毕业设计-万能试验机(附cad图)毕业设计-万能试验机(附cad图)摘要万能试验机(\t)也叫万能材料试验机(\t)，是在各种条件、环境下测定金属材料、非金属材料、机械零件、工程结构等的机械性能、工艺性能、内部缺陷和校验旋转零部件动态不平衡量的精密测试仪器，可以对材料来拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转、冲击、疲劳、蠕变、持久、松弛、磨损、硬度等试验。在对新材料及结构等领域的开发研究，试验机起到了至关重要的作用。本文首先概述了试验机的基本定义、研究背景及意义、分类与国内外试验机的现状。紧接着论述了锥齿轮传动方案与链轮传动方案，并作对比...

  试验机(\t)，是在各种条件、环境下测定金属材料、非金属材料、机械零件、

  结构等的机械性能、工艺性能、内部缺陷和校验旋转零部件动态不平衡量的精密测试仪器，可以对材料来拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转、冲击、疲劳、蠕变、持久、松弛、磨损、硬度等试验。在对新材料及结构等领域的开发研究，试验机起到了至关重要的作用。本文首先概述了试验机的基本定义、研究背景及意义、分类与国内外试验机的现状。紧接着论述了锥齿轮传动

  与链轮传动方案，并作对比分析，最后选择锥齿轮传动方案作为本文的设计对象。然后就是本设计的重点，即试验机的主要传动系统的各零部件进行选型、设计与计算校核，包括丝杆、齿轮（锥齿轮与蜗轮蜗杆）、电动机、轴、无级变速器等，最后是对本次毕业设计的总结。关键词：试验机锥齿轮传动传动系统目录TOC\o1-3\h\z\uHYPERLINK\l_Toc61概述4课题研究的背景及意义4国内外实验机研究现状5国内万能试验机的现状5国外材料试验机的现状5课题的研究目的及主要内容62万能材料试验机总体设计6主要设计的基本要求6加载方式7传动方案设计与选择7总体结构83运动动力设计与验算93.1滚珠丝杠传动的设计与校核9材料选择9工作压强计算9静载荷计算11螺杆的强度计算12寿命计算12电动机的选择15传动装置总传动比的计算及其分配16蜗轮蜗杆传动系统的设计与校核17选择蜗杆传动类型17选择材料17按齿面接触疲劳强度进行设计17蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸18校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度19验算效率20精度等级公差和表面粗糙度的确定20按照上述设计与校核画出蜗轮二维图20主要设计结论21锥齿轮的传动设计与校核21选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数21按齿面接触疲劳强度设计22根据齿根弯曲疲劳强度设计24几何尺寸计算27结构设计及绘制齿轮零件图28主要设计结论28工作主轴的设计与校核28计算工作主轴28根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度29轴上的周向定位30确定轴上圆角和倒角尺寸31工作主轴的校核31蜗轮轴38计算工作主轴38根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度39轴上的周向定位40确定轴上圆角和倒角尺寸40蜗杆轴的校核40无极变速器的选用434横梁设计44材料选择44横梁截面的选择44横梁强度的验算45挠度与转角的验算465设计总结47参考文献481概述万能试验机(\t)也叫万能材料试验机(\t)，是在各种条件、环境下测定金属材料、非金属材料、机械零件、工程结构等的机械性能、工艺性能、内部缺陷和校验旋转零部件动态不平衡量的精密测试仪器，可以对材料来拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转、冲击、疲劳、蠕变、持久、松弛、磨损、硬度等试验。在对新材料及结构等领域的开发研究，试验机起到了至关重要的作用。万能试验机(\t)的应用相当广泛，尤其在航空航天，冶金，机械，建筑和交通运输等工业部门与大专院校、科研院所的相关实验室。