【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(xué)學(xué)士學(xué)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(biāo)準(zhǔn)直徑表 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)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(xué)學(xué)士學(xué)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(dāng)主動帶輪轉(zhuǎn)動時，利用帶輪和傳動帶間的摩 擦或嚙合作用，將運(yùn)動和動力通過傳動帶傳遞給從動帶輪。又給出的技術(shù) 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(qiáng)主體穩(wěn)定性的設(shè)計與主要零部件 增強(qiáng)主體穩(wěn)定性的設(shè)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(dǎo)柱 支撐， 導(dǎo)柱兩端可加固定座穩(wěn)定。 圖 雙組加載機(jī)構(gòu) 2）該試驗機(jī)采用高頻加載與力閉環(huán)有機(jī)結(jié)合； 在保證力閉環(huán)的前提下，通過計算機(jī)采集（速度為 10Kb/s）來的大量高速數(shù)據(jù)的處理，經(jīng)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(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 第三章 總體結(jié)構(gòu) 設(shè)計 總體方案 利用機(jī)械結(jié)構(gòu)學(xué)的基本理論，以龍門框架結(jié)構(gòu)為主體，利用絲杠螺旋驅(qū)動的原理，構(gòu)建試驗臺的主體機(jī)械結(jié)構(gòu)及滑移裝置。 EN 14764 標(biāo)準(zhǔn)中，在進(jìn)行鞍管北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 疲勞試驗時，如果經(jīng)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(yīng)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(cè)定位面的 65mm 處，施加一個重復(fù)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(yīng)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(nèi)并垂直于前叉立管，在該作用力下繞著固定在叉口的軸轉(zhuǎn)動，測試 100000北華大學(xué)學(xué)士學(xué)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(jìn)行疲勞測試 圖 前叉 彎曲力 測試分析 JIS D 9301 標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fù)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(nèi)）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(fēng)速的要求與 ISO 4210 不同。 EN 14764 標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度試驗后的整車上進(jìn)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(jī)，從而進(jìn)行閉環(huán)控制。 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 圖 試驗機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖 該試驗機(jī)采用的是高頻加載與力閉環(huán)有機(jī)結(jié)合，在保證力閉環(huán)的前提下，通過計算機(jī)采集（速度為 10Kb/s）來的大量高速數(shù)據(jù)的處理，經(jīng)專門算法，再反饋給伺服閥和伺服缸。 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 第二章 總體 方案 分析 主要研究內(nèi)容 本課題針對碳纖維自行車各部件的疲勞性能測試進(jìn)行研究，設(shè)計一臺疲勞性能綜合測試試驗機(jī)，該試驗臺應(yīng) 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(biāo)準(zhǔn)。 1993 年，我國天津飛鴿自行車 (集團(tuán) )公司和北京環(huán)航復(fù)合材料公司聯(lián)合投資開發(fā)粘接型碳纖維自行車。經(jīng)過五十多年的努力，我國萬能材料試驗機(jī)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(chǎn)靜負(fù)荷試驗機(jī)（如拉、壓萬能試驗機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)、松弛試驗機(jī)、持久強(qiáng)渡試驗機(jī)、蠕變試驗機(jī)、復(fù)合應(yīng)力試驗機(jī)等）和動負(fù)荷試驗機(jī)（ 如沖擊試驗機(jī)和疲勞試驗機(jī)等）的能力，有效地促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)的發(fā)展。朝著準(zhǔn)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(fù)雜的試驗條件 。1988 年，捷安特公司開始批量生產(chǎn)聯(lián)合開發(fā)的碳纖維自行車構(gòu)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(biāo)，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(lǐng)全球的 60%市場份額。