【正文】 結(jié)構(gòu)以及尺寸本試驗(yàn)機(jī)為小型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，設(shè)計(jì)的機(jī)座質(zhì)量較大，以減少試驗(yàn)時(shí)震動(dòng)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，用于安裝電動(dòng)機(jī)、承載試驗(yàn)裝置以及在其表面附帶線路控制板，其大小尺寸參考試驗(yàn)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(yùn)動(dòng)情況等。（三）機(jī)座和箱體設(shè)計(jì)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(shí)用作滑道時(shí)，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(wèn)題，固然應(yīng)以鑄造為宜；但成批生產(chǎn)的汽車底盤及運(yùn)行式起重機(jī)的機(jī)體等卻以質(zhì)量小和運(yùn)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(jì)時(shí)，應(yīng)全面進(jìn)行分析比較，以期設(shè)計(jì)合理，且能符合生產(chǎn)實(shí)際。對(duì)于運(yùn)行式機(jī)器，如飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)及運(yùn)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(jiǎn)介機(jī)座和箱體等零件，在一臺(tái)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(shí)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(yùn)動(dòng)不見(jiàn)的滑道（導(dǎo)軌）時(shí)，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(shuō)，軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，工藝性越好。通過(guò)碾壓、噴丸進(jìn)行表面強(qiáng)化處理時(shí)，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(duì)應(yīng)力集中甚為敏感的高強(qiáng)度材料制作軸時(shí)，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(guò)盈量愈大，引起的應(yīng)力集中也愈嚴(yán)重，因而在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理選擇零件與軸的配合。當(dāng)軸與輪轂為過(guò)盈配合時(shí)，配合邊緣處會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。但對(duì)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(dòng)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(zhǎng)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(jì)》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(jì)》）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(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取α=）④指出危險(xiǎn)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(xiǎn)截面。如圖10：圖10 軸軸的強(qiáng)度校核圖11 軸的受力簡(jiǎn)圖①軸的受力簡(jiǎn)圖如圖11 b）所示。其中P為傳遞的功率，不是電動(dòng)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(duì)軸的影響。一般而言，軸的設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。對(duì)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(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。對(duì)于瞬時(shí)過(guò)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(jì)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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 （1）零件的軸向定位軸向定位主要目的是防止工作時(shí)軸上零件沿軸向竄動(dòng)。當(dāng)一根軸上兩處有鍵時(shí)，布置方位應(yīng)一致，以便于軸上鍵槽的加工。當(dāng)軸上傳動(dòng)零件利用平鍵作周向固定時(shí)，通常取鍵長(zhǎng)較輪轂短5?10㎜。（2）軸的軸向尺寸設(shè)計(jì)軸的軸向尺寸設(shè)計(jì)的目的是確定出階梯軸各個(gè)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(gè)軸徑，通過(guò)畫草圖設(shè)計(jì)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(jì)原理在確定軸的結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)，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(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于防止下試件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將磨屑和潤(rùn)滑劑甩到試驗(yàn)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(dòng)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(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂都表示出來(lái)，建立直觀的圖象，便于判定。注意：①省力杠桿，省力但費(fèi)距離；費(fèi)力但省距離，又省力又省距離的杠桿是沒(méi)有的。3）動(dòng)力臂等于阻力臂的杠桿，即等臂杠桿。2）動(dòng)力臂小于阻力臂的杠桿，即費(fèi)力杠桿。杠桿的分類（三種杠桿）1）動(dòng)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(dòng)力動(dòng)力臂=阻力阻力臂即：動(dòng)力/阻力=阻力臂/動(dòng)力臂，公式表示為：F1L1=F2L2 即：F1/F2=L2/L1注意：①?gòu)母軛U的平衡可知，力和力臂的大小成反比，即力臂越長(zhǎng)，力就越小。（二）杠桿杠桿平衡：杠桿靜止不動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)都叫做杠桿平衡，注意我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室所做的杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)，是在杠桿水平位置平衡進(jìn)行的，但在實(shí)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?yàn)楦軛U作用受到幾個(gè)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(diǎn)：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(chǎng)合；Ⅲ類N103。在這次設(shè)計(jì)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(zhǎng)期振動(dòng)、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(méi)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(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。對(duì)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(duì)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(jì)：為防止載入時(shí)沖擊過(guò)大而損壞試件，設(shè)計(jì)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(shí)以及免沖擊破壞被測(cè)材料表面，影響其摩擦性能的測(cè)定，彈簧的設(shè)計(jì)要保證其上部分落在套筒上，避免重心不穩(wěn)。3）儲(chǔ)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(yùn)動(dòng)，如制動(dòng)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(duì)位移量小。柱銷為尼龍，耐磨性較好，使用壽命超過(guò)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(dòng)機(jī)，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》由軸徑和轉(zhuǎn)速等條件選擇HL1Y24型號(hào)的彈性柱銷聯(lián)軸器，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離，只有在機(jī)器停車并將聯(lián)接拆開(kāi)后，兩軸才能分離。例如剛性聯(lián)軸器不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且裝拆簡(jiǎn)單，可用于低速、剛性大的傳動(dòng)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(rùn)滑的聯(lián)軸器比較可靠；需要潤(rùn)滑的聯(lián)軸器，其性能易受潤(rùn)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(shí)，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(wàn)向聯(lián)軸器等。3）兩軸相對(duì)位移的大小和方向。2）聯(lián)軸器的工作