在工业生产设计与科研工作中，能准确的获得材料机械性能数据，从而在有效使用材料、改进工艺、提升产品质量、提高经济效益、产品安全可靠性等都具备极其重大作用。因此，万能试验机(\t)的应用及发展对航空航天，冶金，机械，建筑和交通运输等工业部门，在对合理设计工程材料及结构，提高材料应用率，提升产品质量，改进工艺和提高经济效益方面具备极其重大的意义。国内外实验机研究现状国内万能试验机的现状国内万能试验机是在新中国后，在各级有关部门单位的重视及全力支持下，发展并取得较大成就。在五十多年的发展下，国内万能试验机()的生产制造，具有了能生产静负荷试验机（如拉、压万能试验机、扭转试验机()、松弛试验机、持久强渡试验机、蠕变试验机()、复合应力试验机等）和动负荷试验机（如冲击试验机()和疲劳试验机等）的能力，有效地促进了国民经济建设和国家工业能力的发展。国内万能试验机市场已初具规模，部分产品凭着良好的性价比出口到国外市场，在同种类型的产品中，具有较强的竞争能力。国内试验机产品的朝着智能化、大型化、动静态功能复合化的方向发展。国外材料试验机的现状国外生产的万能试验机，随着新技术的开发与应用，其性能不断地提高，应用场景范围也相应地扩大。相应的试验机除了能对材料来拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等表态试验外，还可以做蠕变和松弛等试验，甚至能够做动态试验，测出材料的疲劳极限。国外生产的万能试验机，主要可大致分为机械式，电子式和液压式。近年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都会采用物理运动装置。这种试验机有充足的精度和稳定能力。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不再生产，有的仅放在次要的地位。液压万能试验机，应用液压传动加荷。范围一般为10-200吨。最大负荷高达5500吨。与机械万能试验机相比较，除负荷较大外，加荷平衡，加荷速度可自由调节。电子材料试验机的特点是可以在一定程度上完成应力、应变、位移的闭环控制；试验中无须选择量程,可实行全过程自动控制；用户可直接由PC存储试验数据、处理测试结果和打印试验报告。计算机控制整个试验过程，保证了试验的质量。课题的研究目的及主要内容机械式万能试验机是应用较久的一种万能试验机。其研究的详细的细节内容：一是明确试验机的改造思路；二是硬件部分设计；三是软件部分设计。本

  主要研究万能试验机的物理运动部分。试验机装置包含机身、横梁、丝杆、齿轮、电动机、轴、夹具等。试验机的重要零部件，如齿轮（锥齿轮与蜗轮蜗杆）、轴、电动机等是设计的重点，而机身与横梁只需满足强度、刚度和稳定能力要求即可。因此在研究设计的过程中重点对试验机内传动机构的传动设计与各零部件的设计及校核。综合各方面要素以及计算设计出一款实用、精度适中、效率较高、经济的万能试验机。2万能材料试验机总体设计主要设计的基本要求最大试用力120KN；横梁最大设计速度为240mm/min；机器外观尺寸（长×宽×高）：1200mm×110mm×1950mm；加载方式万能试验机的加载方式有机械式和液压式，它们各有优缺点。采用液压式加载时，功率时液压装置体积小、质量轻且手动容易，同时易于实现大的力值，加荷平衡，加荷速度可自由调节。液压元件精度高，造价高并难于实现自动控制，微小距离难于实现，,液压传动如果出现故障时不易追查原因，不易迅速排除，工作介质泄露易造成环境污染。机械式加载方式易于实现自动控制，造价相比来说较低，元件精度要求较低且无污染。大力值难于实现，一般仅适用于小于1000kN的力，工作时有噪声、振动冲击较大。对比上面两种加载方式，结合本设计的设计的基本要求，故决定采用机械式加载方式。传动方案设计与选择本文主要考虑的传动方案有两种，即锥齿轮传动，链轮传动，对比两种万能材料试验机传动方案的特点，分析优缺点，从而在这两种方案中选取最佳的那个方案为本论文的研究方案。锥齿轮传动方案：电动机产生动力后通过无级变速器，再经过蜗轮蜗杆传动，带动锥齿轮运动，再由由锥齿轮带动丝杠转动。横梁则通过与丝杆螺母与丝杆配合，以此来实现上下运动。上夹具固定在上横梁上，至此完成试验。