毕业设计-万能试验机(附cad图)

摘要

万能试验机也叫万能材料试验机，是在各种条件、环境下测定金属材料、非金属材料、机械零件、工程结构等的机械性能、工艺性能、内部缺陷和校验旋转零部件动态不平衡量的精密测试仪器，可以对材料进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转、冲击、疲劳、蠕变、持久、松弛、磨损、硬度等试验。在对新材料及结构等领域的开发研究，试验机起到了至关重要的作用。

本文首先概述了试验机的基本定义、研究背景及意义、分类与国内外试验机的现状。紧接着论述了锥齿轮传动方案与链轮传动方案，并进行对比分析，最后选择锥齿轮传动方案作为本文的设计对象。然后就是本设计的重点，即试验机的主要传动系统的各零部件进行选型、设计与计算校核，包括丝杆、齿轮（锥齿轮与蜗轮蜗杆）、电动机、轴、无级变速器等，最后是对本次毕业设计的总结。

关键词：试验机锥齿轮传动传动系统

目录

1 概述........................................................................................................... 错误!未定义书签。

1.1 课题研究的背景及意义 (4)

1.2 国内外实验机研究现状 (4)

1.2.1 国内万能试验机的现状 (4)

1.2.2 国外材料试验机的现状 (4)

1.3 课题的研究目的及主要内容 (5)

2 万能材料试验机总体设计 (5)

2.1 主要设计要求 (5)

2.2 加载方式 (5)

2.3 传动方案设计与选择 (6)

2.4 总体结构 (7)

3 运动动力设计与验算 (8)

3. 1 滚珠丝杠传动的设计与校核 (8)

3.1.1 材料选择 (8)

3.1.2 工作压强计算 (8)

3.1.3 静载荷计算 (9)

3.1.4 螺杆的强度计算 (10)

3.1.5 寿命计算 (11)

3.2 电动机的选择 (13)

3.3 传动装置总传动比的计算及其分配 (14)

3.4 蜗轮蜗杆传动系统的设计与校核 (14)

3.4.1 选择蜗杆传动类型 (15)

3.4.2 选择材料 (15)

3.4.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 (15)

3.5.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 (16)

3.5.5 校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度 (17)

3.5.6 验算效率 (17)

3.5.7 精度等级公差和表面粗糙度的确定 (18)

3.5.8 按照上述设计与校核画出蜗轮二维图 (18)

3.5.9 主要设计结论 (18)

3.6 锥齿轮的传动设计与校核 (19)

3.6.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (19)

3.6.2 按齿面接触疲劳强度设计 (19)

3.6.3 根据齿根弯曲疲劳强度设计 (21)

3.6.4. 几何尺寸计算 (23)

3.6.4 结构设计及绘制齿轮零件图 (23)

3.6.5 主要设计结论 (24)

3.7 工作主轴的设计与校核 (24)

3.7.1 计算工作主轴 (24)

3.7.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 (25)

3.7.3 轴上的周向定位 (26)

3.7.4 确定轴上圆角和倒角尺寸 (26)

3.7.5 工作主轴的校核 (26)

3.8 蜗轮轴 (33)

3.8.1 计算工作主轴 (33)

3.8.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 (34)

3.8.3 轴上的周向定位 (34)

3.8.4 确定轴上圆角和倒角尺寸 (35)

3.8.5 蜗杆轴的校核 (35)

3.9 无极变速器的选用 (37)

4 横梁设计 (38)

4.1 材料选择 (38)

4.2 横梁截面的选择 (39)

4.3 横梁强度的验算 (39)

4.4 挠度与转角的验算 (40)

5 设计总结 (41)

参考文献 (43)

1概述

1.1课题研究的背景及意义

万能试验机也叫万能材料试验机，是在各种条件、环境下测定金属材料、非金属材料、机械零件、工程结构等的机械性能、工艺性能、内部缺陷和校验旋转零部件动态不平衡量的精密测试仪器，可以对材料进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转、冲击、疲劳、蠕变、持久、松弛、磨损、硬度等试验。在对新材料及结构等领域的开发研究，试验机起到了至关重要的作用。

万能试验机的应用相当广泛，尤其在航空航天，冶金，机械，建筑和交通运输等工业部门与大专院校、科研院所的相关实验室。在工业生产设计与科研工作中，能准确的获得材料机械性能数据，从而在有效使用材料、改进工艺、提高产品质量、提高经济效益、产品安全可靠性等都具有重要作用。

因此，万能试验机的应用及发展对航空航天，冶金，机械，建筑和交通运输等工业部门，在对合理设计工程材料及结构，提高材料应用率，提高产品质量，改进工艺和提高经济效益方面具有重要的意义。

1.2国内外实验机研究现状

1.2.1 国内万能试验机的现状

国内万能试验机是在新中国后，在各级相关部门单位的重视及大力支持下，发展并取得较大成就。在五十多年的发展下，国内万能试验机的生产制造，具有了能生产静负荷试验机（如拉、压万能试验机、扭转试验机、松弛试验机、持久强渡试验机、蠕变试验机、复合应力试验机等）和动负荷试验机（如冲击试验机和疲劳试验机等）的能力，有效地促进了国民经济建设和国家工业能力的发展。国内万能试验机市场已初具规模，部分产品凭着良好的性价比出口到国外市场，在同类产品中，具有较强的竞争能力。国内试验机产品的朝着智能化、大型化、动静态功能复合化的方向发展。

1.2.2国外材料试验机的现状

国外生产的万能试验机，随着新技术的开发与应用，其性能不断地提高，应用范围也相应地扩大。相应的试验机除了能对材料进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等表态试验外，还可以做蠕变和松弛等试验，甚至能够做动态试验，测出材料的疲劳极限。

国外生产的万能试验机，主要可以分为机械式，电子式和液压式。近年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