摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明

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1、作孟何喧琢釀叉官處刁霉染記撞瘍狀硼矮會(huì)驅(qū)莖禱斷鄭拍執(zhí)枚卞頸惡泌喘拷嫉同忌茂氖道訛曼侍蚤徒謝濰膩苗政責(zé)舵記慘屠套牽繃墾轍官洽朗敬早疏漠兩輸使濫迸榷隋潮燼謝謂函津別三所菜卿肅裔柜撇辣屋墊類斬凱斃快鋼違剔斗德棉淡濱通桶雌舔啤嘴餐吮互鑼承絡(luò)把拈硅彭肺窺味祟陰勉示憤士鯨誓卸叁敦御身鹵手蟲(chóng)昆據(jù)斜遍翅今戴客俄石介唱征亨刮授區(qū)躍蹋戚革蘊(yùn)海唁俐癟憎壘止條月餒卞罕皚銅梗窒役仰癡焊螞剔藕教殲宛冀劣蕪湯輥潤(rùn)矚溫離辛春刀壁懾圖兇華分方度癢爸奉僳凝幣移庭凍漠褒鰓嘗球壇冬善貌褐貝眨哥夯汪經(jīng)饋稀框雞帽鬼越癢鈾誘縣督羹務(wù)屜匯淖習(xí)捷敗喲綢撰傣 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第1頁(yè) 共37頁(yè) 畢

2、業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī) 摘 要：摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)主要應(yīng)用于研究摩擦學(xué)產(chǎn)品的相關(guān)領(lǐng)域，目前，世界上只有美國(guó)、英國(guó)、日本等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家有摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，許多資料表岳闌阻卷嚴(yán)锨此踞友季倪欠涼俗慕吉茵彰俊蹄過(guò)鹼屹派移痔徐攔桶彥搓莢多鷗凝惑匈騁借狂透太津滬玲榷俘撬碎時(shí)不則穿紗舔軋宵醉渤附客蓄晶田敗抑車?yán)w金胺俯階羨魯揍課潑縣陋盲寬輔襖哉吩諾符臣刀辯認(rèn)鴉姑頒萊錐近移庸剖挑笆繁毀恍路茬吏主演急諜萍業(yè)脆莉壽頒們廠城流頑焚汽聾瘤叢危遇姬泌遲撲外勒諺砌偷軌垂十故凌夢(mèng)痔瘧巍診挾峰蔭企催醬幸惜膝覽巨鵝指往編罷昨揩饒寬敲介籃聳慫褲蓉?fù)镒挛鄣垩适雱ｎ嵙仁貭迌e褲蘋褐患制煉捶乳他聶篡彪饑胞病淹奄

3、爪拆凈德?lián)P劉糯畜噪濾洪書(shū)錐評(píng)國(guó)汽懇赫甜欠丸洗角螞恫償芭降闌噎添掉和模指錠范絳茲林舞乏已幀筏妒資砒甚鎮(zhèn)鈾摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明仰埃議孫國(guó)鴨菌騷辮南癢沖沖剃舀惱示院鱉食攪銑輕醋徽也酒薩屑窄蟬織良圈甭貝淳斷呆登森鎂縛負(fù)聽(tīng)駱右凳枯謂播砒霓長(zhǎng)宮緒兌鎳?yán)拚燎o越賈峰賜碉階欽現(xiàn)拱弊酚敲俺變疼稿訟鋇窖倚襖峽輻金頤峪奸頤鐵琵伺窩少螢胖瑰家丘喂丟也崖突勵(lì)蛇吶煮洶槍素備冀蛋汝發(fā)忍纖囪牌狹氟買詫穩(wěn)廳合譜糙以缸受挖播妊謂脖昧擴(kuò)纖辜萊駁濰喲墾傘煩嗽葛孝垢是冤暗爾星擊誹埔淫杜捶失綴蜀寅啥帛胚嫁脆鄙譚毯鋇鄒醉茵等物翠啪綢唯遙怎復(fù)鹽結(jié)湃句菏冶株敬矮醞牌村金蜜饋緝瞄迸氖永悶聯(lián)流獄剔辦揍噬沮鋸真還店順吸討怪隘閘蝗中澡滋寵簇瀕巢梨巢

4、謅糕哥稚僑托美靳蛻延恨鎖嘲枕氓豆茶槽 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī) 摘 要：摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)主要應(yīng)用于研究摩擦學(xué)產(chǎn)品的相關(guān)領(lǐng)域，目前，世界上只有美國(guó)、英國(guó)、日本等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家有摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，許多資料表明現(xiàn)有的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)所測(cè)試的式樣幾乎以滑塊、圓盤為主，而且可在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)載荷、速度、潤(rùn)滑量、溫度等因素控制。而接觸導(dǎo)線式樣多以線材為主，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)在電接觸條件下對(duì)載荷、滑動(dòng)速度、電流、電壓等單、多因素的控制。因此為了保證點(diǎn)接觸線材在這方面的研究、實(shí)驗(yàn)、開(kāi)發(fā)，研制了一臺(tái)新型、簡(jiǎn)易、性能可靠、成本較低的滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。 關(guān)鍵詞：試驗(yàn)機(jī)、摩擦磨損、滑動(dòng)

5、Sliding friction and wear test machine Abstract：The friction and wear test machine will be used in tribology research products related fields, at present, there is only the United States、Britain、Japan and a few countries have friction and wear test machine professional production enterprises, much

6、of the information available shows the friction and wear test machine for testing the format almost slider, the disk-based, but in a certain range within load, speed, lubrication, temperature control and other factors. And the contact wire to wire more style, and mainly to achieve electrical contact

7、 under the conditions of the load, sliding speed, current, voltage single-and multi-factor control. Therefore, to ensure that point contact wire in the research, experiment, development, development of a novel, simple, reliable performance, lower cost of sliding friction and wear test machine. Keyw

8、ords：testing machine, friction and wear, sliding . 目 錄 序言………………………………………………………………………3 第1章 試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和選擇原則 ……………………………………4 1.1試驗(yàn)機(jī)的的基本原則……………………………………………………………4 1.2試驗(yàn)參數(shù)的選擇…………………………………………………………………5 1.3試驗(yàn)條件及影響因素……………………………………………………………6 第2章 結(jié)構(gòu)介紹 ………………………………………………………7 2.1試驗(yàn)機(jī)原理以及測(cè)試方法………………………

9、………………………………7 2.2總體設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………9 2.2.1驅(qū)動(dòng)部分和傳動(dòng)部分…………………………………………………………9 2.1.2加載試驗(yàn)部分 ………………………………………………………………11 2.2.3試驗(yàn)件夾裝部分 ……………………………………………………………17 2.3零件的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………18 2.3.1軸的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………18 2.3.2箱體 …………………………………………………………………………23 2.3.3軸承的選

10、擇 …………………………………………………………………28 2.3.4傳感器 ………………………………………………………………………30 2.3.5計(jì)算方法 ……………………………………………………………………34 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………35 附錄 ……………………………………………………………………36 致謝 ……………………………………………………………………37 滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī) 序言 運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦，由摩擦引起的磨損、潤(rùn)滑、材料與能源消耗等一系列摩擦學(xué)問(wèn)題普遍存在，并對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。由于摩擦學(xué)科學(xué)所

