電子萬能試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)設(shè)計(jì)

1、 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中文題目中文題目 1KN 電子萬能試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)設(shè)計(jì) 英文題目英文題目 Design of Structure for 1KN electronic universal testing machine 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 張彥波 班級(jí)班級(jí) 410704 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) 41070425 學(xué)學(xué) 院院 機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院 專專 業(yè)業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 陳菲 職稱職稱 副教授 摘要 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對機(jī)械產(chǎn)品的要求也越來越高。機(jī)械產(chǎn)品需要滿足社會(huì)的需要，就應(yīng)該具有高精度、高效率、通用性和靈活性等性能，加上機(jī)械產(chǎn)品不斷加快的更新?lián)Q代速度，因此對檢驗(yàn)設(shè)備也相應(yīng)地提

2、出了精度高、效率高、通用性好和靈活性強(qiáng)的要求。電子萬能試驗(yàn)機(jī)作為試驗(yàn)機(jī)床家族中的高端產(chǎn)品，在現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)被越來越多的采用，具有機(jī)型美觀，操作簡單，系統(tǒng)工作可靠，測量精度高等特點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)為 1KN 拉壓萬能試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)機(jī)本體仿照 WDW-100C-1000C 進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)上可滿足相應(yīng)的參數(shù)要求，試驗(yàn)機(jī)重要部分的強(qiáng)度和剛度經(jīng)過軟件的模擬分析，滿足可靠性試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)要求。關(guān)鍵詞：加工中心；試驗(yàn)機(jī)；可靠性；拉壓力；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Abstract With the continuous development of science and technology, the requireme

3、nts of mechanical products have become more sophisticated.Mechanical products need to meet the needs of society, they should have high accuracy, high efficiency, versatility and flexibility performanceCoupled with the condition that upgrading speed of mechanical products is accelerating,so the machi

4、ne equipment is raised correspondingly high precision, high efficiency, good versatility and flexibility requirements. Electronic universal testing machine，as a high-end product of the CNC machine tool family ，is being more and more used in the field of modern machinery industry ,its capacity with B

5、eautiful models, Simple Operation , high precision, High efficiency, high versatility features. Testing machine plays an important role on todays Machining Center, whose reliability has a huge effect on machine reliability. In order to improve the MTBF level of Machining Center, it is significant to

6、 invent a testing bed to test the reliability of Various materials.The article is the strutural design of the 1KN tension and compression testing machine.the test rig design ontologies modeled on the WDW-100C-1000C, the structure can meet the requirement of the Requirements of the corresponding para

7、meters.The strength and stiffness of important part of test bench is simulated by analysis software to meet the reliability test requirements.Keywords：Maching Center； Reliability；Tensiler；Structural Design目錄目錄ABSTRACT.3第第 1 章章 緒論緒論 .6第1節(jié) 試驗(yàn)機(jī)的定義.6第3節(jié) 試驗(yàn)機(jī)行業(yè)發(fā)展展望.8第第 2 章章 1KN 拉壓試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)概述拉壓試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)概述 .9第1節(jié)

8、總體設(shè)計(jì).9第2節(jié) 部件設(shè)計(jì).92.1 變速箱的設(shè)計(jì).92.1.1 傳動(dòng)的選擇.92.2帶輪的設(shè)計(jì).142.3 絲杠的定位與固定.152.4 光杠的固定.162.5 夾具的設(shè)計(jì).17第第 3 章章 尺寸設(shè)計(jì)尺寸設(shè)計(jì) .19第1節(jié) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)選擇.191.1 技術(shù)指標(biāo)（主機(jī)設(shè)計(jì)有關(guān)指標(biāo)）.191.2 傳動(dòng)比的確定及分配.191.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇.191.4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù).20第2節(jié) 零部件尺寸設(shè)計(jì).222.1 帶輪的設(shè)計(jì).222.1.1 第一級(jí)同步齒形帶傳動(dòng)設(shè)計(jì).222.2 軸的設(shè)計(jì).31結(jié)結(jié) 論論 .34致致 謝謝 .35參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn) .36第第 1 1 章章 緒論緒

