60噸總體及傳動(dòng)系統(tǒng)(包含初始條件)

PAGEPAGE39本科畢業(yè)論文題目：學(xué)生：專業(yè)：年級：指導(dǎo)教師：日期：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書課題名稱：萬能材料測試機(jī)一、課題任務(wù)與要求設(shè)計(jì)出能顯示工程制圖中各種2D圖形；對試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；用AutoCAD軟件繪制出零件圖及裝備圖；對主要零件及傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算；對指定零件編寫數(shù)控程序；寫出設(shè)計(jì)說明書；翻譯有關(guān)英文資料（3000字符以上）。五、課題預(yù)期成果或結(jié)論性觀點(diǎn)繪制出1張A0裝配圖；繪制出1張A1絲杠零件圖；繪制出1張A1座圈零件圖；審核人簽字：日期：30噸電子萬能試驗(yàn)機(jī)目錄一、試驗(yàn)機(jī)的介紹 7（一）課題來源 7（二）試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展及國內(nèi)生產(chǎn)試驗(yàn)機(jī)著名廠家 7（三）試驗(yàn)機(jī)的用途 8（四）實(shí)驗(yàn)機(jī)的分類 8（五）電子萬能試驗(yàn)機(jī)技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)概述 8二、空間設(shè)計(jì)方案對比 12（一）單空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 12（二）雙空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 13（三）兩種不同空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析 13三、機(jī)械傳動(dòng)方案 16四、傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算 18（一）試驗(yàn)機(jī)功率計(jì)算 18（二）電動(dòng)機(jī) 20（三）絲杠轉(zhuǎn)速 21（四）傳動(dòng)比 21（五）同步帶傳動(dòng)比 22（六）同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 24五、零件的選擇及在結(jié)構(gòu)中的作用 29（一）腳座的選擇 29（二）絲杠型號的選擇 30（三）聯(lián)軸器的選擇 36（四）軸承的選擇 40（五）下橫梁的尺寸約束 42六、試驗(yàn)機(jī)裝配完的立體圖 44七、畢設(shè)小結(jié) 45參考文獻(xiàn)：附件：30噸電子萬能試驗(yàn)機(jī)摘要：一、試驗(yàn)機(jī)的介紹（一）課題來源科技日新月異，新產(chǎn)品、新材料層出不窮的同時(shí)，也帶來了一系列的問題。其中，對于新產(chǎn)品及新材料的檢測成為了重中之重。因此也帶動(dòng)了試驗(yàn)機(jī)的開發(fā)和搶購熱潮。雖然人們在日常中可能接觸不到試驗(yàn)機(jī)，但如人們的衣食住行等等大小方面背后都經(jīng)過了試驗(yàn)機(jī)的檢測，試驗(yàn)機(jī)已經(jīng)融入我們的生活中，密不可分?；诖?，我們提出了本課題的研究。我們選用電子萬能試驗(yàn)機(jī)作為研究對象，通過研究，了解試驗(yàn)機(jī)的工作原理、制造結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)并對各受力零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核。（二）試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展及國內(nèi)生產(chǎn)試驗(yàn)機(jī)著名廠家（三）試驗(yàn)機(jī)的用途試驗(yàn)機(jī)是試驗(yàn)、檢測材料（金屬材料、非金屬材料）、零部件、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、硬度、彈性、塑性、韌性、延性和表面與內(nèi)部缺陷的儀器設(shè)備、系統(tǒng)或裝置。