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材料扭转力学性能测试装置的设计论文.doc
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材料扭转力学性能测试装置的设计论文
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长春师范大学本科毕业论文
I
材料扭转力学性能测试装置的设计
摘 要
轴作为机械设备中的重要组成零件,其在动力传递过程中以及导向过程都有着相当
重要的作用。在传动设备中,传动轴的工作条件是不尽相同的,而针对轴的扭转试验可
以对轴的强度进行检测和试验,最终得出结论,是否满足使用的工况。而国内对传动轴
的检测技术则一直落后于国外,因此传动轴新一代检测试验台的研发迫在眉睫。
本课题针对轴这一类型零件的材料扭转力学性能测试的试验台进行设计。通过查阅
相关的文献和资料,了解现阶段针对于此种类型的试验台的研究现状,并确定设计的方
案和布局,接着对传动的部件进行设计和计算,最终使用软件进行整体装配图和零件图
的绘制同时整理设计文件和计算内容,完成设计说明书的编写。
关键词:材料扭转,力学性能,实验平台
长春师范大学本科毕业论文
II
Abstract
As an important component in mechanical equipment, the shaft plays an important role
in the power transmission process and the guiding process. In the transmission equipment, the
working conditions of the transmission shaft are not the same, and the torsional fatigue test
for the shaft can test and test the strength of the shaft, and finally conclude whether the
working condition is satisfied. The domestic detection technology of the drive shaft has been
lagging behind abroad, so the development of the new generation test bench for the drive
shaft is imminent.
This project is designed for the test bench of the material torsional mechanical properties
test of the shaft type. Through reviewing the relevant literature and materials, to understand
the current research status of this type of test rig, and to determine the design and layout of the
design, then design and calculate the components of the transmission, and finally use the
software to complete the assembly drawings and parts. Drawing the drawing and finishing the
design file and calculation content, and completing the design specification.
Key words: Material torsion, Mechanical properties, Experimental platform
长春师范大学本科毕业论文
III
目 录
摘 要....................................................................I
Abstract.................................................................II
第一章 绪 论............................................................1
1.1 课题的研究背景及意义 ..................................................1
1.2 国内外研究进展 ........................................................1
1.2.1 材料测试仪器发展现状 ......................................1
1.2.2 扭转测试技术研究进展 ........................................2
1.2.3 我国试验台研究现状 ..........................................3
1.3 全文研究内容及章节安排.................................................4
第二章 试验台整体方案确定.................................................5
2.1 试验台装置组成 ........................................................5
2.2 试验台设计思路 ........................................................5
2.3 调整装置结构设计.......................................................6
第三章 传动机构设计.......................................................7
3.1 电机的选择 ............................................................7
3.2 齿轮的设计 ............................................................7
3.3 轴的设计 ..............................................................9
第四章 轴和轴承的校核....................................................10
4.1 轴的校核 .............................................................10
4.1.1 轴的受力分析 ...............................................10
4.1.2 按当量弯矩校核轴的强度......................................10
4.2 轴承选择与校核 .......................................................11
4.3 从动轴的设计和校核 ...................................................12
4.4 从动轴轴承的设计和校核................................................14
第五章 结 论............................................................15
致 谢...................................................................16
长春师范大学本科毕业论文
1
第一章 绪 论
1.1 课题的研究背景及意义
众所周知,应用型材料研究的最终目的是材料性能的测试技术,主要归因
于其能够保证材料在整个使用过程中稳定性和耐久性保持一定的平衡。随着科
学技术的不断发展,材料在各个领域的应用也越来越广泛,然而在实际应用过
程中,主要受到以下几种限制:首先是复杂机械载荷,其次是多物理场耦合,最
后是腐蚀环境等等。现如今对于材料力学性能测试技术来说,主要是针对以下
几方面进行测试和分析,第一方面是单一的力学,第二方面是物理以及化学特
性,面对一些实际过程中变形、损伤机制等等的测试研究还没有达到一定的要
求,所以必须在测试工艺方面进一步完善和提高。
对材料性能进行测试过程中,主要从以下三方面进行展开:首先是要对材料
的拉压性能进行测试,也包括了弯曲度和疲劳度等等,从而可以得出材料的具
体性能,比较典型的有塑性、硬度和强度等;其次是对材料的一些物理性能进
行研究,比如说材料的具体光、声、电、热、磁性等等这些功能都对材料的具
体应用有着很强的指导性作用;化学性能的测定,主要是观察其在化学条件下
的相对稳定性
[1,11]
。对材料组织的一些表征则更为微观,在对材料进行测试时,使用
到了更加精密的技术和仪器,通过一系列的表征证明材料的相关功能以及构成,比如
说我们对材料的基本外表可以通过 SEM 扫描电镜进行清楚地观察到,对其的具体物
质可以通过 XRD 进行获得,根据其具体的出峰位置对比标准卡片来确定,相应的元
素价态以及含量可以通过 XPS 进行详细分析
[11,18]
。
现如今以下几种材料的性能测试仪,典型的有扭转试验机,阻抗分析仪,盐雾试
验箱等等,都受到了单一力学,物理和化学特性测试的局限,在具体的应用过程中,
由于材料会受到其他外在作用的影响,导致其在实际应用过程中受到了很大的限制。
不仅如此,只有极少数的材料可以通过一些动态监测来对组织表针进行时刻把握,也
就是我们所说的原位测试在实际应用中几乎没有,最常见的便是对材料性能以及技术
运用的前景研究,材料在实际应用过程中,微观本质受到一些破坏时,并不能及时的
发现与研究。
据此,本文设计了一种材料力学测试仪器扭转装置,装置主要功能为材料受扭时
其他性能参数的变化规律提供了有效的测试平台。
1.2 国内外研究进展
1.2.1 材料测试仪器发展现状
随着科技的不断进步,对于力学评价体系也在不断完善中求得了更加广泛的发展。
在最初的测试过程中,只能对载荷的拉伸进行测试,然而现在可以对其弯曲、扭转以
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