拉伸试验机的设计
摘 要由于机械装备在各种类型的腐蚀环境中服役，腐蚀环境会加剧机械装备的腐蚀失效；而且在腐蚀环境中机械构件往往还要承受各种类型的应力的作用，应力的作用会大大加速金属构件的腐蚀失效，所以必须对机械装备在应力和腐蚀介质交互作用下力学化学作用的腐蚀行为进行研究，这就需要相应的试验机进行相关的实验，由此引入了对电化学腐蚀加载试验机的研究和设计。金属材料的力学化学腐蚀研究主要是对金属的局部塑性变形电化学溶解的交互效应进行研究，常用的外加载荷类型有静载荷和动载荷两种。其中较多的加载方式为使用慢拉伸试验机加载，慢拉伸试验机既可以提供指定应变速率的动载荷，也可以提供不同范围的静载荷。在研究动载荷对力学化学行为的影响时，应变速率和应变幅是影响材料电化学行为的重要参量，一般应变速率越慢，金属材料的力学化学效应表现的越明显，因此通常要求慢拉伸试验机的应变速率较低，一般使用应变速率范围为10-510-6，本文根据实际需要设计了在0-3KN的静载荷拉伸试验机和0-10KN的慢拉伸试验机。关键词：慢拉伸试验机；静载荷试验机；动载荷；力学电化学腐蚀AbstractAs mechanical equipments served in various corrosion environments, corrosive media will aggravate corrosion failure of mechanical equipments, moreover regularly mechanical parts served in corrosion environments sustain various kinds of applied stress, applied stress will greatly enhance the corrosion rate of mechanical part and accelerate its corrosion failure .so it is necessary to investigate the corrosion behavior of mechanical parts under interactions of corrosive media and applied stress, so corresponding testing machine is required to carry out interrelated experiments. Research and design of electrochemical corrosion loading testing machine is imported in this thesis.The research on the mechanochemical corrosion of metals mainly aims on the interactions of electrochemical dissolution and local plastic deformations. In mechanochemical corrosion experiments both dead load and dynamic load are used, but the main load mode is dynamic load acquired through slow strain rate tension testing machine. Slow strain rate tension machine can provide dynamic load of fixed strain rare and wide-range dead load. Strain rate and strain amplitude are the parameters that can significantly affect the mechanochemical corrosion behavior of metals, ordinarily the slower is the strain rate, and the more obvious is the mechanochemical interactions. so the strain rate of slow strain rate tension testing machine is set in the range of 10-510-6.0-3KN dead load tension testing machine and 0-10KN slow strain rate tension machine are designed in this thesis.Keywords: slow strain rate tension test machine；dead load tension machine；dynamic load；mechanoelectrochemical corrosion目 录第一章 总 论11.1试验机的开展概况11.1.1试验机的概述11.1.2试验机分类11.2电化学腐蚀加载试验机的引入21.2.1材料腐蚀的研究21.2.2电化学腐蚀加载试验机的引入31.3课题的内容及意义31.3.1课题内容31.3.2课题意义4第二章 静载荷加载试验机的设计52.1 静载荷加载试验机设计要求52.2静载荷加载试验机结构及设计方案52.3 