WE-300液壓萬能試驗(yàn)機(jī)主機(jī)設(shè)計(jì)

1、濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目 WE-300液壓萬能試驗(yàn)機(jī)主機(jī)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)設(shè)07Q1 學(xué) 生 宋鵬 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 遲清 二一一 年 五 月 十一 日1 前言1.1 課題提出 1.1.1選擇本課題的目的金屬、非金屬、高溫合金、高分子化合物等材料若要達(dá)到使用要求，其物理性能是一個(gè)不可或缺的重要因素，試驗(yàn)機(jī)就是用于測量材料物理性能的首選儀器和必備工具。當(dāng)今全球試驗(yàn)機(jī)行業(yè)發(fā)展迅猛，日益向人們彰顯著這一行業(yè)的市場潛力與強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭，但我國試驗(yàn)機(jī)發(fā)展卻非常緩慢。因此，加強(qiáng)試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，我們應(yīng)通過對液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對試驗(yàn)機(jī)功用的

2、了解，鞏固、加深和運(yùn)用課本上的基本理論知識(shí)，掌握試驗(yàn)機(jī)的強(qiáng)度、剛度的計(jì)算方法，學(xué)會(huì)操作與之有關(guān)的機(jī)器和儀表來檢測材料性能，初步培養(yǎng)獨(dú)立確定設(shè)計(jì)方案、正確處理計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果的能力，通過設(shè)計(jì)還將培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)風(fēng)，為中國的試驗(yàn)機(jī)業(yè)做出自己的貢獻(xiàn)。1.1.2課題意義在工業(yè)生產(chǎn)中，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，提出了許多新問題。例如現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，需要一些具有特殊性能的，能在高溫，低溫，高壓，高速以及各種復(fù)雜條件下工作的材料，因此必須研制新型材料與合金。鋼鐵廠生的的鋼材，也需要隨時(shí)檢驗(yàn)。顯而易見，所有這些研究和檢驗(yàn)工作，離開材料試驗(yàn)機(jī)是無法進(jìn)行的。這說明材料試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展對航空，冶金，機(jī)械，建筑和造船等工

3、業(yè)部門，在合理設(shè)計(jì)工程結(jié)構(gòu)，節(jié)約材料，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改進(jìn)工藝和降低成本方面具有重要的意義2。另外，由于材料試驗(yàn)機(jī)所涉及到的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域比較廣泛，如高溫技術(shù)，低溫技術(shù)，真空技術(shù)，液壓技術(shù)，光學(xué)技術(shù)，電子技術(shù)和激光技術(shù)等，并且還應(yīng)用各種測試，記錄和顯示儀器，所以材料試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)發(fā)展，往往取決于很多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的水平3。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 試驗(yàn)機(jī)是在各種條件下對非金屬材料、機(jī)械零件、環(huán)境下測定金屬材料、工程結(jié)構(gòu)等機(jī)械性能、工藝性能、內(nèi)部缺陷和校驗(yàn)旋轉(zhuǎn)零部件動(dòng)態(tài)不平衡量的檢測的精密測試儀器。1949年，我國第一個(gè)專業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)機(jī)的廠家長春儀器廠誕生，標(biāo)著著我國試驗(yàn)機(jī)業(yè)的開始。之后幾十年，試

4、驗(yàn)機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工等工業(yè)部門以及大專院校、科研院所的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室。對有效使用材料、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、改進(jìn)工藝、保證產(chǎn)品安全可靠等都具有重要作用。 試驗(yàn)機(jī)的種類按照傳統(tǒng)分類方法可以分為金屬材料試驗(yàn)機(jī)、非金屬材料試驗(yàn)機(jī)、 測力儀，拉力機(jī)，硫化儀試驗(yàn)機(jī)、振動(dòng)臺(tái)和無損探傷機(jī)等五大類。試驗(yàn)機(jī)技術(shù)走向：“大、小、細(xì)、新、精”1.“大”：宇航制造、飛機(jī)制造、輪船制造業(yè)迅猛發(fā)展，巨大的構(gòu)件需要更加龐大的試驗(yàn)機(jī)來檢測性能；2.“小”：在生物技術(shù)方面，人們需要對一些微小材料、微小部件進(jìn)行性能評價(jià)；3.“細(xì)”：隨著材料性能和分類日益廣泛，材料的各項(xiàng)性能也越來越重要，這就需要更加精準(zhǔn)的試驗(yàn)機(jī)檢測；4.

