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1、 本科生毕业论文 设计 中文题目中文题目 1KN 电子万能试验机的技术设计 英文题目英文题目 Design of Structure for 1KN electronic universal testing machine 学生学生 彦波 班级班级 410704 学号学号 41070425 学学 院院 机械科学与工程学院 专专 业业 机械工程及自动化 指导教师指导教师 菲 职称职称 副教授 摘要 随着科学技术的不断发展 对机械产品的要求也越来越高 机械产 品需要满足社会的需要 就应该具有高精度 高效率 通用性和灵活性 等性能 加上机械产品不断加快的更新换代速度 因此对检验设备也相 应地提出了精
2、度高 效率高 通用性好和灵活性强的要求 电子万能试 验机作为试验机床家族中的高端产品 在现代机械行业领域被越来越多 的采用 具有机型美观 操作简单 系统工作可靠 测量精度高等特点 本设计为 1KN 拉压万能试验机的结构设计 试验机本体仿照 WDW 100C 1000C 进行设计 结构上可满足相应的参数要求 试验机重要部分 的强度和刚度经过软件的模拟分析 满足可靠性试验台的试验要求 关键词 加工中心 试验机 可靠性 拉压力 结构设计 Abstract With the continuous development of science and technology the requirement
3、s of mechanical products have become more sophisticated Mechanical products need to meet the needs of society they should have high accuracy high efficiency versatility and flexibility performance Coupled with the condition that upgrading speed of mechanical products is accelerating so the machine e
4、quipment is raised correspondingly high precision high efficiency good versatility and flexibility requirements Electronic universal testing machine as a high end product of the CNC machine tool family is being more and more used in the field of modern machinery industry its capacity with Beautiful
5、models Simple Operation high precision High efficiency high versatility features Testing machine plays an important role on today s Machining Center whose reliability has a huge effect on machine reliability In order to improve the MTBF level of Machining Center it is significant to invent a testing
6、 bed to test the reliability of Various materials The article is the strutural design of the 1KN tension and compression testing machine the test rig design ontologies modeled on the WDW 100C 1000C the structure can meet the requirement of the Requirements of the corresponding parameters The strengt
7、h and stiffness of important part of test bench is simulated by analysis software to meet the reliability test requirements Keywords Maching Center Reliability Tensiler Structural Design 目录目录 ABSTRACTABSTRACT 3 3 第第 1 1 章章 绪论绪论 6 6 第 1 节 试验机的定义 6 第 3 节 试验机行业发展展望 8 第第 2 2 章章 1KN1KN 拉压试验机的设计概述拉压试验机的设计
8、概述 9 9 第 1 节 总体设计 9 第 2 节 部件设计 9 2 1 变速箱的设计 9 2 1 1 传动的选择 9 2 2 带轮的设计 14 2 3 丝杠的定位与固定 15 2 4 光杠的固定 16 2 5 夹具的设计 17 第第 3 3 章章 尺寸设计尺寸设计 1919 第 1 节 驱动电机参数选择 19 1 1 技术指标 主机设计有关指标 19 1 2 传动比的确定及分配 19 1 3 驱动电机的选择 19 1 4 传动装置的运动及动力参数 20 第 2 节 零部件尺寸设计 22 2 1 带轮的设计 22 2 1 1 第一级同步齿形带传动设计 22 2 2 轴的设计 31 结结 论论
