萬能材料試驗機畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2024-09-02 06:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 并改變運動旋轉(zhuǎn)方向后，通過鏈傳動系統(tǒng)傳遞到絲杠。由鏈輪的轉(zhuǎn)動帶動絲杠轉(zhuǎn)動。與此同時與絲杠配合的絲杠螺母則帶動橫梁上下運動，而下夾具則是固定在試驗臺上，至此完成試驗。如圖 22 所示：圖 22 方案二示意圖 方案三電動機產(chǎn)生動力后輸出到減速器，然后由直齒輪帶動絲杠轉(zhuǎn)動。絲杠轉(zhuǎn)動同時兩個絲杠螺母同步背向或相向運動，兩個連桿同時遠離或靠近。這就使下夾具所在試驗臺向上或向下運動。上面橫梁可以固定，也可以在液壓、絲杠等外力驅(qū)動下上下運動，至此完成試驗。如圖 23 所示：圖 23 方案三示意圖 方案四本方案與上述兩種文件有所不同，本方案是由油泵驅(qū)動油缸里的活塞提供外部試驗力。油泵輸出油經(jīng)進油管達到液壓缸，然后經(jīng)回油管路流回回油缸再次利用。此方案要求液壓系統(tǒng)要有較精確的控制閥的配合才能實現(xiàn)試驗?zāi)康?。而目前液壓控制閥與計算機控制聯(lián)系越來越密切，國外在計算機控制領(lǐng)域取得了較大進展，可惜的是我國控制系統(tǒng)方面還較薄弱。如圖 24 所示： 圖 24 方案四示意圖 各種方案比較方案一：滾珠絲杠螺母傳動機構(gòu)是在絲杠和螺母之間放入滾珠作為中間件，是絲杠與螺母的滑動摩擦傳動變?yōu)闈L動摩擦傳動。滾珠絲杠螺母傳動機構(gòu)具有下述優(yōu)點：（1）傳動精度高，運動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象 滾動絲杠傳動基本上是滾動摩擦，摩擦阻力小，摩擦阻力的大小幾乎與運動速度完全無關(guān)，這樣就可以保證運動的平穩(wěn)性，且不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象（其靜摩擦系數(shù)與動摩擦系數(shù)相差極?。?。 （2）有可逆性 滾珠絲杠摩擦損失小，可以從旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，也可以從直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。（3）成本高 滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求較高，光潔度要求也較高，故制造成本高。 （4）不能能自鎖 特別是垂直絲杠，由于自重慣性力的關(guān)系，運動部件在運動停止后不能自鎖，需加制動裝置。方案一：采用滾珠絲桿傳動,并且蝸桿傳動帶有自鎖作用，可以實現(xiàn)絲桿自鎖；蝸桿傳動有兩個輸出軸，并且轉(zhuǎn)向相同，所以絲桿螺紋旋向要相反，才能使絲桿螺母運動方向一致。方案二：雖然鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本也低。遠距離傳動時，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動輕便得多。但是只能實現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動；運轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損后易發(fā)生調(diào)齒；工作是有噪聲、振動沖擊。方案三：（1）絲杠水平放置利于自鎖。水平狀態(tài)下不受自重慣性力，故運動停止較為容易。 （2）采用渦輪驅(qū)動絲杠，由于渦輪尤其是單頭渦輪傳動效率低，傳動精確度也較差。同時渦輪一般采用較為貴重的減摩材料（如青銅）制造，從而增加了制造成本。 （3）工作臺有兩個連桿驅(qū)動所承受力較小。在較大試驗力時，連桿安全性降低，必須增大連桿尺寸，這就使得試驗機所需較大的外功率來驅(qū)動。方案四：由于采用了液壓驅(qū)動，故有以下特點：液壓傳動能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速，工作平穩(wěn)；同功率時液壓裝置體積小、質(zhì)量輕；液體為工作介質(zhì)易泄露，造成污染；油液可壓縮故傳動比不準確；傳動過程中損失較大，效率較低；液壓傳動對油溫和負載變化極為敏感，對外部環(huán)境要求較高；液壓元件精度高，造價高；液壓傳動一旦出現(xiàn)故障時不易追查原因，不易迅速排除。綜合上述四種方案的優(yōu)缺點以及目前市場上主流試驗機形式，最后決定選擇第一種方案為本設(shè)計所采取的最終方案。第三章 設(shè)計中有關(guān)計算 電動機的選擇 由設(shè)計要求及已知條件可知，假設(shè)試驗機橫梁設(shè)計速度為 120mm/min，試驗機所施加的外力為 100KN。