萬能材料試驗機畢業(yè)設計

1、<p><b>　　萬能材料試驗機</b></p><p>　　摘 要:試驗機是在各種條件、環(huán)境下測定金屬材料、非金屬材料、機械零件、工程結構等的機械性能、工藝性能、內部缺陷和校驗旋轉零部件動態(tài)不平衡量的精密測試儀器，可以對材料進行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉、沖擊、疲勞、蠕變、持久、松弛、磨損、硬度等試驗。近年來，試驗機行業(yè)技術突飛猛進。試驗機向著兩個方向即超微外力檢測與超大外

2、力檢測發(fā)展。高檢測精度、高靈敏度、運動平穩(wěn)、易于操縱是目前試驗機的主要發(fā)展方向。</p><p>　　本文首先概述了試驗機的基本定義、分類與國內外一些重要生產商的成果。第二部分論述了所想到的四種方案并對這些方案優(yōu)缺點作了分析和對比。前三種方案均為利用滾珠絲杠，最后一種則利用液壓。在彼此比較后決定選第一種方案。第三部分則是說明了試驗機的主要機械傳動部分的設計以及對它們的校核過程。試驗機的傳動部分主要由蝸輪蝸桿、錐齒

3、輪、滾珠絲杠三部分組成。經過校核后所有設計均符合要求。用ProE軟件完成試驗機的三維總裝圖，然后得到了整個試驗機的二維裝配圖和蝸輪蝸桿、錐齒輪、軸等二維零件圖。在文章的最后簡明的介紹了做本次畢業(yè)設計的一些心得體會。</p><p>　　關鍵詞: 試驗機；蝸輪蝸桿；錐齒輪；滾珠絲桿；ProE</p><p>　　Universal testing machine</p><

4、;p>　　ABSTRACT:Test machine in various conditions and environment in metal materials, non-metallic materials, machinery accessory, engineering structures such as mechanical properties, technics performance, Internal de

5、fects and checking dynamic imbalance rotating parts of sophisticated testing equipment, such as materials tension, compression, bending, shear, reversing, impact, fatigue, creep, lasting and relaxation, wear, hardness te

6、sts. In recent years,the technic of the test machine industry advanc</p><p>　　This paper first summarizes the test machine's basic definition, classification, and some important domestic and foreign manu

7、facturers results. The second part, discussing about the experiences of the four projects as well as advantages and disadvantages of these projects are analyzed and compared . The foregoing three programs are the use of

8、ball screw, the last one is using the hydraulic pressure. In comparison with each other decide the first option. The third part is the experiment, the majo</p><p>　　Keywords:Test Machine, Worm Gear & Wor

9、m，Taper Gear，Ball Screws ,Proe</p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　1.1材料試驗機概述</p><p>　　材料試驗機是在各種條件、環(huán)境下測定金屬材料、非金屬材料、機械零件、工程結構等的機械性能、工藝性能、內部缺陷和校驗旋轉零部件動態(tài)不平衡量的精密測試儀器，可以對材料進行拉伸

10、、壓縮、彎曲、剪切、扭轉、沖擊、疲勞、蠕變、持久、松弛、磨損、硬度等試驗。在研究探索新材料、新工藝、新技術和新結構的過程中，試驗機是一種不可缺少的重要測試儀器。廣泛應用于機械、冶金、石油、化工、建材、建工、航空航天、造船、交通運輸、等工業(yè)部門以及大專院校、科研院所的相關實驗室。對有效使用材料、改進工藝、提高產品質量、降低成本、保證產品安全可靠等都具有重要作用。</p><p>　　材料試驗機的種類很多，有多種不同

11、的分類方法。按加荷方法分類: 靜負荷試驗機(靜態(tài))和動負荷試驗機(動態(tài))。其中靜態(tài)試驗機一個主要組成部分萬能試驗機又可分為液壓萬能試驗機、電液伺服萬能試驗機和電子萬能試驗機。</p><p>　　1.國內材料試驗機的現狀</p><p>　　中國材料試驗機的現狀驗機制造行業(yè)在舊中國是空白，中華民共和國成立后，黨和政府十分重視我國計量檢測事業(yè)的歷史悠久，但試計量檢測技術的發(fā)展，采取了許多重要

12、措來發(fā)展儀器儀表工業(yè)。經過五十多年的努力，我國材料試驗機的制造，從無到有從小到大，從單參數到多參數，從靜態(tài)到動態(tài)，逐步發(fā)展成初具規(guī)模，具有能生產靜負荷試驗機（如拉、壓萬能試驗機、扭轉試驗機、松弛試驗機、持久強渡試驗機、蠕變試驗機、復合應力試驗機等）和動負荷試驗機（如沖擊試驗機和疲勞試驗機等）的能力，有效地促進了國民經濟建設和國防建設的發(fā)展。 長期以來，試驗機也一直是歐美對我國尖端科研課題限制出口的產品。我國的國防科技工業(yè)和其它部門的科產

