【正文】 2 、鎖緊時的動力性能 當(dāng)插銷接觸門框?qū)⒚芊獠牧蠅嚎s到所需密封量時，支撐所產(chǎn)生的摩擦阻力變得很小，主要阻力來源是楔塊的正壓力和摩擦阻力，此時的受力分析如下圖所示： 圖 518 鎖緊時支撐處受力分析圖 此時壓緊桿所受到的支反力與摩擦力大小計算如下： NNNN 1 5 3 3,1 5 3 o s ???? NfNF f 2 3 5 3 3 ????? 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 44 ??? ????? ??? i os 100502121fFNNNNN 解方程得： NNNN 1 5 1 6,3 0 3 2 21 ?? 摩擦阻力： NfNNNfF f o )15163032( o s)( 21 ??????????? 正壓力水平分量： NNF i i n ??????水平 總的水平方向阻力： 0 0 1 2 ????? 水平總 FFF ff 壓緊時，手輪提供的驅(qū)動力： 當(dāng)壓緊桿運(yùn)動到此位置時，手輪所能提供的驅(qū)動力也隨著 ACB? 角度的減小而增大，下面就壓緊桿運(yùn)動到不同位置時的各種情況進(jìn)行討論，校核手輪所提供的驅(qū)動力是否能提供所需密封要求時的壓緊力。方向向下。 求 F1： 0n 4 80 1 c os 12FF?? ? ? ? ? NFF n 57512c os804 30060012c os8041 ???? ?????? ? （ 2）求阻力 在此位置，壓緊桿 CE主要受到密封材料受壓縮時對其向上的反力 2N ， D 點(diǎn)支撐處對其的支反力 1N ，以及 1N ， 2N 所產(chǎn)生的摩擦力 21,ff 。如下圖，當(dāng) ??? 65A 時， ?????? 78,37 BAC B 。則確定手輪軸的直徑為 25d mm? （ 7） 、手輪軸與輪轂之間所用鍵連接的尺寸計算： 鍵的截面尺寸 bh? 是按照軸的直徑 d由標(biāo)準(zhǔn)中選定的，鍵的長度一般按照輪轂的長度確定，手輪軸的軸頸尺寸為 25mm，查表可得鍵的主要截面尺寸 87bh? ? ? ，選擇長度 20l mm? 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 緊急 門 結(jié)構(gòu)計算 （ 1） 為達(dá)到密封要求所需正壓力計算： 圖 514 應(yīng)急門關(guān)閉時的狀態(tài) 圖 門的面積 S≥ ，取 門的內(nèi)徑為 mmSd 6184 ???（實(shí)際尺寸取為 mmd 650? ） 。324dIp ?? 39。 ( 1 ) d m m? ? ? ? ? ? 取手輪軸的直徑為： 25d mm? 求軸的變形量：?? ???? 18039。查閱資料可得，對于直徑100d mm? 的軸，有一個鍵槽時，軸頸需要增大 5%~7% 。 （ 6） 、 手輪軸的直徑計算 手輪軸上受到的阻力距為： 4697 40 187880T N mm N mm? ? ? ? 按照剪切強(qiáng)度確定手輪軸的直徑： ][maxmax ?? ?? tWT 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 查表得 45 鋼的許用剪切應(yīng)力為： MPa80][ ?? 抗扭截面系數(shù)：163dWT ?? 計算軸的直徑為： 39。故軸承剖分面處所用的螺栓尺寸同樣選取 12d mm? （ 5） 、手輪尺 寸確定 選用手輪直徑為 300mm?? 人在屈曲狀態(tài)下的輸出力為 F=544? 244N,取人的輸出力為 600N。于是螺栓的危險截面的拉伸強(qiáng)度條件為 : 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 221 []4Fd?????、 選擇螺栓材料為 Q23性能等級為 的螺栓，查表得材料的屈服極限240s MPa? ? ，選用安全系數(shù)為 ? ，故螺栓材料的許用應(yīng)力為240[ ] 1 6 01 . 5s M P a M P aS?? ? ? ? 計算螺栓的危險截面的直徑（螺紋小徑）為： 21 4 1 . 3 4 1 . 3 9 9 3 5 . 8 1 0 . 1 4[ ] 1 6 0Fd m m? ? ?? ??? ? ?? 按粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)（ GB/T 196— 2021），選用螺紋公稱直徑 12d mm? （螺紋小徑1 3 m m m m??）。 即門板與支撐之間所用鏈接螺栓所承受的總的最大工作載荷為： 14194FN?總 此載荷位于靠近壓緊楔塊處，主要由靠近楔塊處的兩個螺栓承擔(dān)。