1MN電動缸型材料試驗機設計【含7張CAD圖紙】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 本科生畢業(yè)設計（論文） 開題報告 學生姓名： 學 號： 班 級： 專 業(yè)： 指導教師： 開 題 報 告 一 課題介紹 1 課題名稱： 1MN電動缸型材料試驗機設計 2 課題背景： 2.1 材料試驗機的介紹 材料試驗機是測試金屬材料力學性能的一個加載測試平臺，按照加載方式和控制方式區(qū)分，有三代產品：機械式加載試驗機，液壓式加載試驗機，微機控制的電控試驗機。前兩代產品幾本上是人控方式，可稱為傳統(tǒng)試驗機。 ⑴ 機械式加載試驗機，主要是普通電動機、齒輪、絲杠式傳動加載及重錘杠桿式加載。其缺點是調整、控制加載速率十分困難，而且要求試驗機承力結構抵抗變形的剛度非常大。 ⑵ 液壓式加載試驗機使人工調整，控制加載速率變得較為容易，加載能力也得到極大地加強，而且對試驗機結構剛度要求下降，特別是易于實現雙向、三向加載，這是機械加載方式難以實現的。 ⑶ 微機控制的電控試驗機是在普通電動機、齒輪、絲杠式傳動加載的基礎上改以采用便于自動控制的伺服電機，或者是在液壓加載方式的基礎上采用電液伺服閥或比例閥，配上微機控制的自動控制系統(tǒng)及顯示系統(tǒng)，使得試驗機的性能發(fā)生了革命性的變化。電動缸是將電動機的旋轉運動轉換成直線運動的一種裝置，是能夠實現高精度直線運動的全新革命性產品。 2.2 電動缸的應用及優(yōu)缺點 電動缸能夠把電動機的旋轉運動轉化為直線運動，是一種響應高、壽命長的執(zhí)行機構，目前在鋼鐵生產企業(yè)中已得到廣泛應用，主要用于原料碼頭、原料場、燒結廠、焦化廠、煉鐵廠、煉鋼廠等工作場所的卸料、卸煤、卸礦、卸灰、皮帶運輸機、除塵器等設備上。和其他裝置上采用液壓或氣壓作為驅動源的系統(tǒng)相比，電動缸直接由電動機進行控制，不再需要油、氣等傳遞動力，可以避免因漏油、漏氣致使系統(tǒng)產生誤差，導致系統(tǒng)傳動不準確、使用不方便，所以電動控制系統(tǒng)比液壓系統(tǒng)具有更為優(yōu)越的控制特性。。電動缸具有著獨特的性能特點，相比于液壓和氣壓系統(tǒng)有明顯的優(yōu)越性。其優(yōu)點主要體現在以下幾個方面： ⑴ 定位精確。如果采用伺服電動機作為驅動裝置，伺服控制系統(tǒng)精度高，它與高精度的傳動件配合可以使電動缸的控制精度得到大大的提高，能夠實現0.01mm左右的精確定位。 ⑵ 傳動效率高。如果采用滾珠絲桿副作為傳動件以實現直線的往復運動，減少往復運動時所產生的摩擦，傳動效率可達90%以上，比液壓傳動系統(tǒng)的傳動效率高出大約15%左右。 ⑶ 運動響應快。 直線的運動速度范圍可達到55mm/s ,而液壓缸只能達到35mm/s。 ⑷ 承載范圍廣?？梢詫崿F從幾十公斤到上百噸的承載范圍。 ⑸ 使用壽命長，如果采用滾珠絲桿等高精度傳動件，在減少摩擦的同時也可以提高電動缸的使用壽命。 ⑹ 結構緊湊，充分利用空間。電動缸是一種非標準件產品，可以按照所使用的環(huán)境充分考慮空間而進行設計。 ⑺ 環(huán)境適用能力強。可以在干燥、高溫、風雨等惡劣環(huán)境下適用，不同液壓和氣壓系統(tǒng)要充分考慮環(huán)境等因素。 3 工作內容與要求： 任務：設計一種電動缸型萬能材料試驗機，進行主機機械設計。機器應在對材料進行試驗時，可實現施加軸向載荷、扭轉載荷。可以自動檢測軸向位移、軸向力、軸向變形、徑向變形和扭矩。 要求：基本參數如下：1 額定軸向載荷：1MN； 2 最大行程600mm；3 工作空間：高*寬=600mm*700mm；4 位移分辨率 0.1um； 5 滿載最大速度 200mm/min，空載速度300mm/min;6 最大扭矩 100Nm；7 最大回轉角度 180°。 本課題研究設計的一種電動缸型材料試驗機，由于電動缸機構可以根據實際需要進行設計，同時電動缸機構具有定位精度高、傳動效率高、運動響應快、承載能力大等優(yōu)點，可以取代以往蝸輪蝸桿以及滾珠絲杠等傳動方式。同時以往的萬能材料試驗機不能進行扭轉實驗，只能進行壓縮、拉伸、彎曲的實驗。本課題設計的新型萬能試驗機是通過電動缸機構進行傳動，同時加入對試樣的扭轉機構，應用傳感器對試樣軸向變形、徑向變形、扭轉變形進行測量，通過計算機裝置顯示出實驗結果，創(chuàng)造出一種新型電動缸型萬能試驗機。本課題中為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度加入現代技術使該試驗機成為既可靠又有技術含量的現代產品，其中新的思想很重要，但完全脫離現有產品也是不切實際的，要把握一個度的問題。 