萬能液壓試驗機的機械傳動系統(tǒng)的設計說明

1、. . . . 22 / 231前言1.1 引言材料試驗機作為一種單獨的產(chǎn)品，誕生于二百多年前的西歐1。液壓萬能材料試驗機是測定材料機械性能的常用設備之一，也有近百年的歷史了，可對各種金屬、非金屬材料進行拉伸、壓縮、彎曲等試驗，測定材料的強度、塑性等指標1 。萬能液壓試驗機主要用于金屬和非金屬的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等試驗, 可廣泛應用于建材、冶金、科研單位、大專院校、質量檢測中心和商品檢驗部門, 是生產(chǎn)、科研和教學等行業(yè)理想的試驗設備2。材料的選取直接影響產(chǎn)品的質量，萬能液壓試驗機的功能就在于測定材料的力學性能，為材料的選取提供依據(jù)。材料在一定條件下會相繼發(fā)生彈性、塑性、斷裂三個變形過程，各

2、個過程中都已有相關的技術標準或規(guī)來規(guī)定出相關性能的技術指標，這些指標的測定就需要萬能液壓試驗機來實現(xiàn)。試驗機設計制造在中國起步較晚，新中國成立以后，黨和政府高度重視計量檢測技術的發(fā)展，在儀表儀器工業(yè)上采取多種重要措施。我國試驗機的設計制造在六十多年得時間里經(jīng)歷了從無到有、從小到大、從單一參數(shù)到多重參數(shù)，靜態(tài)測量到動態(tài)測量的發(fā)展過程。目前我國可生產(chǎn)靜負荷試驗機，例如拉、壓萬能試驗機、扭矩試驗機、松弛試驗機、持久強度試驗機等；動負荷試驗機，例如沖擊試驗機、疲勞試驗機等。中國試驗機發(fā)展可分為幾個階段：五十年代主要從聯(lián)等國引進，六十年代仿制，七十年代定型大批量生產(chǎn)，八十年代可開發(fā)新產(chǎn)品，九十年代以后吸

3、收國外先進技術開發(fā)。長期以來 ，試驗機一直是西方發(fā)達國家對我國尖端科研課題限制出口的產(chǎn)品。經(jīng)過多年的摸索發(fā)展中國試驗機技術水平得到了長足的發(fā)展，與國外試驗機技術水平的差距在逐步縮小，但差距依然存在。1.2 萬能液壓試驗機概述目前，在國使用較為普遍的靜態(tài)材料試壓機主要有液壓萬能試驗機、電子萬能試驗機、扭轉試驗機、壓力試驗機等，而液壓萬能試驗機因其測力和控制方式的不同又可分為擺錘式液壓萬能試驗機、數(shù)顯式液壓萬能試驗機、微機屏顯式液壓萬能試驗機、微機控制電液伺服萬能試驗機等3。液壓萬能試驗機的主要目的是用來測定材料在拉伸、壓縮、彎曲和剪切作用下材料的變形，用來確定產(chǎn)品所需選用材料，以提高產(chǎn)品質量和使

4、用壽命。2 選題的背景與意義2.1 選題背景與意義2.1.1 選題背景長期以來，試驗機同其他精密機床一樣是歐美對我國尖端科研課題限制出口的產(chǎn)品，我國的許多重要的生產(chǎn)、科研部門都不能直接進口某些關鍵材料試驗設備與儀器。隨著科學技術的進步和自動化水平的不斷提高，對材料機械性能實驗的要求越來越高，特別是在實驗的精度，實時顯示，以與數(shù)據(jù)處理等方面都有了更高的要求1。新中國成立以來我國黨和政府高度重視計量檢測技術的發(fā)展，在儀表儀器工業(yè)上采取多種重要措施。我國試驗機的設計制造在六十多年得時間里經(jīng)歷了從無到有、從小到大、從單一參數(shù)到多重參數(shù)，靜態(tài)測量到動態(tài)測量的發(fā)展過程。近年來，隨著我國航空、造船、冶金、化