5、“新”：隨著新材料的不斷發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)機(jī)的功能也應(yīng)隨之而改變，以適應(yīng)不斷發(fā)展的新材料；5.“精”：精度是任何機(jī)器發(fā)展的方向，試驗(yàn)機(jī)也不例外，隨著試驗(yàn)機(jī)精度的提高，制造業(yè)一定會(huì)有大的提高。1.3 課題設(shè)計(jì)目標(biāo) 1.試驗(yàn)力最大負(fù)荷300千牛；2.拉伸鉗口間最大距離800毫米；3.壓縮面間距離0-300毫米；4.下鉗口電動(dòng)機(jī)功率0.6千瓦。2 液壓萬能試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)綜述2.1主要用途及使用范圍液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī)是一種根據(jù)靜力單軸拉伸試驗(yàn)原理而制造的可以對金屬和非金屬材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切試驗(yàn)的測量工具。主要適用于建筑、建材、冶金、交通、能源、科研單位、大專院校、質(zhì)量檢測中心和商品檢測等部門,做金屬材

6、料和非金屬材料的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等試驗(yàn)。2.2試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 圖2.1 試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)圖2.2.1主體由圖2-1中可見，主體部分由兩根支柱11固定在在機(jī)構(gòu)9和大橫梁13上，組成一個(gè)固定支撐框架。兩根拉桿14穿過大橫梁體內(nèi)的兩個(gè)孔，上端固定在小橫梁16上，下端固定在試臺(tái)12上，組成一個(gè)活動(dòng)框架。工作油缸及活塞15置于大橫梁和小橫梁中間，恰好把兩個(gè)框架連接起來；構(gòu)成拉、壓兩個(gè)空間。當(dāng)活塞升或降時(shí)，活動(dòng)工作框架也就隨著升或降。若把試樣放在試臺(tái)12與下鉗口10之間，可作拉伸試驗(yàn)；若把試樣放在試臺(tái)12與大橫梁13之間，可作壓縮、彎曲、剪切試驗(yàn)。下鉗口10座則裝在機(jī)座中心的絲桿的上端，絲桿受螺母及渦

7、輪控制，當(dāng)開動(dòng)下鉗口座升降電動(dòng)機(jī)時(shí)，蝸桿帶動(dòng)渦輪螺母旋轉(zhuǎn)，致使絲桿帶動(dòng)下鉗口座作上升或者下降運(yùn)動(dòng)，按照試驗(yàn)要求把下鉗口座迅速升降到需要位置。電動(dòng)機(jī)在機(jī)座內(nèi)，操作按鈕17安裝在主機(jī)的立柱上，按鈕上標(biāo)有“升”及“降”的字樣。下鉗口座的升降距離設(shè)有限位按鈕，可以控制它的升降極限。試臺(tái)后面左下方裝有刻度尺，可以看出試臺(tái)的升降距離。上鉗口座與下鉗口座之間為拉伸區(qū)域，鉗口座內(nèi)裝有楔形形塊，通過更換楔形形塊內(nèi)不同的鉗口，可以夾持不同截面試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)7。當(dāng)油泵來油使工作活塞上升時(shí)，通過橫梁和拉桿，帶動(dòng)上鉗口座上升，這樣，在拉伸，壓縮空間可以實(shí)現(xiàn)對試樣的拉伸、壓縮試驗(yàn)。下鉗口座升降，靠導(dǎo)向架導(dǎo)向；上鉗口座升

8、降，靠導(dǎo)向輪導(dǎo)向。在導(dǎo)向架及導(dǎo)向輪經(jīng)過的區(qū)域，應(yīng)經(jīng)常保持清潔，并涂潤滑油8。油缸及活塞是主機(jī)的主要部分，他們的接觸表面經(jīng)過精密加工，并保持一定的配合間隙和適當(dāng)?shù)挠湍?，使活塞能自由移?dòng)而將摩擦減小到最低限度。當(dāng)油泵打來的高壓油進(jìn)入油缸后，拖著活塞連同橫梁及試臺(tái)等上升，使試驗(yàn)力作用在試件上。因此在使用時(shí)，應(yīng)特別注意油的清潔，油內(nèi)不得含有雜質(zhì)或鐵屑等，防止其進(jìn)入油缸內(nèi)，造成油缸活塞表面的劃傷，影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，嚴(yán)重者使試驗(yàn)機(jī)損壞。2.2.2測力計(jì)測力計(jì)部分在殼體內(nèi)有油箱、油泵、送油閥8、回油閥5及緩沖閥4（回油閥與緩沖閥實(shí)為一體）以及液壓系統(tǒng)部件和擺錘測力機(jī)構(gòu)1。正面裝有負(fù)荷指示機(jī)構(gòu)6和自動(dòng)描繪