13、業(yè)，就必須走自主創(chuàng)新的道路。在新三思集團研院所不能直接進口某些關鍵材料試驗的儀器設備。所以，要發(fā)展中國的試驗機公司為首的中國試驗機民營企業(yè)的不斷努力下，中國試驗機的技術水平得到了長足的進步，國內與國外的試驗機技術水平的差距正在逐步的縮小。</p><p>　　本文章版權歸新三思集團公司及原作者所有，轉載必究。</p><p>　　上海百賀儀器科技有限公司（下圖1-1為公司的產品）</

14、p><p>　　圖1-1電子萬能試驗機</p><p>　　電子萬能材料試驗機(雙柱落地式)主要用于金屬、非金屬材料的拉伸、壓縮、彎曲等力學性能測試和分析研究?？勺詣忧笕eH、ReL、Rp0.2、Fm、Rt0.5、Rt0.6、Rt0.65、Rt0.7、Rm、E等試驗參數，并可根據GB、ISO、DIN、ASTM、JIS等國際標準進行試驗和提供數據。</p><p>　　

15、電子萬能試驗機(雙柱落地式)性能特點：電子萬能試驗機(雙柱落地式)采用高強度光杠固定上橫梁和工作臺面，使之構成高剛性的門式框架結構。采用伺服電機驅動,伺服電機通過傳動機構帶動移動橫梁上下移動,實現試驗加載過程.分為單空間和雙空間兩種機型。主本機采用先進的DSCC-1全數字閉環(huán)控制系統(tǒng)進行控制及測量，采用計算機進行試驗過程及試驗曲線的動態(tài)顯示，并進行數據處理，試驗結束后可通過圖形處理模塊對曲線放大進行數據再分析編輯，產品性能達到國際先進

16、水平。（下圖1-2為公司的產品）</p><p>　　圖1-2液壓萬能試驗機</p><p>　　液壓萬能試驗機WAW-100型程序采用開放的數據庫結構定義，符合標準GB228—87、GB/T228—2002、GB7314-87等試驗方法，也可恨據用戶要求定制特殊的試驗方法。測量方式采用的是高精度壓力傳感器、高精度位移傳感器、高線性低雜信的信號處理及放大模塊，人機交互方式分析計算測試材料的

17、機械性能指標，試驗結束時自動計算彈性模量、屈服強度、非比例延伸應力等，在自動分析的基礎上，還可以人工修正分析結果提高分析的準確性。</p><p>　　液壓萬能試驗機可配置專用于材料試驗機的閉環(huán)控制和數據采集的電液控制器(可以根據客戶要求配置進口控制器，如：DOLI)，它具備強大的功能，叉兼有十分優(yōu)異的性能價格比。適用于科研單位、大專院校、質監(jiān)部門及檢測中心進行檢測、科研、仲裁及特殊試驗的需要。</p>

18、;<p>　　一、液壓萬能試驗機WAW-100型的特點：</p><p>　　1、控制模式：等速率活塞行程控制、等速率力控制、等速率應力控制、等速率應變控制、力保持控制、定應力轉定應變控制。</p><p>　　2、試驗力量程自動轉換功能：若達到容量的90%自動轉換到較大容量</p><p>　　3、自動夾持：采用液壓自動夾緊，夾持可靠，不打滑。<

19、;/p><p>　　4、多重保護：具有軟件、硬件過載和位置保護．，</p><p>　　5、自動校準：負荷、變形、位移可按標準值自動校準．</p><p>　　6、自動停機：實驗結束后活塞自動停止工作</p><p>　　二、液壓萬能試驗機WAW-100型的技術參數：</p><p>　　1、最大試驗力：100KN<

20、/p><p>　　2、測量范圍：1-100KN</p><p>　　3、負荷測量精度：±1%</p><p>　　4、試驗速度mm/min：0-190</p><p>　　5、變形精度：示值的±0.5%以內</p><p>　　6、位移精度：示值的±0.5%以內</p><

21、p>　　7、應變速率范圍：2-60</p><p>　　8、應變速率范圍：0.00025-0.0025l/s</p><p>　　9、活塞行程：150mm</p><p>　　10、拉伸鉗口間最大距離（包括活塞行程）：520mm</p><p>　　11、圓試樣夾持直徑：直徑6-12，12-20mm</p><p&g

22、t;　　12、扁試樣夾持厚度mm：0-8×60</p><p>　　13、壓板尺寸mm：直徑120</p><p>　　14、主柱間距離：400mm</p><p>　　15、試樣直徑：10mm</p><p>　　16、彎曲支承最大距離：300mm</p><p>　　17、移動電機功率：0.18KW<

23、;/p><p>　　18、電壓：380V</p><p>　　19、油泵功率：0.75KW（下圖1-3為公司的產品）</p><p>　　圖1-3電液伺服萬能試驗機 </p><p>　　電液伺服萬能試驗機WAW-600L主要用于預應力混凝土鋼絞線的拉伸試驗，適用于冶金、建筑、輕工、航空、航天、材料、大專院校、科研單位等領域。試驗操作和數據處理符

