轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)

1、轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)軸端部加載方案與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【摘要】加載是試驗(yàn)機(jī)與試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。加深對(duì)加載的研究對(duì)提高試驗(yàn)機(jī)與試驗(yàn)臺(tái)的性能來(lái)說(shuō)很有意義。本文從機(jī)械可拆卸快速聯(lián)接設(shè)計(jì)入手對(duì)轉(zhuǎn)軸端部加載方案與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。本文先是介紹了轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、剛度校核及電機(jī)選擇，為后面的方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了準(zhǔn)備工作。然后在此基礎(chǔ)上根據(jù)課題的要求為轉(zhuǎn)軸端部加載系統(tǒng)設(shè)計(jì)了四套旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案和四套加載方案，并分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)其中在旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案四中本文設(shè)計(jì)了一種比較特殊的自鎖裝置。最后根據(jù)轉(zhuǎn)軸端部加載的方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畫(huà)出了四套旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案和四套加載方案的CAD圖?！娟P(guān)鍵詞】機(jī)械加載，可拆卸聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)臺(tái)自鎖，同

2、心圓柱體，轉(zhuǎn)軸第1章緒論本章介紹了試驗(yàn)機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，并著重介紹了其加載方式及發(fā)展，最后闡明本文研究的內(nèi)容及意義。1 .1試驗(yàn)機(jī)簡(jiǎn)介試驗(yàn)機(jī)是一種產(chǎn)品或材料在投入使用前，對(duì)其質(zhì)量或性能按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行驗(yàn)證的儀器1O試驗(yàn)機(jī)作為一種單獨(dú)的產(chǎn)品，誕生于二百多年前的西歐。當(dāng)時(shí)沒(méi)有獨(dú)立的生產(chǎn)廠商，都是依附或從屬于機(jī)械或建筑行業(yè)里的一個(gè)檢驗(yàn)部門(mén)為試驗(yàn)和檢測(cè)而自行制造并繼而兼之銷(xiāo)售的。所以試驗(yàn)機(jī)在起初可以說(shuō)是還沒(méi)形成一個(gè)市場(chǎng)的。最初的產(chǎn)品很簡(jiǎn)單，品種也少，當(dāng)時(shí)只有采用機(jī)械杠桿、祛碼加載的原理制成的拉力試驗(yàn)機(jī)，用以測(cè)定鋼鐵和其它金屬材料的抗拉強(qiáng)度，即抵御外部載荷而不被破壞的最大抗力。隨著材料科學(xué)和材料力學(xué)的

3、發(fā)展試驗(yàn)機(jī)便逐漸成為一種專門(mén)用于研究各類材料機(jī)械性能（力學(xué)性能）的手段和工具。試驗(yàn)機(jī)在起初的需求量并不大，所以各國(guó)企業(yè)創(chuàng)建的初期規(guī)模都不大，最多四、五十人，產(chǎn)品產(chǎn)值在該國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)及工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)字中都占不上角色。但伴隨工業(yè)、建筑的不斷發(fā)展，各種新材料的不斷涌現(xiàn)，從安全設(shè)計(jì)和節(jié)約材料的基點(diǎn)出發(fā)，社會(huì)對(duì)試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品的需求日益迫切和擴(kuò)大。試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)業(yè)也逐漸形成了一個(gè)比較大的市場(chǎng)。經(jīng)過(guò)大約一百多年的發(fā)展，到了二十世紀(jì)初，在世界范圍內(nèi)基本建成了世界試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)業(yè)的四大生產(chǎn)體系：英國(guó)試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)體系，以瑞士、德國(guó)為主的歐洲大陸試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)體系，遠(yuǎn)東日本試驗(yàn)體機(jī)生產(chǎn)體系和北美洲（美國(guó)）試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)系。這其中以英國(guó)試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)

4、體系與歐洲大陸試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)體系規(guī)模最大，產(chǎn)品系列最為齊全，產(chǎn)業(yè)的企業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)變化最為迅速。但到了八十年代中期以后試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)業(yè)就其規(guī)模、品種，先進(jìn)程度、銷(xiāo)售量而言，就轉(zhuǎn)移到美國(guó)、德國(guó)和日本這方面來(lái)了2。1.1.1 試驗(yàn)機(jī)類型試驗(yàn)機(jī)的分類按照傳統(tǒng)分類方法可以分為金屬材料試驗(yàn)機(jī)、非金屬材料試驗(yàn)機(jī)、動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)、振動(dòng)臺(tái)和無(wú)損探傷機(jī)等五大類；按用途分類：測(cè)定機(jī)械性能用試驗(yàn)機(jī)和工藝試驗(yàn)用試驗(yàn)機(jī)；按加荷方法分類：靜負(fù)荷試機(jī)（靜態(tài)）和動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)（動(dòng)態(tài)）；按測(cè)力方式分類：機(jī)械測(cè)力試驗(yàn)機(jī)和電子測(cè)力試驗(yàn)機(jī)；按控制方式分類：手動(dòng)控制和微機(jī)伺服控制試驗(yàn)機(jī)；按油缸位置分類：油缸上置式和油缸下置式試驗(yàn)機(jī)1。1.1

5、.2 試驗(yàn)機(jī)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)試驗(yàn)機(jī)最初產(chǎn)品簡(jiǎn)單、品種稀少，所依據(jù)的原理也很簡(jiǎn)單向產(chǎn)品品種擴(kuò)大，技術(shù)結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，產(chǎn)品本身的精度提高發(fā)展。由于社會(huì)需求的要求，試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品越來(lái)越復(fù)雜、品種越來(lái)越多、所依據(jù)的原理越來(lái)越復(fù)雜。單純的機(jī)械杠桿、祛碼加載的原理已無(wú)法滿足試驗(yàn)機(jī)的研發(fā)要求。它的分類也越來(lái)越細(xì)，為了滿足生產(chǎn)科研的需要，試驗(yàn)機(jī)的研究方向也朝著專業(yè)化發(fā)展。這使得試驗(yàn)機(jī)的分類非常的細(xì)，品種也非常多。從上世紀(jì)九十年彳中期至今僅10年多的時(shí)間，我國(guó)試驗(yàn)機(jī)制造技術(shù)得到了較快的發(fā)展。我國(guó)在試驗(yàn)機(jī)行業(yè)技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在以下幾方面8:（1）靜態(tài)力學(xué)性能測(cè)試設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)了突破。（2）動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)

