万能液压试验机的机械传动系统设计

济南大学毕业设计- I -目录1 前言 .11.1 引言 .11.2 万能液压试验机概述 .12 选题的背景与意义 .22.1 选题背景与意义 .22.1.1 选题背景 .22.1.2 选题目的与意义 .22.2 课题研究的主要内容及研究重点 .32.2.1 课题研究的主要内容 .32.2.2 课题的主要重点、难点 .33 万能液压试验机总体设计 .53.1 传动方式 .53.2 总体结构 .54 运动动力的设计与计算 .74.1 升降电机的选择 .74.2 蜗轮蜗杆的设计计算 .74.3 上下横梁的刚度校核 .124.3.1 下横梁的刚度校核 .124.3.2 上横梁的刚度校核 .144.4 丝杠的校核 .154.4.1 耐磨性计算 .164.4.2 自锁条件的计算 .174.5 轴承的选择 .184.6 立柱的强度校核 .184.7 其他注意事项 .194.7.1 万能液压试验机的安装 .194.7.2 万能液压试验机的维护和保养 .195 结 论 .20参 考 文 献 .21致 谢 .22济南大学毕业设计- 1 -1 前言1.1 引言材料试验机作为一种单独的产品，诞生于二百多年前的西欧 1。液压万能材料试验机是测定材料机械性能的常用设备之一，也有近百年的历史了，可对各种金属、非金属材料进行拉伸、压缩、弯曲等试验，测定材料的强度、塑性等指标 1 。万能液压试验机主要用于金属和非金属的拉伸、压缩、弯曲、剪切等试验, 可广泛应用于建材、冶金、科研单位、大专院校、质量检测中心和商品检验部门, 是生产、科研和教学等行业理想的试验设备 2。材料的选取直接影响产品的质量，万能液压试验机的功能就在于测定材料的力学性能，为材料的选取提供依据。材料在一定条件下会相继发生弹性、塑性、断裂三个变形过程，各个过程中都已有相关的技术标准或规范来规定出相关性能的技术指标，这些指标的测定就需要万能液压试验机来实现。试验机设计制造在中国起步较晚，新中国成立以后，党和政府高度重视计量检测技术的发展，在仪表仪器工业上采取多种重要措施。我国试验机的设计制造在六十多年得时间里经历了从无到有、从小到大、从单一参数到多重参数，静态测量到动态测量的发展过程。目前我国可生产静负荷试验机，例如拉、压万能试验机、扭矩试验机、松弛试验机、持久强度试验机等；动负荷试验机，例如冲击试验机、疲劳试验机等。中国试验机发展可分为几个阶段：五十年代主要从苏联等国引进，六十年代仿制，七十年代定型大批量生产，八十年代可开发新产品，九十年代以后吸收国外先进技术开发。长期以来 ，试验机一直是西方发达国家对我国尖端科研课题限制出口的产品。经过多年的摸索发展中国试验机技术水平得到了长足的发展，与国外试验机技术水平的差距在逐步缩小，但差距依然存在。1.2 万能液压试验机概述目前，在国内使用较为普遍的静态材料试压机主要有液压万能试验机、电子万能试验机、扭转试验机、压力试验机等，而液压万能试验机因其测力和控制方式的不同又可分为摆锤式液压万能试验机、数显式液压万能试验机、微机屏显式液压万能试验机、微机控制电液伺服万能试验机等 3。液压万能试验机的主要目的是用来测定材料在拉伸、压缩、弯曲和剪切作用下材料的变形，用来确定产品所需选用材料，以提高产品质量和使用寿命。济南大学毕业设计- 2 -2 选题的背景与意义2.1 选题背景与意义2.1.1 选题背景长期以来，试验机同其他精密机床一样是欧美对我国尖端科研课题限制出口的产品，我国的许多重要的生产、科研部门都不能直接进口某些关键材料试验设备及仪器。随着科学技术的进步和自动化水平的不断提高，对材料机械性能实验的要求越来越高，特别是在实验的精度，实时显示，以及数据处理等方面都有了更高的要求 1。新中国成立以来我国党和政府高度重视计量检测技术的发展，在仪表仪器工业上采取多种重要措施。我国试验机的设计制造在六十多年得时间里经历了从无到有、从小到大、从单一参数到多重参数，静态测量到动态测量的发展过程。