大多數(shù)試驗(yàn)機(jī)是集機(jī)、光、電、液于一體的技術(shù)密集型高科技產(chǎn)品，多數(shù)產(chǎn)品均屬于計(jì)量器具。試驗(yàn)機(jī)廣泛應(yīng)于用工礦企業(yè)、計(jì)量、學(xué)校的現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及到機(jī)械、冶金、建筑、航空、航天、軍工、交通、運(yùn)輸、質(zhì)檢、計(jì)量、教育、醫(yī)療等各行各業(yè)。（四）實(shí)驗(yàn)機(jī)的分類試驗(yàn)機(jī)包括：金屬材料試驗(yàn)機(jī)、非金屬材料試驗(yàn)機(jī)、工藝試驗(yàn)機(jī)、測力（扭矩）機(jī)、平衡機(jī)、振動(dòng)臺(tái)、無損檢測儀器、試驗(yàn)機(jī)功能附件和與試驗(yàn)機(jī)專業(yè)相關(guān)的試驗(yàn)設(shè)備與儀器。（五）電子萬能試驗(yàn)機(jī)技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)概述1、概述a)技術(shù)參數(shù)b)特點(diǎn)2、主機(jī)主機(jī)用途主機(jī)是負(fù)荷機(jī)架與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)合體，在動(dòng)橫梁位移控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，配合相應(yīng)的福建，可以使受試樣品產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變，經(jīng)測量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理給出所需數(shù)據(jù)報(bào)告。簡言之，主機(jī)是材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)測試的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。主機(jī)結(jié)構(gòu)主機(jī)的結(jié)構(gòu)組成主要有負(fù)荷機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、夾持系統(tǒng)與位置保護(hù)裝置。負(fù)荷機(jī)架由四立柱支承上橫梁與工作臺(tái)板構(gòu)成門式框架，兩絲杠穿過動(dòng)橫梁兩端并安裝在上橫梁與工作臺(tái)板之間。工作臺(tái)板由四腳支承在底板上，且機(jī)械傳動(dòng)減速器也固定在工作臺(tái)板上。工作時(shí)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)減速器，進(jìn)而帶動(dòng)絲杠傳動(dòng)，驅(qū)使動(dòng)橫梁上下移動(dòng)。試驗(yàn)過程中，力在門式負(fù)荷框架內(nèi)得到平衡。電子萬能試驗(yàn)機(jī)的傳動(dòng)絲杠是采用帶有消隙結(jié)構(gòu)的滾珠絲杠，螺母與絲杠的預(yù)緊度已在出廠前調(diào)好，用戶無須再調(diào)整。力傳感器安裝在動(dòng)橫梁上，一只拉伸夾具安裝在力傳感器上，另一只夾具安裝在工作臺(tái)板上（雙空間結(jié)構(gòu)安裝在上橫梁上）。如果做壓縮或彎曲等試驗(yàn)時(shí)，單空間結(jié)構(gòu)的卸下萬向連軸節(jié)和拉伸夾具，裝上壓頭及壓縮試臺(tái)或彎曲試臺(tái)。雙空間結(jié)構(gòu)的壓頭及壓縮試臺(tái)與彎曲試臺(tái)已固定在動(dòng)橫梁與工作臺(tái)板上。工作時(shí)，只要安裝上試樣，通過主控計(jì)算機(jī)啟動(dòng)動(dòng)橫梁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及測量系統(tǒng)即可完成全部試驗(yàn)。上橫梁、動(dòng)橫梁及工作臺(tái)板均采用等強(qiáng)度技術(shù)，由鋼板焊接而成，負(fù)荷機(jī)架重量輕且剛度高，尤其以四立柱構(gòu)成長方體力系框架，保證了整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、可靠。傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)是由伺服電機(jī)系統(tǒng)、減速裝置和傳動(dòng)帶輪等組成。減速裝置由皮帶輪和蝸輪減速器構(gòu)成。根據(jù)不同的規(guī)格試驗(yàn)機(jī)的減速裝置可分一級、二級、或三級減速。本減速器的傳動(dòng)減速裝置系統(tǒng)是兩級的，由電機(jī)的輸出軸與蝸輪減速器的輸入軸之間的同步帶完成一級減速，再通過蝸輪減速器的完成二級減速。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，通過同步帶一級減速，利用電動(dòng)機(jī)上同步帶輪和裝在減速器上的同步帶輪齒數(shù)差可達(dá)到減速效果。再通過渦輪減速器二級減速，插入減速器的絲杠可達(dá)到較慢的速度，裝在絲杠上的中橫梁可實(shí)現(xiàn)上下直線運(yùn)動(dòng)，中橫梁的行動(dòng)表示試驗(yàn)開始，夾在夾具中的棒料做拉伸或壓縮試驗(yàn)，計(jì)算機(jī)通過夾具上的傳感器可觀察試驗(yàn)過程中，力的變化、棒料強(qiáng)度的變化情況。如圖1為試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖圖1試驗(yàn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖工件材料試驗(yàn)時(shí)涉及的理論知識(shí)力的變化情況可通過傳感器傳遞到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可繪制出如力—應(yīng)變圖等，工作人員可通過圖觀察力的各種力學(xué)性能。根據(jù)圖上的試驗(yàn)結(jié)果可通過下列公式進(jìn)一步計(jì)算伸長率、斷面收縮率、應(yīng)力等。圓軸扭轉(zhuǎn)橫截面上任一點(diǎn)應(yīng)力：最大切應(yīng)力：梁彎曲時(shí)橫截面上任一點(diǎn)應(yīng)力：最大正應(yīng)力：伸長率：斷面收縮率：二、空間設(shè)計(jì)方案對比電子萬能試驗(yàn)機(jī)分為單空間試驗(yàn)機(jī)與雙空間試驗(yàn)機(jī)兩種；單空間就是所有的試驗(yàn)都在一個(gè)空間內(nèi)完成；雙空間將拉壓分離，在上下兩個(gè)空間內(nèi)分別進(jìn)行拉伸和壓縮試驗(yàn)。而雙空間試驗(yàn)機(jī)又可分為上拉下壓與上壓下拉兩種。（一）單空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖2單空間試驗(yàn)機(jī)（二）雙空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖3雙空間試驗(yàn)機(jī)（三）兩種不同空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析1、雙空間試驗(yàn)機(jī)需采用兩個(gè)傳感器，上空間試驗(yàn)時(shí)或下空間試驗(yàn)時(shí)都需要傳感器，反之，單空間只有一個(gè)空間，故只需一個(gè)傳感器即可。2、雙空間上橫梁需裝夾具，要考慮強(qiáng)度問題，為了達(dá)到強(qiáng)度要求必須使得上橫梁有一定的高度和厚度，必須考慮到上橫梁的受力問題與強(qiáng)度校核問題，由于受力結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，同時(shí)選材也必須有一定的講究。而單空間上橫梁不受力，結(jié)構(gòu)簡單，材料上也節(jié)省很多。3、雙空間試驗(yàn)機(jī)由于試驗(yàn)機(jī)對材料進(jìn)行的拉升與壓縮工作不是在單個(gè)空間內(nèi)完成的，而是分別在上空間與下空間內(nèi)進(jìn)行操作與實(shí)驗(yàn)的，因此在上空間進(jìn)行拉升與壓縮試驗(yàn)操作的時(shí)候就單空間而言會(huì)比較不方便，在材料進(jìn)行試驗(yàn)之前，工人進(jìn)行材料的裝夾時(shí)需要攀爬，在對其上空間進(jìn)行試驗(yàn)操作的工作人員來說存在一定的危險(xiǎn)性。而單空間不需要，同時(shí)試驗(yàn)時(shí)也便于觀察材料的變化情況，符合人機(jī)工程學(xué)原理。