6、有較大提高。（3）多通道協(xié)調(diào)加載動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng)和多自由度實(shí)際工況模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)有較快進(jìn)展，有些產(chǎn)品已開(kāi)始投入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)并被用戶選用。(4)試驗(yàn)機(jī)制造廠商自主研發(fā)的能力逐漸提高。(5)試驗(yàn)機(jī)的性能指標(biāo)和穩(wěn)定性有較大提高。1.1.3 加載方式及發(fā)展試驗(yàn)機(jī)的加載裝置是試驗(yàn)機(jī)的重要組成部分。加載方式的不同對(duì)于試驗(yàn)機(jī)的性能有著重要影響。試驗(yàn)機(jī)加載的方式很多，比如機(jī)械加載、液壓加載、電力加載等。根據(jù)加載時(shí)是否有接觸又可分為接觸式加載和非接觸式加載。在試驗(yàn)機(jī)發(fā)展的初期，大多采用機(jī)械加載。機(jī)械加載所依據(jù)的原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易。所以在試驗(yàn)機(jī)發(fā)展的初期階段都是用機(jī)械加載。機(jī)械加載在試驗(yàn)機(jī)發(fā)展的初期

7、發(fā)揮了很大的作用。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加載裝置中的受力零件易被磨損而引起功率的損失，易產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，且在加載器的設(shè)計(jì)與制造時(shí)對(duì)于零件的材料和熱處理有較高的要求，制造成本高22O隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人們對(duì)試驗(yàn)機(jī)的性能的要求越來(lái)越高。這使得試驗(yàn)機(jī)對(duì)其加載系統(tǒng)的要求也越來(lái)越來(lái)高。為了精確模擬零部件在實(shí)際工作中受載的實(shí)際情況，單純的機(jī)械加載就比較復(fù)雜了，采用電力加載就簡(jiǎn)單多了，而且機(jī)械加載成本也較高，所以機(jī)械加載方式已逐漸被其它的加載方式所取代。雖然單純的機(jī)械加載精確模擬零部件在實(shí)際工作中受載的實(shí)際情況比較復(fù)雜，但模擬加載再怎么精確模擬還終歸是模擬。而機(jī)械加載則可以完全再現(xiàn)零部件受載的實(shí)際情況，雖然成

8、本會(huì)高一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也復(fù)雜一些。直到目前在大功率和大扭矩的場(chǎng)合機(jī)械加載還是比較有優(yōu)勢(shì)的。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，試驗(yàn)機(jī)的加載裝置開(kāi)始采用液壓泵、旋轉(zhuǎn)液壓伺服器等作為負(fù)載裝置。液壓加載可以實(shí)現(xiàn)較大加載功率，而且液壓加載在加載過(guò)程中改變載荷是很容易的。也正是因?yàn)椴捎靡簤旱脑?，液壓加載在加載過(guò)程中載荷很不穩(wěn)定。這一點(diǎn)機(jī)械加載就具有明顯優(yōu)勢(shì)。因而在小功率條件下的試驗(yàn)結(jié)果是不準(zhǔn)確的22O電力加載是利用電渦流測(cè)功機(jī)、磁粉制動(dòng)器、發(fā)電機(jī)等電力設(shè)備作為負(fù)載裝置的加載方式。它的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行平穩(wěn)、易于控制、加載精度高。225 .2本課題研究意義及主要工作本課題的任務(wù)實(shí)際上就是在一根成懸臂狀的軸端裝了一個(gè)滾動(dòng)軸承，現(xiàn)在

9、要在軸承外圈上加上不同的載荷，在軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，載荷的方向可由徑向逐步變換為軸向。但加載后不能對(duì)軸承外圈的自由轉(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)附加阻力矩而且加載裝置也不能影響轉(zhuǎn)軸的動(dòng)平衡。這正是本課題的難點(diǎn)，它使得采用普通的加載是不可行的5.1.1 本課題的研究意義隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品性能的要求越來(lái)越高。這使得人們對(duì)試驗(yàn)機(jī)性能的要求也越來(lái)越高。所以提高試驗(yàn)機(jī)的任何一部分裝置的性能對(duì)試驗(yàn)機(jī)整體性能的提高都是有重要作用的。本課題所研究的轉(zhuǎn)軸端部加載是機(jī)械試驗(yàn)機(jī)與試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。而加載又是試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。所以加深對(duì)加載的研究對(duì)試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)很有幫助。5.1.2 本課題的研究?jī)?nèi)容及主要工作本課

10、題的任務(wù)實(shí)際上就是在一根成懸臂狀的軸端裝了一個(gè)滾動(dòng)軸承，現(xiàn)在要在軸承外圈上加上不同的載荷，在軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，載荷的方向可由徑向逐步變換為軸向。但加載后不能對(duì)軸承外圈的自由轉(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)附加阻力矩而且加載裝置也不能影響轉(zhuǎn)軸的動(dòng)平衡。所以常規(guī)的加載方法是不行的。本課題可以進(jìn)行研究的思路有三條。(1)模擬加載技術(shù)模擬加載技術(shù)是在計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)的基礎(chǔ)上提出的一種加載技術(shù)。它是指控制加載裝置使其按照給定運(yùn)行方式和預(yù)定的載荷譜運(yùn)轉(zhuǎn)，從而模擬各種實(shí)際工作情況22O當(dāng)然它也可以模擬本課題的軸端部加載的情況。(2)電磁加力器加載本課題要求在軸承外圈上加上不同的載荷，但加載后不能對(duì)軸承外圈的自由轉(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)附加阻力矩而且

