【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 率兩項(xiàng)同時(shí)考核。 （ 2）沖擊值應(yīng)大于 2/cmN (3)布氏硬 度應(yīng)小于 490 2/cmN （ 4）吸油率和吸水率在 4小時(shí)內(nèi)應(yīng)小于 1% （ 5）制動(dòng)瓦的工作表面與襯板配合表面的平面度誤差值每米應(yīng)小于在 。制動(dòng)瓦與襯板的配合度誤差值在 100mmx400mm 時(shí)應(yīng)小于 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 (6)制動(dòng)瓦加工良好，不應(yīng)有龜裂，起泡，分層，夾渣等壓制缺陷。 因?yàn)橹?動(dòng)盤作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而閘瓦固定于夾具上不動(dòng)，為了便于測(cè)試時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速和摩擦力矩的計(jì)算。因此將閘瓦試件的形狀設(shè)計(jì)為以制動(dòng)盤的軸心為圓心的扇形結(jié)構(gòu)。如圖所示 ： 圖 31 閘瓦試件圖 閘瓦為扇形結(jié)構(gòu)，由于飛輪跟制動(dòng)盤的半徑較大，閘瓦扇形外圓半徑取 150mm,內(nèi)圓半徑取 100mm,閘瓦弧度 ?30 ，所以閘瓦寬度為,閘瓦試件長(zhǎng)度為 21mm。 夾具設(shè)計(jì) 因?yàn)橹苿?dòng)盤是作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而閘瓦固定于夾具上不動(dòng)，為了便于測(cè)試時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速和摩擦力矩進(jìn)行計(jì)算，因此將閘瓦試件的形 狀設(shè)計(jì)為以制動(dòng)盤的軸心為圓心的扇形結(jié)構(gòu)，根據(jù)閘瓦的形狀設(shè)計(jì)夾具，夾具的長(zhǎng)度和寬度配合閘瓦和飛輪（制動(dòng)盤）的結(jié)構(gòu)，再根據(jù)液壓缸的尺寸結(jié)構(gòu)來具體確定，在設(shè)計(jì)要求的閘瓦比壓條件下，確定出夾具的厚度。如圖32所示： 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 32閘塊夾具 上閘塊 下閘塊 電動(dòng)機(jī)的選型計(jì)算 電機(jī)選型主要依據(jù)實(shí)驗(yàn) 中所需電機(jī)的功率和飛輪（制動(dòng)盤 ） 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，也包括閘瓦所產(chǎn)生的摩擦力矩，即電機(jī)所產(chǎn)生的扭矩。 閘瓦產(chǎn)生的摩擦力矩： )(932M 313221 rrfPf r r drPrr ??? ? ?? ?? 其中： 摩擦系數(shù) f=,閘瓦比壓 Pa=1Mpa， mr .101 ? , mr .1502 ? 所以KWrvMMPm 10331N331)m a xm a x33m a x?????????????? （ 飛輪和制動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： （ 1） 飛輪24421 mkgLrr ????????? ??? （ 2） 制動(dòng)盤 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 24442241122)()(2121JmkgRLRLr???????????? ???(3)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 221 mkg ?????? 所以根據(jù)功率和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算數(shù)值，選用 Z4 － 132 －２型直流電機(jī)，其額定功率為 15KW，額定轉(zhuǎn)速為 1360r/min,慣量矩 2mkg? ，電機(jī)效率為 %。 直流電源的設(shè)計(jì) 本裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)為直流電機(jī)，而一般供給的電源為 380V 的交流電源。因此需要將交流轉(zhuǎn)換為合適的直流，給電機(jī)供電。 