4、單空間拉壓試驗(yàn)交替時(shí)，因?yàn)樽隼旌蛪嚎s試驗(yàn)所需的夾具是不同的，故需更換夾具，而雙空間不需要。5、由于單空間受兩個(gè)方向上的力，兩個(gè)方向都需要止推軸承，支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜。雙空間只受一個(gè)方向上的力。雙空間力的分析如下：1）上壓下拉圖4雙空間試驗(yàn)機(jī)中下空間的受力分析上圖為下空間拉伸試驗(yàn)圖，分析各個(gè)零件受力情況，由于絲杠對軸承有向下的壓力，故軸承的選擇應(yīng)該是止推軸承。工件與中橫梁的受力關(guān)系：當(dāng)材料受到一個(gè)向上的拉力F的時(shí)候，中橫梁中間受到一個(gè)相應(yīng)的反作用力F，力的方向向下，中橫梁兩端受到方向向上的力，數(shù)值分別是中間力的一半0.5F。中橫梁與絲杠的受力關(guān)系：中橫梁兩端受向上的力，故與中橫梁連接的絲杠上端受向下的力0.5F，那么與軸承相連的絲杠下端一定會(huì)受方向相反，大小相同的力0.5F。絲杠與軸承的受力關(guān)系：當(dāng)兩根絲杠的下端受到一個(gè)向上的作用力0.5F，與其相對應(yīng)的兩個(gè)軸承應(yīng)受到反作用力的影響，受到一個(gè)向下的作用力0.5F。圖5雙空間試驗(yàn)機(jī)中上空間的部分零件受力分析上空間為壓縮試驗(yàn)，工件受擠壓力，力的分析如下空間，中橫梁依然受方向向下的力。工件與中橫梁的受力關(guān)系：當(dāng)材料受到擠壓的力F的時(shí)候，中橫梁中間受到一個(gè)相應(yīng)的反作用力F，力的方向向下，中橫梁兩端受到方向向上的力，數(shù)值分別是中間力的一半0.5F。中橫梁與絲杠的受力關(guān)系：中橫梁兩端受向上的力，故與中橫梁連接的絲杠上端受向下的力0.5F，那么與軸承相連的絲杠下端一定會(huì)受方向相反，大小相同的力0.5F。絲杠與軸承的受力關(guān)系：當(dāng)兩根絲杠的下端受到一個(gè)向上的作用力0.5F，與其相對應(yīng)的兩個(gè)軸承應(yīng)受到反作用力的影響，受到一個(gè)向下的作用力0.5F。結(jié)論：在上壓下拉空間中，不管是在上空間中做壓縮試驗(yàn)，還是在下空間中做拉伸試驗(yàn)，絲杠、橫梁、軸承都受一個(gè)方向上的力。2）上拉下壓下空間受力分析：工件在下空間做擠壓試驗(yàn)，工件受壓，中橫梁中間受向上的力，受力分析同上拉下壓的下空間，只是力的方向全部相反。下空間受力分析：工件在上空間做拉伸試驗(yàn)，工件受拉，中橫梁中間受向下的力，受力分析同上拉下壓的上空間，只是力的方向全部相反。同樣可以得出結(jié)論：在上拉下壓空間中，不管是在上空間中做拉伸試驗(yàn)，還是在下空間中做壓縮試驗(yàn)，絲杠、橫梁、軸承都受一個(gè)方向上的力。經(jīng)過兩種空間結(jié)構(gòu)的具體分析，可以得出一個(gè)結(jié)論，在同種空間結(jié)構(gòu)中，不論在哪個(gè)空間工件進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，零件的受力方向始終不變。由上述的空間結(jié)構(gòu)分析來看，各種空間各有好壞，優(yōu)缺點(diǎn)幾乎正好相反。可見，對于同一種試驗(yàn)機(jī)來說，無論是單空間還是雙空間不可能同時(shí)集所有優(yōu)點(diǎn)于一身，可根據(jù)客戶的需要揚(yáng)長避短。三、機(jī)械傳動(dòng)方案試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，要想使中橫梁做上下移動(dòng)運(yùn)動(dòng)，然而做材料拉伸、壓縮試驗(yàn)時(shí)，中橫梁的移動(dòng)速度是很慢的，要想達(dá)到大幅度降速的話，可采用皮帶輪減速的方法?？稍陔妱?dòng)機(jī)和減速器中間使用皮帶傳動(dòng)。主機(jī)的結(jié)構(gòu)組成主要有負(fù)荷機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、夾持系統(tǒng)與位置保護(hù)裝置。負(fù)荷機(jī)架由四立柱支承上橫梁與工作臺(tái)板構(gòu)成門式框架，兩絲杠穿過動(dòng)橫梁兩端并安裝在上橫梁與工作臺(tái)板之間。工作臺(tái)板由四腳支承在底板上，且機(jī)械傳動(dòng)減速器也固定在工作臺(tái)板上。