24、合GB/T5224-1995《預應力混凝土鋼絞線》的要求。</p><p>　　電液伺服萬能試驗機WAW-600L技術參數：</p><p>　　1、最大試驗力(kN)：600。 2、試驗力測量范圍(kN)：12-600。

25、 3、試驗機級別：1級。 4、試驗力示值相對誤差：≤±1%。 5、位移測量分辨力(mm)：0.01。 6、位移示值相對誤差：≤±1%。

26、 7、最大拉伸試驗空間(mm)：1200</p><p>　　8、活塞行程(mm)：250。 9、變形測量范圍：2%-100%FS。 10、引伸計示值

27、相對誤差：≤±1%。 11、活塞移動速度(mm/min)：70。 12、鋼絞線夾持直徑范圍(mm)：Φ9.5-Φ15.4 。 13、夾緊方式 獨立式液壓加緊。

28、 14、伺服/夾緊油泵電機功率(kW)：1.5/1.5。 15、橫梁升降電機功率(kW)：1.1。 16、主機最大外形尺寸(mm</p><p>　　2．國外材料試驗機的現狀

29、 島津公司（下圖1-4島津公司的產品）</p><p>　　圖1-4電子萬能試驗機</p><p><b>　　產品詳細介紹</b></p><p>　　AG-IC系列立式電子萬能試驗機是日本島津蘇州工廠組裝的最先進的電子萬能試驗機，現已在國內的機械、電子、大學、研究院所等行業(yè)得到廣泛的應用。該系列立式電子萬能

30、試驗機已經取得國際CE認證。 </p><p>　　一．電子萬能試驗機的特點</p><p>　　1.簡便直觀的中文試驗軟件。</p><p>　　2.具有2.5ms采樣間隔的高速度數據采集，適合各種特性材料的測試數據的真實性。</p><p>　　3.高速返回原點功能，縮短下次試驗的準備時間，提高試驗效率。</p><p

31、>　　4.擁有多種完善的試驗夾具，適合多種樣品的試驗要求。</p><p>　　二．電子萬能試驗機的規(guī)格</p><p>　　1.載荷容量：100KN</p><p>　　2.載荷精度：顯示值的±0.5%（保證精度范圍：載荷傳感器容量的0.4～100%）</p><p>　　3.載荷量程：×1、×2、

32、15;5、×10、×20、×50、×100七個量程自動轉換</p><p>　　4.試驗速度：0.0005～1000mm/min</p><p>　　5.十字頭速度精度：0.1%</p><p>　　三．電子萬能試驗機的用途</p><p>　　1．各種金屬材料、非金屬材料、復合材料的拉伸試驗、壓縮、彎

33、曲試驗</p><p>　　2．機械部件、電子部件的拉伸、剝離、焊接強度試驗</p><p><b>　　3．控制或循環(huán)試驗</b></p><p>　　4．應力松弛或蠕變試驗（下圖1-5島津公司的產品）</p><p>　　圖1-5液壓萬能試驗機</p><p>　　島津液壓萬能試驗機UH-I系

34、列是以電子控制液壓驅動的伺服式萬能試驗機，試驗載荷采用高精度壓力傳感器，被廣泛的應用在鋼鐵、建材等行業(yè)。一．島津液壓萬能試驗機的用途1．各種金屬材料的拉伸試驗、壓縮、彎曲試驗2．木材、纖維板的壓縮、彎曲試驗3．上述材料的載荷保持試驗4．瀝青、混凝土的壓縮試驗二．島津液壓萬能試驗機的特點1.采用大形LCD輕觸屏，可以顯示試驗曲線，操作方便、可視性好。2.豐富的自動控制程序為標準配置。3.可以選擇模擬指針式度盤顯示器。4

35、.通過試驗軟件，實現高速數據采集。三．島津液壓萬能試驗機的規(guī)格1.載荷容量：200KN、300KN、500KN、1000KN、2000KN、30000KN、4000KN。2.載荷精度：顯示值的±0.5%。3.載荷量程：×1、×2、×5、×10、×20、×50 六個量程自動轉換。4.試驗速度：位移控制：0.5mm/min～最大試驗速度。5.載荷控制：0.1～

36、5.0滿刻度/min。6.應變控制：0.1～80%/min。</p><p><b>　　第二章 設計方案</b></p><p>　　2.1方案簡述 </p><p><b>　　2.1.1方案一 </b><

37、/p><p>　　電動機產生動力由渦桿傳到渦輪軸，然后通過蝸輪傳至錐齒輪，再通過錐齒輪傳動系統(tǒng)傳遞到絲杠。與此同時與絲杠配合的絲杠螺母則帶動橫梁上下運動，而下夾具則是固定在試驗臺上，至此完成試驗。如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 方案一示意圖</p><p><b>　　2.1.2方案二</b></p><p>

38、;　　電動機產生動力后輸出到減速器，然后進入渦輪蝸桿傳動系統(tǒng)，進一步減速并改變運動旋轉方向后，通過鏈傳動系統(tǒng)傳遞到絲杠。由鏈輪的轉動帶動絲杠轉動。與此同時與絲杠配合的絲杠螺母則帶動橫梁上下運動，而下夾具則是固定在試驗臺上，至此完成試驗。如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 方案二示意圖</p><p><b>　　2.1.3方案三</b></p>

