四轴旋转弯曲疲劳试验机的设计(有全套图纸）.doc

本科毕业设计论文本科毕业设计论文题 目 四轴旋转弯曲疲劳试验机的设计 专业名称 航空宇航制造工程 学生姓名 吕苗苗 指导教师 陶华 毕业时间 2005年7月 7设计论文毕业 任务书一、题目 四轴旋转弯曲疲劳试验机的设计二、研究背景及意义目前的弯曲疲劳试验机大多一次只能对单根试件进行疲劳试验。疲劳试验周期长，效率低，能量耗费大，试验成本较高。因此有必要研制能够对多个试件同时进行旋转弯曲或拉伸疲劳试验的多轴疲劳试验机。三、研究目标与内容目标：完成四轴旋转弯曲疲劳试验机各部分的原理设计及其图纸设计。内容：给定驱动形式下的四轴旋转弯曲疲劳试验机的执行机构与加载结构的结构设计。要求：需要有对结构强度等的校核，优化。需要有最终的加工图纸与装配图纸。四、进度安排第五周第六周：查阅相关资料；第六周第七周：翻译相关英文资料；第八周第十周：制定23套不同的方案的四轴旋转弯曲疲劳试验机的结构草图，并进行比较，选取一方案；第十一周第十四周：确定结构草图的动力与传动、加载机构、总体结构各基本尺寸、参数，并完成对各主要部分进行静强度和疲劳强度等校核；第十五周：绘制二维主要零件图纸及总体装配图纸，三维零件实体模型以及装配模型；第十六周第十七周：撰写论文；第十八周：论文答辩。五、参考资料机械设计机械设机新论电工速查速算手册Solid Works 2004使用指南中国航空材料手册目 录目 录1摘要1ABSTRACT1第一章 前 言错误！未定义书签。1.1研究背景与意义错误！未定义书签。1.1.1疲劳研究背景错误！未定义书签。1.1.2疲劳试验机的研究意义错误！未定义书签。1.2目前的疲劳研究方法错误！未定义书签。1.3国内外研究现状与分析错误！未定义书签。1.3.1国外的研究现状：错误！未定义书签。1.3.2 国内的研究现状错误！未定义书签。第二章 设计目的、任务和各设计阶段任务的确定错误！未定义书签。2.1设计目的错误！未定义书签。2.2 设计任务确定错误！未定义书签。2.2.1确定试验机总框架图错误！未定义书签。2.3设计阶段确定错误！未定义书签。第三章设计装配图错误！未定义书签。3.1轴的结构设计错误！未定义书签。3.1.1轴的初步计算错误！未定义书签。3.1.2轴的结构设计错误！未定义书签。3.2支承结构设计错误！未定义书签。3.2.1轴承的选择错误！未定义书签。3.2.2.甩油环错误！未定义书签。3.2.3.轴承座错误！未定义书签。3.2.4.轴承盖错误！未定义书签。3.2.5.支承结构的安装与拆卸错误！未定义书签。3.2.6轴上支承零件位置的确定错误！未定义书签。3.3轴的强度校核错误！未定义书签。3.3.1轴的疲劳强度校核错误！未定义书签。3.3.2轴的静强度验算错误！未定义书签。3.3.3轴的刚度验算错误！未定义书签。3.4夹持部分设计错误！未定义书签。3.4.1试件的标准错误！未定义书签。3.4.2结构设计错误！未定义书签。3.5加载部分设计错误！未定义书签。第四章绘制装配图错误！未定义书签。4.1概述错误！未定义书签。4.2装配图的尺寸、技术要求及零件明细表错误！未定义书签。4.2.1配合尺寸的选择错误！未定义书签。4.2.2技术要求错误！未定义书签。4.2.3零件编号错误！未定义书签。4.2.4编写零件明细表、标题栏错误！未定义书签。4.2.5检查装配图错误！未定义书签。第五章绘制零件工作图错误！未定义书签。5.1 概述错误！未定义书签。5.2轴的零件工作图1总结与展望1致谢1参考文献1摘要本文简述了国内外在旋转弯曲疲劳试验机研制领域的发展现状，论述了我国设计并拥有高精度、高效率旋转弯曲疲劳试验机的必要性，并对一个自行研制的四轴旋转弯曲疲劳试验机的设计过程和功能进行了详细地介绍。本文设计的疲劳试验机，主要用于圆柱形试件的疲劳试验，特点是可同时对四根试件进行试验，以数字显示疲劳循环次数，试件断裂后自动停机，操作方便可靠，为研究材料的疲劳断裂提供了重要的工具与手段。作者重点论述了试验机传动、夹持、加载部分的结构设计，主轴和轴承的强度校核，并且利用Auto CAD画图软件提供了整个疲劳试验机的装配图，为进一步了解疲劳试验机提供了途径。