电子万能试验机的技术设计.doc

本科生毕业论文（设计） 中文题目 1KN 电子万能试验机的技术设计 英文题目 Design of Structure for 1KN electronic universal testing machine 学生姓名 张彦波 班级 410704 学号 41070425 学 院 机械科学与工程学院 专 业 机械工程及自动化 指导教师 陈菲 职称 副教授 摘要 随着科学技术的不断发展，对机械产品的要求也越来越高。机械产 品需要满足社会的需要，就应该具有高精度、高效率、通用性和灵活性 等性能，加上机械产品不断加快的更新换代速度，因此对检验设备也相 应地提出了精度高、效率高、通用性好和灵活性强的要求。电子万能试 验机作为试验机床家族中的高端产品，在现代机械行业领域内被越来越 多的采用，具有机型美观，操作简单，系统工作可靠，测量精度高等特 点。 本设计为 1KN 拉压万能试验机的结构设计，试验机本体仿照 WDW- 100C-1000C 进行设计，结构上可满足相应的参数要求，试验机重要部分 的强度和刚度经过软件的模拟分析，满足可靠性试验台的试验要求。 关键词：加工中心；试验机；可靠性；拉压力；结构设计 Abstract With the continuous development of science and technology, the requirements 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 machine 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 Beautiful 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 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 parameters.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 目录 ABSTRACT.3 第 1 章 绪论 .6 第 1 节 试验机的定义 .6 第 3 节 试验机行业发展展望 .8 第 2 章 1KN 拉压试验机的设计概述 .9 第 1 节 总体设计 .9 第 2 节 部件设计 .9 2.1 变速箱的设计 .9 2.1.1 传动的选择 .9 2.2 带轮的设计 .14 2.3 丝杠的定位与固定 .15 2.4 光杠的固定 .16 2.5 夹具的设计 .17 第 3 章 尺寸设计 .19 第 1 节 驱动电机参数选择 .19 1.1 技术指标（主机设计有关指标） .19 1.2 传动比的确定及分配 .19 1.3 驱动电机的选择 .19 1.4 传动装置的运动及动力参数 .20 第 2 节 零部件尺寸设计 .22 2.1 带轮的设计 .22 2.1.1 第一级同步齿形带传动设计 .22 2.2 轴的设计 .31 结 论 .34 致 谢 .35 参 考 文 献 .36 第 1 章 绪论 第 1 节 试验机的定义 试验机是测试、评定和研究材料、零部件、整机（整车） 和类工程 项目的物理性能、机械（力学） 性能、工艺性能、安全性能、舒适性能 的试验仪器和设备，是科学仪器众多种类中很重要的一类测试仪器。试 验机对材料及品、零部件、整机（整车） 、工程项目的性能检测和试验、 质量控制和质量保证起着不可替代的作用；对各类工程科学理论研究和 工程项目的实施起着极其重要的保障作用；多数试验机产品还属于计量 器具，对保证和维持我国长度、力值、硬度量值的准确和溯源具有举足 轻重的作用。长期以来，试验机作为很重要的一类科学仪器， 被广泛地 应用于冶金、建筑、航天、航空、机械、交通、国防军工、水利、电力、 石油、化工、轻工、纺织等行业的国家重点实验室、工业实验室、计量 室、质检机构和制造业的生产线及各类工程现场。