【正文】 使用模擬方法。在汽車開發(fā)過(guò)程中座椅的研究占有著不可忽視的地位。如何提高汽車座椅研究過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性也是本課題關(guān)注的方向之一。表41軸的常用材料及其主要機(jī)械性能[31]材料牌號(hào)熱處理毛坯直徑硬度用途45正火252413552571481969354應(yīng)用最廣正火回火100170217588294238138100300162217570285230133調(diào)質(zhì)2002172556373532681552169859表42軸的許用彎曲應(yīng)力[31]材料碳素鋼40013070405001707545600200955570023011065合金鋼80027013075900300140801000330150901200400180110鑄鋼40010050305001207040按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核得：所以所設(shè)計(jì)的軸安全。圖46 軸的彎矩和扭矩圖齒輪傳遞給軸的扭轉(zhuǎn)力矩為：齒輪齒條配合時(shí)其產(chǎn)生的縱向擠壓力相對(duì)于后背對(duì)推桿的里來(lái)說(shuō)很小，因此可以忽略不記，這里主要計(jì)算后背對(duì)軸產(chǎn)生的彎矩：做軸的扭矩和彎矩圖，如圖46。經(jīng)過(guò)校核后用SolidWorks軟件建模，畫出齒輪齒條的模型(圖444)圖43 齒輪外形圖圖44 齒條外形圖 連接軸的校核圖45 軸的平面圖連接軸主要受到齒條和齒輪配合時(shí)給軸的彎矩和扭矩作用，因此校核時(shí)根據(jù)彎扭強(qiáng)度理論進(jìn)行校核。圖321 座椅骨架第4章 關(guān)鍵部件的校核按Z1=20,圖41 調(diào)質(zhì)鋼和鑄鋼齒根彎曲疲勞極限由圖41,得由圖35，得Y=，Y=m=3mm5mm,故Y=Y=取Y=，S=計(jì)算許用彎曲應(yīng)力由圖34得由圖42得圖42 外齒輪盈利修正系數(shù)計(jì)算，因?yàn)椋∮?jì)算尺根彎曲應(yīng)力 故安全。圖318 拉簧(螺距10圈數(shù)35)下面介紹下腰部支撐部件在靠背上的定位：支撐部件中部有一孔，使之正好有軸穿過(guò)，如圖321中的1所示，這樣有了大致的定位，圖321中2所示的為腰部支撐部件和靠背的一側(cè)骨架用3個(gè)螺栓連接(圖319)，這樣既保證了其各個(gè)方向的定位，但僅靠這一點(diǎn)的定位完全達(dá)不到要求，為此，設(shè)計(jì)了在部件的下面設(shè)置一個(gè)墊片，墊片托住該部件，使之不能往下滑動(dòng)(圖320)。圖317 碳素鋼絲直徑與強(qiáng)度的關(guān)系為保證拉簧有足夠的剛度，本結(jié)構(gòu)選用碳素鋼絲，由圖317鋼絲直徑和強(qiáng)度的關(guān)系，選用鋼絲直徑為，用3根同樣的拉簧支撐(如圖321)，均勻的排列在兩側(cè)骨架的中間。圖315 彈簧彈壓棘爪示意圖 座椅骨架的CAD設(shè)計(jì)材料：45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度極限為骨架的設(shè)計(jì)步驟為：先設(shè)計(jì)靠背兩側(cè)的骨架，尺寸盡量符合人體坐姿(圖316)，上面窄，下面寬，使安裝腰部支撐部件有個(gè)空余，各零件的連接大部分為焊接，可動(dòng)部分用連接軸的聯(lián)結(jié)。最后在SolidWorks軟件中應(yīng)用裝配體的各種工具，建造裝配體模型(圖314)。配合時(shí)保證齒輪齒條嚴(yán)格按嚙合要點(diǎn)嚙合，棘輪與棘爪的接觸位置等等。凸輪的寬度為，另設(shè)計(jì)一段軸與凸輪連接，以便于控制，其尺寸大小在用軟件繪制時(shí)按比例給出，最后用SolidWorks軟件建造模型(圖313)。