9、論第第 1 1 節(jié)節(jié) 試驗(yàn)機(jī)的定義試驗(yàn)機(jī)的定義 試驗(yàn)機(jī)是測試、評定和研究材料、零部件、整機(jī)（整車） 和類工程項(xiàng)目的物理性能、機(jī)械（力學(xué)） 性能、工藝性能、安全性能、舒適性能的試驗(yàn)儀器和設(shè)備，是科學(xué)儀器眾多種類中很重要的一類測試儀器。試驗(yàn)機(jī)對材料及品、零部件、整機(jī)（整車） 、工程項(xiàng)目的性能檢測和試驗(yàn)、質(zhì)量控制和質(zhì)量保證起著不可替代的作用；對各類工程科學(xué)理論研究和工程項(xiàng)目的實(shí)施起著極其重要的保障作用；多數(shù)試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品還屬于計(jì)量器具，對保證和維持我國長度、力值、硬度量值的準(zhǔn)確和溯源具有舉足輕重的作用。長期以來，試驗(yàn)機(jī)作為很重要的一類科學(xué)儀器， 被廣泛地應(yīng)用于冶金、建筑、航天、航空、機(jī)械、交通、國防軍工

10、、水利、電力、石油、化工、輕工、紡織等行業(yè)的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)實(shí)驗(yàn)室、計(jì)量室、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)和制造業(yè)的生產(chǎn)線及各類工程現(xiàn)場?？蒲性核?、大專院校、質(zhì)檢計(jì)量機(jī)構(gòu)、各類企業(yè)構(gòu)成了試驗(yàn)機(jī)的用戶群。按照 GB/T 47542002 國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類的規(guī)定，試驗(yàn)機(jī)制造業(yè)屬于儀器儀表行業(yè)的一個(gè)小類。試驗(yàn)機(jī)主要包括以下產(chǎn)品：金屬材料試驗(yàn)機(jī)、非金屬材料試驗(yàn)機(jī)力與變形檢測儀器、動(dòng)平衡機(jī)、振動(dòng)臺(tái)、沖擊臺(tái)與碰撞臺(tái)、無損檢測儀器摩擦、磨損、潤滑與工藝試驗(yàn)機(jī)、包裝件試驗(yàn)機(jī)、大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)、汽車專用試驗(yàn)設(shè)備、各種環(huán)境模擬試驗(yàn)裝置及其功能附件等。試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品特點(diǎn)是多品種、小批量，用戶個(gè)性化要求多。這是集機(jī)、光、電、液和計(jì)算機(jī)技術(shù)于

11、一體的高技術(shù)產(chǎn)品，涉及到的學(xué)科范圍非常廣泛,下圖為國產(chǎn)一款試驗(yàn)機(jī)。第第 2 2 節(jié)節(jié) 試驗(yàn)機(jī)行業(yè)發(fā)展簡要回顧試驗(yàn)機(jī)行業(yè)發(fā)展簡要回顧我國試驗(yàn)機(jī)制造業(yè)自建國以來，從無到有，不斷發(fā)展壯大，已經(jīng)走過了六十年的歷程。 （1）解放前的舊中國，幾乎沒有企業(yè)生產(chǎn)制造試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品，更談不上形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)。 （2） 新中國建立后受到了以美國為首的西方國家經(jīng)濟(jì)技術(shù)的封鎖。為擺脫西方國家的封鎖，加快我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)和國防工業(yè)發(fā)展的步伐， 1949 年 10 月20 日，我國第一個(gè)試驗(yàn)機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠家長春儀器廠（長春材料試驗(yàn)機(jī)廠） 誕生，標(biāo)志著中國試驗(yàn)機(jī)制造業(yè)的開始。1959 年 3 月， 經(jīng)國家有關(guān)部門批準(zhǔn)，第一機(jī)械工業(yè)部材料

12、試驗(yàn)機(jī)研究所在長春成立，標(biāo)志著我國開始獨(dú)立自主地開展試驗(yàn)機(jī)制造技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)。到 1979 年建國 30 周年，長春、天水、濟(jì)南、上海、萊州、汕頭、丹東、蘇州等地成為試驗(yàn)機(jī)的重點(diǎn)生產(chǎn)區(qū)域，主要生產(chǎn)企業(yè)約 30 家左右，初步形成了一個(gè)試驗(yàn)機(jī)制造行業(yè)（3）改革開放后的 30 年（19792009） ，尤其是后 20 年（ 1989 2009） ，試驗(yàn)機(jī)行業(yè)同其他行業(yè)一樣，發(fā)生了重大變化，取得了重大發(fā)展。重大發(fā)展是由于對外開放、計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變的重大變化而引起的。重大發(fā)展主要表現(xiàn)為： 人力作為可由市場配置的資源能夠自由流動(dòng)，使得科技、管理人才可以走出高等院校、研究院所、國有企業(yè)進(jìn)入市場創(chuàng)辦試