科研院所、大专院校、 质检计量机构、各类企业构成了试验机的用户群。按照 GB/T 4754 2002 国民经济行业分类的规定，试验机制造业属于仪器仪表行业的 一个小类。试验机主要包括以下产品：金属材料试验机、非金属材料试 验机力与变形检测仪器、动平衡机、振动台、冲击台与碰撞台、无损检 测仪器摩擦、磨损、润滑与工艺试验机、包装件试验机、大型结构试验 机、汽车专用试验设备、各种环境模拟试验装置及其功能附件等。试验 机产品特点是多品种、小批量，用户个性化要求多。这是集机、光、电、 液和计算机技术于一体的高技术产品，涉及到的学科范围非常广泛,下图 为国产一款试验机。 第 2 节 试验机行业发展简要回顾 我国试验机制造业自建国以来，从无到有，不断发展壮大，已经走过了六十年 的历程。 （1）解放前的旧中国，几乎没有企业生产制造试验机产品，更谈不上形成 一个产业。 （2） 新中国建立后受到了以美国为首的西方国家经济技术的封锁。为 摆脱西方国家的封锁，加快我国经济技术和国防工业发展的步伐， 1949 年 10 月 20 日，我国第一个试验机专业生产厂家长春仪器厂（长春材料试验机厂） 诞 生，标志着中国试验机制造业的开始。1959 年 3 月， 经国家有关部门批准，第 一机械工业部材料试验机研究所在长春成立，标志着我国开始独立自主地开展试验 机制造技术与产品的研发。到 1979 年建国 30 周年，长春、天水、济南、上海、 莱州、汕头、丹东、苏州等地成为试验机的重点生产区域，主要生产企业约 30 家 左右，初步形成了一个试验机制造行业（3）改革开放后的 30 年（19792009） ， 尤其是后 20 年（ 1989 2009） ，试验机行业同其他行业一样，发生了重大变化， 取得了重大发展。重大发展是由于对外开放、计划经济向市场经济转变的重大变化 而引起的。重大发展主要表现为： 人力作为可由市场配置的资源能够自由流动， 使得科技、管理人才可以走出高等院校、研究院所、国有企业进入市场创办试验机 民营生产企业。据不完全统计，1989 年，全国生产试验机的厂家接近 50 家。 试验机生产企业的资本结构发生了根本性的变化。体制上的改变促使企业的运行机 制更加适应市场经济发展的需要，促进生产规模的迅速扩大。统计资料显示， 我 国试验机行业的工业总产值从 1989 年的 3 亿元 RMB 左右上升到 2008 年的 40 亿元 RMB（76 家规模化以上企业的数据） 。静态力学性能测试仪器的典型产品 电子万能试验机、液压万能试验机的测量、控制技术实现了重大突破。力值、位 移的测量技术全部由机械式改为电子式； 基于微处理器技术（含基于 DSP 技术） 的国产控制器全面装备了电子万能试验机和液压万能试验机。在计算机被广泛用于 试验机的同时，应用程序（试验软件）也得到了快速发展，并在不断改版升级和完 善。大部分国产电子万能试验机和微机控制液压万能试验机的性能指标已和国际同 类产品的性能指标接近，其中部分国内产品的性价比已优于国外产品。正因为如此， 近几年来，国外同类产品的进口量在大幅度下降，且其价格也随之大幅下降。 （4） 在此期间， 试验机行业工作取得了明显的进步。1980 年， 中国仪器仪表学会试 验机分会宣告成立。试验机分会曾多次成功举办了试验机制造技术的学术交流活动， 组织了对美、英、日、德等国同行的技术座谈和技术交流。试验机分会和长春试验 机研究所合办出版的科技期刊工程与试验 （原名曾为：材料试验机 、 试验技术与试验机 ） 成为试验机制造业和试验机用户进行学术交流的平台，有 力地推动了试验机行业的技术进步。 第 3 节 试验机行业发展展望 展望未来，在市场经济发展的进程中，我国试验机行业必将会有更大的作为。 （1）对试验机制造企业而言，未来 10 年20 年的发展关键取决于企业的自主创 新能力的提升。试验机制造企业自身 R（2） 试验机产品市场的空间还是很 大的。多年来， 国内市场始终有近 50%的份额被进口产品所占有，国外的市场容 量也是很可观的，尤其是发展中国家的市场是很广阔的。