5、工和機械工業(yè)生產(chǎn)技術的迅猛發(fā)展，對金屬與非金屬材料的試驗提出了越來越高的要求，各種機械產(chǎn)品的重要零件都要在各種情況下進行材料強度試驗。2.1.2 選題目的與意義機械產(chǎn)品的質量除了從產(chǎn)品的結構設計、加工工藝、處理規(guī)等多個方面考慮外，還要考慮產(chǎn)品材料的選擇。在選擇材料的過程中必須知道材料的性能；研究新材料新的加工工藝過程中也要測定材料的機械性能；對大型構件整機試驗時要考慮所用材料與工藝設計是否合理等都需要各種試驗機來測量所需參數(shù)。萬能液壓試驗機的功能就在于通過拉伸、壓縮、彎曲和剪切試驗，確定材料的性能，為產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)提供依據(jù)。試驗機的質量與精確度直接影響實驗結果的準確性。試驗機的工作主要靠液壓

6、系統(tǒng)的傳動，各種液壓元件的選取與確定在試驗機的設計過程中起到了至關重要的作用，另外需要用到蝸輪蝸桿與絲杠的配合。該題目的綜合性較強，可以鞏固和加強所學各科知識提高本人綜合運用知識能力和解決具有一定復雜程度的工程實際問題的能力。實際上，對于工業(yè)生產(chǎn)和各種工程設計而言，試驗機是確保各種機器、車輛、船舶和結構物的合理設計與安全運行的重要檢測設備。材料的合理選取可以使得設計更加合理，更加安全可靠，避免因為設計而出現(xiàn)的材料浪費等設計缺陷，避免了設備使用中事故的發(fā)生。綜上所述，足以說明材料試驗機的發(fā)展對航空、冶金、機械、建筑和造船等行業(yè)在合理設計工程結構、節(jié)約材料、提高產(chǎn)品質量、改進工藝和降低成本等諸多方

7、面的重要意義。此外材料試驗機所涉與的學科領域廣泛，例如高溫技術、低溫技術、真空技術、液壓技術、光學、電子技術、激光技術等等。試驗機還需用到各種測量、記錄和顯示，材料試驗機的發(fā)展，取決于多種學科的技術發(fā)展水平。2.2課題研究的主要容與研究重點2.2.1 課題研究的主要容液壓式萬能試驗機主要用于金屬材料的拉伸、壓縮、剪切和彎曲試驗，是科研單位、冶金和機械制造廠、質檢站和大專院校的必備設備：要求試驗機能夠實現(xiàn)的主要性能參數(shù)為：（1） 最大載荷：300KN（2） 測量圍：0-60KN、0-150KN、0-300KN（3） 拉伸夾頭間最大距離(包括活塞行程)：600mm（4） 上下壓力板尺寸：125mm

8、（5） 圓試樣夾持圍：(1032)mm（6） 扁試樣夾持圍：(040)mm，最大夾持寬度為76mm（7） 活塞上升速度：(0-40)mm/min（8） 外形尺寸：主機：(1000×650×2050)mm，測力機：(1200×750×1800)mm（9） 油缸采用下置式，中橫梁的移動通過蝸輪蝸桿傳動來實現(xiàn)。確定能夠實現(xiàn)以上功能的試驗機傳動方案，完成各個零部件的設計計算和校核，并繪制圖紙，撰寫詳細設計說明書。2.2.2 課題的主要重點、難點(1)承載能力與尺寸承載能力的選取對于萬能液壓試驗機的設計生產(chǎn)有至關重要的作用，承載能力的選定要根據(jù)試樣被拉斷時所需的最

9、大力來決定，以確保萬能液壓試驗機完成預期功能。對于尺寸的來說，試驗機需提供做夠的空間，包括橫向和縱向空間都應該合適。對于某些特殊材料，實驗過程中變形量較大，所以試驗機的垂直尺寸必須有足夠的長度，來確保材料延伸的需要。此外還需考慮特殊夾具，固定裝置等的尺寸。(2)橫梁的剛性橫梁用來確保實驗數(shù)據(jù)的準確性，橫梁剛度的要求至關重要，橫梁的撓度與形變直接影響實驗數(shù)據(jù)，設計過程中需特別注意校核橫梁的強度。(3)絲杠的選取絲杠作為試驗機支持與實驗過程中承載部件，需要單獨驗證絲杠的剛度、強度、使用壽命等參數(shù)。(4)蝸輪蝸桿的設計液壓萬能試驗機的下橫梁通過蝸輪蝸桿實現(xiàn)在絲杠上的上下移動，同時為試驗機上部空間的拉

