【導(dǎo)讀】專業(yè)班級(jí)。。。。職稱教研室。。?！盁o碳小車”以重力勢能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車。械能并可用來驅(qū)動(dòng)小車行走的裝置如上圖所示。小車在前行時(shí)能夠在半張標(biāo)準(zhǔn)。乒乓球臺(tái)上，繞兩個(gè)障礙物按“8”字形軌跡運(yùn)行。乓球臺(tái)的中線上，以小車完成8字繞行圈數(shù)的多少來評(píng)定成績。要求小車前行過程中完成的所有動(dòng)作所需的能量均由。此能量轉(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量形式。均由參賽者自主設(shè)計(jì)完成。要求滿足：①小車上面要裝載一件外形尺寸為Φ60. 行走過程中，載荷不允許掉落。②轉(zhuǎn)向輪最大外徑應(yīng)不小于Φ30mm。題目“無碳小車”為題。該無碳小車是利用一個(gè)一定質(zhì)量的重物從一定的距。通過計(jì)算設(shè)計(jì)出能完成預(yù)期行走功能的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和相關(guān)傳動(dòng)系統(tǒng)，并使。障礙物為直徑mm20|、長mm200的2個(gè)圓棒，

　　

【正文】 軸常用幾種材料的 [τ]T及 A0 值 軸的材料 Q235A、 20 Q27 35 （ 1Cr18Ni9Ti) 45 40Cr、 35SiMn 38SiMnMo、3Cr13 ~?? 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 西安文理學(xué)院 2021 級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 頁 第 22 頁 ??T? (MPa) 25~15 35~20 45~25 55~35 0A 126~149 112~135 103~126 97~112 注： 1)表中 ??T? 是考慮了彎矩影響而降低了的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。 2)在下述情況時(shí)， ??T? 取較大值， 0A 取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只作單向旋轉(zhuǎn)；反之， ??T? 取較小值， 0A 取較大值。 應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強(qiáng)度的削弱。對于直徑 mmd 100? 的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大 %3 ；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大 %7 。對于直徑 mmd 100? 的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑應(yīng)增大%7~%5 ；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大 %15~%10 。然后將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。應(yīng)當(dāng)注意，這樣求出的直徑，只能作為承受扭轉(zhuǎn)作用的軸段的最小直徑 mind 。 對軸 A ： )8(5 105955000033 mmmmd 取??? ???? 對軸 B ： )8(6 3 mmmmd 取??? ???? 對軸 C ： )8(6 3 mmmmd 取??? ???? 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸、軸上零件的位置、以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成強(qiáng)度條件對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。一般的軸使用這種方法計(jì)算即可。其計(jì)算步驟如下： (1)作出軸的計(jì)算簡圖（即力學(xué)模型） ： 對軸 A： )8(5 mmmmd 取? )8(6 mmmmd 取? )8(6 mmmmd 取? 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 西安文理學(xué)院 2021 級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 頁 第 23 頁 軸 A 的計(jì)算簡圖 mNT ?? )104( 311 NNNDTF 取????? ? 0)( 0)( ??FM FMVU 13 23 ?? ??? FF FF 解得 。NFNF 68,36 12 ?? 對軸 B： 軸 B 的計(jì)算簡圖 mNT ?? )94( 3222 NNNDTF 取????? ? 0)( 0)( ??FM FMVU 13 23 ?? ??? FF FF 解得 。NFNF , 12 ?? mNT ?? NF 1041? mNT ?? NF 942? NF ?NF ? 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 西安文理學(xué)院 2021 級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 頁 第 24 頁 對軸 C： 軸 C 的計(jì)算簡圖 mNT ?? )218( 3333 NNNDTF 取????? ? 0)( 0)( ??FM FMVU 421 243 ???? ???? FFF FFF 解得 。NFNF 8 6 2 ,8 6 2 12 ?? (1)做出彎矩圖，扭矩圖 ： 對軸 A： 軸 A 的彎矩圖扭矩圖 mNT ?? NF 2183 ? NF ?NF ? mmNM ?? 30maxmNT ?? 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 西安文理學(xué)院 2021 級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 頁 第 25 頁 由圖可知， mNmmNTmmNM ?????? ,30 m a xm a x 對軸 B： 軸 B 的彎矩圖扭矩圖 由圖可知， mNTmmNM ???? 