11、加載裝置也不能影響轉(zhuǎn)軸的動(dòng)平衡。采用直接式非接觸電磁加力原理，設(shè)計(jì)制造電磁加力器，配以非接觸的精密電容式位移計(jì)進(jìn)行加載性能試驗(yàn)無(wú)疑是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。(3)機(jī)械加載機(jī)械加載的思路是在軸端部套上同心圓環(huán)。問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)這些圓環(huán)的快速可靠的聯(lián)接。因?yàn)槟M加載技術(shù)和電磁加力器加載分別在參考文獻(xiàn)22,23和參考文獻(xiàn)13中有詳細(xì)而完整的研究。雖然不是專門(mén)針對(duì)軸端部加載的，但方法是一樣的。所以本文只研究機(jī)械加載的方法。本文從機(jī)械可拆卸快速聯(lián)接入手研究本課題。本文的主要工作為：(1)轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度剛度計(jì)算以及電機(jī)選擇雖然本課題主要是方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但必要的強(qiáng)度剛度計(jì)算也是要的。根據(jù)滾動(dòng)軸承內(nèi)部摩擦力矩，還要計(jì)算電機(jī)

12、的功率并選擇合適的電機(jī)。(2)整個(gè)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)方案的設(shè)計(jì)由于在加載過(guò)程中軸本身也要能從水平到垂直擺動(dòng)，以使載荷從徑向變?yōu)檩S向。所以在本課題還要設(shè)計(jì)整個(gè)轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)方案。旋轉(zhuǎn)方案可以由人工完成就可以，不用再為旋轉(zhuǎn)方案選電機(jī)。所以要設(shè)計(jì)的就是旋轉(zhuǎn)臺(tái)的自鎖方案。(3)圓柱體零件的快速聯(lián)接設(shè)計(jì)該選題的基本方法就是往外圈上套上不同的同心圓柱體，主要解決的問(wèn)題是這些圓柱體如何方便連接。第2章總體設(shè)計(jì)本章介紹了本課題的總體設(shè)計(jì)。6 .1轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度剛度計(jì)算以及電機(jī)選擇雖然本課題主要是方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但必要的強(qiáng)度剛度計(jì)算也是要的。根據(jù)滾動(dòng)軸承內(nèi)部摩擦力矩，還要計(jì)算電機(jī)的功率并選擇合適的電機(jī)。而且轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度只有40

13、mm,滾動(dòng)軸承及其它零件在轉(zhuǎn)軸的固定是需要通過(guò)轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度剛度計(jì)算對(duì)軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)確定的。然后給出未加載前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。7 .2旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案的設(shè)計(jì)由于在加載過(guò)程中軸本身也要能從水平到垂直擺動(dòng)，以使載荷從徑向變?yōu)檩S向。所以在本課題還要設(shè)計(jì)整個(gè)轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)方案。本文的作法是設(shè)計(jì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，然后再把加載裝置固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上。由于整軸的轉(zhuǎn)動(dòng)要求在任何位置能固定住，而轉(zhuǎn)動(dòng)用人工就可以了。所以旋轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)的主要工作就是設(shè)計(jì)能讓旋轉(zhuǎn)臺(tái)在任意位置固定的自鎖裝置。8 .3圓柱體零件的快速聯(lián)接設(shè)計(jì)本課題研究的基本方法就是往6204滾動(dòng)軸承外圈上套上不同的同心圓柱體。而這也是軸端部加載的核心問(wèn)題。主要解決的問(wèn)題是這些圓

14、柱體如何方便連接。這些圓柱體零件的連接必須快速可靠，并且不能對(duì)滾動(dòng)軸承造成損傷。本文主要從機(jī)械可拆卸聯(lián)接設(shè)計(jì)入手解決問(wèn)題。9 .4旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案和加載方案設(shè)計(jì)的CAD繪圖本課題的最終研究結(jié)果是幾種旋轉(zhuǎn)臺(tái)和加載方案，很少涉及到制造問(wèn)題，但必要的結(jié)構(gòu)尺寸還是需要的。所以在以上研究的基礎(chǔ)上，以上的方案都要給出CAD圖。第3章轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度剛度計(jì)算以及電機(jī)選擇本章介紹了轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、剛度校核及電機(jī)選擇。并最終給出了轉(zhuǎn)軸在未加載前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，為軸端部加載方案與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備工作。10 .1電機(jī)功率計(jì)算及選型轉(zhuǎn)軸端部加載的過(guò)程中，電機(jī)的功率主要消耗在滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的摩擦力矩上。所以為了確定電機(jī)的

15、功率，需要算出整個(gè)系統(tǒng)在所加載荷為30N時(shí)的總摩擦力矩。即求整個(gè)系統(tǒng)在所加載荷為30N時(shí)滾動(dòng)摩擦力矩和滑動(dòng)摩擦力矩。3.1.1摩擦力矩計(jì)算根據(jù)參考文獻(xiàn)24可得到軸承的摩擦力矩的計(jì)算公式如下：dT=NF(3.1)2其中：T為軸承摩擦力矩，Nmm；為軸承摩擦因數(shù)；F為軸承載荷，N,F=jFa2+Fr2(Fa,Fr分別為軸向載荷和徑向載荷)d0為軸承內(nèi)徑，mm；g根據(jù)以上公式，本文計(jì)算了轉(zhuǎn)軸的滾動(dòng)軸承摩擦力矩和滑動(dòng)摩擦力矩，從而得出總的摩擦力矩。(1)滾動(dòng)軸承摩擦力矩TgTg=Tg1+Tg2(3.2)加載引起的滾動(dòng)摩擦力矩：(3.3)dqTa1F3=0.45Nmmg1g32其中:g為深溝球軸承摩擦因