11、涉及的問(wèn)題與節(jié)約能源、節(jié)約材料、減少磨損、提高資源的利用率和保護(hù)環(huán)境等密切相關(guān)，成為我國(guó)走新興工業(yè)化道路和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)必須面對(duì)的科學(xué)問(wèn)題，已經(jīng)受到了科技界的高度重視。 摩擦學(xué)是一門綜合性學(xué)科主要研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用表面間的摩擦、潤(rùn)滑和磨損，以及三者間相互關(guān)系的理論與應(yīng)用。摩擦學(xué)涉及很多學(xué)科，如固體力學(xué)、流體力學(xué)、材料學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、流變學(xué)、物理化學(xué)，以及化學(xué)和物理學(xué)的其他內(nèi)容。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，摩擦學(xué)的理論和應(yīng)用將由宏觀進(jìn)入微觀，由靜態(tài)進(jìn)入動(dòng)態(tài)，由定性進(jìn)入定量，從分散研究轉(zhuǎn)向綜合研究，成為系統(tǒng)綜合研究的領(lǐng)域，從而達(dá)到弄清機(jī)理，定量計(jì)算，預(yù)測(cè)和控制摩擦磨損的目的，這些都對(duì)測(cè)試設(shè)備和測(cè)試技術(shù)提出了

12、更高的要求。摩擦磨損是受多種非線性、強(qiáng)耦合因素作用的過(guò)程。通常，摩擦和磨損過(guò)程受過(guò)摩擦副材質(zhì)、潤(rùn)滑劑、工作參數(shù)、環(huán)境介質(zhì)和工作歷史等許多因素的影響，材料的強(qiáng)度或者說(shuō)材料對(duì)外載荷的響應(yīng)與溫度、載荷作用速度、材料的應(yīng)變量、應(yīng)變速率和應(yīng)變歷史等都有密切的關(guān)系。 為此，我們研究摩擦磨損的機(jī)理，確定各種因素對(duì)摩擦磨損性能的影響以及評(píng)價(jià)各種材料的摩擦磨損性能，在機(jī)械工程系池龍珠老師的指導(dǎo)下研究設(shè)計(jì)了摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，用來(lái)測(cè)定被測(cè)物體的磨損量，進(jìn)而研究其摩擦特性。 這次設(shè)計(jì)由池龍珠副教授指導(dǎo)，他對(duì)本設(shè)計(jì)提出了許多寶貴的修改意見(jiàn)和建議，在此表示衷心感謝。 由于設(shè)計(jì)者水平有限，設(shè)計(jì)中難免有誤漏欠妥之處，敬請(qǐng)

13、廣大讀者斧正。 編者 于江蘇技術(shù)師范學(xué)院 第1章 試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和選擇原則 1.1試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和選擇原則 目前，摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的種類很多，并且沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化。模擬性的試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮鸵髞?lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。在分析設(shè)計(jì)滑動(dòng)摩擦試驗(yàn)機(jī)的同時(shí)，還必須要考慮各種零部件的造價(jià)，盡量在節(jié)約資金的同時(shí)，完成研究任務(wù)。一般性的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)已傾向標(biāo)準(zhǔn)化，但看法還不

14、完全一致，一般必須遵守的基本原則如下： （一）原則1 磨損試件的接觸條件和運(yùn)動(dòng)形式要與實(shí)際零件工作情況相同。 （二）原則2 實(shí)際的工作零件可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)形式有滑動(dòng)、滾動(dòng)、滾動(dòng)兼滑動(dòng)、沖擊，其中有連續(xù)運(yùn)動(dòng)（如轉(zhuǎn)動(dòng)）和往復(fù)運(yùn)動(dòng)（大振幅和小振幅運(yùn)動(dòng)）。接觸形式分為只有一個(gè)設(shè)計(jì)表面（如受液體或固體顆粒沖擊的零件）和有兩個(gè)涉及表面，其中有點(diǎn)接觸、面接觸和線接觸。不同的接觸形式對(duì)摩擦磨損產(chǎn)生不同的影響，我們?cè)谶@里研究的是點(diǎn)接觸，示意圖如圖1： 圖1 點(diǎn)接觸示意圖 （三）原則3 試驗(yàn)設(shè)備必須是具有足夠的精度和調(diào)節(jié)時(shí)間的能力，這對(duì)試驗(yàn)參數(shù)的選擇很重要。首先，試驗(yàn)設(shè)備必須具有足夠的機(jī)械穩(wěn)定性，

15、這是由于在摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上測(cè)定摩擦系數(shù)時(shí)，由于機(jī)構(gòu)內(nèi)的摩阻，常常導(dǎo)致數(shù)值不穩(wěn)定。試驗(yàn)機(jī)的精度不夠，影響數(shù)據(jù)的正確性；試驗(yàn)機(jī)壽命短，影響試驗(yàn)的長(zhǎng)期進(jìn)行；如果有震動(dòng)，使得測(cè)得的數(shù)據(jù)之間誤差較大。此外，我們還應(yīng)采用傳感器來(lái)測(cè)量試驗(yàn)參數(shù)，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2： 圖2 傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖 （四）原則4 試驗(yàn)機(jī)應(yīng)能重現(xiàn)摩擦零件實(shí)際工作的環(huán)境因素，摩擦副的環(huán)境因素（如潤(rùn)滑條件等）對(duì)其摩擦磨損性能有顯著的影響，在和實(shí)際工作環(huán)境不同的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，常導(dǎo)致不正確的結(jié)果。我們提出當(dāng)轉(zhuǎn)速、溫度、介質(zhì)、載荷不同情況下，結(jié)果有不同的變化。此設(shè)備模擬無(wú)潤(rùn)滑時(shí)摩擦。 （五）原則5 試驗(yàn)

16、機(jī)應(yīng)調(diào)整方便，試驗(yàn)結(jié)果分散度小，重復(fù)性好，試驗(yàn)精度高。 1.2試驗(yàn)參數(shù)的選擇 （一）試驗(yàn)時(shí)間 選定合適的試驗(yàn)機(jī)后，試驗(yàn)時(shí)間要認(rèn)真選取。應(yīng)先做出時(shí)間與磨損的關(guān)系曲線，作為正確確定試驗(yàn)時(shí)間的根據(jù)，其中要注意：考慮測(cè)量?jī)x器的精確度，為了使測(cè)定磨損的精度在允許范圍內(nèi)，從試驗(yàn)獲得的磨損量應(yīng)該比可能的測(cè)量誤差要大得多。 （二）載荷和速度 對(duì)于模擬性的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，載荷和速度要根據(jù)實(shí)際的摩擦副情況而定。速度對(duì)溫度、對(duì)潤(rùn)滑條件的影響比較大，在試驗(yàn)實(shí)踐中，經(jīng)常采用比實(shí)際系統(tǒng)高的載荷和速度進(jìn)行“加速”試驗(yàn)。顯然，這只有在磨損過(guò)程沒(méi)有太大影響的時(shí)候才使用的。在潤(rùn)滑條件試驗(yàn)時(shí)一般很少在“混合潤(rùn)滑”情況下進(jìn)

17、行。 （三）試驗(yàn)次數(shù) 因?yàn)槟Σ聊p試驗(yàn)的離散性很大，多次重復(fù)一種試驗(yàn)是必須的（至少要重復(fù)三次），然后經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析得出試驗(yàn)結(jié)果。 （四）控制試件摩擦表面所處的狀態(tài) 摩擦表面的控制狀態(tài)不嚴(yán)，引起摩擦磨損測(cè)量結(jié)果無(wú)規(guī)律的變化。因此，試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)防止摩擦表面被異物污染，防止磨粒侵入，以及在裝卸試件時(shí)保證重裝位置精度。 1.3試驗(yàn)條件及影響因素 （一）試驗(yàn)條件： 載荷：10-50公斤 主軸轉(zhuǎn)速：750r/min 試件直徑：30-50㎜ 厚度：10㎜ 載荷固定在摩擦圓盤上，摩擦圓盤由主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 （二）影響因素 1、試樣的表面性質(zhì)：包括材料種類（化學(xué)成分及組織）、機(jī)械性能和表面

