【文章內(nèi)容簡介】 要從負載的要求出發(fā)，考慮工作條件、負載性質(zhì)生產(chǎn)工藝、供電情況等。根據(jù)實驗臺的工作條件先取 Y132M4 型三相異步電動機。 Y132M4 型三相異步電動機相關(guān)參數(shù)見表 31。 表 31 電動機相關(guān)參數(shù) 電動機額定轉(zhuǎn)矩： 4 4 07 5 0 ???? nPT Nm (31) 額定功率 KW 轉(zhuǎn) 速 1440 r/min 額定電流 A 效 率 87% 功率因數(shù) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 實驗臺激勵頻率為 ,每轉(zhuǎn)一圈完成一次正弦激勵，即曲柄每秒鐘 圈。 )601440( ??? fni (32) 其中 f實驗臺激勵頻率 i減速器傳動比 n電動機轉(zhuǎn)速 減速器輸 入功率： ????? ?? PP （ 33） 減速器輸出功率： 1 3 0 9 2 ??????? zPP ???出 （ 34） 減速器輸出轉(zhuǎn)速： ??? in 出 r/min （ 35） 減速器輸出轉(zhuǎn)速： 2 0 3 01 3 0 9 ????? nPT 出出 Nm （ 36） 曲柄所得轉(zhuǎn)矩為 206 Nm，大于實驗臺在標(biāo)準(zhǔn)曲柄長度（ 30mm）下所需的轉(zhuǎn)矩 71 Nm。 減速器的選擇 根據(jù)總體布置的 要求選擇減速器的型式，在沒有特殊要求的情況下，常首先考慮選用圓柱齒輪減速，其輸入軸與輸出軸互相平行。因為這類減速器加工方便，效率高，成本較低。當(dāng)要求電動機軸與輸出軸之間成 90176。布置時可以采用圓錐齒輪或圓錐 圓柱齒輪減速器。當(dāng)傳動比大，要求結(jié)構(gòu)緊湊時，可以選用蝸桿傳動，但蝸桿傳動效率較低，使用語短期間歇使用。 根據(jù)傳動的主要參數(shù)選擇減速器的傳動技術(shù)和尺寸，根據(jù)減速器傳遞的功率P，輸入軸轉(zhuǎn)速 n1，總傳動比 i 確定減速器的級數(shù)，已知 P、 n i 則可以按減速器樣本選定減速器的型號。 通過實驗臺要求實現(xiàn)的功能出發(fā)，減 速器的選擇應(yīng)滿足實驗所需轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，考慮到電動機和減速器連接簡便，故選用 YCJ 系列齒輪減速三相異步電動機（ JB/T64471992）。選取型號為 YCJ100，相關(guān)參數(shù)見表 32。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 表 32 YCJ100相關(guān)參數(shù) 電動機功率 KW 輸出轉(zhuǎn)速 355 r/min 輸出轉(zhuǎn)矩 194 Nm 電動機代號 Y132M4 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第四章 曲柄連桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計 曲柄連桿機構(gòu)的組成及工作原理 曲柄連桿滑塊機構(gòu)由曲柄、連桿、導(dǎo)向桿組成。加載載荷的大小主要取 決于給壓彈簧提供的位移。根據(jù)曲柄連桿滑塊機構(gòu)的運動規(guī)律，它可以為彈簧提供一定規(guī)律的正弦激勵的激勵。 曲柄連桿滑塊機構(gòu)的設(shè)計是實驗臺關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它既是傳力件，又是運動件，因此其工作可靠性就決定了實驗臺工作的可靠性， 如圖 所示。 圖 曲柄連桿機構(gòu) 為了滿足設(shè)計的需要須進行強度、剛度、穩(wěn)定性及可靠性等方面的設(shè)計和校核，而要滿足校核計算，依然要對曲柄連桿滑塊機構(gòu)進行動力學(xué)分析，曲柄連桿滑塊機構(gòu)是將電機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪狈较蛲鶑?fù)運動的力。 在設(shè)計 機構(gòu)時，要對其進行動平衡分析，通過計算和分析比較，確定了平衡塊的質(zhì)量和位置，消除了系統(tǒng)整體慣性力，為確保實驗臺的性能提供了保障。 曲柄連桿滑塊機構(gòu)可大致分為三類：中心曲柄連桿滑塊機構(gòu)、偏心曲柄連桿滑塊機構(gòu)和主副連桿式曲柄連桿滑塊機構(gòu)，而中心曲柄連桿滑塊機構(gòu)應(yīng)用最為廣泛。 