39、<p>　　電動機產生動力后輸出到減速器，然后由直齒輪帶動絲杠轉動。絲杠轉動同時兩個絲杠螺母同步背向或相向運動，兩個連桿同時遠離或靠近。這就使下夾具所在試驗臺向上或向下運動。上面橫梁可以固定，也可以在液壓、絲杠等外力驅動下上下運動，至此完成試驗。如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3方案三示意圖</p><p><b>　　2.1.4方案四</b>

40、;</p><p>　　本方案與上述兩種文件有所不同，本方案是由油泵驅動油缸里的活塞提供外部試驗力。油泵輸出油經進油管達到液壓缸，然后經回油管路流回回油缸再次利用。此方案要求液壓系統(tǒng)要有較精確的控制閥的配合才能實現試驗目的。而目前液壓控制閥與計算機控制聯系越來越密切，國外在計算機控制領域取得了較大進展，可惜的是我國控制系統(tǒng)方面還較薄弱。如圖2-4所示： </p><p&g

41、t;　　圖2-4方案四示意圖</p><p><b>　　2.2各種方案比較</b></p><p>　　方案一：滾珠絲杠-螺母傳動機構是在絲杠和螺母之間放入滾珠作為中間件，是絲杠與螺母的滑動摩擦傳動變?yōu)闈L動摩擦傳動。滾珠絲杠-螺母傳動機構具有下述優(yōu)點：（1）傳動精度高，運動平穩(wěn)，無爬行現象 滾動絲杠傳動基本上是滾動摩擦，摩擦阻力小，摩擦阻力的大小幾乎與運動速度完全

42、無關，這樣就可以保證運動的平穩(wěn)性，且不會出現爬行現象（其靜摩擦系數與動摩擦系數相差極小）。（2）有可逆性 滾珠絲杠摩擦損失小，可以從旋轉運動轉換為直線運動，也可以從直線運動轉換為旋轉運動。（3）成本高 滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求較高，光潔度要求也較高，故制造成本高。（4）不能能自鎖 特別是垂直絲杠，由于自重慣性力的關系，運動部件在運動停止后不能自鎖，需加制動裝置。</p><p>　　方案一：采用滾

43、珠絲桿傳動,并且蝸桿傳動帶有自鎖作用，可以實現絲桿自鎖；蝸桿傳動有兩個輸出軸，并且轉向相同，所以絲桿螺紋旋向要相反，才能使絲桿螺母運動方向一致。</p><p>　　方案二：雖然鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本也低。遠距離傳動時，其結構比齒輪傳動輕便得多。但是只能實現平行軸間鏈輪的同向傳動；運轉時不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損后易發(fā)生調齒；工作是有噪聲、振動沖擊。</p><p>　　

44、方案三：（1）絲杠水平放置利于自鎖。水平狀態(tài)下不受自重慣性力，故運動停止較為容易。（2）采用渦輪驅動絲杠，由于渦輪尤其是單頭渦輪傳動效率低，傳動精確度也較差。同時渦輪一般采用較為貴重的減摩材料（如青銅）制造，從而增加了制造成本。（3）工作臺有兩個連桿驅動所承受力較小。在較大試驗力時，連桿安全性降低，必須增大連桿尺寸，這就使得試驗機所需較大的外功率來驅動。</p><p>　　方案四：由于采用了液壓驅動，故有以下特

45、點：液壓傳動能夠實現無級變速，工作平穩(wěn)；同功率時液壓裝置體積小、質量輕；液體為工作介質易泄露，造成污染；油液可壓縮故傳動比不準確；傳動過程中損失較大，效率較低；液壓傳動對油溫和負載變化極為敏感，對外部環(huán)境要求較高；液壓元件精度高，造價高；液壓傳動一旦出現故障時不易追查原因，不易迅速排除。</p><p>　　綜合上述四種方案的優(yōu)缺點以及目前市場上主流試驗機形式，最后決定選擇第一種方案為本設計所采取的最終方案。&l

46、t;/p><p>　　第三章 設計中有關計算</p><p><b>　　3.1電動機的選擇</b></p><p>　　由設計要求及已知條件可知，假設試驗機橫梁設計速度為120mm/min，試驗機所施加的外力為100KN。故</p><p><b>　　(3-1) </b></p>&

47、lt;p>　　式中：F——試驗機輸出力，N；V——絲杠速度，m/s。 </p><p>　　電機功率在傳遞過程中必然有一定的損失。參閱機械工程手冊可知，絲杠與絲杠螺母間傳動效率為0.9，錐齒輪之間傳動效率為0.94，渦輪蝸桿間傳動效率為0.8，其他聯結件傳動效率為0.9。故</p><p><b>　　所以