近年来，随着我国航空、造船、冶金、化工和机械工业生产技术的迅猛发展，对金属及非金属材料的试验提出了越来越高的要求，各种机械产品的重要零件都要在各种情况下进行材料强度试验。2.1.2 选题目的与意义机械产品的质量除了从产品的结构设计、加工工艺、处理规范等多个方面考虑外，还要考虑产品材料的选择。在选择材料的过程中必须知道材料的性能；研究新材料新的加工工艺过程中也要测定材料的机械性能；对大型构件整机试验时要考虑所用材料及工艺设计是否合理等都需要各种试验机来测量所需参数。万能液压试验机的功能就在于通过拉伸、压缩、弯曲和剪切试验，确定材料的性能，为产品的设计、生产提供依据。试验机的质量与精确度直接影响实验结果的准确性。试验机的工作主要靠液压系统的传动，各种液压元件的选取及确定在试验机的设计过程中起到了至关重要的作用，另外需要用到蜗轮蜗杆与丝杠的配合。该题目的综合性较强，可以巩固和加强所学各科知识提高本人综合运用知识能力和解决具有一定复杂程度的工程实际问题的能力。实际上，对于工业生产和各种工程设计而言，试验机是确保各种机器、车辆、船舶和结构物的合理设计与安全运行的重要检测设备。材料的合理选取可以使得设计更加合理，更加安全可靠，避免因为设计而出现的材料浪费等设计缺陷，避免了设备使用中事故的发生。综上所述，足以说明材料试验机的发展对航空、冶金、机械、建筑和造船等行济南大学毕业设计- 3 -业在合理设计工程结构、节约材料、提高产品质量、改进工艺和降低成本等诸多方面的重要意义。此外材料试验机所涉及的学科领域广泛，例如高温技术、低温技术、真空技术、液压技术、光学、电子技术、激光技术等等。试验机还需用到各种测量、记录和显示，材料试验机的发展，取决于多种学科的技术发展水平。2.2 课题研究的主要内容及研究重点2.2.1 课题研究的主要内容液压式万能试验机主要用于金属材料的拉伸、压缩、剪切和弯曲试验，是科研单位、冶金和机械制造厂、质检站和大专院校的必备设备：要求试验机能够实现的主要性能参数为：（1） 最大载荷：300KN（2） 测量范围：0-60KN、0-150KN、0-300KN（3） 拉伸夹头间最大距离(包括活塞行程)：600mm（4） 上下压力板尺寸：125mm（5） 圆试样夹持范围：(1032)mm（6） 扁试样夹持范围：(040)mm，最大夹持宽度为 76mm（7） 活塞上升速度：(0-40)mm/min（8） 外形尺寸：主机：(10006502050)mm，测力机：(12007501800)mm（9） 油缸采用下置式，中横梁的移动通过蜗轮蜗杆传动来实现。确定能够实现以上功能的试验机传动方案，完成各个零部件的设计计算和校核，并绘制图纸，撰写详细设计说明书。2.2.2 课题的主要重点、难点(1)承载能力与尺寸承载能力的选取对于万能液压试验机的设计生产有至关重要的作用，承载能力的选定要根据试样被拉断时所需的最大力来决定，以确保万能液压试验机完成预期功能。对于尺寸的来说，试验机需提供做够的空间，包括横向和纵向空间都应该合适。对于某些特殊材料，实验过程中变形量较大，所以试验机的垂直尺寸必须有足够的长度，来确保材料延伸的需要。此外还需考虑特殊夹具，固定装置等的尺寸。(2)横梁的刚性横梁用来确保实验数据的准确性，横梁刚度的要求至关重要，横梁的挠度及形变直接影响实验数据，设计过程中需特别注意校核横梁的强度。济南大学毕业设计- 4 -(3)丝杠的选取丝杠作为试验机支持及实验过程中承载部件，需要单独验证丝杠的刚度、强度、使用寿命等参数。(4)蜗轮蜗杆的设计液压万能试验机的下横梁通过蜗轮蜗杆实现在丝杠上的上下移动，同时为试验机上部空间的拉伸试验提供动力。蜗轮蜗杆传动需要验证功率及强度。济南大学毕业设计- 5 -3 万能液压试验机总体设计3.1 传动方式万能试验机的传动方式有单丝杠式、双丝杠式和多丝杠式。单丝杠式难于保证精度，加载时容易偏离中心线，卡死横梁。