拉伸试验机系统改造设计（说明书+cad图纸）
摘 要
本次毕业设计的题目是拉伸试验机系统改造。主要任务是在旧的拉伸试验机的基础上进行改造，采用数字控制方式，进行拉伸试验，这样既减少了工作人员的工作量，又可以更加精确的完成试验目的。
由于材料拉力试验机应用广泛，经过调查研究分析现有产品，决定设计和改造方案。在本次设计中，主要是设计拉伸试验机系统改造，在这个设计中共分两个部分设计：一部分是机械部分，另一个是控制部分。在机械设计里，主要设计夹具和丝杠以及传动部分，其主要要求是保证其精度。在控制部分的设计中，用OMRON系列PLC来控制拉伸实验机，从而控制丝杠转角及采集拉力。
关键词 拉伸试验机 精度 丝杠 可编程控制器
第一章 概 述
由于材料拉力试验机应用比较广泛，所以应该大量比较和分析现有产品，综合后，决定设计和改造方案。目前应用得试验机工作力在100KN以下的多采用机械传动。100KN以上的多采用液压式传动。现在本所试验室有两台液压式万能试验机。由于老式液压材料拉力试验机的功能和原理都差不多，所以将本所试验室的材料试验机作为改造和参考的对象。原机在拉伸（压缩）材料后能自动画出金属试验数据图。
1.1 拉伸试验机的应用
在各种材料的产品质量检验、生产过程质量控制及材料科学研究中，都必须应用试验机进行力学性能测试。拉伸试验机在我国的钢铁、建材、冶金、化工等行业被广泛应用。目前，估计国内已拥有数万台国产及进口的各类试验机，大多数为手工控制、操作，主要用于原材料检验、质量监督检验及质量控制，担负着材料或产品的常规力学性能测试。所以，研制一台适用于设计要求，改造后的机床能自动输出相应数据。同时也为材料用户的数据共享提供一种经济、快捷的途径和手段，显得很必要，具有良好的经济效益和社会效益。
1.2拉伸试验机采集系统的特点与要求
对于本次拉伸试验机的设计，必须配置电测传感器，通常有3种：①用于测定力值的力传感器；②用于测定式样变形的变形传感器（应变片）；③用于测定机器横梁移动量的位移传感器。本文采集的主要是拉力数据的采集；因此，只使用了拉力传感器。测试过程中，操作人员可以一边观察侧一边用拉力传感器反映的力值进行数据采集和处理测试结果。通过此次系统改造后的试验机，相对来说，测量精度明显提高，并能自动记录被测试材料的最大拉力、钢材的屈服点参数等。
要求如下：
①数字显示试验力值及峰值等，示值精度为0.01N ,并能方便验定；
②实时记录曲线；
③具有抗拉强度的峰值自动保存功能；
④具有屈服强度等参数自动判断功能；
⑤系统适合于长期连续运行；
⑥测试数据及相关数据机内掉电保存，以备查用；
⑦可单独使用，也可与上位联机使用。
目 录
摘 要 3
第一章 概 述 4
1.1 拉伸试验机的应用 4
1.2 拉伸试验机采集系统的特点与要求 4
第二章 机械总体设计 5
2.1方案选择 5
2.2 结构总体设计 7
2.3 参数的确定 8
2.4 电机的选择 9
第三章 机械部分的设计计算 10
3.1 丝杠的选择 10
3.2 联轴器的选择——《机电液手册》 13
3.3减速器的选择 16
3.4齿轮传动的设计 17
3.5 同步带的设计 22
第四章 控制部分硬件设计 26
4.1 主控制器的CPU的选择 26
4.2 存储器扩展电路设计 30
4.2.1 程序存储器的扩展 30
4.2.2 MCS-51单片机应用系统中的地址译码 31
4.2.3 I/O口扩展电路设计 31
（1）8155引脚及说明 31
（2）工作方式的设定 31
（3）状态查询 32
（4）定时功能 32
（5）8155与8031的连接方法 32
（6）8255A可编程外围并行接口芯片引脚 32
4.3驱动电路的设计 33
4.4 传感器的选择 33
4.5 其它辅助电路的设计 34
第五章 系统控制软件的设计 37
5.1系统软件设计包含内容 37
5.2软件的设计说明及程序清单： 37
第六章 致谢 41
参考文献 42
参考文献
1.张志良主编 , 单片机原理与控制技术 北京机械工业出版社，2001
2.吴宗泽主编,机械设计手册(上)(下) 北京机械工业出版社，2003
3.刘刚 邵敏权主编,单片机原理、实验及应用技术吉林科学出版社，1995
4.濮良贵、纪名刚主编,机械设计（第七版） 高等教育出版社，2001
5.潘新民、王燕芳主编,微型计算机控制技术 高等教育出版社，2001
6.郑 堤、唐可洪主编,机电一体化设计基础 高等教育出版社，1997
7.王文斌主编,机械设计手册第五卷 机械工业出版社，2004
8.成大光主编 , 机械设计手册-机械传动 化学工业出版社，2004
9.祝守新 主编 控制工程基础 机械工业出版社，2003
10.浦林祥，夹具设计手册 第2版 机械工业出版社，1995
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