如图1所示：图1锥齿轮传动示意图链轮传动方案：电动机产生动力后通过无级变速器，再经过蜗轮蜗杆传动，带动链传动传递到丝杠。横梁则通过与丝杆螺母与丝杆配合，以此来实现上下运动。上夹具固定在上横梁上，至此完成试验。如图2所示：图2链传动示意图传动方案对比：锥齿轮传动：传动精度高，运动平稳，无爬行现象，能轻松实现丝杆自锁，有可逆性，但成本高，对部件加工精度要求比较高。链轮传动：传动精度高，运动平稳，无爬行现象，链传动的制造与安装精度要求较低，有可逆性，但不能自锁，能保持恒定的瞬时传动比，有噪声，振动冲击。综合以上分析，选择锥齿轮传动传方案。总体结构经过各方面的考虑初步确定试验机传动部分的总体结构如下图3所示：图3万能试验机总体结构示意图如果为了成本等方面的因素，可采用双电机工作方式，即其一为异步电机，其二为步进电机。考虑到精度等方面的因素，可采取单电机工作方式，即伺服电机。虽然成本稍高，但综合更简单的结构和更高的精度，决定采取单电机工作方式。通常，万能试验机大多是落地双立柱立式，因此本次设计也选择落地双立柱立式。3运动动力设计与验算3.1滚珠丝杠传动的设计与校核材料选择查表，选择滚珠丝杆的材料为，热处理为整淬；螺母的材料为，，热处理为淬火。工作压强计算（1）螺母的轴向位移：式中：令该螺纹为单线由试验机的设计的基本要求整体高度为1950mm，故取丝杠带动横梁的移动距离为1200mm，考虑留下一定的余量，可取螺纹长度L＝1500mm；设计使螺纹移动时，手轮转动120圈，即由此可知：（2）螺纹中径应满足：螺纹中径：，其中，式中：是螺母形式参数，整体式螺母取~，分体式螺母取~,取，是螺纹副许用应力，N/mm2,可取；带入数据，有查表可知，取公称直径，（3）螺母高度：（4）旋和圈数：，螺纹工作圈数不超过10，符合标准要求（5）基本牙型高度：（6）工作压强：工作压强满足规定的要求。（7）查表得其摩擦系数f为~为了能够更好的保证自锁，螺纹升角（8）螺纹牙根部的宽度：静载荷计算由基本额定静载荷特性值K0计算

  ：式中为接触点处钢球和滚道表面的主要曲率式中：——钢球直径，取；——螺杆滚道曲率半径，取；——接触角，取；——滚动螺旋公称直径，取。基本额定静载荷静载荷条件—载荷系数查表，=，取=—静载荷硬度影响系数查表，条件满足，故合格。螺杆的强度计算根据第四强度理论：螺杆最大弯曲应力，查表可知故螺杆强度合格。寿命计算（1）其计算公式为：1）确定上式参数如下：1、载荷系数：查表，取=2、动载荷硬度影响系数：查表，3、寿命系数：4、转速系数：5、短行程系数查表，6、寿命条件：故满足条件合格。采用滚珠与丝杆采用固定式内循环如图4所示，为内循环示意图，图5为滚珠丝杆副的组成图4固定式内循环示意图1-滚珠；2-丝杆；3-反向器；4-螺母图5滚珠丝杆副的组成接触角：钢球直径：mm螺纹滚道曲率半径：mm偏心距：mm螺纹升角：螺杆大径：mm螺杆小径：螺杆接触点直径：螺杆牙顶圆角半径：螺母螺纹大径：螺母小径：电动机的选择由设计的基本要求可得，试验机横梁运动的最大速度为240mm/min，试验机的最大试验力为120KN。故式中：F—试验机输出力，N；V—丝杠速度，m/s；P—有效功率。因为功率传递过程中有一部分的损失。查机械设计课程设计手册可得，各个零部件传动的传动效率为：丝杠与丝杠螺母取为，锥齿轮传动为，蜗轮蜗杆为，无级变速器为，其他联结件为。故故上式中P—试验机有效功率；—试验机总效率；—试验机所需功率。查表，取电机的安全系数k=，电动机功率，查表结合真实的情况，取电动机额定功率为。为使试验机有合理的传动比，初步选择电动机同步转速为1000r/min和1500r/min两种，则电动机的型号为：Y90L-6或Y90S-4，其技术参数如表1所示：表1电动机参数·额定功率满载转速堵转转矩最大转矩重量额定转矩额定转矩kWr/min倍倍kgY90L-691025Y90S-4140022上述两方案中,Y90S-4型电动机启动转矩与最大转矩较大，过载能力也强,因此选定电动机的型号为Y90S-4。传动装置总传动比的计算及其分配已知横梁的最大速度为240mm/min，则求得此时的丝杠转速式中：V——丝杠速度，mm/min；P——丝杠螺距，mm。由Y90S-4型电动机，并按照电动机的满载转速及试验机丝杆转速，可计算出传动系统的总传动比。