多丝杠式结构过于复杂，不适用于本试验机，故采用双丝杠式传动。丝杠下端固定在箱体上，下横梁的移动靠蜗轮蜗杆传动实现，蜗轮与丝杠配合采用螺旋传动。蜗轮蜗杆具有很强的自锁能力，装配时必须注意其旋转方向。同时丝杠副同样需要自锁以确保试验机工作过程中的精度。3.2 总体结构图 3.1 万能液压试验机传动系统原理图1 底座 2 丝杠 3 油缸 4 活塞 5 按钮盒 6 上横梁 7 立柱 8 下横梁 9 工作台 10 电机万能液压试验机主要由底座(1)、丝杠(2) 、油缸(3) 、活塞(4) 、工作台(9)、上横梁(6) 、立柱(7) 等组成。工作台 (9)和上横梁(6)通过立柱(7)连接成一个刚性框架，活塞(4) 再通过螺钉与工作台 (9)连接；底座(1)和下横梁 (8)通过丝杠(2)连接成封闭框架，这样就形成了两个工作空间：上横梁(6)和下横梁(8)之间为拉伸空间可用来做拉伸试济南大学毕业设计- 6 -验；下横梁(8)和工作台(9)之间为压缩空间可进行压缩、弯曲及剪切试验。结构简图见图 3.1。万能液压试验机的主机部分是其主体结构，其所占空间与试验场地有密切关系，因此，设计是应严格按照设计任务所指定的主机尺寸，使其便于安装和运输。济南大学毕业设计- 7 -4 运动动力的设计与计算4.1 升降电机的选择升降电机作用是为下横梁的移动提供动力，其运动只在空载时供调整夹具位置，虽然试验机的试验力较大但调整下横梁不需要大功率的电动机来带动，同时升降电机的动作形式要求实现不同方向的转动随时调整故考虑选取小功率的伺服电机，来实现下横梁的灵活调节。估算下横梁的重量为 500kg，下横梁的运动速度为初步定为 10mm/s 计算得下横梁运动所需的功率为 P=50W，考虑到传动过程中的功率损失选取电机功率为 550W。 可选取 EDSMT-2T110-020A 型伺服电机，其具体技术参数见表1：表 4.1 110 系列伺服电机参数表电机型号额定功率(KW)额定转速(rpm)额定力矩(Nm)峰值力矩(Nm)额定线电压(V)转子惯量(KGm2) EDSMT-2T110-020A 0.6 3000 2 6 220 0.31 10-3伺服电机的基本结构如图 2 所示图 4.1 110 系列伺服电机安装尺寸4.2 蜗轮蜗杆的设计计算蜗杆传动是可以实现在空间交错的根轴之间传递运动和动力传递。采用蜗杆传济南大学毕业设计- 8 -动具有以下几个优点：(1)传动比大，对于单头蜗杆，蜗杆每旋转一周，蜗轮只转过一个齿距，可以实现较大的传动比，一般情况下单头蜗杆的传动比 i=580；在分度机构和只传递运动的装置中传动比可以更大。(2)传动平稳，噪声低。蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，蜗杆和蜗轮的啮合是逐渐进入和退出的，同时结合的齿数较多，从而实现了平稳传动且传动时噪声低的传动特点。(3)当蜗杆的螺旋升角小于啮合面得当量摩擦角时，蜗杆可以实现自锁。根据蜗杆的形状不同，可以将蜗杆分为以下几种形式：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动。圆柱蜗杆传动根据不同的齿廓曲线可分为阿基米德蜗杆(AZ蜗杆) 、渐开线蜗杆(ZI 蜗杆 )、法向直廓蜗杆(ZN 蜗杆)以及锥面包络蜗杆(ZK 蜗杆)，根据 GB/T 10085-1998 的推荐，一般采用 ZI 蜗杆和 ZK 蜗杆两种。万能液压试验机的减速机只要求能够带动下横梁调节试验时所需的位置，且运动速度较低选取功率为 0.55KW，蜗杆转速 1400r/min,传动比 i=60，使用寿命在15000h。1 选择蜗杆传动类型根据 GB/T 10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆(ZI)。