液压冲击试验台设计（全套CAD图纸+设计说明书）
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液压
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摘要
在我国大发展、快发展的大背景下,我们的国民经济也处于不断上升的过程中,工业的发展成为带动经济发展的重要力量。在这过程中,液压技术也得到了较大的发展空间,液压技术渗透在我国工业的各项领域中,其中,液压传动是一门较新的技术,虽然仅短短几十年的发展历程,可是如今却被大规模地应用在矿山、冶金机械、工程机械、机床等多种机械以及相关的武器装备里。
抗冲击性能作为产品可靠性的重要组成部分,现在已备受产品生产者和使用者的关注。冲击试验则是测试产品抗冲击性能约一个重要手段。为了提高检测产品的抗冲击性能的试验水平,改进和完善冲击试验机性能则是一个重要的研究方向。本论文主要设计了一种对被试件进行冲击性能试验的试验台。介绍了该试验台液压系统和测控系统的设计及工作原理，确定了元件的主要参数。验算液压系统的性能，以及液压控制系统的设计步骤，以及设计液压系统时应注意的问题。在综合国内外文献的基础上介绍了液压冲击试验机的发展历史,研究与应用现状,并介绍了液压冲击试验与冲击波形的运用状况。
关键词：液压系统；测试；性能
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本科毕业设计开题报告 题 目 液压 冲击试验台设计 1 一、 选题的目的、意义和研究现状 1. 研究目的及意义 液压 冲击试验 台 是指对试样施加冲击试验力，进行冲击试验的材料试验机。联工生产冲击试验机分为手动摆锤式冲击试验机、半自动冲击试验机、数显冲击试验机、微机控制冲击试验机、非金属冲击试验机等。可以通过更换摆锤和试样底座，可实现简支梁和悬臂梁两种形式的试验。 在机械、电子等制造行业 ,产品的生产、运输、搬运及其运行过程中无处不存在各种不同类型、不同程度的冲击 ,因而检测产品的抗冲击性能成为反映其质量的重要方面 ,同时也是产品可靠性的重要部分。随着人们对产品的高精度 ,高可靠性的要求 ,以及航空航天等行业发展的需要 ,越来越受到人们的重视。与之相应的冲击试验机也在不断发展。 以试验机力脉冲发生器的发展为标志，冲击试验机的发展大致经历了三个阶段。第一阶段是早期以橡胶、毡垫、弹簧等作为力脉冲成形器的机械式冲击机。这类冲击试验机的自动化程度往往较低 ,只能产生单一波形类型。第二阶段则是以自动控 制理论的发展 ,自动化设备的兴起 ,新材料的发展为基础 ,以使用特制材料与液压或气动控制结合为特征的力脉冲发生器作为缓冲器 ,不同的脉冲发生器对应不同波形 ,这种力脉冲发生器精确度比较高 ,性能也比较稳定。第三阶段是上个世纪八十年代末以来 ,随着计算机应用与集成电子技术的快速发展 ,以能在一台缓冲器上产生多种力脉冲波形的智能化力脉冲发生器为特征 ,并辅以高度自动化的控制以及数据分析设备的新型冲击试验机。这种冲击试验机现在正逐步替代第二代冲击台 ,并广泛流行。本章首先在综合国内外文献的基拙上介绍了冲击试验机的发展历史、研究与应用 现状 ,并介绍了冲击试验与冲击波形的运用状况。 我国国内也有不少企业和研究机构在生产和研制各种类型的冲击试验机。虽然这些冲击试验机在某些结构形式、局部装备方面不尽相同 ,但多数厂家和研究机构的产品和成果是第二代的冲击台 ,能产生的波形比较单一 ,即以橡胶、液压气动来提供缓冲波形。 由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。