大扭矩多功能扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)機(jī)是材料科學(xué)試驗(yàn)和研究的關(guān)鍵設(shè)備之一，被廣泛應(yīng)用于船舶、汽車、航空、航天等工業(yè)部門。扭轉(zhuǎn)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、使用操作方便、效率高、耗能低等特點(diǎn)，可以用來(lái)測(cè)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(yīng)快、功率高的特點(diǎn)，所以目前國(guó)內(nèi)外高性能扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)機(jī)大多采用電液伺服控制方式。
　　 目前國(guó)內(nèi)的扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)機(jī)大體上采用電力傳動(dòng)，也有采用液壓

2、傳動(dòng)的，但是其試驗(yàn)量程較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到±30kN?m的大扭矩疲勞試驗(yàn)要求。而國(guó)外少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品可以達(dá)到這個(gè)要求，他們對(duì)我國(guó)的技術(shù)封鎖也比較嚴(yán)重，且價(jià)格一直居高不下。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的蓬勃發(fā)展，工業(yè)(尤其是重工業(yè))部門對(duì)該產(chǎn)品的需求日益增大，雖然在常規(guī)電液伺服標(biāo)準(zhǔn)材料試驗(yàn)機(jī)技術(shù)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(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)機(jī)方面我們距國(guó)外某些發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)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(chǎn)

3、品顯得十分迫切。
　　 本文正是從這一實(shí)際需求出發(fā)，設(shè)計(jì)一種可以對(duì)彈性聯(lián)軸器、扭轉(zhuǎn)減振器等彈性元件進(jìn)行試驗(yàn)分析，檢測(cè)其動(dòng)、靜態(tài)阻尼系數(shù)、剛度和耐久性(疲勞壽命)等相關(guān)參數(shù)的大扭矩多功能扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)。該型試驗(yàn)機(jī)可對(duì)彈性元件進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)及軸向和徑向拉壓試驗(yàn)，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(diào)，試驗(yàn)機(jī)精度1％。
　　 本文研究主要包括以下幾個(gè)方面：
　　 ① 以滾

4、珠螺旋傳動(dòng)理論為基礎(chǔ)，初步確定大扭矩多功能扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的各個(gè)參數(shù)，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)試驗(yàn)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；
　　 ② 按照初步的參數(shù)使用三維造型軟件Pro/E建立大扭矩多功能扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的實(shí)體模型，對(duì)模型進(jìn)行虛擬裝配，通過(guò)對(duì)裝配過(guò)程的模擬，分析觀察各個(gè)零件的干涉情況；
　　 ③ 使用ADAMS軟件對(duì)Pro/E中建立的力(運(yùn)動(dòng))轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，著重模擬機(jī)構(gòu)中滾珠的運(yùn)動(dòng)情況，得到扭矩輸出件、滾珠的運(yùn)動(dòng)曲線以及滾珠與軸和外

5、套的接觸力曲線，通過(guò)對(duì)曲線進(jìn)行頻譜分析，得到機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性；
　　 ④ 使用ANSYS軟件對(duì)力(運(yùn)動(dòng))轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行接觸分析，著重分析滾珠與滾道之間的接觸應(yīng)力情況，得到滾珠與滾道之間的應(yīng)力分布云圖，從而推斷出機(jī)構(gòu)的主要失效形式；
　　 ⑤ 根據(jù)仿真分析結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行修改，在滿足試驗(yàn)機(jī)各參數(shù)的條件下對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以最終確定各個(gè)參數(shù)。在優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中要盡量使試驗(yàn)機(jī)的成本最低、結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、零件加工容易、裝拆方便、外形