2 选择材料考虑到蜗杆传动功率小，故蜗杆可以采用 45 钢，因希望效率高些，耐磨性好些，故螺杆螺旋齿面要求淬火，硬度为 4555HRC。蜗轮采用铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，进齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁 HT100制造。3 按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，确定传动中心距由公式32()2(4.1)(1)确定作用在蜗轮上的转矩 T2按 z1=1，估算效率 ，则=0.7济南大学毕业设计- 9 -2=9.5510622=9.55106112=1.79105()(4.2)(2)确定载荷系数 K因工作载荷较稳定，故由表 2 可得出取载荷分布不均匀系数 =1；表 4.2 蜗轮使用系数工作类型 载荷性质 均匀、无冲击 不均匀、小冲击 不均匀、大冲击每小时启动次数 25 2550 50启动载荷 小 较大 大KA 1 1.15 1.2得选取 KA=1.15；由于转速不高，冲击不大，可选取动载系数 Kv=1.05；则：K=KA Kv=1.15 11.05=1.21 (4.3)(3)确定弹性影响系数 ZE因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆进行配合故 ZE=160(MP12)(4)确定接触系数 先假设蜗杆分度圆直径 d1 和传动中心距 a 的比值 =0.35，可查得 =2.91 (5)确定许用接触应力 H根据蜗轮材料铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC 查表得 H =268MPa表 4 .3 铸锡磷青铜蜗轮的基本许用应力 H蜗轮螺旋面硬度蜗轮材料 铸造方法 45HRC 45HRC铸锡磷青铜ZCuSn10P1沙模铸造 150 180济南大学毕业设计- 10 -金属模铸造 220 268应力循环次数N=60jn2Lh=4.32107(4.4)寿命系数=0.833=8 1074.32107(4.5)则H=KHNH =223(MPa)(4.6)(6)计算中心距=78(mm)32()2(4.7)取中心距 a=125(mm)，因 i=60，故从表中可查得模数应取 m=3.15，蜗轮分度圆直径 d1=56(mm)，此时 =0.45，可查得 ， ，因此以上计算结果可用。1 =2.75 表 4.4 普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配中心距a模数 m分度圆直径 d1蜗杆头数 z1直径系数 q分度圆导程角蜗轮齿数变位系数80 2 35.5 1 17.75 31328 62 +0.1254 蜗轮与蜗杆的主要几何参数与几何尺寸（1） 蜗杆轴向齿距 Pa=6.28(mm)；直径系数 q=17.75；齿顶圆直径 da1=d1+2m=39.5(mm)；齿根圆直径 df1=d1-2.4m=48.44(mm)；分度圆导程角 =31328。（2） 蜗轮济南大学毕业设计- 11 -蜗轮齿数 z2=62；变位系数 x2=+0.125传动比 i= 21=62蜗轮分度圆直径d2=mz2=124(mm)(4.8)蜗轮喉圆直径da2=d2+2ha2=128.5(mm)(4.9)蜗轮齿根圆直径df2=d2-2hf2=119.5(mm)(4.10)蜗轮咽喉母圆半径rg2=a-1/2da2=15.75(mm)(4.11)5 校核齿根弯曲疲劳强度=1.532122(4.12)当量齿数=62=z22= 2(cos)3(4.13)根据 x2=-0.2063，z v2=62 可查图得齿形系数 YFa2=2.8螺旋角系数=0.98=1 140(4.14)许用弯曲应力 =铸锡磷青铜铸造的蜗轮的基本许用弯曲应力查表 5 得 =56(MPa)济南大学毕业设计- 12 -表 4.5 蜗轮的基本许用弯曲应力蜗轮材料 铸造方法 单侧工作 双侧工作沙模铸造 40 29铸锡青铜金属模铸造 56 40寿命系数=9 1064.32107=0.66(4.15)=560.66MPa=36.96(MPa)(MPa)=25.70弯曲强度满足要求。