根據(jù)上面計算的壓緊時支撐處的支反力計算螺栓直徑。 則 KF 1 . 4 4 6 9 8 2 . 8 0 1 . 5 5m = = = 1 . 8 74 0 3 8 0t F a S aFYYb ?? ? ? ? ? ??? 選用齒輪模數(shù)為 m=。查表得MPaF 380?? 。 則水平方向的摩擦力為： 12( ) c o s 3 . 5 0 . 1 5 ( 1 4 1 9 7 7 0 9 7 ) 0 . 1 5 7 1 3 8c o s 3 . 5 4 2 6 2 . 8 5fF f N N fNN? ? ? ? ? ? ? ? ??? 正壓力水平分量： sin 3 .5 7 1 3 8 sin 3 .5 4 3 5 .7 6F N N? ? ? ? ? ?水 平 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 總的水平方向阻力： 4 2 6 2 .8 5 4 3 5 .7 6 4 6 9 8 NffF F F? ? ? ? ?總 水 平 手輪需要施加一個驅(qū)動力來克服水平方向阻力，該力反應(yīng)到齒條上 即為齒條齒形上所受到的切向力 Ft F = 46 98 Nt fF? 總 （ 2） 、計算齒輪模數(shù)： 由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算齒輪模數(shù)： KFm= t Fa SaFYYb ?? ? ?? 初步選擇齒輪齒數(shù)為 20，齒寬為 系數(shù)選為 1?? ，齒輪載荷系數(shù) K=。鎖緊機(jī)構(gòu)主要材料選取 45鋼 M P aM P a sb 3 5 5,6 4 0 ?? ?? 密 封材料要求壓縮量為 L? =1mm， 密封材料面積 (1250 650) 2 30A ? ? ? ? ? 2210m? 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 所需壓緊力： EA LF L???總 622 1 0 1 1 . 4 1 0 0 . 0 0 1 142500 . 0 2 N?? ? ? ? ? 采用雙點(diǎn)鎖緊方案，每個鎖緊點(diǎn)的壓力為 11F 1 4 2 5 0 = 7 1 2 5 N22F ? ? ?總 齒條在壓緊時的受力分析 : 圖 513 受力分析圖 c os 7125 , 7138N N N N? ? ? ? 71 38 5 10 70fF N f N? ? ? ? ? ??? ????? ??? i os 100502121fFNNNNN 解方程得： 1 141 97 ,NN? 方 向 向 下 。 (1 ) d mm? ? ? ? 手輪軸的最小直徑顯然是安裝手輪處的直徑，為了是所選軸的直徑 與手輪的孔徑相適應(yīng)將手輪軸的直徑圓整為 36mm （ 8） 、手輪軸與輪轂之間所用鍵連接的尺寸計算： 鍵的截面尺寸 bh? 是按照軸的 直徑 d由標(biāo)準(zhǔn)中選定的，鍵的長度一般按照輪轂的長度確定，手輪軸的軸頸尺寸為 36mm，查表可得鍵的主要截面尺寸 10 8bh? ? ? ，選擇長度 20l mm? . 緩沖門結(jié)構(gòu)計算 （ 1） 為達(dá)到密封要求所需正壓力計算： 緩沖門要求：密封性中等，可靠性高，開關(guān)方便 ,。查閱資料可得，對于直徑100d mm? 的軸，有一個鍵槽時，軸頸需要增大 5%~7% 。 （ 7） 、手輪軸的 設(shè)計 計算 初步確定 手輪軸的 最小直徑： 由上述計算可知 ，當(dāng) 艙門關(guān)緊時，通過壓緊桿所傳遞的水平方向的總的阻力為： N1 8 7 7 41 6 9 7 ????? 水平總 FFF ff 為了克服此阻力需要在手輪上施加一個 驅(qū)動力矩 ，驅(qū)動力矩的大小為：18 71 4 80 59 87 20T N mm N mm? ? ? ? ? 按照剪切強(qiáng)度確定手輪軸的直徑： ][maxmax ?? ?? tWT 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 查表得 45 鋼的許用剪切應(yīng)力為： MPa80][ ?? 抗扭截面系數(shù)：163dWT ?? 計算軸的直徑為： 39。 軸承剖分面處所用螺栓的直徑計算： 軸承剖分面處四個螺栓所受的拉伸載荷相等，當(dāng)最大載荷為 =5640FN總 時，由每個螺栓所承受的拉伸力小于門板與支承處所用的螺栓，為了計算和制造加工的方便，此處選用的螺栓尺寸同上面所選用的螺栓尺寸一樣，使用公稱直徑為 10d mm? 。則每個螺栓所承受的工作載荷為： 11= 5 6 4 0 2 8 2 022F F N N? ? ?