振动拉伸试验机夹具设计

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振动拉伸试验机是基于拉伸机的基础上附加低频振动的金属材料试验机，用于测定金属及其合金在室温状态下拉伸的机械性能，其特点是低频率、高负荷、低能耗，从而缩短试验时间，是我国工业发展的主要测试设备之-。工作原理：激振装置产生- 定振幅、-定频率的振动，通过夹具作用在试件的-端 ，试件的另-端通过液压缸拉紧，在此过程中，测试金属材料的力学性能。振动拉伸实验分为超声波振动拉伸和低频振动拉伸，大多实验以超声波振动拉伸为主，由于很多情况下高功率的超声波较难获得，中低频激励则较容易实现，因而更具有工业应用价值。

1 激振装置的设计1.1 设计要求激振装置：振幅变化范围00-3 mm，频率0-100 Hz；液压系统：液压缸行程 300 mm；试件要求：标准试件 d8 mm，L40 mm，材料为 Q235。

1.2 激振器方案设计偏心量的获得：通过两个偏心块组合调整两偏心块不同的位置来获得不同的振幅，优点是加工简单 、价格便宜，缺点是偏心量不好控制，有-定的偏差。

频率的调节：通过变频器来调节频率的大校电机的型号为 ：Y8O2-4，额定功率为 o.75 kW，额定转速为1 400 r/min。

1.3 结构设计- 138图 1 轴的装配图1.3.1 轴的各段直径和长度参考图 1，考虑到轴上从左到右依次安装联轴器、左滚动轴承(由左端装入凸轮偏心块)、右滚动轴承(由有段装入)，各段轴颈长度和直径为：①与联轴器配合段 ：与联轴器配合 ，基本尺寸由联轴器确定 ，即 dl19 mm，长度 /40 mm；②为满足联轴器的轴向定位要求 ，需要轴肩 ，因此取过渡轴段的直径为 d-22 mm，长度 z 8 mm；③与滚动轴承配合段：与滚动轴承配合，基本尺寸由联轴器确定，直径为也25 mm，长度为/340 ram；④为满足滚动轴承的轴向定位要求，需要在右端制出轴肩，查得 UCP305型滚动轴承定位轴肩直径为d430 mm，长度为 20 mm；⑤凸轮偏心块的左边采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07 d，因此取h5 mm，取轴环处的直径为d546 mm，轴环宽度 6≥1.4 h，取轴环的长度f 7 mm；⑥与偏心块配合的轴段：d636 mm， 45 mm，右端过渡轴段 ，滚 动 轴 承段 分 别 为 d7300 mm，/720 mm，d825 mm，1840 mm。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。

1.3.2 轴上零件的周向定位半联轴器、凸轮偏心块与轴的周向定位均采用平键连接 ，键的标记为：键 C6×36 GB/T 1096-2003键 10×32 GB/T 1096-20031.4 零件的校核和计算1.4.1 滚动轴承试件的材料为Q235，其屈服强叮h为461 MPa，轴上所承受的外力为：461×孚23.16 kN. (1)初步选择外力作用两轴承支承中点处，故各轴承所受的外力为：JRtR2 11.58 kN. (2)根据工作条件知 1.1 0.95，fm1。

当量工作载荷为： . 11.1 X 1×11.5812.738 kN. (3)轴承的寿命为-：Lloh ( ( 筹 )311.73 h. (4)经校核知，对试验机来说，较短的寿命可以满足使用要求。

1.4.2 键 的校核键、轴和轮毂的材料都是钢，由表 1查得许用挤压应力盯nJ谷海龙，徐 帅：振动拉伸试验机夹具设计 100～120 MPa，取其平均值，crp]：110 MPa。键的工作长度1-L-36-333 mm，键与轮毂键槽的接触高度kO.5h0.5×63 mm。

由普通平键连接的强度条件为：p ： 5.44MPa<[crp]：110 MPa. (5)k/d 3 33 19 × × 。 可见，满足使用条件。

键的标记为：键 C6×36 GB/T 1096-2003同样在凸轮偏心块处键连接为平键连接，选用A型普通平键，键的标记为 ：键 10×32 GB/T 1096-2003表 1 键连接的许用挤压应力、许用应力许用挤压 连接 键或毂、载荷性质应力、许 工作方式 轴的材料用压力 静载荷 轻微冲击 冲击钢 l2O-150 100～120 60-90D 静连接铸铁 7080 5O 60 30～45[p 动连接 钢 50 40 301.4.3 联轴 器的校核Y8024型三相交流电动机功率为 0.75 kW，转速为 n1 400 r/min；理论转矩为：T9 550× Pn9550× . (6)工作情况系数 为13，计算转矩为：TKA 1.3×5.1166.65 N·in. (7)从机械设计手册中选择为GY1型联轴器，其基本参数和主要尺寸如表 2所示。

表 2 联轴器的参数公称转矩 许用转速 轴孔直径 型号 轴孔长度 DT /N·m n]/rmin dl、如GY1 25 l20o0 19 42 80转动惯量 Dl b bl S 质量 m/kg I/kg/m230 26 42 6 O.O00 8 1.161.4.4 轴的强度校核首先，根据轴的结构图，做出轴的载荷分布简图。在确定轴承的支点位置时，从现代机械设计手册查取a值。对于UC305型带座滚动轴承，由手册查得o15 mm。因此，作为简支梁的轴的支承跨距LL L26260122 mm。根据轴的计算简图，做出轴的弯矩图和扭矩图，如图2所示。

从轴的结构图、弯矩图和扭矩图中 ，可以看出键槽截面为危险截面。

进行校核时，通常只校核轴上承受的最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。轴单向旋转，扭转切向应力为对称循环应力，取ctl轴的计算应力为：r-------下 ----- - ： ± ：151.37 MPa. (8)0.1×36前已选定轴的材料为45钢，调质处理，对于试验机来说，满足使用要求。

2 夹具的设计试件通过螺纹连接与夹具 1固定，试件顶部与夹具2接触，夹具 2放在夹具3的孑L内，夹具4将夹具 1和夹具2通过螺纹与夹具3连接在-起，夹具4起到夹紧的作用。夹具 2下面有传感器，传递激振的技术参数。夹具装配图，如图3所示。

3 结束语综上所述，对振动拉伸试验机的激振器和夹具进行了设计计算，通过静力学分析的方法对激振器的电动机、联轴器、键、滚动轴承和轴进行了校核，并将夹具部分以实物进行试验来补充验证。以上校核和试验均符合试验机要求，满足使用要求。

图 2 轴的弯矩和扭矩图图3 夹具装配图1.试件；2.夹具体 1；3.夹具体2；4.夹具体 4；5.夹具 3(下转第 141页)- 139王 菲：洪洞县土地利用变化的驱动力分析图 1 因子碎石图由表 2可知，特征值大于 1的成分有 2个 ，累计百分比为82.675%，所以主因子数为M2，这两个因子的累计贡献率就达到了 82.675%，满足了进-步分析的要求。经分析后，由碎石图可知 ，当选取公共因子数量为 1-2时，特征值的变化非常明显 ；当选取公共因子数量为3或者以上时，特征值的变化就趋于稳定，变化非常校因此，本文选取了2个公共因子。

综合分析后，影响洪洞县土地利用变化的驱动因子主要有两个 ，因子 1主要包括城市化水平 ，第二、三产业产值 /GDP；因子2主要包括总人口、国内生产总值、农业结构比值。这两种驱动因子主要影响了 2001-2010年洪洞县的土地利用变化 ，并且在这段时期内，这两种主要驱动因子对洪洞县土地利用变化的影响是在逐渐增强的。