16、數(shù)，這里取0.0g24015F3為滾動(dòng)軸承處的外加載荷，F(xiàn)3=30N；dg為滾動(dòng)軸承內(nèi)徑，任務(wù)書(shū)中要求為20mm；g因?yàn)楸敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)的加載采用在滾動(dòng)軸承的外圈套上圓柱形零件的方法，所以在軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，載荷的方向在由徑向變換為軸向的過(guò)程中圓柱形零件提供給軸承的載荷大小始終不變。于是這里f3可取最大載荷30N。滾動(dòng)軸承自重引起的滾動(dòng)摩擦力矩：dgTn9=叱mg=0.45Nmm(3.4)g2gg2其中：mg為6204深溝球軸承的質(zhì)量，查閱參考文獻(xiàn)24得mg=0.103kg；綜上所述，滾動(dòng)軸承摩擦力矩T=工1Tn2=0.465Nmmggg©(2)滑動(dòng)軸承摩擦力矩Th1,Th2本課題中轉(zhuǎn)軸的材

17、料選用45鋼,它的密度為P45鋼=7.85g/cm3。它的體積粗略計(jì)算為:兀S3一d軸l軸de3=12.56cm(3.5)于是它的質(zhì)量可由式(3.6)計(jì)算*由=P45鋼V軸x0.0986kg(3.6)由于軸的質(zhì)量很小，對(duì)滑動(dòng)摩擦力矩的影響很小，所以在計(jì)算滑動(dòng)摩擦力矩的過(guò)程中忽略軸的自重。對(duì)于滑動(dòng)軸承，摩擦因數(shù)Nh一般取0.01:0.02,有時(shí)也取到0.1：0.225。為保險(xiǎn)起見(jiàn)取氣為0.15o滑動(dòng)軸承1的滑動(dòng)摩擦力矩dhTh1=NhF1=42Nmm(3.7)2其中：F1為滑動(dòng)軸承1處所受的載荷，由后面轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度計(jì)算中得F1=70N；dh為滑動(dòng)軸承內(nèi)徑，dh=20mm；滑動(dòng)軸承2的滑動(dòng)摩擦力矩dh

18、Th2=NhF2二60Nmm(3.8)2其中：F2為滑動(dòng)軸承2處所受的載荷，由后面轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度計(jì)算得F2=100N;雖然還沒(méi)算出電機(jī)功率以及軸受到的扭矩，從而無(wú)法進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但轉(zhuǎn)軸的軸向尺寸是可以確定的，從而可進(jìn)行受力分析求出后和F2。這部分的計(jì)算統(tǒng)一都放在軸的強(qiáng)度計(jì)算中進(jìn)行。并且經(jīng)過(guò)分析可得出當(dāng)軸和地面角度為零時(shí)，F(xiàn)1+52的值取到最大值170N。并且同時(shí)，F(xiàn)1=70N,F2=100N。對(duì)滑動(dòng)軸承內(nèi)徑而言，其實(shí)在沒(méi)有算出電機(jī)功率以及軸受到的扭矩的前提下就無(wú)法按軸的扭轉(zhuǎn)初步確定軸的最小軸徑，然后設(shè)計(jì)出滑動(dòng)軸承內(nèi)徑。而算出電機(jī)功率以及軸受到的扭矩就必須確定滑動(dòng)軸承內(nèi)徑?？雌饋?lái)前后似乎矛盾，但并

19、不是束手無(wú)策了。因?yàn)殡姍C(jī)的功率消耗基本上只有滾動(dòng)摩擦力矩和滑動(dòng)摩擦力矩，所以可以預(yù)想最終得出的電機(jī)功率是一個(gè)并不大的數(shù)值。本文的做法是先假定一個(gè)比較保險(xiǎn)的滑動(dòng)軸承內(nèi)徑，這里取滑動(dòng)軸承內(nèi)徑dh=20mm,由此算出電機(jī)功率以及軸受到的扭矩，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度剛度計(jì)算。如果最終強(qiáng)度剛度都滿足要求，則就最終確定滑動(dòng)軸承內(nèi)徑dh=20mm,否則再加大滑動(dòng)軸承內(nèi)徑重新計(jì)算直到強(qiáng)度剛度都滿足要求。(3)總摩擦力矩T總+Th1+Th2=102.465Nmm(3.9)3.1.2電機(jī)功率電機(jī)功率可由式(3.10)計(jì)算：%nP=10.73w(3.10)9550其中：n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，暫取為1000r/min；理論上電

20、機(jī)功率只要大于10.73w就能保證轉(zhuǎn)速為1000r/min，但考慮由于制造、安裝誤差帶來(lái)的附加摩擦力，電機(jī)功率還是要50w以上。并且電機(jī)要可調(diào)速，經(jīng)查詢，可用的電機(jī)規(guī)格為功率為60w的可調(diào)速小功率電機(jī)。圖3.1為一種可行的可調(diào)速小功率電機(jī)。電機(jī)的相關(guān)參數(shù)見(jiàn)附錄。WtMt(3.11)其中：w為轉(zhuǎn)軸的抗扭截面系數(shù)，且w=0.2d.2轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考參考文獻(xiàn)14本文轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按如下步驟進(jìn)行。3.2.1初步確定軸的最小直徑（按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算）軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為（d為轉(zhuǎn)軸最小軸徑處直徑），mm3；tt為轉(zhuǎn)軸許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，這里取0=35MPa14;轉(zhuǎn)軸最小軸徑d±31&qu