4.3 上下横梁的刚度校核试验机上横梁和立柱以及工作台所构成的刚性空间可随油缸的活动而活动，下半部分下横梁和工作台之间为压缩区域，通过更换不同的压板、压头、弯曲用工作或后支座可以进行压缩、弯曲和剪切试验。油缸还可带动上横梁向上移动使得上横梁和下横梁之间的距离增大又来做拉伸试验。无论是拉伸还是压缩试验都需要横梁来承受较大的力，因此必须校核横梁的刚度。4.3.1 下横梁的刚度校核下横梁在加载过程中会产生一定的变形量，其大小直接影响万能试验机的精度，因此必须对下横梁的刚度进行校核。对于所设计的 300KN 万能液压试验机，其许用变形量为y=0.5(mm)。下横梁在加载过程中的受力变形是典型的两端固定，中心受力的刚性结构其简化图如图 3济南大学毕业设计- 13 -图 4.2 下横梁受力结构简图由材料力学相关知识可知变形量最大的地方是其中点，其最大变形公式为：=348(4.16)式中：P 最大载荷，P=360KN；L梁的跨距，L=850mm ；E材料的弹性模量，E=2.110 5N/mm3；I横截面的惯性矩，横梁的截面形式为：图 4.3 下横梁截面形式济南大学毕业设计- 14 -下横梁惯性矩 I 计算过程如下：由材料力学相关知识可知，图形的形心必然在其对称轴上，为了确定Error! Z取参考系如图 3 所示，则：= =75(mm)Z11+22+33+44+55+661+2+3+4+5+6(4.17)惯性矩 I=Izc+b2A=4.5108(mm)计算得=0.48(mm)=348(4.18)ymaxy下横梁的刚度符合设计要求，合格。4.3.2 上横梁的刚度校核上横梁的变形同样影响试验机的试验精度，其受力情况可简化为图 5 形式，横梁截面形式如图 6 所示：其受力计算与下横梁受力分系相似，惯性矩=4.3109(mm4) =1311223212(4.19)济南大学毕业设计- 15 -图 4.4 上横梁受力结构简图图 4.5 上横梁截面形式计算 ymax=0.32(mm)ymaxy上横梁刚度符合设计要求，合格。4.4 丝杠的校核万能试验机工作时，丝杠主要承受轴向压力的作用，同时螺杆和螺母的旋和螺纹间有较大的相对滑动，其失效形式为螺纹磨损，其基本尺寸的确定也是由耐磨条件所决定的此外还要求有较强的自锁能力，需要对其进行自锁性的校核。丝杠传动其实是一种螺旋传动，其主要结构是指螺杆、螺母的固定支撑形式。螺旋传动的工作刚度与精度和支承结构有直接关系，当螺杆短而粗且垂直布置是，比如起重及加压装置的传力螺旋，可利用螺母本身作为支承 5。当螺杆细长其水平布置时，如机床的传导螺旋( 丝杠)等应在螺杆的两端或中间附加支承,以调高螺杆的济南大学毕业设计- 16 -工作刚度 5。本试验机中丝杠随较长，但是其竖直安装，可利用螺母本身作为支承，因为螺母安装在下横梁中可以很好的起到支承丝杠提高其刚度的效果。螺母的结构有整体螺母、组合螺母和剖分式螺母等形式 5。整体螺母简单，但由于磨损产生的轴向间隙不能补偿，只适用于精度要求较低的螺旋传动中使用 5。对于经常双向传动的传导螺旋，为了消除轴向间隙和补偿旋和螺纹的磨损，避免方向传动时的空行程，常采用组合螺母或剖分螺母 5。万能液压试验机的传动属于精密传动，轴向间隙和螺纹磨损对于实验结果有很大的影响，故应该选取组合式螺母传动。滑动螺旋采用的螺纹类型有矩形、梯形和锯齿形 5。其中梯形和锯齿形应用最广,螺杆常用右旋螺纹，只有在某些特殊的场合，比如车床的横向进给丝杠，为了符合操作习惯才采用左旋螺纹 5。传力螺旋和调整螺旋要求自锁时,应采用单线螺纹 5。