综合可见，其主要的发展趋势将集中在以下几个方面： 1减少能耗 ,充分利用能量 液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量 2 损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。 2主动维护 液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。 另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进行补偿，这是液压行业努力的方向。 3机电一体化 电子技 术和液压传动技术相结合，使传统的液压传动与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点。 3 二、研究方案及预期结果 本设计首先根据给定的设计参数及液压系统原理图设计出合理的冲击试验台的液压系统，针对所设计的液压系统进行元件选型。然后根据主要元件参数进行试验台机械系统设计并进行三维建模，最后对试验台进行 真研究。 通过对主要设计参数的研究计算设计合适的液压系统与机械结构，设计满足要求的冲击试验台 通过查找机械设计手册，公司产品样本来确定对应液压元件的型号。根据相应公式进行液压系统性能验算，采用 图软件进行零件图、装配图以及三维立体图的绘制。 第一章：绪论 第二章：冲击试验台整体方案设计 第三章：冲击试验台液压系统设计 第四章：数据采集系统的研究 第五章 :数据处理及分析 第六章：结论 4 三、研究进度 第 1 周 :收集资料 、撰写任务书及开题报告。 第 2 :完成总体方案设计； 第 4 :完成试验台液压系统的设计 ； 第 6 周 :完成 试 验台液压系统各元件的选取 ； 第 7 :完成试验台的结构设计 ； 第 9 : 完成试验台结构尺寸计算 ； 第 12 :利用 图； 第 15 周 :完成毕业设计说明书 第 16 周：整理文档、图纸，校对设计内容，准备参加毕业设计答辩 四、主要参考文献 1李壮云 册） 子工业出版社， 2008 2李壮云 M北京 :机械工业出版社 3孙志礼 M东北大学出版社， 2000 4王慧 沈阳：东北大学出版社， 2011 5雷天觉 M北京理工大学出版社 6毛君，谢苗 北京 :煤炭工业出版社， 2014 7王益群 M化学工业出版社 8闻邦椿 第四卷 北京：机械工业出版社， 2010 9李玉琳 M北京航空航天大学出版社 10徐灏 M2004 11周士昌 北京：机械工业出版社， 2003 5 五、指导教师意见 指导教师签字： 本科毕业设计（论文） 中文题目：液压冲击试验台设计 外文题目： I 摘要 在我国大发展、快发展的大背景下 ,我们的国民经济也处于不断上升的过程中 ,工业的发展成为带动经济发展的重要力量。在这过程中 ,液压技术也得到了较大的发展空间 ,液压技术渗透在我国工业的各项领域中 ,其中 ,液压传动是一门较新的技术 ,虽然仅短短几十年的发展历程 ,可是如今却被大规模地应用在矿山、冶金机械、工程机械、机床 等多种机械以及相关的武器装备里。 抗冲击性能作为产品可靠性的重要组成部分 ,现在已备受产品生产者和使用者的关注。冲击试验则是测试产品抗冲击性能约一个重要手段。为了提高检测产品的抗冲击性能的试验水平 ,改进和完善冲击试验机性能则是一个重要的研究方向。本论文主要设计了一种对被试件进行冲击性能试验的试验台。介绍了该试验台液压系统和测控系统的设计及工作原理，确定了元件的主要参数。验算液压系统的性能，以及液压控制系统的设计步骤，以及设计液压系统时应注意的问题。在综合国内外文献的基础上介绍了液压冲击试验机的发展历史 ,研究与 应用现状 ,并介绍了液压冲击试验与冲击波形的运用状况。 