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本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 開題報告 學(xué)生姓名：張慶彬 學(xué) 號：14030925 班 級：140309 專 業(yè)：機(jī)械工程及自動化 指導(dǎo)教師：李鳳 開 題 報 告 一、 課題介紹: 課題名稱： 萬能材料試驗機(jī)CAD 課題背景： 試驗機(jī)行業(yè)是靜、動態(tài)力學(xué)性能試驗儀器、試驗設(shè)備、試驗裝置和無損檢測儀器設(shè)備的生產(chǎn)制造業(yè)。 　　試驗機(jī)行業(yè)已有五十多年的發(fā)展史，其發(fā)源地在我國的東北吉林省長春市。隨著各行各業(yè)對試驗機(jī)產(chǎn)品需求的增長，隨著我國生產(chǎn)制造水平的不斷提高和測試技術(shù)的飛速發(fā)展，目前生產(chǎn)試驗機(jī)的公司和企業(yè)已遍布全國各地，生產(chǎn)著幾百種規(guī)格、型號和系列的試驗機(jī)產(chǎn)品，有的試驗機(jī)產(chǎn)品已出口到國外，遠(yuǎn)銷到亞洲和歐美市場，具有一定的競爭能力。 試驗機(jī)行業(yè)主要生產(chǎn)制造以下八類產(chǎn)品： 　　1.金屬材料試驗機(jī)； 　　2.非金屬材料試驗機(jī)； 　　3.力與變形測試儀器（力傳感器、測力儀、位移傳感器、引伸計、加速度計等）； 　　4.包裝件與工藝性能試驗機(jī)（包括包裝件跌落試驗機(jī)、包裝件沖擊試驗機(jī)、摩擦磨損試驗機(jī)、彎折試驗機(jī)、校直機(jī)等）； 　　5.平衡機(jī)（包括現(xiàn)場平衡儀）； 　　6.振動臺（包括沖擊臺與碰撞試驗臺）； 　　7.無損檢測儀器（磁粉探傷機(jī)、X射線探傷機(jī)、γ射線探傷機(jī)、超聲探傷儀、渦流探傷儀、聲發(fā)射檢測儀等）； 　　8.試驗機(jī)功能附件和與試驗機(jī)相關(guān)的試驗儀器與設(shè)備。 　　試驗機(jī)是試驗、檢測材料（金屬材料、非金屬材料）、零部件、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、硬度、彈性、塑性、韌性、延性和表面與內(nèi)部缺陷的儀器設(shè)備、系統(tǒng)或裝置。大多數(shù)試驗機(jī)是集機(jī)—光—電—液于一體的技術(shù)密集型高科技產(chǎn)品，多數(shù)產(chǎn)品均屬于計量器具。試驗機(jī)廣泛應(yīng)于用工礦企業(yè)、計量、學(xué)校的現(xiàn)場和實驗室，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及到機(jī)械、冶金、建筑、航空、航天、軍工、交通、運輸、質(zhì)檢、計量、教育、醫(yī)療等各行各業(yè)。 　　試驗機(jī)行業(yè)多年來定期和不定期地通過全國試驗機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會開展標(biāo)準(zhǔn)化活動；通過國家試驗機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心開展質(zhì)量檢驗活動；通過中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會試驗儀器分會開展行業(yè)活動；通過中國儀器儀表學(xué)會試驗機(jī)分會開展學(xué)術(shù)活動 國外，在工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家中，對于試驗機(jī)的研制和生產(chǎn)，都是比較重視的。這是因為，材料試驗機(jī)作為一個基礎(chǔ)工業(yè)部門，對于工業(yè)生產(chǎn)和科研工作有直接的不容忽視的影響。 實際上，對于工業(yè)生產(chǎn)和各種工程設(shè)計來說，材料試確保各種機(jī)器，車輛，船舶和結(jié)構(gòu)物的合理設(shè)計與安全運行的重要測試設(shè)備。因為，為了既經(jīng)濟(jì)又安全可靠地從事各種工程設(shè)計，必須根據(jù)材料的機(jī)械性能選取合適的材料。否則，可能造成浪費，或者導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重的事故。而要獲得準(zhǔn)確的材料機(jī)械性能數(shù)據(jù)，只有使用材料試驗機(jī)。 在工業(yè)生產(chǎn)特別是軍事工業(yè)生產(chǎn)中，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，常常需要對各種材料和零部件或整機(jī)進(jìn)行檢定和測試。許多重要性的熱處理零部件，如軋鋼機(jī)的鋼輥，機(jī)器的主軸和汽車的連桿等，都要百分之百的進(jìn)行硬度檢定。 在冶金工業(yè)生產(chǎn)中，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，也提出了許多新問題。