对于传导螺旋，为了提高其传动效率及支线的运动速度可采用多线螺纹 5。试验机要求较强的自锁能力，可采用单线，右旋螺纹。综上所述，万能液压试验机的丝杠形式为右旋单线螺纹，竖直安装，螺母才用组合形式，同时螺母起到支承丝杠的作用。为了支承横梁必使其上下移动过程中平稳传动采用双丝杠结构，是两个丝杠上的螺母同时旋转带动下横梁上下移动。4.4.1 耐磨性计算滑动螺旋的磨损与螺纹的工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面的粗擦度以及润滑等因素有关。其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副简越容易形成过度磨损。因此，试验机丝杠的耐磨计算，主要是限制螺纹工作面上的压力 p使其小于材料的许用压力p 。如图 7 所示作用于丝杠上的轴向力为 F，螺纹的承压面积(螺纹工作表面投影道垂直于轴向力的平面上的面积)为 A，螺纹中径为 d2，螺纹工作高度 h，螺纹螺距为P，螺母高度为 H，螺纹的工作圈数为 ,则螺纹工作面上的耐磨性条件为：= 2(4.20)济南大学毕业设计- 17 -图 4.6 螺旋副受力图试验机丝杠选取按螺纹选取标准公称直径：d=52(mm)，螺距 P=8(mm)，外螺纹小径 d3=d-9=43(mm)，内外螺纹中径 D2=d2=d-4=48(mm)，内螺纹大径D4=d+1=53(mm)，内螺纹小径 D1=d-8=44(mm)，螺纹工作高度 h=4.5(mm)，螺旋升角 材料为钢。=3.03螺母材料为青铜高度可按照式 H= 得 192(mm)2由于万能液压试验机的传动精度高，载荷较大，要求使用寿命较长式中 取 4。丝杠的主要轴向力 F 取 300000N将上列数值代入耐磨性计算公式得 p=18.4MP，小于钢-青铜材料下的滑动螺旋副在低速运动下的许用压力值p=1825MP 。选取的丝杠及螺母符合试验机的实际要求。4.4.2 自锁条件的计算螺旋副的自锁条件应该满足公式=tan1 cos=tan1(4.21)式中 为螺旋升角， 为当量摩擦角， 为螺旋副的当量摩擦系数，f 为摩擦系 数查表 6 后取 f=0.10表 4.6 滑动螺旋副材料的需用压力及摩擦系数螺杆-螺母材料 滑动速度 许用压力 摩擦系数济南大学毕业设计- 18 -钢-青铜 低速 1825 0.080.10经计算得 =9.8 符合 的自锁条件。综上所述所选丝杠及螺母符合所需设计的万能液压试验机的工作要求4.5 轴承的选择万能试验机支承蜗轮的轴承需选用滚动轴承，这一方面无需讨论。滚动轴承作为现代机器中广泛应用的部件之一，是主要依靠元件间的滚动接触来支承传动的零件。滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业的工厂大批量生产及供应各种常用规格的轴承。轴承的内、外圈和滚动体一般用高碳铬轴承钢 GCr15 或渗碳轴承钢制造，热处理后的硬度不低于 60HRC,由于一般轴承元件都经过 150的回火处理，所以通常轴承的工作温度不高于 120时，元件的硬度不会发生变化。滚动轴承根据承受的外载荷的不同可分为向心轴承、推力轴承以及向心推力轴承三大类。主要承受径向载荷的轴承叫做向心轴承，其中有个别的几中类型可承受不大的轴向载荷；只能承受轴向载荷的轴承称为推力轴承，推力轴承中与轴颈配合的元件称为轴圈，与机座配合的元件称为底圈；同时承受径向载荷和轴向载荷的元件称为向心推力轴承。万能试验机中的蜗杆减速器运动时同时受到轴向力及径向力的作用， ，可选择角接触球轴承。由于轴承在万能液压试验机中的作用是支承蜗杆，而蜗杆的运动只是带动横梁的下移动，此过程中的力及扭矩都不大，可根据蜗杆轴肩的尺寸选择轴承。根据蜗杆的计算选择角接触球轴承 7006C4.6 立柱的强度校核选取直径为 52mm 的立柱来支承上横梁，材料为 45 钢。