再按照各种传动的传动比表及常用传动机构性能及适合使用的范围表，初步选择各个传动部分传动比如下：。蜗轮蜗杆传动系统的设计与校核蜗轮输入功率蜗杆的最大转速蜗轮的最大转速传动比预期寿命15000h选择蜗杆传动类型根据GB/T10085-1998的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI传动）。选择材料考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，选择蜗杆材料为45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故将其淬火至45-55HRC。蜗轮材料为铸锡磷青铜（ZCuSn10P1），金属模铸造。按齿面接触疲劳强度进行设计（1）根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度计算，再校核齿根弯曲疲劳强度。查《机械设计》，得到按蜗轮接触疲劳强度条件设计计算的公式为：1）确定上式的各个参数：1、确定作用在蜗轮上的转矩取2、确定载荷系数因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数；查表查得：；由于转速不高，传动较平稳，冲击不大，可取动载系数；则3、确定弹性影响系数因选取铸锡磷青铜蜗轮和45钢蜗杆配合，故取材料的弹性影响系数。4、确定蜗轮齿数5、确定许用接触应力根据蜗轮与蜗杆的材料，查表，得蜗轮的基本许用应力。应力循环次数其中为蜗轮每转一转每个轮齿啮合的次数，为蜗轮转速，为工作寿命。则接触强度的寿命系数则2）计算值mm按，故查表，取取模数mm,蜗杆分度圆直径。蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸（1）中心距（2）蜗杆轴向齿距：mm；直径系数：mm；齿顶圆直径：mm；齿根圆直径：mm；分度圆导程角：；蜗杆轴向齿厚：mm；（3）蜗轮蜗轮分度圆直径：蜗轮喉圆直径：蜗轮齿根圆直径：蜗轮咽喉母圆半径：校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度（1）其计算公式如下：1）确定上式各个参数如下：1、确定当量齿数：则在《机械设计》中可查图，查得蜗轮的齿形系数。2、螺旋角系数：3、许用弯曲应力：从表11-8中由蜗轮的材料，查得基本许用弯曲应力。寿命系数弯曲强度是满足的。验算效率已知；；与相对滑动速度有关。从《机械设计》中，查表用插值法查得；代入式中得，大于原估计值，因此不用重算。精度等级公差和表面粗糙度的确定从圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择8级精度，侧隙种类为,标注为。然后由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度。由于蜗杆滑动速度较低，产生热量较少，故可以不进行温度验算。试验机利用频率较低，故可以不润滑，或者偶尔喷油润滑即可。绘制工作图按照上述设计与校核画出蜗轮二维图如图所示：图6蜗轮结构图主要设计结论模数m=4mm，蜗杆直径，蜗杆头数，蜗轮齿数，齿面淬火；蜗轮材料为铸锡磷青铜（ZCuSn10P1），金属模铸造。锥齿轮的传动设计与校核锥齿轮最大的输入功率：锥齿轮最大的输入转速传动比预期寿命15000h选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）选用标准直齿锥齿轮齿轮传动，压力角取为.（2）查表，选用7级精度。（3）材料选择。查表，选择小齿轮材料为40Cr（调质），大齿轮材料为45钢（调质）；（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数；按齿面接触疲劳强度设计（1）由设计计算公式进行试算，即1）确定公式内的各参数值1、试选2、计算小齿轮传递的转矩3、查表，选取齿宽系数4、表查得材料的弹性影响系数5、查图得区域系数6、计算接触疲劳许用应力。