萬能材料試驗機總共由五部分組成，即主機，力發(fā)生裝置，控制器和工作儀表以及數據處理系統(tǒng)。其中主機包括機架（機器的結構主體），驅動機構（用以實現粗加載的傳動系統(tǒng)），控制器，工作儀表等。 4 課題的重點和難點： 本課題研究設計一種電動缸型萬能試驗機，由于電動缸機構可以根據實際需要進行設計，同時具有定位精度高、傳動效率高、運動響應快等優(yōu)點，可以取代以往蝸輪蝸桿以及滾珠絲杠等傳動方式。同時以往萬能材料試驗機不能進行扭轉實驗，只能進行壓縮、拉伸、彎曲的實驗。本課題設計的新型萬能試驗機是通過電動缸機構進行傳動，同時加入對試樣的扭轉實驗，應用傳感器對試樣軸向變形、徑向變形、扭轉變形進行測量，通過計算機裝置顯示出實驗結果，創(chuàng)造出一種新型電動缸型萬能試驗機。本課題中為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度加入現代技術使該試驗機成為既可靠又有技術含量的現代產品，其中新的思想很重要，但完全脫離現有產品也是不切實際的，要把握一個度的問題。設計萬能試驗機可能會用到的知識包括一些基礎知識材料力學，理論力學等，電子技術，傳感器技術，同時也有計算機方面的知識，繪圖，工程軟件等。 本課題中需要著重計算和校核以下幾個部分： ⑴ 橫梁的剛度及聯桿的剛度 如果過高的要求橫梁及聯桿的剛度，則會造成材料的浪費，造成成本增加。只有在進行撓性測試時橫梁的剛度才會顯得極為重要。 ⑵ 電動缸傳動系統(tǒng)的設計 電動缸的結構相對簡單，主要包括驅動機構、減速裝置、直線傳動機構和輔助機構等四大部分。電動缸的設計方案是多種多樣的，最重要的是設計一個滿足功能要求、結構簡單、成本低、環(huán)保并且管理維護方便的電動缸。 ⑶ 扭轉裝置的設計安裝 扭轉裝置的設計前提是保證立柱不受扭矩的影響，從而保證測量結果精確。 ⑷ 底座的設計 試驗機的底座需保證具有足夠的強度和剛度，同時保證結構合理，在保證滿足強度要求的基礎上，盡量節(jié)約材料，從而降低成本。 5 可能運用的知識和技能： 課題研究過程中，需要運用到大學四年所學的知識，例如計算螺栓強度就需要機械設計的一些方法，梁和套筒的校核就需要運用到材料力學的知識，同時在繪制裝配圖和零件圖的過程中需要應用工程制圖和CAD的知識，同時要具備查詢機械手冊的能力，綜合運用大學所學的知識。 6 需要自學的知識和技能： 能夠熟練運用CAD進行二維制圖，同時能夠熟練掌握工程制圖的制圖方法，能夠綜合運用大學四年所學過的知識，將機械設計、材料力學、機械原理的的設計方法應用到畢業(yè)設計中，增強自己的運用知識去解決問題的能力，為以后的工作生活打下基礎。 二 工作計劃 工作內容：包括資料查詢，查找與試驗機相關的新技術，目前國內試驗機現狀，國外試驗機發(fā)展情況以及對未來幾年內試驗機可能的發(fā)展方向。根據所掌握的最新資料確定幾個可能的萬能試驗機的方案方向，再進一步考察，從實際出發(fā)，確定方案的可行性。接下來進行總體方案的設計，并時刻考慮新技術的加入，已經成熟的技術是相對穩(wěn)定的，兩方面結合起來才能更大的提高試驗機的穩(wěn)定性和技術含量。制定主機設計方案，總體方案確定后進行運動動力學設計，其中有些要計算，進行運動和動力計算，有些要用到軟件分析，傳統(tǒng)設計與現代設計方法相結合，保證更高的效率和成功率。在設計過程中可能出現反復，在不斷改進中提高系統(tǒng)的性能。其中要查看許多標準，按標準設計計算。一些常用結構最好用現在應用比較成熟的，確保系統(tǒng)穩(wěn)定，最后繪制裝配草圖；進行運動和動力核算，繪制總裝配圖、零部件工作圖。包括建立零部件的三維模型，作機器工作的運動仿真；進行主要構件工程力學分析計算。 工作量： A0圖紙三張，設計計算說明書一份； 時間安排：2013年3月至畢業(yè)設計結束。其中兩周進行調研實習，三周做方案、繪制草圖、進行計算，其余時間完成其他工作。 三 參考資料 1.機械設計/譚慶昌，趙洪志主編.－北京：高等教育出版社，2004.7 2.材料力學/聶毓琴，孟廣偉主編.－北京：機械工業(yè)出版社，2004.2 3.工程分析及電子樣機模擬：CATIA V5在工程實踐中的應用/高秀華等編著.－北京：化學工業(yè)出版社，2004.8 4.機械設計手冊/侯洪生 主編-北京；科學出版社，2005.8 5.測力硬度計量簡明手冊 周兆豐 主編 國防大學出版社，1987.8 6.材料試驗機樣本 機械工業(yè)出版社 1972.10 5