本機(jī)構(gòu)由于設(shè)計(jì)凸輪所要達(dá)到的目的僅僅是單一的頂開棘爪，因而所設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)只需要兩種工作狀態(tài)：一個(gè)是凸輪和棘爪接觸，另一個(gè)是不接觸；接觸時(shí)棘爪被頂開，而不接觸時(shí)棘爪由于彈簧的作用與棘輪保持接觸，以阻止棘輪反轉(zhuǎn)。有兩種情況。 凸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算當(dāng)支撐元件伸出靠背過(guò)長(zhǎng)是就要求其往回運(yùn)動(dòng)，但有棘爪的存在就限制了這一運(yùn)動(dòng)，為使棘爪能脫離棘輪而使棘輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就需要有個(gè)機(jī)構(gòu)能夠頂開棘爪，使棘輪脫離棘爪的束縛，為此本文設(shè)計(jì)了凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。結(jié)手柄段為節(jié)省材料，不需要繼續(xù)加粗，因?yàn)樵O(shè)計(jì)此段軸徑為。工程上以單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角不超用扭轉(zhuǎn)角作為扭轉(zhuǎn)的剛度條件，即：式中——軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，；——彈性模量，；——軸截面的級(jí)慣性矩，；——許用扭轉(zhuǎn)角?！獜较蜉d荷作用點(diǎn)距支點(diǎn)的距離。彎曲載荷與軸徑形狀、段數(shù)、安裝位置以及有無(wú)擋板等因素有關(guān)，這些因素的綜合作用結(jié)果會(huì)引起不平衡的水力作用。3. 考慮彎曲載荷一按彎扭聯(lián)合作用設(shè)計(jì)計(jì)算由于不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故軸徑向也受力，使在承擔(dān)扭矩的同時(shí)還承受彎矩作用。軸受扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件為：式中——截面上最大剪應(yīng)力，； ——軸傳遞的扭矩，； ——抗扭截面模量，； ——降低后的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力。2. 初步估定軸工作中承受扭轉(zhuǎn)和彎曲聯(lián)合作用，但以扭轉(zhuǎn)作用為主。圖310 棘輪機(jī)構(gòu)5. 所設(shè)計(jì)的棘輪棘爪機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)尺寸如下：棘輪：，輪轂直徑，面寬.棘爪：，,.6. 應(yīng)用SolidWorks軟件建模(圖310)。由圖39可知，當(dāng)棘爪進(jìn)入棘輪齒槽兩者一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，棘爪工作面理論上應(yīng)與棘輪對(duì)應(yīng)齒面完全貼合，故有： (10) (11)式中和均可由余弦定理求得。當(dāng)棘輪每次只轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒時(shí)，的計(jì)算如下：如圖38所示，若不考慮棘輪齒根圓角、齒頂圓角及棘爪頂部圓角時(shí)，應(yīng)為棘爪尖點(diǎn)從與棘輪齒頂A點(diǎn)接觸到與齒根E點(diǎn)接觸搖的角，即： (7)圖38 棘爪的確定若考慮棘輪齒根圓角齒頂圓角及棘爪頂部圓角，則搖桿的一個(gè)極限位置對(duì)應(yīng)于棘爪頂部圓弧與棘輪接觸于齒頂圓弧，如圖38所示虛線位置，此時(shí) (8)棘爪頂部進(jìn)入棘輪齒槽后(如圖26實(shí)線位置)對(duì)應(yīng)于空程結(jié)束時(shí)刻，棘爪頂部圓弧與齒槽相切于M、N兩點(diǎn)，故 (9)其中圖39 棘爪外形尺寸的確定為點(diǎn)至直線的距離，它可由下式求得為保證棘爪能順利進(jìn)入棘輪齒槽，搖桿擺角必須。