这对于有自主创新能力、 市场开拓能力、科学管理能力的制造企业而言，是会大有作为的。 （3）随着市场经 济的发展，在有序的竞争中，试验机制造企业的组织结构会产生一些积极的变化。 名品会造就一批名企，假冒伪劣产品会使其制造者被淘汰出局，一个适度规模、发 展有序的试验机行业会在竞争中形成。可以预测， 经过 10 年20 年的努力，我 国试验机行业在技术与产品的发展上可以基本满足国内市场的需求，并会有批量产 品出口，基本赶上或在某些领域超过发达国家的技术水平。 第 2 章 1KN 拉压试验机的设计概述 第 1 节 总体设计 参考试验机各种机型，以及设计要求，先应确定其传动原理，我设计的为小型 试验机，最大的拉压力才为 1KN，选用单空间结构原理，其工作原理为：电机通 过带轮变速机构带动两平行的滚珠丝杠，从而驱动移动横梁来实现加载，被测试件 夹在夹具上，而被测试件的负荷由传感器测量。如图 第 2 节 部件设计 2.1 变速箱的设计 2.1.1 传动的选择 由于，总的传动比为 30，将其分配为 4,3,2.5 这三个等级满足要求，分级是利 用电机的电调比来实现的因此，无需要离合器等零件，而因为试验机试验压力小 1KN，因此不宜设计复杂的传动机构，以免产生不必要的能耗或误差，也减小了密 封，润滑，维修等的压力，最终决定选用三级齿形带传动，如图所示 左下角带轮连接电机输出轴所带的带轮，传动比为 2.5 上方的两个带轮主要其改变传动比的作用，传动比为 3 而中间套与轴上的两个带轮则分别连接左右两个丝杠下的带轮，以此带动丝杠 传动而使横梁上下移动，从而施加拉或压力。 同步带轮传动是由一根内周表面设有等间距齿的封闭环形胶带和相应的带轮所 组成。运动时，带齿与带轮的齿槽相啮合传递运动和动力，是一种啮合传动，因而 具有齿轮传动、链传动和平带传动的各种优点 。 同步带按材质可分为氯丁橡胶加纤维绳同步带，聚氨酯加钢丝同步带，按齿的 形目前主要分为梯形齿和圆弧齿两大类，按带齿的排布面又可分为单面齿同步带和 双面齿同步带。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，可精 密传动,传动平稳，能吸震，噪音小，传动速比范围大，一般可达 110，允许线速 度可达 50m/s，传动效率高，一般可达 9899 。传递功率从几瓦到数百千瓦。 结构紧凑还适用多轴传动，张紧力小，不需润滑，无污染，因而可在不允许有污染 和工作环境较为恶劣的场合下正常工作。 2.1.2 变速箱中张紧轮的设计 因为为带传动，所以必须安装张紧轮，由于空间位置的限制，决定 在此变速空间内安装上两个张紧轮，分别为第二级和第三级的一个带轮 张紧，张紧轮的位置用螺栓调节，与带轮接触的面用两个轴承一个滚轮 来施加压力并尽可能的减小阻力，如图设计 上图为截面图 此图为俯视图 由于变速箱内空间有限，且有其他的支撑结构，因此张紧轮的位置 选择就非常的重要，否则，就会出现，装不进，卸不掉，螺钉无空间， 与支撑结构重位等清况，为避免些情况的发生，张紧轮的位置选择如图 所示两画圈处即是安装带轮之处。 2.1.3 变速箱支撑结构的选择 支撑结构在变速箱中起着非常重要的作用，是整个机构能正常运行 的保证，尤其对强度，刚度等的影响，更会直接关系到实验机的精度问 题。此变速箱中，由于有带轮，张紧轮已经它们所附带的轴，轴承，套 等零件，一方面要尽量压缩支撑结构的空间，另一方面又要增强支撑结 构在强度，刚度方面的承受能力，所以，我用双层结构设计，且此双层 结构是由螺钉，螺栓，焊接等有效的，保证精度的链接在一起的，大致 的结构可以由如图看出 左侧底面与上台板底面用螺栓链接，增加链接强度，保证支撑起整 个变速箱的重量，以及传动时所带来的附加力的影响，第二层结构与第 一层的面板用立柱相连，一方面保证了其强度要求，另一方面立柱的加 工更精细，比螺钉，螺栓等更能保证两板间的平行度，以便于轴孔很好 的对位，从而保证轴的正确安装，立柱与中间板面的链接用焊接，增强 可靠性及精度。 