查得小齿轮与大齿轮的接触疲劳强度极限计算应力循环次数查图取接触疲劳寿命系数取失效概率为1%，安全系数S=1，得取和中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即2）试算小齿轮分度圆直径，（2）调整小齿轮分度圆直径1）计算实际载荷系数前的数据准备1、圆周速度2、当量齿轮的齿宽系数2）计算实际载荷系数1、查表得使用系数2、根据，8级精度，查图得动载系数3、直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数4、查表用插值法查得7级精度，小齿轮相对支撑对称布置时，得齿向载荷分布系数。由此，得到实际载荷系数3）可得按实际载荷系数算得的分度圆直径及相应的齿数模数根据齿根弯曲疲劳强度设计（1）试算模数，即1）确定上式各参数值：1、试选2、计算。由分锥角，和，可得当量齿数，查图得齿形系数查图得应力修正系数查图得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为；查图取弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，由式（10-14）得因为大齿轮的大于小齿轮，所以取。2）试算模数（2）调整齿轮模数1）计算实际载荷系数前的数据准备1、圆周速度2、齿宽2）计算实际载荷系数1、根据，8级精度，查图得动载系数2、直齿锥齿轮精度较低，取齿间载荷分配系数3、查表用插值法，得，查图，得。由此，得到载荷系数3）可得按实际载荷系数算得的齿轮模数按照齿根弯曲疲劳强度计算，就近选择标准模数,按接触疲劳强度算得的分度圆直径，得小齿轮齿数。取，则大齿轮数，为了使两齿轮的齿数互为质数，取。几何尺寸计算（1）分度圆直径mmmm（2）计算分锥角（3）计算齿轮宽度取结构设计及绘制齿轮零件图锥轮的装配图如图7所示：图7锥轮装配图主要设计结论齿数，模数，压力角，变位系数均为0，分锥角，，齿宽。小齿轮选用40Cr（调质），大齿轮选用45钢（调质）。齿轮按7级精度设计。工作主轴的设计与校核计算工作主轴（1）求轴上的功率、转速和转矩（2）考虑到轴与其它零件的配合，设计传动轴的结构如图8所示：（3）图8工作主轴的大体结构（3）根据扭转强度计算轴的直径：先初步估算轴的最小直径。选轴的材料为45钢（调质），查《机械设计》表15-3得A0=126~103，取，得而此轴上有三个键槽和较多突变，轴径应加大35%，算得,取根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）、段轴与锥齿轮配合，取最小直径，由《机械设计手册》锥齿轮轮毂宽度为，为使轴端挡圈只压在锥齿轮上而不压在轴的端面上，取；（2）为满足锥齿轮的轴向定位，轴段右端与轴段左端需制出一轴肩，轴肩的高度一般取为，故取、段的直径，、为过渡段，取；（3）初步选择滚动轴承。轴承受有径向力和轴向力，选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30310，其尺寸为，则可得，为使轴套可靠地压紧轴承，段应略短于轴承宽度，故取；（4）轴承的轴向定位采用轴肩做定位，由《机械设计课程设计》表15-1查得30310型轴承的定位轴肩高度，因此取；（5）轴段与蜗轮配合，由于蜗轮的齿宽，取与处的轴肩为，则，蜗轮的轮毂取，即36mm，为了使套筒端面可靠压紧齿轮，故取；（6）轴段为轴环，轴环宽度，取轴肩，则，取，所以；（7）由于设计的基本要求中要求机器外观尺寸（长×宽×高）：1200mm×1100mm×1950mm，故选取轴上的周向定位直锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由《机械设计》表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为32mm。蜗轮的周向定位采用的是平键连接，按可由《机械设计》表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为28mm。同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为m6。确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，轴肩圆角半径见图8。