1MN電動缸型材料試驗機(jī)設(shè)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(shè)計（論文） 開題報告 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 班 級： 專 業(yè)： 指導(dǎo)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(jī)設(shè)計 2 課題背景： 2.1 材料試驗機(jī)的介紹 材料試驗機(jī)是測試金屬材料力學(xué)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(chǎn)品：機(jī)械式加載試驗機(jī)，液壓式加載試驗機(jī)，微機(jī)控制的電控試驗機(jī)。前兩代產(chǎn)品幾本上是人控方式，可稱為傳統(tǒng)試驗機(jī)。 ⑴ 機(jī)械式加載試驗機(jī)，主要是普通電動機(jī)、齒輪、絲杠式傳動加載及重錘杠桿式加載。其缺點是調(diào)整、控制加載速率十分困難，而且要求試驗機(jī)承力結(jié)構(gòu)抵抗變形的剛度非常大。 ⑵ 液壓式加載試驗機(jī)使人工調(diào)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(qiáng)，而且對試驗機(jī)結(jié)構(gòu)剛度要求下降，特別是易于實現(xiàn)雙向、三向加載，這是機(jī)械加載方式難以實現(xiàn)的。 ⑶ 微機(jī)控制的電控試驗機(jī)是在普通電動機(jī)、齒輪、絲杠式傳動加載的基礎(chǔ)上改以采用便于自動控制的伺服電機(jī)，或者是在液壓加載方式的基礎(chǔ)上采用電液伺服閥或比例閥，配上微機(jī)控制的自動控制系統(tǒng)及顯示系統(tǒng)，使得試驗機(jī)的性能發(fā)生了革命性的變化。電動缸是將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動的一種裝置，是能夠?qū)崿F(xiàn)高精度直線運動的全新革命性產(chǎn)品。 2.2 電動缸的應(yīng)用及優(yōu)缺點 電動缸能夠把電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，是一種響應(yīng)高、壽命長的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，目前在鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)中已得到廣泛應(yīng)用，主要用于原料碼頭、原料場、燒結(jié)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(jī)、除塵器等設(shè)備上。和其他裝置上采用液壓或氣壓作為驅(qū)動源的系統(tǒng)相比，電動缸直接由電動機(jī)進(jìn)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(chǎn)生誤差，導(dǎo)致系統(tǒng)傳動不準(zhǔn)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(xiàn)在以下幾個方面： ⑴ 定位精確。如果采用伺服電動機(jī)作為驅(qū)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?qū)崿F(xiàn)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(xiàn)直線的往復(fù)運動，減少往復(fù)運動時所產(chǎn)生的摩擦，傳動效率可達(dá)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(yīng)快。 直線的運動速度范圍可達(dá)到55mm/s ,而液壓缸只能達(dá)到35mm/s。 ⑷ 承載范圍廣?？梢詫崿F(xiàn)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(jié)構(gòu)緊湊，充分利用空間。電動缸是一種非標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品，可以按照所使用的環(huán)境充分考慮空間而進(jìn)行設(shè)計。 ⑺ 環(huán)境適用能力強(qiáng)?？梢栽诟稍?、高溫、風(fēng)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(nèi)容與要求： 任務(wù)：設(shè)計一種電動缸型萬能材料試驗機(jī)，進(jìn)行主機(jī)機(jī)械設(shè)計。機(jī)器應(yīng)在對材料進(jìn)行試驗時，可實現(xiàn)施加軸向載荷、扭轉(zhuǎn)載荷?？梢宰詣訖z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(shù)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(zhuǎn)角度 180°。 本課題研究設(shè)計的一種電動缸型材料試驗機(jī)，由于電動缸機(jī)構(gòu)可以根據(jù)實際需要進(jìn)行設(shè)計，同時電動缸機(jī)構(gòu)具有定位精度高、傳動效率高、運動響應(yīng)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(jī)不能進(jìn)行扭轉(zhuǎn)實驗，只能進(jìn)行壓縮、拉伸、彎曲的實驗。本課題設(shè)計的新型萬能試驗機(jī)是通過電動缸機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動，同時加入對試樣的扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，應(yīng)用傳感器對試樣軸向變形、徑向變形、扭轉(zhuǎn)變形進(jìn)行測量，通過計算機(jī)裝置顯示出實驗結(jié)果，創(chuàng)造出一種新型電動缸型萬能試驗機(jī)。本課題中為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度加入現(xiàn)代技術(shù)使該試驗機(jī)成為既可靠又有技術(shù)含量的現(xiàn)代產(chǎn)品，其中新的思想很重要，但完全脫離現(xiàn)有產(chǎn)品也是不切實際的，要把握一個度的問題。 