【正文】 64d41? () 代入數(shù)據(jù)得： Ssc = sS? 則滿足穩(wěn)定性條件 絲杠的剛度計算 計算公式： 22 2 4114 1 6s P S M SE d G d? ??? ? ? () 代入數(shù)據(jù)計算 ???? ??pM N因此，在正常的情況下螺桿承受的軸向力 F必須小于臨界載荷 Fcr。 絲杠材料的選擇 根據(jù)絲杠軸的用途和具體工作情況，選取鋼（淬硬拋光） — 青銅作為絲杠 — 螺母的材料 。工作的時間較短，工作的速度也不高，而且要求有自鎖性。z1 （ ） =36 小帶輪節(jié)圓直徑： 北華大學學士學位論文 23 根據(jù)公式 ?b11 pzd? （ ） = ? = 根據(jù)下表 d1= 54 大帶輪節(jié)圓直徑： 根據(jù)公式 ?b22 pzd ? （ ） = ? = d2=113 可得：小帶輪齒數(shù) z1為 18；大帶輪齒數(shù) Z2為 36；小帶輪節(jié)圓直徑 d1=54；大帶輪節(jié)圓直徑 d2為 113. 表 帶輪齒數(shù)與標準直徑表 北華大學學士學位論文 24 計算帶速和帶長 1) 帶速：根據(jù)公式 V= 100060dn 11? ? () = 100060 ? ?? = m/s 北華大學學士學位論文 25 2) 初定軸間距： (d1+d2)≤a0≤ 2(d1+d2) () ≤a0≤ 334 取 a0=200 mm 3) 帶長及其齒數(shù)：根據(jù)公式： 2a2L00 ???(d1 +d2 )+? ?0212a4 dd ? () =2200+247。 初擬傳動比 i＝ 2。 嚙合帶傳動一般也稱為同步帶傳動。當主動帶輪轉動時，利用帶輪和傳動帶間的摩 擦或嚙合作用，將運動和動力通過傳動帶傳遞給從動帶輪。又給出的技術 參數(shù)可知 :F總 =300KN 有采用的是雙立柱 則 F=50KN， V=n/i 總 =（ ） 又因為 P=F 增強主體穩(wěn)定性的設計與主要零部件 增強主體穩(wěn)定性的設計 由于課題研究的 解 碳纖維自行車疲勞綜合試驗臺 采用的是龍門式框架 （ 5） ，由四根導柱 支撐， 導柱兩端可加固定座穩(wěn)定。 圖 雙組加載機構 2）該試驗機采用高頻加載與力閉環(huán)有機結合； 在保證力閉環(huán)的前提下，通過計算機采集（速度為 10Kb/s）來的大量高速數(shù)據(jù)的處理，經專門算法，再反饋給伺服閥和伺服缸。 圖 鞍管 — 疲勞測試 圖 北華大學學士學位論文 15 第三章 總體結構 設計 總體方案 利用機械結構學的基本理論，以龍門框架結構為主體，利用絲杠螺旋驅動的原理，構建試驗臺的主體機械結構及滑移裝置。 EN 14764 標準中，在進行鞍管北華大學學士學位論文 14 疲勞試驗時，如果經鞍座和鞍管夾緊裝置疲勞試驗，在鞍座夾中心后面 70mm 處施加試驗力，能通過的話，則無須再做鞍管疲勞試驗；對于碳纖維制成的鞍管，在試驗時其最大偏移峰值應不超過其原始值的 20%。在 右曲柄的腳蹬軸上，在距離曲柄外側定位面的 65mm 處，施加一個重復的 1800N 的垂直動力，如圖 所示，試驗周期為 50000 次。最大測試頻率應為 25Hz。讓曲柄處于水平向下傾斜 45 度的位置。 m。在裝載裝置上施加一個方向完全相反的交變力，大小為 650N 的力，該力的方向在車輪所在的平面內并垂直于前叉立管，在該作用力下繞著固定在叉口的軸轉動，測試 100000北華大學學士學位論文 12 次，測試頻率 35Hz。在加 長裝置上，距管子中心軸點 70mm 處，如圖 所示，施加垂直向下的 0— 1200N 的力，測試 50000 次，頻率 35Hz 圖 車架 垂直力進行疲勞測試 圖 前叉 彎曲力 測試分析 JIS D 9301 標準對前叉疲勞不做要求。 