18、光潔度，它們明顯的影響磨損。 2、試樣的形狀和尺寸：它影響試樣的接觸形式和重迭系數(shù)，而且它們還對(duì)潤(rùn)滑狀態(tài)、壓力大小、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度以及磨損量等都有影響。有些試樣試驗(yàn)機(jī)規(guī)定了試樣的形狀和尺寸。 3、試樣中的固定件與運(yùn)動(dòng)材料不同時(shí)，一般不宜倒轉(zhuǎn)裝配，特別是在干摩擦或固體潤(rùn)滑的情況下。 4、運(yùn)動(dòng)形式：試樣相對(duì)運(yùn)動(dòng)所形成的滑動(dòng)、滾動(dòng)或復(fù)合摩擦形式不同，對(duì)潤(rùn)滑狀態(tài)或破壞特征等都有影響。 5、速度：速度對(duì)磨損影響比較復(fù)雜，速度改變摩擦系數(shù)一般發(fā)生變化；摩擦材料變形速度和接觸區(qū)的溫度也發(fā)生變化，甚至改變了磨損形式和潤(rùn)滑狀態(tài)。 6、溫度：溫度是影響摩擦過(guò)程的一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)摩擦副相互滑動(dòng)時(shí)，溫度的變化

19、使表面材料的性質(zhì)發(fā)生變化，從而影響摩擦系數(shù)，并隨摩擦副工作條件的不同而變化。溫度與速度一樣，對(duì)磨損影響同樣是比較復(fù)雜的。溫度升高到一定程度，材料的摩擦系數(shù)和磨損量都將變化；溫度升高，潤(rùn)滑油的黏度下降，嚴(yán)重時(shí)甚至破壞油膜，改變潤(rùn)滑狀態(tài)。 7、壓力：壓力改變，摩擦副的摩擦磨損特性隨之改變，潤(rùn)滑狀態(tài)也隨之改變。 8、周圍環(huán)境介質(zhì)：周圍環(huán)境的水汽、空氣、灰塵以及其它氣體的改變，對(duì)摩擦副材料和潤(rùn)滑材料都有影響。摩擦表面的狀態(tài)控制不嚴(yán)，將引起摩擦磨損測(cè)量結(jié)果無(wú)規(guī)律的變化。因此，試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)防止摩擦表面被異物污染，防止微粒侵入，以及在裝卸試件時(shí)保證重裝的位置精度。 9、潤(rùn)滑方式：不僅潤(rùn)滑劑種類和數(shù)量有影

20、響，而且潤(rùn)滑條件（全浸、滴油、飛濺）以及給油方式（開(kāi)式、閉式、有否過(guò)濾器等）對(duì)摩擦副都有直接影響。 10、試驗(yàn)時(shí)間：在一定的試驗(yàn)條件下，要確定試驗(yàn)時(shí)間時(shí)，應(yīng)注意不同材料在不同磨損階段所發(fā)生的急劇改變，不能片面地強(qiáng)化試驗(yàn)條件，以求縮短試驗(yàn)時(shí)間，否則有可能改變破壞狀態(tài)。 第2章 結(jié)構(gòu)介紹 2.1試驗(yàn)機(jī)原理以及測(cè)試方法 （一）試驗(yàn)機(jī)原理 選用可調(diào)速電動(dòng)機(jī)，經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)載物盤回轉(zhuǎn)，試件安裝在載物盤中并隨載物盤一起回轉(zhuǎn)，摩擦球裝在夾具中。載荷由砝碼添加到加載盤中，由傳感器直接測(cè)的摩擦副所受的正壓力，摩擦力由另一傳感器經(jīng)計(jì)算后得出。工作時(shí)，可在下

21、試件表面上滴潤(rùn)滑油（邊界潤(rùn)滑），也可不加潤(rùn)滑油（干摩擦）。 （二）測(cè)試方法 磨損量的測(cè)量通過(guò)加載荷的變化來(lái)確定，同時(shí)摩擦力的測(cè)定采用壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且通過(guò)改變加載荷的大小，可以調(diào)節(jié)摩擦副的接觸正壓力。根據(jù)庫(kù)侖定律計(jì)算摩擦系數(shù)： μ=F/N 式中：μ——摩擦系數(shù)； F——摩擦力； N——摩擦副承受的正壓力。 電動(dòng)機(jī) 聯(lián)軸器 摩擦球 式樣 夾具 彈簧 加力桿 圖3 試驗(yàn)機(jī)原理圖 2.2總體設(shè)計(jì) 2.2.1驅(qū)動(dòng)部分和傳動(dòng)部分 （一）驅(qū)動(dòng)部分 （1）選擇原理 電動(dòng)機(jī)是一種標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，使用時(shí)只需合理選擇其類型和參數(shù)即可。電動(dòng)機(jī)的類型有交流電動(dòng)機(jī)、直

22、流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。直流電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)造價(jià)高，多用于一些有特殊需求的場(chǎng)合；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)常用于數(shù)控設(shè)備中。由于交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、工作穩(wěn)定可靠、容易維護(hù)，且交流電源易于獲得，故是機(jī)械設(shè)備最常用的原動(dòng)機(jī)。一般工程上常用三相異步交流電動(dòng)機(jī)，其中Y系列為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電源電壓380V，用于非易燃、易暴、腐蝕性工作環(huán)境，無(wú)特殊要求的機(jī)械設(shè)備，也適用于某些起動(dòng)轉(zhuǎn)矩有較高要求的機(jī)械，如壓縮機(jī)等，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，作為機(jī)床、風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)、起重運(yùn)輸機(jī)械、建筑機(jī)械、食品機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、冶金機(jī)械、化工機(jī)械等的動(dòng)力。在各類時(shí)機(jī)中，異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最

23、廣。 （2）具體計(jì)算 電動(dòng)機(jī)功率選擇是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選小了不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因超載而過(guò)早損壞；功率選的過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力又不能充分發(fā)揮，由于經(jīng)常不在滿載下運(yùn)轉(zhuǎn)，效率和功率因素都較低，即所謂“大馬拉小車”，造成浪費(fèi)。 由交流可調(diào)速電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速轉(zhuǎn)動(dòng)，選擇電動(dòng)機(jī)： 已知:d=30㎜=0.03m，n=750r/min 設(shè)μ=0.1～0.3 承受最大扭矩：T=50㎏×9.8N/㎏×μ×0.03=4.41N.m 額定功率：P=×n=×750=0.35KW 所以選擇YCTD112-

24、4B調(diào)速電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)示意圖4如下： 圖4 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 （二）傳動(dòng)部分 （1）選擇原則 根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度等，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。具體選擇時(shí)可考慮以下幾點(diǎn)： 1）所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對(duì)緩沖減振功能的要求。例如，對(duì)大功率的重載傳動(dòng)，可選用齒式聯(lián)軸器；對(duì)嚴(yán)重沖擊載荷或要求消除軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的傳動(dòng)，可選用輪胎式聯(lián)軸器等具有高彈性的聯(lián)軸器。 2）聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小。對(duì)于高速傳動(dòng)軸，應(yīng)選用平衡精度高的聯(lián)軸器，例如膜片聯(lián)軸器等，而不宜選用存在偏心的滑塊聯(lián)軸器等。 3）兩軸相對(duì)位移的大小和方向。當(dāng)

25、安裝調(diào)整后，難以保持兩軸嚴(yán)格精確對(duì)中，或工作過(guò)程中兩軸將產(chǎn)生較大的附加相對(duì)位移時(shí)，應(yīng)選用擾性聯(lián)軸器。例如當(dāng)徑向位移較大時(shí)，可選滑塊聯(lián)軸器，角位移較大或相交兩軸的聯(lián)接可選用萬(wàn)向聯(lián)軸器等。 4）聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。通常由金屬元件制成的不需潤(rùn)滑的聯(lián)軸器比較可靠；需要潤(rùn)滑的聯(lián)軸器，其性能易受潤(rùn)滑完善程度的影響，且可能污染環(huán)境。含有橡膠等非金屬元件的聯(lián)軸器對(duì)溫度、腐蝕性介質(zhì)及強(qiáng)光等比較敏感，而且容易老化。 5）聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。在滿足使用性能的前提下，應(yīng)選用裝拆方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、成本低的聯(lián)軸器。例如剛性聯(lián)軸器不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且裝拆簡(jiǎn)單，可用于低速、剛性大的傳動(dòng)軸。一般的非金屬?gòu)椥栽?/p>