静载荷加载试验机设计52.3.1基座设计52.3.2拉力传感器的选用62.3.3夹头设计62.3.4 匹配部件选用72.4校核72.4.1 螺栓强度校核72.4.2 螺纹强度校核8第三章 慢拉伸试验机的设计93.1 慢拉伸试验机的设计要求93.2慢拉伸试验机的设计方案93.3 慢拉伸试验机的设计步骤9第四章 慢拉伸试验机传动设备选择114.1 试验机参数114.2 电动机选择114.3 标准减速器的选择114.3.1 标准减速器1114.3.2 标准减速器2124.4 链传动124.4.1链传动的设计计算134.4.2链轮的尺寸及结构144.5 蜗轮-蜗杆传动154.5.1 蜗杆传动特点154.5.2 蜗轮-蜗杆传动计算164.5.3 蜗轮-蜗杆结构传动的根本几何尺寸184.5.4 蜗轮-蜗杆结构设计194.6 螺旋传动214.6.1螺旋传动特点214.6.2 螺旋传动的设计计算214.6.3 螺旋传动的结构244.7 轴的校核244.7.1 蜗杆轴244.7.2 小链轮轴的设计计算304.7.3 大链轮轴的设计计算344.8轴承校核364.8.1蜗杆两端轴承364.8.2小链轮两端的轴承384.8.3 蜗轮两端的轴承394.9联轴器的选择404.9.1电动机-减速器处联轴器选择404.9.2标准减速器间联轴器选择404.9.3 小链轮处联轴器的选择414.9.4 蜗杆-大链轮处联轴器的选择414.10 键的选择414.10.1电动机输出端414.10.2大链轮轴输出端424.10.3 蜗轮轴轮毂处42第五章 机架及匹配设备的设计和选型445.1 机架设计445.2 电解池445.3 拉力传感器445.4 轴承座455.5 其它设备465.6 校核46第六章 总结48致谢49参考文献50第一章 总 论1.1试验机的开展概况试验机的概述试验机是在各种条件、环境下测定金属材料、非金属材料、机械零件、工程结构等的力学性能的精密测试仪器。在研究探索新材料、新工艺、新技术和新结构的过程中，试验机是一种不可缺少的重要测试仪器。广泛应用于机械、冶金、石油、化工、建材、建工、航空航天、造船、交通运输、等工业部门以及大专院校、科研院所的相关实验室。对合理选材和设计、改良工艺、提高产品质量、降低本钱、保证产品平安可靠等都具有重要作用。 试验机分类试验机的种类繁多，有多种不同的分类方法。按照传统分类方法可以分为：金属材料试验机、非金属材料试验机、动平衡试验机、振动台和无损探伤机等五大类。按用途分类：测定机械性能用试验机和工艺试验用试验机按加载方法分类:静负荷试验机(静态)和动负荷试验机(动态)静态试验机主要包括：万能试验机：液压万能试验机和电子万能试验机压力试验机拉力试验机扭转试验机蠕变试验机 动态试验机主要包括：疲劳试验机、动静万能试验机、单向脉动疲劳试验机、冲击试验机等 。按测力方式分类：机械测力试验机和电子测力试验机按控制方式分类：手动控制和微机伺服控制试验机按油缸位置分类：油缸上置式和油缸下置式试验机 该毕业设计涉及到的拉伸腐蚀试验机属于拉力试验机也称拉力机，拉力机是用来对材料进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离等力学性能试验用的机械加力的试验机，适用于塑料板材、管材、异型材，塑料薄膜及橡胶、电线电缆、防水卷材、金属丝等材料的各种物理机械性能测试，其使用行业范围遍布：科研院所、商检仲裁机构、大专院校以及橡胶、轮胎、塑料、电线电缆、制鞋、皮革、纺织、包装、建材、石化、航空等行业，为材料开发、物性试验、教学研究、质量控制、进料检验、生产线的随机检验等不可缺少的检测设备。1.2电化学腐蚀加载试验机的引入1.2.1材料腐蚀的研究金属材料是国家建设和社会开展的支柱和重要根底，国家经济建设、国防建设和高新技术的开展都离不开金属材料，而金属材料在使用过程中总是处在腐蚀介质等环境中，通常很容易发生腐蚀和失效等问题。材料腐蚀和失效不仅给国家带来重大的经济损失和大量资源和能源的消耗，还会给设备、装备、建筑物及人身平安带来威胁。因此开展对金属材料在自然环境大气、水、土壤中的腐蚀试验，通过长期的观察与检测，积累腐蚀数据，结合实验室的分析研究，掌握各类材料在典型自然环境中的腐蚀规律，对于控制材料的自然环境腐蚀，减少经济损失，为新材料的研究开发、传统材料质量与性能的提高，以及防腐蚀标准与标准的制定提供科学依据，为重点工程的建设和国防建设中的合理选材、科学用材、采用正确的防护措施、保证工程质量和可靠性提供科学依据具有十分重要的意义。为了充分的利用腐蚀数据库中所得到的大量数据，必须对在加载条件下的金属自然环境腐蚀行为进行研究。以往的对金属在加力条件下的腐蚀行为研究主要集中在应力腐蚀、腐蚀疲劳、氢致开裂和摩耗腐蚀等特定的腐蚀模式，但是金属在应力作用下的腐蚀行为并不等同于应力腐蚀或者是腐蚀疲劳等特定的腐蚀模式，力学化学效应应该是一种金属在应力腐蚀环境作用下的整体效应，这种效应是必然的，这种效应会导致金属腐蚀行为的加速和腐蚀特征的改变，进而形成应力腐蚀、腐蚀疲劳等特定的腐蚀模式，但是在应力作用时应力腐蚀或腐蚀疲劳等腐蚀模式的出现并不是必然的，只有在特定的条件下才可能出现。国外及近年来国内的一些研究成果证明应力在腐蚀过程中起着不可忽略的作用。为了研究在应力作用下应力对金属腐蚀行为的影响和判断在无应力条件下的自然腐蚀数据能否推广到存在应力的环境下，有必要对金属腐蚀的力学化学交互行为进行研究。然而，现在大多实验数据一般都是在无应力作用下只有试样自重的
