【正文】 設計 本試驗臺應該適應以下發(fā)動機試驗要求： 旋架式加速度過載模擬實驗臺結構設計與分析 學士學位論文 7 1）過載模擬（單臺或雙臺發(fā)動機） 2）發(fā)動機不點火試驗 3）待測件長度： 1000 ～ 2020mm 4）待測件直徑： 120 ～ 150mm 5）待測件重量： 35Kg 待測件載荷設計 最大離心加速度： 70g 旋轉(zhuǎn)架承載能力：不低于 15000N 轉(zhuǎn)臺運動參數(shù)設計 轉(zhuǎn)臺采用變頻調(diào)速方式，技術指標： 旋轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速：小于 300r/min 旋轉(zhuǎn)架啟動平穩(wěn)時間： 180S 電機額定功率： 上面裝有壓力應變片，并且配有控制箱，具有安全措施保障人員安全 總體方案的提出以及特點 方案 方案圖： 旋架式加速度過載模擬實驗臺結構設計與分析 學士學位論文 8 圖 21 方案總圖 方案圖結構組成： ； ； ； ； ； ； 7. 夾具 1； 8. 夾具 2； 9. 夾具 3； 10. 內(nèi)軸； 11. 螺栓； ； 13. 小軸承； ； 15. 螺栓； 實體圖： 圖 22 方案實體圖 特點 主要特色是：結構簡單、拆裝方便、較好的制造工藝，并且使用同步帶的傳動可以提高傳動效率，在過載的環(huán)境下能夠起到自我保護作用，提高了使用的安全性能，并且可以能夠較好的滿足設計的要求性能。其二，使用空心軸的同時不僅能夠滿足引出線的目的，同時也提高了軸的抗扭強度。因此，可以說這套設計方案還是有其獨特的地方。 選擇電動機的容量 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。 確定電動機轉(zhuǎn)速 同一類型、功率相同的電動機具有多種轉(zhuǎn)速。選用速度低的情況剛好相反。現(xiàn)由根據(jù) 《機械設計實用手冊》 選電動機的型號為： Y160M2— 8。 整體高度： 1655mm 箱體底座離轉(zhuǎn)盤的距離： 655mm 以下公式參考《機械設計手冊單行本 — 帶傳動和鏈傳動》 P31表 — 33 選帶：膠帆布平帶 帶速：取 v=10 m/s 20 m/s 小帶輪直徑： 1d =1100060 n v?? = 720 10100060 ? ??? = mm 取 1d =280 mm 大帶輪直徑 : 2d = i 1d ）（ ??1 =? 280? ()= mm 取 2d =710 mm 中心距： ? =（ ～ 2） ? （ 1d + 2d ） =（ ～ 2） ? （ 280+710） =1485～ 1980 mm 取 ? =1700 mm 帶長： L=2? +2? ( 1d + 2d )+ ?4 )(d 212 d? =2? 1700+ ? (250+600)+ 15004 )250(600 2?? 旋架式加速度過載模擬實驗臺結構設計與分析 學士學位論文 13 = mm 取 L=5000 mm 小帶輪包角 ： 1? =1800 ? 12d d? ? =1800 1700280107 ? ? =1500 撓曲次數(shù)： y= Lmv1000 = 5000 1011000 ?? =2 帶厚： ? =? n=? 6= mm 設計功率： 工況系數(shù)： AK = 小帶輪傳遞功率 ： P= kw 功率 ： Pd= AK P=? = kW 1帶截面積： A=??KKP0dP 膠帶單位面積所能傳遞的基本額定功率： 0P = 包角修正系數(shù)： ?K = 傳動布置系數(shù)： ?K = 計算得： A=??KKP0dP = ?? = cm2 1 帶寬： b= ? A?100 = ? = 取 b=90 mm 1 0? 為帶的預緊應力，取 0? = MPa 1有效圓周力： Ft= v dP1000 = 10 ? =605 N 1作用在軸上的力： Fr= 2sin2 10 ?? A= 0??? = N 軸設計的主要包括結構設計和工作能力計算兩方面的內(nèi)容： （ 1）軸的結構設計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，旋架式加速度過載模擬實驗臺結構設計與分析 學士學位論文 14 合理地確定軸的結構形式和尺寸。因此，軸的結構設計是軸設計中的重要內(nèi)容。多數(shù)情況下，軸的 工作能力主要取決于軸的強度。