13、驗(yàn)機(jī)民營生產(chǎn)企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1989 年，全國生產(chǎn)試驗(yàn)機(jī)的廠家接近 50 家。 試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的資本結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性的變化。體制上的改變促使企業(yè)的運(yùn)行機(jī)制更加適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，促進(jìn)生產(chǎn)規(guī)模的迅速擴(kuò)大。統(tǒng)計(jì)資料顯示， 我國試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值從 1989 年的 3 億元 RMB 左右上升到 2008 年的 40 億元 RMB（76 家規(guī)?；陨掀髽I(yè)的數(shù)據(jù)） 。靜態(tài)力學(xué)性能測試儀器的典型產(chǎn)品電子萬能試驗(yàn)機(jī)、液壓萬能試驗(yàn)機(jī)的測量、控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了重大突破。力值、位移的測量技術(shù)全部由機(jī)械式改為電子式； 基于微處理器技術(shù)（含基于 DSP 技術(shù)） 的國產(chǎn)控制器全面裝備了電子萬能試驗(yàn)機(jī)和液壓萬能試

14、驗(yàn)機(jī)。在計(jì)算機(jī)被廣泛用于試驗(yàn)機(jī)的同時(shí)，應(yīng)用程序（試驗(yàn)軟件）也得到了快速發(fā)展，并在不斷改版升級(jí)和完善。大部分國產(chǎn)電子萬能試驗(yàn)機(jī)和微機(jī)控制液壓萬能試驗(yàn)機(jī)的性能指標(biāo)已和國際同類產(chǎn)品的性能指標(biāo)接近，其中部分國內(nèi)產(chǎn)品的性價(jià)比已優(yōu)于國外產(chǎn)品。正因?yàn)槿绱?，近幾年來，國外同類產(chǎn)品的進(jìn)口量在大幅度下降，且其價(jià)格也隨之大幅下降。 （4） 在此期間， 試驗(yàn)機(jī)行業(yè)工作取得了明顯的進(jìn)步。1980 年， 中國儀器儀表學(xué)會(huì)試驗(yàn)機(jī)分會(huì)宣告成立。試驗(yàn)機(jī)分會(huì)曾多次成功舉辦了試驗(yàn)機(jī)制造技術(shù)的學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，組織了對美、英、日、德等國同行的技術(shù)座談和技術(shù)交流。試驗(yàn)機(jī)分會(huì)和長春試驗(yàn)機(jī)研究所合辦出版的科技期刊工程與試驗(yàn) （原名曾為：材料試

15、驗(yàn)機(jī) 、試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī) ） 成為試驗(yàn)機(jī)制造業(yè)和試驗(yàn)機(jī)用戶進(jìn)行學(xué)術(shù)交流的平臺(tái)，有力地推動(dòng)了試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。第第 3 3 節(jié)節(jié) 試驗(yàn)機(jī)行業(yè)發(fā)展展望試驗(yàn)機(jī)行業(yè)發(fā)展展望 展望未來，在市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程中，我國試驗(yàn)機(jī)行業(yè)必將會(huì)有更大的作為。（1）對試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)而言，未來 10 年20 年的發(fā)展關(guān)鍵取決于企業(yè)的自主創(chuàng)新能力的提升。試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)自身 R&D 的戰(zhàn)略目標(biāo)、科技人員和科研經(jīng)費(fèi)的投入、科研手段的配備與提升必須落實(shí)。沒有自主創(chuàng)新的獨(dú)特技術(shù)就沒有高端產(chǎn)品市場的話語權(quán)。在研究 R&D 戰(zhàn)略目標(biāo)時(shí)，應(yīng)注意解決好當(dāng)前制約行業(yè)技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)問題： 變形測量技術(shù)是試驗(yàn)機(jī)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的