48、</b></p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　上式中 P ——試驗機有效功率；</p><p><b>　　——試驗機總效率。</b></p><p>　　查閱電機手冊結合實際情況選擇合適型號為Y802-4，它的額定功率為0.75KW、滿載轉速為1390

49、r/min。如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1所選電機三維示意圖</p><p>　　3.2傳動裝置總傳動比的計算及其分配</p><p>　　已知橫梁速度以此求得絲杠轉速</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　式中： V——絲杠速度，m/s； <

50、/p><p>　　P——絲杠螺距，mm。</p><p>　　電動機選定后，按照電動機的滿載轉速及試驗機工作部分轉速，可計算出傳動裝置的總傳動比。</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　再按照常用傳動機構性能及適用范圍，初步選擇各個出動部分傳動比如下：。</p><p>

51、　　3.3蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)的設計與校核</p><p><b>　　由設計要求可以知，</b></p><p><b>　　蝸輪輸入功率 </b></p><p><b>　　蝸輪輸入轉速 </b></p><p>　　傳動比 </p><

52、p>　　預期壽命 15000h</p><p>　　故蝸桿選用45鋼，表面硬度〉45HRC。渦輪材料采用ZCuSn10P1,金屬模鑄造。</p><p>　　1按齒面接觸疲勞強度進行設計</p><p>　　根據閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度設計，再校核齒根彎曲疲勞強度。由傳動中心距</p><p>　　(1)確

53、定作用在蝸輪上的轉矩</p><p><b>　　按，則 mm</b></p><p><b>　　(2)確定載荷系數</b></p><p>　　因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數，由表11-5選取使用系數；由于轉速不高，沖擊不大，可取動載系數；則</p><p>　　(3)確定彈性影響系

54、數</p><p>　　因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故。</p><p><b>　　(4)確定接觸系數</b></p><p>　　先假設蝸桿分度圓直徑和傳動中心距的比值，從圖11-18中可查得。</p><p>　　(5)確定許用接觸應力</p><p>　　根據蝸輪材料為采用ZCu

55、Sn10P1,金屬模鑄造，蝸桿齒面硬度〉45HRC，可從表11-7查得蝸輪的基本許用應力。</p><p><b>　　應力循環(huán)次數 </b></p><p><b>　　壽命系數 </b></p><p><b>　　則 </b></p><p><b>

56、　　(6)計算中心距</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　取中心距,因，故從表11-2中取模數mm,蝸桿分度圓直徑。這時，從圖11-18中可查詢接觸系數，因為，因此以上計算結果可用。</p><p>　　2．蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸</p><p><b>　

57、　(1)蝸桿</b></p><p>　　軸向齒距mm；直徑系數mm；齒頂圓直徑mm；齒根圓直徑mm；分度圓導程角；蝸桿軸向齒厚mm。</p><p><b>　　(2)蝸輪</b></p><p>　　蝸輪齒數；變位系數；</p><p>　　驗算傳動比，這時傳動比誤差為，是允許的。</p>

58、<p>　　蝸輪分度圓直徑 mm</p><p>　　蝸輪喉圓直徑 mm</p><p>　　蝸輪齒根圓直徑 mm</p><p>　　蝸輪咽喉母圓半徑 mm</p><p>　　3.校核齒根彎曲疲勞強度</p><p>　　當量齒數 </p><p&

59、gt;　　根據，，從圖11-19中可查得齒形系數。</p><p>　　螺旋角系數 </p><p>　　許用彎曲應力 </p><p>　　從表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應力。</p><p>　　壽命系數 </p><p><b>　　

60、彎曲強度是滿足的。</b></p><p><b>　　4.驗算效率</b></p><p>　　已知；；與相對滑動速度有關。</p><p>　　從表11-18中用插值法查得 ；代入式中得，大于原估計值，因此不用重算。</p><p>　　5.精度等級公差和表面粗糙度的確定</p><p

61、>　　從圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級精度，側隙種類為,標注為 。然后由有關手冊查得要求的公差項目及表面粗糙度。</p><p>　　由于蝸桿滑動速度較低，產生熱量較少，故可以不進行溫度驗算。試驗機利用頻率較低，故可以不潤滑，或者偶爾噴油潤滑即可。</p><p>　　按照上述設計與校核做出蝸輪蝸桿三維圖如圖3-2、3-3、所示。</p><p>　　圖3-2蝸

62、桿三維示意圖</p><p>　　圖3-3 蝸輪三維示意圖</p><p>　　3.4錐齒輪的傳動設計</p><p><b>　　由設計要求可以知，</b></p><p><b>　　錐齒輪輸入功率 </b></p><p><b>　　錐齒輪輸入轉速 &l

63、t;/b></p><p>　　傳動比 </p><p>　　預期壽命 15000h</p><p>　　說明錐齒輪的傳動設計的這部分全參照《實用機械設計》，下面涉及的就不再說明了。</p><p>　　一、選材、熱處理、選z</p><p><b>　　1．注意點</b&

