万能材料试验机设计开题报告

机械科学与工程学院本科生毕业设计（论文）开题报告学生姓名：张庆彬学 号：14030925班 级:专业：机械工程及自动化 指导教师：李凤开题报告一、课题介绍：课题名称：万能材料试验机CAD课题背景：试验机行业是静、动态力学性能试验仪器、试验设备、试验装置和无损检 测仪器设备的生产制造业。试验机行业已有五十多年的发展史，其发源地在我国的东北吉林省长春市。 随着各行各业对试验机产品需求的增长，随着我国生产制造水平的不断提高和 测试技术的飞速发展，目前生产试验机的公司和企业已遍布全国各地，生产着 几百种规格、型号和系列的试验机产品，有的试验机产品已出口到国外，远销 到亚洲和欧美市场，具有一定的竞争能力。试验机行业主要生产制造以下八类产品：1. 金属材料试验机；2. 非金属材料试验机；3. 力与变形测试仪器（力传感器、测力仪、位移传感器、引伸计、加速度 计等）；4. 包装件与工艺性能试验机（包括包装件跌落试验机、包装件冲击试验机、 摩擦磨损试验机、弯折试验机、校直机等）；5. 平衡机（包括现场平衡仪）；6. 振动台（包括冲击台与碰撞试验台）；7. 无损检测仪器（磁粉探伤机、X射线探伤机、Y射线探伤机、超声探伤 仪、涡流探伤仪、声发射检测仪等）；8. 试验机功能附件和与试验机相关的试验仪器与设备。试验机是试验、检测材料（金属材料、非金属材料）零部件、构件和结构 的强度、刚度、硬度、弹性、塑性、韧性、延性和表面与内部缺陷的仪器设备、 系统或装置。大多数试验机是集机一光一电一液于一体的技术密集型高科技产 品，多数产品均属于计量器具。试验机广泛应于用工矿企业、计量、学校的现 场和实验室，其应用领域涉及到机械、冶金、建筑、航空、航天、军工、交通、 运输、质检、计量、教育、医疗等各行各业。试验机行业多年来定期和不定期地通过全国试验机标准化技术委员会开展 标准化活动；通过国家试验机质量监督检验中心开展质量检验活动；通过中国 仪器仪表行业协会试验仪器分会开展行业活动；通过中国仪器仪表学会试验机 分会开展学术活动国外，在工业比较发达的国家中，对于试验机的研制和生产，都是比较重 视的。这是因为，材料试验机作为一个基础工业部门，对于工业生产和科研工 作有直接的不容忽视的影响。实际上，对于工业生产和各种工程设计来说，材料试确保各种机器，车辆， 船舶和结构物的合理设计与安全运行的重要测试设备。因为，为了既经济又安 全可靠地从事各种工程设计，必须根据材料的机械性能选取合适的材料。否则， 可能造成浪费，或者导致发生严重的事故。而要获得准确的材料机械性能数据， 只有使用材料试验机。在工业生产特别是军事工业生产中，为了保证产品质量，常常需要对各种 材料和零部件或整机进行检定和测试。许多重要性的热处理零部件，如轧钢机 的钢辊，机器的主轴和汽车的连杆等，都要百分之百的进行硬度检定。在冶金工业生产中，随着科学技术的飞速发展，也提出了许多新问题。例 如现代技术的发展，需要一些具有特殊性能的，能在高温，低温，高压，高速 成以及各种复杂条件下工作的材料，因此必须研制新型材料与合金。钢铁厂生 的的钢杰，也需要随时检验。显而易见，所有这些研究和检验工作，离开材料 试验机是无法进行的。近看年来，随着航空，冶金，造船，化工和机械工业生产技术水平的迅速 发民法，对金属材料试验提出的要求也越来越高，许多产品的重要的零部件甚 至整机，常常需要在各种复杂的情况下进行模拟试验。因此，在材料试验机中 不断地采用了一些新技术，例如电液伺服系统，电子计算机等。所有这些新技 术的应用，不仅使材料试验机的性能在为提高，而且使材料试验机的结构也随 之发生了很大的变化。近来国外生产的一些万能试验机，四于应用了一些新技术，试验机的性能 有所提高，应用范围也有所扩大。这种试验机除了能做拉压，弯，剪切等表态 试验外，还可以做蠕变和松弛试验，有的还能做动态试验，测定材料的疲劳极 限。国外生产的万能试验机和拉力试验机，主要分为机械式，液压式和电子式 三种。近来电液伺服系统万能试验机后来居上。此外，有时又按其他特征分为 高温，低温，大型，微型和自动试验机等。机械式万能试验机的加荷机械和测力机械一般采用机械传动装置。这种试 验机具有足够的精度和稳定性。但负荷能力受到一定限制，最大负荷多在10 吨以下。因测力机械的惯性较大，加荷速度受到一定限制。所以，国外一些主 要生产厂已经不再生产，有的仅放在次要的地位。十五期间试验机行业的市场需求量将包含下列几个方面：一、能源领域“十五”期间，我国将继续发展一批大型能源工程项目。如30万千瓦和 60万千瓦大型火电机组。2010年前，我国将建造百万千瓦级核电站15座左右； 三峡水电站机组单机容量为700兆瓦，共24台机组。试验机行业可为承担工程 建设任务的汽轮机、锅炉、电机、发电厂和电缆等大型的企业提供配套服务。 预计可以提供平衡试验设备、振动试验设备、冲击试验设备及无损检测设备等 几十个品种，上百台（套）。