9、機(jī)構(gòu)7。電器系統(tǒng)裝配在測力計(jì)工作臺(tái)前邊的方門2內(nèi)。油泵的“起動(dòng)”、“關(guān)閉”開關(guān)裝在工作臺(tái)面3上。本機(jī)的主要特點(diǎn)是：油缸上置，拉伸空間大，拉伸試驗(yàn)時(shí)夾頭塊更換較為方便，效率高。但壓縮試驗(yàn)時(shí)，試樣的裝卸需要高舉，不夠方便。2.3試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理2.3.1主體結(jié)構(gòu)原理固定支撐框架和活動(dòng)工作框架均油開口鎖螺母緊固。工作活塞里的球面支桿通過吊環(huán)螺栓與小橫梁連接在一起。送油管、回油管在油缸的底部；漏油管接在油缸的上側(cè)面，并將間隙油泄露流入油箱。試驗(yàn)時(shí)，高壓油經(jīng)過送油管及油缸底部將活塞頂起，致使活動(dòng)工作框架受力，因此，活塞與油缸的配合面不會(huì)因受傾斜力而產(chǎn)生側(cè)向摩擦。此外，試臺(tái)側(cè)面裝油四個(gè)導(dǎo)輪，使試臺(tái)沿著支柱

10、垂直運(yùn)動(dòng)。標(biāo)尺可以粗略的觀察試臺(tái)的升降高度或試樣的變形大小。試臺(tái)的最高位置即活塞的最大行程，由支柱上邊的限位開關(guān)控制。機(jī)座的四角油四個(gè)孔，用于安裝地腳螺釘。機(jī)座內(nèi)的升降機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)通過皮帶輪帶動(dòng)蝸桿、渦輪及螺母在機(jī)座中轉(zhuǎn)動(dòng)。渦輪于螺母靠過盈配合和騎縫螺釘緊固在一起。螺母上部靠背帽和抗磨圈支承在機(jī)座的臺(tái)肩孔內(nèi)，其軸向間隙經(jīng)調(diào)整后，用騎縫螺釘把背帽與螺母固定在一起。下鉗口靠兩個(gè)圓弧支撐支撐在支柱的表面上，因此，鉗口只能上下移動(dòng)，帶動(dòng)鉗口上升或者下降的極限位置由兩個(gè)限位開關(guān)控制。拉伸夾具裝在上、下鉗口內(nèi)，靠杠桿或手柄操縱。壓縮、剪切、彎曲用具為隨機(jī)附件。2.3.2測力計(jì)結(jié)構(gòu)原理 測力計(jì)結(jié)構(gòu)大體上由液壓

11、加荷系統(tǒng)、測力機(jī)構(gòu)、負(fù)荷指示機(jī)構(gòu)、描繪機(jī)構(gòu)及電器系統(tǒng)組成。(1) 液壓加荷系統(tǒng) 液壓加荷系統(tǒng)由油箱、軸向柱塞泵、送油閥、回油閥及緩沖閥、油管等組成。油箱靠隔板焊接在殼體左側(cè)，油泵開電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)并一同固定在底座上，送油閥安裝在右上方，回油閥與緩沖閥在一個(gè)閥體上，安裝在左上方，操作方便。(2) 測力機(jī)構(gòu) 采用液壓正切擺錘測力。測力活塞組件試由測力活塞、測力油缸、測力油缸座、兩嚙合件蝸桿和斜齒輪及回轉(zhuǎn)筒等組成。它與拉板組件、方鐵組件、擺桿組件、主軸組件等構(gòu)成測力機(jī)構(gòu)。拉板組件有壓杠軸，支杠，測力活塞座、刀承等組成一個(gè)活動(dòng)剛性框架；方鐵組件由方鐵，刀刃及推板等組成，通過鍵聯(lián)接裝配在主軸上；擺杠組件由擺杠

