高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)與研究

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1、長(zhǎng)春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙前言型微機(jī)控制高頻拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)是一種通用的電磁激勵(lì)共振型疲勞試驗(yàn)機(jī)，它可以對(duì)金屬材料進(jìn)行250Hz以下的拉壓疲勞試驗(yàn)。本機(jī)引入微機(jī)直接參與管理與控制，因而大大擴(kuò)大了傳統(tǒng)高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的功能。它除了可進(jìn)行常規(guī)的疲勞試驗(yàn)外，還可進(jìn)行程控加荷試驗(yàn)，由于計(jì)算機(jī)的引入，從而在試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)荷放大器的自動(dòng)校準(zhǔn)；試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)交變負(fù)荷及平均負(fù)荷的自動(dòng)穩(wěn)幅控制；并可自動(dòng)定時(shí)存儲(chǔ)負(fù)荷值及頻率、循環(huán)次數(shù)；試驗(yàn)結(jié)束后，可打印出數(shù)據(jù)報(bào)表。試驗(yàn)中，在CRT顯示器上顯示各種操作提示，使操作者感到得心應(yīng)手，同

2、時(shí)在屏幕上進(jìn)行多參數(shù)的同時(shí)顯示（交變負(fù)荷、平均負(fù)荷、諧振頻率、循環(huán)次數(shù)、工作時(shí)間累計(jì)等），并自動(dòng)控制事故停機(jī)及故障顯示。本機(jī)電控系統(tǒng)采用先進(jìn)的脈沖調(diào)寬型系統(tǒng)及開(kāi)關(guān)型晶體管功率放大器，消除了憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)諧、移相操作的不便。因此，啟動(dòng)容易，操作方便，效率高，功耗低。平均負(fù)荷控制系統(tǒng)采用直流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，因此傳動(dòng)平穩(wěn)，加載、卸載迅速，控制精度極高。本機(jī)既可以做不對(duì)稱疲勞試驗(yàn)，也可做對(duì)稱疲勞試驗(yàn)。另外，本機(jī)可電動(dòng)升降上夾頭，工作臺(tái)面有Ｔ形槽，可以裝置各種專用夾具和附件，可配備三點(diǎn)彎曲、四點(diǎn)彎曲、板材、緊湊拉伸等夾具

3、，可對(duì)汽車連桿、齒輪和鏈條、螺栓、抽油管等零件或材料進(jìn)行試驗(yàn)，并可根據(jù)需要配備包絡(luò)線、裂紋擴(kuò)展速率、S-N曲線等試驗(yàn)部件。本機(jī)性能良好，功能完備，適用于機(jī)械、冶金、交通等部門(mén)及大專院校、科研單位使用。我們的設(shè)計(jì)題目為：30T高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)變壓器繞線機(jī)及其微機(jī)控制系統(tǒng)一套。該系統(tǒng)應(yīng)具有微機(jī)自動(dòng)控制，數(shù)據(jù)采集，顯示和通訊功能，可實(shí)現(xiàn)線圈繞制過(guò)程自動(dòng)化。總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案包括：繞線機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、微機(jī)控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)。這是一次非常有意義的設(shè)計(jì)，不但是對(duì)我們以前所學(xué)知識(shí)的

4、總結(jié)，把理論應(yīng)用于實(shí)際，增加了我們的動(dòng)手能力，也為我們以后進(jìn)行設(shè)計(jì)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于時(shí)間倉(cāng)促和個(gè)人的知識(shí)水平有限，設(shè)計(jì)和論文中的錯(cuò)誤和不足在所難免，請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。共23頁(yè)第1頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊長(zhǎng)春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙第1章總體方案設(shè)計(jì).本次設(shè)計(jì)的課題是：30T高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)的要點(diǎn)是要保證：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、沒(méi)有維護(hù)的液壓源及閥門(mén)、泵或冷卻系統(tǒng)、使用操作方便、效率高、耗能低等。1.1工作原理主機(jī)負(fù)荷框架由橫梁、立柱、底座、減

