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中国石油大学 多功能力学实验台结构设计及校核 姓 名：陈星宇 学 号： 性 别：男 专 业: 机械设计制造及其自动化 批 次： 学习中心： 指导教师：赵弘 2014年10月1日 中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文） 多功能力学实验台结构设计及校核 摘要:：为解决大尺寸结构用木材力学性能检测问题，提出了一种新型力矩加载系统的设计方案。设计了由电机驱动，通过螺旋传动机构实现动态加载的装置，详细阐明了该加载系统的结构设计以及相关的理论校核计算,并对加载系统进行了动态试验，通过对试验结果分析，确定了加载系统的动态加载理想区域，证明该加载系统的结构设计是合理的，并验证了此加载方法的可行性 关键字:多功能试验机;加载系统;结构设计;校核计算 TOC \o 1-3 \h \u 4158 第一章：前言 2 6929 1.1选题的背景与意义 2 17994 第二章:多功能力学实验台结构设计及校核 7 7288 2.1 加载系统的结构设计 7 8591 2.1.1 加载系统的功能要求 7 3541 2.1.2 加载系统的主要技术 7 24339 2.1.3 加载系统的总体方案设计 7 20248 2.1.4 加载系统的传动机构设计 8 8702 2.1.5 加载系统的校核计算 9 5594 2.1.6 螺杆稳定性计算 10 13394 2.1.7 加载系统的试验应用 11 27574 第三章:结论 12 19024 参考文献： 12 10396 致谢 13 第一章：前言 1.1选题的背景与意义 材料力学是工科专业的一门重要的专业基础课，而材料力学实验是材料力学课程教学中一个非常重要的学习环节, 它能够检验理论正确程度，为解决实际问题提供依据,也是培养学生动手能力和创新能力的重要组成部分。[1] 目前,我国理工科类大、专院校材料力学实验不少,但仍有许多院校还未达到让每个学生自己动手去做实验,其动手能力和解决实际问题的能力还较差,不能适应改革开放的形势。[4]要改变这种现象,实验设备的需求就显得尤为重要，多功能材料力学实验台应运而生。多功能材料力学实验台是为材料力学教学实验开发的专用设备,针对本科生材料力学应力分析实验的要求,系统将矩形截面钢梁、叠梁的弯曲变形、材料的拉伸变形、薄壁圆筒扭转变形、弯扭组合变形、压杆稳定、边界条件对压杆影响等多种试验装置合为一体,各装置间相对独立,使用螺旋手动加载，通过组合更换等不同的试验方式,改变边界条件扩展其实验功能。该设备能满足教学大纲规定内容多项材力实验,整体刚性好,结构简单,加载省力,操作方便,工作可靠,适合学生自己动手操作。[2,3] 多功能力学实验台设备小巧，操作方便，极大地简化了十分烦琐的实验准备工作和实验过程中试件的安装工作。目前，国内的多功能力学实验台已经能满足本科材料力学实验教学的大部分要求，但是由于国内学生数目基数大，需要实验次数多，因此对于多功能力学实验设备的可靠性需要进一步加强；另外，随着工程技术的不断发展，需要有新的实验项目添加进来，从而保证本科实验教学与工程实践相结合，因此其结构功能需进一步优化设计。 1.2 研究的问题 根据目前国内对于多功能力学实验台的研究进展，实验台所设计的功能大致可分为：1、纯弯曲梁横截面上正应力的分布规律实验；2、电阻应变片灵敏系数的标定；3、材料弹性模量E、泊松比μ的测定；4、偏心拉伸实验；5、弯扭组合受力分析；6、悬臂梁试验；7、等强度梁试验；8、压杆稳定试验；9、组合叠梁的实验。另可根据需要，利用该装置，增设其它实验。根据其实验功能，实验台的结构可分为四种基本装置，如图1-1所示。 图1-1 实验装置框图[3] 清华大学的王习术等设计的多功能材料力学实验装置[13]，只要改变约束条件、主梁形状以及材料类型，即可实现主梁任意界面的内应力分布测试。主要包括工作平台、稳定杆、丝杠、上下移动横梁、三角支撑架、立柱、水平移动梁、连接滑块。如图1-2所示。 图1-2 多功能材料力学实验装置 烟台大学的吴江龙等设计的多功能材料力学试验机[14]，拉、压采用液压油缸加载的方式，扭转采用电动机驱动减速机加载的方式，将拉、压、弯、扭及弯扭组合等试验组合在一台试验机上完成。如图1-3所示。 图1-3 多功能材料力学试验机 中国矿业大学的罗洪波等设计的CLDT-C材料力学多功能实验台[4,15]，其前片框上横梁上设两套（分别作弯扭组合、悬臂梁、等强度梁、弹性模量、偏心拉伸、压杆稳定等实验）；后片框上横梁正中设一套（可作纯弯矩、组合叠梁、应变片灵敏系数标定实验），一机多用，节省场地。如图1-4所示。 图1-4 CLDT-C材料力学多功能实验台 张卫东设计的材料力学