关键词：液压系统；测试；性能 n of is in of in of in in of is a a of of in as an of of is a an In to of of to is an a of of of of of be to On of at to of of 目录 前言 . 1 1 绪论 . 2 题研究的社会背景、目的和意义 . 2 题研究的社会背景 . 2 题研究的目的和意义 . 3 内外相关领域的研究现状 . 3 压冲击试验台的发展现状 . 3 2 冲击试验台整体方案设计 . 8 压冲击试验台的工作原理 . 8 击动力学基本概念 . 8 压冲击试验台的数学模型 . 8 压冲击试验台设 计预期成果 . 10 压冲击试验台主体设计与实现 . 10 统要求 . 10 击头与立柱的导向设计 . 11 向立柱的设计 . 12 验台整体模型的建立与实现 . 13 3 冲击试验台液压系统设计 . 15 击试验台液压系统的设计要求 . 15 击试验台的组成 . 15 设计实例的设计参数和技术要求 . 15 况分析 . 15 压缸的典型结构 . 18 定液压系统的主要参数 . 19 选工作压力 . 19 定液压缸的主要尺寸设计及校核 . 19 算最大流量 . 22 向环的设计计算 . 23 向环的主要优点 . 23 向环的型式 . 23 向环的尺寸不同 . 24 塞杆导向套 . 25 构式 . 25 料 . 25 寸配置 . 25 工要求 . 26 拟定液压系统原理图 . 26 计思想 . 26 验台工作原理 . 27 压元件的选择 . 27 压执行元件的选择 . 28 压泵的选择 . 28 动机的选型 . 29 压控制阀的选择 . 29 路的选择 . 30 定油箱容积 . 31 能器的选择 . 31 滤器的选择 . 31 压油的选择 . 31 液压系统性能验算 . 32 统压力损失计算 . 32 压系统发热温升计算 . 33 4 测试数据采集系统的研究 . 36 据采集方案原理设计 . 36 号及数据采集 . 36 ：译文 . 50 附录 B：外文文献 . 54 毕业设计（论文） 1 前言 冲击试验 台 是指对试样施加冲击试验力，进行冲击试验的材料试验机。联工生产冲击试验机分为手动摆锤式冲击试验机、半自动冲击试验机、数显冲击试验机、微机控制冲击试验机、非金属冲击试验机等。可以通过 替 换摆锤 体 和 试件基座 ， 来 实现简支梁和悬臂梁两种 不同形式 的试验。 在电 子、机械等制造行业 ,样品的制造、运输、搬运及其运行过程中无到处存在着各种各样类型、不同程度的碰撞冲击 ,因此检测产品的抗冲击性能成为反映其质量的重要因素 ,同时也是产品可靠性的重要组成部分。随着人们对产品的高精度 ,高可靠性的要求 ,以及航空航天等行业发展的需要 ,越来越受到人们的重视。与之相应的冲击试验机也在不断发展。本章首先在综合国内外文献的基础上详细说明了冲击试验台的历史发展、研究和应用现状 ,并介绍了冲击试验的运用情况 ,然后根据参数进行液压系统设计，机械方面设计，并且对其进行验算。本次液压冲击试验台的设计完成， 有利于冲击试验的进行。 液压冲击试验台设计 2 1 绪论 题研究的社会背景、目的和意义 题研究的社会背景 冲击是一种非周期性的瞬态振动 ,可以看作是一个结构系统受到瞬态载荷的作用 ,也可以看成能量从外界传递到一个结构系统的短暂过程冲击可以看作是振动环境的一种特例冲击一般分为简单冲击和复杂冲击 ,简单冲击 ,其冲击幅值随时间变化的曲线按国际标准可以近似为简单的几何图形 ,如半正弦矩形波和锯齿波等 ;复杂冲击 ,其冲击幅值随时间变化的曲线呈复杂的衰减振荡形状。 冲击往往会使设备激起强迫振动和固有频率响应 ,使产品性能和结构强度受到不同程度的损害甚至失效飞机船舶车辆及各种工程机械 ,在其运行时经常受到冲击的作用 ,对各自的结构性能以及安装设备都将产生有害影响。 