机构的强度由立柱的数量来保证，为了确保我总共使用了 9 个立柱。 经过粗略的估算，符合要求。 2.2 带轮的设计 2.2.1 带轮的结构设计 为了保证传动的稳定，减少震动带轮的固定，定位就非常的重要， 因为此变速箱的整体结构是朝下的，因此带轮是平置着的，首先应想到 带也是平置，为了防止掉带，必须设计挡边。如图所示 上面几个图是不同的几个带轮其的挡边。 2.2.2 带轮的定位与固定 由于带轮水平，所以所设计的带轮固定装置不仅需要有定位功能， 还必须能承受带轮的重量，以及运动过程中的附加力，考虑到这种因素， 大带轮的设计为 可以看出，下方由垫片和双圆螺母来定位和固定，上方用轴套，以 确保支撑力足够，以及避免出现掉轮，晃动的情况。 而小带轮的设计为 如图，用螺钉和垫圈来定位和固定。 2.3 丝杠的定位与固定 滚 珠 丝 杠 是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转 运动的理想的产品。 滚 珠 丝 杠 由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是 将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项 发展的重要意义就是将轴 承 从滑动动作变成滚动动作。由于具有很小的 摩 擦 阻 力 ，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。 滚 珠 丝 杠 是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转 运动转换成线性运动，或将扭 矩 转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精 度、可逆性和高效率的特点，在试验机中，丝杠的作用是最重要的部件， 其可外购，但定位必须好，以便横梁能顺利的移动。如图设计： 图中可知，丝杠套是利用螺栓固定在台面板底面上，为了保证其稳定性， 共采用了六个螺栓。 2.4 光杠的固定 与丝杠情况相似，因此，光杠的固定件也与丝杠的相似，如图所示 在装配图中的情况是 2.5 夹具的设计 机 械 制 造 过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受 施工或检测的装置。又称卡 具 。从广义上说，在工 艺 过 程 中的任何工 序 ， 用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊 接 夹 具 、检验夹具、装配夹具、机 床 夹具等。其中机床夹具最为常见，常简 称为夹具 。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺 寸 、几何形状以及与其他表面的相互位 置 精 度 等技术要求 ，加工前必 须将工件装好（定位） 、夹牢（夹紧） 。夹具通常由定位元 件 （确定工件 在夹具中的正确位置） 、夹紧装置 、对 刀 引导元件 (确定刀 具 与工件的相 对位置或导引刀具方向)、分 度 装 置 （使工件在一次安装中能完成数个 工 位 的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类） 、连接元件以及 夹具体（夹具底座）等组成。 此试验机中，因为要求的最大拉压力仅为 1KN，且没有扭转的功能， 因此夹具可以在保证相应的同轴度，及对称位置的情况下，尽量简化， 甚至可以在加紧部分购买成品。如图设计 ，此图为上横梁上的夹具 此图为面板台上用的夹具 第 3 章 尺寸设计 第 1 节 驱动电机参数选择 1.1 技术指标（主机设计有关指标） 最大负荷 10KN 动横梁移动速度 0.05-500mm/min 1.2 传动比的确定及分配 a.传动比的确定 本机调速系统初步采用宽调速锁相控制系统，其电调比 1:10000， 转速范围 0.15-1500r/min。