转轴端部加载方案与结构设计
【摘要】
加载是试验机与试验台设计的一个重要部分。加深对加载的研究对提高试验机与试验台的性能来
说很有意义。本文从机械可拆卸快速联接设计入手对转轴端部加载方案与结构设计进行了研究。本文先是介
绍了转轴的强度计算、结构设计、刚度校核及电机选择，为后面的方案和结构设计作了准备工作。然后在此
基础上根据课题的要求为转轴端部加载系统设计了四套旋转台方案和四套加载方案，
并分析了各自的优缺点。
其中在旋转台方案四中本文设计了一种比较特殊的自锁装置。最后根据转轴端部加载的方案设计和结构设计
画出了四套旋转台方案和四套加载方案的
C
A
D
图。
【关键词】
机械加载，可拆卸联接，旋转台自锁，同心圆柱体，转轴
第
1
章
绪论
本章介绍了试验机在国内外的发展状况，并着重介绍了其加载方式及发展，最后阐明本文研究的内容及
意义。
1
.
1
试验机简介
试验机是一种产品或材料在投入使用前，对其质量或性能按设计要求进行验证的仪器
[
1
]
。
试验机作为一种单独的产品，诞生于二百多年前的西欧。当时没有独立的生产厂商，都是依附或从属于
机械或建筑行业里的一个检验部门为试验和检测而自行制造并继而兼之销售的。所以试验机在起初可以说是
还没形成一个市场的。最初的产品很简单，品种也少，当时只有采用机械杠杆、砝码加载的原理制成的拉力
试验机，
用以测定钢铁和其它金属材料的抗拉强度，即抵御外部载荷而不被破坏的最大抗力。随着材料科学
和材料力学的发展试验机便逐渐成为一种专门用于研究各类材料机械性能
(
力学性能
)
的手段和工具。
试验机在起初的需求量并不大，所以各国企业创建的初期规模都不大，最多四、五十人，产品产值在该
国的国民经济及工业统计数字中都占不上角色。
但伴随工业、
建筑的不断发展，
各种新材料的不断涌现，
从
安全设计和节约材料的基点出发，社会对试验机产品的需求日益迫切和扩大。试验机产业也逐渐形成了一个
比较大的市场。
经过大约一百多年的发展，
到了二十世纪初，
在世界范围内基本建成了世界试验机产业的四大生产体
系:英国试验机生产体系，
以瑞士、德国为主的欧洲大陆试验机生产体系，远东日本试验体机生产体系和北
美洲
(
美国
)
试验机生产系。
这其中以英国试验机生产体系与欧洲大陆试验机生产体系规模最大，
产品系列最为齐全，
产业的企业结
构和产业的技术结构变化最为迅速。但到了八十年代中期以后试验机产业就其规模、品种，先进程度、销售
量而言，就转移到美国、德国和日本这方面来了
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2
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。
1
.
1
.
1
试验机类型
试验机的分类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；按加荷方法分类
:
静负
荷试验机
(
静态
)
和动负荷试验机
(
动态
)
；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
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2
试验机现状和发展趋势
试验机最初产品简单、品种稀少，所依据的原理也很简单向产品品种扩大，技术结构趋于复杂，产品本
身的精度提高发展。由于社会需求的要求，试验机产品越来越复杂、品种越来越多、所依据的原理越来越复
杂。单纯的机械杠杆、砝码加载的原理已无法满足试验机的研发要求。它的分类也越来越细，为了满足生产
科研的需要，试验机的研究方向也朝着专业化发展。这使得试验机的分类非常的细，品种也非常多。
从上世纪九十年代中期至今仅
1
0
年多的时间，
我国试验机制造技术得到了较快的发展。
我国在试验机
行业技术的发展体现在以下几方面
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8
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:
（
1
）
静态力学性能测试设备的关键技术实现了突破。
（
2
）
动态力学性能测试设备的关键技术有较大提高。
（
3
）
多通道协调加载动静态力学性能测试系统和多自由度实际工况模拟试验系统的开发有较快进展，
有些