液压冲击试验台用于实验室模拟产品在实际使用中，需要承受的冲击破坏的能力，以此来评定产品结构的抗冲击能力，并通过试验数据，优化产品结构强度。根据正确评定产品的抗冲击能力，可有效地提高产品使用的可靠性。用实验室试验的方式来模拟包装运输件在运输、装卸过程中可能受到的冲击破坏，由此来评定包装件在运输过程中受到冲击时，包装的缓冲、减振能否达到对产品的保护能力冲击试验台 。 现有国内冲击试验机主要有摆锤式冲击试验机、落锤式冲击试验机和霍普金森压杆冲击试验机。其中，摆锤冲击试验机主要是进行材料的冲击性能检测，能级较小，一般只有几百焦耳；金属落锤冲击试验机测试范围比较广，最大的湖南大学工程结构综合防护研究所的重型超高落锤冲击试验机，能级可达到十万焦耳，速度可达 17m/s；霍普金森压杆冲击试验机主要进行小试件的高速冲击测试，子弹冲击速度较大，但能级较小。国外比较先进的冲击试验机当属英国的 速冲击试验机以及日本岛津 击试验机，两者都是采用高速电液伺服 控制系统，其特点是利用储能器积蓄高压液体，然后通过作动器快速释放来使冲头短程内达到极高冲击速度，能够保持持续较高的冲击力和作用速率，但目前两种冲击试验机能级都比较小，最大的 60/100高速冲击试验机只有 160动态冲击力，能量只有 48且价格昂贵。而冲击地压发生所释放的能量作用于单个支护体结构上就高达几百万焦耳，现有的冲击试验机均无法满足煤矿支护重型设毕业设计（论文） 3 备和材料的冲击实验需求，同时还存在一个问题是这些冲击试验机都不能对试件施加静动结合加载，与煤矿支护体所受冲击地压的 破坏情况有所不同。 题研究的目的和意义 液压冲击试验台是指对试样施加冲击试验力，进行冲击试验的材料试验机。在机械、电子等制造行业 ,产品的生产、运输、搬运及其运行过程中无处不存在各种不同类型、不同程度的冲击 ,因而检测产品的抗冲击性能成为反映其质量的重要方面 ,同时也是产品可靠性的重要部分。随着人们对产品的高精度 ,高可靠性的要求 ,以及航空航天等行业发展的需要 ,越来越受到人们的重视。与之相应的液压冲击试验机也在不断发展。 本课题旨在通过搭建一种液压冲击试验台，对被冲击件进行冲击试验，最终得出这些被冲击件 在时间范围内的变形量、冲击能量、冲击速度之间的关系，另外，本课题的研究还有如下几方面的意义： 首先，本课题在充分考虑功能要求和经济成本的基础上，搭建了具有大冲击能量范围、高测试精度、数据采集分析一体化等诸多优点的液压冲击试验台。虽然这种变形的试验台还有一定的局限性，但是由于液压冲击试验台在我国甚至是国际上也属于刚刚起步，试验成本极高，且数据处于保密状态，因而本试验台具有很高的实用价值及现实意义。本试验台在测试功能上也具有较大的优势，价格方面更是如此。本课题搭建的液压冲击试验台在做一定的扩展之后，完全可以进 行材料学方面的试验。因此，从现实需求与经济角度考虑，本课题的研究都具有重要的意义。同时本试验台的研究，具有一定的社会效益和经济效益。 内外相关领域的研究现状 压冲击试验台的发展现状 随着国外计算机技术、信息技术和测试技术的迅猛发展 ,许多外国液压件研发单位都在积极研发和检验。液压泵试验台开展工作较早的国家有德国、美国、英国、日本等 ,如司、力士乐公司和日本制钢所的柱塞泵效率试验台等都有用于液压泵等测试的试验平台。近几年 ,新型液压测试平台的发展特点为高速化、高效率 、多样化、自动化的计算机辅助测试技术 ,其中 ,液压泵试验台测试技术的发展更是突飞猛进 ,计算机辅助测试技术在液压领域中应用越来越广泛 ,并且有更大的发展潜质。以机电液技术为基础的液压泵试验台是综合运用计算机技术、传感器技术、比例控制技术、集成插装技术等高新液压冲击试验台设计 4 技术研制开发而成的一种综合试验检测装置。