【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 對于螺紋連接的強度計算，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)的強度據(jù)算公式來計算螺桿最危險截面的直徑（螺紋小徑） ，而在上面選擇絲杠直徑的計算中，我們已經(jīng)對絲杠的危險截面進行了相應(yīng)的拉應(yīng)力校核，下面只需在進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)等強度條件或者以前的設(shè)計經(jīng)驗來決定的，這種情況下，通常無需再進行相應(yīng)的校核計算，所以下面只對絲杠的彎矩進行校核。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，必然會有最大正拉力點和最大正壓力點，其校核方法基本相同，但是一般材料的抗壓強度都遠大于其抗拉強度，故只要對其抗拉強度進行校核即可，只要抗拉強度滿足了使用要求，抗壓強度也必將滿足條件。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進行校核，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現(xiàn)以下功能，在進行壓縮試驗時，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)計成如圖所示的軸肩形式，這種結(jié)構(gòu)就會是絲母承受剪切應(yīng)力，下面下對其進行校核。有裝配圖可知，軸肩的高度為 56mm，并且絲母的材料為 Q6002，其抗剪切強度高于抗拉伸強度，而其抗拉伸強度為 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，其實際的應(yīng)力情況其實是比較復(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，它只是一個名義上的切應(yīng)力而已，它并不能真實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，由于在調(diào)節(jié)橫梁上下移動的過程中，是通過電機帶動蝸桿蝸輪傳動、絲母絲杠傳動來實現(xiàn)的，絲母上下通過軸肩和推力軸承來帶動橫梁的上下移動。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。 橫梁與碟簧的計算在上面絲母的計算中，已經(jīng)說明，橫梁的設(shè)計時參照現(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 推力軸承的計算如圖 所示，絲母向下移動時，通過軸肩的作用就可以帶動橫梁也向下移動，從而實現(xiàn)上壓盤的下移動作，但是絲母的下端不能夠在設(shè)計軸肩這種結(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。 橫梁升降傳動機構(gòu)的計算對于升降傳動機構(gòu)的設(shè)計，首先要選擇其運動的動力源，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，這里我們選用型號為 Y160L6 的 Y 系列三相異步電動機其額定功率為 11KW，滿載轉(zhuǎn)速為 970r/min。對于橫梁的上下移動需要在四根絲杠絲母傳動的協(xié)調(diào)配合下實現(xiàn)，如果其中有一根絲杠的傳動較快或較慢都會影響橫梁的上下移動及位置狀態(tài)，進而影響到整個試驗機的測試性能。所以必須保證四根絲杠與絲母的同步傳動，為此，我們采用雙輸出軸電機來實現(xiàn)圖 電機水平安置在橫梁，這樣就又會出現(xiàn)一個問題，那就是要把電機主軸的水平運動轉(zhuǎn)換絲杠絲母的豎直方向上的運動。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將運動傳遞給蝸桿軸，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)速進行進行轉(zhuǎn)動，最后安裝在蝸桿軸上的蝸桿與安裝在絲母上的蝸輪實現(xiàn)傳動，如上圖所示。下面對各傳動件的傳動比進行計算已知電機的轉(zhuǎn)速為 970r/min，而設(shè)計要求橫梁的移動速度為 150mm/min，又已知絲杠的導(dǎo)程為 14mm，故絲母的轉(zhuǎn)動速度為 150/14（r/min） ，所以從電機到絲母的總傳動比為 （215）901547??i總的傳動比為 90，需要通過兩次減速裝置來實現(xiàn)，即同步帶傳動和蝸輪蝸桿傳動經(jīng)過綜合比較和布局分析可以得出其合適的傳動比分布如下式 （216）902316??i即蝸輪蝸桿的傳動比為 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 。下面先進行同步帶傳動的設(shè)計計算。 同步帶的設(shè)計計算圖 下面開始設(shè)計計算同步帶傳動，此時已知的條件有：小帶輪的轉(zhuǎn)速，大小帶輪的傳動比，傳遞的額定功率。設(shè)計的內(nèi)容包括設(shè)計功率、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。 的計算，按以下公式計算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)計計算，可以按照以下公式進行計算 （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)準同步帶輪的直徑”1d可取 =。1d對于大帶輪齒數(shù) 的計算按照下式進行2Z=i =