例如現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，需要一些具有特殊性能的，能在高溫，低溫，高壓，高速成以及各種復(fù)雜條件下工作的材料，因此必須研制新型材料與合金。鋼鐵廠生的的鋼杰，也需要隨時檢驗。顯而易見，所有這些研究和檢驗工作，離開材料試驗機(jī)是無法進(jìn)行的。 近看年來，隨著航空，冶金，造船，化工和機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平的迅速發(fā)民法，對金屬材料試驗提出的要求也越來越高，許多產(chǎn)品的重要的零部件甚至整機(jī)，常常需要在各種復(fù)雜的情況下進(jìn)行模擬試驗。因此，在材料試驗機(jī)中不斷地采用了一些新技術(shù)，例如電液伺服系統(tǒng)，電子計算機(jī)等。所有這些新技術(shù)的應(yīng)用，不僅使材料試驗機(jī)的性能在為提高，而且使材料試驗機(jī)的結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生了很大的變化。 近來國外生產(chǎn)的一些萬能試驗機(jī)，四于應(yīng)用了一些新技術(shù)，試驗機(jī)的性能有所提高，應(yīng)用范圍也有所擴(kuò)大。這種試驗機(jī)除了能做拉壓，彎，剪切等表態(tài)試驗外，還可以做蠕變和松弛試驗，有的還能做動態(tài)試驗，測定材料的疲勞極限。 國外生產(chǎn)的萬能試驗機(jī)和拉力試驗機(jī)，主要分為機(jī)械式，液壓式和電子式三種。近來電液伺服系統(tǒng)萬能試驗機(jī)后來居上。此外，有時又按其他特征分為高溫，低溫，大型，微型和自動試驗機(jī)等。 機(jī)械式萬能試驗機(jī)的加荷機(jī)械和測力機(jī)械一般采用機(jī)械傳動裝置。這種試驗機(jī)具有足夠的精度和穩(wěn)定性。但負(fù)荷能力受到一定限制，最大負(fù)荷多在10噸以下。因測力機(jī)械的慣性較大，加荷速度受到一定限制。所以，國外一些主要生產(chǎn)廠已經(jīng)不再生產(chǎn)，有的僅放在次要的地位。 十五期間試驗機(jī)行業(yè)的市場需求量將包含下列幾個方面： 一、能源領(lǐng)域 “十五”期間，我國將繼續(xù)發(fā)展一批大型能源工程項目。如30萬千瓦和60萬千瓦大型火電機(jī)組。2010年前，我國將建造百萬千瓦級核電站15座左右；三峽水電站機(jī)組單機(jī)容量為700兆瓦，共24臺機(jī)組。試驗機(jī)行業(yè)可為承擔(dān)工程建設(shè)任務(wù)的汽輪機(jī)、鍋爐、電機(jī)、發(fā)電廠和電纜等大型的企業(yè)提供配套服務(wù)。預(yù)計可以提供平衡試驗設(shè)備、振動試驗設(shè)備、沖擊試驗設(shè)備及無損檢測設(shè)備等幾十個品種，上百臺（套）。還能為能源系統(tǒng)中的大型煉油設(shè)備、儲能設(shè)備及核電站的安全可靠提供質(zhì)量監(jiān)探和故障診斷設(shè)備儀器達(dá)5000多臺，滿足率達(dá)到80%以上。 二、交通領(lǐng)域 汽車方面：“十五”至2010年，我國汽車工業(yè)年產(chǎn)量和總保有量將繼續(xù)提升。2000年汽車保有量約為1800萬－2100萬輛，當(dāng)年汽車需求量為250萬－300萬輛；2010年保有量約為4400萬－5000萬輛，當(dāng)年汽車需求量為550萬－650萬輛?！熬盼濉逼陂g預(yù)算投資1400億元，到2010年汽車工業(yè)將成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，所以“九五”期間將會更加加大投資。其中，將有相當(dāng)比例的資金用于建設(shè)高水平的國家、行業(yè)重點試驗室或工程技術(shù)中心。如輪胎實驗室、整車動力學(xué)實驗室、材料研究室、實車碰撞實驗室，因此必將購置大量的汽車材料、零部件及整車性能試驗設(shè)備。預(yù)計“十五”期間，試驗機(jī)行業(yè)能滿足汽車工業(yè)發(fā)展所需測試儀器和設(shè)備將由目前的60%提高到80%左右。另外，為我國“三大三小”轎車生產(chǎn)基地所需測試設(shè)備近400個品種1萬多臺（套）中，可提供整車性能衣零部件在線測試設(shè)備約占總需求的50%以上。近些年建立的汽車維修點全國現(xiàn)有14萬個，需要增添和購置大量的如輪胎平衡機(jī)、尾氣排放等必要的檢測設(shè)備。 鐵道運輸方面：預(yù)計2000年，我國發(fā)展內(nèi)燃摩托車和電力摩托車1500臺，客車3400輛，貨車3400輛?！笆濉逼陂g，我國將大力發(fā)展地鐵、城市軌道車輛，為解決摩托車發(fā)動機(jī)、缸套、連桿、活塞等關(guān)鍵工藝需要一批高精度的工藝試驗設(shè)備。其中，可為軌道橋梁強(qiáng)度試驗提供2000噸以上大型結(jié)構(gòu)萬能試驗機(jī)。 航空航天方面：我國的航空航天已發(fā)展成為具有一定科技水平和相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)部門。