5 0 2, 7 6 5 m a xm a x (1)校核軸的強(qiáng)度 已知軸的計(jì)算彎矩后，即可針對某些危險(xiǎn)截面（即彎矩和扭矩大而軸徑可能不足的截面）做彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算彎曲應(yīng)力： 22 4??? ??ca 通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 ? 是對稱循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ? 則常常不是對稱循環(huán)應(yīng)力。為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù) ? ，則計(jì)算應(yīng)力為 ： ? ?22 4 ???? ??ca （ 154） 式中的彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力 時(shí)，取?? ；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力時(shí)，取 ?? ；若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取 1?? 。 對于直徑為 d 的圓軸，彎曲應(yīng)力為 WM?? ,扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為WTWTT 2???,將 ? 和 ? 代入式（ 154），則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為 mmNM ?? 7 6 5m axmNT ?? ax 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 西安文理學(xué)院 2021 級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 頁 第 26 頁 ? ? ? ?12222 24 ?????????????????? ???? W TMWTWMca 式中： ?ca? 軸的計(jì)算應(yīng)力， MPa ； ?M 軸所受的彎矩， mmN? ； ?T 軸所受的扭矩， mmN? ； ?W 軸的抗彎截面系數(shù)， 3mm ，計(jì)算公式見表 154； ? ??1? 對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力， MPa ，其值 按表 151 選用 。 對軸 A： 取 mmNM ??30 mmNT ?? ? ? MPa601 ?? WddW 333 ????? ? ? ? ? ? ? ?122222 ?????????????????????? ???? MP aW TMWTWMca 對軸 B： 取 mmNM ?? mmNT ?? ? ? MPa601 ?? WddW 333 ????? ? ? ?? ?1522222 ??????????????????????????? M P aWTMWTWMca 對軸 C： 取 mmNM ?? mmNT ?? ? ? MPa601 ?? WddW 333 ????? ? ? ?? ?1522222 ??????????????????????????? M P aWTMWTWMca 由于心軸工作時(shí)只承受彎矩而不 承受扭矩，所以在應(yīng)用上式時(shí)，應(yīng)取 T＝ 0，亦即 Mca=M。轉(zhuǎn)動(dòng)心軸的彎矩在軸截面上所引起的應(yīng)力是對稱循環(huán)變應(yīng)力；對于固定心軸，考慮起動(dòng)、停車等的影響，彎矩在軸截面上所引起的 mmNM ??30 mmNT ?? ? ? MPa601 ?? WW ? ? ?1????ca mmNM ?? mmNT ?? ? ? MPa601 ?? WW ? ? ?1????ca mmNM ?? mmNT ?? ? ? MPa601 ?? WW ? ? ?1????ca 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 西安文理學(xué)院 2021 級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 頁 第 27 頁 應(yīng)力可視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 ,所以在應(yīng)用上式時(shí) ,其許用應(yīng)力應(yīng)為 [σ 0]([σ 0]為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用彎曲應(yīng)力 ),[σ 0]≈ [[σ 1]。 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算 軸 的 扭 轉(zhuǎn) 變 形 用 每 米 長 的 扭 轉(zhuǎn) 角 ? 來 表 示 。 圓 軸 扭 轉(zhuǎn) 角? ? ?m/）單位為（ ? 的計(jì)算公式為： 光軸： PGI ??? 階梯軸： : piiizi IlTLG ???? 14 ? 式中， —T 軸所受的扭矩， mmN? ； —G 軸的材料的剪切彈性模量， MPa ； —pI 軸截面的極慣性矩， 4mm ； —L 階梯軸受扭矩作用的長度， mm ； iT 、 il 、 —piI 分別代表階梯軸第 i 段上的扭矩、長度和極慣性矩，單位同前； 軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為 ????? 式中， ? ? ? ? m?1~?? ；對于精密傳動(dòng)軸，可取 ? ? ? ? m?~?? ； 對于精度要求不高的軸， ??? 可大于 1??m? 。 對軸 A： ? ?mGITP?32 8 3 7 . 7105 . 7 4444 ???????? ?? 由于對該軸精度要求不高，則可取 ??? =3? ?m? ， ????? 。 對 軸 B： ? ?m??? ? ?m??? ? ?m??? 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 西安文理學(xué)院 2021 級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 頁 第 28 頁 ? ?mGITP?32 1 5 0 2 . 3105 . 7 4444 ???????? ?? 由于對該軸精度要求不高，則可取 ??? =3? ?m? ， ????? 。 對軸 C： ? ?mGITP?32 5 0 2 . 3105 . 7 4444 ???????? ?? 由于對 該軸精度要求不高，則可取 ??? =3? ?m? ， ????? 。 為了滿足設(shè)計(jì)方案，這里取軸直徑 8mm，所以取滾桶直徑大于或者等于8mm。