64、gt;</p><p>　　(1)大小齒輪選材，熱處理不同，小齒輪比大齒輪齒面硬度高；</p><p>　　(2)一般用鍛鋼毛坯，尺寸太大可用鑄鋼；</p><p>　　(3軟尺面適用中載中速；</p><p>　　(4)盡可能用優(yōu)質碳素鋼；</p><p>　　(5)熱處理后切齒，精度可達級左右；</p>

65、<p>　　2．按表0-4表0-9以及表4-4、4-5選材、熱處理，由表4-6確定精度等級，設計后由4-7校訂，或由表5-3查出。</p><p>　　小齒輪45鋼，調質217HBS255HBS，取中間值236HB；大齒輪45鋼，正火163HBS217HBS,取中間值190HBS，8級精度。 </p><p>　　3．確定齒數z,校核</p><p>

66、<b>　　(1)選?。?lt;/b></p><p><b>　　(2)計算；</b></p><p><b>　　(3)。</b></p><p><b>　　二、按接觸強度計算</b></p><p>　　1．計算 </p&g

67、t;<p><b>　　mm</b></p><p>　　2．計算 </p><p>　　(1)由表4-8選取使用系數</p><p>　　(2)試選動載荷系數記試選</p><p>　　(3)取值（一般），值，則</p><p>　　(4)由圖4-45，查得齒向載荷分

68、布系數</p><p>　　(5)計算因（試選）</p><p>　　3．彈性系數由表4-9查得</p><p>　　4．節(jié)點系數由4-58查得</p><p><b>　　5．許用應力</b></p><p>　　(1)由圖4-58查得</p><p>　　(2)由已知條

69、件計算</p><p>　　(3) 由圖4-59查得壽命系數</p><p>　　(4)由表4-11查得安全系數</p><p>　　(5)由圖4-60查得工作硬化系數</p><p><b>　　(6)計算</b></p><p><b>　　代入小值計算。</b><

70、/p><p><b>　　(7)計算</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　三、校核</b></p><p>　　因試選，可能與實際不符</p><p>　　1．模數取標準值 取</p><

71、p>　　2．按幾何關系計算 mm</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　3．圓周速度</b></p><p><b>　　(1) </b></p><p>　　(2) 計算 由查圖4-43得</p><p&

72、gt;<b>　　4．校對</b></p><p>　　與相差不大，勿須重算。</p><p>　　四、校核齒根彎曲強度</p><p><b>　　1．計算公式 </b></p><p>　　2．計算當量齒數 </p><p>　　(1) 、 <

73、/p><p><b>　　、 </b></p><p><b>　　(2)、</b></p><p>　　3．由當量齒數查圖4-55得齒形系數、，查得4-56得齒根應力修正系數、。</p><p><b>　　4．確定</b></p><p>　　(1

74、)查圖4-61得 、</p><p>　　(2)查圖4-62得</p><p>　　(3)查圖4-63得尺寸系數</p><p>　　(4)查表4-11得安全系數</p><p><b>　　(5)計算、</b></p><p><b>　　(6)比較與 值 </b><

75、/p><p><b>　　小齒輪</b></p><p>　　大齒輪 取大齒輪代入計算</p><p><b>　　5．校核彎曲強度</b></p><p>　　按彎曲強度計算的模數記為</p><p>　　而按接觸強度計算的，故取大者為模數。</p><p

76、><b>　　五、幾何尺寸計算</b></p><p><b>　　1．分度圓直徑</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　2．節(jié)錐角</b><

77、;/p><p><b>　　、</b></p><p><b>　　3．節(jié)錐距</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　4．齒寬、取整</b></p><p><b>　　5．齒頂高mm&

78、lt;/b></p><p><b>　　6．齒根高mm</b></p><p><b>　　7齒頂圓直徑</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm </b></p><p>　　如圖

79、3-4、3-5為小錐齒輪、大錐齒輪的三維示意圖</p><p>　　圖3-4 小錐齒輪</p><p>　　圖3-5 大錐齒輪</p><p>　　3.5傳動軸的設計與校核</p><p>　　3.5.1計算蝸輪傳動軸</p><p>　　如圖3-6所示為蝸輪軸的示意圖</p><p>　　

80、圖3-6蝸輪傳動軸的結構示意圖</p><p>　　此傳動軸下部分與渦輪相連接，。上部分為兩個小鏈輪受到拉力為8088N。按許用彎曲應力計算法校核。</p><p>　　轉矩 (3-26)</p><p>　　圓周力 (3-27) </p><p>　　軸向力

81、 (3-28)</p><p>　　徑向力 (3-29)</p><p><b>　　1.計算支承受力</b></p><p>　　水平面反力 (3-30)</p><

82、;p>　　垂直面反力 (3-31) 2.計算彎矩</p><p><b>　　水平面最大彎矩 </b></p><p><b>　　垂直面最大彎矩 </b></p><p><b>　　合成彎矩最大值 </b></p><

83、p><b>　　3.計算轉矩</b></p><p>　　軸受轉矩 </p><p><b>　　4.許用應力</b></p><p>　　針對某些危險截面（即彎矩和扭矩大而軸徑可能不足的截面）做彎扭合成強度校核計算。按第三強度理論，計算應力</p><p>　　W=4288

