液壓萬能試驗機開題報告
畢業(yè)設計（論文）開題報告
設計（論文）題目: 液壓萬能試驗機設計
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開 題 時 間:
1課題研究目的和意義
本課題研究的內容液壓萬能試驗機，試驗機廣義的說就是一種產品或材料在投入使用前，對其質量或性能按設計要求進行驗證的儀器。從定義可以看出，凡是對于質量或性能進行驗證的儀器都可以叫做試驗機，但往往有時也叫做檢測儀、測定儀、拉力機、檢測設備、測試儀等諸如此類的名。我國試驗機行業(yè)發(fā)展至今已有60年，從最初的以仿制國外產品，生產技術含量較低的機械液壓式的萬能試驗機及其附具、硬度計、摩擦磨損試驗機、機械式振動臺、動平衡機、A掃超聲波探傷儀、X射線探傷儀等產品，到如今的像高精度試驗機進軍，從靜態(tài)試驗機向動態(tài)試驗機發(fā)展，取得了眾多成果。
目前我國試驗機技術得到迅猛發(fā)展，在測量技術、控制技術、計算機應用技術、DSP技術、全數(shù)字化技術等領域取得突破性進展，這也促使我國電子萬能試驗機、微機控制液壓萬能試驗機、電液伺服動靜萬能試驗機、高頻疲勞試驗機、動平衡機、大噸位電動振動臺以及硬度計等產品有了進一步提升和發(fā)展。此外，多通道、多自由度協(xié)調加載的力學性能測試系統(tǒng)和實際工況模擬試驗系統(tǒng)的開也促使新產品更多的誕生，這些都為我國試驗機產業(yè)發(fā)展起到了推動作用。 液壓機按照力學性能試驗可分為動態(tài)試驗機和靜態(tài)試驗機：靜態(tài)力學性能測試設備的關鍵技術實現(xiàn)了突破。主要體現(xiàn)在電子萬能試驗機、微機控制液壓萬能試驗機的控制技術方面實現(xiàn)了重大突破�；谖⑻幚砥骷夹g、基于DSP技術的國產控制器全面裝備了電子萬能試驗機和液壓萬能試驗機；動態(tài)力學性能測試設備的關鍵技術有較大提高�；贒SP技術的電液伺服動靜試驗機控制器的研制成功、基于全數(shù)字化技術的高頻疲勞試驗機等產品的投入市場標志著國產動態(tài)力學性能測試設備的關鍵技術有了較大的提高。
2文獻綜述
液壓萬能試驗機是現(xiàn)代電子技術與機械傳動技術現(xiàn)結合的產物，是充分發(fā)揮各自特長而構成的大型精密測量儀器，可對各種材料（金屬、非金屬、復合材料及制品）進行拉伸、壓縮、彎曲、剝離、剪切等多項性能試驗，且有測量范圍寬、精度高、響應快等特點，工作性可靠，效率高，可對試驗數(shù)據進行實時顯示記錄、打印。主要用于建材、冶金、科研單位、高等院校和質量檢測部門，分為度盤式（度盤顯示，行業(yè)內稱為A 型機，又叫老型機）、數(shù)顯式（液晶顯示）、屏顯式(電腦顯示)、微機控制（全自動），行業(yè)內稱為B 型機、C 型機和D 型機，通稱為新型機。
2.1液壓萬能試驗機的國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
2.1.1 國內外液壓萬能試驗機的發(fā)展
我國試驗機制造業(yè)自建國以來，從無到有，不斷發(fā)展壯大，已經走過了八十年的歷程。解放前的舊中國幾乎沒有專業(yè)生產試驗機產品的企業(yè)，更談不上形成一個試驗機制造產業(yè)。計劃經濟體制時期1949-1979年，在這30年間我國試驗機的主要生產廠家有30家左右，生產規(guī)模較小，產品以仿制國外產品為主。我國試驗機行業(yè)的自主崛起和發(fā)展減輕了西方國家對我國技術封鎖所產生的影響，對我國國民經濟建設和國防事業(yè)的發(fā)展起到并發(fā)揮了積極的促進保障作用”。新中國建立后受到了以美國為首的西方國家經濟技術的封鎖。為擺脫西方國家的封鎖，加快我國經濟技術和國防工業(yè)發(fā)展的步伐， 1949年10月20日，我國第一個試驗機專業(yè)生產廠家———長春儀器廠（長春材料試驗機廠）誕生，標志著我國試驗機制造業(yè)的開始。1959年3月，經國家有關部門批準，第一機械工業(yè)部材料試驗機研究所在長春成立，標志著我國開始獨立自主地開展試驗機制造技術與產品的研發(fā)。