12、。平衡鉈件、擺杠架及擺鉈和平衡鉈等組成，并通過錐面和鍵裝配在主軸的伸出端；主軸組件由軸承座、軸承等組成，并裝配在測力計(jì)殼體上。(3) 負(fù)荷指示機(jī)構(gòu) 動(dòng)擺測力計(jì)的負(fù)荷指示機(jī)構(gòu)封閉在玻璃罩內(nèi)。三種測量范圍刻制在一個(gè)度盤上，從外面觀察刀刻度清楚準(zhǔn)確每兩條刻度線之間有足夠的間隙，可以估計(jì)每小格的五分之一。指示盤上指示負(fù)荷數(shù)值的指針由兩根。其中一根為主動(dòng)指針，另一根為從動(dòng)針其尖端部分涂以紅色標(biāo)記。當(dāng)試驗(yàn)終了，卸掉負(fù)荷后，主動(dòng)指針回到零點(diǎn)，而從動(dòng)指針仍留在原負(fù)荷數(shù)值地方以方便試驗(yàn)人員有足夠的時(shí)間讀出準(zhǔn)確的負(fù)荷數(shù)值。從動(dòng)指針的位置可用玻璃罩外面的手把調(diào)節(jié)。(4) 自動(dòng)描繪機(jī)構(gòu) 自動(dòng)描繪器裝在測力計(jì)右上方由記

13、錄筆，導(dǎo)軌及描繪筒等組成。記錄用紙卷在圓筒上。在試驗(yàn)過程中，“應(yīng)力應(yīng)變圖”可以自動(dòng)的描繪在方格紙上，曲線由裝在夾持架上的記錄筆畫出。將試料的變形傳到描繪筒的線，在圓筒左端的三個(gè)溝槽中的一個(gè)上纏一圈，而在線的一端掛上一個(gè)墜鉈，繪圖筒的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)該是站在測力計(jì)前面觀察時(shí)，向著觀察者旋轉(zhuǎn)，根據(jù)試驗(yàn)者的需要，可將線纏在描繪筒上的大，中或小的溝槽內(nèi)，繪出來的圖將是1：1和2：1。應(yīng)該指出，在精確測定變形曲線時(shí)，線圖的精確性是不夠的，所以這個(gè)繪圖機(jī)構(gòu)主要用來作參考性質(zhì)及其他不重要的試驗(yàn)的。(5) 高壓油泵與電動(dòng)機(jī) 高壓油泵與它所用的電動(dòng)機(jī)由三角帶連接，裝在測力計(jì)底座上，油箱設(shè)在測力計(jì)內(nèi)側(cè)面，油箱外面由油窗

14、觀察油位。高壓油泵是采用柱塞式油泵，由七套活塞付組成的軸向柱塞泵，油泵內(nèi)的活塞和套筒具有較高的表面光潔度和良好的配合，保證了產(chǎn)生高壓的可能性和最小的油量泄露。(6) 操作部分 高壓油泵電動(dòng)機(jī)的開停按鈕裝在測力計(jì)臺(tái)面上，電源按鈕及指示燈裝在測力計(jì)臺(tái)面板上。送油閥也稱壓力調(diào)節(jié)閥，利用此閥可以使油泵輸出的油產(chǎn)生高壓送到試驗(yàn)機(jī)油缸內(nèi)，同時(shí)可控制負(fù)荷增減的速度10。回油閥可卸除負(fù)荷工作油缸內(nèi)的油回到油箱內(nèi)。(7) 緩沖閥 緩沖閥裝設(shè)在回油閥體內(nèi)，其用途；當(dāng)試料斷裂后，油路系統(tǒng)中各處的油壓立即下降，擺鉈和擺桿就要以很大的速度回落，為了防止這種快速的回落而采用了緩沖閥9。緩沖閥的作用原理：隨著負(fù)荷的逐步加強(qiáng)

15、，高壓油從油缸進(jìn)入回油閥體，又順利的通過鋼球與球座之間的間隙而進(jìn)入測力油缸內(nèi)，當(dāng)試料斷裂而壓力驟然下降時(shí)，由于測力油缸的壓力頂起向上，而鋼球便把油箱的回路堵死。油液必須走另一條回路，這條油液的回路可以根據(jù)擺桿掛的鉈的多少而轉(zhuǎn)動(dòng)手柄。調(diào)節(jié)緩沖針與閥體之間的間隙，因而可以保證在各級(jí)噸位時(shí)擺桿及鉈的回落速度保持一致可均勻緩慢地回到原來的位置。(8) 液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 油箱內(nèi)的油經(jīng)過濾油網(wǎng)被吸入油泵后，經(jīng)油泵的輸油管送到送油閥內(nèi)，當(dāng)送油手輪關(guān)閉時(shí)，由于油壓作用而將活塞推開，油從回油管流回油箱，當(dāng)送油管進(jìn)入工作油缸內(nèi)，在通過壓力油管經(jīng)過回油閥體的孔進(jìn)入測力油缸測力活塞被壓而下移，通過拉板，擺桿推板及推桿而使

