手动式材料力学拉伸试验机总体结构设计(附件)【字数：10095】
摘 要该设计是对手动式材料力学拉伸试验机传动系统设计。材料拉伸仪是测试材料试样在拉伸过程中显现力学性能的仪器。拉伸试验能够得到的材料强度和塑性性能的一些数据，对于进行设计和选材、新材料的研制、材料的采购和验收、产品的质量控制、设备的安全和评估，都有很重要的应用价值和参考价值。随着材料科学的发展和各种新材料的出现，研制了各种材料拉伸仪。可是，现在的材料拉伸试验机大多是都是用在科学研究或者企业试验研究的大型设备。而且材料力学的教学实验具有有价格昂贵，搬运、安装均费时费力，机房要求高阔，占地面积多等缺点，所以我们设计的这款手动式材料力学拉伸试验机的意义就在于它小巧便捷，操作安全，能够直观的观察拉伸效果而且又方便操作，可以作为课堂教学和学生试验的一个设备。该设计通过手轮加载方式，采用多级齿轮传动的形式来增大施加的力，利用夹具固定试件从而进行拉伸。
目 录
第一章 绪论 1
1.1本课题研究的背景和意义 1
1.2拉伸试验机的概述 2
1.3本次设计的内容 2
第二章 设计前期对方案的多种设想 3
2.1力的加载部分的有关讨论 3
2.2力的传递与放大部分的有关讨论 4
2.3力对试件的施加部分的有关讨论 6
2.4对其他有关注意事项的有关讨论 7
第三章 方案的选定及计算 10
3.1传动方案和结构方案的选定 10
3.2反推双臂转动驱动轮所需力矩T及力F 12
3.3试件展开拉伸长度L以及驱动轮转动圈数n计算 12
3.4蜗轮蜗杆的选取 13
3.5齿轮计算 14
3.6轴的校核 17
3.7键、轴承以及箱体的设计 20
3.8最终的设计成果 23
结束语 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1拉伸试验机的研究背景和意义
拉伸试验机的诞生背景：诸如在工业生产中，以及在建筑物的设计建造中，诸多零件、部件、构件以及材料等，都得事先通过实验以明 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
确其力学性能等参数，
而当数目繁多的新工艺、材料以及产品被人们发现并制造出来，对于这些新事物的有关新材料的性能的认识的缺乏，使得人们无法确保产品的可靠性，这促使了人们发明出材料试验设备，并通过其以获得对产品结构性能、材料力学性能等诸多性能的了解。
首台拉伸试验机的问世，位于1729年的西欧（见图11），其运用杠杆原理并通过加载砝码施力以进行测度钢铁等金属材料的抗拉强度等性能的实验。液压材料试验机伴随着液压技术的提升出现于十九世纪世纪初，如位于瑞士的AMLSER公司于1827年制造出了世界上第一台液压材料试验机（见图12），早先的液压材料试验机较为简易，机体内持一副拉力夹持钳口，通过液压油缸人力加载压力以读取读数。
自此方才有了有关材料强度和弹性的试验读数方面的文章的系统地发表。
1930年左右，出现了一款机械式材料试验机，其可以在1310℉下测定金属的拉力强度。不多时，又出现了一款将环境温度等因素添加进材料测试研究领域的疲劳试验机。上世纪世纪初，布氏硬度计出现了，洛氏、维氏硬度计以及蠕变试验机也随后纷纷出现。
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图11首台拉伸试验机 图12首台液压材料试验机
时间来到上世纪四十年代，航空工业的迅猛发展同时促使着新型合金的研究工作的蓬勃发展。而随之的,诸多新型材料试验机相继出现（如高低温、高速、高频材料试验机等）,变形及负载测量系统也同样有了新的进展。
1.2拉伸试验机的概述
在材料力学性能试验中，最为普通、最为常见也是最为重要的试验方式中，拉伸试验占有一席。它的使用范围极为广泛，多使用在学校教学、质量控制以及质量监督、原材料检验中，用于对产品及其材料的的常规力学性能测试中。
并且，在化工、建材、冶金、钢铁等诸多行业中，拉伸试验机被频繁使用。诸如应断面收缩率、变硬化指数、抗拉强度、断后伸长率、弹性模量、规定非比例延伸强度、塑性应变比和屈服强度等参数，都是一些能够通过拉伸试验以得出的有关材料的基本力学性能的指标。