测试平台按照中华人民共和国机械工业相关标准 ,对各种型号和排量的液压泵进行模拟工况条件下的各种测试 ,计算机自动采集各种工况条件下的测试数据 ,并且打印报表和特性曲线。液压泵试验台液压系统主要组成部分有液压系统油路、传感器、采集 卡、计算机等。其中 ,液压系统部分根据有关国家标准进行设计 ,由于该部分基本已成型 ,最近几年 ,主要在系统的自动化和比例控制方面进行研究。液压技术经过几十年的发展 ,目前主要靠现有的技术来改进和不断扩大其应用领域 ,为了满足今后对液压技术的要求 ,主要的研究方向集中在 ,高效节能、减少污染和机电一体化与计算机技术相结合的相关技术 ,因此在未来的一段时间内 ,试验台的研究主要的集中在运用各种技术不断提高试验台的测试系统的性能 ,节约能源 ,减少污染 ,展开综合应用研究等方面。 在机械、电子等制造行业 ,产品的生产、运输、搬运及其运行过 程中无处不存在各种不同类型、不同程度的冲击 ,因而检测产品的抗冲击性能成为反映其质量的重要方面 ,同时也是产品可靠性的重要部分。随着人们对产品的高精度 ,高可靠性的要求 ,以及航空航天等行业发展的需要 ,越来越受到人们的重视。与之相应的冲击试验机也在不断发展。以试验机力脉冲发生器的发展为标志 ,冲击试验机的发展大致经历了三个阶段。第一阶段是早期以橡胶、毡垫、弹簧等作为力脉冲成形器的机械式冲击机。这类冲击试验机的自动化程度往往较低 ,只能产生单一波形类型。第二阶段则是以自动控制理论的发展 ,自动化设备的兴起 ,新材料的发展为基 础 ,以使用特制材料与液压或气动控制结合为特征的力脉冲发生器作为缓冲器 ,不同的脉冲发生器对应不同波形 ,这种力脉冲发生器精确度比较高 ,性能也比较稳定。第三阶段是上个世纪八十年代末以来 ,随着计算机应用与集成电子技术的快速发展 ,以能在一台缓冲器上产生多种力脉冲波形的智能化力脉冲发生器为特征 ,并辅以高度自动化的控制以及数据分析设备的新型冲击试验机。这种冲击试验机现在正逐步替代第二代冲击台 ,并广泛流行。这些产品主要有 :美国 86系列冲击试验机、美国司生产的 列冲击试验机、日本吉田精机株式会 社生产的 列冲击试验机跌落式冲击台、美国 司的振动冲击台等。 总的来看 ,由于美国、日本、欧洲等国家和地区在冲击试验方面的研究以及在冲击试验台的研制上都比我国开展的早 ,所以他们的研发水平都高于我国的现有水平。如图 1.1(a)美国 司的机械式冲击台系列因其工作台面有较高的共振频率而确保了冲击脉冲的清晰度 ,而且它的较大的导柱、端面轴承 ,、刚性工作台面、整块式的钢制台基都是以满足最大的硬度要求和使用寿命来设计的。它精密的冲击波形发生器结构能保证准确的冲毕业设计（论文） 5 击波形 .,光学位移传感器使试验的跌落高度和冲击触发的位置得到保证 而是使用了特别的缓冲垫材料 ,这大大减少了导致冲击脉冲响应谱低频区域歪曲的脉冲毛刺 ,由这些脉冲变形导致的高频噪声也被减少了二到五成 ,然而这些缓冲垫材料需要选择和配置一致 ,并定期更换。 日本吉田精机株式会社是典型的日本为数不多的试验机专业生产厂家之一 , （ a） (b) 图 1a）机械式冲击台；（ b）冲击试验机 a) (b) 的冲击试验机在日本是最具代表性的 ,如图 1.1(b)为其中 梯形波与半正弦波脉冲。可作包装货物的等效跌落实验。试验条件的设定与自动控制都是利用计算机与控制装置自动化操作。可作多频的加速度测量与各种分析 (合成 ,R,损伤边界线图等 )。采取控制策略来防止再次冲击 ,它具有高刚性的试品安装台。该系列是其公司产品中较先进的一款冲击机 则是由传统的方法产生 ,用带有锥形顶端的圆柱形错垫来作力脉冲发生器 ,半正弦波和梯形波则是采用特制专利材料作为力脉冲成形器 ,并用高压气缸控制波形的变化 ,使之达到冲击试验标准的要求。 