9、3434 致致 3535 参参 考考 文文 献献 3636 第第 1 1 章章 绪论绪论 第第 1 1 节节 试验机的定义试验机的定义 试验机是测试 评定和研究材料 零部件 整机 整车 和类工程 项目的物理性能 机械 力学 性能 工艺性能 安全性能 舒适性能 的试验仪器和设备 是科学仪器众多种类中很重要的一类测试仪器 试 验机对材料及品 零部件 整机 整车 工程项目的性能检测和试验 质量控制和质量保证起着不可替代的作用 对各类工程科学理论研究和 工程项目的实施起着极其重要的保障作用 多数试验机产品还属于计量 器具 对保证和维持我国长度 力值 硬度量值的准确和溯源具有举足 轻重的作用 长期以来
10、试验机作为很重要的一类科学仪器 被广泛地 应用于冶金 建筑 航天 航空 机械 交通 国防军工 水利 电力 石油 化工 轻工 纺织等行业的国家重点实验室 工业实验室 计量 室 质检机构和制造业的生产线及各类工程现场 科研院所 大专院校 质检计量机构 各类企业构成了试验机的用户群 按照 GB T 4754 2002 国民经济行业分类 的规定 试验机制造业属于仪器仪表行业的 一个小类 试验机主要包括以下产品 金属材料试验机 非金属材料试 验机力与变形检测仪器 动平衡机 振动台 冲击台与碰撞台 无损检 测仪器摩擦 磨损 润滑与工艺试验机 包装件试验机 大型结构试验 机 汽车专用试验设备 各种环境模拟试
11、验装置及其功能附件等 试验 机产品特点是多品种 小批量 用户个性化要求多 这是集机 光 电 液和计算机技术于一体的高技术产品 涉及到的学科围非常广泛 下图为 国产一款试验机 第第 2 2 节节 试验机行业发展简要回顾试验机行业发展简要回顾 我国试验机制造业自建国以来 从无到有 不断发展壮大 已经走过了六十年 的历程 1 解放前的旧中国 几乎没有企业生产制造试验机产品 更谈不上形成 一个产业 2 新中国建立后受到了以美国为首的西方国家经济技术的封锁 为 摆脱西方国家的封锁 加快我国经济技术和国防工业发展的步伐 1949 年 10 月 20 日 我国第一个试验机专业生产厂家 仪器厂 材料试验机厂
12、诞生 标志 着中国试验机制造业的开始 1959 年 3 月 经国家有关部门批准 第一机械工 业部材料试验机研究所在成立 标志着我国开始独立自主地开展试验机制造技术与 产品的研发 到 1979 年建国 30 周年 莱州 等地成为试验机的重点生产 区域 主要生产企业约 30 家左右 初步形成了一个试验机制造行业 3 改革开 放后的 30 年 1979 2009 尤其是后 20 年 1989 2009 试验机行业同其他 行业一样 发生了重大变化 取得了重大发展 重大发展是由于对外开放 计划经 济向市场经济转变的重大变化而引起的 重大发展主要表现为 人力作为可由 市场配置的资源能够自由流动 使得科技
13、管理人才可以走出高等院校 研究院所 国有企业进入市场创办试验机民营生产企业 据不完全统计 1989 年 全国生产 试验机的厂家接近 50 家 试验机生产企业的资本结构发生了根本性的变化 体制上的改变促使企业的运行机制更加适应市场经济发展的需要 促进生产规模的 迅速扩大 统计资料显示 我国试验机行业的工业总产值从 1989 年的 3 亿元 RMB 左右上升到 2008 年的 40 亿元 RMB 76 家规模化以上企业的数据 静态力 学性能测试仪器的典型产品 电子万能试验机 液压万能试验机的测量 控制技 术实现了重大突破 力值 位移的测量技术全部由机械式改为电子式 基于微处 理器技术 含基于 DS
14、P 技术 的国产控制器全面装备了电子万能试验机和液压万 能试验机 在计算机被广泛用于试验机的同时 应用程序 试验软件 也得到了快 速发展 并在不断改版升级和完善 大部分国产电子万能试验机和微机控制液压万 能试验机的性能指标已和国际同类产品的性能指标接近 其中部分国产品的性价比 已优于国外产品 正因为如此 近几年来 国外同类产品的进口量在大幅度下降 且其价格也随之大幅下降 4 在此期间 试验机行业工作取得了明显的进步 1980 年 中国仪器仪表学会试验机分会宣告成立 试验机分会曾多次成功举办了 试验机制造技术的学术交流活动 组织了对美 英 日 德等国同行的技术座谈和 技术交流 试验机分会和试验机
15、研究所合办出版的科技期刊 工程与试验 原名曾为 材料试验机 试验技术与试验机 成为试验机制造业和试验机 用户进行学术交流的平台 有力地推动了试验机行业的技术进步 第第 3 3 节节 试验机行业发展展望试验机行业发展展望 展望未来 在市场经济发展的进程中 我国试验机行业必将会有更大的作为 1 对试验机制造企业而言 未来 10 年 20 年的发展关键取决于企业的自主创 新能力的提升 试验机制造企业自身 R 2 试验机产品市场的空间还是很 大的 多年来 国市场始终有近 50 的份额被进口产品所占有 国外的市场容量 也是很可观的 尤其是发展中国家的市场是很广阔的 这对于有自主创新能力 市 场开拓能力
16、科学管理能力的制造企业而言 是会大有作为的 3 随着市场经济 的发展 在有序的竞争中 试验机制造企业的组织结构会产生一些积极的变化 名 品会造就一批名企 假冒伪劣产品会使其制造者被淘汰出局 一个适度规模 发展 有序的试验机行业会在竞争中形成 可以预测 经过 10 年 20 年的努力 我国 试验机行业在技术与产品的发展上可以基本满足国市场的需求 并会有批量产品出 口 基本赶上或在某些领域超过发达国家的技术水平 第第 2 2 章章 1KN1KN 拉压试验机的设计概述拉压试验机的设计概述 第第 1 1 节节 总体设计总体设计 参考试验机各种机型 以及设计要求 先应确定其传动原理 我设计的为小型 试验机 最大的拉压力才为 1KN 选用单空间结构原理 其工作原理为 电机通过 带轮变速机构带动两平行的滚珠丝杠 从而驱动移动横梁来实现加载 被测试件夹 在夹具上 而被测试件的负荷由传感器测量 如图 第第 2 2 节节 部件设计部件设计 2 12 1 变速箱的设计变速箱的设计 2 1 1 传动的选择 由于 总的传动比为 30 将其分配为 4 3 2 5 这三个等级满足要求 分级是 利用电机的电调比来实现