轉(zhuǎn)換原理 : 交流電源 —— 變 壓 —— 整流 —— 濾波 —— 穩(wěn)壓 —— 負(fù)載 變壓環(huán)節(jié)是將電網(wǎng)的交流電壓換成所需的交流電壓； 整流環(huán)節(jié)是用二極管把交流電壓整流成脈動(dòng)直流電壓； 濾波環(huán)節(jié)可減小整流電壓的脈動(dòng)程度； 穩(wěn)壓環(huán)節(jié)用來穩(wěn)定直流輸出電壓。 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 初選軸的直徑 (1)軸的轉(zhuǎn)矩 T： )(932T 313221 rrfPf r r drPrr ??? ? ?? ??,其中：摩擦系數(shù)f=,閘瓦比壓 Pa=1Mpa， mr .101 ? , mr .1502 ? 所以 m??????? N331) 33m a x （? (2)確定軸的最小直徑及校核 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 軸選用 45 號(hào)鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，軸的最大傳遞功率 13kw,閘瓦作用時(shí)軸的最大轉(zhuǎn)速為 1360r/min,查《機(jī)械工程學(xué)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 42，取A=115，可得 mmNPA 3 6 042115d 3131m in ???????????????。 因?yàn)檩S上安裝飛輪、軸承、聯(lián)軸器等，因此要求軸徑要與飛輪、軸承、聯(lián)軸器的孔徑配合，根據(jù)聯(lián)軸器的孔徑取最小軸徑為 40mm。 其容許剪應(yīng)力 ? ? a??? 40? ，剪切彈性模量 4108??G ，最大扭 矩T= m?? N331M m ax ，長(zhǎng)度桿的最大扭轉(zhuǎn)角 ? ? m/2??? 抗扭截面模量 : ? ?? ?? ?32I401033116161616W4P3333m a x3TdmmMddMWMdTTTT?????????????????????極慣性矩：即 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 ? ?? ?? ?mmGMddGGIMTTpT321028103311803218018032M18044344m a x????????????????????????????即 綜上所述，可選軸徑 d=40mm,分別滿足強(qiáng)度和剛度條件要求。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體布置要求，整個(gè)布置需要四根軸，分別定義為 電機(jī)軸、飛輪軸、傳感器軸、制動(dòng)盤軸 電機(jī)軸與電動(dòng)機(jī)相連接，通過向外傳遞扭矩，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。 飛輪軸用于安裝飛輪和滾動(dòng)軸承，起到支撐和固定作 用，同時(shí)也向后傳遞扭矩。 傳感器軸用來連接前兩個(gè)軸，同時(shí)用于安裝傳感器。 制動(dòng)盤軸用于安裝制動(dòng)盤和滾動(dòng)軸承，起到支撐和固定作用。 （ 1）按軸向定位要求，確定軸的直徑和長(zhǎng)度。（將軸從左到右分別定義為軸段①、軸段②、軸段③?） 1） 電機(jī)軸 (如圖 33) 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 圖 33 電機(jī)軸 軸段① 軸段①的直徑為 mmd 481? ，為了保證軸與直流電機(jī)的精確配合，考慮到實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體布局，取軸長(zhǎng)度為 mmL 1301? 軸段② 為了聯(lián)軸器的軸向定位，將軸段②的左端制出 軸肩，軸肩高度為 h=4mm,(h≧ ),而且要求與聯(lián)軸器的配合。所以軸段②的直徑mmd 402? ；為了便于拆轉(zhuǎn)，軸的長(zhǎng)度比聯(lián)軸器長(zhǎng) 5mm,因此取mmL 652? 2） 飛輪軸 （如圖 34） 軸段 ① 實(shí)驗(yàn)臺(tái)要求與聯(lián)軸器配合，所以軸段 ① 的直徑取軸的最小直徑 mmd 401? ；為了便于拆裝，軸的長(zhǎng)度比聯(lián)軸器長(zhǎng) 5mm，因此取 圖 34飛輪軸 mmL 651? 。 