總 門板與支承處之間的連接屬于一般連接，并且工作載荷穩(wěn)定，查閱資料，單純受拉伸 載荷時，螺栓的殘余預(yù)緊力 1 ( ~ )FF? ，此處，選擇殘余預(yù)緊力： 1 282 0 112 8F F N N? ? ? ? ? 則螺栓承受的總的拉伸力為： 21 282 0 112 8 494 8F F F N? ? ? ? ? 考慮到螺栓在總拉力 2F 的作用下可能需要補(bǔ)充擰緊，故將總拉力增加 30% 以考慮河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響。 壓緊時支承處的支反力為： NNNN 2 8 2 0,5 6 4 0 21 ?? 其中 1N 方向向下， 2N 方向向上。支撐采用剖分式滑動軸承，軸承寬 50b mm? ，軸承與門板之間采用螺栓鏈接，螺栓數(shù)目選用 4 個，軸承剖分面之間的連接也采用螺栓連接，數(shù)目為4 個。 由銷釘尺寸校核 BC 桿厚度是否滿足擠壓強(qiáng)度： 銷釘與 BC 桿的有效擠壓面積為： 23056 mmhdA ????? 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 則擠壓應(yīng)力為： MP aMP aAF p 90][ 1871 5 ?????? ? ?? 則 BC 桿厚度滿足擠壓強(qiáng)度。查表得 45 鋼的 許 用剪切應(yīng)力 ? ? ,80MPa?? 許用擠壓應(yīng)力為 MPap 90][ ?? 。根據(jù)公式可得： M P abaor 2 4 8835 6 6 1 ?????? ?? 臨界壓力為： NAF or 24800)(10248 6 ??????? ? BC 桿的工作安全系數(shù)為： stor nFFn ???? 13187124800m a x 滿足工作要求。 根據(jù)公式 ba s?? ??2，計算 45 鋼的 2? 。 BC 桿的最小橫截面積慣性矩： 433 52021 mmbhI ???? BC 桿的慣性半徑： mmAIi ???? BC 桿的柔度為： 1201 ???? il?? 計算 45 鋼的 1? ，查表可得： 45 鋼： M P aM P aG P aE sp 350,280,210 ??? ?? 。此時， BC 桿所受的最大壓力即為 CD 桿的最大水平阻力。將 BC 桿做成矩形截面，根據(jù)常規(guī)設(shè)計方法， C點(diǎn)處為與壓緊桿配合，將 BC桿的尺寸初步定為 mmmmhb 520 ??? ，河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 再按照壓桿穩(wěn)定性和擠壓強(qiáng)度校核該尺寸是否符合動力要求。其抗彎截面模量為 332dW ?? 因?yàn)閷?dǎo)向座的長度較大， DE 可以看做懸臂梁，端部在垂直方向的合力為NF 2850? 。該 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滿足主艙門的運(yùn)動動力條件，可以作為主艙門的鎖緊機(jī)構(gòu)。2F 大于其壓緊時的最大水平方向阻力。1 ???? ?? ? 當(dāng) ??? 5ACB 時，圖中機(jī)構(gòu)的各幾何尺寸如下： 表 52 機(jī)構(gòu)各幾何尺寸 ACB? ABC? A? LAB LBC 5? ? ? 80 120 ACB? ABC? A? LAB LBC 10? 155? 15? 80 120 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 sin 120 si n 5sin80BCABL ACBALA??? ? ?? ? ? 可提供最大驅(qū)動力 : NFF os804 5c os39。 2 、 鎖緊時的動力性能 圖 510 主艙門在即將鎖緊時的示意圖 當(dāng) 插銷接觸門框 將密封材料壓縮到所需密封 量 時，支撐所產(chǎn)生的摩擦阻力變得很小，主要阻力來源是楔塊 的正壓力和摩擦阻力 ，此時的受力分析如下圖所示： 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 511 受力分析圖 此時壓緊桿所受到的支反力與摩擦力大小計算如下： NNNN 2 8 5 5,2 8 5 o s ???? NfNF f ????? ??? ????? ??? i os 100502121fFNNNNN 解方程得： NNNN 2 8 2 0,5 6 4 0 21 ?? 摩擦阻力 ： NfNNNfF f os2855 )28205640( os)( 21 ?? ????????? 正壓力水平分量： NNF 1 7 i n2 8 5 i n ??????水平 總的水平方向阻力： N1 8 7 7