16、基礎(chǔ)技術(shù)之一。國外一些同行在變形測量技術(shù)的研發(fā)上已經(jīng)取得了新的明顯的進(jìn)展。試驗(yàn)機(jī)行業(yè)應(yīng)盡快在非接觸式變形測量技術(shù)和全自動(dòng)變形測量技術(shù)上有所突破，這對促進(jìn)試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展是非常有意義的； 進(jìn)一步提高動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)控制器的技術(shù)性能， 使其數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能完全達(dá)到或超過國外同類產(chǎn)品的性能，同時(shí)提高產(chǎn)品的工藝水平，保證整機(jī)的可靠性達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平； 充分重視并投入大量的人力、資金，大力加強(qiáng)試驗(yàn)機(jī)應(yīng)用軟件的開發(fā)、升級(jí)、創(chuàng)新，使國產(chǎn)應(yīng)用軟件的結(jié)構(gòu)更加合理，功能更加強(qiáng)大， 操作更加方便，改版升級(jí)更加快捷，加快縮短同國外試驗(yàn)機(jī)應(yīng)用軟件的差距;（2） 試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品市場的空間還

17、是很大的。多年來， 國內(nèi)市場始終有近 50%的份額被進(jìn)口產(chǎn)品所占有，國外的市場容量也是很可觀的，尤其是發(fā)展中國家的市場是很廣闊的。這對于有自主創(chuàng)新能力、市場開拓能力、科學(xué)管理能力的制造企業(yè)而言，是會(huì)大有作為的。 （3）隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在有序的競爭中，試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一些積極的變化。名品會(huì)造就一批名企，假冒偽劣產(chǎn)品會(huì)使其制造者被淘汰出局，一個(gè)適度規(guī)模、發(fā)展有序的試驗(yàn)機(jī)行業(yè)會(huì)在競爭中形成?？梢灶A(yù)測， 經(jīng)過 10 年20 年的努力，我國試驗(yàn)機(jī)行業(yè)在技術(shù)與產(chǎn)品的發(fā)展上可以基本滿足國內(nèi)市場的需求，并會(huì)有批量產(chǎn)品出口，基本趕上或在某些領(lǐng)域超過發(fā)達(dá)國家的技術(shù)水平。 第第 2 2 章章 1K

18、N1KN 拉壓試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)概述拉壓試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)概述第第 1 1 節(jié)節(jié) 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)參考試驗(yàn)機(jī)各種機(jī)型，以及設(shè)計(jì)要求，先應(yīng)確定其傳動(dòng)原理，我設(shè)計(jì)的為小型試驗(yàn)機(jī)，最大的拉壓力才為 1KN，選用單空間結(jié)構(gòu)原理，其工作原理為：電機(jī)通過帶輪變速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)兩平行的滾珠絲杠，從而驅(qū)動(dòng)移動(dòng)橫梁來實(shí)現(xiàn)加載，被測試件夾在夾具上，而被測試件的負(fù)荷由傳感器測量。如圖第第 2 2 節(jié)節(jié) 部件設(shè)計(jì)部件設(shè)計(jì)2.12.1 變速箱的設(shè)計(jì)變速箱的設(shè)計(jì)2.1.1 傳動(dòng)的選擇由于，總的傳動(dòng)比為 30，將其分配為 4,3,2.5 這三個(gè)等級(jí)滿足要求，分級(jí)是利用電機(jī)的電調(diào)比來實(shí)現(xiàn)的因此，無需要離合器等零件，而因?yàn)樵囼?yàn)機(jī)試驗(yàn)壓力小1KN

19、，因此不宜設(shè)計(jì)復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以免產(chǎn)生不必要的能耗或誤差，也減小了密封，潤滑，維修等的壓力，最終決定選用三級(jí)齒形帶傳動(dòng)，如圖所示左下角帶輪連接電機(jī)輸出軸所帶的帶輪，傳動(dòng)比為 2.5上方的兩個(gè)帶輪主要其改變傳動(dòng)比的作用，傳動(dòng)比為 3而中間套與軸上的兩個(gè)帶輪則分別連接左右兩個(gè)絲杠下的帶輪，以此帶動(dòng)絲杠傳動(dòng)而使橫梁上下移動(dòng)，從而施加拉或壓力。同步帶輪傳動(dòng)是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒的封閉環(huán)形膠帶和相應(yīng)的帶輪所組成。運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶齒與帶輪的齒槽相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，是一種嚙合傳動(dòng)，因而具有齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和平帶傳動(dòng)的各種優(yōu)點(diǎn) 。 同步帶按材質(zhì)可分為氯丁橡膠加纖維繩同步帶，聚氨酯加鋼絲同步帶，按齒的形目前主