图 152系列冲击台 液压冲击试验台设计 6 52 国国内也有不少企业和研究机构在生产和研制各种类型的冲击试验机。虽然这些冲击试验机在某些结构形式、局部装备方面不尽相同 ,但多数厂家和研究机构的产品和成果是第二代的冲击台 ,能产生的波形比较单一 ,即以橡胶、液压气动来提供缓冲波形。这些厂家和研究机构如 :苏州试验仪器厂 ,苏州新区东菱振动试验仪器有限公司 ,无锡市苏威试验设备有限公司 ,沈阳水利工程研究所等。苏州试验仪器总厂的 列冲击台虽然能对不同质量大小的产品进行试验 ,而其缓冲器只能产生半正弦波形。苏州新区东菱振动试验仪器有限公司生产的 200 型冲击台可产生半正弦波和梯形波。但目前我国也有少数厂家仿造研制了能产生多种波形的力脉冲发生器以及用它装备的冲击试验机。 西北机器厂的 列冲击台能产生满足国 标、国军标、以及美军标的电工电子产品冲击标准的波形 ,如图 目前我国国产试验机中较先进的一个系列。其提升系统在液压缸的作用下使工作台提升到设定跌落高度。导向系统能保证冲击系统有足够的横向自由度 ,限制横向加速度在规定的范田内。支承系统主要起缓冲作用 ,以取代需要用户建造的专用地基。多种脉冲波形发生器 :能够产生用户需要的半正弦波、后峰锯齿波和梯形波三种冲击波形 ,是冲击试验机的关键部件。增压制动系统 :控制工作台的提升和回跳。电气测量控制系统 :采用微电子技术 ,控制冲击台的动作顺序 ,并测量分析冲击台的冲击信号 ,可 打印冲击台面的加速度波形等实验数据及参量。该产品由于在关键部件冲击脉冲触发器方面实现了在一台机器上试验多种波形 ,设计目标是达到国际上第三代冲击试验机的水平。正弦波力脉冲是靠闭式橡胶作为成形器来产生 ,锯齿波是用的铅块作冲击垫来产生 ,梯形波的产生也是用橡胶垫结合高压气缸来触发和控制。 从现有的国内文献来看 ,国内许多研究机构都在冲击机的基本原理、力学模型、设计方法等方面作了探索与实践 ,所设计的冲击机在正弦波形上能产生满足国标、 军标或美军标的冲击试验机 ,但是在冲击机的核心部件力脉冲发生器梯形波、后峰锯齿波 方面的解决方法虽然也曾探索过采用液压小孔节流 ,并采取气液结合的控制方式 ,但是现有的研究成果显示其还存在以下不足 :一、波形超差严重、调节不便 ;二、只能产生一种峰值、脉宽的波形 ,不能按照需求任意选择 ;三、调节不便。因此要解决现有冲击波形成形器存在的问题 ,并降低冲击试验机的成本 ,需要研制性能更好、价格较低的新型冲击脉冲成形器。 击试验的研究 毕业设计（论文） 7 普通冲击试验能够测出的冲击功，在材料生产和加工工艺过程及机器零部件的检验上总结了许多经验，它成功地被应用在以下几个方面： (1)冲击功对被试材料的宏观缺陷、显微组织上的差别等异常敏感，一直以来有效的利用在检定钢材的质量和鉴定冶金、加工和热处理步骤的正确性，由此来控制和稳定产品的质量； (2)因为冲击功对随温度变化的钢材产生的韧脆转变相对敏感，所以被用来测定钢材韧脆转变的趋势和转变温度。 (3)冲击试验对被试件的缺口异常的敏感，所以经常用来评定金属受到大能量冲击的缺口敏感性； (4)近些年常用冲击试验来评测钢材的冲击功，确定钢材的时效敏感性； (5)由于冲击试验台设备较简易，试样加工容易，试验时间较短等优点，所以在配合其它试验方法使用也引起了人们的注重。例如，断裂韧性与 冲击功的关系上，建立了许多经验公式。 随着科学和技术的快速发展，特别是自动化、计算机和光电技术的迅猛发展，促进了(数字化 )冲击试验台的发展。不仅提高了力和位移测量的精确度，使冲击试验技术从落后状态迅速进入了先进技术行列。