本科毕业设计论文本科毕业设计论文题 目 四轴旋转弯曲疲劳试验机的设计 专业名称 航空宇航制造工程 学生姓名 指导教师 毕业时间 1设计论文毕业 任务书一、题目 四轴旋转弯曲疲劳试验机的设计二、研究背景及意义目前的弯曲疲劳试验机大多一次只能对单根试件进行疲劳试验疲劳试验周期长，效率低，能量耗费大，试验成本较高因此有必要研制能够对多个试件同时进行旋转弯曲或拉伸疲劳试验的多轴疲劳试验机三、研究目标与内容目标：完成四轴旋转弯曲疲劳试验机各部分的原理设计及其图纸设计内容：给定驱动形式下的四轴旋转弯曲疲劳试验机的执行机构与加载结构的结构设计要求：需要有对结构强度等的校核，优化需要有最终的加工图纸与装配图纸四、进度安排第五周~第六周：查阅相关资料；第六周~第七周：翻译相关英文资料；第八周~第十周：制定2~3套不同的方案的四轴旋转弯曲疲劳试验机的结构草图，并进行比较，选取一方案；第十一周~第十四周：确定结构草图的动力与传动、加载机构、总体结构各基本尺寸、参数，并完成对各主要部分进行静强度和疲劳强度等校核；第十五周：绘制二维主要零件图纸及总体装配图纸，三维零件实体模型以及装配模型；第十六周~第十七周：撰写论文；第十八周：论文答辩。
五、参考资料《机械设计》《机械设机新论》《电工速查速算手册》《Solid Works 2004使用指南》《中国航空材料手册》目 录目 录 1摘要 1ABSTRACT 2第一章 前 言 31.1研究背景与意义 31.1.1疲劳研究背景 31.1.2疲劳试验机的研究意义 41.2目前的疲劳研究方法 41.3国内外研究现状与分析 61.3.1国外的研究现状： 61.3.2 国内的研究现状 7第二章 设计目的、任务和各设计阶段任务的确定 102.1设计目的 102.2 设计任务确定 102.2.1确定试验机总框架图 102.3设计阶段确定 11第三章．设计装配图 133.1轴的结构设计 133.1.1轴的初步计算 133.1.2轴的结构设计 153.2支承结构设计 163.2.1轴承的选择 163.2.2.甩油环 183.2.3.轴承座 193.2.4.轴承盖 193.2.5.支承结构的安装与拆卸 203.2.6轴上支承零件位置的确定 203.3轴的强度校核 213.3.1．轴的疲劳强度校核 213.3.2轴的静强度验算 243.3.3轴的刚度验算 263.4夹持部分设计 293.4.1试件的标准 293.4.2结构设计 303.5加载部分设计 31第四章．绘制装配图 334.1概述 334.2装配图的尺寸、技术要求及零件明细表 334.2.1配合尺寸的选择 344.2.2技术要求 354.2.3零件编号 364.2.4编写零件明细表、标题栏 364.2.5检查装配图 36第五章．绘制零件工作图 375.1 概述 375.2轴的零件工作图 37总结与展望 39致谢 41参考文献 42摘要本文简述了国内外在旋转弯曲疲劳试验机研制领域的发展现状，论述了我国设计并拥有高精度、高效率旋转弯曲疲劳试验机的必要性，并对一个自行研制的四轴旋转弯曲疲劳试验机的设计过程和功能进行了详细地介绍。
本文设计的疲劳试验机，主要用于圆柱形试件的疲劳试验，特点是可同时对四根试件进行试验，以数字显示疲劳循环次数，试件断裂后自动停机，操作方便可靠，为研究材料的疲劳断裂提供了重要的工具与手段作者重点论述了试验机传动、夹持、加载部分的结构设计，主轴和轴承的强度校核，并且利用Auto CAD画图软件提供了整个疲劳试验机的装配图，为进一步了解疲劳试验机提供了途径关键字 弯曲疲劳试验机；结构设计；强度校核；公差配合；装配图ABSTRACT In the paper, the development in the manufacture of rotating bending fatigue machine is outlined, and the necessity for china to design and manufacture the rotating bending fatigue machine which is high quality and high efficiency is discussed . The design process and the performance of the 4-axises rotating bending machine made by the author is mainly presented in this paper. This machine is used for the column fatigue test specimens. It can work with four fatigue test specimens at one time .It is special because of its directly show of the number of fatigue cycles and self-stop device .it also operates conveniently and reliably. In this paper，the author will describe not only the design process of the principal axis、the clamp and the method to load ，but also the check of strength、the choice of the tolerance。