20、要分為梯形齒和圓弧齒兩大類，按帶齒的排布面又可分為單面齒同步帶和雙面齒同步帶。同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無滑差，可獲得恒定的速比，可精密傳動(dòng),傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸震，噪音小，傳動(dòng)速比范圍大，一般可達(dá) 110，允許線速度可達(dá) 50m/s，傳動(dòng)效率高，一般可達(dá) 9899。傳遞功率從幾瓦到數(shù)百千瓦。結(jié)構(gòu)緊湊還適用多軸傳動(dòng)，張緊力小，不需潤滑，無污染，因而可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場合下正常工作。2.1.2 變速箱中張緊輪的設(shè)計(jì)因?yàn)闉閹鲃?dòng)，所以必須安裝張緊輪，由于空間位置的限制，決定在此變速空間內(nèi)安裝上兩個(gè)張緊輪，分別為第二級(jí)和第三級(jí)的一個(gè)帶輪張緊，張緊輪的位置用螺栓調(diào)節(jié)，與帶輪接觸的面用兩個(gè)

21、軸承一個(gè)滾輪來施加壓力并盡可能的減小阻力，如圖設(shè)計(jì)上圖為截面圖 此圖為俯視圖由于變速箱內(nèi)空間有限，且有其他的支撐結(jié)構(gòu)，因此張緊輪的位置選擇就非常的重要，否則，就會(huì)出現(xiàn)，裝不進(jìn)，卸不掉，螺釘無空間，與支撐結(jié)構(gòu)重位等清況，為避免些情況的發(fā)生，張緊輪的位置選擇如圖所示兩畫圈處即是安裝帶輪之處。2.1.3 變速箱支撐結(jié)構(gòu)的選擇支撐結(jié)構(gòu)在變速箱中起著非常重要的作用，是整個(gè)機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)行的保證，尤其對強(qiáng)度，剛度等的影響，更會(huì)直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)機(jī)的精度問題。此變速箱中，由于有帶輪，張緊輪已經(jīng)它們所附帶的軸，軸承，套等零件，一方面要盡量壓縮支撐結(jié)構(gòu)的空間，另一方面又要增強(qiáng)支撐結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度，剛度方面的承受能力，所以，

22、我用雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，且此雙層結(jié)構(gòu)是由螺釘，螺栓，焊接等有效的，保證精度的鏈接在一起的，大致的結(jié)構(gòu)可以由如圖看出左側(cè)底面與上臺(tái)板底面用螺栓鏈接，增加鏈接強(qiáng)度，保證支撐起整個(gè)變速箱的重量，以及傳動(dòng)時(shí)所帶來的附加力的影響，第二層結(jié)構(gòu)與第一層的面板用立柱相連，一方面保證了其強(qiáng)度要求，另一方面立柱的加工更精細(xì)，比螺釘，螺栓等更能保證兩板間的平行度，以便于軸孔很好的對位，從而保證軸的正確安裝，立柱與中間板面的鏈接用焊接，增強(qiáng)可靠性及精度。機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度由立柱的數(shù)量來保證，為了確保我總共使用了 9 個(gè)立柱。經(jīng)過粗略的估算，符合要求。2.22.2 帶輪的設(shè)計(jì)帶輪的設(shè)計(jì)2.2.1 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了保證傳動(dòng)的穩(wěn)定，減

23、少震動(dòng)帶輪的固定，定位就非常的重要，因?yàn)榇俗兯傧涞恼w結(jié)構(gòu)是朝下的，因此帶輪是平置著的，首先應(yīng)想到帶也是平置，為了防止掉帶，必須設(shè)計(jì)擋邊。如圖所示上面幾個(gè)圖是不同的幾個(gè)帶輪其的擋邊。2.2.2 帶輪的定位與固定由于帶輪水平，所以所設(shè)計(jì)的帶輪固定裝置不僅需要有定位功能，還必須能承受帶輪的重量，以及運(yùn)動(dòng)過程中的附加力，考慮到這種因素，大帶輪的設(shè)計(jì)為可以看出，下方由墊片和雙圓螺母來定位和固定，上方用軸套，以確保支撐力足夠，以及避免出現(xiàn)掉輪，晃動(dòng)的情況。而小帶輪的設(shè)計(jì)為如圖，用螺釘和墊圈來定位和固定。2.32.3 絲杠的定位與固定絲杠的定位與固定滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回