10、伸試驗提供動力。蝸輪蝸桿傳動需要驗證功率與強度。3 萬能液壓試驗機總體設計3.1 傳動方式萬能試驗機的傳動方式有單絲杠式、雙絲杠式和多絲杠式。單絲杠式難于保證精度，加載時容易偏離中心線，卡死橫梁。多絲杠式結構過于復雜，不適用于本試驗機，故采用雙絲杠式傳動。絲杠下端固定在箱體上，下橫梁的移動靠蝸輪蝸桿傳動實現(xiàn)，蝸輪與絲杠配合采用螺旋傳動。蝸輪蝸桿具有很強的自鎖能力，裝配時必須注意其旋轉方向。同時絲杠副同樣需要自鎖以確保試驗機工作過程中的精度。3.2 總體結構圖3.1萬能液壓試驗機傳動系統(tǒng)原理圖1底座2絲杠 3油缸 4活塞 5按鈕盒 6上橫梁 7立柱 8下橫梁 9工作臺10電機萬能液壓試驗機主要由

11、底座(1)、絲杠(2)、油缸(3)、活塞(4)、工作臺(9)、上橫梁(6)、立柱(7)等組成。工作臺(9)和上橫梁(6)通過立柱(7)連接成一個剛性框架，活塞(4)再通過螺釘與工作臺(9)連接；底座(1)和下橫梁(8)通過絲杠(2)連接成封閉框架，這樣就形成了兩個工作空間：上橫梁(6)和下橫梁(8)之間為拉伸空間可用來做拉伸試驗；下橫梁(8)和工作臺(9)之間為壓縮空間可進行壓縮、彎曲與剪切試驗。結構簡圖見圖3.1。萬能液壓試驗機的主機部分是其主體結構，其所占空間與試驗場地有密切關系，因此，設計是應嚴格按照設計任務所指定的主機尺寸，使其便于安裝和運輸。4 運動動力的設計與計算4.1升降電機的選

12、擇升降電機作用是為下橫梁的移動提供動力，其運動只在空載時供調整夾具位置，雖然試驗機的試驗力較大但調整下橫梁不需要大功率的電動機來帶動，同時升降電機的動作形式要現(xiàn)不同方向的轉動隨時調整故考慮選取小功率的伺服電機，來實現(xiàn)下橫梁的靈活調節(jié)。估算下橫梁的重量為500kg，下橫梁的運動速度為初步定為10mm/s計算得下橫梁運動所需的功率為P=50W，考慮到傳動過程中的功率損失選取電機功率為550W。 可選取EDSMT-2T110-020A型伺服電機，其具體技術參數(shù)見表1：表4.1 110系列伺服電機參數(shù)表電機型號額定功率(KW)額定轉速(rpm) 額定力矩(N·m)峰值力矩(N·m)

13、額定線電壓(V)轉子慣量(KG·m2) EDSMT-2T110-020A0.63000262200.31 ×10-3伺服電機的基本結構如圖2所示圖4.1 110系列伺服電機安裝尺寸4.2蝸輪蝸桿的設計計算蝸桿傳動是可以實現(xiàn)在空間交錯的根軸之間傳遞運動和動力傳遞。采用蝸桿傳動具有以下幾個優(yōu)點：(1)傳動比大，對于單頭蝸桿，蝸桿每旋轉一周，蝸輪只轉過一個齒距，可以實現(xiàn)較大的傳動比，一般情況下單頭蝸桿的傳動比i=580；在分度機構和只傳遞運動的裝置中傳動比可以更大。(2)傳動平穩(wěn)，噪聲低。蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，蝸桿和蝸輪的嚙合是逐漸進入和退出的，同時結合的齒數(shù)較多，從而實現(xiàn)了

14、平穩(wěn)傳動且傳動時噪聲低的傳動特點。(3)當蝸桿的螺旋升角小于嚙合面得當量摩擦角時，蝸桿可以實現(xiàn)自鎖。根據(jù)蝸桿的形狀不同，可以將蝸桿分為以下幾種形式：圓柱蝸桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動。圓柱蝸桿傳動根據(jù)不同的齒廓曲線可分為阿基米德蝸桿(AZ蝸桿)、漸開線蝸桿(ZI蝸桿)、法向直廓蝸桿(ZN蝸桿)以與錐面包絡蝸桿(ZK蝸桿)，根據(jù)GB/T 10085-1998的推薦，一般采用ZI蝸桿和ZK蝸桿兩種。萬能液壓試驗機的減速機只要求能夠帶動下橫梁調節(jié)試驗時所需的位置，且運動速度較低選取功率為0.55KW，蝸桿轉速1400r/min,傳動比i=60，使用壽命在15000h。1選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB/