疲勞試驗機(jī)實際上能對各種部件施加靜負(fù)荷和動負(fù)荷 ,特別是在動態(tài)試驗中能用最小能量的損耗得到大負(fù)荷 ,高交變速度 ,根據(jù)需要還能進(jìn)行低循環(huán)試驗 ,程序試驗和隨機(jī)負(fù)荷試驗 ,這種試驗機(jī)巧妙地使用了電液伺服閥 ,采用一般試驗機(jī)的彈簧 /質(zhì)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ,使之滿加種試驗如 。目前從瑞士、英國、西德、日本等生產(chǎn)的疲勞試驗機(jī)來看 ,大都是以電磁激勵的共振型疲勞 試驗機(jī)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(qiáng)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(dá)幾萬輛。 20 世紀(jì) 80 年代中期，意大利、法國、英國和美國利用他們在復(fù)合材料和工程塑料方面的技術(shù)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(qiáng)度研究，制定疲勞強(qiáng)度試驗標(biāo)準(zhǔn)，最終實現(xiàn)在疲勞試驗機(jī)上對碳纖維自行車進(jìn)行疲勞試驗，不僅可以大大縮 短產(chǎn)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(guān)鍵部件疲勞耐久性考核試驗及主要性能對比提供技術(shù)支持。疲勞強(qiáng)度是指自行車在行駛過程中，承受交變應(yīng)力時不產(chǎn)生疲勞裂紋和疲勞斷裂的能力。并且路面的交變載荷經(jīng)車輪、前叉?zhèn)鬟f到車把，同時經(jīng)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(chǎn)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(nóng)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(yán)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(zhì)量和結(jié)構(gòu)設(shè)計 ,從而對改進(jìn)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(fù)荷試驗機(jī) (靜態(tài) )和動負(fù)荷試驗機(jī) (動態(tài) )。在研究探索新材料、新工藝、新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)的過程中，試驗機(jī)是一種不可缺少的重要測試儀器。面對由于材料與結(jié)構(gòu)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(fù)施加應(yīng)力時 ,金屬材料還是可能 被破壞 (被稱為微細(xì)的應(yīng)力集中 )。而中國是自行車生產(chǎn)大國，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，確保人身安全，生產(chǎn)的自行車的各組零部件能否合格，是一個關(guān)鍵問題，因此迫切需要一種自行車零部件的檢測設(shè)備對其檢測。 采用 氣動控制的疲勞試驗機(jī) , 該機(jī)雖具有氣動動作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)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(yùn)用當(dāng)前計算機(jī)自動檢測與測量技術(shù)，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(fù)合材料制造技術(shù)逐漸趨于成熟，碳纖維售價大幅度下降，促進(jìn) 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(jìn)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(chǎn)國主要分布在亞洲、歐洲、北美地區(qū)。據(jù)不完全統(tǒng)計，當(dāng)今世界上共有 65 個國家和地區(qū)生產(chǎn)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(yùn)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(fù)合材料，它有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、剛度好、抗振性強(qiáng)等優(yōu)點，而且具有可設(shè)計性和易成型性，從而使設(shè)計的結(jié)構(gòu)有更高的結(jié)構(gòu)效率。自從我國加入 WTO 以來，我國自行車整車安全標(biāo)準(zhǔn)及主要零部件標(biāo)準(zhǔn)要與國際標(biāo)準(zhǔn)完全接軌，近年來歐盟、日本等國家和北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 地區(qū)新的自行車安全標(biāo)準(zhǔn)的推行，使得企業(yè)原有的檢測設(shè)備和檢測能力不適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，對碳纖維自行車出口貿(mào)易的產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高要求，急需一些與新標(biāo)準(zhǔn)配套的檢測設(shè)備。目前的疲勞試驗機(jī)主要有以下三種 : 采用凸輪 杠桿機(jī)構(gòu)撥鏈 , 該裝置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊 , 但使用后易產(chǎn)生磨損 , 影響撥鏈準(zhǔn)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(guān)。 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(chǎn)生瞬間的沖擊作用 ,當(dāng)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(qiáng)度 ,車把的薄弱環(huán)節(jié)就會失效。機(jī)械制造、化工生產(chǎn)、建筑工程等許多方面都面臨材料結(jié)構(gòu)疲勞的影響。 材料試驗機(jī)是在各種條件、環(huán)境下測定金屬材料、