24、轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。 滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滑動(dòng)動(dòng)作變成滾動(dòng)動(dòng)作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。 滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)，在試驗(yàn)機(jī)中，絲杠的作用是最重要的部件，其可外購，但定位必須好，以便橫梁能順利的移動(dòng)。如圖設(shè)計(jì)：圖中可知，絲杠套是利用螺栓固定在臺(tái)面板底面上，為了保證其穩(wěn)定性，共采用了六個(gè)螺栓。2.42.4 光杠的固定光

25、杠的固定與絲杠情況相似，因此，光杠的固定件也與絲杠的相似，如圖所示在裝配圖中的情況是2.52.5 夾具的設(shè)計(jì)夾具的設(shè)計(jì)機(jī)械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗(yàn)夾具、裝配夾具、機(jī)床夾具等。其中機(jī)床夾具最為常見，常簡稱為夾具 。在機(jī)床上加工工件時(shí)，為使工件的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要求 ，加工前必須將工件裝好（定位） 、夾牢（夾緊） 。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置） 、夾緊裝置 、對刀引

26、導(dǎo)元件(確定刀具與工件的相對位置或?qū)б毒叻较?、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個(gè)工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動(dòng)分度裝置兩類） 、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。此試驗(yàn)機(jī)中，因?yàn)橐蟮淖畲罄瓑毫H為 1KN，且沒有扭轉(zhuǎn)的功能，因此夾具可以在保證相應(yīng)的同軸度，及對稱位置的情況下，盡量簡化，甚至可以在加緊部分購買成品。如圖設(shè)計(jì)，此圖為上橫梁上的夾具此圖為面板臺(tái)上用的夾具第第 3 3 章章 尺寸設(shè)計(jì)尺寸設(shè)計(jì)第第 1 1 節(jié)節(jié) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)選擇1.11.1 技術(shù)指標(biāo)（主機(jī)設(shè)計(jì)有關(guān)指標(biāo)）技術(shù)指標(biāo)（主機(jī)設(shè)計(jì)有關(guān)指標(biāo)）最大負(fù)荷 10KN動(dòng)橫梁移動(dòng)速度 0.05-500mm/

27、min1.21.2 傳動(dòng)比的確定及分配傳動(dòng)比的確定及分配 a.傳動(dòng)比的確定本機(jī)調(diào)速系統(tǒng)初步采用寬調(diào)速鎖相控制系統(tǒng)，其電調(diào)比 1:10000，轉(zhuǎn)速范圍 0.15-1500r/min。則 =10 (0.15 1500)(0.05 500)= 30b.傳動(dòng)比的分配傳動(dòng)比分配時(shí)要充分考慮到各級(jí)傳動(dòng)的合理性，以及帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸，要做到結(jié)構(gòu)合理。傳動(dòng)裝置分為三級(jí)，傳動(dòng)比分配為i=30=2.534。各級(jí)均為同步齒形帶傳動(dòng)，具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比范圍大以及在低速下傳遞動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)。另外由于兩對滾珠絲杠副的存在，其中第三級(jí)傳動(dòng)包括兩組同步帶傳動(dòng)。1.31.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇根據(jù)試驗(yàn)機(jī)輸出載

28、荷與加荷速度，折算到驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需功率，選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)。整機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副（導(dǎo)程 s=10） ，同步齒形帶傳動(dòng)，傳動(dòng)總效率 =0.7-0.8。則功率 =1000 60 = 103 0.5 1000 60 0.6 = 0.014式中：F輸出載荷，；103 v加荷速度。0.5m/min；代入數(shù)據(jù)得 。 = 0.014選取寬調(diào)速永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)，技術(shù)參數(shù)見表 2-1表 2-1 70SYX 寬調(diào)速永磁直流伺服電機(jī)技術(shù)參數(shù)規(guī)格型號(hào)額定功率額定轉(zhuǎn)矩最高轉(zhuǎn)速70SYX0.05KW0.33N.M2000r/min額定電壓最高電流允許轉(zhuǎn)速差 10%轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 48V4A200564Kg.cm.s2該電機(jī)具有