15、T 10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿(ZI)。2 選擇材料考慮到蝸桿傳動功率小，故蝸桿可以采用45鋼，因希望效率高些，耐磨性好些，故螺桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。蝸輪采用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，進齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。3按齒面接觸疲勞強度進行設計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再校核齒根彎曲疲勞強度，確定傳動中心距由公式 (4.1)(1)確定作用在蝸輪上的轉矩T2按z1=1，估算效率，則(4.2)(2)確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故由表2可得出取載荷分布不均勻系數(shù)表4.2 蝸

16、輪使用系數(shù)工作類型載荷性質均勻、無沖擊不均勻、小沖擊不均勻、大沖擊每小時啟動次數(shù)25255050啟動載荷小較大大KA11.151.2得選取KA=1.15；由于轉速不高，沖擊不大，可選取動載系數(shù)Kv=1.05；則：K=KAKv=1.151×1.05=1.21(4.3)(3)確定彈性影響系數(shù)ZE因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿進行配合故ZE=160(MP(4)確定接觸系數(shù)先假設蝸桿分度圓直徑d1和傳動中心距a的比值=0.35，可查得=2.9(5)確定許用接觸應力H根據(jù)蝸輪材料鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC查表得H =268MPa表4 .3鑄錫磷青銅蝸

17、輪的基本許用應力H蝸輪材料鑄造方法蝸輪螺旋面硬度45HRC45HRC鑄錫磷青銅ZCuSn10P1沙模鑄造150180金屬模鑄造220268應力循環(huán)次數(shù)N=60jn2Lh=4.32×107(4.4)壽命系數(shù)=0.833 (4.5)則H=KHN·H =223(MPa) (4.6)(6)計算中心距=78(mm) (4.7)取中心距a=125(mm)，因i=60，故從表中可查得模數(shù)應取m=3.15，蝸輪分度圓直徑d1=56(mm)，此時=0.45，可查得，因此以上計算結果可用。表4.4 普通圓柱蝸桿基本尺寸和參數(shù)與其與蝸輪參數(shù)的匹配中心距a模數(shù)m分度圓直徑d1蝸桿頭數(shù)z1直徑系數(shù)q

18、分度圓導程角蝸輪齒數(shù)變位系數(shù)80235.5117.753°132862+0.1254蝸輪與蝸桿的主要幾何參數(shù)與幾何尺寸（1） 蝸桿軸向齒距Pa=6.28(mm)；直徑系數(shù)q=17.75；齒頂圓直徑da1=d1+2m=39.5(mm)；齒根圓直徑df1=d1-2.4m=48.44(mm)；分度圓導程角=3°1328。（2） 蝸輪蝸輪齒數(shù)z2=62；變位系數(shù)x2=+0.125傳動比i=蝸輪分度圓直徑d2=mz2=124(mm) (4.8)蝸輪喉圓直徑da2=d2+2ha2=128.5(mm) (4.9)蝸輪齒根圓直徑df2=d2-2hf2=119.5(mm) (4.10)蝸輪咽

19、喉母圓半徑rg2=a-1/2da2=15.75(mm) (4.11)5 校核齒根彎曲疲勞強度 (4.12)當量齒數(shù)=62=z2(4.13)根據(jù)x2=-0.2063，zv2=62可查圖得齒形系數(shù)YFa2=2.8螺旋角系數(shù)=0.98(4.14)許用彎曲應力鑄錫磷青銅鑄造的蝸輪的基本許用彎曲應力查表5得=56(MPa)表4.5蝸輪的基本許用彎曲應力蝸輪材料鑄造方法單側工作雙側工作鑄錫青銅沙模鑄造4029金屬模鑄造5640壽命系數(shù) (4.15)=56×0.66MPa=36.96(MPa)(MPa)彎曲強度滿足要求。4.3上下橫梁的剛度校核試驗機上橫梁和立柱以與工作臺所構成的剛性空間可隨油缸的