则 =10(0.151500)(0.05500) =30 b.传动比的分配 传动比分配时要充分考虑到各级传动的合理性，以及带轮的结构尺 寸，要做到结构合理。传动装置分为三级，传动比分配为 i=30=2.534。各级均为同步齿形带传动，具有传动比准确、结构紧 凑，传动比范围大以及在低速下传递动力等优点。另外由于两对滚珠丝 杠副的存在，其中第三级传动包括两组同步带传动。 1.3 驱动电机的选择 根据试验机输出载荷与加荷速度，折算到驱动电机所需功率，选择 驱动电机。整机传动系统采用滚珠丝杠副（导程 s=10） ，同步齿形带传 动，传动总效率 =0.7-0.8。则功率 = 100060=1030.51000600.6=0.014 式中：F输出载荷， ；103 v加荷速度。0.5m/min； 代入数据得 。=0.014 选取宽调速永磁直流伺服电动机，技术参数见表 2-1 表 2-1 70SYX 宽调速永磁直流伺服电机技术参数 规格型号 额定功率 额定转矩 最高转速 70SYX 0.05KW 0.33N.M 2000r/min 额定电压 最高电流 允许转速差 10% 转动惯量 48V 4A 200 564Kg.cm.s2 该电机具有精度高，响应快，调速范围宽（电调比 1:10000） ，力矩 波动小，线性度好，过载能力强等特点。 1.4 传动装置的运动及动力参数 设电机输出轴为 1 轴，然后各级依次为 2、3、4 轴。对应转速为 n1，n 2，n 3；对应功率为 P1，P 2，P 3；对应转矩为 T1，T 2，T 3。为计算方 便，各级传动效率取 =0.9。 a.各轴转速 1=1500 2=11=15002.5=600 3=22=6003 =200 4=33=2004 =50 b.各轴功率 1=0.014 2=1=0.0140.90.0126 3=12=0.0140.920.0113 4=13/2=0.0140.93/20.005 c.各轴转矩 1=955011=95500.0141500=0.089 2=955022=95500.0126600=0.200 3=955033=95500.0113200=0.540 4=955044=95500.00550=0.955 具体计算结果填入表 2-2 中供设计计算使用。 表 2-2 传动装置运动和动力参数计算结果 1 轴 2 轴 3 轴 4 轴 转速 /(1) 1500 600 200 50 功率 / 0.014 0.0126 0.0113 0.005 转矩 /() 0.089 0.200 0.540 0.955 传动比 i 2.5 3 4 第 2 节 零部件尺寸设计 2.1 带轮的设计 2.1.1 第一级同步齿形带传动设计 （1）确定计算功率 =(+)1 式中： 工作情况系数；1.2 增速比系数； 0 代入数值得： =0.06 （2）模数 由 以及 查表，取 1 =1.5 （3）选择带轮 、1 2 查表得小带轮最小齿数 ，取 ，1=14 1=24 则 2=1=2.524=60 1=1=1.524=36 2=2=1.560=90 带速 = 11601000=3.1436150060000=2.826/ （4）确定中心距 a 及带长 初选 0=100 初定胶带节线长度 020+2(1+2)+(21)240 =370 查表取 =377 中心距 0+02 =104 （5）确定带宽 单位带宽的离心拉力 =2=181042.826210=0.0014 小带轮啮合齿数 (12216)1=7 带宽 = 102() 式中： 单位宽度的许用拉力，0.4Kg/mm 啮 合 齿 数 系 数 ， 代入数据得 ，圆整，取=5.4 =12 (6)计算带轮几何尺寸 齿形角 =40 顶圆直径 1=12 式中： 节线到齿根间距离，0.375mm 代入数值得 ，1=39.25 同理 2=74.25 齿槽深 =+ 式中： 齿高， 0.9mm 径向间隙，0.55mm 代入数据得 =1.45 根圆直径 ，1=12=26.35 同理 