29、精度高，響應(yīng)快，調(diào)速范圍寬（電調(diào)比 1:10000） ，力矩波動(dòng)小，線性度好，過載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。1.41.4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)設(shè)電機(jī)輸出軸為 1 軸，然后各級(jí)依次為 2、3、4 軸。對應(yīng)轉(zhuǎn)速為n1，n2，n3；對應(yīng)功率為 P1，P2，P3；對應(yīng)轉(zhuǎn)矩為 T1，T2，T3。為計(jì)算方便，各級(jí)傳動(dòng)效率取 =0.9。a.各軸轉(zhuǎn)速1= 1500 2=11=15002.5= 600 3=22=6003= 200 4=33=2004= 50 b.各軸功率1= 0.0142= 1 = 0.014 0.9 0.01263= 1 2= 0.014 0.92 0.01134= 1 3/

30、2 = 0.014 0.93/2 0.005c.各軸轉(zhuǎn)矩1= 955011= 9550 0.0141500= 0.089 2= 955022= 9550 0.0126600= 0.200 3= 955033= 9550 0.0113200= 0.540 4= 955044= 9550 0.00550= 0.955 具體計(jì)算結(jié)果填入表 2-2 中供設(shè)計(jì)計(jì)算使用。表 2-2 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果1 軸2 軸3 軸4 軸轉(zhuǎn)速/( 1)150060020050功率/0.0140.01260.01130.005轉(zhuǎn)矩/( )0.0890.2000.5400.955傳動(dòng)比 i2.534第第 2 2

31、 節(jié)節(jié) 零部件尺寸設(shè)計(jì)零部件尺寸設(shè)計(jì)2.12.1 帶輪的設(shè)計(jì)帶輪的設(shè)計(jì)2.1.12.1.1 第一級(jí)同步齒形帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）確定計(jì)算功率=(+ )1式中：工作情況系數(shù)；1.2 增速比系數(shù)； 0代入數(shù)值得：= 0.06（2）模數(shù) 由以及查表，取1 = 1.5（3）選擇帶輪、12查表得小帶輪最小齒數(shù) ，取 ，1= 141= 24則 2= 1= 2.5 24 = 601= 1= 1.5 24 = 362= 2= 1.5 60 = 90帶速 =1160 1000=3.14 36 150060000= 2.826/（4）確定中心距 a 及帶長初選 0= 100初定膠帶節(jié)線長度0 20+2(1+ 2)+(2

32、 1)240= 370查表取 = 377中心距 0+ 02= 104（5）確定帶寬單位帶寬的離心拉力=2= 18 10 4 2.826210 = 0.0014 小帶輪嚙合齒數(shù)(122 16)1= 7帶寬 =102( )式中：單位寬度的許用拉力，0.4Kg/mm 嚙合齒數(shù)系數(shù) ， 代入數(shù)據(jù)得 ，圓整，取 = 5.4 = 12(6)計(jì)算帶輪幾何尺寸齒形角 = 40頂圓直徑 1= 1 2式中： 節(jié)線到齒根間距離，0.375mm代入數(shù)值得 ，1= 39.25同理 2= 74.25齒槽深 = + 式中： 齒高， 0.9mm 徑向間隙，0.55mm代入數(shù)據(jù)得 = 1.45根圓直徑 ，1= 1 2 = 26

33、.35同理 1= 71.35帶輪齒寬 = + (310) = 162.1.2 第二級(jí)同步齒形帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）確定計(jì)算功率=(+ )式中：工作情況系數(shù)；1.2 增速比系數(shù)； 0代入數(shù)值得：= 0.06（2）模數(shù) 由以及查表，取1 = 1.5（3）選擇帶輪、12查表得小帶輪最小齒數(shù) ，取 ，1= 141= 24則 2= 1= 3 24 = 721= 1= 1.5 24 = 362= 2= 1.5 72 = 108帶速 =1160 1000=3.14 36 60060000= 1.13/（4）確定中心距 a 及帶長初選 0= 140初定膠帶節(jié)線長度0 20+2(1+ 2)+(2 1)240= 542

34、.8查表取 = 565.5中心距 0+ 02= 152（5）確定帶寬單位帶寬的離心拉力=2= 24 10 4 1.13210 = 3.8 10 4 小帶輪嚙合齒數(shù)(122 16)1= 8帶寬 =102( )式中：單位寬度的許用拉力，0.6Kg/mm 嚙合齒數(shù)系數(shù)， 1代入數(shù)據(jù)得 ，圓整，取 = 13.5 = 16(6)計(jì)算帶輪幾何尺寸齒形角 = 40頂圓直徑 1= 1 2式中： 節(jié)線到齒根間距離，0.50mm代入數(shù)值得 ，1= 39同理 2= 119齒槽深 = + 式中： 齒高， 1.2mm 徑向間隙，0.69mm代入數(shù)據(jù)得 = 1.89根圓直徑 ，1= 1 2 = 35.22同理 1= 11