立柱在试验时承受力为300KN，根据材料力学的基本原理拉伸实验室每根立柱承受力为 150KN，可以得出MPaAF07.查表可得 45 钢的许用应力=353MPa, 符合材料使用条件，所选立柱可用于万能液压试验机的使用济南大学毕业设计- 19 -4.7 其他注意事项4.7.1 万能液压试验机的安装万能液压试验机必须在正确的安装下才能准确的测量实验数据，试验机的安装需要特别注意试验机的垂直度。试验机安装的垂直度直接影响材料在拉伸、压缩试验时的精确度，只有在安装准确的情况下才能使得试样按照轴线方向进行拉伸试验去报精度；试验机的垂直度同时影响立柱与下横梁之间的摩擦，在垂直度无法得到保障是立柱与下横梁容易发生磨损使试验机寿命降低。因此在试验机使用时必须正确安装，以保证测量精度，提高试验机的使用寿命。4.7.2 万能液压试验机的维护和保养万能液压试验机作为试验机械必须保证其清洁度，试验机的安装环境应该是清洁、干燥、无振动、没有腐蚀性介质的环境，室温应控制在 1035，另外应有充裕的空间供试验机的使用和日常维护；为避免电磁对试验机的干扰，试验机必须接地线；液压油的使用应该根据实际情况选取，南方和北方地区气候差异明显所使用的液压油牌号应有所区别；长期频繁使用试验机应定期检查液压油的情况，避免试验机寿命因液压油减少和变质而降低；试验机在试验过程中往往要承受较大的冲击和强烈的震动，因此要定期检查试验机重要连接；试验机的工作台和钳口处应在试验完成后进行清理，特别是在做混凝土和螺纹钢的试验后要清理掉碎块和氧化皮。5 结 论济南大学毕业设计- 20 -本次设计的题目是万能液压试验机的机械传动系统那个，在查阅大量资料的基础上，经过计算，基本上完成了其结构设计，对本机的性能和特点也有了很深的了解，对其可行性和安全性能进行了初步计算。本机可实现 300KN 的试验力对试样进行拉伸，压缩，弯曲，剪切等试验，本次毕业设计的万能液压试验机采取油缸下置式，主机刚度较油缸上置式试压机大幅度提高，试验机的下横梁采用蜗轮蜗杆传动可精确的调节下横梁的位置为试样的夹取提供了方便，工作台可安装多种夹具，实现多种不同的试验。首先由于本试验机的功能较多可实现拉伸、压缩、弯曲及剪切等不同的试验目的，从经济方面考虑提高了机器功能减少了对试验设备的投资，可节约成本，最大的优化资源。其次，本机采用液压动力，可以实现较大的试验力，同时试验精度得到了有效的保证。可见，本设备在设计过程中充分考虑到了生产过程，操作人员，环境，经济型，可加工性，绿色设计，一机多用等诸多方面，此设备可完全胜任各种试样的不同试验，使设备在试验过程中发挥其最大的潜力，可获得良好的经济效益与试验结果，实现最优化配置。参 考 文 献1 王庭俊,周建华.液压万能材料试验机的自动化改造.现代制造技术与装备 J.2009,(5):42-44济南大学毕业设计- 21 -2 黄星宁,崔磊.WE 型液压万能试验机的基本原理 .计量与测试技术 J.2010,(04):153 房文平 ,孔庆瑞,和续勇.WES-1000D 电液万能试验机的研制.试验技术与试验机J.2008.(1):59-624濮良贵,继名刚.机械设计M, 第八版.高等教育出版社 2006.5:93-1015张志军,曹露春.液压万能材料试验机的技术改造试验技术与试验机 J.2007,(3):63-676张念生,朱德泉,刘伟伟.无需调零的液压万能材料试验机的设计 .机械工程J 师.2008(1):1027许志军,王光福.基于电液比例阀控制的液压万能试验机系统模糊 PID 控制研究.自动化与仪器仪表J.2010,(5):5-78裴艳阳,黄茂菲.WE 型液压式万能材料试验机常见故障分析 .大众科技J.2010,(1):1249张小萍,张伟东.液压万能试验机常见故障排除方法.液压与气动 J.2003,(6):45-4710郑旭.“和田十二法”在液压式万能试验机中的设计应用 .中州大学学报J.2010, 7(3):124-12611齐向阳,张辉,闫洪峰