曲柄連桿機構(gòu)的動平衡分析 本系統(tǒng)采用曲柄 連桿機構(gòu) (見圖 )作為執(zhí)行機構(gòu) ,帶動工作臺振動 ,從而對激振器激振。曲柄采用飛輪 ,飛輪上有槽 ,連桿的一端通過小滑塊固定于槽中 ,其位置可沿槽方向改變 ,從而可改變連桿另一端 (聯(lián)結(jié)著工作臺 )的運動 行程 ,即 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 改變減振器的工作行程。 當(dāng)曲柄以ω角速度轉(zhuǎn)動時 ,曲柄 連桿機構(gòu)由于質(zhì)量分布不平衡而使系統(tǒng)慣性力不平衡 ,系統(tǒng)慣性力不平衡對系統(tǒng)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)是有害的。因此 ,要設(shè)法消除系統(tǒng)整體慣性力。 圖 曲柄 連桿機構(gòu)可簡化為圖 模型。系統(tǒng)的質(zhì)量分解到兩節(jié)點上 ,化簡為 m m2。在運動中 ,m1 將有 2 個方向的慣性力 ,m2 將有 x方向的慣性力 ,因此系統(tǒng)整體慣性力是無法平衡的。為此 ,考慮在轉(zhuǎn)盤上加一平衡質(zhì)量塊 m3,簡化模型如圖 4。顯然 ,適當(dāng)?shù)嘏渲闷胶鈮K質(zhì)量 m3 及其位置 H,將可消除 y方向的整體慣性力。下面對整個系統(tǒng)作動平衡 分析 : m m m3分別受到慣性力 F F F3 系統(tǒng) y向慣性力之和∑ Ey=m1 yd1 +m3 yd3 =(m1 h+m3 H)X2 sinXt (41) 而 x 向慣性力之和 ∑ Ex=m1 xd1 +m2 xd2 +m3 xd3=(m1 h+m3 H) X2 cosxt+m2 xd2 (42) 圖 曲柄 連桿力學(xué)模型 可見 ,若令 y向慣性力平衡 ,即∑ EFy =0,則由式 (1)可得 m1 h=m3 H (43) 而此時由式 (2)可知 ∑ EFx=m2 xd2 X0 (44) 即 x 向慣性力不可能消除 因此 ,只加一個平衡質(zhì)量塊是無法同時消除 x向和 y 向的整體慣性力的。選 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 擇滿足式 (3)的平衡塊 (m3,H),只能平衡 y方向慣性力 ,而 x方向仍存在由 m2 引起的慣性力。 進一步的分析可知道 ,要同時消除 2個方向的慣性力 ,必須在連桿延長線上再加一平衡塊 (m4,L),建立曲柄 連桿 雙平衡塊力學(xué)模型如圖 所示。 圖 曲柄 連桿 雙平衡塊力學(xué)模型 下面對此系統(tǒng)慣性作一分析 : x向慣性力之和 ∑ EFx =m1 xd1 +m2 xd2 +m3 xd3 +m4 xd4 (45) y向慣性力之和 ∑ EFy =m1 yd1 +m2 yd2 +m3 yd3 +m4 yd4 (46) 其中 x1 =hcosXt x2 =hcosXt+lcosU x3 =HcosXt x4 =hcosXtLcosU y1 =hsinXt y2 =0 y3 =HsinXt y4 =hsinXt+LsinU 幾何條件 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 sinU= lh sinXt cosU= Usin1 2? 41 （ lh ） 2 (1cos2 Xt) 要使整體慣性力平衡 ,則 ∑ EFx =0 (47) ∑ EFY =0 (48) 把上述坐標(biāo)及幾何條件代入式 (7)、式 (8),并忽略二階小量 O( lh )2 ,可得 x向 (m1 h+m2 hm3 H+m4 h)X2 cosXt=0 (49) y向 [m1 hm3 H+m4 h(1+ lL )]X2 sinXt=0 (410) 故有 m3 H=(m1 +m2 +m3 )h (411) m4 L=m2 l (412) 因此 ,只要選擇 (m3 ,H)和 (m4 ,L)使之滿足式 (11)、式 (12)即可使系統(tǒng)整體慣性力達到平衡。 本系統(tǒng)中 ,m1 、 m2 、 h、 L均為已知值 ,分別為 m1 = kg,h=50 mm,m2 = kg,l=400 mm。 若取 L=h=50 mm,H=h=50 mm。則 m4 =m2 = kg,m3 =m1 +m2 +m4 =21 kg。 顯然附加質(zhì)量塊太大 ,經(jīng)分析發(fā)現(xiàn) ,要做到完全消除 2個方向的慣性力 ,要么附加質(zhì)量 m3 、 m4 要很大 ,要么 H、 L要很大。這 2種 情況均給實際設(shè)計帶來問題。為此考慮只平衡 y 方向慣性力 ,而 x方向的慣性力仍保留。