仿真设计方法是简单可靠的方法，优化设计方法是现代设计方法。利用三维实体造型软件中提供的数据，使程序编制容易，不但可以得出优化的数据，而且为摆锤进一步的有限元分析计算奠定了基础。关键词：

2、塑料；冲击试验机；摆锤；设计；方法中图分类号：TH871．4文献标识码：A文章编号：1671—一3133(2010)07--0123---04DesignmethodsofpendulumofplasticsimpacttestingmachineSUNZhan．gang(ChengdePetroleumCoHege，Chengde067000，Hebei，China)Abstract：Aimingattherequirementsofenergy，velocityandthepositionofthecenterofstrike，mainlyanaly跣sthedesignof

3、pendulumofplasticsimpacttestingmachine，threedesignmethodsofpendulumaI{epresented：manufacturingdesign，simulatordesignbyusingsolidmoldingsoftwarea8wellagoptimaldesign．Principles，theoreticalformulasandrelevantfeaturesarcstatedsystematically．Thefn-stmethodistraditional，thesecondissimpleandreliabl

4、e，thethirdismodem，adoptingthedatacomingfrom3Dsolidmoldingsoftware，programmingbecomeseasy，thustheoptimaldatacanbeobtainedanditlaysthefoundationforthefur-therfiniteelementanalysisofpendulum．Keywords：plastics；impacttestingmachine；pendulum；designing；methods塑料的冲击强度可通过塑料冲击试验机来测定，冲击试验机的性能直接影响冲击强度测定的

5、准确性，由于摆锤是影响冲击试验机性能的关键部件，且在设计时必须满足能量、速度和打击点的位置等多方面国家标准中严格规定的要求。为达到上述指标要求，可采用以下三种设计方法。1试制法试制法为传统的设计方法，经过多次试制并反复打孔灌铅进行调整，以满足国家规定的性能指标。在试制法中，应较准确地计算摆锤的参数，摆锤各项参数的计算如下。1．1摆锤的冲击能量图1所示为冲击试验的工作原理，摆锤的冲击能量E为摆锤在初始时刻的位能，即：E=mgl。(1一cosa)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)·河北省科技攻关项目(06212161)118图1冲击试验的工作原理式中：m为摆锤的质量，kg；g为标准自由落体加速

6、度，取值为9．80665m／s2；z。为摆轴轴线至摆锤重心的距设备设计／诊断维缈再制造现代制造工程2010年第7期离，m；ot为摆锤落角，(o)。1．2冲击速度当摆锤由初始位置转到竖直位置时，设其角速度变为∞。(rad／s)，如果忽略机械摩擦、风阻等消耗的能量，应用机械能守恒定律，有：(1／2)，0(￡，：=E⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)式中：厶为摆锤对摆轴轴线的转动惯量，kg·m2。则：∞。=以∥，o⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(3)因此，打击点处的冲击速度口(m／s)可表示为：tI=∞of=以E／厶z⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(4)式中：Z为摆轴轴线至试样中心(理想打击点)的距离，nl

7、。1．3打击中心如图2所示，当摆锤打击试件时，如果实际打击点距摆轴轴线的距离为某一数值z。时，冲击力在摆轴轴线处不产生附加的水平约束力，则此时的点0’即为摆锤的打击中心。厶的计算如下⋯。设刚进入打击时，摆锤的角速度为∞。，在点0’受到试件给摆锤的反作用力，设其大小为F，至摆轴轴线的距离为Z．，在打击过程中角速度发生急图2打击中心剧改变，由∞。降低到∞，假定材料为刚体，应用质点系碰撞时的微分方程，有：，0∞一厶∞。=一z。fFd￡⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(5)根据质点系动量定理积分形式，有