工作主轴的校核（1）按弯扭合成强度校核轴的强度：首先分析轴的受力情况：图9工作主轴的受力分析对于左右锥齿轮：已知圆锥齿轮的分度圆半径为，则其平均分度圆直径：而对于蜗轮：对于中间两组轴承：由，可得表2轴上载荷表载荷水平面H垂直面V轴承支反力FB(D)、C截面弯矩MB（D）、C截面总弯矩扭矩T则此轴弯矩图如图10所示：图10工作主轴弯矩图而此轴的转矩图如图11所示：图11工作主轴转矩图（2）显然B(D)、C截面危险面根据轴的弯扭合成强度计算公式：根据上表中的数据，取，轴的计算应力，而由轴的材料，查《机械设计》表15-1得，均符合强度要求，故轴安全。（3）精确校核轴的疲劳强度判断危险截面截面B不仅与A、D、E截面受相同大小的转矩，而所受应力最大，因此B截面的左侧为危险截面。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面C的应力集中最严重；从受载荷的情况去看，截面C上弯矩最大。因此截面C同样为危险截面。截面B左截面抗弯截面系数:抗扭截面系数:截面的弯矩M为：截面扭矩为：截面上的弯曲应力:截面上的扭转切应力:轴的材料为45钢，调质处理。可由《机械设计》附表3-2表15-1查得。理论应力集中系数及可查图。因，，经插值后查得又由《机械设计》附图3-1可得轴的材料敏性系数为故有效应力集中系数为由《机械设计》附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。磨削加工的轴，查得表面上的质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。截面C右侧抗弯截面系数:抗扭截面系数:截面的弯矩M为：截面扭矩为：截面上的弯曲应力:截面上的扭转切应力:轴的材料为45钢，调质处理。由《机械设计（第八版）》表15-1查得。理论应力集中系数及可查取。因，，经插值后查得。又由《机械设计》附图3-1可得轴的材料敏性系数为故有效应力集中系数为由《机械设计》附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。磨削加工的轴，由图得表面上的质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。综上所述，该轴符合强度要求。轴的形状如下：图12工作主轴的形状及其尺寸蜗杆轴计算工作主轴（1）求轴上的功率、转速和转矩（2）考虑到轴与其它零件的配合，设计传动轴的结构如下图所示：图13蜗杆轴大体结构（3）根据扭转强度计算轴的直径：先初步估算轴的最小直径。选轴的材料为45钢（调质），表《机械设计》15-3查得A0=126~103，取，得蜗杆轴的最小直径是安装联轴器处的轴直径应与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查表，取，则查表，选用GY2型联轴器，其公称转矩为，半联轴器的孔径，故取，半联轴器与轴配合的毂孔长度。确定轴的各段直径和长度（1）为满足半联轴器的轴向定位要求，轴段右端需制出一轴肩，故取段的直径，轴段的长度，为了轴承端盖的装拆及对轴承添加润滑脂，取。（2）初步选择滚动轴承。轴承受有径向力和轴向力，故选用0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6305，其尺寸为，，为使轴套可靠地压紧轴承，段应略短于轴承宽度，故取；（3）轴段为轴环，轴环宽度，由《机械设计课程设计》表15-1查得30305型轴承的定位轴肩高度，则，取，因此取，；（4）轴段为蜗杆，齿顶圆直径mm,蜗杆的齿宽，故取与，；（5）、为过渡段，轴段左端与轴段右端为轴环，故取、段的直径，、为过渡段，取；轴上的周向定位联轴器周向定位采用平键连接，可按由查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为36mm，为保证联轴器与轴配合良好的对中性，选择联轴器毂孔与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为m6。