工作時(shí)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)減速器，進(jìn)而帶動(dòng)絲杠傳動(dòng)，驅(qū)使動(dòng)橫梁上下移動(dòng)。試驗(yàn)過程中，力在門式負(fù)荷框架內(nèi)得到平衡。選擇相應(yīng)型號的減速器，使絲杠轉(zhuǎn)速達(dá)到要求。如圖6傳動(dòng)示意圖、圖7皮帶傳動(dòng)簡圖、圖8同步帶輪的示意圖所示。圖6傳動(dòng)示意圖圖7皮帶傳動(dòng)簡圖圖8同步帶輪的示意圖四、傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算由三中的機(jī)械傳動(dòng)方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算功率、傳動(dòng)比、絲杠轉(zhuǎn)速等。60噸萬能材料測試機(jī)的設(shè)計(jì)初始條件：空間要求：上拉下壓；絲杠導(dǎo)程：20mm；絲杠中心距：840mm；橫梁形式：鑄件；中橫梁移動(dòng)速度：350mm/min；減速機(jī)中心距：135mm；絲杠直徑：100mm；立柱直徑：60mm；皮帶寬度：30mm；（一）試驗(yàn)機(jī)功率計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率的大小直接決定了試驗(yàn)機(jī)的工作強(qiáng)度。已知：試驗(yàn)機(jī)可試驗(yàn)60噸力的工件，中橫梁移動(dòng)速度V=350mm/min∴力F=60×109.8N當(dāng)速度v為某一時(shí)段內(nèi)的平均速度時(shí)，P=F×V為平均功率。由功率公式P=F×V得P=F×V=60×109.8350=2058KN·m/min=3.43KN·m/s試驗(yàn)機(jī)工作中功率損耗率為70% P電==4.9KN由計(jì)算得電機(jī)額定輸出功率應(yīng)大于4.9KN，方可滿足試驗(yàn)機(jī)工作要求。（二）電動(dòng)機(jī)由表1得表1電機(jī)參數(shù)表由1計(jì)算P電>4.9KN，選擇MHMA系列、額定輸出功率為5.0KW電機(jī)。該電機(jī)基本參數(shù)如下：電機(jī)轉(zhuǎn)速：n=2000rpm適配驅(qū)動(dòng)器型號：MFDDTB3A2總長：LL=255mm寬：176mm輸出軸直徑：S=35mm輸出軸長：LR=80mm電動(dòng)機(jī)的擺放，靠一塊底板把電動(dòng)機(jī)懸掛在下橫梁的下面。如圖9所示：圖9底板、電動(dòng)機(jī)及下橫梁連接圖（三）絲杠轉(zhuǎn)速已知：中橫梁移動(dòng)速度為350mm/min，絲杠導(dǎo)程為20mmn絲===17.5r/min由關(guān)系式可知絲杠轉(zhuǎn)速與試驗(yàn)機(jī)中橫梁移動(dòng)速度成正比，與絲杠導(dǎo)程成反比。（四）傳動(dòng)比已知：電機(jī)轉(zhuǎn)速為2000rpm，絲杠3中求得轉(zhuǎn)速為17.5rpmi總=n電機(jī)/n絲杠=2000/17.5=114.3此萬能試驗(yàn)機(jī)為二級傳動(dòng)，先通過減速機(jī)減速，再由皮帶輪減速使絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到試驗(yàn)要求。故傳動(dòng)比可表示為皮帶輪傳動(dòng)比與減速機(jī)傳動(dòng)比的乘積：i總=i皮i減（五）同步帶傳動(dòng)比已知：減速機(jī)中心距135mm由表2得表2蝸輪減速器參數(shù)表此UHS型號減速機(jī)基本參數(shù)如下：Ratio（傳動(dòng)比）=1/60即i減=60U=35mm表示輸入軸直徑35mmS=60mm表示輸出端可插入60mm絲杠該試驗(yàn)機(jī)長H、寬AC、高B分別為：425mm、310mm、230mm∴由i總=i皮i減＝﹥114.3=i皮60＝﹥i皮=1.905故取同步帶傳動(dòng)比為2蝸輪減速機(jī)特點(diǎn)：（六）同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算由電動(dòng)機(jī)到減速器速度變化為一級減速，減速通過帶傳動(dòng)完成。電機(jī)的輸出軸上安裝小帶輪，減速器的輸入軸上安裝大帶輪，通過帶輪的齒數(shù)差完成減速。