万能材料试验机设计方案第一章概述1.1材料试验机概述材料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、工程结构等的机械性能、工艺性能、部缺陷和校验旋转零部件动态不平衡量的精密测试仪器，可以对材料进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转、冲击、疲劳、蠕变、持久、松弛、磨损、硬度等试验。

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。

对有效使用材料、改进工艺、提高产品质量、降低成本、保证产品安全可靠等都具有重要作用。

材料试验机的种类很多，有多种不同的分类方法。

按加荷方法分类: 静负荷试验机(静态)和动负荷试验机(动态)。

其中静态试验机一个主要组成部分万能试验机又可分为液压万能试验机、电液伺服万能试验机和电子万能试验机。

1.国材料试验机的现状中国材料试验机的现状验机制造行业在旧中国是空白，中华民国成立后，党和政府十分重视我国计量检测事业的历史悠久，但试计量检测技术的发展，采取了许多重要措来发展仪器仪表工业。

经过五十多年的努力，我国材料试验机的制造，从无到有从小到大，从单参数到多参数，从静态到动态，逐步发展成初具规模，具有能生产静负荷试验机（如拉、压万能试验机、扭转试验机、松弛试验机、持久强渡试验机、蠕变试验机、复合应力试验机等）和动负荷试验机（如冲击试验机和疲劳试验机等）的能力，有效地促进了国民经济建设和国防建设的发展。

长期以来，试验机也一直是欧美对我国尖端科研课题限制出口的产品。

我国的国防科技工业和其它部门的科产业，就必须走自主创新的道路。

在新三思集团研院所不能直接进口某些关键材料试验的仪器设备。

所以，要发展中国的试验机公司为首的中国试验机民营企业的不断努力下，中国试验机的技术水平得到了长足的进步，国与国外的试验机技术水平的差距正在逐步的缩小。

本文章归新三思集团公司及原作者所有，必究。

百贺仪器科技（下图1-1为公司的产品）图1-1电子万能试验机电子万能材料试验机(双柱落地式)主要用于金属、非金属材料的拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试和分析研究。

可自动求取ReH、ReL、Rp0.2、Fm、Rt0.5、Rt0.6、Rt0.65、Rt0.7、Rm、E等试验参数，并可根据GB、ISO、DIN、ASTM、JIS等国际标准进行试验和提供数据。

电子万能试验机(双柱落地式)性能特点：电子万能试验机(双柱落地式)采用高强度光杠固定上横梁和工作台面，使之构成高刚性的门式框架结构。

采用伺服电机驱动,伺服电机通过传动机构带动移动横梁上下移动,实现试验加载过程.分为单空间和双空间两种机型。

主本机采用先进的DSCC-1全数字闭环控制系统进行控制及测量，采用计算机进行试验过程及试验曲线的动态显示，并进行数据处理，试验结束后可通过图形处理模块对曲线放大进行数据再分析编辑，产品性能达到国际先进水平。

（下图1-2为公司的产品）图1-2液压万能试验机液压万能试验机WAW-100型程序采用开放的数据库结构定义，符合标准GB228—87、GB/T228—2002、GB7314-87等试验方法，也可恨据用户要求定制特殊的试验方法。

测量方式采用的是高精度压力传感器、高精度位移传感器、高线性低杂信的信号处理及放大模块，人机交互方式分析计算测试材料的机械性能指标，试验结束时自动计算弹性模量、屈服强度、非比例延伸应力等，在自动分析的基础上，还可以人工修正分析结果提高分析的准确性。

液压万能试验机可配置专用于材料试验机的闭环控制和数据采集的电液控制器(可以根据客户要求配置进口控制器，如：DOLI)，它具备强大的功能，叉兼有十分优异的性能价格比。

适用于科研单位、大专院校、质监部门及检测中心进行检测、科研、仲裁及特殊试验的需要。

一、液压万能试验机WAW-100型的特点：1、控制模式：等速率活塞行程控制、等速率力控制、等速率应力控制、等速率应变控制、力保持控制、定应力转定应变控制。

2、试验力量程自动转换功能：若达到容量的90%自动转换到较大容量3、自动夹持：采用液压自动夹紧，夹持可靠，不打滑。

4、多重保护：具有软件、硬件过载和位置保护．，5、自动校准：负荷、变形、位移可按标准值自动校准．6、自动停机：实验结束后活塞自动停止工作二、液压万能试验机WAW-100型的技术参数：1、最大试验力：100KN2、测量围：1-100KN3、负荷测量精度：±1%4、试验速度mm/min：0-1905、变形精度：示值的±0.5%以6、位移精度：示值的±0.5%以7、应变速率围：2-608、应变速率围：0.00025-0.0025l/s9、活塞行程：150mm10、拉伸钳口间最大距离（包括活塞行程）：520mm11、圆试样夹持直径：直径6-12，12-20mm12、扁试样夹持厚度mm：0-8×6013、压板尺寸mm：直径12014、主柱间距离：400mm15、试样直径：10mm16、弯曲支承最大距离：300mm17、移动电机功率：0.18KW18、电压：380V19、油泵功率：0.75KW（下图1-3为公司的产品）图1-3电液伺服万能试验机电液伺服万能试验机WAW-600L主要用于预应力混凝土钢绞线的拉伸试验，适用于冶金、建筑、轻工、航空、航天、材料、大专院校、科研单位等领域。