隨著航天航空技術(shù)的迅猛發(fā)展，對航空航天材料、零部件、整機(jī)性能及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要越來越高。如對耐高溫材料陀螺軸、起落架、葉片、葉輪和機(jī)翼等結(jié)構(gòu)的安全可靠要求也越來越迫切。因此需要大力發(fā)展和提供成套模擬振動試驗設(shè)備、扭轉(zhuǎn)疲勞試驗設(shè)備和平衡自動線。 三、冶金系統(tǒng) 改擴(kuò)建鞍鋼、寶鋼、武鋼四大鋼廠及其他大型鋼鐵企業(yè)的改造，這勢必需要大量的成套金屬材料試驗機(jī)。 四、輕紡建材工業(yè)方面 預(yù)測“十五”期間我國將大力發(fā)展造紙、皮革加工、橡膠、工業(yè)與民用建筑材料、工業(yè)與民用陶瓷以及化纖、毛棉紡、絲綢合成材料等輕工紡織業(yè)。預(yù)計試驗機(jī)行業(yè)將為輕紡、建材市場提供橡膠、皮革、紙張、纖維和建材等非金屬精密測試儀器上萬臺（套）。其中，紡織纖維檢測設(shè)備達(dá)5000臺（套）、建材達(dá)1萬臺（套）以上，可滿足輕紡、建材所需測試儀器的90%以上。 五、醫(yī)療衛(wèi)生方面 預(yù)計“十五”期間，試驗機(jī)行業(yè)可為我國縣級以上醫(yī)院（約3000個）提供先進(jìn)醫(yī)用超聲實時顯像診斷儀等精密醫(yī)療檢測設(shè)備5000多臺（套）。若按超聲顯像診斷儀平均1萬人一臺計算，總需求將超過10萬臺。 六、農(nóng)業(yè)方面 1988年國家在6個方面投入2600億元，其中與儀器儀表行業(yè)直接有關(guān)的有500億斤國家糧庫建設(shè)用的汽車衡、溫濕度傳感器和控制系統(tǒng)等。 工作內(nèi)容和要求： 包括資料查詢，查找與試驗機(jī)相關(guān)的新技術(shù)，目前國內(nèi)試驗機(jī)現(xiàn)狀，國外試驗機(jī)發(fā)展情況以及對未來幾年內(nèi)試驗機(jī)可能的發(fā)展方向。根據(jù)所掌握的最新資料確定幾個可能的萬能試驗機(jī)的方案方向，再進(jìn)一步考察，從實際出發(fā)，確定方案的可行性。接下來進(jìn)行總體方案的設(shè)計，并時刻考慮新技術(shù)的加入，已經(jīng)成熟的技術(shù)是相對穩(wěn)定的，兩方面結(jié)合起來才能更大的提高試驗機(jī)的穩(wěn)定性和技術(shù)含量?？傮w方案確定后進(jìn)行運動動力學(xué)設(shè)計，其中有些要計算，有些要用到軟件分析，傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法相結(jié)合，保證更高的效率和成功率。在設(shè)計過程中可能出現(xiàn)反復(fù)，在不斷改進(jìn)中提高系統(tǒng)的性能。其中要查看許多標(biāo)準(zhǔn)，按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計計算。一些常用結(jié)構(gòu)最好用現(xiàn)在應(yīng)用比較成熟的，確保系統(tǒng)穩(wěn)定，最后繪圖。 課題的重點和難點： 保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度加入現(xiàn)代技術(shù)使該試驗機(jī)成為既可靠又有技術(shù)含量的現(xiàn)代產(chǎn)品，其中新的思想很重要，但完全脫離現(xiàn)有產(chǎn)品也是不切實際的，要把握一個度的問題。 可能用到的主要知識和技能： 設(shè)計萬能試驗機(jī)可能會用到的知識包括一些基礎(chǔ)知識材料力學(xué)，理論力學(xué)等，電子技術(shù)，傳感器技術(shù)，同時也有計算機(jī)方面的知識，繪圖，工程軟件等。 需要自學(xué)的知識和技能： 與試驗機(jī)有關(guān)各各方面的知識，CAD技術(shù)的一些新的應(yīng)用。 二、 工作計劃 3月26日--4月6日 1． 翻譯論文（字?jǐn)?shù)5000字左右） 2． 調(diào)研（網(wǎng)上調(diào)研，工廠調(diào)研，課題研究） 3． 開題報告撰寫 4月7日--4月27日（總體設(shè)計計算，總裝圖） 4月28日--5月18日（零部件設(shè)計計算，零件圖） 三、 參考文獻(xiàn) 1.機(jī)械設(shè)計/譚慶昌，趙洪志主編.－北京：高等教育出版社，2004.7 2.材料力學(xué)/聶毓琴，孟廣偉主編.－北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.2 3.工程分析及電子樣機(jī)模擬：CATIA V5在工程實踐中的應(yīng)該/高秀華等編著.－北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.8 4.機(jī)電傳動控制/鄧星鐘 主編 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.3