萬能材料試驗機(jī)總共由五部分組成，即主機(jī)，力發(fā)生裝置，控制器和工作儀表以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中主機(jī)包括機(jī)架（機(jī)器的結(jié)構(gòu)主體），驅(qū)動機(jī)構(gòu)（用以實現(xiàn)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(shè)計一種電動缸型萬能試驗機(jī)，由于電動缸機(jī)構(gòu)可以根據(jù)實際需要進(jìn)行設(shè)計，同時具有定位精度高、傳動效率高、運動響應(yīng)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(jī)不能進(jìn)行扭轉(zhuǎn)實驗，只能進(jìn)行壓縮、拉伸、彎曲的實驗。本課題設(shè)計的新型萬能試驗機(jī)是通過電動缸機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動，同時加入對試樣的扭轉(zhuǎn)實驗，應(yīng)用傳感器對試樣軸向變形、徑向變形、扭轉(zhuǎn)變形進(jìn)行測量，通過計算機(jī)裝置顯示出實驗結(jié)果，創(chuàng)造出一種新型電動缸型萬能試驗機(jī)。本課題中為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度加入現(xiàn)代技術(shù)使該試驗機(jī)成為既可靠又有技術(shù)含量的現(xiàn)代產(chǎn)品，其中新的思想很重要，但完全脫離現(xiàn)有產(chǎn)品也是不切實際的，要把握一個度的問題。設(shè)計萬能試驗機(jī)可能會用到的知識包括一些基礎(chǔ)知識材料力學(xué)，理論力學(xué)等，電子技術(shù)，傳感器技術(shù)，同時也有計算機(jī)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(lián)桿的剛度 如果過高的要求橫梁及聯(lián)桿的剛度，則會造成材料的浪費，造成成本增加。只有在進(jìn)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(shè)計 電動缸的結(jié)構(gòu)相對簡單，主要包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)、減速裝置、直線傳動機(jī)構(gòu)和輔助機(jī)構(gòu)等四大部分。電動缸的設(shè)計方案是多種多樣的，最重要的是設(shè)計一個滿足功能要求、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、環(huán)保并且管理維護(hù)方便的電動缸。 ⑶ 扭轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計安裝 扭轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計前提是保證立柱不受扭矩的影響，從而保證測量結(jié)果精確。 ⑷ 底座的設(shè)計 試驗機(jī)的底座需保證具有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時保證結(jié)構(gòu)合理，在保證滿足強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)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(xué)四年所學(xué)的知識，例如計算螺栓強(qiáng)度就需要機(jī)械設(shè)計的一些方法，梁和套筒的校核就需要運用到材料力學(xué)的知識，同時在繪制裝配圖和零件圖的過程中需要應(yīng)用工程制圖和CAD的知識，同時要具備查詢機(jī)械手冊的能力，綜合運用大學(xué)所學(xué)的知識。 6 需要自學(xué)的知識和技能： 能夠熟練運用CAD進(jìn)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(xué)四年所學(xué)過的知識，將機(jī)械設(shè)計、材料力學(xué)、機(jī)械原理的的設(shè)計方法應(yīng)用到畢業(yè)設(shè)計中，增強(qiáng)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(chǔ)。 二 工作計劃 工作內(nèi)容：包括資料查詢，查找與試驗機(jī)相關(guān)的新技術(shù)，目前國內(nèi)試驗機(jī)現(xiàn)狀，國外試驗機(jī)發(fā)展情況以及對未來幾年內(nèi)試驗機(jī)可能的發(fā)展方向。根據(jù)所掌握的最新資料確定幾個可能的萬能試驗機(jī)的方案方向，再進(jìn)一步考察，從實際出發(fā)，確定方案的可行性。接下來進(jìn)行總體方案的設(shè)計，并時刻考慮新技術(shù)的加入，已經(jīng)成熟的技術(shù)是相對穩(wěn)定的，兩方面結(jié)合起來才能更大的提高試驗機(jī)的穩(wěn)定性和技術(shù)含量。制定主機(jī)設(shè)計方案，總體方案確定后進(jìn)行運動動力學(xué)設(shè)計，其中有些要計算，進(jìn)行運動和動力計算，有些要用到軟件分析，傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法相結(jié)合，保證更高的效率和成功率。在設(shè)計過程中可能出現(xiàn)反復(fù)，在不斷改進(jìn)中提高系統(tǒng)的性能。其中要查看許多標(biāo)準(zhǔn)，按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計計算。一些常用結(jié)構(gòu)最好用現(xiàn)在應(yīng)用比較成熟的，確保系統(tǒng)穩(wěn)定，最后繪制裝配草圖；進(jìn)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(jī)器工作的運動仿真；進(jìn)行主要構(gòu)件工程力學(xué)分析計算。 工作量： A0圖紙三張，設(shè)計計算說明書一份； 時間安排：2013年3月至畢業(yè)設(shè)計結(jié)束。其中兩周進(jìn)行調(diào)研實習(xí)，三周做方案、繪制草圖、進(jìn)行計算，其余時間完成其他工作。 三 參考資料 1.機(jī)械設(shè)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(xué)/聶毓琴，孟廣偉主編.－北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.2 3.工程分析及電子樣機(jī)模擬：CATIA V5在工程實踐中的應(yīng)用/高秀華等編著.－北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.8 4.機(jī)械設(shè)計手冊/侯洪生 主編-北京；科學(xué)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(xué)出版社，1987.8 6.材料試驗機(jī)樣本 機(jī)械工業(yè)出版社 1972.10 5