大扭矩多功能扭轉試驗機結構設計與研究.pdf

1、扭轉疲勞試驗機是材料科學試驗和研究的關鍵設備之一，被廣泛應用于船舶、汽車、航空、航天等工業(yè)部門。扭轉疲勞試驗機在各種類型的疲勞試驗機中，具有結構簡單、使用操作方便、效率高、耗能低等特點，可以用來測試各種金屬材料和一些非金屬材料抵抗疲勞斷裂性能，繪制疲勞壽命曲線。電液伺服系統(tǒng)具有精度高、響應快、功率高的特點，所以目前國內外高性能扭轉疲勞試驗機大多采用電液伺服控制方式。
　　 目前國內的扭轉疲勞試驗機大體上采用電力傳動，也有采用液壓

2、傳動的，但是其試驗量程較小，遠遠達不到±30kN?m的大扭矩疲勞試驗要求。而國外少數幾個發(fā)達國家的產品可以達到這個要求，他們對我國的技術封鎖也比較嚴重，且價格一直居高不下。隨著我國經濟形勢的蓬勃發(fā)展，工業(yè)(尤其是重工業(yè))部門對該產品的需求日益增大，雖然在常規(guī)電液伺服標準材料試驗機技術方面，我們有了一定的發(fā)展，但是在一些特殊的如大扭矩動態(tài)扭轉疲勞試驗機方面我們距國外某些發(fā)達國家的技術水平仍有很大的差距，因此盡快開展這方面的研究并快速形成產

3、品顯得十分迫切。
　　 本文正是從這一實際需求出發(fā)，設計一種可以對彈性聯(lián)軸器、扭轉減振器等彈性元件進行試驗分析，檢測其動、靜態(tài)阻尼系數、剛度和耐久性(疲勞壽命)等相關參數的大扭矩多功能扭轉試驗機。該型試驗機可對彈性元件進行靜、動態(tài)扭轉試驗及軸向和徑向拉壓試驗，其輸出扭矩為0～30kN·m，輸出力0～150kN，頻率0～12Hz，其值均可控可調，試驗機精度1％。
　　 本文研究主要包括以下幾個方面：
　　 ① 以滾

4、珠螺旋傳動理論為基礎，初步確定大扭矩多功能扭轉試驗機的各個參數，以此為基礎設計試驗機的基本結構；
　　 ② 按照初步的參數使用三維造型軟件Pro/E建立大扭矩多功能扭轉試驗機的實體模型，對模型進行虛擬裝配，通過對裝配過程的模擬，分析觀察各個零件的干涉情況；
　　 ③ 使用ADAMS軟件對Pro/E中建立的力(運動)轉換機構模型進行動力學仿真分析，著重模擬機構中滾珠的運動情況，得到扭矩輸出件、滾珠的運動曲線以及滾珠與軸和外

5、套的接觸力曲線，通過對曲線進行頻譜分析，得到機構的動態(tài)響應特性；
　　 ④ 使用ANSYS軟件對力(運動)轉換機構模型進行接觸分析，著重分析滾珠與滾道之間的接觸應力情況，得到滾珠與滾道之間的應力分布云圖，從而推斷出機構的主要失效形式；
　　 ⑤ 根據仿真分析結果對模型進行修改，在滿足試驗機各參數的條件下對模型進行優(yōu)化設計以最終確定各個參數。在優(yōu)化設計過程中要盡量使試驗機的成本最低、結構最簡單、零件加工容易、裝拆方便、外形