依據(jù)式 (3)可得 m3 =(h/H)m1 若取 H=h=50 mm,則 m3 =m1 = kg。即只要在 m1 的對稱位置加一質(zhì)量為 kg的平衡塊即可消除 y 向慣性力。這在設(shè)計上是較可行的。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 第五章 聯(lián)軸器的 設(shè)計 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器是連接兩軸或軸和軸的回轉(zhuǎn)件，在傳遞運動和動力過程中一同回轉(zhuǎn)而不脫開的一種裝置。此外，聯(lián)軸器還具有補償兩軸相對位移、緩沖、減振以及安全防護等功能。 聯(lián)軸器的分類 按聯(lián)軸器的性能分類可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器或稱固定式剛性聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器雖然不具備補償性能，但有結(jié)構(gòu)簡單，制造容易不許維護、成本低等特點仍有其應(yīng)用范圍；撓性聯(lián)軸器又分為帶彈性元件的撓性聯(lián)軸器和不帶彈性元件的撓性聯(lián)軸器，前一類只具有補償兩軸相對位移的功能，后一類除具有補償位移的功能，還具有緩沖和減震的作用， 但在傳遞轉(zhuǎn)矩的功能上，因受彈性元件的強度限制，一般不及無彈性元件的聯(lián)軸器，帶彈性元件的聯(lián)軸器，按材質(zhì)不同又可分為：金屬彈性元件和非金屬彈性元件，金屬彈性元件的特點是強度高、傳遞轉(zhuǎn)矩能力大，使用壽命長，不易變質(zhì)且性能穩(wěn)定。非金屬彈性元件的優(yōu)點是制造方便，易獲得各種結(jié)構(gòu)形狀，且具有較高的阻尼性能。 聯(lián)軸器的選擇 在選擇標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器時應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件，如承載能力、轉(zhuǎn)矩、兩軸相對位移、緩沖吸震以及裝拆、維修更換易損元件等綜合分析來確定。 實驗臺在工作的工程中，電動機所受載荷為中等沖擊載荷。加之實驗臺在振動的環(huán)境下工作，因此采用彈性聯(lián)軸器。 在從減速電機輸出轉(zhuǎn)矩 206?出T Nm，故聯(lián)軸器輸入的轉(zhuǎn)矩為 206 Nm查《機械設(shè)計手冊（新版）》第三卷選取 ML 系列梅花型彈性聯(lián)軸器（ GB/T52722021），型號為 ML6，其相關(guān)參數(shù)見表 51 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 表 51 ML6相關(guān)參數(shù) 轉(zhuǎn)矩 nT （ Nm） 轉(zhuǎn)速 n (r/min) 軸孔直徑 軸孔長度 Y J Z 1d 2d zd L L 1L 400 6100 40 42 48 112 84 112 聯(lián)軸器的幾何尺寸 查機械設(shè)計課程設(shè)計手冊 P149 表 471 選擇的是彈性柱銷聯(lián)軸器 HL4：公稱轉(zhuǎn)矩： 1250?nT Nm 允許轉(zhuǎn)速： 4000 r/min 401?d 422?d 1121?L 選?。汗ぷ髑闆r系數(shù) ?K 動力機系數(shù) ?wK 起動系數(shù) ?zK 溫度系數(shù) ?tK ??????? tzwc KKT K KT Nm （ 51） 柱銷中心分布圓直徑： ? ? 1 2 04 9 51515~10 331 ???? cc TD mm （ 52） 柱 銷直徑： )~( 13 ???? Dd mm （ 53） 柱銷長度： 361822 3 ???? dl mm （ 54） 柱銷數(shù)： 16~6?Z 聯(lián)軸器的外徑： 1 ???? DD mm （ 55） 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 第六章 夾具的設(shè)計 由于 減振器 種類太多，導(dǎo)致 活塞桿的尺寸 不一 ，夾具的設(shè)計應(yīng)具有通用性。并且裝夾盡量要方便 快捷，同時要滿足國家標(biāo)準(zhǔn) 。 夾具主要由上橫梁擋板 、夾具體下座、 夾緊襯套、定位銷、連接螺栓、頂止凸輪、鎖止螺母 組成。 把夾具的夾具體下座以及上蓋做成一個因定直徑的通徑，與外徑相同內(nèi)徑不同的銅合金