20、活動而活動，下半部分下橫梁和工作臺之間為壓縮區(qū)域，通過更換不同的壓板、壓頭、彎曲用工作或后支座可以進行壓縮、彎曲和剪切試驗。油缸還可帶動上橫梁向上移動使得上橫梁和下橫梁之間的距離增大又來做拉伸試驗。無論是拉伸還是壓縮試驗都需要橫梁來承受較大的力，因此必須校核橫梁的剛度。4.3.1下橫梁的剛度校核下橫梁在加載過程中會產(chǎn)生一定的變形量，其大小直接影響萬能試驗機的精度，因此必須對下橫梁的剛度進行校核。對于所設計的300KN萬能液壓試驗機，其許用變形量為y=0.5(mm)。下橫梁在加載過程中的受力變形是典型的兩端固定，中心受力的剛性結構其簡化圖如圖3圖4.2下橫梁受力結構簡圖由材料力學相關知識可知變形

21、量最大的地方是其中點，其最大變形公式為：(4.16)式中：P最大載荷，P=360KN； L梁的跨距，L=850mm； E材料的彈性模量，E=2.1×105N/mm3； I橫截面的慣性矩，橫梁的截面形式為：圖4.3 下橫梁截面形式下橫梁慣性矩I計算過程如下：由材料力學相關知識可知，圖形的形心必然在其對稱軸上，為了確定 取參考系如圖3所示，則：=75(mm) (4.17)慣性矩I=Izc+b2A=4.5×108(mm)計算得=0.48(mm) (4.18)ymax<y下橫梁的剛度符合設計要求，合格。4.3.2 上橫梁的剛度校核上橫梁的變形同樣影響試驗機的試驗精度，其受力情

22、況可簡化為圖5形式，橫梁截面形式如圖6所示：其受力計算與下橫梁受力分系相似，慣性矩=4.3×109(mm4) (4.19)圖4.4 上橫梁受力結構簡圖圖4.5上橫梁截面形式計算ymax=0.32(mm)ymax<y上橫梁剛度符合設計要求，合格。4.4絲杠的校核萬能試驗機工作時，絲杠主要承受軸向壓力的作用，同時螺桿和螺母的旋和螺紋間有較大的相對滑動，其失效形式為螺紋磨損，其基本尺寸的確定也是由耐磨條件所決定的此外還要求有較強的自鎖能力，需要對其進行自鎖性的校核。絲杠傳動其實是一種螺旋傳動，其主要結構是指螺桿、螺母的固定支撐形式。螺旋傳動的工作剛度與精度和支承結構有直接關系，當螺桿

23、短而粗且垂直布置是，比如起重與加壓裝置的傳力螺旋，可利用螺母本身作為支承5。當螺桿細長其水平布置時，如機床的傳導螺旋(絲杠)等應在螺桿的兩端或中間附加支承,以調高螺桿的工作剛度5。本試驗機中絲杠隨較長，但是其豎直安裝，可利用螺母本身作為支承，因為螺母安裝在下橫梁中可以很好的起到支承絲杠提高其剛度的效果。螺母的結構有整體螺母、組合螺母和剖分式螺母等形式5。整體螺母簡單，但由于磨損產(chǎn)生的軸向間隙不能補償，只適用于精度要求較低的螺旋傳動中使用5。對于經(jīng)常雙向傳動的傳導螺旋，為了消除軸向間隙和補償旋和螺紋的磨損，避免方向傳動時的空行程，常采用組合螺母或剖分螺母5。萬能液壓試驗機的傳動屬于精密傳動，軸向

24、間隙和螺紋磨損對于實驗結果有很大的影響，故應該選取組合式螺母傳動?；瑒勇菪捎玫穆菁y類型有矩形、梯形和鋸齒形5。其中梯形和鋸齒形應用最廣,螺桿常用右旋螺紋，只有在某些特殊的場合，比如車床的橫向進給絲杠，為了符合操作習慣才采用左旋螺紋5。傳力螺旋和調整螺旋要求自鎖時,應采用單線螺紋5。對于傳導螺旋，為了提高其傳動效率與支線的運動速度可采用多線螺紋5。試驗機要求較強的自鎖能力，可采用單線，右旋螺紋。綜上所述，萬能液壓試驗機的絲杠形式為右旋單線螺紋，豎直安裝，螺母才用組合形式，同時螺母起到支承絲杠的作用。為了支承橫梁必使其上下移動過程中平穩(wěn)傳動采用雙絲杠結構，是兩個絲杠上的螺母同時旋轉帶動下橫梁上下

