【正文】 老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)以及勤奮的工作作風(fēng)將使本人以后的人生受益匪淺。本次設(shè)計(jì)中的液壓系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)部分均已經(jīng)在裝配圖中標(biāo)出 。 ②計(jì)算軸上支反力 已知 NR NF AA 382923s i 902123c ???? ???? ?? mmL mmL ?? ? ?0YF? 21 FFRA ??? ? ?0AM? 21 ????? FF NF NF 122851611421 ??? ?? ③ 校核軸的強(qiáng)度 由彎矩圖可以看出截面 C 所受彎曲應(yīng)力最大，因此只須校核 C 處的彎曲應(yīng) 力。 圖 42 軸 彎矩圖、扭 矩圖和計(jì)算彎矩圖 （ 2）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 ①畫受力簡圖 畫軸空間受力簡圖，將軸上作用力分解水平面受力圖和垂直面受力圖。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得 KNCr ? KNC ? e= ?X Y= ?pf , 畫軸承受力簡圖計(jì)算 ① 計(jì)算派生軸向力 21SS 查表的 30207 型軸承的派生力為： S=R/（ 2Y） ??? FS N ??? FS N ② 計(jì)算軸承所受的軸向負(fù)荷 因?yàn)? 21 SFS A?? 30 0 ????S 所以 NFSF Aa 9926902190512 ????? NSFa 90511 ?? ③ 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 eFF a ??? ? NFP 289511 ??? eFF a ??? ? NYFXFfP aP 22285)()( 222 ???????? ④ 軸承壽命的計(jì)算 因 21 PP? 故按軸承 2 計(jì)算軸承壽命 53775)2228554200(6016670)(16670 31010 ??? ?PCnL 擺軸的校核 （ 1）求軸上載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)畫出軸的計(jì)算簡圖。 求作用在軸上的支反力 已知 NR A 3 8 2 923s i 0 0 0 ???? ? NF A 9 0 2 123c o 0 0 0 ???? ? 0?? YF? 21 FFRA ??? ? ?0AM? 6 7 8 7 21 ????? FF Nmm NF 67242 ?? NF 28951 ?? mmNM ?? 6 7 8 7 10 mNNPT ???????? 66 校核軸的強(qiáng)度 從應(yīng)力集中對(duì)軸的影響來看，截面 B 處引起的應(yīng)力集中最重要；從受載情況來看，B處所受彎矩最大。 力簡圖如下： 圖 41 軸的 受力簡圖 校核軸的強(qiáng)度 畫受力簡圖 畫軸空間受力簡圖，將軸上作用力分解水平面受力圖和垂直面受力圖。 液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) （ 1）選擇液壓缸的類型：選擇活塞式液壓缸 選擇液壓缸的安裝方式 ：頭部法蘭型 （ 2）液壓缸體尺寸計(jì)算 缸內(nèi)徑 D: 公式 D= F—— 液壓缸推力（ kN） ,F=10kN P—— 選定的工作壓力（ MPa）查手冊知 p= 所以 D= = 經(jīng)圓整后取內(nèi)徑 D 為 75mm. 活塞桿直徑 : 由公式： d 其中 ][? 為活塞桿的許用應(yīng)力，選用 45 號(hào)碳素鋼，取 120Mpa. d =17mm 又上式可得活塞桿的直徑只需大于 17mm 即可， 由液壓 缸 的結(jié)構(gòu)選取活塞桿的直徑為 50mm 裝配圖及主要零件圖設(shè)計(jì) 裝配圖草圖 ?? 2??][ 2 ?F??? 2??? 圖 32 試驗(yàn)機(jī)草圖 零件圖 圖 33 擺軸 圖 34 主傳動(dòng)軸 圖 35 偏心輪 圖 36 軸承座 圖 37 聯(lián)軸器 圖 38 液壓缸體 4 零件校核 求軸上載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)畫出軸的計(jì)算簡圖。 查表 GB/T 29794，選擇單列圓錐滾子軸承320xx，故 cd =35mm， T=18mm,D=62mm, =48mm，bd=42mm，初步確定 B端長度為 10mm。 初選擺軸的大小 選擇軸的材料 選 擇 軸 的 材 料 為 45 鋼 , 經(jīng) 調(diào) 質(zhì) 處 理 , 其 機(jī) 械 性 能 由 表 查? ?b1?? =60MPa, b? =640Mpa, 1?? =275Mpa, 1?? =155Mpa 初步確定軸的最小直徑 按彎曲應(yīng)力初步計(jì)算軸的最小直徑 . 查手冊知其 55][,600 1 ?? ? b?? 所以最大彎距 N m mFM 781462023s i nm a x ????? 由公式：最小直徑 因軸中間安裝軸承，故軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為直徑中間大兩頭小的的階梯軸，外伸端軸徑最小，向內(nèi)逐漸增大。 