“由于市場經濟體制的作用和現(xiàn)代工業(yè)技術的快速發(fā)展，我國試驗機行業(yè)也獲得了快速的發(fā)展，目前，我國擁有一個世界上試驗機企業(yè)數(shù)量最多的企業(yè)集群。該企業(yè)集群所提供的試驗機基本可以滿足國內對中低檔次產品的市場需求，個別產品的性價比已接近或達到國際領先水平。
英國早在1880年已生產了杠桿重錘式材料試驗機，在1908年又生產螺母、螺桿加載的萬能試驗機。這些試驗機可進行材料的拉伸、壓縮、彎曲和扭轉等試驗，但它們的結構復雜、體積龐大、操作繁瑣，只能進行靜態(tài)試驗，目前已被淘汰，約在90年前，瑞士的Amsier公司開發(fā)了液壓萬能試驗機.它利用液壓油的壓力對試件加載。這種試驗機操作方便、作用力大、結構簡單、體積緊湊，至今這種試驗機仍在生產和使用。它能進行各種靜態(tài)試驗，但在加載的過程中不能進行控制。在加載情況不同時所測得的數(shù)據將有差別。因此，目前國際上和我國的試驗標準都規(guī)定了試驗時需在恒速率、恒負載速率和恒變形速率控制下進行試驗，在這種情況下，原有的液壓萬能試驗機已面臨更新?lián)Q代的命運。國外已開發(fā)了在它原有的基礎上增加電液控制部分的電液控制液壓萬能試驗機。這種試驗機能滿足試驗標準所規(guī)定的要求。國內各試驗機廠也正在積極進行開發(fā)。
國產試驗機與國外產品相比，在技術水平上仍然存在很大的差距。在靜態(tài)試驗機方面，國產試驗機在精度等一般性指標方面與國外產品相比差距不大。如電子萬能試驗機是結合機械、電子和傳感器技術于一體的'精密測量儀器，電子萬能
試驗機在社會生產中的應用不斷普及，由于其具有準確度高，功能強大，操作方便等優(yōu)點，在中小力值測量范圍內逐漸代替了傳統(tǒng)的機械式和液壓式試驗機。而在動態(tài)試驗機方面.現(xiàn)階段我國試驗技術已從靜力學試驗階段過渡到動力學試驗階段，少數(shù)試驗技術已進入到動載與環(huán)境綜合模擬試驗技術階段。濟南試驗機廠引進日本島津先進技術合作生產的wAw一Y500型微機控制電液伺服萬能試驗機采用傳感、伺服、數(shù)顯、微機控制等多項先進技術,具有等速率試驗力控制、等速率應變控制、等速率行程控制等多種控制模式和故障診斷功能并可以顯示、打印試驗結果、描繪試驗曲線,完全符合《GB228一87金屬材料拉仲試驗方法》的各種實驗要求,是目前世界上最先進的液壓萬能試驗機,是我國替代進口產品,填補了國內空白。
2.1.2 液壓萬能試驗機的發(fā)展趨勢及應用
伴隨著國家基礎戰(zhàn)略產業(yè)、十大振興產業(yè)、新興產業(yè)和現(xiàn)代制造服務業(yè)(獨立的第三方檢測機構)的發(fā)展，對新材料、零部件、結構件、整機整車和各類工程項目的檢測、試驗提出了新的更多、更高、更復雜化的需求，這些為試驗機行業(yè)的發(fā)展帶來了新的機遇。未來試驗技術的發(fā)展趨勢;
(1)靜態(tài)試驗機的測量技術、控制技術、計算機應用技術取得了重大突破，且電子萬能試驗機、微機控制液壓萬能試驗機的技術指標已接近或已達到國際同類產品的水平，部分產品的性價比優(yōu)于國外同類產品;