21、ot;一=2.45mm。0.2t3.2.2轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)初步確定軸的最小直徑，再結(jié)合參考文獻(xiàn)14中軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，本文對(duì)本課題中的轉(zhuǎn)軸作了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖3.2o3.2,3按彎扭合成應(yīng)力校核轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度(1)轉(zhuǎn)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖(即力學(xué)模型)通過(guò)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文確定了軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸、軸上零件的位置、以及外載荷和支反力的作用位置。此時(shí)軸上載荷已可以求得，因而可按彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。但直接計(jì)算是很難得，所以為了簡(jiǎn)化計(jì)算，本文做了軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖即力學(xué)模型。具體見(jiàn)圖3.3o(2)彎矩圖和扭矩圖要得到轉(zhuǎn)軸的彎矩圖和扭矩圖必須進(jìn)行如下計(jì)算。首先由受力分析和已知條件可得如下

22、方程式：F1F3cos：=F2F1，6+F310sina=F314-cosa(3.12)F3=30N在求電機(jī)功率時(shí)要按F1+F2的值最大的情況下計(jì)算，所以需要研究F1+F2最大時(shí)軸與地面的夾角a的取值。解式(3.12)可得F1+F2=840cosa-600sina+30cosa觀察可發(fā)現(xiàn)F1+F2的值是一個(gè)自變量為a的函數(shù)。于是我們得到一個(gè)函數(shù)式如下：f(ot)=840cosa-600sina+30cosa(3.13)為了研究F1+F2在什么情況下取最大值，可以對(duì)式(3.13)進(jìn)行求導(dǎo)。求導(dǎo)的結(jié)果如下：f/(a)=-870sina-600cosa(3.14)E一.一/,、一.之.因?yàn)閟ina,

23、cosa在aw0,90內(nèi)大于零，所以f(a)<0在aw0,90內(nèi)恒成立。這也說(shuō)明f(a)在口w0,90內(nèi)是單調(diào)遞減的，那么F1+F2的最大值就發(fā)生在a=0°的時(shí)候，即軸平行于地面的時(shí)候。令a=01則方程式(3.12)就變?yōu)槿缦滦问剑篎iF3=F2什16=F314(3.15)F3-30N解式(3.15)得F1=70N,F2=100N最大彎矩MF16F310sin1=F314cos：maxi33我們?cè)儆^察上式可發(fā)現(xiàn)最大彎矩也是在a=0口時(shí)取得。最大彎矩Mmax=F314cosa=420Nmm。imax3綜上分析，可發(fā)現(xiàn)軸的最大支反力和最大彎矩都在發(fā)生在軸平行地面時(shí)。所以很有必要仔細(xì)

24、研究軸平行地面時(shí)的情況，而且剛度也按軸平行地面時(shí)來(lái)校核。并且根據(jù)以上計(jì)算，以下分別作了軸平行地面時(shí)的計(jì)算簡(jiǎn)圖和彎扭圖，分別見(jiàn)圖3.4和圖3.5o圖3.5(3)彎扭合成強(qiáng)度校核軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為仃caca圖3.4軸平行地面時(shí)的計(jì)算簡(jiǎn)圖M2(1T)2=20.03MPa引仃(3.16)其中：420Nmm；102.465Nmm；oca為轉(zhuǎn)軸的計(jì)算應(yīng)力，MPa；caM為轉(zhuǎn)軸所受的彎矩，這里取彎矩圖中的最大值T為轉(zhuǎn)軸所受的扭矩，這里取扭矩圖中的最大值W為轉(zhuǎn)軸的抗彎截面系數(shù)，W=%=21.195,d取轉(zhuǎn)軸軸徑的最小值6mm；32仃為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力，查表的o=60MPa；所以軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

25、符合強(qiáng)度要求。3.3轉(zhuǎn)軸剛度計(jì)算軸的彎曲剛度以撓度或偏轉(zhuǎn)角來(lái)度量；扭轉(zhuǎn)剛度以扭轉(zhuǎn)角來(lái)度量。軸的剛度校核計(jì)算通常是計(jì)算出軸在受載時(shí)的變形量，并控制其不大于允許值。24所以轉(zhuǎn)軸的剛度校核應(yīng)分為彎曲剛度校核和扭轉(zhuǎn)剛度校核。3.3.1彎曲剛度校核軸的彎曲剛度計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3.6o軸的彎曲剛度計(jì)算又分為撓度校核和偏轉(zhuǎn)角校核。(1)轉(zhuǎn)軸的撓度校核對(duì)于光軸，軸的彎曲剛度校核可直接用材料力學(xué)中的公式計(jì)算其撓度或偏轉(zhuǎn)角。但本文所涉及的軸是階梯軸，根據(jù)參考文獻(xiàn)14的做法是用當(dāng)量直徑法做近似計(jì)算。即把階梯軸看成是當(dāng)量直徑為dv的光軸,再按材料力學(xué)中的公式計(jì)算。本文中轉(zhuǎn)軸的當(dāng)量直徑為(3.17)JL14=i0.53.5

26、T=20.9mmd：:204234254204其中：h為階梯軸第i段的長(zhǎng)度，mm；di為階梯軸第i段的直徑，mm；L為階梯軸的計(jì)算長(zhǎng)度，mm；根據(jù)材料力學(xué)公式最大撓度為27F3L3_6wmax=6.97父10mm<w(3.18)其中：E為彈性模量，45鋼的彈性模量為E=210GPa；,二d：一，一4I為軸的極慣性矩，I=-=18751.69mm；32w為軸的允許撓度，按一般用途軸查表得w=(0.0003:0.0005)L,mm；所以軸的撓度符合要求。圖3.6軸的彎曲剛度計(jì)算簡(jiǎn)圖(2)軸的偏轉(zhuǎn)角校核根據(jù)材料力學(xué)公式最大偏轉(zhuǎn)角為2729max=-3=0.746M10"rad<

