液壓萬能試驗機(jī)開題報告

　　畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告

　　設(shè)計（論文）題目: 液壓萬能試驗機(jī)設(shè)計

　　院 系 名 稱:

　　專 業(yè) 班 級:

　　學(xué) 生 姓 名:

　　導(dǎo) 師 姓 名:

　　開 題 時 間:

　　1課題研究目的和意義

　　本課題研究的內(nèi)容液壓萬能試驗機(jī)，試驗機(jī)廣義的說就是一種產(chǎn)品或材料在投入使用前，對其質(zhì)量或性能按設(shè)計要求進(jìn)行驗證的儀器。從定義可以看出，凡是對于質(zhì)量或性能進(jìn)行驗證的儀器都可以叫做試驗機(jī)，但往往有時也叫做檢測儀、測定儀、拉力機(jī)、檢測設(shè)備、測試儀等諸如此類的名。我國試驗機(jī)行業(yè)發(fā)展至今已有60年，從最初的以仿制國外產(chǎn)品，生產(chǎn)技術(shù)含量較低的機(jī)械液壓式的萬能試驗機(jī)及其附具、硬度計、摩擦磨損試驗機(jī)、機(jī)械式振動臺、動平衡機(jī)、A掃超聲波探傷儀、X射線探傷儀等產(chǎn)品，到如今的像高精度試驗機(jī)進(jìn)軍，從靜態(tài)試驗機(jī)向動態(tài)試驗機(jī)發(fā)展，取得了眾多成果。

　　目前我國試驗機(jī)技術(shù)得到迅猛發(fā)展，在測量技術(shù)、控制技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、DSP技術(shù)、全數(shù)字化技術(shù)等領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，這也促使我國電子萬能試驗機(jī)、微機(jī)控制液壓萬能試驗機(jī)、電液伺服動靜萬能試驗機(jī)、高頻疲勞試驗機(jī)、動平衡機(jī)、大噸位電動振動臺以及硬度計等產(chǎn)品有了進(jìn)一步提升和發(fā)展。此外，多通道、多自由度協(xié)調(diào)加載的力學(xué)性能測試系統(tǒng)和實(shí)際工況模擬試驗系統(tǒng)的開也促使新產(chǎn)品更多的誕生，這些都為我國試驗機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了推動作用。 液壓機(jī)按照力學(xué)性能試驗可分為動態(tài)試驗機(jī)和靜態(tài)試驗機(jī)：靜態(tài)力學(xué)性能測試設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)了突破。主要體現(xiàn)在電子萬能試驗機(jī)、微機(jī)控制液壓萬能試驗機(jī)的控制技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)了重大突破�；�于微處理器技術(shù)、基于DSP技術(shù)的國產(chǎn)控制器全面裝備了電子萬能試驗機(jī)和液壓萬能試驗機(jī)；動態(tài)力學(xué)性能測試設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)有較大提高�；�于DSP技術(shù)的電液伺服動靜試驗機(jī)控制器的研制成功、基于全數(shù)字化技術(shù)的高頻疲勞試驗機(jī)等產(chǎn)品的投入市場標(biāo)志著國產(chǎn)動態(tài)力學(xué)性能測試設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)有了較大的提高。

　　2文獻(xiàn)綜述

　　液壓萬能試驗機(jī)是現(xiàn)代電子技術(shù)與機(jī)械傳動技術(shù)現(xiàn)結(jié)合的產(chǎn)物，是充分發(fā)揮各自特長而構(gòu)成的大型精密測量儀器，可對各種材料（金屬、非金屬、復(fù)合材料及制品）進(jìn)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(yīng)快等特點(diǎn)，工作性可靠，效率高，可對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)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(zhì)量檢測部門，分為度盤式（度盤顯示，行業(yè)內(nèi)稱為A 型機(jī)，又叫老型機(jī)）、數(shù)顯式（液晶顯示）、屏顯式(電腦顯示)、微機(jī)控制（全自動），行業(yè)內(nèi)稱為B 型機(jī)、C 型機(jī)和D 型機(jī)，通稱為新型機(jī)。