关键字 弯曲疲劳试验机；结构设计；强度校核；公差配合；装配图。ABSTRACT In the paper, the development in the manufacture of rotating bending fatigue machine is outlined, and the necessity for china to design and manufacture the rotating bending fatigue machine which is high quality and high efficiency is discussed . The design process and the performance of the 4-axises rotating bending machine made by the author is mainly presented in this paper. This machine is used for the column fatigue test specimens. It can work with four fatigue test specimens at one time .It is special because of its directly show of the number of fatigue cycles and self-stop device .it also operates conveniently and reliably. In this paper，the author will describe not only the design process of the principal axis、the clamp and the method to load ，but also the check of strength、the choice of the tolerance。In the end，it offers a assembly drawing ，which provides a way to know the fatigue machine more。Key words ： fatigue machine； design process ; the check of strength; tolerance; assembly drawing。 完成机器的装配图设计以后，可以根据装配图进一步绘制零件工作图。零件工作图作为生产和检验的主要技术文件，必须包含制造和检验的全部内容。为此，在设计和绘制零件图时应符合下面提出的要求。（1）正确布置和选择视图，视图和剖面线的数量应该尽量少，但必须完整而且清楚地表示出内部和外部的结构形状和尺寸大小。（2）零件图上要标出制造和检验所需要的全部尺寸（既要完备，又不许重复），特别要注意正确选择标注尺寸的基准面。此外，还应该注出必要的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等。普通试验机零件的公差等级可以按照68级选择，特别重要的地方（如与滚动轴承孔有配合关系的轴径处）按照6级选择，大多数按照8级选择。（3）凡是不方便使用规定的符号和标志在图上直接标注的技术要求和注意事项，应该用文字在技术条件中逐项进行说明。文字要简练、准确，避免引起误解。（4）设计绘制的零件图必须符合机械制图标准的规定。所有标注必须规范化，并且按照一定的规律排列整齐。标注的数字、符号和说明性质的文字要工整、清楚。5.2轴的零件工作图轴类零件一般只用一个主要视图表示即可。在有键槽和孔的地方，增加必要的剖视图或剖面图。对于不易表达清楚的局部，例如退刀槽、中心孔等等，必要时应该绘制局部放大图。1.尺寸标注轴类零件的尺寸主要是直径和长度，直径尺寸可以直接标注在相应的各段的直径处，必要时候可以标注在引出线上。标注时应该注意：1）基准面的选择。