确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，轴肩圆角半径r取及参考图14。综上所述，设计轴的形状如下图所示：图14轴的形状及其尺寸蜗杆轴的校核（1）按弯扭合成强度校核轴的强度；首先分析轴的受力情况：图15蜗杆轴的受力分析对于蜗杆：由于蜗轮的受力，得由受力分析可，方向相反。对于中间两组轴承：受力分析可得，表3蜗杆轴上载荷载荷水平面H垂直面V轴承支反力F弯矩M总弯矩扭矩T则此轴弯矩图与转矩图如图所示：图16蜗杆轴的弯矩与转矩图（2）抗弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据轴的弯扭合成强度计算公式：根据上表中的数据，取，轴的计算应力，而由轴的材料为45钢（调质），查《机械设计》表15-1得，符合强度要求，故安全。无极变速器的选用无极变速器可分为恒功率型，恒转矩型，变转矩，变转速型，根据万能试验机的设计的基本要求，选用恒功率型，查《机械无极变速器设计与选用指南》，可选KOOP-B,FU,宽V带式无极变速器等。查询《物理运动设计手册》结合设计的基本要求,选择钢球外锥轮式无级变速器，其主要传动特性.其机械特性如下图。图17钢球外锥轮式无级变速器的机械特性图18无级变速器（koop-k型）1、11-输入、输出轴2、10-加压装置3、9-主、从锥轮4-传动钢球5-调速涡轮6-调速蜗杆7-外环8-传动钢球12、13-端盖4横梁设计材料选择查表，取横梁材料为Q345钢，则其许用应力为，横梁截面的选择如图，工字型梁与箱型梁,由抗弯截面系数，查表，，，,,而，带入数据，显然箱型梁对z轴与y轴的抗弯截面系数要大，从强度的角度，箱型梁要比工型梁要大，而箱型梁也会用更多的材料，也相对较重，综合以上，选择箱型梁截面作为横梁的截面。图19工字型截面图20箱型截面横梁强度的验算横梁在加载的过程中的受力变形，可简化为两端固定，而中心受力的简支梁结构其简化图如下。图21横梁受力简化图P—最大载荷，P=120000Nl—梁的跨距，L=953mmE—材料的弹性模量，E=210GpaI—梁截面的惯性矩：最大弯矩；截面的抗弯截面系数横梁的强度：故横梁强度满足条件。图22横梁弯矩图挠度与转角的验算查表，得挠度与转角公式P—最大载荷，P=120000Nl—梁的跨距，L=953mmE—材料的弹性模量，E=210GpaI—梁截面的惯性矩，故校核刚度横梁的许用挠度和许用转角为：而故主轴满足刚度条件。5设计总结在老师的指导帮助下，我选择了《万能试验机设计》作为我的毕业设计题目。在设计的过程中，先是大量阅读有关试验机的书籍期刊及物理运动设计的有关的资料，根据设计的基本要求，确定了本次设计的重点，即试验机的主要传动系统的各零部件进行选型、设计与计算校核，包括丝杆、齿轮（锥齿轮与蜗轮蜗杆）、电动机、轴、无级变速器等，最后完成零件图及装配图。通过此次毕业设计，可以把机械专业所学的学科知识得到很好回顾运用与总结，同时，掌握了设计思路与方法，如怎样快速查找相应的资料等，能够说是对所学知识的一次很有效果的实践。毕业设计既是一次充满挑战的考察，更是一个学习与总结的机会。诚然，实践经验匮乏，虽然有理论知识的指导，可想而知，要完成一个未经历的设计，是很难的，在这里要感谢刘老师每周的悉心指导。同时，这次毕业设计也暴露自己知识短板的地方，能利用这次机会补充自己的知识体系，再如cad制图等知识技能能得到巩固和提升，这在以后的工作中是有帮助的。总之，这次毕业设计有不少挑战，但是通过老师指导和自己点努力，保证设计按时的完成。参考文献[1]成大先，机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002.[2]朱孝录，物理运动设计手册[M].北京：电子工业出版社，2007.[3]扬乐民等，脆性材料实验机物理运动机构设计，机械工程师，2008.[4]李晓杰，CSS-2200系列电子万能试验机，试验技术与试验机，1996.[5]孙恒，陈作模.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.[6]濮良贵，纪明钢.机械设计.北京：高等教育出版社，2006.[7]吴何畏.材料试验机升级改造的方法与实例[J].机床与液压,2007.