84、 </p><p>　　因選此輸出軸材料為45鋼，調質處理，由《機械設計》表15-1查得，因此，故安全。如圖3-7所示為蝸輪軸的三維圖</p><p>　　圖3-7蝸輪傳動軸三維圖</p><p>　　3.5.2 錐齒輪傳動軸</p><p>　　如圖3-8所示為蝸輪軸的示意圖</p><p>　　圖3-8錐齒輪

85、傳動軸的結構示意圖</p><p>　　軸的直徑由聯軸器內徑、錐齒輪內徑、軸承內徑等決定。</p><p><b>　　1.計算受力</b></p><p>　　此傳動軸左側部分與小錐齒輪相連接，按許用彎扭應力計算法校核。</p><p>　　轉矩 </p><p>　　圓周力

86、 </p><p><b>　　軸向力 </b></p><p>　　徑向力 </p><p><b>　　2.計算支承受力</b></p><p><b>　　水平面反力</b></p>&l

87、t;p><b>　　垂直面反力 </b></p><p><b>　　3.計算彎矩</b></p><p><b>　　水平面最大彎矩 </b></p><p><b>　　垂直面最大彎矩 </b></p><p><b>　　合成彎矩

88、最大值 </b></p><p><b>　　4.計算軸的轉矩</b></p><p>　　軸受轉矩 </p><p><b>　　5.校核軸的強度</b></p><p>　　針對某些危險截面（即彎矩和扭矩大而軸徑可能不足的截面）做彎扭合成強度校核計算。按第三強度理論，

89、計算應力</p><p>　　W=4288 </p><p>　　因選此輸出軸材料為40Cr鋼，調質處理，由《機械設計》表15-1查得，因此，故安全。如圖3-9所示為錐齒輪軸的三維圖</p><p><b>　　圖3-9錐齒輪軸</b></p><p>　　3.6滾珠絲杠傳動的設計與校核</p>&

90、lt;p>　　3.6.1工作壓強計算</p><p>　　螺母的軸向位移： (3-36)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　令該螺紋為單線螺紋。則x＝1</p><p>　　由于絲杠帶動橫梁的移動距離為1200mm，又要留下一定的余量，

91、可令螺紋長度L＝1500mm</p><p>　　設計使螺紋移動時，手輪轉動150圈，即</p><p><b>　　由此可知，</b></p><p>　　螺紋中徑： ， 其中 </p><p>　　帶入數據，有 (3-37)</p><p><b>　　由

92、表可知，取 </b></p><p><b>　　螺母高度： </b></p><p><b>　　旋和圈數： </b></p><p><b>　　基本牙型高度： </b></p><p>　　工作壓強： (3-38)</p&

93、gt;<p><b>　　工作壓強滿足要求。</b></p><p>　　為了保證自鎖，螺紋升角 </p><p><b>　　螺紋牙根部的寬度：</b></p><p>　　3.6.2靜載荷計算</p><p>　　基本額定靜載荷特性值 (3-39)</p><

94、;p>　　式中：——鋼球直徑，mm；</p><p>　　——螺桿滾道曲率半徑，mm；</p><p><b>　　——接觸角；</b></p><p>　　——滾動螺旋公稱直徑，mm。</p><p><b>　　基本額定靜載荷 </b></p><p><b&

95、gt;　　(3-40)</b></p><p>　　靜載荷條件 (3-41)</p><p><b>　　條件滿足，故合格。</b></p><p><b>　　3.6.3螺桿強度</b></p><p>　　螺桿的強度 (3-42)</p>&

96、lt;p>　　螺桿最大彎曲應力 查表可知 故螺桿強度合格。</p><p><b>　　3.6.4壽命計算</b></p><p>　　螺母接觸系數 </p><p>　　螺桿接觸系數 </p><p>　　壽命系數 </p><p>　　轉速系數

97、 </p><p>　　壽命條件 (3-43)</p><p>　　式中： ——載荷系數；</p><p><b>　　——硬度影響系數；</b></p><p><b>　　——短行程系數；</b></p>

98、<p>　　F——試驗機工作力，N。</p><p>　　故滿足條件合格。采用固定式內循環(huán)如圖3-10為內循環(huán)示意圖、圖3-11為滾珠絲桿副的組成</p><p>　　圖3-10固定式內循環(huán)示意圖</p><p>　　1-滾珠；2-絲桿；3-反向器；4-螺母</p><p>　　圖3-11滾珠絲桿副的組成</p>&l

99、t;p><b>　　接觸角 </b></p><p><b>　　鋼球直徑 mm</b></p><p>　　螺紋滾道曲率半徑 mm</p><p><b>　　偏心距 mm</b></p><p><b>　　螺紋升角 </b>&

100、lt;/p><p><b>　　螺桿大徑 </b></p><p><b>　　螺桿小徑 </b></p><p><b>　　螺桿接觸點直徑 </b></p><p><b>　　螺桿牙頂圓角半徑</b></p><p>&