16、指針轉(zhuǎn)動(dòng)，在度盤上指示出試驗(yàn)負(fù)荷數(shù)值10。2.4 試驗(yàn)機(jī)的使用2.4.1度盤的選用 試驗(yàn)人員在試驗(yàn)前應(yīng)對所要作的試驗(yàn)最大力值有所估計(jì)，以便選用相應(yīng)量程，得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。例如對某一個(gè)試樣的估計(jì)最大試驗(yàn)力不超過30KN，就應(yīng)該選用50KN的量程，而不用100KN的量程；如估計(jì)最大的試驗(yàn)力不超過17KN，就應(yīng)該用20KN的量程，而不用50KN的量程，這樣可以保證試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。2.4.2指針零點(diǎn)的調(diào)整 調(diào)整時(shí)應(yīng)先開動(dòng)油泵，打開送油閥，直到活塞自缸底升起一段距離后(約5mm-10mm)，可以轉(zhuǎn)動(dòng)推桿，直到指針正好對準(zhǔn)零點(diǎn)位置，在調(diào)整前將描繪筆架抬起，使它不起作用。2.4.3平衡鉈的調(diào)整 平衡機(jī)

17、構(gòu)主要通過液壓傳遞的原理用來平衡試臺(tái)、試樣及附件等質(zhì)量。使試驗(yàn)機(jī)活塞上升后，擺桿保持在鉛垂位置。試驗(yàn)機(jī)在出廠前已在擺桿上標(biāo)定有刻線標(biāo)示牌。在試驗(yàn)時(shí)，如果采用較大質(zhì)量的試樣和附件時(shí)，必須打開油泵，打開送油閥使試驗(yàn)機(jī)活塞升起一段距離，然后再將送、回油閥關(guān)閉，調(diào)整平衡鉈使擺桿上的指示牌刻線與緩沖擋座的指標(biāo)刻線對齊，證明擺桿是在鉛垂位置。如果指針不對度盤零點(diǎn)時(shí)，則轉(zhuǎn)動(dòng)推桿，使指針對準(zhǔn)度盤上的零點(diǎn)。2.4.4送油閥及回油閥的操作 在升起試臺(tái)時(shí)可以把送油閥開大些，使試臺(tái)以最快的速度上升，減少試驗(yàn)的輔助時(shí)間。當(dāng)試樣施加試驗(yàn)力時(shí)應(yīng)注意操作，必須根據(jù)試樣規(guī)定的施加試驗(yàn)力速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，不應(yīng)升的太快，使試樣受到?jīng)_擊

18、，也不應(yīng)無故關(guān)閉，使試樣所受試驗(yàn)力突然下降，因而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。如果做測定規(guī)定的屈服點(diǎn)或其他特殊試驗(yàn)的情況下，試驗(yàn)力需要反復(fù)增減時(shí)，亦需要平穩(wěn)操作。 在試樣施加試驗(yàn)力時(shí)，必須將回油閥關(guān)緊，不許有油漏回。在試樣斷裂后，慢慢打開回油閥，卸除試驗(yàn)力并使試驗(yàn)機(jī)活塞回落到原來位置。2.4.5 緩沖閥的調(diào)整 緩沖閥的用途是：當(dāng)試樣拉斷后，使擺桿緩慢下降，避免產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象。 使用調(diào)整方法是：轉(zhuǎn)換手柄上有三條刻線，刻有同度盤量程相同的力值。當(dāng)試驗(yàn)時(shí)。根據(jù)所選用的度盤，量程，將轉(zhuǎn)換手柄上的力值刻線對準(zhǔn)指標(biāo)上的刻線，然后進(jìn)行試驗(yàn)。2.4.6 拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、剪切試驗(yàn) 作拉伸試驗(yàn)時(shí)，先開動(dòng)油泵打