27、9(3.19)max2ei其中：代為軸的允許偏轉(zhuǎn)角，按滑動(dòng)軸承查表得9=0.001rad；所以軸的偏轉(zhuǎn)角符合要求。3.3.2扭轉(zhuǎn)剛度校核軸每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角為1441=5.73104丁L/G6Tli3Z上=3.47父10mw叼（3.2。）i11pi其中：G為材料的剪切彈性模量，對(duì)于鋼材,1為階梯軸受扭矩作用的長(zhǎng)度，由圖G=8.1"04MPa；3.4和圖3.5可知L/=31mm；TJ,Ipi為分別代表階梯軸第i段上所受的扭矩、長(zhǎng)度、和極慣性矩;5為軸的允許扭轉(zhuǎn)角，對(duì)于一般傳動(dòng)軸可取根據(jù)扭矩和極慣性矩的不同軸段數(shù)可分為叩=0.5:1（口）/m；一一6TL6段，于是式（3.20）中£

28、上的計(jì)算如下:i11pi_6T|i102.456Nmmx6mm102.456Nmmx5mm60.456Nmm6mm上44i4Ipi二1644二2044二2044pmmmmmm3232320.456Nmm3mm0.456Nmm0.5mm0.456Nmm3.5mm+A+A+A444二204-234二254mmmmmm0.456Nmm7mm=0.152N/mm2323232二2044mm32所以軸的扭轉(zhuǎn)角符合要求4未加載前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖根據(jù)以上計(jì)算可以最終確定軸未加載前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體見(jiàn)圖3.7圖3.7軸未加載前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖第4章旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案的設(shè)計(jì)本章介紹了四種旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案的設(shè)計(jì)，并分析了優(yōu)缺點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)

29、的主要工作就是設(shè)計(jì)能讓旋轉(zhuǎn)臺(tái)在任意位置固定的自鎖裝置，其中旋轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)都由人工完成。其中前三種方案的自鎖裝置是鑒見(jiàn)相關(guān)參考資料及生活中的一些機(jī)械裝置設(shè)計(jì)出來(lái)的，最后一種方案則完全是自行設(shè)計(jì)的。4.1旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案一該方案旋轉(zhuǎn)臺(tái)的自鎖采用固定繩索的方法。其三維造型圖見(jiàn)圖4.1圖4.1旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案一三維造型圖該方案中繩索的固定采用輪式偏心夾緊。輪式偏心夾緊是一種夾緊聯(lián)接。因?yàn)楸菊轮兴O(shè)計(jì)的方案一和方案二都是依據(jù)夾緊聯(lián)接設(shè)計(jì)的，這里就簡(jiǎn)單介紹一下夾緊聯(lián)接。夾緊聯(lián)接是一種通過(guò)摩擦阻力作用實(shí)現(xiàn)的連接，以?shī)A緊力產(chǎn)生的摩擦力來(lái)固定被聯(lián)接零件的相對(duì)位置。通過(guò)夾緊產(chǎn)生的摩擦阻力的原理和過(guò)盈配合類似，但過(guò)盈聯(lián)接是不可拆

30、卸的，而夾緊聯(lián)接既有過(guò)盈聯(lián)接的效果又有快速拆裝的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的自鎖來(lái)說(shuō)是一種比較可行的方法。15圖4.1中的綠色零件就是本文設(shè)計(jì)的輪式偏心夾緊裝置。類似的偏心夾緊裝置在參考文獻(xiàn)15和參考文獻(xiàn)16中都有提到。其中參考文獻(xiàn)15中有較詳細(xì)的介紹偏心夾緊裝置的內(nèi)容。本文采用的是輪式偏心夾緊裝置，參考文獻(xiàn)15中還提到其他的夾緊裝置。那些夾緊裝置都是不錯(cuò)的選擇，本章方案三就采用了另一種夾緊裝置。圖4.2展示了輪式偏心夾緊件的各種構(gòu)造。通過(guò)固定繩索繩索來(lái)達(dá)到旋轉(zhuǎn)臺(tái)任意位置的自鎖是一種比較容易想到的方法。而且旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)也比較方便。通過(guò)夾緊獲得的夾緊力來(lái)自鎖相比其他自鎖方式顯得不是很可靠，但本文所設(shè)計(jì)的偏心

31、輪夾緊裝置卻很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。以下本文將結(jié)合圖4.3來(lái)說(shuō)明本文所設(shè)計(jì)的偏心輪夾緊裝置的特殊之處。分別處于水平位置和垂直的偏心輪圖4.3旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案一的夾緊裝置圖解本文所設(shè)計(jì)的偏心輪夾緊裝置的偏心距為2mm。圖4.3顯示了偏心輪在水平和垂直位置的情況。顯然偏心輪在A位置時(shí)是處于松開(kāi)狀態(tài)，在B位置時(shí)是處于夾緊狀態(tài)。偏心輪從A位置到B位置，偏心輪處于越來(lái)越緊的狀態(tài)。那么當(dāng)偏心輪夾住繩索時(shí)由于摩擦力的作用偏心輪有向瞬時(shí)針轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，于是旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的東西越重偏心輪也會(huì)夾得越緊。雖然可靠性的問(wèn)題解決了，但用繩索畢竟不是很穩(wěn)定，所以還需要設(shè)計(jì)其它的旋轉(zhuǎn)方案。該方案旋轉(zhuǎn)臺(tái)的自鎖采用螺紋自鎖的方法。其三維造型圖見(jiàn)