还能为能源系统中的大型炼油设备、储能设备及核 电站的安全可靠提供质量监探和故障诊断设备仪器达5000多台，满足率达到 80%以上。二、交通领域汽车方面：“十五”至2010年，我国汽车工业年产量和总保有量将继续提 升。2000年汽车保有量约为1800万一2100万辆，当年汽车需求量为250万一 300万辆；2010年保有量约为4400万一5000万辆，当年汽车需求量为550万 -650万辆。“九五”期间预算投资1400亿元，到2010年汽车工业将成为国民 经济的支柱产业，所以“九五”期间将会更加加大投资。其中，将有相当比例 的资金用于建设高水平的国家、行业重点试验室或工程技术中心。如轮胎实验 室、整车动力学实验室、材料研究室、实车碰撞实验室，因此必将购置大量的 汽车材料、零部件及整车性能试验设备。预计“十五”期间，试验机行业能满 足汽车工业发展所需测试仪器和设备将由目前的60%提高到80%左右。另外，为 我国“三大三小”轿车生产基地所需测试设备近400个品种1万多台（套）中， 可提供整车性能衣零部件在线测试设备约占总需求的50%以上。近些年建立的 汽车维修点全国现有14万个，需要增添和购置大量的如轮胎平衡机、尾气排放 等必要的检测设备。铁道运输方面：预计2000年，我国发展内燃摩托车和电力摩托车1500台， 客车3400辆，货车3400辆。“十五”期间，我国将大力发展地铁、城市轨道车 辆，为解决摩托车发动机、缸套、连杆、活塞等关键工艺需要一批高精度的工 艺试验设备。其中，可为轨道桥梁强度试验提供2000吨以上大型结构万能试验 机。航空航天方面：我国的航空航天已发展成为具有一定科技水平和相当规模 的产业部门。随着航天航空技术的迅猛发展，对航空航天材料、零部件、整机 性能及结构强度的要越来越高。如对耐高温材料陀螺轴、起落架、叶片、叶轮 和机翼等结构的安全可靠要求也越来越迫切。因此需要大力发展和提供成套模 拟振动试验设备、扭转疲劳试验设备和平衡自动线。三、冶金系统改扩建鞍钢、宝钢、武钢四大钢厂及其他大型钢铁企业的改造，这势必需 要大量的成套金属材料试验机。四、轻纺建材工业方面预测“十五”期间我国将大力发展造纸、皮革加工、橡胶、工业与民用建 筑材料、工业与民用陶瓷以及化纤、毛棉纺、丝绸合成材料等轻工纺织业。预 计试验机行业将为轻纺、建材市场提供橡胶、皮革、纸张、纤维和建材等非金 属精密测试仪器上万台（套）。其中，纺织纤维检测设备达5000台（套）、建材 达1万台（套）以上，可满足轻纺、建材所需测试仪器的90%以上。五、医疗卫生方面预计“十五”期间，试验机行业可为我国县级以上医院（约3000个）提供 先进医用超声实时显像诊断仪等精密医疗检测设备5000多台（套）。若按超声 显像诊断仪平均1万人一台计算，总需求将超过10万台。六、农业方面1988年国家在6个方面投入2600亿元，其中与仪器仪表行业直接有关的 有500亿斤国家粮库建设用的汽车衡、温湿度传感器和控制系统等。工作内容和要求：包括资料查询，查找与试验机相关的新技术，目前国内试验机现状，国 外试验机发展情况以及对未来几年内试验机可能的发展方向。根据所掌握的最 新资料确定几个可能的万能试验机的方案方向，再进一步考察，从实际出发， 确定方案的可行性。接下来进行总体方案的设计，并时刻考虑新技术的加入， 已经成熟的技术是相对稳定的，两方面结合起来才能更大的提高试验机的稳定 性和技术含量。总体方案确定后进行运动动力学设计，其中有些要计算，有些 要用到软件分析，传统设计与现代设计方法相结合，保证更高的效率和成功率。 在设计过程中可能出现反复，在不断改进中提高系统的性能。其中要查看许多 标准，按标准设计计算。一些常用结构最好用现在应用比较成熟的，确保系统 稳定，最后绘图。课题的重点和难点：保证系统稳定性和精度加入现代技术使该试验机成为既可靠又有技术含 量的现代产品，其中新的思想很重要，但完全脱离现有产品也是不切实际的， 要把握一个度的问题。可能用到的主要知识和技能：设计万能试验机可能会用到的知识包括一些基础知识材料力学，理论力学 等，电子技术，传感器技术，同时也有计算机方面的知识，绘图，工程软件等。 需要自学的知识和技能：与试验机有关各各方面的知识，CAD技术的一些新的应用。二、工作计划3月26日-4月6日1. 翻译论文（字数5000字左右）2. 调研（网上调研，工厂调研，课题研究）3. 开题报告撰写4月7日-4月27日（总体设计计算，总装图）4月28日-5月18日（零部件设计计算，零件图）三、参考文献1. 机械设计/谭庆昌，赵洪志主编.一北京：高等教育出版社，2004.72. 材料力学/聂毓琴，孟广伟主编.一北京：机械工业出版社，2004.23. 工程分析及电子样机模拟：CATIA V5在工程实践中的应该/高秀华等编著.一北京：化学工业出版社，2004.84. 机电传动控制/邓星钟主编武汉：华中科技大学出版社，2001.3