19、開送油閥，使工作活塞升起一小段距離然后關(guān)閉送油閥。將試樣一端夾于上鉗口，使指針對準(zhǔn)零點(diǎn)，再調(diào)整下鉗口，夾持試樣下端，即可開始試驗(yàn)。夾持時(shí)，應(yīng)按鉗口所刻的尺寸范圍夾持試驗(yàn)。試樣應(yīng)夾在鉗口的全長上，一定保證試樣夾持在鉗口體內(nèi)三分之二以上，兩塊鉗口位置必須一致。 試驗(yàn)夾持時(shí)應(yīng)盡量使用較厚的鉗口，以防止鉗口從鉗口座內(nèi)伸出太多而損壞鉗口座，試樣應(yīng)鉛垂地夾持在鉗口的全長上，否則容易損壞鉗口。更換鉗口應(yīng)拆下楔形塊旁的小壓塊。 為避免鉗口及鉗口座活動(dòng)時(shí)，使試驗(yàn)在滑動(dòng)面上啃住或咬死，可涂又滑脂。并可自制橡膠防護(hù)板，對下鉗口座進(jìn)行保護(hù)。 進(jìn)行壓縮試驗(yàn)時(shí)，將上壓板裝在油缸座底部，用螺釘加以固定，下壓板放在試臺(tái)中央的

20、球面座上。試件放置的中心線必須與壓板中心線重合，避免偏心受力。試樣放好后即可進(jìn)行試驗(yàn)。 進(jìn)行彎曲試驗(yàn)時(shí)，將壓滾支座，根據(jù)試驗(yàn)需要的距離，用螺釘固定在試臺(tái)上。二支座間的中心距離，可視試臺(tái)側(cè)面的刻度標(biāo)尺，將上壓頭裝在油缸座底部用螺釘緊牢。將剪切試樣插入剪切試驗(yàn)附具，然后將剪切附具安放在試臺(tái)上。將壓頭裝在油缸底面，用螺釘擰緊。稍作調(diào)整，使上壓頭對準(zhǔn)剪切塊。即可進(jìn)行試驗(yàn)。 3 主要零件的分析計(jì)算及其校核3.1下鉗口座升降電機(jī)的選取已知：要升起零件重=5KN，起升速度=200mm/min=0.2m/min.傳動(dòng)簡圖如3.2所示： 圖3.2 蝸輪、蝸桿及絲杠傳動(dòng)簡圖現(xiàn)選螺紋副梯形螺紋，螺距=16mm，中徑

21、=172mm，則絲杠的轉(zhuǎn)速： （r/min） 蝸桿頭數(shù)為1，即=1，蝸輪齒數(shù)為53，即=53，傳動(dòng)比=53則： 即 ：絲杠螺旋角： （3.1） 摩擦系數(shù)（鋼與鑄鐵）：當(dāng)量摩擦系數(shù)： （3.2）當(dāng)量摩擦角： 螺紋副效率： = =0.192蝸輪副選取模數(shù)=5，直徑系數(shù)=10（具體選取見后）則導(dǎo)角： （3.3）相對滑動(dòng)速度： （3.4） =1.742(m/s)摩擦系數(shù)：摩擦角：蝸輪副效率： 若皮帶效率，軸承效率，則總效率： =0.129起重有效功率： =16.7(W)則電機(jī)功率： =（W） 選取電機(jī)型號(hào)為Y801-4，功率=0.55KW，轉(zhuǎn)速=1400(r/min)。3.2下鉗口座升降螺紋副的選取已

22、知絲杠材料為45鋼，許用拉應(yīng)力MPa，螺母材料為QT50-5，許用剪應(yīng)力=40MPa，許用抗彎應(yīng)力45MPa，最大拉力300KN。 （3.5） 0.0525(m)按梯形螺紋系列標(biāo)準(zhǔn)取，其內(nèi)徑=162，螺母內(nèi)徑=182mm，螺母材料較弱，校核其剪應(yīng)力及抗彎應(yīng)力。設(shè)旋合有效圈數(shù)=10，則螺牙剪應(yīng)力： （3.6）其中 =0.65，則： (MPa)螺牙抗壓應(yīng)力： （3.7）其中： =14.56（MPa）3.3下鉗口座強(qiáng)度、剛度校核 最大負(fù)荷300KN，材料為ZG310-570，其=310MPa，安全系數(shù)=2，結(jié)構(gòu)如圖3.3所示，其中=20。 圖3.3 下鉗口座的受力分析 155（MPa） 不計(jì)摩擦力，

