【正文】 結(jié)構(gòu)以及尺寸本試驗機(jī)為小型摩擦磨損試驗機(jī)，設(shè)計的機(jī)座質(zhì)量較大，以減少試驗時震動對試驗數(shù)據(jù)的影響，用于安裝電動機(jī)、承載試驗裝置以及在其表面附帶線路控制板，其大小尺寸參考試驗儀器以使用方便而定。機(jī)座和箱體的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小，決定于安裝在它的內(nèi)部或外部的零件和部件的形狀和尺寸及其相互配置、受力與運動情況等。（三）機(jī)座和箱體設(shè)計概要機(jī)座和箱體等零件工作能力的主要指標(biāo)是剛度，其次是是強(qiáng)度和抗振性能；當(dāng)同時用作滑道時，滑道部分還應(yīng)具有足夠的耐磨性。譬如成批生產(chǎn)的中小型機(jī)床及內(nèi)燃機(jī)等的機(jī)座，結(jié)構(gòu)復(fù)雜是其主要問題，固然應(yīng)以鑄造為宜；但成批生產(chǎn)的汽車底盤及運行式起重機(jī)的機(jī)體等卻以質(zhì)量小和運行靈便為主，則又應(yīng)以焊接為宜。鑄造及焊接零件的基本工、應(yīng)用特性及一般選擇原則在設(shè)計時，應(yīng)全面進(jìn)行分析比較，以期設(shè)計合理，且能符合生產(chǎn)實際。對于運行式機(jī)器，如飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)及運行式起重機(jī)等，減小機(jī)件的質(zhì)量非常重要，故常用鋼或輕合金型材焊制。（二）機(jī)座和箱體的材料和制法固定式機(jī)器，尤其是固定式重型機(jī)器，其機(jī)座和箱體的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，剛度要求也較高，因而通常都為鑄造。（一）簡介機(jī)座和箱體等零件，在一臺機(jī)器的總質(zhì)量中占有很大的比例（例如在機(jī)床中約占總質(zhì)量的70%?90%），同時在很大程度上影響著機(jī)器的工作精度及抗振性能；若兼作運動不見的滑道（導(dǎo)軌）時，還影響著機(jī)器的耐磨性等。需要磨削加工的軸段,應(yīng)留有砂輪越程槽。為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出45176。一般地說，軸的結(jié)構(gòu)越簡單，工藝性越好。通過碾壓、噴丸進(jìn)行表面強(qiáng)化處理時，可使軸的表層產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，從而提高軸的抗疲勞能力。當(dāng)采用對應(yīng)力集中甚為敏感的高強(qiáng)度材料制作軸時，表面質(zhì)量尤應(yīng)予以注意。軸的表面愈粗糙，疲勞強(qiáng)度也愈低。此外，由于切制螺紋處的應(yīng)力集中較大，故應(yīng)盡可能避免在軸上受載較大的區(qū)段切制螺紋。由于配合的過盈量愈大，引起的應(yīng)力集中也愈嚴(yán)重，因而在設(shè)計中應(yīng)合理選擇零件與軸的配合。當(dāng)軸與輪轂為過盈配合時，配合邊緣處會產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。但對定位軸肩，還必須保證零件得到可靠的定位。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中的程度。為了減小軸所承受的彎矩，傳動件應(yīng)盡量靠近軸承，并盡可能不采用懸臂的支承形式，力求縮短支承跨距及懸臂長度等。⑤按彎扭合成應(yīng)力校核軸的剛度前已選定軸的材料為45鋼，正火處理，查《機(jī)械設(shè)計》表151得=255MPa，因此，故安全。Z面支承反力：上式中： （查《機(jī)械原理與設(shè)計》）根據(jù)平衡原理,可以得出下式: Ⅰ Ⅱ又∵（平衡原理）∴即將已知條件代入Ⅰ、Ⅱ式，可以得出：∴ ③畫出軸的彎矩圖，合成彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖（該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的剪切應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力考慮，取α=）④指出危險剖面的位置如圖11中，均為有應(yīng)力集中的剖面，均有可能是危險截面。如圖10：圖10 軸軸的強(qiáng)度校核圖11 軸的受力簡圖①軸的受力簡圖如圖11 b）所示。其中P為傳遞的功率，不是電動機(jī)的功率，n為軸的轉(zhuǎn)速（r/min），d為軸的最小直徑（㎜），由于軸即承受彎矩，又承受轉(zhuǎn)矩，取最小值25mpa，以補(bǔ)償彎矩對軸的影響。一般而言，軸的設(shè)計主要包括兩個方面的內(nèi)容：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和軸的強(qiáng)度設(shè)計。對高轉(zhuǎn)速軸（如汽輪機(jī)軸）或載荷作周期性變化的軸，為防止共振，還要進(jìn)行振動穩(wěn)定性計算。對于瞬時過載很大，應(yīng)力性質(zhì)較接近于靜應(yīng)力的軸，可能產(chǎn)生塑性變形，還應(yīng)按最大載荷進(jìn)行軸的靜強(qiáng)度校核。（三）軸的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則軸在彎矩或扭矩作用下產(chǎn)生的應(yīng)力一般為變應(yīng)力，因此軸的主要失效形式是疲勞斷裂。