35、5.22帶輪齒寬 = + (310) = 202.1.3 第三級(jí)同步齒形帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）確定計(jì)算功率=(+ )式中：工作情況系數(shù)；1.2 增速比系數(shù)； 0代入數(shù)值得：= 0.06（2）模數(shù) 由以及查表，取1 = 2.5（3）選擇帶輪、12查表得小帶輪最小齒數(shù) ，取 ，1= 161= 16則 2= 1= 4 16 = 641= 1= 2.5 16 = 402= 2= 2.5 64 = 160帶速 =1160 1000=3.14 40 20060000= 0.42/（4）確定中心距 a 及帶長對于此級(jí)第一組帶輪，初選 0= 180初定膠帶節(jié)線長度0 20+2(1+ 2)+(2 1)240= 765

36、.8查表取 = 801.1中心距 0+ 02= 198對于第 2 組帶輪，初選 0= 240初定膠帶節(jié)線長度0 20+2(1+ 2)+(2 1)240= 878.6查表取 = 895.4中心距 0+ 02= 248（5）確定帶寬單位帶寬的離心拉力=2= 35 10 4 0.50210 = 8.9 10 6 小帶輪嚙合齒數(shù)(122 16)1= 6帶寬 =102( )式中：單位寬度的許用拉力，1.0Kg/mm 嚙合齒數(shù)系數(shù)， 1代入數(shù)據(jù)得 ，圓整，取 = 24 = 24(6)計(jì)算帶輪幾何尺寸齒形角 = 40頂圓直徑 1= 1 2式中： 節(jié)線到齒根間距離，0.75mm代入數(shù)值得 ，1= 46.5同理

37、 2= 190.5齒槽深 = + 式中： 齒高， 1.8mm 徑向間隙，0.82mm代入數(shù)據(jù)得 = 2.62根圓直徑 ，1= 1 2 = 41.26同理 1= 185.26帶輪齒寬 = + (310) = 362.22.2 軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)取決于受力情況、軸上零件的的布置和固定方式、軸承的類型和尺寸、軸的毛坯，制造和裝配工藝、以及運(yùn)輸安裝等條件。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)該使軸受力合理，避免或減輕應(yīng)力集中，有良好的工藝性，并使軸上零件定位可靠、裝配方便。對于要求剛度較大的軸，還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮軸。的變形。此次設(shè)計(jì) 1 軸為電機(jī)輸出軸，結(jié)構(gòu)尺寸參照電機(jī)結(jié)構(gòu)，這里便不再贅述。2 軸長度尺寸與 3 軸有關(guān)，故

38、先進(jìn)行 3 軸的設(shè)計(jì)。2.2.1 軸的設(shè)計(jì)選擇軸的材料軸的材料選 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。取 A=110。初步估算軸的直徑初步估算軸的最小直徑為= 333= 110 30.0113200 = 4.2考慮軸端有鍵槽，軸徑應(yīng)增加，考慮到軸承,取10% 15%。 = 16軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 3-1 3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示，軸徑最小處取 16mm，與帶輪配合，根據(jù)帶輪尺寸取其軸向尺寸為 16mm。因第二段軸徑安裝滾動(dòng)軸承，為便于軸承裝配，軸徑按 5mm 放大，取為 20mm。根據(jù)軸的受力，初選 6204 滾動(dòng)軸承，其基本尺寸為。右端圓螺母固定，尺寸 M2012. = 20 47 14為保證加工質(zhì)量及滿足裝配要求，開設(shè)螺紋退刀槽 220，長度12mm。軸承左端兩帶輪與軸配作，帶輪間加以中擋板。右?guī)л喤c軸承間有套筒連接，左帶輪與軸承間開設(shè)軸肩定位，直徑 26mm。軸肩左端軸徑與右端保持一致。最左處采用彈性擋圈固定，具體尺寸參照 GB/T 894.1 查找。帶輪的周向定位采用 A 型普通平鍵連接，根據(jù)各段軸徑，由手冊查得平鍵截面分別為以及 = 5 5 25。同時(shí)為了保持帶輪與軸配合具有良 = 6 6 70好的對中性，選擇帶輪輪轂與軸的配合為 H7/r6；滾動(dòng)軸承與軸的周向定