【文章內(nèi)容簡介】 N，f 是四根絲杠分別承受的拉力。由上圖可以看出，由于四個(gè)絲杠是關(guān)于橫梁對稱分布的，而且總受力 F 作用于橫梁的中心，故可知絲杠的受力 f為f= (N) (28)6??F絲杠的材料選用 45 號鋼絲杠承受的軸向應(yīng)力應(yīng)滿足下列條件 （29）nAPb1???式中 P——絲杠承受的軸向拉力，故 P=f= N；60? ——絲杠承受的拉應(yīng)力；? A——絲杠的最小截面積； ——絲杠材料的許用抗拉應(yīng)力，45 號鋼為 600MPa；b n——安全系數(shù)，一般取 3— n=4；設(shè)絲杠的最小截面直徑為 d，那么最小截面積 A= ，將該式帶入公式 ?可得 d 103mm，所以絲杠截面積最小處，去直徑也應(yīng)大于 103mm，具體尺寸還要結(jié)?合其他裝配零件的尺寸來確定。絲杠的螺紋部分采用梯形螺紋導(dǎo)程為 14mm，如下圖所示圖 對于螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算，首先要根據(jù)其連接方式確定其螺紋桿的受力情況，然后就可以按照相應(yīng)的強(qiáng)度據(jù)算公式來計(jì)算螺桿最危險(xiǎn)截面的直徑（螺紋小徑） ，而在上面選擇絲杠直徑的計(jì)算中，我們已經(jīng)對絲杠的危險(xiǎn)截面進(jìn)行了相應(yīng)的拉應(yīng)力校核，下面只需在進(jìn)行彎矩校核就可以了。對于螺桿的其他部分如螺紋、絲母等的結(jié)構(gòu)尺寸，都是根據(jù)等強(qiáng)度條件或者以前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來決定的，這種情況下，通常無需再進(jìn)行相應(yīng)的校核計(jì)算，所以下面只對絲杠的彎矩進(jìn)行校核。首先在把橫梁模型近似理想化的情況下，可以求出絲杠的彎矩情況如下式M=f l= 10 = （MPa ） （210）?.?61?當(dāng)絲杠承受彎矩時(shí)，必然會(huì)有最大正拉力點(diǎn)和最大正壓力點(diǎn)，其校核方法基本相同，但是一般材料的抗壓強(qiáng)度都遠(yuǎn)大于其抗拉強(qiáng)度，故只要對其抗拉強(qiáng)度進(jìn)行校核即可，只要抗拉強(qiáng)度滿足了使用要求，抗壓強(qiáng)度也必將滿足條件。圖 上圖為絲杠承受彎矩處得最小截面，下面對絲杠大最大拉力點(diǎn)進(jìn)行校核，校核公式如下所示， （211）bybIXM????max式中 ——在受拉一邊最大的拉應(yīng)力（Pa）。? ——彎矩，即 ；bMMb? Xmax——截面邊緣到中性軸的距離（ m） ； I ——截面對 yy 的抗彎慣性矩（ ） ；y 4 ——材料的抗拉許用應(yīng)力（Pa） ；b?其中 I 可用下式來求得；yI = （212）y64D?式中 D——最危險(xiǎn)截面的直徑 D=2R；代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立公式（）和 ()可得到絲杠滿足使用條件的要求 絲母的計(jì)算如圖 所示，絲杠并不能和橫梁、蝸桿等直接接觸，需要通過如圖所示的絲母來實(shí)現(xiàn)以下功能，在進(jìn)行壓縮試驗(yàn)時(shí)，橫梁受到來自上壓盤的作用力 F，此力 F必將傳遞給其固定件絲杠，這樣就需要給絲母設(shè)計(jì)成如圖所示的軸肩形式，這種結(jié)構(gòu)就會(huì)是絲母承受剪切應(yīng)力，下面下對其進(jìn)行校核。有裝配圖可知，軸肩的高度為 56mm，并且絲母的材料為 Q6002，其抗剪切強(qiáng)度高于抗拉伸強(qiáng)度，而其抗拉伸強(qiáng)度為 600MPa，故只要證明其剪切應(yīng)力小于600MPa 即可。切應(yīng)力公式如下所示， （213）AFs??式中 F ——絲母所受的剪切力，其值等于 f= N；s 610? A——切應(yīng)力作用的豎向面積；A= （ m ） （214）???將公式（）帶入()計(jì)算可得切應(yīng)力的大小為 MPa，??于剪切應(yīng)力許用值。在這種連接件的剪切面上，其實(shí)際的應(yīng)力情況其實(shí)是比較復(fù)雜啊，它不可能是單純的均勻分布，而通過上式所得的切應(yīng)力只是理想化的平均切應(yīng)力，它只是一個(gè)名義上的切應(yīng)力而已，它并不能真實(shí)的代表絲母所受的切應(yīng)力，所以這里我們要給它加上一定的安全系數(shù) n，n 一般取值 2—4，但是顯然即使如此，絲母仍然能夠滿足使用要求。對于絲母的長度設(shè)計(jì)，由于在調(diào)節(jié)橫梁上下移動(dòng)的過程中，是通過電機(jī)帶動(dòng)蝸桿蝸輪傳動(dòng)、絲母絲杠傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，絲母上下通過軸肩和推力軸承來帶動(dòng)橫梁的上下移動(dòng)。故絲母的長度要受到橫梁尺寸的影響，參照現(xiàn)有產(chǎn)品的橫梁一般尺寸從而選定絲母的尺寸，具體結(jié)構(gòu)和尺寸見裝配圖所示。 橫梁與碟簧的計(jì)算在上面絲母的計(jì)算中，已經(jīng)說明，橫梁的設(shè)計(jì)時(shí)參照現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和尺寸通過類比的方法選擇的，具體的尺寸需要在裝配圖中結(jié)合其他的零件（如碟簧、推力軸承、絲母、碟簧壓緊螺母等）的尺寸來確定、對于碟簧尺寸的確定，是參照國標(biāo) GB/T 19722022 來確定的，具體尺寸見圖圖 ，圖中各個(gè)字母標(biāo)注所代表的尺寸分別為碟簧內(nèi)徑 d=182mm；碟簧高度 H =27mm；o碟簧厚度 t =；碟簧外徑 D=355mm；此外圖中所標(biāo)高度 h =；o 推力軸承的計(jì)算如圖 所示，絲母向下移動(dòng)時(shí)，通過軸肩的作用就可以帶動(dòng)橫梁也向下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)上壓盤的下移動(dòng)作，但是絲母的下端不能夠在設(shè)計(jì)軸肩這種結(jié)構(gòu)了，需要尋找一種替代結(jié)構(gòu)，并且我們可以看出它還必須要在保障絲母的轉(zhuǎn)動(dòng)不受影響，又能承受純軸向力，所以采用推力球軸承，根據(jù)國標(biāo) GB/ 3011995 查的選用型號為51136 的推力球軸承。 