(2)基于DSP技術的電液伺服動靜萬能試驗機、基于全數(shù)字化技術的高頻疲勞試驗機等產品已投放市場，標志著國產動態(tài)試驗機的關鍵技術有了較大的提高;
(3)多通道、多自由度協(xié)調加載的力學性能測試系統(tǒng)和實際工況模擬試驗系統(tǒng)的開發(fā)有較快的進展，有些產品已開始投放國內市場;
(4)動平衡機的測量控制技術進步很快，性能指標和穩(wěn)定性都有明顯提高，國產全自動去重平衡機已批量投放國內市場;
(5)大噸位電動振動臺已達到國際同類產品的先進水平;
(6)硬度計的測量控制顯示技術有了明顯的進展，里氏硬度機計等產品在國際市場上也占據了很大的份額。
伴隨著試驗技術的發(fā)展趨勢，未來我國試驗機產品的發(fā)展會朝著功能模塊化、系列化、共用化方向發(fā)展;朝著特種、專業(yè)化方向發(fā)展;朝著準確模擬各種特殊環(huán)境、模擬實際工況的方向發(fā)展，以便提供更接近特殊環(huán)境和實際工況的綜合、復雜的試驗條件;朝著自動化、智能化、網絡化的方向發(fā)展;試驗機的應用軟件會朝著可擴展、可升級、個性化的方向發(fā)展，從一定意義上來看，未來試驗系統(tǒng)功
能的優(yōu)劣會在其系統(tǒng)的應用軟件方面更多的表現(xiàn)出來。近年來電子萬能試驗機、電液伺服試驗機、高頻疲勞試驗機、數(shù)顯硬度計等電子式、數(shù)字式以及汽車、航空航天專用破壞性和非破壞性設備需求愈來愈大。今后試驗機面臨微機化、智能化、數(shù)字化、多功能化、機電一體化產品市場份額的比重將會明顯增大，專用產品、各種在線檢測、質量控制等成套設備的需求量將會大幅度攀升。
2.2 液壓萬能試驗機的介紹
2.2.1液壓萬能試驗機的工作原理
本設計的液壓式萬能試驗機是由主體和測力計兩部分組成。
1) 主體部分：主機主要有底座、工作臺、立柱、絲杠、移動橫梁、中橫梁以及上橫梁組成。其中移動橫梁上部安裝有下鉗口,下部安裝有上壓力板,上橫梁下部安裝有上鉗口，工作臺、上橫梁通過四根立柱連接,構成一剛性框架。絲杠的驅動機構由驅動電機、鏈輪、鏈條組成。兩根支柱用螺帽固定在機座上，其上端固定于上橫梁上，另外兩根立柱分別固定中橫梁和工作臺面上，此兩立柱支持一個試樣裝夾空間，便于拉、壓、彎等試驗。當油泵輸出的油液使工作活塞上升時，試臺隨即上升，試臺托起兩立柱和上橫梁一起上升，上橫梁和中橫梁上分別有上鉗口和下鉗口，中間橫梁的上升和下降主要靠兩立柱的螺桿轉動來升降。由絲桿轉動帶動橫梁上下移動，升降控制按鈕上有“上”、“下”字樣。
2）測力系統(tǒng)采用液壓擺錘測力機構，它與示值機構一起組成測力系統(tǒng)。它通過測力油缸和測力活塞來進行測力。當工作油缸的壓力油進入測力油缸時，推動測力活塞下移，此時頂塊，承壓軸及連桿軸座一起被推動而下移，再經兩條拉桿使擺桿軸座產生轉動，因而裝在擺桿軸上的擺桿也被揚起產生轉角。擺桿軸上產生的扭力矩將由擺桿末端的重鉈（A、B、C）予以平衡，而當擺桿軸座轉動的同時，通過推板推動蝸桿水平移動，這時蝸桿帶動蝸輪旋轉，指針便在度盤上指示出一定的數(shù)值。
2.2.2 液壓萬能試驗機的應用領域：
改革開放以來，尤其是在(1995-2010)期間，國產試驗機產品的技術水平也有了很大的提升，產品的質量有了明顯的改善，產品的品種得到了快速發(fā)展，產品的應用也幾乎覆蓋了現(xiàn)代工程科學理論研究和工程性能試驗的各個領域。
液壓萬能試驗機在試驗對象方面已經從材料、零部件擴展到整機、整車、系統(tǒng)、重大設施和各類工程項目;在試驗空間方面，從科研機構、大專院校的實驗室擴展到企業(yè)的中心實驗室、質檢部門、生產現(xiàn)場、工程項目的施工現(xiàn)場，甚至擴展到大氣層外的宇宙空間;在試驗方式方面，從單個試樣離散方式擴展到批量。