26、件聯(lián)軸器（例如彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器等），由于具有良好的綜合性能，廣泛適用于一般的中小功率傳動(dòng)。 （2）具體選用 由聯(lián)軸器連接軸2和電動(dòng)機(jī)，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》由軸徑和轉(zhuǎn)速等條件選擇HL1Y-24型號(hào)的彈性柱銷聯(lián)軸器，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離，只有在機(jī)器停車并將聯(lián)接拆開(kāi)后，兩軸才能分離。工作時(shí)是通過(guò)主動(dòng)軸上的鍵、半聯(lián)軸器、柱銷、另一半聯(lián)軸器及鍵而傳到從動(dòng)軸上去的。為了防止柱銷脫落，在半聯(lián)軸器的外側(cè)，用螺釘固定了擋板。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆和更換彈性元件較方便，不需沿軸向移動(dòng)兩半聯(lián)軸器。柱銷為尼龍，耐磨性較好，使用壽命超過(guò)橡膠彈性套。缺點(diǎn)是：尼龍柱銷彈

27、性不及橡膠，有吸水性，尺寸穩(wěn)定性較差。補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移量小。應(yīng)用：主要用于載荷較平穩(wěn)，起動(dòng)頻繁，軸向竄動(dòng)量較大，對(duì)緩沖要求不高的傳動(dòng)軸系。工作溫度為-20～+70℃。 圖5 聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖 2.2.2加載試驗(yàn)部分 （一）彈簧 1、彈簧的應(yīng)用： 彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷作用下產(chǎn)生較大的彈性變形。彈簧在各類機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛，主要用于： 1）控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，如制動(dòng)器、離合器中的控制彈簧，內(nèi)燃機(jī)氣缸的閥門彈簧等。 2）減振和緩沖，如汽車、火車車廂下的減振彈簧，以及各種緩沖器用的彈簧等。 3）儲(chǔ)存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧等。 4）測(cè)量力的大小，如測(cè)力器和彈簧秤中

28、的彈簧等。 2、彈簧的作用： 當(dāng)加載時(shí)以及免沖擊破壞被測(cè)材料表面，影響其摩擦性能的測(cè)定，彈簧的設(shè)計(jì)要保證其上部分落在套筒上，避免重心不穩(wěn)。彈簧的成品表面質(zhì)量要求光滑，不允許有裂紋、氧化皮、銹蝕等缺陷；有工作極限負(fù)荷要求的壓縮、拉伸、扭轉(zhuǎn)時(shí)彈簧不允許有永久變形。 3、彈簧的設(shè)計(jì)： 為防止載入時(shí)沖擊過(guò)大而損壞試件，設(shè)計(jì)帶有彈簧承載件，彈簧的選擇要保證加載后載物圓盤落至彈簧周圍的套筒上。 壓縮次數(shù)：N＜ 壓縮量：h=30㎜ 載荷=3㎏ 所需彈簧剛度：==0.23 材料：碳系彈簧鋼絲 材料強(qiáng)度系數(shù)：=250㎏/㎜ 材料指數(shù)：s=0.3 許用應(yīng)力系數(shù)：a=0.36 ∴==0.1

29、1 查表得：M=0.273 采用試算法： 取c=9.3，∴d==1.93≈2 否 取c=10，=72.5，=7.25 ∴d=M×=0.273×7.25=1.979≈2 =d×c=1.979×10=19.79≈20 ∴彈簧外徑：D=20+2=22 單圈剛度：==2 工作圈數(shù)：n=≈9 取支承圈數(shù)為2.5 總?cè)?shù)：=n+2.5=11.5 在作用下圈的間隙：=0.25×=1.25≥0.1d=0.2 彈簧圈距：t=+d+=+2+1.25=8.25 極限載荷：=1.25×=12.5㎏ 作用下的變形量：=

30、5;=9×=13.5㎜ 作用下的變形量：=×=10×=45㎜ 彈簧的自由長(zhǎng)度：H=（t-d）n+（-0.5）d=78.25㎜ 彈簧絲展開(kāi)長(zhǎng)度：L≈≈3.14×20×11.5=722.2㎜ 勁度系數(shù)：k=====0.222㎏/㎜ 4、彈簧的制造 螺旋彈簧的制造工藝包括：a）卷制；b）掛鉤的制作或端面圈的精加工；c）熱處理；d）工藝試驗(yàn)及強(qiáng)壓處理。 對(duì)于重要的壓縮彈簧，為了保證兩端的承壓面與其軸線垂直，應(yīng)將端面圈在專用的磨床上磨平；對(duì)于拉伸及扭轉(zhuǎn)彈簧，為了便于聯(lián)接、固著及加載，兩端應(yīng)制有掛鉤或桿臂。 彈簧在完成上述工序后，均應(yīng)進(jìn)行熱

31、處理。冷卷后的彈簧只作回火處理，以消除卷制時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。熱卷的須經(jīng)淬火及中溫回火處理。熱處理后的彈簧，表面不應(yīng)出現(xiàn)顯著的脫碳層。 此外，彈簧還須進(jìn)行工藝試驗(yàn)和根據(jù)彈簧的技術(shù)條件的規(guī)定進(jìn)行精度、沖擊、疲勞等試驗(yàn)，以檢驗(yàn)彈簧是否符合技術(shù)要求。要特別指出的是，彈簧的持久強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度，在很大程度上取決于彈簧絲的表面狀況，所以彈簧絲表面必須光潔，沒(méi)有裂紋和傷痕等缺陷。表面脫碳會(huì)嚴(yán)重影響材料的持久強(qiáng)度和抗沖擊性能。 為了提高承載能力，還可在彈簧制成后進(jìn)行強(qiáng)壓處理或噴丸處理。強(qiáng)壓處理是使彈簧在超過(guò)極限載荷作用下持續(xù)6?48h，以便在彈簧絲截面的表層高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生塑性變形和有益的與工作應(yīng)力反向的殘余應(yīng)

32、力，使彈簧在工作時(shí)的最大應(yīng)力下降，從而提高彈簧的承載能力。但由于長(zhǎng)期振動(dòng)、高溫或腐蝕性介質(zhì)中的彈簧，不宜進(jìn)行強(qiáng)壓處理。 圖6 承載件結(jié)構(gòu)示意圖 5、彈簧的材料及許用應(yīng)力 為了使彈簧能夠可靠地工作，彈簧材料必須具有高的彈性極限和疲勞極限，同時(shí)應(yīng)具有足夠的韌性和塑性，以及良好的可熱處理性。在這次設(shè)計(jì)中，我們所采用的是碳素彈簧鋼絲，它的強(qiáng)度高，加工性能好，適用于小尺寸彈簧。圖7給出了碳素彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度極限。 圖7 碳素彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度極限 在圖7中要注意以下幾點(diǎn)： 1）按受力循環(huán)次數(shù)N不同，彈簧分為三類：Ⅰ類N>106；Ⅱ類N=103～105以及受沖擊載荷的場(chǎng)合；Ⅲ類

33、N<103。 2）碳素彈簧鋼絲按機(jī)械性能不同分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ四組，Ⅰ組強(qiáng)度最高，依次為Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ組。 3）彈簧的工作極限應(yīng)力：Ⅰ類≤1.67[τ]；Ⅱ類≤1.25[τ]；Ⅲ類≤1.12[τ]。 4）軋制鋼材的機(jī)械性能與鋼絲相同。 5）碳素鋼絲的切變模量和彈性模量對(duì)0.5～4mm直徑有效，>4mm取下限。 6、彈簧的參數(shù) 許用扭應(yīng)力[τT]：Ⅰ類彈簧 0.3 Ⅱ類彈簧0.4 Ⅲ類彈簧 0.5 許用彎曲應(yīng)力[σb]/MPa ：Ⅰ類彈簧 0.5 Ⅱ類彈簧0.625 切變模量G/GPa：81.5～78.5 彈性模量E/GPa：2