32、圖4.4圖4.4旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案二三維造型圖2旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案二方案二采用螺紋自鎖的方法使得旋轉(zhuǎn)臺(tái)的自鎖非?？煽?。該方案是鑒見(jiàn)生活中常用的液化石油氣鋼煤氣管道的連接而設(shè)計(jì)的。圖4.4中的綠色零件內(nèi)孔車(chē)螺紋而灰色零件內(nèi)孔不車(chē)螺紋。通過(guò)旋轉(zhuǎn)綠色零件就可以控制黃色螺桿的升降，從而控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。在綠色零件和灰色套筒零件間還可以裝上軸向滾動(dòng)軸承，從而使綠色零件的旋轉(zhuǎn)變的輕松一些。用該方案作為加載系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)，在加載的過(guò)程中是很穩(wěn)定。而且旋轉(zhuǎn)臺(tái)的自鎖非?？煽?。但它的旋轉(zhuǎn)并不方便。比如旋轉(zhuǎn)臺(tái)從圖4.4所示的位置轉(zhuǎn)到垂直位置，它的旋轉(zhuǎn)就沒(méi)方案一方便。3旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案三該方案旋轉(zhuǎn)臺(tái)的自鎖采用卡箍夾緊聯(lián)接的方法。其三維造型圖

33、見(jiàn)圖4.5圖4.5旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案三三維造型圖卡箍夾緊聯(lián)接按結(jié)構(gòu)情況及應(yīng)用情況可分為三種：轂箍式夾緊聯(lián)接、管箍式夾緊聯(lián)接和帶箍式夾緊聯(lián)接其中轂箍結(jié)構(gòu)比較強(qiáng)緊，一般用于受力較大的聯(lián)接，常用于傳遞扭矩和軸向力。轂箍構(gòu)造視所需彈性大小及安裝使用情況，又有三種類型。由于附加切口的彈性轂部能使轂箍加大彈性變形，使轂部的鋼性變得均勻，從而能夠增大夾緊力并能使夾緊力較均勻分布。15因?yàn)橐陨显蛟摲桨覆捎眠@種結(jié)構(gòu)作為旋轉(zhuǎn)臺(tái)的自鎖裝置。圖4.6為一種帶有附加切口的彈性轂部。方案三的自鎖裝置正是鑒見(jiàn)該結(jié)構(gòu)。旬b)圖4.6帶有附加切口的彈性轂部15方案三的夾緊聯(lián)接比較可靠也比較穩(wěn)定，并且轉(zhuǎn)動(dòng)方便。缺點(diǎn)是它的可靠性、穩(wěn)定性

34、、轉(zhuǎn)動(dòng)方便性都不是四種方案中最好的。4旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案四該方案旋轉(zhuǎn)臺(tái)的自鎖采用一種特殊的螺紋自鎖的方法。其三維造型圖見(jiàn)圖圖4.7旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案四三維造型圖方案四的自鎖裝置是完全自行設(shè)計(jì)的。它不同于以上三種方案中的任意一種。它的結(jié)構(gòu)類似方案三，但卻不是用夾緊力來(lái)自鎖。它有螺紋聯(lián)接，卻又不同于常規(guī)的螺紋聯(lián)接。應(yīng)該說(shuō)它是一種類似螺紋聯(lián)接的形鎖合自鎖裝置。標(biāo)渲：相目ght油m19735.15072x11圖4.8普通螺紋的基本牙型和基本尺寸28圖4.7中灰色零件和黃色螺桿配合的部分是螺紋牙型的平行槽，槽的截面尺寸按照?qǐng)D4.8設(shè)計(jì)這部分也是方案四的創(chuàng)新之處。通過(guò)螺紋牙型的平行槽來(lái)模擬螺紋聯(lián)接，相當(dāng)于無(wú)數(shù)個(gè)螺紋聯(lián)接。

35、另外螺紋牙型的平行槽的設(shè)計(jì)為了真正的模擬螺紋聯(lián)接，并不是隨意地加工幾條平行槽上去就可以的。以下將結(jié)合圖4.9說(shuō)明平行槽設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)問(wèn)題。4:1圖4.9旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案四CAD圖部分方案四螺紋聯(lián)接采用M6x1配合，那么相應(yīng)的平行槽之間的間距也為螺距1。而且圖4.9中剖面圖的左右平行槽要相差半個(gè)螺距0.5。原理上只要圖4.7中的黃色螺桿不松動(dòng)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)是絕對(duì)不會(huì)動(dòng)的，而螺紋的放松時(shí)很容易的。而且方案四稍作改進(jìn)就能有壓緊力輔助自鎖，這使得方案四非常可靠和穩(wěn)定。在旋轉(zhuǎn)地方便性上，它和方案三是一樣都很放便的，在這一點(diǎn)上明顯優(yōu)于方案一和方案二。不足的是方案四是本文完全自行設(shè)計(jì)的，它的可行性停留在理論。它不像前幾種方

36、案是鑒見(jiàn)相關(guān)參考資料及生活中的一些機(jī)械裝置設(shè)計(jì)出來(lái)的，是肯定可以實(shí)現(xiàn)的。方案四的可行性其實(shí)尚待實(shí)踐檢驗(yàn)。第5章加載方案的設(shè)計(jì)本章介紹了四種加載方案的設(shè)計(jì)，并分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。因?yàn)楸疚闹谎芯繖C(jī)械加載的方法，所以本章的基本方法就是往6204滾動(dòng)軸承外圈上套上不同的同心圓柱體。主要解決的問(wèn)題是這些圓柱體如何快速又方便的連接。其實(shí)本課題的同心圓柱體零件的可拆卸快速聯(lián)接的方案設(shè)計(jì)了很多套。由于很多方案原理都類似,所以本文就不一一介紹了。從總體上，本章把這些加載方案分成整體式加載和分體式加載兩大類。.1整體式加載方案整體式加載顧名思義就是滾動(dòng)軸承外圈上套的同心圓柱體如圖5.1所示是一體的。同心圓柱體的材料選