从只能定性测定物理意义不是太明确的冲击功，走向了定量测量而且具有使用价值的裂纹形成功和裂纹扩展在冲击过程中各项指标变化的许多参数。这些反映材质抗冲击性能的指标将成为以后的冲击性能指标，为冲击试验台的发展开创美好的发展前景。新标准的实施和深刻理解，必然会在许多方面取得更大的研究成果。 冲击试验 是材料学领域内比较广泛使用的一种分析手段。在航天、航空、兵器、电子、动力、车辆、包装等行业都具有重要的地位。市场上目前所存在的冲击试验设备主要是服务于包装产品的测试，钢铁产品的测试。就类型上来讲，其主要又分为两大类：一类是摆锤型冲击试验机，利用摆锤在一定高度下落过程中所具有的能量去冲击目标试件；另一类是落锤式冲击试验机，利用锤体自由落体的能量去冲击目标试件。在冲击能量方面，市场现有产品都主要集中于几百焦耳至几千焦耳的小能量范围，个别达到万焦以上能量的设备也是需要定制的。在本课题研究的过程中，曾对国内材料试验 机做过市场考察，目前威海试验机厂以及深圳新三思集团可以生产能量在 30000J 左右的冲击试验机。市场上的试验台架多数采用气动式，加载精确平稳，缺点是占地大，成本较高，且由于有庞大的动力装置与气体管道，造成日常维护不便。其一般的落锤下落都有立柱定位，圆形立柱导套精度高，刚度大，但质量太大，结构笨重。 液压冲击试验台设计 8 2 冲击试验台整体方案设计 压冲击试验台的工作原理 击动力学基本概念 冲击是系统受到了瞬时冲击时，它的力、位移、速度或加速度会发生突然变化的现象。冲击是振动的一种特殊状态，它与 一般状态的振动不同，具有自己独特的特点 : (1)冲击过程是瞬态的，持续时间较短暂； (2)冲击是骤然的、剧烈的能量释放、能量传递和转换过程； (3)冲击激励往往是非周期的，其频谱是连续的，冲击过程一次性完成， 不呈现周期性； (4)系统在冲击作用下所产生的运动为瞬态运动，运动状态与冲击持续时 间及系统的固有周期有关。 从理论分析角度看，冲击运动就是系统受到一种短暂的脉冲、阶跃或其它瞬态的非周期激励下的响应。冲击响应引起的系统振动能够很快消失，但它引起的最大应力 (或位移 )却可能使系统损坏。冲 击动力学过程是一系列随时间变化的动态过程。理想的规则冲击载荷波形主要有矩形、半正弦、梯形、三角形、锯齿波等。但在工程实践中，冲击激励的时域波形可能是非规则的，但是可以用理想的规则形状来表示某些特定的冲击。针对不同的冲击载荷波形 (冲击形式 )，系统的动态响应也不同，系统的响应主要取决于冲击载荷脉冲的峰值、持续时间及波形形状。 压冲击试验台的数学模型 根据方案的功能要求，最终对试验结果的分析涉及到的物理量有瞬态冲击力、瞬态速度、瞬态位移以及冲击能。由于冲击试验属于破坏性较强的试验过程，所以测量方式必 须为非接触式。综合考虑各个方面的因素，选定以加速度量为基本测量目标。由加速度信号，可以得到瞬态冲击载荷： )()( （ 2 式中 )( 瞬态压缩载荷 (N)； M 重锤质量 ( 毕业设计（论文） 9 )( 测得的瞬态加速度 ( )； g 重力加速度（ )。 当不考虑重物与导轨之间的摩擦时，落锤冲击试件的瞬间接触速度可按自由落体来计算 。 例如国外有人设计的落锤动态试验系统采用了每秒 2000的高速摄像机，发现测得的落锤与试件接触速度同自由落体计算得到的速度非常的相近，误差小于 5%，这说明在下落过 程中落锤与导轨之间的摩擦和小的撞击的能量损失可以忽略不计。因此在以上瞬态力的计算过程中将这一部分忽略。对加速度进行一次和二次积分，可获得相应的瞬态速度和瞬态位移： t )0()( （ 2 t )0()()( （ 2 式中 )0(v 初始冲击速度 (m/s)； )0(s 初始压缩位移 (m)； )( 瞬态速度 (
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