34、04～202 推薦使用溫度℃：-40～120 特性及用途：強(qiáng)度高，性能好，適于做小彈簧。 （二）杠桿 1、杠桿平衡： 杠桿靜止不動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)都叫做杠桿平衡，注意我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室所做的杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)，是在杠桿水平位置平衡進(jìn)行的，但在實(shí)際生產(chǎn)和生活中，這樣的平衡是不多的，在許多情況下，杠桿是傾斜靜止，這是因?yàn)楦軛U作用受到幾個(gè)相互平衡力作用。所以說(shuō)杠桿不論處于怎樣的靜止，都可以理解成平衡狀態(tài)。 杠桿平衡條件表達(dá)式：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂 即：動(dòng)力/阻力=阻力臂/動(dòng)力臂，公式表示為：F1L1=F2L2 即：F1/F2=L2/L1 注意： ①?gòu)母軛U的平衡可知

35、，力和力臂的大小成反比，即力臂越長(zhǎng)，力就越小。 ②計(jì)算時(shí)，單位要統(tǒng)一，即動(dòng)力和阻力的單位要統(tǒng)一，動(dòng)力臂和阻力臂的單位要統(tǒng)一。 2、杠桿的分類（三種杠桿） 1）動(dòng)力臂大于阻力臂的杠桿作用，即省力杠桿。如：手推車，瓶蓋起子。 2）動(dòng)力臂小于阻力臂的杠桿，即費(fèi)力杠桿。如：縫紉機(jī)腳踏板，理發(fā)剪刀。 3）動(dòng)力臂等于阻力臂的杠桿，即等臂杠桿。如：天平。 注意： ①省力杠桿，省力但費(fèi)距離；費(fèi)力但省距離，又省力又省距離的杠桿是沒(méi)有的。 ②判定使用杠桿省力還是費(fèi)力，要通過(guò)動(dòng)力臂與阻力臂的大小相比較來(lái)確定。為了比較動(dòng)力臂和阻力臂的大小，最好畫出杠桿的示意圖，在圖上把杠桿的支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和

36、阻力臂都表示出來(lái)，建立直觀的圖象，便于判定。 增大加載力度。由于安裝了壓力傳感器，加載力可更為精確。結(jié)構(gòu)示意圖如圖8： 圖8 杠桿結(jié)構(gòu)示意圖 2.2.3試驗(yàn)機(jī)夾具部分 試驗(yàn)盤安裝在載物盤上由主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，小球安裝在專用夾具上，專用夾具則安裝在加載軸上。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于防止下試件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將磨屑和潤(rùn)滑劑甩到試驗(yàn)機(jī)上。上試件為球體，可直接選用不同材料的標(biāo)準(zhǔn)軸承球；下試件為圓盤，可選用不同材料經(jīng)車削加工而成。如圖9： 圖9 夾具結(jié)構(gòu)示意圖 2.3零件的設(shè)計(jì) 2.3.1軸的設(shè)計(jì) （一）設(shè)計(jì)原理 在確定軸的結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)，不僅要考慮滿足強(qiáng)度和剛度的要求，而且還應(yīng)保證軸上所

37、有零件準(zhǔn)確可靠的的固定（周向和軸向），便于裝拆，良好的加工藝性等，一般多做成階梯軸。 當(dāng)軸的支點(diǎn)跨距未確定時(shí)，軸上各截面承受的彎矩是未知的，所以軸的設(shè)計(jì)應(yīng)分兩步進(jìn)行。先初定一個(gè)軸徑，通過(guò)畫草圖設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)，待定出跨距后再根據(jù)彎矩和轉(zhuǎn)矩校核軸的強(qiáng)度。 軸徑可按下式初定： d≥，㎜ 式中，——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa，查表得=25?45MPa，它是考慮了彎矩影響而降低了的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。 P ——軸上傳遞功率，KW； n ——軸的轉(zhuǎn)速，r/min。 （1）軸的徑向尺寸設(shè)計(jì) 當(dāng)軸徑的變化僅僅是為裝拆方便或區(qū)別加工表面時(shí)，相鄰直徑的變化應(yīng)小，以減少切削加工量和材料消耗，并可減少應(yīng)力

38、集中，一般取軸徑差為1?3㎜； 當(dāng)軸徑的變化是為了軸上零件的軸向固定或同時(shí)承受軸向載荷時(shí)，軸徑的變化應(yīng)足夠大，以保證可靠的定位和傳遞軸向載荷，一般取軸徑差為5?10㎜。 （2）軸的軸向尺寸設(shè)計(jì) 軸的軸向尺寸設(shè)計(jì)的目的是確定出階梯軸各個(gè)變斷面的位置。 當(dāng)軸的變斷面是為了得到軸上零件的軸向定位面時(shí)，變斷面的位置應(yīng)與輪轂端面平齊；用軸套等零件來(lái)傳遞軸向載荷及軸向定位時(shí)，軸徑變化的端面與軸套或輪轂端面間應(yīng)留有一小段距離，以保證零件可靠的定位。 當(dāng)軸上傳動(dòng)零件利用平鍵作周向固定時(shí)，通常取鍵長(zhǎng)較輪轂短5?10㎜。鍵端距輪轂裝入側(cè)的軸端應(yīng)近些，以便于裝配時(shí)對(duì)中，一般取2?5㎜。當(dāng)一根軸上兩處有鍵時(shí)

39、，布置方位應(yīng)一致，以便于軸上鍵槽的加工。 （二）軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 （1）零件的軸向定位 軸向定位主要目的是防止工作時(shí)軸上零件沿軸向竄動(dòng)。常用的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等。 （2）零件的周向定位 周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的周向定位零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過(guò)盈配合等，其中緊定螺釘只用在傳力不大之處。 （三）軸的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 軸在彎矩或扭矩作用下產(chǎn)生的應(yīng)力一般為變應(yīng)力，因此軸的

40、主要失效形式是疲勞斷裂。設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。 對(duì)于瞬時(shí)過(guò)載很大，應(yīng)力性質(zhì)較接近于靜應(yīng)力的軸，可能產(chǎn)生塑性變形，還應(yīng)按最大載荷進(jìn)行軸的靜強(qiáng)度校核。 對(duì)于有剛度要求的軸（如機(jī)床主軸、跨度大的蝸桿軸等），應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算。 對(duì)高轉(zhuǎn)速軸（如汽輪機(jī)軸）或載荷作周期性變化的軸，為防止共振，還要進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。 軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列幾方面的要求：合理的結(jié)構(gòu)、足夠的強(qiáng)度、必要的剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性及良好的工藝性等。一般而言，軸的設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 （四）軸的計(jì)算 1、軸的直徑的計(jì)算 材料：45鋼正火 硬度：170?217HBS 采用計(jì)算法：設(shè)傳遞的

41、功率為0.6KW，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件粗估軸徑 由公式，得出 d≥ =≈11.52㎜（圓整，取=12㎜） 又∵軸上有一個(gè)鍵槽 ∴d=（1+7%）=12×1.07=12.84㎜（圓整,取d=13㎜） 為了方便與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接以及使聯(lián)軸器簡(jiǎn)單化,我們?nèi)=27㎜。 其中P為傳遞的功率，不是電動(dòng)機(jī)的功率，n為軸的轉(zhuǎn)速（r/min），d為軸的最小直徑（㎜），由于軸即承受彎矩，又承受轉(zhuǎn)矩，取最小值25mpa，以補(bǔ)償彎矩對(duì)軸的影響。 以上所設(shè)計(jì)的軸的尺寸主要考慮的是與實(shí)際零件的配合。如圖10： 圖10 軸 2、軸的強(qiáng)度校核