1=71.35 带轮齿宽 =+(310)=16 2.1.2 第二级同步齿形带传动设计 （1）确定计算功率 =(+) 式中： 工作情况系数；1.2 增 速 比 系 数 ； 0 代入数值得： =0.06 （2）模数 由 以及 查表，取 1 =1.5 （3）选择带轮 、1 2 查表得小带轮最小齿数 ，取 ，1=14 1=24 则 2=1=324=72 1=1=1.524=36 2=2=1.572=108 带速 = 11601000=3.143660060000=1.13/ （4）确定中心距 a 及带长 初选 0=140 初定胶带节线长度 020+2(1+2)+(21)240 =542.8 查表取 =565.5 中心距 0+02 =152 （5）确定带宽 单位带宽的离心拉力 =2=241041.13210=3.8104 小带轮啮合齿数 (12216)1=8 带宽 = 102() 式中： 单位宽度的许用拉力，0.6Kg/mm 啮 合 齿 数 系 数 ， 1 代入数据得 ，圆整，取=13.5 =16 (6)计算带轮几何尺寸 齿形角 =40 顶圆直径 1=12 式中： 节线到齿根间距离，0.50mm 代入数值得 ，1=39 同理 2=119 齿槽深 =+ 式中： 齿高， 1.2mm 径向间隙，0.69mm 代入数据得 =1.89 根圆直径 ，1=12=35.22 同理 1=115.22 带轮齿宽 =+(310)=20 2.1.3 第三级同步齿形带传动设计 （1）确定计算功率 =(+) 式中： 工作情况系数；1.2 增 速 比 系 数 ； 0 代入数值得： =0.06 （2）模数 由 以及 查表，取 1 =2.5 （3）选择带轮 、1 2 查表得小带轮最小齿数 ，取 ，1=16 1=16 则 2=1=416=64 1=1=2.516=40 2=2=2.564=160 带速 = 11601000=3.144020060000=0.42/ （4）确定中心距 a 及带长 对于此级第一组带轮， 初选 0=180 初定胶带节线长度 020+2(1+2)+(21)240 =765.8 查表取 =801.1 中心距 0+02 =198 对于第 2 组带轮， 初选 0=240 初定胶带节线长度 020+2(1+2)+(21)240 =878.6 查表取 =895.4 中心距 0+02 =248 （5）确定带宽 单位带宽的离心拉力 =2=351040.50210=8.9106 小带轮啮合齿数 (12216)1=6 带宽 = 102() 式中： 单位宽度的许用拉力，1.0Kg/mm 啮 合 齿 数 系 数 ， 1 代入数据得 ，圆整，取=24 =24 (6)计算带轮几何尺寸 齿形角 =40 顶圆直径 1=12 式中： 节线到齿根间距离，0.75mm 代入数值得 ，1=46.5 同理 2=190.5 齿槽深 =+ 式中： 齿高， 1.8mm 径向间隙，0.82mm 代入数据得 =2.62 根圆直径 ，1=12=41.26 同理 1=185.26 带轮齿宽 =+(310)=36 2.2 轴的设计 轴的结构取决于受力情况、轴上零件的的布置和固定方式、轴承的 类型和尺寸、轴的毛坯，制造和装配工艺、以及运输安装等条件。轴的 结构应该使轴受力合理，避免或减轻应力集中，有良好的工艺性，并使 轴上零件定位可靠、装配方便。对于要求刚度较大的轴，还应从结构上 考虑轴。的变形。 此次设计 1 轴为电机输出轴，结构尺寸参照电机结构，这里便不再 赘述。 2 轴长度尺寸与 3 轴有关，故先进行 3 轴的设计。 2.2.1 轴的设计 选择轴的材料 轴的材料选 45 钢，调质处理。取 A=110。 初步估算轴的直径 初步估算轴的最小直径为 = 333=110 30.0113200=4.2 考虑轴端有键槽，轴径应增加 ，考虑到轴承,取10%15% 。=16 轴的结构设计 图 3-1 3 轴的结构设计 如图所示，轴径最小处取 16mm，与带轮配合，根据带轮尺寸取其轴 向尺寸为 16mm。 