摘要:本文主要介绍了疲劳试验机的研究历史及发展现状，并针对当前疲劳试验机发展所存在的一些问题，设计一款简易弯曲疲劳试验机。试验机主要包括机械系统和测控系统。疲劳试验机的机械系统部分，主体采用曲柄滑块机构，并简单设计了试验机的试件。本课题主要设计一款简支梁式的弯曲疲劳试验机，可进行平面弯曲试验中的三点弯曲试验。综合考虑各种因素的影响，重点设计了转轴、偏心轮机构、驱动杆、夹具、机架等主要机构，为避免试验时可能发生的意外，为试验机设计了一款安全装置。本试验机的测控系统主要包括电气控制系统和测试系统。电气控制系统采用变频器实现对交流电机的转速控制；测试系统主要包括交变载荷检测系统和循环次数检测系统。交变载荷检测系统，采用电阻应变式传感器对载荷进行检测，经由放大电路以及数模转换器处理后，通过单片机进行控制显示。循环次数检测系统，通过接近开关感应信号，并由单片机控制计数及显示。

关键词  疲劳试验机；三点弯曲；变频器；载荷检测

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 引言-1

1.2 课题的背景和研究意义-1

1.2.1 课题背景-1

1.2.2 研究意义-1

1.3 国内外疲劳试验机的发展概况-2

1.4 课题研究的主要问题-2

2 疲劳试验机的总体方案设计-3

2.1 机械部分总体方案设计-3

2.1.1 激振方法的选择与设计-3

2.1.2 试件选择及疲劳加载方式确定-3

2.1.3 驱动载荷计算-4

2.1.4 转轴最小转矩计算-7

2.1.5 最大工作载荷计算-8

2.2 电气控制系统的总体方案设计-9

2.2.1 总体方案要求-9

2.2.2 控制系统总体设计-9

3 疲劳试验机的机械部分设计-11

3.1 疲劳试验机的工作原理及机械结构-11

3.1.1 疲劳试验机的工作原理-11

3.1.2 疲劳试验机的机械结构组成-11

3.2 转轴的设计-12

3.2.1 轴的类型选择-12

3.2.2 转轴的材料-12

3.2.3 转轴的结构设计-12

3.2.4 轴上载荷的计算-14

3.2.5 转轴的强度校核计算-16

3.2.6 转轴的刚度校核计算-18

3.2.7 转轴的振动-20

3.3 试验机加载机构的设计-21

3.3.1 激振机构的设计-21

3.3.2 驱动杆的设计-23

3.3.3 连杆设计-24

3.3.4 导轨设计-24

3.3.5 机架设计-25

3.3.6 夹具的设计-26

3.3.7 安全装置的设计-27

4 疲劳试验机的测控系统设计-28

4.1 电气控制系统设计-28

4.1.1 电气控制系统的类型及工作原理-28

4.1.2 电机调速方法设计-28

4.1.3 变频器的简要介绍及选型-30

4.1.4 变频调速的基本原理及特性-30

4.1.5 变频器的组成及其控制原理-31

4.2 疲劳试验机的检测系统设计-32

4.2.1 交变载荷循环次数的系统设计-33

4.2.2 交变载荷测试系统的硬件设计-34

4.2.3 交变载荷测试系统的软件设计-40

结论-43

致谢-44

参考文献-45