將車架擺放成正常姿勢，固定后軸，車架后軸能轉動（尤其是通過后軸）如圖 所示。 將車架擺放成正常姿勢，固定平叉接片，以至于車架轉動時不受任何限制（尤其是通過后軸）如圖 。 讓每個腳踏軸（或等同的減震器部分）在距離車架中心面 150mm 的位置施加一個重復向下的 1200N 的作用力，且作用力的方向與車架中心面向外左右傾斜 度（精度在 度以內）如圖 。 在美國 CPSC 1512 制動性能測試也是采用道路試驗，但一些測試條件，如跑道摩擦系數(shù)、傾斜角度和風速的要求與 ISO 4210 不同。 EN 14764 標準規(guī)定了兩種試驗方法： 一種試驗方法是道路試驗，該試驗的制動距離是直接測得的，讓受試車閘自身證明其可靠性能。 制動性能差異 制動性能試驗須在車閘已通過車閘強度試驗后的整車上進行。利用壓力傳感器及位移傳感器等檢測元件，檢測加載力大小及位移量，并反饋回上位機，從而進行閉環(huán)控制。 北華大學學士學位論文 8 圖 試驗機整體結構圖 該試驗機采用的是高頻加載與力閉環(huán)有機結合，在保證力閉環(huán)的前提下，通過計算機采集（速度為 10Kb/s）來的大量高速數(shù)據(jù)的處理，經專門算法，再反饋給伺服閥和伺服缸。 北華大學學士學位論文 7 第二章 總體 方案 分析 主要研究內容 本課題針對碳纖維自行車各部件的疲勞性能測試進行研究，設計一臺疲勞性能綜合測試試驗機，該試驗臺應 適用于自行車各項零件及材料，成車之疲勞動態(tài)檢驗測試，功能齊全，用途廣泛，測試符合各國 自行車測試規(guī)范標準。 1993 年，我國天津飛鴿自行車 (集團 )公司和北京環(huán)航復合材料公司聯(lián)合投資開發(fā)粘接型碳纖維自行車。經過五十多年的努力，我國萬能材料試驗機的制造，從無到有、從小到大，從單參數(shù)到多參數(shù)，從靜態(tài)到動態(tài)，逐步發(fā)展成初具規(guī)模，具有能生產靜負荷試驗機（如拉、壓萬能試驗機、扭轉試驗機、松弛試驗機、持久強渡試驗機、蠕變試驗機、復合應力試驗機等）和動負荷試驗機（ 如沖擊試驗機和疲勞試驗機等）的能力，有效地促進了國民經濟建設和國防建設的發(fā)展。朝著準確模擬各種特殊環(huán)境、模擬實際工況的方向發(fā)展，以便提供更接近特殊環(huán)境和實際工況的綜合、復雜的試驗條件 。1988 年，捷安特公司開始批量生產聯(lián)合開發(fā)的碳纖維自行車構架，并組裝整車上市，獲得了每年一百萬輛的市場份額，這種高科技自行車的成功開發(fā)，使捷 安特一舉成為世界著名商標，捷安特自行車得以順利地暢銷美國、日本、澳大利亞和歐洲共同體國家，捷安特公司的碳纖維自行車得以占領全球的 60%市場份額。疲勞試驗機實際上能對各種部件施加靜負荷和動負荷 ,特別是在動態(tài)試驗中能用最小能量的損耗得到大負荷 ,高交變速度 ,根據(jù)需要還能進行低循環(huán)試驗 ,程序試驗和隨機負荷試驗 ,這種試驗機巧妙地使用了電液伺服閥 ,采用一般試驗機的彈簧 /質量系統(tǒng)的結構 ,使之滿加種試驗如 。目前從瑞士、英國、西德、日本等生產的疲勞試驗機來看 ,大都是以電磁激勵的共振型疲勞 試驗機為主。即用碳纖維管和多通接頭作“底”外敷纏繞碳纖維層，使多通接管掩埋在里面，外部看起來似整體成型，以確保自行車的強度。由此研究出重量輕、剛度大的碳纖維整體車架，隨著碳纖維整體車架成型工藝的研制開發(fā)，碳纖維自行車在歐洲市場的地位不斷上升，年銷售量已達幾萬輛。 20 世紀 80 年代中期，意大利、法國、英國和美國利用他們在復合材料和工程塑料方面的技術優(yōu)勢，相繼開發(fā)成功了用碳纖維管和鋁 合金接頭粘接成車架的碳纖維自行車。