圖10試驗(yàn)機(jī)仰視圖1、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)2、帶傳動(dòng)的類型圖11帶傳動(dòng)的主要類型3、設(shè)計(jì)計(jì)算：1）設(shè)計(jì)功率已知：P—設(shè)計(jì)功率P—電機(jī)的額定功率K—工況系數(shù)設(shè)計(jì)功率：Pd=KA*P=1.35=6.5KWKA查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》（下同）表8-1-74得1.32）型號已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=2000r/min同步帶帶寬30mm表8-1-75得8M圖圓弧齒同步帶3）小帶輪齒數(shù)表8-1-75得Z1＞24小帶輪最小齒數(shù)需大于24，取Z1=264）小帶輪節(jié)圓直徑已知同步帶節(jié)距Pb=8mmdp1===66.21mm5）大帶輪齒數(shù)Z2=i*Z1=226=526）大帶輪節(jié)圓直徑dp2===132.42mm7）校核速度U==6.9＜40～508）初定軸間距0.7（dp1+dp2）≤a0≤2(dp1+dp2）＝﹥139.041<a0<397.26取a0=250mm9）帶的節(jié)線度lp及齒數(shù)Zb初定帶節(jié)線長度lp0=2a0=2a0+π/2(dp1+dp2）+(dp2-dp1)/4a0=816.233mm由表3得表3同步帶參數(shù)表根據(jù)9）計(jì)算結(jié)果，選擇型號為HTD-8M型（節(jié)距=8.00mm），為圓弧齒同步帶規(guī)格節(jié)線長lp齒數(shù)Z800-8M800．0010010、實(shí)際軸間距aa=a0+(lp-lp0)/2=250+(800-816)/2=248mm求得實(shí)際軸間距248mm后，可大致確定下橫梁的寬度，再根據(jù)已知條件絲杠中心距840mm，可大致確定下橫梁的長。根據(jù)老師的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)，先確定下橫梁的長、寬、高，為了工作的安全、試驗(yàn)的可靠性，必須對下橫梁進(jìn)行強(qiáng)度校核。五、零件的選擇及在結(jié)構(gòu)中的作用（一）腳座的選擇腳座是把蝸輪減速器固定在下橫梁的底部，每個(gè)腳座用四個(gè)螺栓把減速器掛在下橫梁底部。腳座的選擇參考下表4下圖12是腳座、減速器及下橫梁裝配左視圖圖12腳座、下橫梁及減速器左視圖表4L根據(jù)已知條件，減速器中心距135mm，選擇類型L-Base的L型size為135mm的直角腳座。該腳座長C為300mm，與下橫梁連接的螺栓孔間距為260mm，厚度為28mm，與減速器連接的螺栓孔間距為264mm，厚度為24mm。（二）絲杠型號的選擇絲杠通過止推軸承、擋圈、座圈等，穿過下橫梁，與蝸輪減速器相連，達(dá)到減速要求。絲杠上的絲杠螺母是為了與中橫梁相連，用六個(gè)螺栓連接，使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。如圖13為絲杠螺母與中橫梁的連接主視圖。圖13中橫梁、絲杠裝配圖由絲杠的選擇運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換到中橫梁的直線運(yùn)動(dòng)，中橫梁套在絲杠螺母上，用六個(gè)螺栓擰緊。絲杠實(shí)物圖如圖14所示圖14絲杠實(shí)物圖由表5、6得表5絲杠參數(shù)表表6內(nèi)循環(huán)單螺母參數(shù)表得絲杠：絲杠規(guī)格：10020-3公稱直徑d0：100mm基本導(dǎo)程L0：20mm絲杠外徑d：98.5滾珠直徑：9.525mm螺紋升角：3°39內(nèi)循環(huán)單螺母：可由絲杠直徑100mm，滾珠直徑9.525mm，螺紋升角3°39’循環(huán)圈數(shù)：3接觸剛度：3345（N/μm）額定載荷：動(dòng)載Ca82673KN靜載Cao306174KN螺母安裝尺寸：(mm)DD1D2BMd2d3hdML14020217028182817.517M8*1144圖15絲杠螺母滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)以滾珠作為滾動(dòng)媒介的滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的體系。