軸段② 為了聯(lián)軸器的軸向定位， 將軸段②的左端制出軸肩，軸肩高度 h=5mm,(h≧ )，所以軸段②的直徑為 mmd 502? ，考慮到軸段②上要安裝軸承，而且在實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體布置的要求，因此取 mmL 752? 。 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 軸段③ 軸段③是用于飛輪右端的軸環(huán)，取軸肩高度為 h=8mm(h≧ ),因此軸環(huán)的直徑 mmd 663? ,軸環(huán)長(zhǎng)度取 L3=10mm。 軸段④ 軸段④ 是用于安裝飛輪和滾動(dòng)軸承，軸承僅承受徑向力，所以安裝深溝球軸承，其直徑為 mmd 504? ，考慮到安裝飛輪和滾動(dòng)軸承及軸承座的安裝尺寸，因此取軸段④的長(zhǎng)度 L4=135mm. 軸段⑤ 實(shí)驗(yàn)臺(tái)要求與聯(lián)軸器的配合，將軸段⑤的左端制出軸肩，軸肩高度為 h=5mm,(h≧ )，所以軸段⑤的直徑取軸的最小值mmd 405? ；為了便于拆裝，軸的長(zhǎng)度比聯(lián)軸器長(zhǎng) 5mm,因此取 L5=65。 3）傳感器軸 (如圖 35) 圖 35傳感器軸 軸段① 實(shí)驗(yàn)臺(tái)要求與聯(lián)軸器配合，所以軸段①的直徑取軸的最小直徑 mmd 401? ，為了便于拆裝，軸的長(zhǎng)度比聯(lián)軸器長(zhǎng) 5mm,因此取mmL 651? 軸段② 為了聯(lián)軸器的軸向定位，將軸段②的左端制出軸肩，軸肩高度 h=5mm,(h≧ )，所以軸段②的直徑為 mmd 502? ，考慮到軸段②上要安裝 傳感器 ，而且在實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體布置的要求，因此取mmL 1202? 。 軸段 ③ 實(shí)驗(yàn)臺(tái)要求與聯(lián)軸器的配合，將軸段 ③ 的左端制出軸肩，軸肩高度為 h=5mm,(h≧ )，所以軸段 ③ 的直徑取軸的最小值 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 mmd 403? ；為了便于拆裝，軸的長(zhǎng)度比聯(lián)軸器長(zhǎng) 5mm,因此取 L5=65。 4）制動(dòng)器軸 （如圖 36） 軸段 ① 實(shí)驗(yàn)臺(tái)要求與聯(lián)軸器配合，所以軸段 ① 的直徑取軸的最小直徑 mmd 401? ；為了便于拆裝，軸的長(zhǎng)度比聯(lián)軸器長(zhǎng) 5mm，因此取mmL 651? 軸段② 為了聯(lián)軸器的軸向定位，將軸段②的左端制出軸肩，軸肩高度 h=6mm,(h≧ )，所以軸段②的直徑為 mmd 462? ，考慮到軸段②上要安 裝軸承，而且在實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體布置的要求，因此取mmL 252? 。 軸段③ 軸段③是用于 安裝制動(dòng)盤和滾動(dòng)軸承 ， 軸承僅承受徑向力，所以安裝深溝球軸承，其直徑為 mmd 504? ，考慮到安裝制動(dòng)盤和滾動(dòng)軸承及軸承座的安裝尺寸，因此取軸段④的長(zhǎng)度 L4=126mm. 軸段④ 軸段④是用于 制動(dòng)盤的右環(huán) 取軸肩高度為 h=8mm(h≧),因此軸環(huán)的直徑 mmd 663? ,軸環(huán)長(zhǎng)度取 L3=10mm 軸段⑤ 實(shí)驗(yàn)臺(tái)要求與聯(lián)軸器的 配合，將軸段⑤的左端制出軸肩，軸肩高度為 h=5mm,(h≧ )，所以軸段⑤的直徑取軸的最小值mmd 405? ；為了便于拆裝，軸的長(zhǎng)度比聯(lián)軸器長(zhǎng) 5mm,因此取 L5=72。 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 36 制動(dòng)盤軸 (2) 軸上零件的周向定位及倒角（圓角）尺寸 電機(jī)軸：軸與聯(lián)軸器的周向定位采用 A型普通平鍵，按 mmd 40?從手冊(cè)中查到平鍵的截面尺寸 812???hb ，根據(jù)鍵槽的寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取 L=42mm,其配合公差為 6/7 kH ，軸端的倒角取 ??452 。 飛輪軸：軸的兩端與聯(lián)軸器的周向定位采用 A 型普通平鍵，按mmd 40? ，從手冊(cè)中查到平鍵的截面尺寸 812???hb ，根據(jù)鍵槽的寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取 L=42mm,其配合公差為 6/7 kH ，軸與飛輪的周向定位也采用 A型普通平鍵，其尺寸為 461014 ????? lhb ，為了保證飛輪與軸有良好的對(duì)中性，取軸與飛輪的配合 公差為 6/7 rH ，軸端的倒角取 ??452 。 