同時，通過對碳纖維自行車整車系統(tǒng)的疲勞強度研究，制定疲勞強度試驗標準，最終實現(xiàn)在疲勞試驗機上對碳纖維自行車進行疲勞試驗，不僅可以大大縮 短產品開發(fā)周期、降低開發(fā)費用，避免路試中的安全事故，而且為在碳纖維自行車開發(fā)和定型抽檢中對整車及關鍵部件疲勞耐久性考核試驗及主要性能對比提供技術支持。疲勞強度是指自行車在行駛過程中，承受交變應力時不產生疲勞裂紋和疲勞斷裂的能力。并且路面的交變載荷經車輪、前叉?zhèn)鬟f到車把，同時經后輪和車架傳遞到車把和坐墊，使騎車者感覺不舒適的同時，也對前叉等部件產生沖擊和振動，易使前叉受損。由于自行車大多行駛在城市郊區(qū)、農村、山村等地區(qū)，由于路況差，而且疲勞破壞具有突然性而出現(xiàn)問題，往往會造成嚴重的后果。通過對自行車車把的疲勞試驗 ,可以具體地分析自行車把材料的質量和結構設計 ,從而對改進自行車把提供實際依據(jù) ,并為自行車的安全問題提供保障。按加荷方法分類 : 靜負荷試驗機 (靜態(tài) )和動負荷試驗機 (動態(tài) )。在研究探索新材料、新工藝、新技術和新結構的過程中，試驗機是一種不可缺少的重要測試儀器。面對由于材料與結構的疲勞與斷裂所帶來的種種問題及影響 ,疲勞研究的現(xiàn)實意 義也就尤為突出了。車把的金屬材料雖然抗塑性變形的性能較好 ,但是反復施加應力時 ,金屬材料還是可能 被破壞 (被稱為微細的應力集中 )。而中國是自行車生產大國，為了提高產品質量，確保人身安全，生產的自行車的各組零部件能否合格，是一個關鍵問題，因此迫切需要一種自行車零部件的檢測設備對其檢測。 采用 氣動控制的疲勞試驗機 , 該機雖具有氣動動作迅速、反應快、維護簡單等優(yōu)點 , 但由于空氣可壓縮性大 , 工作速度的穩(wěn)定性差 , 有一定的沖擊 。鑒于以上因素， 本企業(yè)充分運用當前計算機自動檢測與測量技術，急需研制一種碳纖維自行車整車及主要零件的疲勞測試平臺。隨著碳纖維復合材料制造技術逐漸趨于成熟，碳纖維售價大幅度下降，促進 了碳纖維自行車的開發(fā)研究。因此迫切需要有新形態(tài)、新材料的自行車出現(xiàn)，以使自行車外觀更具美感，重量進一步下降，騎乘舒適性更好。按地區(qū)劃分，世界重要自行車生產國主要分布在亞洲、歐洲、北美地區(qū)。據(jù)不完全統(tǒng)計，當今世界上共有 65 個國家和地區(qū)生產自行車。 隨著現(xiàn)代社會的飛快發(fā)展，自行車已不僅僅是交通和運輸工具，已具有集健身、旅游、競賽等多種功能。碳纖維是一種新型的復合材料，它有質量輕、強度高、剛度好、抗振性強等優(yōu)點，而且具有可設計性和易成型性，從而使設計的結構有更高的結構效率。自從我國加入 WTO 以來，我國自行車整車安全標準及主要零部件標準要與國際標準完全接軌，近年來歐盟、日本等國家和北華大學學士學位論文 2 地區(qū)新的自行車安全標準的推行，使得企業(yè)原有的檢測設備和檢測能力不適應新標準的技術要求，對碳纖維自行車出口貿易的產品質量提出了更高要求，急需一些與新標準配套的檢測設備。目前的疲勞試驗機主要有以下三種 : 采用凸輪 杠桿機構撥鏈 , 該裝置結構簡單、緊湊 , 但使用后易產生磨損 , 影響撥鏈準確性 , 且通用性不好 。 自行車是重要的交通工具之一，與人們的切身利益息息相關。 自行車騎行過程中 ,容易引起顛簸振動 ,加上頻繁的剎車制動 ,產生瞬間的沖擊作用 ,當這種瞬間的沖擊力累積到一定的次數(shù) ,如果車把不具有足夠的強度 ,車把的薄弱環(huán)節(jié)就會失效。機械制造、化工生產、建筑工程等許多方面都面臨材料結構疲勞的影響。 材料試驗機是在各種條件、環(huán)境下測定金屬材料、