橫梁升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算對于升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，首先要選擇其運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，這里我們選用型號為 Y160L6 的 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)其額定功率為 11KW，滿載轉(zhuǎn)速為 970r/min。對于橫梁的上下移動(dòng)需要在四根絲杠絲母傳動(dòng)的協(xié)調(diào)配合下實(shí)現(xiàn)，如果其中有一根絲杠的傳動(dòng)較快或較慢都會(huì)影響橫梁的上下移動(dòng)及位置狀態(tài)，進(jìn)而影響到整個(gè)試驗(yàn)機(jī)的測試性能。所以必須保證四根絲杠與絲母的同步傳動(dòng)，為此，我們采用雙輸出軸電機(jī)來實(shí)現(xiàn)圖 電機(jī)水平安置在橫梁，這樣就又會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題，那就是要把電機(jī)主軸的水平運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換絲杠絲母的豎直方向上的運(yùn)動(dòng)。為了解決這一問題，我們采用蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)。這樣首先電機(jī)的主軸上裝有同步帶輪與蝸桿軸上的帶輪通過同步帶傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳遞給蝸桿軸，然后處于同一側(cè)的兩蝸桿軸通過連接套連接在一起，并一起以相同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，最后安裝在蝸桿軸上的蝸桿與安裝在絲母上的蝸輪實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，如上圖所示。下面對各傳動(dòng)件的傳動(dòng)比進(jìn)行計(jì)算已知電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 970r/min，而設(shè)計(jì)要求橫梁的移動(dòng)速度為 150mm/min，又已知絲杠的導(dǎo)程為 14mm，故絲母的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為 150/14（r/min） ，所以從電機(jī)到絲母的總傳動(dòng)比為 （215）901547??i總的傳動(dòng)比為 90，需要通過兩次減速裝置來實(shí)現(xiàn)，即同步帶傳動(dòng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)經(jīng)過綜合比較和布局分析可以得出其合適的傳動(dòng)比分布如下式 （216）902316??i即蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比為 60:1，蝸桿為單頭，所以蝸輪的齒數(shù)為 60，初定安裝在電機(jī)主軸上的同步帶輪齒數(shù)為 18，安裝在蝸桿軸上的帶輪齒數(shù)為 27 。下面先進(jìn)行同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 同步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算圖 下面開始設(shè)計(jì)計(jì)算同步帶傳動(dòng)，此時(shí)已知的條件有：小帶輪的轉(zhuǎn)速，大小帶輪的傳動(dòng)比，傳遞的額定功率。設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括設(shè)計(jì)功率、選定帶型和節(jié)距、小齒輪的齒數(shù)、小帶輪節(jié)圓的直徑、大帶輪的齒數(shù)、大帶輪節(jié)圓的直徑帶速、軸間距、帶長及其齒數(shù)、小帶輪嚙合齒數(shù)、基本額定功率、帶寬。 的計(jì)算，按以下公式計(jì)算dP= （217）dPKA式中 P——傳遞的功率，P=11KW； ——載荷修正系數(shù)，查表“載荷修正系數(shù) ”得 =；AKAK代入數(shù)據(jù)求得其結(jié)果為 =；dP、節(jié)距根據(jù) 和 由梯形齒同步帶選型圖選取帶型和節(jié)距，經(jīng)過比較選擇及查閱相應(yīng)dP1n資料得出選用 H 型標(biāo)準(zhǔn)同步帶，其節(jié)距 =，如下圖所示。bP圖中各參數(shù)的含義如下：帶型：H節(jié)距 ：齒形角 2 :40??齒根厚 s：齒高 ：帶高 ：圖 齒根圓角半徑 ：齒頂圓角半徑 ： 的選擇計(jì)算1Z對于帶輪齒數(shù)的選擇，首先應(yīng)該滿足 的條件，對于值 見表“小帶1Zmin?minZ輪的最小齒輪 ”，在滿足上述要求的情況下，選擇 = 1對于小帶輪節(jié)圓直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算，可以按照以下公式進(jìn)行計(jì)算 （218）?bPZd1?式中 ——小帶輪的齒數(shù)，如上所定取為 18；1Z ——H 型標(biāo)準(zhǔn)同步帶的節(jié)距， =；bPbP代入數(shù)據(jù)求得小帶輪節(jié)圓直徑 =，然后查閱表 “標(biāo)準(zhǔn)同步帶輪的直徑”1d可取 =。1d對于大帶輪齒數(shù) 的計(jì)算按照下式進(jìn)行2Z=i =