25、移動。4.4.1耐磨性計算滑動螺旋的磨損與螺紋的工作面上的壓力、滑動速度、螺紋表面的粗擦度以與潤滑等因素有關。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺旋副簡越容易形成過度磨損。因此，試驗機絲杠的耐磨計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力p使其小于材料的許用壓力p。如圖7所示作用于絲杠上的軸向力為F，螺紋的承壓面積(螺紋工作表面投影道垂直于軸向力的平面上的面積)為A，螺紋中徑為d2，螺紋工作高度h，螺紋螺距為P，螺母高度為H，螺紋的工作圈數(shù)為,則螺紋工作面上的耐磨性條件為： (4.20)圖4.6 螺旋副受力圖試驗機絲杠選取按螺紋選取標準公稱直徑：d=52(mm)，螺距P=8(mm)，外螺紋小徑d

26、3=d-9=43(mm)，外螺紋中徑D2=d2=d-4=48(mm)，螺紋大徑D4=d+1=53(mm)，螺紋小徑D1=d-8=44(mm)，螺紋工作高度h=4.5(mm)，螺旋升角材料為鋼。螺母材料為青銅高度可按照式H=得192(mm)由于萬能液壓試驗機的傳動精度高，載荷較大，要求使用壽命較長式中取4。絲杠的主要軸向力F取300000N將上列數(shù)值代入耐磨性計算公式得p=18.4MP，小于鋼-青銅材料下的滑動螺旋副在低速運動下的許用壓力值p=1825MP。選取的絲杠與螺母符合試驗機的實際要求。4.4.2自鎖條件的計算螺旋副的自鎖條件應該滿足公式(4.21)式中為螺旋升角，為當量摩擦角，為螺旋副

27、的當量摩擦系數(shù)，f為摩擦系數(shù)查表6后取f=0.10表4.6 滑動螺旋副材料的需用壓力與摩擦系數(shù)螺桿-螺母材料滑動速度許用壓力摩擦系數(shù)鋼-青銅低速18250.080.10經(jīng)計算得=9.8符合的自鎖條件。綜上所述所選絲杠與螺母符合所需設計的萬能液壓試驗機的工作要求4.5軸承的選擇萬能試驗機支承蝸輪的軸承需選用滾動軸承，這一方面無需討論。滾動軸承作為現(xiàn)代機器中廣泛應用的部件之一，是主要依靠元件間的滾動接觸來支承傳動的零件。滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標準化，并由專業(yè)的工廠大批量生產(chǎn)與供應各種常用規(guī)格的軸承。軸承的、外圈和滾動體一般用高碳鉻軸承鋼GCr15或滲碳軸承鋼制造，熱處理后的硬度不低于60HRC,由于

28、一般軸承元件都經(jīng)過150的回火處理，所以通常軸承的工作溫度不高于120時，元件的硬度不會發(fā)生變化。滾動軸承根據(jù)承受的外載荷的不同可分為向心軸承、推力軸承以與向心推力軸承三大類。主要承受徑向載荷的軸承叫做向心軸承，其中有個別的幾中類型可承受不大的軸向載荷；只能承受軸向載荷的軸承稱為推力軸承，推力軸承中與軸頸配合的元件稱為軸圈，與機座配合的元件稱為底圈；同時承受徑向載荷和軸向載荷的元件稱為向心推力軸承。萬能試驗機中的蝸桿減速器運動時同時受到軸向力與徑向力的作用，可選擇角接觸球軸承。由于軸承在萬能液壓試驗機中的作用是支承蝸桿，而蝸桿的運動只是帶動橫梁的下移動，此過程中的力與扭矩都不大，可根據(jù)蝸桿軸肩

29、的尺寸選擇軸承。根據(jù)蝸桿的計算選擇角接觸球軸承7006C4.6立柱的強度校核選取直徑為52mm的立柱來支承上橫梁，材料為45鋼。立柱在試驗時承受力為300KN，根據(jù)材料力學的基本原理拉伸實驗室每根立柱承受力為150KN，可以得出查表可得45鋼的許用應力=353MPa,符合材料使用條件，所選立柱可用于萬能液壓試驗機的使用4.7其他注意事項4.7.1萬能液壓試驗機的安裝萬能液壓試驗機必須在正確的安裝下才能準確的測量實驗數(shù)據(jù)，試驗機的安裝需要特別注意試驗機的垂直度。試驗機安裝的垂直度直接影響材料在拉伸、壓縮試驗時的精確度，只有在安裝準確的情況下才能使得試樣按照軸線方向進行拉伸試驗去報精度；試驗機的垂