　　2.1液壓萬能試驗機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

　　2.1.1 國內(nèi)外液壓萬能試驗機(jī)的發(fā)展

　　我國試驗機(jī)制造業(yè)自建國以來，從無到有，不斷發(fā)展壯大，已經(jīng)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(chǎn)試驗機(jī)產(chǎn)品的企業(yè)，更談不上形成一個試驗機(jī)制造產(chǎn)業(yè)。計劃經(jīng)濟(jì)體制時期1949-1979年，在這30年間我國試驗機(jī)的主要生產(chǎn)廠家有30家左右，生產(chǎn)規(guī)模較小，產(chǎn)品以仿制國外產(chǎn)品為主。我國試驗機(jī)行業(yè)的自主崛起和發(fā)展減輕了西方國家對我國技術(shù)封鎖所產(chǎn)生的影響，對我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防事業(yè)的發(fā)展起到并發(fā)揮了積極的促進(jìn)保障作用”。新中國建立后受到了以美國為首的西方國家經(jīng)濟(jì)技術(shù)的封鎖。為擺脫西方國家的封鎖，加快我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)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(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠家———長春儀器廠（長春材料試驗機(jī)廠）誕生，標(biāo)志著我國試驗機(jī)制造業(yè)的開始。1959年3月，經(jīng)國家有關(guān)部門批準(zhǔn)，第一機(jī)械工業(yè)部材料試驗機(jī)研究所在長春成立，標(biāo)志著我國開始獨(dú)立自主地開展試驗機(jī)制造技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)。

　　“由于市場經(jīng)濟(jì)體制的作用和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，我國試驗機(jī)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(jī)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(jī)基本可以滿足國內(nèi)對中低檔次產(chǎn)品的市場需求，個別產(chǎn)品的性價比已接近或達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

　　英國早在1880年已生產(chǎn)了杠桿重錘式材料試驗機(jī)，在1908年又生產(chǎn)螺母、螺桿加載的萬能試驗機(jī)。這些試驗機(jī)可進(jìn)行材料的拉伸、壓縮、彎曲和扭轉(zhuǎn)等試驗，但它們的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、操作繁瑣，只能進(jìn)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(jī).它利用液壓油的壓力對試件加載。這種試驗機(jī)操作方便、作用力大、結(jié)構(gòu)簡單、體積緊湊，至今這種試驗機(jī)仍在生產(chǎn)和使用。它能進(jìn)行各種靜態(tài)試驗，但在加載的過程中不能進(jìn)行控制。在加載情況不同時所測得的數(shù)據(jù)將有差別。因此，目前國際上和我國的試驗標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了試驗時需在恒速率、恒負(fù)載速率和恒變形速率控制下進(jìn)行試驗，在這種情況下，原有的液壓萬能試驗機(jī)已面臨更新?lián)Q代的命運(yùn)。國外已開發(fā)了在它原有的基礎(chǔ)上增加電液控制部分的電液控制液壓萬能試驗機(jī)。這種試驗機(jī)能滿足試驗標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求。國內(nèi)各試驗機(jī)廠也正在積極進(jìn)行開發(fā)。

　　國產(chǎn)試驗機(jī)與國外產(chǎn)品相比，在技術(shù)水平上仍然存在很大的差距。在靜態(tài)試驗機(jī)方面，國產(chǎn)試驗機(jī)在精度等一般性指標(biāo)方面與國外產(chǎn)品相比差距不大。如電子萬能試驗機(jī)是結(jié)合機(jī)械、電子和傳感器技術(shù)于一體的'精密測量儀器，電子萬能

　　試驗機(jī)在社會生產(chǎn)中的應(yīng)用不斷普及，由于其具有準(zhǔn)確度高，功能強(qiáng)大，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在中小力值測量范圍內(nèi)逐漸代替了傳統(tǒng)的機(jī)械式和液壓式試驗機(jī)。而在動態(tài)試驗機(jī)方面.現(xiàn)階段我國試驗技術(shù)已從靜力學(xué)試驗階段過渡到動力學(xué)試驗階段，少數(shù)試驗技術(shù)已進(jìn)入到動載與環(huán)境綜合模擬試驗技術(shù)階段。濟(jì)南試驗機(jī)廠引進(jìn)日本島津先進(jìn)技術(shù)合作生產(chǎn)的wAw一Y500型微機(jī)控制電液伺服萬能試驗機(jī)采用傳感、伺服、數(shù)顯、微機(jī)控制等多項先進(jìn)技術(shù),具有等速率試驗力控制、等速率應(yīng)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(jié)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(shí)驗要求,是目前世界上最先進(jìn)的液壓萬能試驗機(jī),是我國替代進(jìn)口產(chǎn)品,填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

　　2.1.2 液壓萬能試驗機(jī)的發(fā)展趨勢及應(yīng)用

　　伴隨著國家基礎(chǔ)戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)、十大振興產(chǎn)業(yè)、新興產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)(獨(dú)立的第三方檢測機(jī)構(gòu))的發(fā)展，對新材料、零部件、結(jié)構(gòu)件、整機(jī)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(fù)雜化的需求，這些為試驗機(jī)行業(yè)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。未來試驗技術(shù)的發(fā)展趨勢;