確定軸段 A 處直徑和長度 A段和偏心輪配合，需靠軸肩進(jìn)行軸向定位，因此初選 ad =35mm， al =30mm。參照工作要求并根據(jù) ed =25mm，查表 GB/T 29794，選擇單列圓錐滾子軸承30207，故 cd =35mm， T=,D=72mm,cl =48mm。如下圖所示： 3 圖 31 主傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度，確定軸段 E 的直徑和長度 。 取摩擦系數(shù) ?? 最大正壓力 F=1000kg?=9800N 因此摩擦力 NFf 9 8 09 8 0 ???? ? 得出最大扭矩 T=fd=980?= 由公式nPT ??? 6109550 n=60 轉(zhuǎn) /min 得出 P≥ 查機(jī)械手冊知，初擬使用 Y 系列 4極電動(dòng)機(jī) 選用 Y801— 4， P=, n=1390 轉(zhuǎn) M=17kg 主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 選擇軸的材料 選擇軸的材料為 45 鋼 ,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 ,其機(jī)械性能由表查得? ?b1?? =60MPa, b? =640Mpa, 1?? =275Mpa, 1?? =155Mpa 初步確定軸的最小直徑 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步計(jì)算軸的最小直徑 . 取材料系數(shù) 0? =112 d 0?? =112 ? . 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，此外，此軸上要求安裝一個(gè)平鍵，開有鍵槽應(yīng)放大 3%左右，即 ?=。 圖 29 關(guān)節(jié)試驗(yàn)機(jī)運(yùn)動(dòng)實(shí)測圖 研究資料表明，為了準(zhǔn)確、逼真地再現(xiàn)人體髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)特性，模擬試驗(yàn)機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)滿足以下兩點(diǎn)要求： 偶副對(duì)摩面在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)呈交叉狀 、多方向性相對(duì) 運(yùn)動(dòng)； 對(duì)摩面上任一點(diǎn)的 運(yùn) 動(dòng)軌跡在運(yùn)動(dòng)過程中應(yīng)持續(xù)改變。 如圖 210 所示。因該點(diǎn)位于臼杯試件自轉(zhuǎn)軸線上，在試驗(yàn)過程中不會(huì)因 臼杯試件的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生水平方向的相對(duì)位移，因此其運(yùn)動(dòng)軌跡為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圓。在運(yùn)行過程中，下試件摩擦表面上的任一點(diǎn)均相對(duì)于水平、垂直二軸作周期性轉(zhuǎn) 動(dòng)。分析可知，該空間運(yùn)動(dòng)鏈的構(gòu)件數(shù) N＝ 5，共包括 3 個(gè) V 級(jí)副和 2 個(gè) IV 級(jí)副，因此其自由度為： F＝ 6（ 5－ 1）－ 5 3－ 4 2＝ 1 關(guān)節(jié)模擬試驗(yàn)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，只有一個(gè)原動(dòng)件，即偏心輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此可知，該空間機(jī)構(gòu)能夠獲得確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。支撐斜板在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下作勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，防轉(zhuǎn)桿受到試驗(yàn)機(jī)立柱的阻擋產(chǎn)生反方 向阻力，通過軸承固定于支撐斜板上的臼杯座在合力作用下一邊繞試驗(yàn)機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)，一邊往復(fù)擺動(dòng)。試驗(yàn)時(shí)載荷的施加由加載油缸完成。 圖 25 試驗(yàn)機(jī)草圖 設(shè)計(jì)方案 人體關(guān)節(jié)模擬試驗(yàn)機(jī)是一臺(tái)集機(jī)、電、液技術(shù)于一體的專用臺(tái)架試驗(yàn)設(shè)各。臼杯座中可安裝不同規(guī)格（ φ 20mm～φ 50mm）的髖臼試件，并通過組合軸承 部件固定在支撐斜板上。 圖 23 人體步態(tài)運(yùn)動(dòng)波形圖 圖 24 選取點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡圖 方案的提出 關(guān)節(jié)頭