在设备安全评估、新材料研制、产品质量控制、原材料采购验收、设计选材等过程中，拉伸试验得出的塑性性能和材料强度等数据具有极高的参考和应用价值。
1.3本次设计的内容
伴随着新型材料的频繁出现以及材料科学的迅猛进步，种类繁多样式各异的材料拉伸试验仪器被研制了出来，然而，绝大多数的材料拉伸试验仪器是中大型的实验设备，多用于产品测试以及科研研究，并不太适合于课堂上的师生教学。然而，与国家的教育改革并行的是，实践教学于整个教学体系的分量越来越高，以往的传统大型材料拉伸试验仪器已不能满足日益迫切的实验需求，而让同学们自行动手使用中大型的材料拉伸试验仪器又存在安全隐患等诸多不便，故而，设计一款适用于课堂上师生教学使用的、手动的小型材料拉伸试验仪器，具有非常实际而积极的意义。
本课题是有关手动式材料力学拉伸试验机的设计，该课题主要是为了应用拉伸试验机来验证试件的力学性能，根据我们给出的试件尺寸和材料，查询该材料的机械性能参数，了解材料的硬度、弹性系数等，然后根据试件拉伸的四个阶段弹性、屈服、强化、颈缩阶段，分析出拉断试件所需要的力，分析作用在各个传动件上的力，计算传动的效率和功率，从而反推出加载机构需要的力的大小。传动路线是为了使人施加的力作用在试件上，从而产生拉伸变形直至拉断，而我们设计的方法是利用反推的方法，从拉断杆件需要的力反推出人力需要施加的力。设计要考虑提高传动的效率，结构简单紧凑，运转平稳，减小振动等方面。
第二章 设计前期对方案的多种设想
暂忽略对具体数据的讨论，先对拉伸试验机的各部分进行设想。
要完成对试件的人力驱动的拉断，可将试验机大致的划分为三大部分：力的人工加载部分、力的传递与放大部分、以及力对试件的施加部分。
我们小组对试验机的三个部分进行了一些讨论，并对各个部分提出了一些不同的方案。虽然在后续具体代入老师给出的相关数据后，有些设想是完全不可行的——甚至于本身结构上就是行不通的——但作为设计时的思考历程，暂先将其表下。
2.1 力的加载部分的有关讨论
力是靠人工手动加载的，大致上可分为纯粹通过双手加力和通过悬挂重物加力两种，通过悬挂重物加力又有分为连续的和不连续的两类，如灌水注沙子倒入小钢珠球等可视为连续的，而通过增加砝码来增大拉力则是不连续的。而通过悬挂重物加力，还可分为绳索滑轮加力和用双排双联链轮加力等等。
目 录
第一章 绪论 1
1.1本课题研究的背景和意义 1
1.2拉伸试验机的概述 2
1.3本次设计的内容 2
第二章 设计前期对方案的多种设想 3
2.1力的加载部分的有关讨论 3
2.2力的传递与放大部分的有关讨论 4
2.3力对试件的施加部分的有关讨论 6
2.4对其他有关注意事项的有关讨论 7
第三章 方案的选定及计算 10
3.1传动方案和结构方案的选定 10
3.2反推双臂转动驱动轮所需力矩T及力F 12
3.3试件展开拉伸长度L以及驱动轮转动圈数n计算 12
3.4蜗轮蜗杆的选取 13
3.5齿轮计算 14
3.6轴的校核 17
3.7键、轴承以及箱体的设计 20
3.8最终的设计成果 23
结束语 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1拉伸试验机的研究背景和意义
拉伸试验机的诞生背景：诸如在工业生产中，以及在建筑物的设计建造中，诸多零件、部件、构件以及材料等，都得事先通过实验以明 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
确其力学性能等参数，
而当数目繁多的新工艺、材料以及产品被人们发现并制造出来，对于这些新事物的有关新材料的性能的认识的缺乏，使得人们无法确保产品的可靠性，这促使了人们发明出材料试验设备，并通过其以获得对产品结构性能、材料力学性能等诸多性能的了解。