In the end，it offers a assembly drawing ，which provides a way to know the fatigue machine moreKey words ： fatigue machine； design process ; the check of strength; tolerance; assembly drawing 第一章 前 言1.1研究背景与意义1.1.1疲劳研究背景疲劳（fatigue）这个词起源于拉丁文的“fatigue”一词，意思是“疲倦”虽然通常它指人们的身心疲劳，但也成为工程词汇表中被广泛接受的术语，用以表达材料在循环载荷的作用下的损伤和破坏国际标准化组织（ISO）在1964年发表的报告《金属疲劳实验的一般原理》中给疲劳下了一个描述性的定义这份报告把疲劳定义成一个专门术语：金属材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能变化叫做疲劳；虽然在一般情况下，这个术语特指那些导致开裂或破坏的性能变化这一描述也普遍适用于非金属材料疲劳破坏以许多不同的形式出现，它包括仅有外加应力或应变波动造成的机械疲劳，循环载荷和高温联合作用引起的蠕变—疲劳；循环受载部件的温度也变动时引入的热机械疲劳（即热疲劳和机械疲劳的组合）；在存在侵蚀性化学介质或致脆介质的环境中施加反复载荷时的腐蚀疲劳；载荷的反复作用与材料之间的滑动和滚动接触相结合分别产生的滑动接触疲劳和滚动接触疲劳；脉动应力与表面间的来回相对运动和摩擦滑动共同作用产生的微动疲劳。
机器和结构部件的失效大多数是由于发生上述某一种疲劳过程造成的引起疲劳失效的循环载荷的峰值往往远远小于根据静态断裂分析估算出来的安全载荷疲劳是一个包含许多学科的研究分枝，它可以为基础研究和工业研究大量地提供多种多样的现象从已发表的报告看，关于材料疲劳的研究可追溯到19世纪上半叶从那时起，为阐明各种金属和非金属、脆性材料和延性材料，以及单一材料和复合材料的疲劳，有众多科学家和工程师做出了开拓性贡献材料疲劳作为材料学科的一个分枝，它为科学研究提供了广阔多样的复杂机理性过程在这一研究领域里，有意义的观察尺度范围跨越亚微观（甚至原子）水平到几十或几百米的构件尺度疲劳破坏牵连到人类生活的许多方面每当有灾难性事故，例如造成人员伤亡的飞机失事公布于众时，疲劳破坏的后果变得最为显而易见第二次世界大战过后，随着英国和欧洲大陆经济的恢复，空中远程旅行的生意迅速增长，为了适应这种需求，英国德.维兰飞机公司设计和制造了彗星号喷气飞机，而彗星号客舱结构的疲劳破坏导致了50年代几起飞机失事，沉重打击了英国在民用喷气飞机工业中起到的杰出作用民用喷气飞机彗星号的一系列失事清楚地表明了疲劳裂纹扩展对飞机的结构机械完整性的重要影响。
也引起了全世界范围内对于金属疲劳断裂的不断研究1.1.2疲劳试验机的研究意义在我国航空发动机以往所发生的各类重大机械断裂失效事件中，转动部件的断裂失效率高达80%以上，其中主要是转子系统中的叶片、盘、轴及轴承的断裂失效在它们的疲劳失效分析中，发现弯曲应力起了一定的破坏作用比如，飞机发动机结构中非常重要的承力构件——轴，它的疲劳失效形式主要就是弯曲疲劳、扭转疲劳以及轴向疲劳而且弯曲疲劳也是大部分机械系统中，最普遍的一种疲劳失效形式因此，有必要进行零部件和材料的弯曲疲劳特性研究，用以提高设计的可靠性而旋转弯曲疲劳试验机可以测出材料在一定应力状态下的疲劳寿命，绘出材料疲劳的S-N曲线，是研究材料疲劳断裂的最重要的工具与手段目前，国产的旋转弯曲疲劳试验机主要有P型，它们普遍存在试验精度低和试验效率低的缺点而国外的一些弯曲疲劳试验机价格又很昂贵，维修也不方便因此研制一台弯曲疲劳试验机，使其具有较高的精度，可以满足工厂要求，又具有较高的效率，是很具有现实意义的1.2目前的疲劳研究方法参见GB4337-84《金属旋转弯曲疲劳试验方法》所述：1.试验原理：试验适用于15—35℃空气条件下，测定金属圆形横截面试样在旋转状态下承受弯曲力矩时的疲劳性能。
试样旋转并承受一定弯矩，产生弯矩的力F恒定不变且不转动试样可装成悬臂，在一点或两点加力；或装成横梁，在四点加力试验一直进行到试样失效或者超过预定循环次数失效—试件出现肉眼可见的疲劳裂纹或完全断裂在特殊应用中，可用试样的塑性变形或裂纹扩展速率确定试验的终止2.术语和定义疲劳——材料在交变应力或应变作用下，产生局部累积损伤，经一定循环数而失效 疲劳寿命N——在规定的应力应变作用下，材料失效前所经受的循环次数 S-N曲线图——应力与疲劳寿命的关系曲线图形如图1-1 应力比R——最小应力与最大应力的比值，即σmin/σmax 条件疲劳极限σR/(N)——对应于规定循环次数的中值疲劳强度 疲劳极限——当N无穷大时的中值疲劳强度 理论应力集中系数Kt——根据弹性理论计算的应力集中区最大应力与该区标称应力的比值 存活率——疲劳寿命高于规定值的百分比 图1-1.对称应力循环 试验过程：1)将试样装入试验机，牢固夹紧，并使其与试验机主轴保持良好的同轴当用手慢慢。