应该以工艺基准面作为标注轴向尺寸的主要基准面。2）应注意在标注轴向尺寸时不要出现封闭尺寸链。2形位公差加工表面形状或位置公差公差等级与普通精度等级滚动轴承配合的两个支承圆柱表面轴心线的位置精度同轴度6级或者7级与普通精度等级滚动轴承配合的圆柱表面圆柱度6级定位端面垂直度6级或者7级与传动零件轮毂孔的配合表面径向跳动6级或者7级平键键槽宽度对轴心线的位置精度对称度79级3.表面粗糙度加工表面表面粗糙度与传动零件等轮毂孔的配合表面或者与普通精度等级滚动轴承相互配合的表面或者定位端面平键键槽表面或者非配合的圆柱表面或者自由端面及倒角表面或者4.技术要求轴类零件图上应该提出的技术要求一般包括以下几项内容：（1）材料的热处理（如调质处理）和硬度。（2）对图上未注明倒角和圆角的说明。5.设计中，非标准件比较多，具体的绘制过程在此不做一一介绍，具体见详图。总结与展望经过两个多月的辛苦劳动，本四轴弯曲疲劳试验机的结构设计已基本完成。该机功能上可以实现对金属及其合金材料在室温条件下进行的纯弯曲疲劳试验，测定金属材料在一定的对称反复交变的弯曲应力作用下的弯曲疲劳寿命。试验机可同时对4个试件（标准件）进行试验，试件的夹持方式是悬臂式，可快速有效装夹试件。数字显示疲劳次数、试件断裂后自动停机。 主要技术参数：1）. 电动机转速：1500 r/min2）. 试样转速：3000r/min3）. 加载载荷：1Kg、3Kg、5Kg。4）. 弯矩相对误差：1%5）. 计数器容量：1107设计一整台机器包含的项目繁多，需要投入很大的人力和物力。由于时间上的限制，以及设计者对机械设计缺乏足够的经验、对机械整体的自动控制缺乏了解，本试验机的基本结构虽然已经完成，但在细节上仍然存在着很大的改进和优化的空间。1）电动机支架的设计。为了接触良好、定位准确等，接触面应该有较高的精度和表面粗糙度。在设计过程中，为了制造简单、节省材料、减少成本的需要，在平面面积较大的情况下，接触部分应该作成一个凸台。在电动机支架这个零件的设计上，作者忽略了这一点。2）弯曲疲劳试验机的结构初步完成，在此结构的基础上，可以稍做修改，完成一个拉压疲劳试验机。 设计一个拉压疲劳试验机的关键是把旋转运动转化为直线运动。这样的机构有很多，比如：连杆机构、凸轮机构、偏心轮机构、蜗杆机构等。作者初步分析利用偏心轮机构比较简单而且能很好地实现功能。 对于以上作者所遗留的问题，希望以后有机会将其继续完成。致谢首先感谢西北工业大学四年来对作者的教育和培养!本文是在陶华教授的悉心指导和严格要求下完成的，在论文完成过程中，陶老师始终给我以宝贵的意见和严格的要求，并给了我大力的鼓舞和支持，他渊博的知识、严谨的治学态度、事实求是的工作作风使我终身受益。值此论文完成之际，谨向陶老师几个月来的辛勤教诲和指导表示衷心的感谢。感谢尹子栋师兄，张培培师姐，冯翃翎师姐，他们在论文完成过程中，不断地给我提出新的意见和建议，使我少走了许多弯路。感谢夏哲同学，在共同协作完成论文的同时，也不断地给予我支持与鼓舞。感谢313体舍友，她们不仅给予了我学习上的帮助和很多人生的启迪，还给了我许多值得回忆的美好时刻，和她们在一起的日子使我受益非浅。在本文完成之计，特别感谢父母对我十几年求学的支持与理解。他们永远是我最坚强的后盾，也是我不断努力的最大动力！真的感谢你们！参考文献1 成大先等. 机械设计手册（6）. 化学工业出版社. 2004.2 机械设计手册委编会主编.机械设计手册.机械工业出版社.2004.3 黄华梁等。机械设计基础.高等教育出版社.1995.4 张富洲等.机械设计课程设计。西北工业大学机械学教研室.1998. 5 杨汉林等.公差配合与形位公差自学读本。福建科技出版社。6 陈忠安等.旋转弯曲疲劳试验机自动载荷装置.力学与实践.1994.7 中华人民共和国国家标准.金属旋转弯曲疲劳实验方法.8 中华人民共和国行业标准. 旋转弯曲疲劳试验机技术条件.9 中华人民共和国计量技术法规.旋转弯曲疲劳试验机鉴定规程. 10 N. Siredey. Lifetime of superelastic CuAlBe sing