手动式材料力学扭转试验机传动系统设计(附件)【字数：8430】
摘 要 本次的毕业论文，主要是做了一个手动式材料力学扭转实验机。其中主要的部分是设计整个机械结构的传动部分，但前期需要进行确定用什么样子的机构来实施，有什么方案，怎么来进行力的加载，和最后试件的装夹，输出的一些问题。这次设计有几种方案，第一种是行星齿轮减速器加上两个定轴轮系，第二个是三级减速器，但是这个减速器的轴不是在同一片面内的，是以一定的位置关系而摆放在其壳体中的。该机构不仅能要实时反映加载情况，而且能够同步表达弹性阶段中应力与应变的关系。此设计还需要正确的计算传动系统中的运动学参数和动力学参数，完成人工加载的传动系统总体的设计和重要的传动零件的设计，而且要进行必要的强度，刚度和稳定性的校核计算。
目 录
第一章 绪论 1
1.1扭转试验机的研究背景和意义 1
1.2扭转实验的意义 1
1.3本次设计的内容 1
第二章 方案的设计与选择 3
2.1多种方案基础模型 3
第三章 具体方案 8
3.1材料试件的原始数据 8
3.2力的加载装置 8
3.3传动结构部分的设计 9
第四章 其他结构及其设计 13
4.1箱体的设计 13
4.2具体机构分析 13
4.3测力装置的选定 16
第五章 具体数据及计算 18
5.1前期参数计算 18
5.2齿轮计算 19
5.3轴的设计 25
5.4键的选取与校核 29
5.5轴承校核 29
结束语 31
致 谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1扭转试验机的研究背景和意义
现在的工业生产与生活中各种各样的材料、机器零部件、构件以及整机通通都需要经过非常严格的试验才能确定它们的力学性能，才能够有效的使用，于是乎扭转试验机被发明。
渐渐地，随着新的材料的产生、新工艺的发展、新产品的不断涌现，人们对于这些新出现的材料并不了解，缺乏必要的认识，为了保证这些产品能够可靠的被使用，人们发明出了通过材料试验设备来了解材料的力学性 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
能和产品的结构性能，从而能够更好的了解和使用新材料。慢慢的，液压也在不断地向前发展，液压材料试验机在十九世纪初被发明出来并开始应用，在1827年终于造出了世界上第一台的液压材料试验机,通过杠杆原理测力，早期瑞士AMLSER公司制造的液压拉力材料试验机结构非常简单，通过拉力加持住坩口，利用液压缸加载，由于当时已有压力表，压力表直接可以测出读数。正是这个时候,人们才开始走一些实验，并在其中发表了有关材料力学性能的数据。19世纪30年代，制造出了能够在1310℉下来进行测定金属拉力强度的机械式材料试验机。20世纪初，科学家们通过不断的试验造出了布氏硬度计，后来，科学家又研发成功了洛氏、维氏硬度计、拉伸试验机等多种不同的材料试验机。
扭转机的发展经历了几百年的历史，越来越趋向于数字化，智能化，现在广泛使用的都是通过液压传动和电脑控制显示的大型试验机。试验机的发展是对材料进行研究的一项基础测试，具有重要意义。
1.2扭转实验的意义
扭转实验它是对试件的扭转强度进行测试，塑性材料在做拉伸试验的时候，颈缩严重无法测出应力的大小。然而当试件是个圆柱或者是空心圆柱，在测量扭转时，变形相差不大，受到的力也是很均匀的，这样我们就可以很好地对塑性材料的形变进行测量。在扭转时材料所受的正应力与切应力接近相等，而材料的切断抗力一般小于拉断抗力，所以扭转实验是测定材料切断抗力最可靠的方法。
扭转实验可以区别材料的断裂状态。低碳钢的扭转破坏就是沿着横截面发生剪断破坏的。铸铁等其他材料是沿着与杆轴成45°倾角的螺旋线发生的。
扭转实验在试样断面上应力分布是不均匀的，中心为零，外表层最大，所以对材料表面的缺陷比较敏感，所以扭转实验是检测表面质量缺陷的好办法。
1.3本次设计的内容
本课题是对于手动式材料力学扭转试验机传动设计。现在材料力学试验机是展现材料力学最好的证明，同时也是一个很好的仪器。材料也是在不断的发展的，有源源不断地出现，为了测试材料的性能，先辈们设计出了很多的材料试验机，这些设备都是用来测试材料性能的。随着科学的教育，和教学改革，实践教学也越来越被许多学校重视起来了。现在市场上许多的材料试验机都是数字化，自动化程度非常的高，通常这种材料试验机是人去装夹你所需要测试的试件，只要装夹好了，直接点个启动按钮就可以直接在计算机上知道计算的结果。这是如此的简单方便，其余的都是通过电脑和感应器通过函数等公式的计算得到所想要的数据。但是这是不能满足现代学生需要动手操作的要求的，因此，就决定设计一个可以亲手操作的材料力学试验机。
我的课题主要是研究材料力学中扭转的力学性能，根据任务书中给的试件的尺寸和材料，查询材料的基本性能参数，根据材料在弹性形变的情况下，找到最大的扭转时候的力，算出扭转角度。传动路线主要是让人通过手轮去施加力，通过力的传动路线将力进行放大，直到达到我所需要的力的大小。在弹性范围内，可以让试件恢复原状，能多次重复试验的设计。这个设计在设计途中需要考虑到便于操作、传动效率高、结构简单，运转平稳，安全系数高等要求。
设计出满足扭转试验功能要求的试验机传动机构组成，该机构不仅能反应加载情况，且能观察出加载过程中的负载和变形的情况。正确计算传动系统的运动学参数和动力学参数，完成人工加载的传动系统总设计和重要的传动零件设计，并进行必要的强度、刚度、稳定性的校核计算。