若齒根圓角的圓心為03，則實(shí)際根圓半徑和實(shí)際齒高為：} (5)其中， (6)3. 搖空程角的計(jì)算一個(gè)送進(jìn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中搖桿往復(fù)擺動(dòng)的最小角度與棘輪轉(zhuǎn)角之差稱為最小空程角[27]。為使棘爪在工作時(shí)能順利進(jìn)入棘輪齒槽并嚙緊不脫，α角應(yīng)滿足摩擦條件，一般應(yīng)有。建立坐標(biāo)系，則E點(diǎn)坐標(biāo)滿足下列關(guān)系} (1)式中,由(1)式可求得} (2)由此可確定棘輪齒面長(zhǎng)度及傾斜角為} (3)} (4)式中， 。下面給出E點(diǎn)位置及角的精確計(jì)算公式。由幾何學(xué)可知兩齒面與根圓的交點(diǎn)E位于經(jīng)A、B兩點(diǎn)且圓周角為的圓上。在推柄前側(cè)挖兩個(gè)孔的作用為連接減震裝置，用2個(gè)螺栓連接。 初定齒條齒距高度為20mm，嵌入模板里10mm周節(jié)數(shù)齒厚S=齒頂高h(yuǎn)1=m=2齒根高齒工作高度齒全高 推柄的設(shè)計(jì)1 選擇材料推柄材料選用HT200抗拉強(qiáng)度極限為(表51)2 尺寸計(jì)算，即：，假設(shè)一個(gè)人的重量為70kg，此時(shí)對(duì)靠背的壓力為,但考慮汽車在行駛時(shí)顛簸、猛的向后靠背等產(chǎn)生的沖擊力會(huì)很大，一般都能和自身的重量差不多，甚至要超過(guò)自身的重量，為了安全起見設(shè)定該力： 圖36 推柄因使用的材料為脆性材料，零件的主要失效形式為脆性斷裂。所以齒輪齒條參數(shù)為：齒輪：輪轂直徑d2=20mm，長(zhǎng)度為20mm齒輪面寬為12mm。各種數(shù)值范圍及不同的標(biāo)準(zhǔn)壓力角的表格也是可以制備出來(lái)的。兩個(gè)無(wú)量綱系數(shù)的定義為： (1)式中： (2)齒輪對(duì)的工作壓力角為： (3)或 (4)對(duì)于已知的標(biāo)誰(shuí)壓力角及齒厚系數(shù)的數(shù)值范圍，可根據(jù)公式(3)和(4)預(yù)先計(jì)算好數(shù)據(jù)(解用)。但是，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，使用預(yù)先計(jì)算好的數(shù)據(jù)這樣一種新的方法，便可使計(jì)算能很方便地進(jìn)行。 腰部支撐部件的設(shè)計(jì) 齒輪齒條的設(shè)計(jì)1 選擇材料齒輪：QT5003，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度230270HBS；齒條：QT5007，正火處理，齒面硬度180200HBS。圖32 軸與齒輪配合時(shí)的兩基準(zhǔn)面重合2 編輯裝配體編輯裝配體即把設(shè)計(jì)的各個(gè)零件裝配在一塊，成為一個(gè)整體，下面僅以軸和齒輪的配合介紹軟件的裝配圖制作。8) 制作倒角。因本文中采用的是棘輪和軸的過(guò)渡配合，不需要另加鍵，因此繪制的輪轂草圖為半徑(圖31h)。5) 依次按照3)、4)中的步驟切出剩余的齒形(圖31e、31f、31g)。3) 繪制齒形的草圖，本文所設(shè)計(jì)的棘輪為一個(gè)齒，首先在圓柱體的面上畫一個(gè)半徑為的圓，再過(guò)圓心畫兩條直線，設(shè)定兩直線間的夾角為，連接直線與圓的兩個(gè)交點(diǎn)(圖31c)。1 零件編輯零件編輯的步驟一般為先進(jìn)行草圖繪制，繪制出草圖后在拉伸成體，再根據(jù)具體結(jié)構(gòu)去切除沒(méi)用的部分，從而建好模型，下面以棘輪的制作為例，其步驟如下：1) 新建一個(gè)零件草圖，選擇基準(zhǔn)面，繪制一個(gè)圓，半徑為棘輪的齒頂圓半徑(圖31 a)。 S