而對剛度要求高的軸和受力的細長軸，還應進行剛度計算，以防止工作是產(chǎn)生過大的彈性變形。選取軸的材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 1)擬定軸上零件的裝配方案 旋架式加速度過載模擬實驗臺結構設計與分析 學士學位論文 15 圖 34 主軸數(shù)據(jù) 1 圖 34 主軸數(shù)據(jù) 2 旋架式加速度過載模擬實驗臺結構設計與分析 學士學位論文 16 圖 35 主軸數(shù)據(jù) 3 2)根據(jù)軸向的定位要求確定軸的各段直徑和長度 (1)為了滿足軸承的軸向的定位要求， Ⅰ Ⅱ 軸段右端需制出一軸肩，參照軸承安裝尺寸，故取 Ⅱ Ⅲ 段的直徑為 79mm。 Ⅱ Ⅲ 段的長度暫時定為 53mm 。確定軸上圓角和倒角尺寸，取軸端倒角為 2? 45176。 （ 2）軸 Ⅲ Ⅳ段為軸與大帶輪配合。長度方向上，為滿足軸向定為，此段軸長應大于大帶輪輪緣寬度，取 LⅢ Ⅳ =120mm。 （ 4）軸Ⅴ Ⅵ段位支撐板，考慮大帶輪外徑及安裝要求，取代號為 30630 的圓錐滾子軸承配合安裝，參照軸承的安裝尺寸，取 dⅤ Ⅵ =630mm， ? =35mm 。 （ 5）軸Ⅵ Ⅶ段位固定夾具段，根據(jù)測試件長度及旋轉(zhuǎn)半徑尺寸，現(xiàn)取 dⅥ Ⅶ=150mm， lⅥ Ⅶ =1600mm。 圖 35 內(nèi)軸數(shù)據(jù) 參照主軸，取外徑 1d =38mm，內(nèi)徑 2d =24mm，長度 l=1615mm，底部為 ? 100，孔 ? ? 4均布 底座設計 此方案的底座主要承受裝置的壓力，因此選用鑄造 T250 剛，結構如下圖： 具體尺寸入下圖： 旋架式加速度過載模擬實驗臺結構設計與分析 學士學位論文 18 立柱設計 為方便帶傳動的工作，本方案采用的是八根支撐整個試驗臺結構，由于立柱只承受試驗臺的壓力，整個裝置的扭矩可以忽略，因此擬定這八根立柱的材料為鑄鋼TH250,具體尺 寸如下： 旋架式加速度過載模擬實驗臺結構設計與分析 學士學位論文 19 長 L=370mm，兩邊聯(lián)接處厚度各為 20mm 聯(lián)接孔的定位：在直徑為 100mm的圓周上均布 ? ? 8 的直徑孔。這次設計主要是既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸），應按彎扭合成強度條件進行計算。計算時，常將軸上的分布載荷簡化為集中力，其作用點取為載荷分布段的中點。通常把軸當作置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點與軸承的類型和布置方式有關，通過查表確定。按第三強度理論，計算應力 σca= ][)(24 12222????????????????? ??? W TMWTWM 式中： σca— 軸的計算應力，單位為 MPa。 mm T— 軸所受的扭矩，單位為 N 5）旋轉(zhuǎn)軸的校核 P1=P 總? =? = kW n1=ni1=720? =300 r/min T=9550000nP1=9550000? = N現(xiàn)將計算出的截面 C 處的 MH 、 MV 及 M 的值列于下表： 表 41 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 Y1= N , Y2= N Z1= N , Z2= N 彎矩 MH= Nmm 總彎矩 M= VH MM 22 ? = Nmm 按彎扭合成應力校核軸的強度 由于的截面變化不是很大，所以通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩截面（即截面 C）的強度。 基于 SolidWorks SimulationXpress 軸的靜態(tài)應力和位移分析 1）在軸承固定處添加夾具 旋架式加速度過載模擬實驗臺結構設計與分析 學士學位論文 23 圖 48 軸分析圖 1 2）添加載荷，根據(jù)前面計算得離心載荷，現(xiàn)添加 1500N 的力。 圖 410 軸應力分析結果圖 5）位移結果分析 最小位移 0 mm， 最小 位移 位置 ： (, 313mm, 460mm)； 最大位移 mm, 最小 位移 位置 ： (140mm, , )。具體尺寸如下： （ 1） 圓錐滾子軸承 33214： （ 2）圓錐滾子軸承 30630： 基本尺寸 /mm