以傳動(dòng)形式分為兩種：

（1）將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)。

（2）將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

傳動(dòng)效率高滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率高達(dá)90%～98%，為傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲杠系統(tǒng)的2～4倍，如圖1所示，所以能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)可逆）。運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)為點(diǎn)接觸滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、啟動(dòng)時(shí)無顫動(dòng)、低速時(shí)無爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給。高精度滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中溫升較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱伸長，因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。高耐用性鋼球滾動(dòng)接觸處均經(jīng)硬化（HRC58～63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過程純屬滾動(dòng)，相對對磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性。同步性好由于運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無阻滯、無滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果。高可靠性與其它傳動(dòng)機(jī)械，液壓傳動(dòng)相比，滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡單，只需進(jìn)行一般的潤滑和防塵。在特殊場合可在無潤滑狀態(tài)下工作。無背隙與高剛性滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)采用歌德式（Gothicarch）溝槽形狀（見圖2、3）、使鋼珠與溝槽達(dá)到最佳接觸以便輕易運(yùn)轉(zhuǎn)。若加入適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，消除軸向間隙，可使?jié)L珠有更佳的剛性，減少滾珠和螺母、絲杠間的彈性變形，達(dá)到更高的精度。（三）聯(lián)軸器的選擇如圖11，電動(dòng)機(jī)通過同步帶把動(dòng)力傳給一個(gè)蝸輪減速器，然而試驗(yàn)機(jī)需要的是兩根絲杠同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，使中橫梁做上下直線運(yùn)動(dòng)。故另一個(gè)減速器的轉(zhuǎn)動(dòng)需要通過一根軸與兩個(gè)減速器連接，才能使其轉(zhuǎn)動(dòng)，這跟軸與兩個(gè)減速器的連接靠的就是兩個(gè)聯(lián)軸器。簡而言之，聯(lián)軸器完成了動(dòng)力的傳動(dòng)。1、聯(lián)軸器的簡介（1）聯(lián)軸器的功用

（2）聯(lián)軸器的類型特點(diǎn)

（3）聯(lián)軸器的選用

聯(lián)軸器選擇原則：

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轉(zhuǎn)矩T：T

↑，選剛性聯(lián)軸器、無彈性元件或有金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器；

T有沖擊振動(dòng)，選有彈性元件的撓性聯(lián)軸器；

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轉(zhuǎn)速n：n

↑，非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器；

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對中性：對中性好選剛性聯(lián)軸器，需補(bǔ)償時(shí)選撓性聯(lián)軸器；

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裝拆：考慮裝拆方便，選可直接徑向移動(dòng)的聯(lián)軸器；

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環(huán)境：若在高溫下工作，不可選有非金屬元件的聯(lián)軸器；