首台拉伸试验机的问世，位于1729年的西欧（见图11），其运用杠杆原理并通过加载砝码施力以进行测度钢铁等金属材料的抗拉强度等性能的实验。液压材料试验机伴随着液压技术的提升出现于十九世纪世纪初，如位于瑞士的AMLSER公司于1827年制造出了世界上第一台液压材料试验机（见图12），早先的液压材料试验机较为简易，机体内持一副拉力夹持钳口，通过液压油缸人力加载压力以读取读数。
自此方才有了有关材料强度和弹性的试验读数方面的文章的系统地发表。
1930年左右，出现了一款机械式材料试验机，其可以在1310℉下测定金属的拉力强度。不多时，又出现了一款将环境温度等因素添加进材料测试研究领域的疲劳试验机。上世纪世纪初，布氏硬度计出现了，洛氏、维氏硬度计以及蠕变试验机也随后纷纷出现。
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图11首台拉伸试验机 图12首台液压材料试验机
时间来到上世纪四十年代，航空工业的迅猛发展同时促使着新型合金的研究工作的蓬勃发展。而随之的,诸多新型材料试验机相继出现（如高低温、高速、高频材料试验机等）,变形及负载测量系统也同样有了新的进展。
1.2拉伸试验机的概述
在材料力学性能试验中，最为普通、最为常见也是最为重要的试验方式中，拉伸试验占有一席。它的使用范围极为广泛，多使用在学校教学、质量控制以及质量监督、原材料检验中，用于对产品及其材料的的常规力学性能测试中。
并且，在化工、建材、冶金、钢铁等诸多行业中，拉伸试验机被频繁使用。诸如应断面收缩率、变硬化指数、抗拉强度、断后伸长率、弹性模量、规定非比例延伸强度、塑性应变比和屈服强度等参数，都是一些能够通过拉伸试验以得出的有关材料的基本力学性能的指标。
在设备安全评估、新材料研制、产品质量控制、原材料采购验收、设计选材等过程中，拉伸试验得出的塑性性能和材料强度等数据具有极高的参考和应用价值。
1.3本次设计的内容
伴随着新型材料的频繁出现以及材料科学的迅猛进步，种类繁多样式各异的材料拉伸试验仪器被研制了出来，然而，绝大多数的材料拉伸试验仪器是中大型的实验设备，多用于产品测试以及科研研究，并不太适合于课堂上的师生教学。然而，与国家的教育改革并行的是，实践教学于整个教学体系的分量越来越高，以往的传统大型材料拉伸试验仪器已不能满足日益迫切的实验需求，而让同学们自行动手使用中大型的材料拉伸试验仪器又存在安全隐患等诸多不便，故而，设计一款适用于课堂上师生教学使用的、手动的小型材料拉伸试验仪器，具有非常实际而积极的意义。
本课题是有关手动式材料力学拉伸试验机的设计，该课题主要是为了应用拉伸试验机来验证试件的力学性能，根据我们给出的试件尺寸和材料，查询该材料的机械性能参数，了解材料的硬度、弹性系数等，然后根据试件拉伸的四个阶段弹性、屈服、强化、颈缩阶段，分析出拉断试件所需要的力，分析作用在各个传动件上的力，计算传动的效率和功率，从而反推出加载机构需要的力的大小。传动路线是为了使人施加的力作用在试件上，从而产生拉伸变形直至拉断，而我们设计的方法是利用反推的方法，从拉断杆件需要的力反推出人力需要施加的力。设计要考虑提高传动的效率，结构简单紧凑，运转平稳，减小振动等方面。
第二章 设计前期对方案的多种设想
暂忽略对具体数据的讨论，先对拉伸试验机的各部分进行设想。
要完成对试件的人力驱动的拉断，可将试验机大致的划分为三大部分：力的人工加载部分、力的传递与放大部分、以及力对试件的施加部分。
我们小组对试验机的三个部分进行了一些讨论，并对各个部分提出了一些不同的方案。虽然在后续具体代入老师给出的相关数据后，有些设想是完全不可行的——甚至于本身结构上就是行不通的——但作为设计时的思考历程，暂先将其表下。
2.1 力的加载部分的有关讨论
力是靠人工手动加载的，大致上可分为纯粹通过双手加力和通过悬挂重物加力两种，通过悬挂重物加力又有分为连续的和不连续的两类，如灌水注沙子倒入小钢珠球等可视为连续的，而通过增加砝码来增大拉力则是不连续的。而通过悬挂重物加力，还可分为绳索滑轮加力和用双排双联链轮加力等等。
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