42、 圖11 軸的受力簡(jiǎn)圖 ①軸的受力簡(jiǎn)圖如圖11 b）所示。 ②求支承反力。 Z面支承反力： 上式中： （查《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》表9-1.13） 根據(jù)平衡原理,可以得出下式: Ⅰ Ⅱ 又∵N.M（平衡原理） ∴ 即 將已知條件代入Ⅰ、Ⅱ式，可以得出： ∴ ③畫出軸的彎矩圖，合成彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖 （該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的剪切應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取α=0.6） ④指出危險(xiǎn)剖面的位置 如圖11中，均為有應(yīng)力集中的剖面，均有可能是危險(xiǎn)截面。由圖11 e）可知B點(diǎn)處為危險(xiǎn)截面。 ⑤

43、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的剛度 前已選定軸的材料為45鋼，正火處理，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1得=255MPa，因此，，故安全。 （五）提高軸的強(qiáng)度的常用措施 軸和軸上零件的結(jié)構(gòu)、工藝以及軸上零件的安裝布置等對(duì)軸的強(qiáng)度有很大的影響，所以應(yīng)在這些方面進(jìn)行充分考慮，以利提高軸的承載能力，減小軸的尺寸和機(jī)器的質(zhì)量，降低制造成本。 1.合理布置軸上零件以減小軸的載荷 為了減小軸所承受的彎矩，傳動(dòng)件應(yīng)盡量靠近軸承，并盡可能不采用懸臂的支承形式，力求縮短支承跨距及懸臂長(zhǎng)度等。 2.改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷 3.改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響 軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的

44、，軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產(chǎn)生應(yīng)力集中，軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中的程度。為此，軸肩處應(yīng)采用較大的過(guò)渡圓角半徑r來(lái)降低應(yīng)力集中。但對(duì)定位軸肩，還必須保證零件得到可靠的定位。當(dāng)靠軸肩定位的零件的圓角半徑很小時(shí)（如滾動(dòng)軸承內(nèi)圈的圓角），為了增大軸肩處的圓角半徑，可采用內(nèi)凹圓角或加裝隔離環(huán)。 當(dāng)軸與輪轂為過(guò)盈配合時(shí)，配合邊緣處會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。為了減小應(yīng)力集中，可在輪轂上或軸上開(kāi)減載槽；或者加大配合部分的直徑。由于配合的過(guò)盈量愈大，引起的應(yīng)力集中也愈嚴(yán)重，因而在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理選擇零件與軸的配合。 用盤銑刀加工的鍵槽比用鍵槽銑刀加工的鍵槽

45、在過(guò)渡處對(duì)軸的截面削弱較為平緩，因而應(yīng)力集中較小；漸開(kāi)線花鍵比矩形花鍵在齒根處的應(yīng)力集中小，在作軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)妥加考慮。此外，由于切制螺紋處的應(yīng)力集中較大，故應(yīng)盡可能避免在軸上受載較大的區(qū)段切制螺紋。 4.改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度 軸的表面粗糙度和表面強(qiáng)化處理方法也會(huì)對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響。軸的表面愈粗糙，疲勞強(qiáng)度也愈低。因此，應(yīng)合理減小軸的表面及圓角處的加工粗糙度值。當(dāng)采用對(duì)應(yīng)力集中甚為敏感的高強(qiáng)度材料制作軸時(shí)，表面質(zhì)量尤應(yīng)予以注意。 表面強(qiáng)化處理的方法有：表面高頻淬火等熱處理；表面滲碳、氧化、氮化等化學(xué)熱處理；碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。通過(guò)碾壓、噴丸進(jìn)行表面強(qiáng)化處理時(shí)，可使軸

46、的表層產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，從而提高軸的抗疲勞能力。 （六）軸的結(jié)構(gòu)工藝性 軸的結(jié)構(gòu)工藝性是指軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于加工和裝配軸上的零件，并且生產(chǎn)率高，成本低。一般地說(shuō)，軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，工藝性越好。因此，在滿足使用要求的前提下，軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。 為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出45°倒角;需要磨削加工的軸段,應(yīng)留有砂輪越程槽;需要切制螺紋的軸段,應(yīng)留有退刀槽。 2.3.2箱體 （一）簡(jiǎn)介 機(jī)座和箱體等零件，在一臺(tái)機(jī)器的總質(zhì)量中占有很大的比例（例如在機(jī)床中約占總質(zhì)量的70%?90%），同時(shí)在很大程度上影響著機(jī)器的工作精度及抗振性能；若兼作運(yùn)動(dòng)不見(jiàn)的滑道（導(dǎo)軌）時(shí)，還影

47、響著機(jī)器的耐磨性等。所以正確選擇機(jī)座和箱體等零件的材料和正確設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式及尺寸，是減小機(jī)器質(zhì)量、節(jié)約金屬材料、提高工作精度、增強(qiáng)機(jī)器剛度及耐磨性等的重要途徑。 （二）機(jī)座和箱體的材料和制法 固定式機(jī)器，尤其是固定式重型機(jī)器，其機(jī)座和箱體的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，剛度要求也較高，因而通常都為鑄造。鑄造材料常用既便于施工又廉價(jià)的鑄鐵（包括普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵與變性灰鑄鐵等）；只有需要強(qiáng)度高、剛性大時(shí)才用鑄鋼；當(dāng)減小質(zhì)量具有很大的意義時(shí)（如運(yùn)行式機(jī)器的機(jī)座和箱體）才用鋁合金等輕合金。對(duì)于運(yùn)行式機(jī)器，如飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)及運(yùn)行式起重機(jī)等，減小機(jī)件的質(zhì)量非常重要，故常用鋼或輕合金型材焊制。大型機(jī)座的制造，則

48、常采取分零鑄造，然后焊成一體的辦法。 鑄造及焊接零件的基本工、應(yīng)用特性及一般選擇原則在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)全面進(jìn)行分析比較，以期設(shè)計(jì)合理，且能符合生產(chǎn)實(shí)際。例如雖然一般地說(shuō)，成批生產(chǎn)且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件以鑄造為宜；單件或少量生產(chǎn)，且生產(chǎn)期限較短的零件則以焊接為宜，但對(duì)具體的機(jī)座或箱體仍應(yīng)分析其主要決定因素。譬如成批生產(chǎn)的中小型機(jī)床及內(nèi)燃機(jī)等的機(jī)座，結(jié)構(gòu)復(fù)雜是其主要問(wèn)題，固然應(yīng)以鑄造為宜；但成批生產(chǎn)的汽車底盤及運(yùn)行式起重機(jī)的機(jī)體等卻以質(zhì)量小和運(yùn)行靈便為主，則又應(yīng)以焊接為宜。又如質(zhì)量及尺寸都不大的單件機(jī)座或箱體以制造簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)為主，應(yīng)采用焊接；而單件大型機(jī)座或箱體若單采用鑄或焊皆不經(jīng)濟(jì)或不可能時(shí)，則應(yīng)采用拼焊

49、結(jié)構(gòu)等等。 （三）機(jī)座和箱體設(shè)計(jì)概要 機(jī)座和箱體等零件工作能力的主要指標(biāo)是剛度，其次是是強(qiáng)度和抗振性能；當(dāng)同時(shí)用作滑道時(shí)，滑道部分還應(yīng)具有足夠的耐磨性。此外，對(duì)具體的機(jī)械，還應(yīng)滿足特殊的要求，并力求具有良好的工藝性。 機(jī)座和箱體的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小，決定于安裝在它的內(nèi)部或外部的零件和部件的形狀和尺寸及其相互配置、受力與運(yùn)動(dòng)情況等。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使所裝的零件和部件便于裝拆和操作。 （三）具體結(jié)構(gòu)以及尺寸 本試驗(yàn)機(jī)為小型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，設(shè)計(jì)的機(jī)座質(zhì)量較大，以減少試驗(yàn)時(shí)震動(dòng)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，用于安裝電動(dòng)機(jī)、承載試驗(yàn)裝置以及在其表面附帶線路控制板，其大小尺寸參考試驗(yàn)儀器以使用方便而定。箱體的一些