30、直度同時影響立柱與下橫梁之間的摩擦，在垂直度無法得到保障是立柱與下橫梁容易發(fā)生磨損使試驗機壽命降低。因此在試驗機使用時必須正確安裝，以保證測量精度，提高試驗機的使用壽命。4.7.2萬能液壓試驗機的維護和保養(yǎng)萬能液壓試驗機作為試驗機械必須保證其清潔度，試驗機的安裝環(huán)境應該是清潔、干燥、無振動、沒有腐蝕性介質的環(huán)境，室溫應控制在1035，另外應有充裕的空間供試驗機的使用和日常維護；為避免電磁對試驗機的干擾，試驗機必須接地線；液壓油的使用應該根據(jù)實際情況選取，南方和北方地區(qū)氣候差異明顯所使用的液壓油牌號應有所區(qū)別；長期頻繁使用試驗機應定期檢查液壓油的情況，避免試驗機壽命因液壓油減少和變質而降低；試驗

31、機在試驗過程中往往要承受較大的沖擊和強烈的震動，因此要定期檢查試驗機重要連接；試驗機的工作臺和鉗口處應在試驗完成后進行清理，特別是在做混凝土和螺紋鋼的試驗后要清理掉碎塊和氧化皮。5 結 論本次設計的題目是萬能液壓試驗機的機械傳動系統(tǒng)那個，在查閱大量資料的基礎上，經(jīng)過計算，基本上完成了其結構設計，對本機的性能和特點也有了很深的了解，對其可行性和安全性能進行了初步計算。本機可實現(xiàn)300KN的試驗力對試樣進行拉伸，壓縮，彎曲，剪切等試驗，本次畢業(yè)設計的萬能液壓試驗機采取油缸下置式，主機剛度較油缸上置式試壓機大幅度提高，試驗機的下橫梁采用蝸輪蝸桿傳動可精確的調節(jié)下橫梁的位置為試樣的夾取提供了方便，工作

32、臺可安裝多種夾具，實現(xiàn)多種不同的試驗。首先由于本試驗機的功能較多可實現(xiàn)拉伸、壓縮、彎曲與剪切等不同的試驗目的，從經(jīng)濟方面考慮提高了機器功能減少了對試驗設備的投資，可節(jié)約成本，最大的優(yōu)化資源。其次，本機采用液壓動力，可以實現(xiàn)較大的試驗力，同時試驗精度得到了有效的保證?？梢?，本設備在設計過程中充分考慮到了生產(chǎn)過程，操作人員，環(huán)境，經(jīng)濟型，可加工性，綠色設計，一機多用等諸多方面，此設備可完全勝任各種試樣的不同試驗，使設備在試驗過程中發(fā)揮其最大的潛力，可獲得良好的經(jīng)濟效益與試驗結果，實現(xiàn)最優(yōu)化配置。參 考 文 獻1 王庭俊,周建華.液壓萬能材料試驗機的自動化改造.現(xiàn)代制造技術與裝備J.2009,(5)

33、:42-442 黃星寧,磊.WE型液壓萬能試驗機的基本原理 .計量與測試技術J.2010,(04):153 房文平,孔慶瑞,和續(xù)勇.WES-1000D電液萬能試驗機的研制.試驗技術與試驗機J.2008.(1):59-624濮良貴,繼名剛.機械設計M,第八版.高等教育2006.5:93-1015志軍,露春.液壓萬能材料試驗機的技術改造試驗技術與試驗機J.2007,(3):63-676念生,朱德泉,偉偉.無需調零的液壓萬能材料試驗機的設計.機械工程J師.2008(1):1027許志軍,王光福.基于電液比例閥控制的液壓萬能試驗機系統(tǒng)模糊PID控制研究.自動化與儀器儀表J.2010,(5):5-78裴艷陽,黃茂菲.WE型液壓式萬能材料試驗機常見故障分析.大眾科技J.2010,(1):1249小萍,偉東.液壓萬能試驗機常見故障排除方法.液壓與氣動J.2003,(6):45-4710旭.“和田十二法”在液壓式萬能試驗機中的設計應用.中州大學學報J.2010, 7(3):124-12611齊向陽,輝,閆洪峰,汪瑞軍,樹君,高艷雯,方濤,清林.電子式萬能試驗機的研制.嵌入式系統(tǒng)應用J.2010, (2):73-7512喬焰輝,建永,周德坤,賈雙林,忠山.液壓萬能材料試