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成本：同等條件下，盡量選擇價(jià)格低，維護(hù)簡單的聯(lián)軸器；2、此試驗(yàn)機(jī)聯(lián)軸器的選擇根據(jù)減速機(jī)輸入軸的直徑35mm，參考如下表7選擇聯(lián)軸器型號由表7、8查與減速器輸入軸軸徑相配合的聯(lián)軸器表7聯(lián)軸器參數(shù)表表8標(biāo)準(zhǔn)孔徑組合表由表2查得，減速器渦桿軸端HS=75mm，U=35mm可選擇SFS-SS系列，型號為SFS-090SS聯(lián)軸器。d1.d2為35mm，即內(nèi)徑可與35mm的軸相連。N1.N2為73mm。該聯(lián)軸器最大直徑為94mm，厚度為71mm。根據(jù)圖中基本參數(shù)可繪制該型號聯(lián)軸器。（四）軸承的選擇如圖16圖16絲杠、軸承及下橫梁的裝配圖因?yàn)榻z杠要受到軸上力，故需要使用單向推力球軸承，用來抵御絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺母上下移動(dòng)的同時(shí)螺母帶給絲杠的上下推力。還需要使用單列向心球軸承，用來固定絲杠，使其不會(huì)左右搖動(dòng)。典型的滑動(dòng)接觸軸承有套筒與頸軸承，余隙軸承，配合軸承，止推軸承和滑動(dòng)軸承。而滾動(dòng)接觸軸承則包括有滾珠軸承，滾動(dòng)軸承以及止推滾子軸承。滾動(dòng)接觸軸承相對于滑動(dòng)接觸軸承的優(yōu)點(diǎn)在于低摩擦和潤滑簡單，可同時(shí)承受徑向與推力負(fù)載，以及忍受超載,易于更換，潤滑或由制造廠商的目錄上做選擇，可保有相當(dāng)?shù)木珳?zhǔn)度，以承受預(yù)負(fù)載,使軸較緊密,啟動(dòng)扭矩較小，而且當(dāng)軸徑相當(dāng)時(shí)，其所占的軸向空間也較少。3、選擇單向推力球軸承和單列向心球軸承1）單向推力球軸承特性和選擇單向推力球軸承的特性：單向推力球軸承是可分離型軸承，只能承受軸向載荷。單向軸承只能承受一個(gè)方向的軸向載荷，雙向軸承能承受兩個(gè)方向的交變軸向載荷。推力球軸承在工作中必須加以軸向予緊。他們主要適用于車床頂心、汽車離合器、減速機(jī)等。雙向推力角接觸球軸承適用于機(jī)床主軸，單向推力角接觸球軸承適用于絲杠支承。單向推力球軸承選擇的方法是根據(jù)額定動(dòng)載荷的數(shù)值來選擇軸承型號，此次我們設(shè)計(jì)的是60噸的型號，所以材料測試機(jī)單邊受力為30噸。單向推力球軸承GB301-64型號8415尺寸：mm軸承型號dd1最小DHr84157575.2160653圖17單向推力球軸承額定動(dòng)負(fù)荷：235.00KN額定靜負(fù)荷：556KN最小負(fù)荷：3.0401KN極限轉(zhuǎn)速（r/min）：800（脂潤滑）1200（油潤滑）2）單列向心球軸承特性和選擇單列向心球軸承特性：該種軸承結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，是生產(chǎn)最普遍廣用最廣泛的一類軸承，主要用來承受徑向負(fù)荷,但也可承受一定量的任一方向的軸向負(fù)荷。單列向心球軸承的選擇方法是根據(jù)單列推力球軸承的D來確定型號，也就是說單列向心球軸承的D要等于單列推力球軸承的D。單列向心球軸承GB276-64型號315尺寸：mm軸承型號dbDr31575371603.5圖18單列向心球軸承額定動(dòng)負(fù)荷：88.90KN額定靜負(fù)荷：72.8KN極限轉(zhuǎn)速（r/min）：4000（脂潤滑）5000（油潤滑）（五）下橫梁的尺寸約束由于絲杠的運(yùn)動(dòng)要求，需要軸承限制絲杠的移動(dòng)。在動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)時(shí)，對絲杠產(chǎn)生了向下的力，使用單向推力球軸承，在軸向起到止推作用。為了防止絲杠在徑向上的晃動(dòng)，使用單列向心球軸承。由于考慮到兩個(gè)軸承的擺放，根據(jù)他們的尺寸設(shè)計(jì)空的大小，所以軸承的位置對下橫梁孔也有了要求，下橫梁孔如圖所示：圖19下橫梁絲杠孔示意圖剖視圖上的φ186mm的臺(tái)階孔安放的是單向推力球軸承和軸承座；最小的φ95的孔是穿絲杠用的；φ140mm的臺(tái)階孔是定位單列向心球軸承用的；φ160mm的孔是安放單列向心球軸承用的；φ162mm的孔是給絲杠螺母留用的。軸承在裝配時(shí)精度要求比較高，所以所有的孔都有粗糙度的要求。由于下橫梁裝載著整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，故是三跟梁中要求最高，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一跟，同時(shí)也是其他兩個(gè)梁尺寸的參照。所以首先來確定下橫梁的尺寸，則可供中梁和上梁進(jìn)行數(shù)據(jù)參照。下橫梁是60噸電子萬能試驗(yàn)機(jī)中比較關(guān)鍵的大型零件，在整機(jī)的裝配中占了很重要的位置，不僅載重大，而且還要承受試驗(yàn)機(jī)運(yùn)行時(shí)的大負(fù)荷，所以，在下橫梁的制造方式上，我們選擇鑄造?？紤]到所需的物理性能和強(qiáng)度要求，使用球墨鑄鐵，牌號QT500-7，標(biāo)準(zhǔn)GB1348-88。特性及適用范圍：為鐵素體型球墨鑄鐵，強(qiáng)度與塑性中等，被切削性尚好。低溫時(shí)，韌性向脆性轉(zhuǎn)變，但低溫沖擊值較高，且有一定的抗溫度急變性和耐蝕性。用途較廣