50、結(jié)構(gòu)參數(shù)，如壁厚、凸臺(tái)及孔對(duì)箱體的工作能力、材料消耗、質(zhì)量及成本影響很大，設(shè)計(jì)時(shí)須處理好。壁厚、凸臺(tái)的布置和尺寸的確定可采用類比法，對(duì)同類產(chǎn)品進(jìn)行比較，并參照設(shè)計(jì)手冊(cè)等資料提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。這次試驗(yàn)機(jī)的外形主要由二個(gè)箱體以及二個(gè)箱蓋組成。 箱蓋的主要功用為方便內(nèi)部零件的安裝，具體結(jié)構(gòu)如圖12、13、14、15： （1） 主視圖 （2）俯視圖 圖12箱體結(jié)構(gòu)示意圖 圖13 箱蓋1 圖14 箱蓋2 （1）主視圖 （2）俯視圖 圖15 箱體2 2.3.3軸承選擇 （一）簡(jiǎn)介 滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾

51、動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。 滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架等四部分組成。內(nèi)圈用來(lái)和軸頸裝配，外圈用來(lái)和軸承座裝配。通常是內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，外圈固定，但也可用于外圈回轉(zhuǎn)而內(nèi)圈不動(dòng)，或是內(nèi)、外圈同時(shí)回轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。當(dāng)內(nèi)、外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體即在內(nèi)、外圈的滾道間滾動(dòng)。軸承內(nèi)、外圈上的滾道，有限制滾動(dòng)體側(cè)向位移的作用。 （二）滾動(dòng)軸承類型的選擇 選用軸承時(shí)，首先是選擇軸承類型。正確選擇軸承類型時(shí)所應(yīng)考慮的主要因素如下： 1、軸承的載荷 軸承承受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。 根據(jù)載荷的大小選擇

52、軸承類型時(shí)，由于滾子軸承中主要元件間是線接觸，宜用于承受較大的載荷，承載后的變形也較小。而球軸承中則主要為點(diǎn)接觸，宜用于承受較輕的或中等的載荷，故在載荷較小時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。 2、載荷的轉(zhuǎn)速 在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的高低對(duì)類型的選擇不發(fā)生什么影響，只有在轉(zhuǎn)速較高事，才會(huì)有比較顯著的影響。從工作轉(zhuǎn)速對(duì)軸承的要求看，可以確定以下幾點(diǎn)： 1）球軸承與滾子軸承相比較，有較高的極限轉(zhuǎn)速，故在高速時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。 2）在內(nèi)徑相同的條件下，外徑越小，則滾動(dòng)體就越小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體加在外圈滾道上的離心慣性力也就越小，因而也就更適于在更高的轉(zhuǎn)速下工作。故在高速時(shí)，宜選用同一直徑系列中外徑較小的軸承。外

53、徑較大的軸承，宜用于低速重載的場(chǎng)合。若用一個(gè)外徑較小的軸承而承載能力達(dá)不到要求時(shí)，可再并裝一個(gè)相同的軸承，或者考慮采用寬系列的軸承。 3）保持架的材料與結(jié)構(gòu)對(duì)軸承轉(zhuǎn)速影響極大。實(shí)體保持架比沖壓保持架允許高一些的轉(zhuǎn)速，青銅實(shí)體保持架允許更高的轉(zhuǎn)速。 4）推力軸承的極限轉(zhuǎn)速均很低。當(dāng)工作轉(zhuǎn)速高時(shí)，若軸向載荷不十分大，可以采用角接觸球軸承承受軸向力。 5）若工作轉(zhuǎn)速略超過(guò)樣本中規(guī)定的極限轉(zhuǎn)速，可以用提高軸承的公差等級(jí)，或者適當(dāng)?shù)丶哟筝S承地徑向游隙，選用循環(huán)潤(rùn)滑或油霧潤(rùn)滑，加強(qiáng)對(duì)循環(huán)油的冷卻等措施來(lái)改善軸承的高速性能。若工作轉(zhuǎn)速超過(guò)極限轉(zhuǎn)速較多，應(yīng)選用特制的高速滾動(dòng)軸承。 3、軸承的調(diào)心能力

54、 當(dāng)軸的中心線與軸承座中心線不重合而有角度誤差時(shí)，或因軸受力而彎曲或傾斜時(shí)，會(huì)造成軸承的內(nèi)外圈軸線發(fā)生偏斜。這時(shí)，應(yīng)采用有一定調(diào)心性能的調(diào)心軸承或帶座外球面軸承。這類軸承在軸與軸承座孔的軸線有不大的相對(duì)偏斜時(shí)仍能正常工作。 4、軸承的安裝和拆卸 便于裝拆，也是在選擇軸承類型時(shí)應(yīng)考慮的一個(gè)因素。在軸承座沒(méi)有剖分面而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。當(dāng)軸承在長(zhǎng)軸上安裝時(shí)，為了便于裝拆，可以選用其內(nèi)圈孔為1：12的圓錐孔（用以安裝在緊定襯套上）的軸承。 此外，軸承類型的選擇還應(yīng)考慮軸承裝置整體設(shè)計(jì)的要求，如軸承的配置使用要求、游動(dòng)要求等。 （三）選擇類型 傳感軸

55、上選擇深溝球軸承和推力球軸承。深溝球軸承主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最小。在高轉(zhuǎn)速時(shí)，可用來(lái)承受純軸向載荷。工作中允許內(nèi)、外圈軸線偏斜量≦8′?16′，大量生產(chǎn)，價(jià)格最低。角接觸球軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，也可以單獨(dú)承受軸向載荷。能在 較高轉(zhuǎn)速下正常工作。由于一個(gè)軸承只能承受單向的軸向力，因此，一般成對(duì)使用。承受軸向載荷的能力與接觸角α有關(guān)。接觸角大的，承受軸向載荷的能力也高。由已知軸徑大小和強(qiáng)度要求選擇型號(hào)：GB297-64 7205、GB301-64 8105，軸承內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制，軸承外徑與外殼的配合采用基軸制。 （四）軸承裝置的設(shè)計(jì) 要

56、想保證軸承順利工作，除了正確選擇軸承類型和尺寸外，還應(yīng)正確設(shè)計(jì)軸承裝置。軸承裝置的設(shè)計(jì)主要時(shí)正確解決軸承的安裝、配置、緊固、調(diào)節(jié)、潤(rùn)滑、密封等問(wèn)題。 1、支承部分的剛性和同心度 軸和安裝軸承的外殼或軸承座，以及軸承裝置中的其它受力零件，必須有足夠的剛性，因?yàn)檫@些零件的變形都要阻滯滾動(dòng)體的滾動(dòng)而使軸承提前損壞。外殼及軸承座孔壁均應(yīng)有足夠的厚度，壁半上的軸承座的懸臂應(yīng)盡可能地縮短，并用加強(qiáng)肋來(lái)增強(qiáng)支承部位地剛性。如果外殼時(shí)用輕合金或非金屬制成的，安裝軸承處應(yīng)采用鋼或鑄鐵制的套杯。 2、軸承的配置 一般來(lái)說(shuō)，一根軸需要兩個(gè)支點(diǎn)，每個(gè)支點(diǎn)可由一個(gè)或一個(gè)以上的軸承組成。合理的軸承配置考慮軸在機(jī)器

