万能材料试验机CAD

第1章概述 (3)

1.1课题的提出 (3)

1.1.1课题产生的背景 (3)

1.1.2 课题的意义 (3)

1.2国内外实验机研究的回顾、现状及发展趋势 (4)

1.2.1国内外试验机发展及其趋势 (4)

1.2.1国内外各种实验机的介绍 (5)

1.3课题的重点和难点： (8)

第2章万能材料试验机总体设计 (12)

2.1加载方式 (12)

2.1.1液压式 (12)

2.1.2机械式 (12)

2.2传动方式 (12)

2.3总体结构 (13)

第3章运动动力设计与验算 (16)

3.1滚珠丝杠副的运动动力设计计算 (16)

3.1.1静载荷条件 (17)

3.1.2丝杠寿命计算 (17)

3.1.3丝杠强度计算 (18)

3.1.4丝杠的稳定性 (19)

3.1.5丝杠的刚度 (20)

3.1.6丝杠的传动效率功率 (22)

3.1.7滚珠丝杠几何参数 (22)

3.2电机的选择 (24)

3.2.1步进电机的选择 (24)

3.2.2导步电动机选择 (25)

3.2.3电动机的参数 (25)

3.3各轴功率，转速，转矩的计算 (25)

3.4各级传动的设计计算 (26)

3.4.1第一级带传动设计计算（同步） (26)

3.4.2第三级带传动 (29)

3.4.3蜗轮蜗杆减速器的计算 (31)

3.5支撑滚珠丝杠的轴承的选择及验算 (35)

3.6动静横梁变形的验算 (37)

3.6.1动横梁变形的验算 (37)

3.6.2静横梁变形的验算 (39)

3.7离合器的选择计算 (40)

第4章轴类零件工艺分析 (42)

第5章蜗轮轴的有限元分析 (45)

5.1蜗轮轴的有限元分析 (45)

5.1.1建立蜗轮轴的三维模型 (45)

5.1.2添加蜗轮轴的材料属性 (45)

5.1.3进入GPS模块 (46)

5.1.4定义约束 (47)

5.1.5定义载荷 (47)

5.1.6求解蜗轮轴受载 (48)

5.1.7分析结果 (49)

第6章使用说明 (51)

第七章总结 (52)

第1章概述

1.1课题的提出

1.1.1课题产生的背景

作为机械工程专业本科毕业生，为了能在走上工作岗位之后更快地进入职业角色、我们需要在通过毕业设计这一环节初步地将自己在大学四年中所学习到的知识应用到实践中去。所以在指导老师的引导之下，我选择了万能材料试验机设计这个题目。

1.1.2 课题的意义

通常,把测定材料机械性能的仪器和设备称为材料试验机。但是，有些国家有时把测定材料物理性能（甚至化学性能）的仪器和设备也称为材料试验机。

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。

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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，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。

上述几点，已足以说明材料试验机的发展对航空，冶金，机械，建筑和造船等工业部门，在合理设计工程结构，节约材料，提高产品质量，改进工艺和降低成本方面具有重要的意义。

另外，由于材料试验机所涉及到的科学技术领域比较广泛，如高温技术，低温技术，真空技术，液压技术，光学技术，电子技术和激光技术等，并且还应用各种测试，记录和显示仪器，所以材料试验机的技术发展，往往取决于很多科学技术领域的水平。

1.2国内外实验机研究的回顾、现状及发展趋势

1.2.1国内外试验机发展及其趋势

近些年来，随着航空，冶金，造船，化工和机械工业生产技术水平的迅速发展，对金属材料试验提出的要求也越来越高，许多产品的重要的零部件甚至整机，常常需要在各种复杂的情况下进行模拟试验。因此，在材料试验机中不断地采用了一些新技术，例如电液伺服系统，电子计算机等。所有这些新技术的应用，不仅使材料试验机的性能在为提高，而且使材料试验机的结构也随之发生了很大的变化。

近来国外生产的一些万能试验机，由于应用了一些新技术，试验机的性能有所提高，应用范围也有所扩大。这种试验机除了能做拉压，弯，剪切等表态试验外，还可以做蠕变和松弛试验，有的还能做动态试验，测定材料的疲劳极限。

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国外生产的万能试验机和拉力试验机，主要分为机械式，液压式和电子式三种。近来电液伺服系统万能试验机后来居上。此外，有时又按其他特征分为高温，低温，大型，微型和自动试验机等。

机械式万能试验机的加荷机械和测力机械一般采用机械传动装置。这种试验机具有足够的精度和稳定性。但负荷能力受到一定限制，最大负荷多在10吨以下。因测力机械的惯性较大，加荷速度受到一定限制。所以，国外一些主要生产厂已经不再生产，有的仅放在次要的地位。

液压万能试验机，应用液压传动加荷。范围一般为10-200吨。最大负荷高达5500吨。与机械万能试验机相比较，除负荷较大外，加荷平衡，加荷速度可自由调节。

近些年来，各国都在大力发展电子万能试验机与电子拉力试验机。这是一种将电子技术应用于试验机负荷系统与变形系统中，精确地进行测量和记录的新型材料试验机。

1.2.1国内外各种实验机的介绍

试验机是用来进行材料力学性能指标测定的设备，在各类材料的产品质量检验、生产过程质量控制、材料科学研究和教学试验中都需要应用试验机来进行力学性能测试。而其中在静态万能材料试验机上的拉伸、压缩、弯曲、剪切等试验尤为广泛。我国静态万能试验机为数众多，遍布于全国各地，大部分不具备电测能力，以手动调整进、回油阀的方式运行，试验手段落后，有劳动量大和测试结果不准确等缺点。若对其指示、记录系统及控制系统进行适当的技术改造，则可以充分地发挥设备的潜能，大大提高其技术性能及使用价值，更好地为材料研究、质量控制和实验教学服务。本系统将先进的虚拟仪器技术、传感技术、测试技术和控制技术相结合并应用于静态试验机，来实现力学性能参数的自动检测，其中试验数据的实时采集、自动处理分析和试验中的加载速率控制是本系统研究的重点。本系统在充分掌握大量试验

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