傳感器軸：軸的兩端與聯(lián)軸器的周向定位采用 A 型普通平鍵，按 mmd 40? ，從手冊(cè)中查到平鍵的截面尺寸 812???hb ，根據(jù)鍵槽的寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取 L=42mm,其配合公差為 6/7 kH ，軸端的倒角取??452 。 制動(dòng)盤軸：的兩端與聯(lián)軸器的周向定位 采用 A 型普通平鍵，按mmd 40? ，從手冊(cè)中查到平鍵的截面尺寸 812???hb ，根據(jù)鍵槽的寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取 L=42mm,其配合公差為 6/7 kH ，軸與 制動(dòng)盤 的周向定位也采用 A 型普通平鍵，其尺寸為 501014 ????? lhb ，為了保證制動(dòng)盤 與軸有良好的對(duì)中性，取軸與 制動(dòng)盤 的配合公差為 6/7 rH ，軸端的倒角取 ??452 。 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 根據(jù)聯(lián)軸器的額定轉(zhuǎn)矩和最小軸徑尺寸的要求，選擇套筒聯(lián)軸器 , 選用軸徑為 40mm系列，其額定轉(zhuǎn)矩 ,聯(lián)軸器長(zhǎng) L=120mm,平鍵尺寸40812 ????? lhb ,螺釘尺寸為 128?M ，端部倒角為 ?? 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的傳輸扭矩不大，而且聯(lián)軸器只受扭矩作用，其額定轉(zhuǎn)矩為,閘瓦作用的最大轉(zhuǎn)矩 mm?? N3 3 1 0 0 0M m a x ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)臺(tái)的最大轉(zhuǎn)矩，所以聯(lián)軸器的強(qiáng)度合格。 圖 37聯(lián)軸器 飛輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本實(shí)驗(yàn)裝置采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，為是速度穩(wěn)定，可在裝置中安裝一個(gè)具有很大的回轉(zhuǎn)構(gòu)件 —— 飛輪 因?yàn)轱w輪是用來模擬載荷，所以要求其有一定的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)取飛輪的直徑 d=300mm，厚度 L=50mm,邊緣圓角 r=5mm,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 mkg ?? 制動(dòng)盤的設(shè)計(jì) 制動(dòng)盤在實(shí)驗(yàn)臺(tái)中是制動(dòng)的對(duì)象，要求有足夠的強(qiáng)度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體布置取制動(dòng)盤的直徑 d=300mm,軸徑處厚度為 L1=60mm,在滿足強(qiáng)度和性能要求的情況下，為了節(jié)省實(shí)驗(yàn)臺(tái)的 空間和減輕重量，在d=100mm以外的部分取其厚度 L1=20mm,邊緣圓角 r=5mm,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 mkg ?? 圖 38 制動(dòng)盤 鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)軸和聯(lián)軸器的尺寸結(jié)構(gòu)以及軸上傳輸扭矩的要求實(shí)驗(yàn)臺(tái)各軸和聯(lián)軸器的尺寸一樣，所以各軸與聯(lián)軸器的軸向定位采用 A型普通平鍵，按 d=40mm,從《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》查平鍵的截面尺寸 812???hb 。 根據(jù)軸與制動(dòng)盤的尺寸結(jié)構(gòu)，以及軸上傳輸扭矩的要求，軸與制動(dòng)盤軸向定位也采用 A型普通平鍵，其尺寸 為 501014 ????? lhb ，為了保證咒語制動(dòng)軸與制動(dòng)盤有良好的對(duì)中性，