试验操作和数据处理符合GB/T5224-1995《预应力混凝土钢绞线》的要求。

电液伺服万能试验机WAW-600L技术参数：1、最大试验力(kN)：600。

2、试验力测量围(kN)：12-600。

3、试验机级别：1级。

4、试验力示值相对误差：≤±1%。

5、位移测量分辨力(mm)：0.01。

6、位移示值相对误差：≤±1%。

7、最大拉伸试验空间(mm)：12008、活塞行程(mm)：250。

9、变形测量围：2%-100%FS。

10、引伸计示值相对误差：≤±1%。

11、活塞移动速度(mm/min)：70。

12、钢绞线夹持直径围(mm)：Φ9.5-Φ15.4 。

13、夹紧方式独立式液压加紧。

14、伺服/夹紧油泵电机功率(kW)：1.5/1.5。

15、横梁升降电机功率(kW)：1.1。

16、主机最大外形尺寸(mm)：1180×750×3440。

17、控制柜外形尺寸(mm)：600×700×1100。

2．国外材料试验机的现状岛津公司（下图1-4岛津公司的产品）图1-4电子万能试验机产品详细介绍AG-IC系列立式电子万能试验机是日本岛津工厂组装的最先进的电子万能试验机，现已在国的机械、电子、大学、研究院所等行业得到广泛的应用。

该系列立式电子万能试验机已经取得国际CE认证。

一．电子万能试验机的特点1.简便直观的中文试验软件。

2.具有2.5ms采样间隔的高速度数据采集，适合各种特性材料的测试数据的真实性。

3.高速返回原点功能，缩短下次试验的准备时间，提高试验效率。

4.拥有多种完善的试验夹具，适合多种样品的试验要求。

二．电子万能试验机的规格1.载荷容量：100KN2.载荷精度：显示值的±0.5%（保证精度围：载荷传感器容量的0.4～100%）3.载荷量程：×1、×2、×5、×10、×20、×50、×100七个量程自动转换4.试验速度：0.0005～1000mm/min5.十字头速度精度：0.1%三．电子万能试验机的用途1．各种金属材料、非金属材料、复合材料的拉伸试验、压缩、弯曲试验2．机械部件、电子部件的拉伸、剥离、焊接强度试验3．控制或循环试验4．应力松弛或蠕变试验（下图1-5岛津公司的产品）图1-5液压万能试验机岛津液压万能试验机UH-I系列是以电子控制液压驱动的伺服式万能试验机，试验载荷采用高精度压力传感器，被广泛的应用在钢铁、建材等行业。

一．岛津液压万能试验机的用途1．各种金属材料的拉伸试验、压缩、弯曲试验2．木材、纤维板的压缩、弯曲试验3．上述材料的载荷保持试验4．沥青、混凝土的压缩试验二．岛津液压万能试验机的特点1.采用大形LCD轻触屏，可以显示试验曲线，操作方便、可视性好。

2.丰富的自动控制程序为标准配置。

3.可以选择模拟指针式度盘显示器。

4.通过试验软件，实现高速数据采集。

三．岛津液压万能试验机的规格1.载荷容量：200KN、300KN、500KN、1000KN、2000KN、30000KN、4000KN。

2.载荷精度：显示值的±0.5%。

3.载荷量程：×1、×2、×5、×10、×20、×50 六个量程自动转换。

4.试验速度：位移控制：0.5mm/min～最大试验速度。

5.载荷控制：0.1～5.0满刻度/min。

6.应变控制：0.1～80%/min。

第二章设计方案2.1方案简述2.1.1方案一电动机产生动力由涡杆传到涡轮轴，然后通过蜗轮传至锥齿轮，再通过锥齿轮传动系统传递到丝杠。

与此同时与丝杠配合的丝杠螺母则带动横梁上下运动，而下夹具则是固定在试验台上，至此完成试验。

如图2-1所示：图2-1 方案一示意图2.1.2方案二电动机产生动力后输出到减速器，然后进入涡轮蜗杆传动系统，进一步减速并改变运动旋转方向后，通过链传动系统传递到丝杠。

由链轮的转动带动丝杠转动。

与此同时与丝杠配合的丝杠螺母则带动横梁上下运动，而下夹具则是固定在试验台上，至此完成试验。

如图2-2所示：图2-2 方案二示意图2.1.3方案三电动机产生动力后输出到减速器，然后由直齿轮带动丝杠转动。

丝杠转动同时两个丝杠螺母同步背向或相向运动，两个连杆同时远离或靠近。

这就使下夹具所在试验台向上或向下运动。

上面横梁可以固定，也可以在液压、丝杠等外力驱动下上下运动，至此完成试验。

如图2-3所示：图2-3方案三示意图2.1.4方案四本方案与上述两种文件有所不同，本方案是由油泵驱动油缸里的活塞提供外部试验力。

油泵输出油经进油管达到液压缸，然后经回油管路流回回油缸再次利用。

此方案要求液压系统要有较精确的控制阀的配合才能实现试验目的。

而目前液压控制阀与计算机控制联系越来越密切，国外在计算机控制领域取得了较大进展，可惜的是我国控制系统方面还较薄弱。

如图2-4所示：图2-4方案四示意图2.2各种方案比较方案一：滚珠丝杠-螺母传动机构是在丝杠和螺母之间放入滚珠作为中间件，是丝杠与螺母的滑动摩擦传动变为滚动摩擦传动。

滚珠丝杠-螺母传动机构具有下述优点：（1）传动精度高，运动平稳，无爬行现象滚动丝杠传动基本上是滚动摩擦，摩擦阻力小，摩擦阻力的大小几乎与运动速度完全无关，这样就可以保证运动的平稳性，且不会出现爬行现象（其静摩擦系数与动摩擦系数相差极小）。