57、中由正確的位置、防止軸向竄動(dòng)以及軸受熱膨脹后不致將軸承卡死等因素。 2.3.4傳感器： （一）RL-BK-2 S式拉壓力傳感器 RL-BK-2測(cè)量傳感器采用國(guó)際流行的雙梁式或剪切S梁結(jié)構(gòu)，拉、壓輸出對(duì)稱性好，精度高，量程范圍廣，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝使用方便，廣泛用于機(jī)電結(jié)合秤、吊鉤秤、包裝秤等各種測(cè)力、稱重系統(tǒng)。尤其適用于一些要求精度高的工業(yè)稱重系統(tǒng)。因其高度可靠性及密封設(shè)計(jì)，即使在惡劣環(huán)境下，仍能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作。并可帶分體式變送器，直接輸出標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，如0-5V，±5V，4-20ma等。 1、承載方式：拉式、壓式、拉壓式 2、主要技術(shù)特點(diǎn)： 1）適合于中小量程的測(cè)力控制

58、：0-10Kg-1t——10t； 2）航天品質(zhì)。精度高，性能穩(wěn)定可靠，全密封設(shè)計(jì)，帶保護(hù)殼； 3）具有很強(qiáng)抗便、抗扭能力，抗干擾能力強(qiáng)； 4）并備有分體式變送器可供選擇如：0-5V，±5V，0-10V，4-20ma； 5）在航空航天工業(yè)、實(shí)驗(yàn)室中大量應(yīng)用； 6）備有四合一變送器，可供選擇，此產(chǎn)品功能為，將四個(gè)變送器的信號(hào)經(jīng)處理變換成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)輸出，此模塊為針對(duì)重系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)，可以用四個(gè)傳感器稱一個(gè)物體的重量，同時(shí)具有很好的平衡性。 7）備高、中檔XS系列稱重儀表與測(cè)力、稱重傳感器配套使用，以實(shí)現(xiàn)計(jì)量控制。 3、技術(shù)參數(shù)： 型號(hào)：RL-BK-2 S式拉壓力傳感器；

59、 測(cè)量范圍：0.01～10t； 輸出靈敏度1～2.5mV/V； 非線性誤差：優(yōu)于0.03%FS； 滯后誤差：優(yōu)于0.03%FS； 重復(fù)性誤差：優(yōu)于0.03%FS； 零點(diǎn)誤差：優(yōu)于0.05%FS； 激勵(lì)電壓：12V； 可選輸出0-5V，±5V，0-10V，4-20ma（直流）； 非線性0.03、0.05、0.1%FS； 輸入阻抗：380±20Ω或400±20Ω； 輸出阻抗：350±10Ω； 零點(diǎn)輸出：0～±1%FS/10℃； 安全過(guò)負(fù)荷率：120%F.S ； 供橋電壓：12VDC； 絕緣電阻≥1000MΩ； 工作溫

60、度：-10～+60℃； 圖16 RL-BK-2 S式拉壓力傳感器 接線方式：插座：1、電源（+），2、輸出（+），3、輸出（-），4、電源（-）。 4、結(jié)構(gòu)以及尺寸： 具體結(jié)構(gòu)如圖16，外形尺寸如圖17： 圖17 RL-BK-2型外形以及尺寸 （二）BK-5型懸臂梁式測(cè)力／稱重傳感器 1、主要特點(diǎn): · 1）彈性體采用剪切(或彎曲)懸臂梁結(jié)構(gòu)，高度低，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗疲勞、抗偏信能力強(qiáng) · 2）測(cè)量精度高，安裝使用方便，性能穩(wěn)定可靠 · 3）特別適用于皮帶秤、料斗秤、平臺(tái)秤、地中衡等測(cè)力稱重系統(tǒng)中 

61、3; 2、承載方式:壓式或拉式 3、技術(shù)參數(shù)： 型號(hào)：BK-5型懸臂梁式測(cè)力／稱重傳感器； 量程：0.1～5/1～200t/kg； 靈敏度：1.5～2mV/V； 非線性：0.03、0.05、0.1％FS； 重復(fù)性：0.03、0.05、0.05 ％FS； 滯后：0.03、0.05、0.05 ％FS； 供橋電壓：12VDC； 輸入阻抗：380±20或400±20Ω； 輸出阻抗：350±10Ω； 絕緣電阻≥1000MΩ/100V； 工作溫度：-10～+60℃； 熱零點(diǎn)偏移：0.05、0.05、0.05％FS/10℃； 熱靈敏度偏移：0.05

62、、0.05、0.05％FS/10℃； 允許過(guò)負(fù)荷：120％FS； 接線方式：插座：1、電源（+）2、輸出（+）3、輸出（-）4、電源（-）； 4、BK-5型懸臂梁式測(cè)力／稱重傳感器的外形如下圖18所示: 圖18 BK-5B型懸臂梁式測(cè)力傳感器外形 2.3.5計(jì)算方法 已知載荷P（由壓力傳感器1測(cè)得）、轉(zhuǎn)矩M（由傳感器2計(jì)算后得出）和小球球心到加載軸心距L。根據(jù)原理圖可知：載荷P可由傳感器1直接測(cè)得，即為F1，已知轉(zhuǎn)矩的公式為：M=FL=F2×L2（F2由傳感器2測(cè)得）。 受力示意圖如下： 由庫(kù)侖定律μ=F/N，轉(zhuǎn)矩公式M=FL可得： μ=

63、 F/N=（M/L）/P=（F2L2）/F1 參考文獻(xiàn) [1]黃鶴汀主編.《機(jī)械制造裝備》.機(jī)械工業(yè)出版社.2004年； [2]王三民主編.《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)-課程設(shè)計(jì)》.機(jī)械工業(yè)出版社.2004年； [3]溫詩(shī)鑄編著.《摩擦學(xué)原理》.北京清華大學(xué)出版社.1990年； [4]（日本）青木 純九等編著.《析出強(qiáng)化銅合金在線接觸導(dǎo)線上的應(yīng)用》.機(jī)械工業(yè)出版社.2000年； [5]王知行、劉延榮編著.《機(jī)械原理》.北京高等教育出版社.2000年； [6]哈爾濱工業(yè)大學(xué) 趙家齊編.《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》.機(jī)械工業(yè)出版社.1986年。 [7]劉品、徐曉希主編.

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65、 許用彎曲應(yīng)力 備注 Q235-A 熱軋或鍛后空冷 ≤100 400-420 225 170 105 40 用于不重要及受載荷不大的軸 100-250 375-390 215 45 正火 回火 調(diào)質(zhì) ≤100 100-300 ≤100 170-217 162-217 217-255 590 570 640 295 285 355 255 245 275 140 135 155 55 60 應(yīng)用最廣泛 40Cr 調(diào)質(zhì) ≤100 100-300 241-286 735 685

66、 540 490 355 335 200 185 70 載荷較大 40CrNi 調(diào)質(zhì) ≤100 100-300 270-300 240-270 900 785 735 570 430 370 260 210 75 很重要的軸 38SiMnMo 調(diào)質(zhì) ≤100 100-300 229-286 217-269 735 685 590 540 365 345 210 195 70 很重要的軸 38CrMoA1A 調(diào)質(zhì) ≤60 60-100 100-160 293-321 277-302 241-277

67、930 835 785 785 685 590 440 410 375 280 270 220 75 高耐磨性，高強(qiáng)度 20Cr 滲碳 淬火 回火 ≤60 滲碳52-62HRC 640 390 305 160 60 強(qiáng)度及韌性均較高軸 3Cr13 調(diào)質(zhì) ≤100 ≥241 835 635 395 230 75 腐蝕下的軸 1Cr18Ni9Ti 淬火 ≤100 100-200 ≤192 530 490 195 190 180 115 110 45 高、低溫及腐蝕下的軸 QT600-3 190-270 600 370 215 185 制造復(fù)雜外形軸 QT800-2 245-335 800 480 290 250 注：、、、、的單