5、振彈簧組成。由直流伺服電機(jī)、兩對(duì)蝸輪副、絲杠及弓形環(huán)等組成平均負(fù)荷系統(tǒng),該系統(tǒng)除了施加平均負(fù)荷（拉或壓）外,同時(shí)根據(jù)試樣或構(gòu)件來(lái)調(diào)整試驗(yàn)空間。激勵(lì)電磁鐵、銜鐵、弓形環(huán)及砝碼等組成交變負(fù)荷激勵(lì)系統(tǒng)。試樣、砝碼、弓形環(huán)組成一個(gè)質(zhì)量—彈簧系統(tǒng),當(dāng)電磁鐵的激勵(lì)信號(hào)頻率與該系統(tǒng)固有頻率相同時(shí),則產(chǎn)生共振,使試樣上所受的交變負(fù)荷要比在電磁鐵上所施加的激勵(lì)力大出好多倍。絲桿與連接板通過(guò)四根拉桿同中橫梁固定在一起,弓形環(huán)固定在中橫梁的下部,砝碼托盤(pán)固定在弓形環(huán)的下部,四級(jí)八塊可拆卸的祛碼安裝在祛碼托盤(pán)上,用來(lái)調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)的工

6、作頻率。上夾具安裝在砝碼托的下部,用以安裝試樣,試樣又與下夾頭同傳感器連接在一起,傳感器固定在機(jī)座上電磁鐵與銜鐵之間的氣隙可通過(guò)激勵(lì)彈簧下的調(diào)墊進(jìn)行調(diào)整,氣隙為0.2-0.6mm,工作臺(tái)（底座）面上有T型槽,可以安裝各種專用夾具和附件,用來(lái)做斷裂韌性試驗(yàn)(預(yù)制裂紋)或結(jié)構(gòu)件的疲勞試驗(yàn)。圖1-1高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)共22頁(yè)第22頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊長(zhǎng)春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙1.1課題研究的目的和意義高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)在各種類型的疲勞試驗(yàn)機(jī)中，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、沒(méi)有

7、維護(hù)的液壓源及閥門(mén)、泵或冷卻系統(tǒng)、使用操作方便、效率高、耗能低等特點(diǎn)，所以它被廣泛的應(yīng)用在科研、航空航天、高等院校和工業(yè)生產(chǎn)等部門(mén)。?高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)被廣泛用來(lái)測(cè)試各種金屬材料抵抗疲勞斷裂性能、測(cè)試KIG值、S?–?N等曲線等等；選配不同的夾具或環(huán)境實(shí)驗(yàn)裝置，被廣泛用來(lái)測(cè)試各種材料和零部件（如板材、齒輪、曲軸、螺栓、鏈條、連桿、緊湊拉伸等等）的疲勞壽命，可完成對(duì)稱疲勞試驗(yàn)、不對(duì)稱疲勞試驗(yàn)、單向脈動(dòng)疲勞試驗(yàn)、塊譜疲勞試驗(yàn)、調(diào)制控制疲勞試驗(yàn)、高低溫疲勞試驗(yàn)、三點(diǎn)彎、四點(diǎn)彎、扭轉(zhuǎn)等種類繁多的疲勞試驗(yàn)。目前很多高等院

8、校、科研部門(mén)和國(guó)際知名企業(yè)均采用高頻試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行斷裂韌性試驗(yàn)、測(cè)試金屬材料裂紋擴(kuò)展速率及材料的門(mén)坎值，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及測(cè)試手段的完善，它的使用功能正在不斷的擴(kuò)大中。1.2試驗(yàn)機(jī)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)原瑞士Amsler公司是世界上生產(chǎn)高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)歷史最為悠久的國(guó)家,最早期生產(chǎn)的型號(hào)是2HFP421和10HFP422,分別是20KN和100KN的高頻疲勞試驗(yàn)機(jī),它采用光學(xué)測(cè)力系統(tǒng),電子管電路的幅度控制