故 (31) 3120226PFVW????式中：F——試驗機輸出力，N；V ——絲杠速度，m/s。 電機功率在傳遞過程中必然有一定的損失。參閱機械工程手冊可知，絲杠與絲杠螺母間傳動效率為 ，錐齒輪之間傳動效率為 ，渦輪蝸桿間傳動效率為 ，其他聯(lián)結(jié)件傳動效率為 。????絲總 錐 蝸 其所以 (32)2P32..6w?電 機 總上式中 P ——試驗機有效功率； ——試驗機總效率。?總查閱電機手冊結(jié)合實際情況選擇合適型號為 Y8024，它的額定功率為 、滿載轉(zhuǎn)速為 1390r/min。如圖 31 所示。 圖 31 所選電機三維示意圖 傳動裝置總傳動比的計算及其分配已知橫梁速度以此求得絲杠轉(zhuǎn)速 wn (33)1205min8wVnrp?式中： V——絲杠速度，m/s； P——絲杠螺距， mm。電動機選定后，按照電動機的滿載轉(zhuǎn)速 及試驗機工作部分轉(zhuǎn)速 ，可計算出傳mnwn動裝置的總傳動比。 (34)?i錐 蝸再按照常用傳動機構(gòu)性能及適用范圍，初步選擇各個出動部分傳動比如下：。?蝸 錐 ， 蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)的設(shè)計與校核由設(shè)計要求可以知，蝸輪輸入功率 ???2蝸輪輸入轉(zhuǎn)速 1396minnr傳動比 i預(yù)期壽命 15000h故蝸桿選用 45 鋼，表面硬度〉45HRC。渦輪材料采用 ZCuSn10P1,金屬模鑄造。1 按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則，先按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。由傳動中心距 ms????????(1)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 2T按 ，則 mm12z?????:(2)確定載荷系數(shù) K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) ，由表 115 選取使用系數(shù)1K??；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù) ；? .05V ????(3)確定彈性影響系數(shù) EZ因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 。1260EaZMP?(4)確定接觸系數(shù) ?先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 和傳動中心距 的比值 ，從圖 1118 。??(5)確定許用接觸應(yīng)力 ??H?根據(jù)蝸輪材料為采用 ZCuSn10P1,金屬模鑄造，蝸桿齒面硬度〉45HRC ，可從表117 查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 。39。268HaMP?應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ???壽命系數(shù) 781..5HK?則 ????39。 aMP???:(6)計算中心距 mm??2 2332 ??????? ?????????取中心距 ,因 ，故從表 112 中取模數(shù) mm,蝸桿分度圓直徑15m?i 5m。這時 ，從圖 1118 中可查詢接觸系數(shù) ，因為 ， 39。?39。Z??以上計算結(jié)果可用。2．蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 (1)蝸桿 軸向齒距 mm；直徑系數(shù) mm；??10q?mm；齒根圓直徑 mm；分度圓導程角 ；1260adm????39。1836???蝸桿軸向齒厚 mm。??(2)蝸輪蝸輪齒數(shù) ；變位系數(shù) ；?驗算傳動比 ，這時傳動比誤差為 ，????的。蝸輪分度圓直徑 mm2205dmz??蝸輪喉圓直徑 mm??1a?蝸輪齒根圓直徑 ?蝸輪咽喉母圓半徑 mm75gard? ??????當量齒數(shù) ????根據(jù) ， ，從圖 1119 中可查得齒形系數(shù) 。?? ?螺旋角系數(shù) ???????許用彎曲應(yīng)力 ??39。FFNK?:從表 118 中查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 。??39。56FaMP??壽命系數(shù) ?? ??.aMP? aMP??彎曲強度是滿足的。 ? ?????????:已知 ； ； 與相對滑動速度 有關(guān)。39。1836
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