旋架式加速度过载模拟实验台结构设计与分析_学士学位论文(编辑修改稿)

旋架式加速度过载模拟实验台结构设计与分析_学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

. 小轴承； ； 15. 螺栓； 实体图： 旋架式加速度过载模拟实验台结构设计与分析 学士学位论文 12 图 33 方案实体 图 转臂的长度。 整体高度： 1655mm 箱体底座离转盘的距离： 655mm 以下公式参考《机械设计手册单行本 — 带传动和链传动》 P31表 — 33 选带：胶帆布平带 带速：取 v=10 m/s 20 m/s 小带轮直径： 1d =1100060 n v = 720 10100060   = mm 取 1d =280 mm 大带轮直径 : 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 带长： L=2 +2 ( 1d + 2d )+ 4 )(d 212 d =2 1700+  (250+600)+ 15004 )250(600 2 旋架式加速度过载模拟实验台结构设计与分析 学士学位论文 13 = mm 取 L=5000 mm 小带轮包角 ： 1 =1800  12d d  =1800 1700280107   =1500 挠曲次数： y= Lmv1000 = 5000 1011000  =2 带厚：  = n= 6= mm 设计功率： 工况系数： AK = 小带轮传递功率 ： P= kw 功率 ： Pd= AK P= = kW 1带截面积： A=KKP0dP 胶带单位面积所能传递的基本额定功率： 0P = 包角修正系数： K = 传动布置系数： K = 计算得： A=KKP0dP =  = cm2 1 带宽： b=  A100 =  = 取 b=90 mm 1 0 为带的预紧应力，取 0 = MPa 1有效圆周力： Ft= v dP1000 = 10  =605 N 1作用在轴上的力： Fr= 2sin2 10  A= 0 = N 轴设计的主要包括结构设计和工作能力计算两方面的内容： （ 1）轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，旋架式加速度过载模拟实验台结构设计与分析 学士学位论文 14 合理地确定轴的结构形式和尺寸。 轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。 因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。 （ 2）轴的工作能力计算是指轴的强度、刚度和震动稳定性等方面的计算。 多数情况下，轴的 工作能力主要取决于轴的强度。 这时只需对轴进行强度计算，以防止锻裂和塑性变形。 而对刚度要求高的轴和受力的细长轴，还应进行刚度计算，以防止工作是产生过大的弹性变形。 轴的设计 设计过程如下：以下数据均出自《机械设计》 先按式（ 152）初步估算轴的最小直径。 选取轴的材料为 45 号钢，调质处理。 根据表 153，取 A0=126,于是得 dmin=A0  41 13β1n P=126  43 = mm P1=P 总 = = kW β为空心轴内外径比 ,取 β= 为安全，乘安全系数 ， d= = mm，现取 d=60 mm 考虑轴上开有两个键槽应增大 10%15%即 d=70 mm. 输出轴的最小直径显然是安装下端轴承的直径 dⅠ Ⅱ ，参照轴承设计手册，选取内径 d=70mm，外径 D=125mm 代号为 33214 的圆锥滚 子轴承。 1)拟定轴上零件的装配方案 旋架式加速度过载模拟实验台结构设计与分析 学士学位论文 15 图 34 主轴数据 1 图 34 主轴数据 2 旋架式加速度过载模拟实验台结构设计与分析 学士学位论文 16 图 35 主轴数据 3 2)根据轴向的定位要求确定轴的各段直径和长度 (1)为了满足轴承的轴向的定位要求， Ⅰ Ⅱ 轴段右端需制出一轴肩，参照轴承安装尺寸，故取 Ⅱ Ⅲ 段的直径为 79mm。 Ⅰ Ⅱ 段的长度参照轴承宽度尺寸，现取lⅠ Ⅱ =77mm。 Ⅱ Ⅲ 段的长度暂时定为 53mm。 轴承与轴的配合公差为 H7/r6。 确定轴上圆角和倒角尺寸，取轴端倒角为 2 45176。 （ 2）轴 Ⅲ Ⅳ段为轴与大带轮配合。 根据大带轮直径确定内径 d=110mm，所以取段轴直径 dⅢ Ⅳ =110mm，带轮与轴的配合公差为 H7/r6。 长度方向上，为满足轴向定为，此段轴长应大于大带轮轮缘宽度，取 LⅢ Ⅳ =120mm。 （ 3）轴Ⅳ Ⅴ段为支撑段，考虑受力及带轮直径，现取 dⅣ Ⅴ =170mm， lⅣ Ⅴ =210mm。 （ 4）轴Ⅴ Ⅵ段位支撑板，考虑大带轮外径及安装要求，取代号为 30630 的圆锥滚子轴承配合安装，参照轴承的安装尺寸，取 dⅤ Ⅵ =630mm，  =35mm。 转盘直径d=1300mm， 1 =55mm。 （ 5）轴Ⅵ Ⅶ段位固定夹具段，根据测试件长度及旋转半径尺寸，现取 dⅥ Ⅶ=150mm， lⅥ Ⅶ =1600mm。 3)内轴设计 内轴的作用是：（ 1）将测试件上应变片的引线通过集流环引出； 旋架式加速度过载模拟实验台结构设计与分析 学士学位论文 17 （ 2）在旋转轴发生意外的时候起到一定得保护作用。 图 35 内轴数据 参照主轴，取外径 1d =38mm，内径 2d =24mm，长度 l=1615mm，底部为  100，孔   4均布 底座设计 此方案的底座主要承受装置的压力，因此选用铸造 T250 刚，结构如下图： 具体尺寸入下图： 旋架式加速度过载模拟实验台结构设计与分析 学士学位论文 18 立柱设计 为方便带传动的工作，本方案采用的是八根支撑整个试验台结构，由于立柱只承受试验台的压力，整个装置的扭矩可以忽略，因此拟定这八根立柱的材料为铸钢TH250,具体尺 寸如下： 旋架式加速度过载模拟实验台结构设计与分析 学士学位论文 19 长 L=370mm，两边联接处厚度各为 20mm 联接孔的定位：在直径为 100mm的圆周上均布   8 的直径孔。 4 主要零件的设计验算 轴的校核 轴强度校核 进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。 这次设计主要是既承受弯矩又承受扭矩的轴（转轴），应按弯扭合成强度条件进行计算。 其计算步骤如下： 1） 作出轴的计算简图（即力学模型） 轴所受的载荷是从轴上零件传来的。 计算时，常将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。 作用在轴上的扭矩，一般从传动件轮毂宽度的中点算起。 通常把轴当作置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关，通过查表确定。 2） 作出弯矩图 根据简图，分别按水平和垂直面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别作出水平面上的弯矩 MH 图和垂直面上的弯矩图 MV；然后按下式计算总弯矩并作出 M 图； M= VH MM 22  3） 作出弯矩图 4） 校核轴的强度 已知轴 的弯矩和扭矩后，可针对某些危险截面（即弯矩和扭矩大而轴径可能不足的截面）作弯扭合成强度校核计算。 按第三强度理论，计算应力 σca= ][)(24 12222  W TMWTWM 式中： σca— 轴的计算应力，单位为 MPa。 M— 轴所受的弯矩，单位为 N mm T— 轴所受的扭矩，单位为 N mm W— 轴的抗弯截面系数，单位为 mm3, 旋架式加速度过载模拟实验台结构设计与分析 学士学位论文 20 [σ 1]— 对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。 5）旋转轴的校核 P1=P 总 = = kW n1=ni1=720 =300 r/min T=9550000nP1=9550000 = Nmm 有效圆周力 ： Ft= dT2 =。