37、用不銹鋼3cr13ni7si2,它的密度為8.0g/cm3。圖5.1整體式同心圓柱體因?yàn)楸菊n題要求所加載荷分別為10N、20N、30N。按以上所選的同心圓柱體的材料和圖5.1所示的同心圓柱體的結(jié)構(gòu)形式，不算上連接件的重量，整體式加載同心圓柱體的外徑分別為117.5mm、159.4mm、192.4mm。整體式加載實(shí)際上要做的就是對(duì)同心圓柱體零件做軸向固定。另外需要注意的是無(wú)論是整體式加載還是分體式加載，連接件都要對(duì)稱布置以避免影響轉(zhuǎn)軸的動(dòng)平衡。整體式加載方案一該方案的軸向固定采用非常常見(jiàn)的螺紋連接的方法。其三維造型圖見(jiàn)圖5.2圖5.2整體式加載方案一三維造型圖螺紋聯(lián)接是一種很常見(jiàn)又很可靠的聯(lián)接方

38、法。由于螺栓是標(biāo)準(zhǔn)件，所以該方案實(shí)現(xiàn)起來(lái)很容易，是四種方案中最容易實(shí)現(xiàn)的方案。但相比而言該方案是四種方案中聯(lián)接最不快速的。整體式加載方案二該方案的軸向固定采用擋片的方法。其三維造型圖見(jiàn)圖5.3圖5.3整體式加載方案二三維造型圖該方案是在整體式加載方案一的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的。它也有螺栓，但并不是用螺栓作軸向固定。它是用螺栓和圓柱體之間的藍(lán)色擋片作軸向固定的。這個(gè)改進(jìn)使得同心圓柱體零件的聯(lián)接可以更快速。而且該方案的可實(shí)現(xiàn)性也是比較好的。相比分體式加載在電機(jī)工作的時(shí)候，整體式更穩(wěn)定。5.2分體式加載方案分體式加載顧名思義就是滾動(dòng)軸承外圈上套的同心圓柱體如圖5.4所示是分開(kāi)的。同心圓柱體選用的材料與整體

39、式加載相同。圖5.4分體式同心圓柱體整體式加載同心圓柱體的外徑分別為117.5mm、159.4mm、192.4mm,而相應(yīng)的分體式的同心圓柱體的外徑分別為105.4mm、129.4mm、144.6mm。整體式加載方案的尺寸顯然太大了，而這一點(diǎn)分體式就有明顯的優(yōu)勢(shì)。而且分體式同心圓柱體的軸向固定顯然比整體式要可靠。分體式加載方案要做的就是如何快速可靠地聯(lián)接分體式同心圓柱體的兩半部分。分體式加載方案一該方案的同心圓柱體的兩半部分的聯(lián)接采用彈簧鋼片聯(lián)接的方法。其三維造型圖見(jiàn)圖圖5.中彈簧鋼片5.2.2圖5.5分體式加載方案一三維造型圖5中的黃色零件是由彈簧鋼片彎制而成，厚度為1。加載時(shí)，黃色零件從軸

40、向插入。而且圖5.A與B間的距離裝配前比裝配后小，從而會(huì)有一個(gè)壓緊力使彈簧鋼片有軸向固定。圖5.6分體式加載方案一CAD圖部分分體式加載方案二該方案的同心圓柱體的兩半部分的聯(lián)接采用一種快鎖聯(lián)接的方法。其三維造型圖見(jiàn)圖圖5.7分體式加載方案二三維造型圖圖5.7中的黃色零件是一種磁性材料。該方案就是快鎖聯(lián)接中利用磁性見(jiàn)對(duì)鋼鐵的磁性吸力作為鎖緊力的磁性力鎖緊快鎖。由于同心圓柱體的一半有5N的重量，為保險(xiǎn)起見(jiàn)，該方案的磁鐵選用強(qiáng)力磁鐵。強(qiáng)力磁鐵也有很多種,比如欽鐵硼強(qiáng)力磁鐵、磁鋼、鐵氧體黑磁普通磁鐵和橡膠磁鐵等。本文是用磁鋼作為磁性材料以達(dá)到快鎖的目的。顯然該方案是四種方案中聯(lián)接最方便的一種。結(jié)論本文

41、主要進(jìn)行了轉(zhuǎn)軸端部加載方案與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究，主要成果及結(jié)論如下：本課題研究可以進(jìn)行的思路有三條：分別是模擬加載技術(shù)、電磁加力器加載、機(jī)械加載。而本文只研究機(jī)械加載的方法，并從機(jī)械可拆卸快速聯(lián)接設(shè)計(jì)入手研究本課題。本文先是介紹了轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、剛度校核及電機(jī)選擇。并最終給出了轉(zhuǎn)軸在未加載前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，為軸端部加載方案與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)做了準(zhǔn)備工作。在以上準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)上，本文根據(jù)本課題的要求本文設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)軸端部加載系統(tǒng)的四套旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案和四套加載方案并分析了優(yōu)缺點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案設(shè)計(jì)的主要工作就是設(shè)計(jì)能讓旋轉(zhuǎn)臺(tái)在任意位置固定的自鎖裝置。加載方案設(shè)計(jì)的主要工作就是同心圓柱體如何快速又方便的聯(lián)接，并且可拆卸。其中旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案四是完全自行設(shè)計(jì)的，可行性尚待實(shí)踐檢驗(yàn)。最后根據(jù)方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畫(huà)出了全部的轉(zhuǎn)軸端部加載系統(tǒng)的四套旋轉(zhuǎn)臺(tái)方案和四套加載方案的CAD圖。本文進(jìn)一步研究的方向是：對(duì)各套方案進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，并且對(duì)各方案的優(yōu)劣作深入的理論分析。當(dāng)然實(shí)踐檢驗(yàn)真理，最好的方法還是通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)方案的好壞。參考文獻(xiàn)1匿名試驗(yàn)機(jī)EB/OL.2李春明.國(guó)外試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化的研究