第二章 方案的设计与选择
2.1多种方案基础模型
2.1.1方案一
/
图21
这是第一次设计的传动路线图，这是通过五个定轴轮系然后经过计算得出合适的传动比，将所需要的力进行传递，然后给到夹持工件上，是这个工件进行适当的扭转，从而使我们能够看到扭转变形。
目 录
第一章 绪论 1
1.1扭转试验机的研究背景和意义 1
1.2扭转实验的意义 1
1.3本次设计的内容 1
第二章 方案的设计与选择 3
2.1多种方案基础模型 3
第三章 具体方案 8
3.1材料试件的原始数据 8
3.2力的加载装置 8
3.3传动结构部分的设计 9
第四章 其他结构及其设计 13
4.1箱体的设计 13
4.2具体机构分析 13
4.3测力装置的选定 16
第五章 具体数据及计算 18
5.1前期参数计算 18
5.2齿轮计算 19
5.3轴的设计 25
5.4键的选取与校核 29
5.5轴承校核 29
结束语 31
致 谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1扭转试验机的研究背景和意义
现在的工业生产与生活中各种各样的材料、机器零部件、构件以及整机通通都需要经过非常严格的试验才能确定它们的力学性能，才能够有效的使用，于是乎扭转试验机被发明。
渐渐地，随着新的材料的产生、新工艺的发展、新产品的不断涌现，人们对于这些新出现的材料并不了解，缺乏必要的认识，为了保证这些产品能够可靠的被使用，人们发明出了通过材料试验设备来了解材料的力学性 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
能和产品的结构性能，从而能够更好的了解和使用新材料。慢慢的，液压也在不断地向前发展，液压材料试验机在十九世纪初被发明出来并开始应用，在1827年终于造出了世界上第一台的液压材料试验机,通过杠杆原理测力，早期瑞士AMLSER公司制造的液压拉力材料试验机结构非常简单，通过拉力加持住坩口，利用液压缸加载，由于当时已有压力表，压力表直接可以测出读数。正是这个时候,人们才开始走一些实验，并在其中发表了有关材料力学性能的数据。19世纪30年代，制造出了能够在1310℉下来进行测定金属拉力强度的机械式材料试验机。20世纪初，科学家们通过不断的试验造出了布氏硬度计，后来，科学家又研发成功了洛氏、维氏硬度计、拉伸试验机等多种不同的材料试验机。
扭转机的发展经历了几百年的历史，越来越趋向于数字化，智能化，现在广泛使用的都是通过液压传动和电脑控制显示的大型试验机。试验机的发展是对材料进行研究的一项基础测试，具有重要意义。
1.2扭转实验的意义
扭转实验它是对试件的扭转强度进行测试，塑性材料在做拉伸试验的时候，颈缩严重无法测出应力的大小。然而当试件是个圆柱或者是空心圆柱，在测量扭转时，变形相差不大，受到的力也是很均匀的，这样我们就可以很好地对塑性材料的形变进行测量。在扭转时材料所受的正应力与切应力接近相等，而材料的切断抗力一般小于拉断抗力，所以扭转实验是测定材料切断抗力最可靠的方法。
扭转实验可以区别材料的断裂状态。低碳钢的扭转破坏就是沿着横截面发生剪断破坏的。铸铁等其他材料是沿着与杆轴成45°倾角的螺旋线发生的。
扭转实验在试样断面上应力分布是不均匀的，中心为零，外表层最大，所以对材料表面的缺陷比较敏感，所以扭转实验是检测表面质量缺陷的好办法。
1.3本次设计的内容
本课题是对于手动式材料力学扭转试验机传动设计。现在材料力学试验机是展现材料力学最好的证明，同时也是一个很好的仪器。材料也是在不断的发展的，有源源不断地出现，为了测试材料的性能，先辈们设计出了很多的材料试验机，这些设备都是用来测试材料性能的。随着科学的教育，和教学改革，实践教学也越来越被许多学校重视起来了。现在市场上许多的材料试验机都是数字化，自动化程度非常的高，通常这种材料试验机是人去装夹你所需要测试的试件，只要装夹好了，直接点个启动按钮就可以直接在计算机上知道计算的结果。这是如此的简单方便，其余的都是通过电脑和感应器通过函数等公式的计算得到所想要的数据。但是这是不能满足现代学生需要动手操作的要求的，因此，就决定设计一个可以亲手操作的材料力学试验机。
我的课题主要是研究材料力学中扭转的力学性能，根据任务书中给的试件的尺寸和材料，查询材料的基本性能参数，根据材料在弹性形变的情况下，找到最大的扭转时候的力，算出扭转角度。传动路线主要是让人通过手轮去施加力，通过力的传动路线将力进行放大，直到达到我所需要的力的大小。在弹性范围内，可以让试件恢复原状，能多次重复试验的设计。这个设计在设计途中需要考虑到便于操作、传动效率高、结构简单，运转平稳，安全系数高等要求。
设计出满足扭转试验功能要求的试验机传动机构组成，该机构不仅能反应加载情况，且能观察出加载过程中的负载和变形的情况。正确计算传动系统的运动学参数和动力学参数，完成人工加载的传动系统总设计和重要的传动零件设计，并进行必要的强度、刚度、稳定性的校核计算。
第二章 方案的设计与选择
2.1多种方案基础模型
2.1.1方案一
/
图21
这是第一次设计的传动路线图，这是通过五个定轴轮系然后经过计算得出合适的传动比，将所需要的力进行传递，然后给到夹持工件上，是这个工件进行适当的扭转，从而使我们能够看到扭转变形。
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