101、lt;b>　　螺母螺紋大徑 </b></p><p><b>　　螺母小徑 </b></p><p>　　下圖為絲桿的三維示意圖</p><p><b>　　圖3-12絲桿</b></p><p><b>　　結論</b></p><

102、;p>　　試驗機是在各種條件、環(huán)境下測定金屬材料、非金屬材料、機械零件、工程結構等的機械性能、工藝性能、內部缺陷和校驗旋轉零部件動態(tài)不平衡量的精密測試儀器，可以對材料進行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉、沖擊、疲勞、蠕變、持久、松弛、磨損、硬度等試驗。本文在查閱大量國內外試驗機生產廠家資料的基礎上，對所設計的抗彎強度試驗機進行了仔細研究，根據所提出來的技術指標要求，設計了試驗機的機械部分。</p><p>　　

103、在這次設計中，查閱了關于試驗機的一些書刊資料，對試驗機有了基本的認識。在這種情況下，結合所查閱到的資料，設計出了四種方案，并對這四種方案進行了相互比較，最后選定了第一種方案。方案選定后，隨之對試驗機的傳動系統(tǒng)做了設計與校核。這些傳動系統(tǒng)有渦輪蝸桿傳動系統(tǒng)、直齒錐齒輪傳動系統(tǒng)、絲杠傳動系統(tǒng)。在一系列的力、彎矩、轉矩計算與校核后，確定所有零件的結構設計均符合要求。</p><p>　　在設計與校核過程中，電動機的選擇

104、要綜合考慮試驗機所輸出力、輸出速度，然后以此倒退求知電機功率及其外形尺寸。在選擇具體傳動比時，要選擇各種傳動機構合理范圍之內的值。蝸輪蝸桿的設計時，除了要計算齒受力情況外，還要校核蝸桿的彎曲強度。由于絲杠的轉速很低，故采用了錐齒輪傳動。本試驗機的關鍵傳動部分是滾珠絲杠-螺母傳動系統(tǒng)，要進行工作壓強、靜載荷、螺桿強度、壽命的一系列計算。</p><p>　　畢業(yè)設計是對四年中所學知識的一次綜合性的考察，它可以比較全

105、面的檢查我們的專業(yè)知識水平，及時讓我們發(fā)現缺點和不足。在畢業(yè)設計中，我回顧了四年所學的知識充分認識到了自己的欠缺，學會了運用手冊和查閱相關書籍資料，學會了用標準來規(guī)范自己。畢業(yè)設計和畢業(yè)論文是本科生培養(yǎng)方案的重要環(huán)節(jié)。所謂“溫故而知新”，只有對已學過的知識真正掌握了，才能吸收新的知識。而新的知識反過來則可以進一步促進對已學知識有新的理解。</p><p><b>　　致謝</b></p

106、><p>　　本次設計是在尊敬的xx老師的悉心指導和嚴格要求下完成的，導師淵博的知識、嚴謹的治學態(tài)度、高度的責任心以及嚴于律己、待人誠懇的思想品德深深的影響著我，這不僅使我順利完成了此項設計，而且也將成為使我受益終生的寶貴財富。幾個月的時間里，從課題的選定、資料的收集、方案的擬定、課題的具體設計到論文的審定改進，周老師都給與了極大的幫助，傾注了大量的心血。通過這次的畢業(yè)設計，學生不僅開拓了思路、擴大了視野、豐富了知識

107、面，還初步掌握了處理具體實踐問題的科學方法，為學生今后發(fā)展打下了堅實的基礎。</p><p>　　從課題的選擇到完成，xx老師都始終給予我耐心細致的指導和不懈的支持和督促，在此謹向xx老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。同時也得到了一些同學的的熱情幫助和鼓勵，對此，表示深深的感謝和衷心的祝福。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p

108、>　　吳宗澤、羅圣國，機械設計課程設計手冊（第三版）， 北京　高等教育出版社，2006.5 4～170</p><p>　　濮良貴、紀名剛等，機械設計（第八版），北京 高等教育出版社，2006.6 186～272</p><p>　　成大先等，機械設計手冊（第四版）北京　化學工業(yè)出版社，2001.11 210～351</p><p>　　王中發(fā)、吳宗澤，實用機

109、械設計，北京理工大學出版社，1998.2　</p><p>　　《現代機械傳動手冊》編輯委員會，現代機械傳動手冊（第二版），北京　機械工業(yè)出版社，2002.5 145～167</p><p>　　楊黎明、黃凱、李恩至、陳實現，機械零件設計手冊，北京 國防工業(yè)出版社，1987.6，225～287</p><p>　　孫桓，機械原理， 北京　高等教育出版社，2006.5

110、 174～201</p><p>　　廖念釗、莫雨松等，互換性與技術測量(第四版)，北京 中國計量出版社，2006.7 　1～117</p><p>　　朱孝錄等，機械傳動設計手冊，北京 電子工業(yè)出版社，2007.7 120～357</p><p>　　李曉杰，CSS-2200系列電子萬能試驗機，試驗技術與試驗機，1996年，卷36,</p>&l