23、鉗口卡板受力如圖3.4所示，顯然，（KN） （KN）， 圖3.4 鉗口卡板受力圖在A-A截面上： 圖3.5 A-A截面視圖 29.3（MPa） 在B-B截面上，=21.1（MPa） 圖3.6 B-B截面視圖將移至C-C截面，則在C-C截面除有拉力外，還有一附加彎矩，在C-C截面上12，=24+7=31（MPa） 圖3.7 C-C截面視圖故強(qiáng)度足夠。剛度計(jì)算（如圖）=0.（rad）鉗口座最上端張口（單邊）有：=2.476m=24.76（）3.4蝸輪蝸桿的選取 1選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)GB100851988的推薦，采用阿基米德蝸桿（ZA）。2選擇材料根據(jù)庫存材料的情況，蝸桿用45鋼；為使材料性能更好

24、一些，因此蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45-55HRC。蝸輪金屬模制造并用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由機(jī)械設(shè)計(jì)課本可知傳動(dòng)中心距如下式所示： （3.8）（1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩按=1，估取效率，則 （2）確定載荷系數(shù)因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)=1；工作載荷小，視為無沖擊，取使用系數(shù)=1.0；取動(dòng)載荷系數(shù)=1.1；則載荷系數(shù)： K= =1.1（3）確定彈性影響系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相

25、配，故=160（MPa）。（4）確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距的比值/=0.3，則得=3.1。（5）確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可知蝸輪的基本許用應(yīng)力=268MPa10。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： =60 =0.675壽命系數(shù)： =1.05 則： =281.496（MPa） （6）計(jì)算中心距 （mm）取中心距=160mm，再根據(jù)=53查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊模數(shù)=5mm，蝸桿分度圓直徑=50mm，蝸桿頭數(shù)=1，蝸輪齒數(shù)=53，變位系數(shù)=0.5，分度圓導(dǎo)程角9。這時(shí)， 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得，因此以上結(jié)果可用。4渦輪和蝸桿的幾何尺寸及主要參數(shù)（1）蝸輪蝸

26、輪分度圓直徑mm，蝸輪喉圓直徑mm，蝸輪齒根圓直徑mm，蝸輪齒頂高mm，蝸輪齒根高mm，蝸輪咽喉母圓半徑mm。（2）蝸桿蝸桿直徑系數(shù)=10；蝸桿軸向齒距mm；蝸桿導(dǎo)程mm；蝸桿分度圓直徑=50mm，蝸桿齒頂圓直徑mm，蝸桿齒根圓直徑mm；蝸桿齒頂高mm，蝸桿齒根高=6mm，蝸桿齒寬mm。5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （3.9）當(dāng)量齒數(shù)： 根據(jù)可查得。螺旋角系數(shù)： 許用彎曲應(yīng)力： （3.10）由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力MPa。壽命系數(shù) ： 45.304（MPa）17（MPa） 彎曲強(qiáng)度是滿足的。3.5蝸桿、渦輪傳動(dòng)及裝配1.蝸桿及蝸輪傳動(dòng)，主要用于傳遞空間交叉軸的運(yùn)動(dòng)，兩軸通常交

27、成90。蝸桿及蝸輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是：(1)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小；(2)傳動(dòng)比大，一般為70-80；(3)工作平穩(wěn)無噪聲；(4)可以自鎖，不能逆運(yùn)動(dòng)。2.裝配時(shí)注意下面幾點(diǎn)：(1)中心距要正確，蝸桿的軸心線與蝸輪的軸心線，互相位置要正確。(2)要保證蝸桿軸心線與蝸輪的中間平面，即輪齒的中心平面相重合。在試驗(yàn)機(jī)上一般用修整調(diào)整墊來實(shí)現(xiàn)。(3)嚙合要有適當(dāng)齒側(cè)間隙和正確的接觸斑點(diǎn)。蝸桿的嚙合狀態(tài)可用涂色法檢查。先將蝸桿螺旋面涂紅丹粉，然后預(yù)裝。正反方向轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿，根據(jù)蝸輪齒側(cè)色斑判斷嚙合狀態(tài)。如果印跡偏移則必須重新修整調(diào)整墊的厚度。若嚙合面上印跡分布均勻，且占齒面60-70%以上圖 3.1 蝸桿的嚙合狀態(tài)則正

