【正文】 —— 摩擦系數(shù)； F—— 摩擦力； N—— 摩擦副承受的正壓力。電動(dòng)機(jī)的類型有交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。由于交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、工作穩(wěn)定可靠、容易維護(hù)，且交流電源易于獲得 ，故是機(jī)械設(shè)備最常用的原動(dòng)機(jī)。在各類時(shí)機(jī)中，異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣。功率選小了不能保證工作機(jī)的正常工作 ，或使電動(dòng)機(jī)因超載而過(guò)早損壞；功率選的過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力又不能充分發(fā)揮，由于經(jīng)常不在滿載下運(yùn)轉(zhuǎn)，效率和功率因素都較低，即所謂“大馬拉小車”，造成浪費(fèi)。具體選擇時(shí)可考慮以下幾點(diǎn)： 1）所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對(duì)緩沖減振功能的要求。 2）聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小。 3）兩軸相對(duì)位移的大小和方向。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。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。 5）聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和 成本。例如剛性聯(lián)軸器不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且裝 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 11 頁(yè) 共 37 頁(yè) 拆簡(jiǎn)單，可用于低速、剛性大的傳動(dòng)軸。 （ 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)接拆開后，兩軸才能分離。 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。柱銷為尼龍，耐磨性較好，使用壽命超過(guò)橡膠彈性套。補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移量小。工作溫度為 20～ +70℃。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。 3）儲(chǔ)存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧等。 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)。 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。 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) 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 14 頁(yè) 共 37 頁(yè) 制有掛鉤或桿臂。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。熱處理后的彈簧，表面不應(yīng)出現(xiàn)顯著的脫碳層。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。 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。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。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。 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。 3） 彈簧的工作極限應(yīng)力 lim? ：Ⅰ類≤ [τ ]；Ⅱ類≤ [τ ]；Ⅲ類≤[τ ]。 5） 碳素鋼絲的切變模量和彈性模量對(duì) ～ 4mm 直徑有效， 4mm 取下限。 （ 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。 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。 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。 2） 動(dòng)力臂小于阻力臂的杠桿，即費(fèi)力杠桿。 3） 動(dòng)力臂等于阻力臂的杠桿，即等臂杠桿。 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。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。由于安裝了壓力傳感器，加載力可更為精確。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。如圖 9： 圖 9 夾具結(jié)構(gòu)示意圖 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 18 頁(yè) 共 37 頁(yè) 零件的設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì) （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。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。 P —— 軸上傳遞功率， KW； n —— 軸的轉(zhuǎn)速， r/min。 （ 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。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 19 頁(yè) 共 37 頁(yè) 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㎜。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。 （ 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)。 （ 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)。 （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。 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。 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。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)。 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， ??T? 取最小值 25mpa，以補(bǔ)償彎矩對(duì)軸的影響。 如圖 10： 圖 10 軸 軸的強(qiáng)度校核 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 21 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 11 軸的受力簡(jiǎn)圖 ①軸的受力簡(jiǎn)圖如圖 11 b） 所示。 Z面支承反力 ： ????? 聯(lián)軸器?TT D 上式中： MNT ?? ?聯(lián)軸器? （查《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》表 ） 根據(jù)平衡原理 ,可以得出下式 : 0??? CBA FFF Ⅰ ? ? 0211 ?????? LLFLF CB Ⅱ 又∵ ?? DA TT （平衡原理） ∴ 3 ?????? ?AAD FdFT 即 NFA ? 將已知條件代入Ⅰ、Ⅱ式，可以得出： NFF CB ?? ? ? 0295050 ?????? CB FF 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 22 頁(yè) 共 37 頁(yè) ∴ NFB ? NFC 558? ③畫出軸的彎矩圖，合成彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖 MNLFM BB ??????? ? 0 8 8 1 31 ? ?22 TMM ???? （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 =） ? ? ? ? MNTMM AAA ???????? 222 ? ? ? ? ? MNTMM BBB ???????? 2222 ? ? ? ? ? MNTMM CCC ???????? 2222 ? ? ? ? ? MNTMM DDD ???????? 222 ? 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。 ⑤按彎扭合成應(yīng)力校核軸的剛度 333 ????? ddW ? 3mm mmNMNM ????? 4m a x 104 1 mmNMNT ????? 3m a x ? ? ? ? ? ? MP aW TMca 232322 ???????? ?? 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? ?1?? =255MPa， 因此， ? ?1????ca ，故安全。 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。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。但對(duì)定位軸肩，還必須保證零件得到可靠的定位。 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。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。 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。軸的表面愈粗糙，疲勞強(qiáng)度也愈低。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。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。一般地說(shuō)，軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，工藝性越好。 為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出 45176。需要磨削加工的軸段 ,應(yīng)留有砂輪越程槽 。 箱體 （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。 （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。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。 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。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。 （三）機(jī)座和箱體設(shè)計(jì)概要 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 25 頁(yè) 共