[8]徐中明，黄勤练.拉力试验机控制管理系统改造设计[J].机床电器，2001.[9]吴宗泽，罗圣国，机械设计课程设计手册（第三版），北京：高等教育出版社，2006.[10]杨晓辉.机械实用手册[M].北京：科学出版社，2006.[11]阮忠唐.机械无极变速器设计与选用指南[M].北京：化学工业出版社，1999.DesignonUniversaltestingmachineXxx(ooooUniversity,oo,oo,oo)Abstract：Universaltestingmachine,alsocalleduniversalmaterialtestingmachineisundervariousconditionsandenvironmentindeterminationofmetalmaterials,metalmaterials,machineryparts,engineeringstructuremechanicalproperties,processperformance,internaldefectsandcheckingrotatingpartsdynamicunbalanceofprecisiontestinstrumentsandmaterialstensile,compression,bending,shear,torsion,impact,fatigue,creep,stressrelaxation,wear,hardnesstest. Inthe researchanddevelopment of new materialsandstructures andotherfields, testingmachine playsaveryimportantrole.Thispaperoutlinesthestatusof testmachinesbasicdefinition, researchbackgroundandsignificance, classificationand testingmachine athomeandabroad. Followedbybevelgeartransmissionschemeandthechainwheeltransmissionschemearediscussed,andcarriesonthecontrastanalysis,thefinalchoiceofbevelgeartransmissionschemeastheobjectofthisdesign. Thenisthefocusofthedesign,thetestingmachinemaindrivesystemcomponentsandpartsoftypeselection,designandcalculation,includingwirerod,(bevelgearandwormgearwormgear,electricmotor,ashaft,asteplesstransmission,andfinallyasummaryofthegraduationdesign.Keywords: machine ;bevelgear; transmissionsystem附录1.万能试验机总体装配图2.万能试验机丝杆零件图3.万能试验机大锥齿轮零件图4.万能试验机小锥齿轮零件图5.万能试验机蜗轮零件图6.万能试验机工作主轴零件图7.万能试验机蜗杆轴零件图致谢在本次完成毕业设计过程中，特别感谢每周坚持为我们开指导会议并悉心指导和教诲的导师，不仅仅让我们能顺利按时完成毕业设计任务，还不断地启发和让我们去完善自己的知识体系。同时，老师结合自己丰富的设计经验和实践经历，指导我的设计与实际条件现结合，从设计思路到设计方法，与我们课题相结合，让我更加深入的认识到机械设计的流程与方法，积累了宝贵的设计经验。最后，感谢老师、同学和朋友，他们在我学习上的支持，让我更加顺利地完成了学业！（装配图可用CAD打开，仅供交流）CTRL+A全选可调整字体属性及字体大小orkInformationTechnologyCompany.2020YEAR

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