28、確（如圖3.1）。檢查齒側(cè)間隙方法，可用百分表抵在蝸桿軸的端面上，將蝸輪固定，正反轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿，讀出百分表上的讀數(shù)差即為齒側(cè)間隙。裝配后要試運(yùn)轉(zhuǎn)。要求蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，如有周期卡緊現(xiàn)象，首先檢查蝸輪的同軸度，然后檢查交叉角和中心距。3.6皮帶的選取已知：電機(jī)功率=0.55KW，轉(zhuǎn)速=1400r/min，皮帶輪直徑，（），取轉(zhuǎn)差率。根據(jù)電機(jī)功率和轉(zhuǎn)速，選取“Z”型V帶（r/min） 皮帶速度：（m/s） 中心距： 取280mm取定后，根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按下式計(jì)算帶的基準(zhǔn)長度： （3.11） 918（mm）根據(jù)選取和相近的V帶的基準(zhǔn)長度=900mm，再根據(jù)來計(jì)算實(shí)際中心距： （3.12） 271（mm

29、）包角： 確定帶的根數(shù)： （3.13）其中計(jì)算功率=0.55KW，單跟V帶傳遞功率=0.6KW，單根V帶額定功率的增量=0.03KW，包角系數(shù)=0.98，長度系數(shù)=1.03，將以上數(shù)據(jù)代入式（3.13）中得=0.86取“Z”型V帶1根。 3.7立柱的校核已知最大壓力=300KN，立柱=1.8m，直徑=0.084m，取安全系數(shù)=10，材料為45鋼。設(shè)立柱為細(xì)長桿慣性半徑0.021m，取=1，柔度 對于45鋼 ，即立柱為細(xì)長桿。其承受最大壓力13： （KN） 3.8拉桿螺紋部分計(jì)算已知最大拉力=300KN，拉桿材料為45鋼，單根拉桿最大拉力=/2=150KN，取安全系數(shù)=2。對于45號(hào)鋼，=294

30、MPa，則許用應(yīng)力： （MPa） 設(shè)預(yù)緊力：則拉桿的受力：考慮到擰緊螺栓產(chǎn)生的扭應(yīng)力，則有： 即： =0.04503（m） =45（mm）現(xiàn)取M86，其內(nèi)徑=73.1，滿足要求。3.9絲杠傳動(dòng)及裝配絲杠傳動(dòng)主要用在把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)。它的特點(diǎn)是傳動(dòng)精度高、工作平穩(wěn)、無噪聲、易于自鎖、可傳遞較大的動(dòng)力。試驗(yàn)機(jī)的升降機(jī)構(gòu)一般由蝸桿、蝸輪傳動(dòng)和絲杠傳動(dòng)聯(lián)合組成，試驗(yàn)機(jī)所用絲杠與螺母的牙型大多數(shù)是梯形螺紋，它能承受較大的軸向力，易于加工和保證精度。3.9.1絲杠與螺母裝配注意事項(xiàng)(1)絲杠與螺母的加工精度和裝配質(zhì)量直接影響試驗(yàn)機(jī)的精度。裝配前要仔細(xì)檢查絲杠和螺母各部尺寸及精度；(2)絲杠與螺母兩端

31、絲扣頭部的不完整螺紋必須倒掉1/3，不得有毛刺以免研傷螺紋表面；(3)清洗擦凈后，螺母要預(yù)裝在絲杠上，要求螺母在絲杠螺紋全長上旋轉(zhuǎn)自如，從上到下所需轉(zhuǎn)動(dòng)力均勻。不允許有時(shí)松時(shí)緊現(xiàn)象，更不得靠手錘敲打迫使螺母旋轉(zhuǎn)。3.9.2絲杠間隙的消除 絲杠與螺母配合，存在軸向配合間隙。若用力向上或向下往復(fù)推動(dòng)螺母，會(huì)有竄動(dòng)產(chǎn)生，這個(gè)竄動(dòng)量即配合間隙量。這種配合間隙可采用間隙消除機(jī)構(gòu)加以消除。4 結(jié) 論本液壓萬能試驗(yàn)機(jī)可以利用液壓加荷，對金屬材料做拉伸、壓縮、彎曲及剪切實(shí)驗(yàn)以及對塑料、水泥及混凝土等材料做壓縮及彎曲試驗(yàn)來檢測他們的力學(xué)性能。(1)試驗(yàn)力最大負(fù)荷能達(dá)到300千牛；(2)拉伸鉗口間最大距離為800毫米；(3)