（2）零件的周向定位周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。 （1）零件的軸向定位軸向定位主要目的是防止工作時軸上零件沿軸向竄動。當(dāng)一根軸上兩處有鍵時，布置方位應(yīng)一致，以便于軸上鍵槽的加工。當(dāng)軸上傳動零件利用平鍵作周向固定時，通常取鍵長較輪轂短5?10㎜。（2）軸的軸向尺寸設(shè)計軸的軸向尺寸設(shè)計的目的是確定出階梯軸各個變斷面的位置。P ——軸上傳遞功率，KW；n ——軸的轉(zhuǎn)速，r/min。先初定一個軸徑，通過畫草圖設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)，待定出跨距后再根據(jù)彎矩和轉(zhuǎn)矩校核軸的強(qiáng)度。如圖9：圖9 夾具結(jié)構(gòu)示意圖（一）設(shè)計原理在確定軸的結(jié)構(gòu)尺寸時，不僅要考慮滿足強(qiáng)度和剛度的要求，而且還應(yīng)保證軸上所有零件準(zhǔn)確可靠的的固定（周向和軸向），便于裝拆，良好的加工藝性等，一般多做成階梯軸。這種設(shè)計的優(yōu)點在于防止下試件轉(zhuǎn)動時將磨屑和潤滑劑甩到試驗機(jī)上。由于安裝了壓力傳感器，加載力可更為精確。為了比較動力臂和阻力臂的大小，最好畫出杠桿的示意圖，在圖上把杠桿的支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂都表示出來，建立直觀的圖象，便于判定。注意：①省力杠桿，省力但費距離；費力但省距離，又省力又省距離的杠桿是沒有的。3）動力臂等于阻力臂的杠桿，即等臂杠桿。2）動力臂小于阻力臂的杠桿，即費力杠桿。杠桿的分類（三種杠桿）1）動力臂大于阻力臂的杠桿作用，即省力杠桿。杠桿平衡條件表達(dá)式：動力動力臂=阻力阻力臂即：動力/阻力=阻力臂/動力臂，公式表示為：F1L1=F2L2 即：F1/F2=L2/L1注意：①從杠桿的平衡可知，力和力臂的大小成反比，即力臂越長，力就越小。（二）杠桿杠桿平衡：杠桿靜止不動或勻速轉(zhuǎn)動都叫做杠桿平衡，注意我們在實驗室所做的杠桿平衡條件的實驗，是在杠桿水平位置平衡進(jìn)行的，但在實際生產(chǎn)和生活中，這樣的平衡是不多的，在許多情況下，杠桿是傾斜靜止，這是因為杠桿作用受到幾個相互平衡力作用。 5）～4mm直徑有效，4mm取下限。 3）彈簧的工作極限應(yīng)力：Ⅰ類≤[τ]；Ⅱ類≤[τ]；Ⅲ類≤[τ]。圖7 碳素彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度極限在圖7中要注意以下幾點：1）按受力循環(huán)次數(shù)N不同，彈簧分為三類：Ⅰ類N106；Ⅱ類N=103～105以及受沖擊載荷的場合；Ⅲ類N103。在這次設(shè)計中，我們所采用的是碳素彈簧鋼絲，它的強(qiáng)度高，加工性能好，適用于小尺寸彈簧。但由于長期振動、高溫或腐蝕性介質(zhì)中的彈簧，不宜進(jìn)行強(qiáng)壓處理。為了提高承載能力，還可在彈簧制成后進(jìn)行強(qiáng)壓處理或噴丸處理。要特別指出的是，彈簧的持久強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度，在很大程度上取決于彈簧絲的表面狀況，所以彈簧絲表面必須光潔，沒有裂紋和傷痕等缺陷。熱處理后的彈簧，表面不應(yīng)出現(xiàn)顯著的脫碳層。冷卷后的彈簧只作回火處理，以消除卷制時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。對于重要的壓縮彈簧，為了保證兩端的承壓面與其軸線垂直，應(yīng)將端面圈在專用的磨床上磨平；對于拉伸及扭轉(zhuǎn)彈簧，為了便于聯(lián)接、固著及加載，兩端應(yīng)制有掛鉤或桿臂。彈簧的設(shè)計：為防止載入時沖擊過大而損壞試件，設(shè)計帶有彈簧承載件，彈簧的選擇要保證加載后載物圓盤落至彈簧周圍的套筒上。彈簧的作用：當(dāng)加載時以及免沖擊破壞被測材料表面，影響其摩擦性能的測定，彈簧的設(shè)計要保證其上部分落在套筒上，避免重心不穩(wěn)。3）儲存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧等。彈簧在各類機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛，主要用于：1）控制機(jī)構(gòu)的運動，如制動器、離合器中的控制彈簧，內(nèi)燃機(jī)氣缸的閥門彈簧等。工作溫度為20～+70℃。補(bǔ)償兩軸相對位移量小。柱銷為尼龍，耐磨性較好，使用壽命超過橡膠彈性套。為了防止柱銷脫落，在半聯(lián)軸器的外側(cè)，用螺釘固定了擋板。 （2）具體選用由聯(lián)軸器連接軸2和電動機(jī)，查《機(jī)械零件設(shè)計手冊》由軸徑和轉(zhuǎn)速等條件選擇HL1Y24型號的彈性柱銷聯(lián)軸器，機(jī)器運轉(zhuǎn)時兩軸不能分離，只有在機(jī)器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。例如剛性聯(lián)軸器不但結(jié)構(gòu)簡單，而且裝拆簡單，可用于低速、剛性大的傳動軸。5）聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。通常由金屬元件制成的不需潤滑的聯(lián)軸器比較可靠；需要潤滑的聯(lián)軸器，其性能易受潤滑完善程度的影響，且可能污染環(huán)境。例如當(dāng)徑向位移較大時，可選滑塊聯(lián)軸器，角位移較大或相交兩軸的聯(lián)接可選用萬向聯(lián)軸器等。3）兩軸相對位移的大小和方向。2）聯(lián)軸器的工作