因第二段轴径安装滚动轴承，为便于轴承装配，轴径按 5mm 放大， 取为 20mm。根据轴的受力，初选 6204 滚动轴承，其基本尺寸为 。右端圆螺母固定，尺寸 M2012.=204714 为保证加工质量及满足装配要求，开设螺纹退刀槽 220，长度 12mm。轴承左端两带轮与轴配作，带轮间加以中挡板。右带轮与轴承间 有套筒连接，左带轮与轴承间开设轴肩定位，直径 26mm。 轴肩左端轴径与右端保持一致。最左处采用弹性挡圈固定，具体尺 寸参照 GB/T 894.1 查找。 带轮的周向定位采用 A 型普通平键连接，根据各段轴径，由手册查 得平键截面分别为 以及=5525 。同时为了保持带轮与轴配合具有良=6670 好的对中性，选择带轮轮毂与轴的配合为 H7/r6；滚动轴承与轴的周向 定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 k6。 轴肩处圆角半径取 R2，轴端倒角取 145。 2.2.2 轴的设计 选择轴的材料 轴的材料选 45 钢，调质处理。取 A=110。 初步估算轴的直径 初步估算轴的最小直径为 = 322=110 30.14600=3.03 考虑轴端有键槽，轴径应增加 ，取 。10%15%=16 轴的结构设计 图 3-1 2 轴的结构设计 结 论 本试验机机型采用计算机控制，伺服电机驱动，精密滚珠丝杠机械 加载，传感器测量信号。具有加载平稳，测量准确，等特点。 因为其最大的拉压仅为 1KN，所以，结构尺寸等相对较小并不影响 其精度，强度，刚度等。 不同项目下的试验附件（夹具）通过松，紧紧固螺钉插拔更换，下 空间完成拉伸试验，操作简单，因负载传感器拉压试验时，承受的力方 向一致，因此，年检费用可节省一半，更具有可实践性。 致 谢 本论文在选题、研究和撰写的过程中，得到了导师陈菲老师的亲切 关怀和悉心指导。导师学识广博、学术思想敏捷、治学态度严谨，这一 切都是作者现在和将来学习的榜样。特别是导师对学生在获取知识、运 用知识和创新能力方面的培养，使我受益匪浅。在此文完成之际，谨向 尊敬的导师致以诚挚的谢意，感谢导师为作者的成长所付出的心血，并 送去学生最美好的祝愿。 感谢陈菲老师，他们在作者的设计过程中帮助解决了很多的难题， 没有他们的热心帮助和悉心指导作者是很难完成这次设计的。 作者在本科期间，得到了很多老师和同学的帮助，在此，致以真诚 的谢意，衷心感谢所有关心和帮助过我的朋友们！最后，感谢在百忙之 中参与评阅论文和参加答辩的专家评委。 参 考 文 献 1 上海纺织学院 哈尔滨工业大学 天津大学.机床设计图册.上海科学 技术出版社，1979 年 12 月 2 机械设计手册编委会.机械设计手册（第 3 版） ，北京：机械工业出 版社，2004 年 8 月 3 盛选禹 唐守琴 等.CATIA 有限元分析命令详解与实例，北京：机 械工业出版社，2005 年 3 月 4 王晓江.机械制造专业英语，北京：机械工业出版社，2009 年 5 月 5 Omron 公司.FA 系统产品综合样本，Omron 公司，2010 年 3 月 6 甘永立 陈晓华.机械精度设计基础，长春：吉林人民出版社，2001 年 2 月 7 王霄 刘会霞等.CATIA V5R17 高级设计实例教程，北京：冶金工业 出版社，2009 年 8 月 8 谭庆昌 赵洪志.机械设计（修订版） ，北京：高等教育出版社， 2009 年 6 月 9 李雪梅.数控机床，北京：电子工业出版社，2008 年 5 月 10 于骏一 邹青.机械制造技术基础（第二版） ，北京：机械工业出版 社，2010 年 3 月 11 侯洪生.机械工程图，北京：科学出版社，2001 年 9 月 12 熊军.数控机床原理与结构，北京：人民邮电出版社，2007 年 9 月 13 夏田.数控加工中心设计.北京：化学工业出版社，2006 年 1 月 14 王仁德.机床数控技术.东北大学出版社，2004 年 5 月 15 张仁贵.材料试验机.中国计量出版社，2010 年 1 月