　　(1)靜態(tài)試驗機(jī)的測量技術(shù)、控制技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)取得了重大突破，且電子萬能試驗機(jī)、微機(jī)控制液壓萬能試驗機(jī)的技術(shù)指標(biāo)已接近或已達(dá)到國際同類產(chǎn)品的水平，部分產(chǎn)品的性價比優(yōu)于國外同類產(chǎn)品;

　　(2)基于DSP技術(shù)的電液伺服動靜萬能試驗機(jī)、基于全數(shù)字化技術(shù)的高頻疲勞試驗機(jī)等產(chǎn)品已投放市場，標(biāo)志著國產(chǎn)動態(tài)試驗機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)有了較大的提高;

　　(3)多通道、多自由度協(xié)調(diào)加載的力學(xué)性能測試系統(tǒng)和實(shí)際工況模擬試驗系統(tǒng)的開發(fā)有較快的進(jìn)展，有些產(chǎn)品已開始投放國內(nèi)市場;

　　(4)動平衡機(jī)的測量控制技術(shù)進(jìn)步很快，性能指標(biāo)和穩(wěn)定性都有明顯提高，國產(chǎn)全自動去重平衡機(jī)已批量投放國內(nèi)市場;

　　(5)大噸位電動振動臺已達(dá)到國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平;

　　(6)硬度計的測量控制顯示技術(shù)有了明顯的進(jìn)展，里氏硬度機(jī)計等產(chǎn)品在國際市場上也占據(jù)了很大的份額。

　　伴隨著試驗技術(shù)的發(fā)展趨勢，未來我國試驗機(jī)產(chǎn)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(zhǔn)確模擬各種特殊環(huán)境、模擬實(shí)際工況的方向發(fā)展，以便提供更接近特殊環(huán)境和實(shí)際工況的綜合、復(fù)雜的試驗條件;朝著自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展;試驗機(jī)的應(yīng)用軟件會朝著可擴(kuò)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(yīng)用軟件方面更多的表現(xiàn)出來。近年來電子萬能試驗機(jī)、電液伺服試驗機(jī)、高頻疲勞試驗機(jī)、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(shè)備需求愈來愈大。今后試驗機(jī)面臨微機(jī)化、智能化、數(shù)字化、多功能化、機(jī)電一體化產(chǎn)品市場份額的比重將會明顯增大，專用產(chǎn)品、各種在線檢測、質(zhì)量控制等成套設(shè)備的需求量將會大幅度攀升。

　　2.2 液壓萬能試驗機(jī)的介紹

　　2.2.1液壓萬能試驗機(jī)的工作原理

　　本設(shè)計的液壓式萬能試驗機(jī)是由主體和測力計兩部分組成。

　　1) 主體部分：主機(jī)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(gòu)成一剛性框架。絲杠的驅(qū)動機(jī)構(gòu)由驅(qū)動電機(jī)、鏈輪、鏈條組成。兩根支柱用螺帽固定在機(jī)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(dāng)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(zhuǎn)動來升降。由絲桿轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)，它與示值機(jī)構(gòu)一起組成測力系統(tǒng)。它通過測力油缸和測力活塞來進(jìn)行測力。當(dāng)工作油缸的壓力油進(jìn)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(jīng)兩條拉桿使擺桿軸座產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，因而裝在擺桿軸上的擺桿也被揚(yáng)起產(chǎn)生轉(zhuǎn)角。擺桿軸上產(chǎn)生的扭力矩將由擺桿末端的重鉈（A、B、C）予以平衡，而當(dāng)擺桿軸座轉(zhuǎn)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(zhuǎn)，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(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域：

　　改革開放以來，尤其是在(1995-2010)期間，國產(chǎn)試驗機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)水平也有了很大的提升，產(chǎn)品的質(zhì)量有了明顯的改善，產(chǎn)品的品種得到了快速發(fā)展，產(chǎn)品的應(yīng)用也幾乎覆蓋了現(xiàn)代工程科學(xué)理論研究和工程性能試驗的各個領(lǐng)域。

　　液壓萬能試驗機(jī)在試驗對象方面已經(jīng)從材料、零部件擴(kuò)展到整機(jī)、整車、系統(tǒng)、重大設(shè)施和各類工程項目;在試驗空間方面，從科研機(jī)構(gòu)、大專院校的實(shí)驗室擴(kuò)展到企業(yè)的中心實(shí)驗室、質(zhì)檢部門、生產(chǎn)現(xiàn)場、工程項目的施工現(xiàn)場，甚至擴(kuò)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(kuò)展到批量。