畢業(yè)論文終稿-汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)[下載送CAD圖紙 全套打包資料]
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需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)學(xué) 號(hào)： 姓 名： 專 業(yè)： 系 別：指導(dǎo)教師：二○一五年六月I目 錄摘 要 .........................................................................................................................................IIIAbstract ...................................................................................................................................IV第一章 緒論 ...............................................................................................................................11.1 研究背景以意義 ............................................................................................................11.2 汽車安全帶概述 ............................................................................................................11.2.1 定義 ......................................................................................................................11.2.2 起源 ......................................................................................................................11.2.3 基本結(jié)構(gòu)和功能 ..................................................................................................11.3 主要研究?jī)?nèi)容 ................................................................................................................5第二章 總體方案設(shè)計(jì) ...............................................................................................................62.1 安全帶參數(shù)分析 ............................................................................................................62.2 蝸簧疲勞特性試驗(yàn)要求分析 .......................................................................................62.3 蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)方案設(shè)計(jì) ....................................................................................6第三章 總體參數(shù)選定與計(jì)算 ...................................................................................................83.1 安全帶疲勞試驗(yàn)機(jī)技術(shù)參數(shù)選定 ................................................................................83.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 ................................................................................................................83.2.1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 ..............................................................................................83.2.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 .............................................................................................83.2.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 .............................................................................................93.3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 ..................................................................................................103.3.1 傳動(dòng)比計(jì)算 ........................................................................................................103.3.2 各軸的轉(zhuǎn)速 ........................................................................................................103.3.3 各軸的輸入功率 ................................................................................................113.3.4 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 ................................................................................................11第四章 主要零部件的設(shè)計(jì)與選擇 .........................................................................................124.1 渦輪減速器的設(shè)計(jì) ......................................................................................................124.1.1 渦輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì) ........................................................................................124.1.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................................................................................14II4.1.3 軸承的選擇與校核 ............................................................................................184.1.4 鍵的選擇與校核 ................................................................................................184.1.5 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ....................................................................................................194.2 聯(lián)軸器的選用 ..............................................................................................................214.3 曲柄的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................214.4 平帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) ..............................................................................................................224.5 轆轤軸及軸上零件設(shè)計(jì) ..............................................................................................244.5.1 材料的選擇 ........................................................................................................244.5.2 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) ....................................................................................................244.5.3 校核計(jì)算 ............................................................................................................244.6 支承座設(shè)計(jì) ..................................................................................................................27結(jié) 論 .........................................................................................................................................29參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................30致 謝 .........................................................................................................................................31III摘 要汽車安全帶是安全乘駕必需的設(shè)施，其中蝸卷彈簧總成是安全帶的核心部件，其作用是收放帶長(zhǎng)和在扯拉加速度達(dá)到一定值時(shí)進(jìn)行自鎖。而蝸卷彈簧的疲勞特性直接決定安全帶在規(guī)定期限內(nèi)的可靠性及有效性。本文正是設(shè)計(jì)汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)，其由底座、支架、電機(jī)、渦輪減速器、曲柄、滑輪、傳動(dòng)帶、轆轤軸、支柱、升降軸等組成。本次設(shè)計(jì)首先，通過對(duì)汽車安全帶及蝸卷彈簧結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，并分析了蝸卷彈簧疲勞試驗(yàn)要求，在此分析基礎(chǔ)上提出了汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)方案；接著，對(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇；然后，對(duì)各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核；最后，通過 AutoCAD 制圖軟件繪制了該疲勞試驗(yàn)機(jī)總裝圖、傳動(dòng)裝置裝配圖及主要零部件圖。通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AutoCAD 制圖軟件，對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。關(guān)鍵詞：安全帶，蝸卷彈簧，疲勞，試驗(yàn)機(jī)IVAbstractCar seat belts are safe ride necessary facilities, including scroll spring seat belt assembly is the core component of its role is retractable belt length and self-locking in Chela acceleration reaches a certain value. The scroll spring fatigue characteristics directly determine the reliability and effectiveness of the seat belt within the stipulated period. This article is designed to seat belts worm spring fatigue characteristics test machine, which consists of a base, frame, motor, turbine reducer, cranks, pulleys, belts, pulley shaft, strut, lift shafts and other components.The design is first, by making the car seat belts and scroll spring structure and principle analysis, and analysis of the scroll spring fatigue test requirements, the analysis presented in this car seat belts worm spring fatigue testing machine design characteristics on the basis; Next, the main technical parameters were calculated selection; then, all the major parts and components for the design and verification; and finally, through the AutoCAD drawing software to draw a diagram of the fatigue test machine assembly, gear assembly drawing and major components Fig.Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life.Keywords: belts, scroll spring, fatigue testing machineVVIVIIVIII西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1第一章 緒論1.1研究背景以意義汽車安全帶是安全乘駕必需的設(shè)施，其中蝸卷彈簧總成是安全帶的核心部件，其作用是收放帶長(zhǎng)和在扯拉加速度達(dá)到一定值時(shí)進(jìn)行自鎖。而蝸卷彈簧的疲勞特性直接決定安全帶在規(guī)定期限內(nèi)的可靠性及有效性。檢測(cè)蝸卷彈簧疲勞特性是一項(xiàng)必須的重要工作。本課題的主要任務(wù)是按機(jī)械設(shè)計(jì)的功能與可靠性、經(jīng)濟(jì)性與工藝性、操作與安全性等要求，完成汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)。1.2汽車安全帶概述1.2.1定義安全帶具有織帶、帶扣、調(diào)節(jié)件以及將其固定在車內(nèi)的附件，用于在車輛驟然減速或撞車時(shí)通過限制佩戴者身體的運(yùn)動(dòng)以減輕其傷害程度的總成，該總成一般稱為安全帶總成，它包括吸能或卷收織帶的裝置。1.2.2起源最早在 100 多年前，在歐美國家的馬車座位上就已經(jīng)有了安全帶，以防止乘客從馬車上被顛下來。1902 年 5 月 20 日，美國紐約舉行汽車競(jìng)賽。參賽選手沃爾特?貝克工程師害怕在激烈的車賽中翻車受傷，他從學(xué)步幼兒在童車?yán)锉徊紬l系捆防止摔出車外的事例中受到啟發(fā)，也在“魚雷牌”賽車上釘上了幾根繩帶，參賽時(shí)把自己和同伴馬達(dá)技工緊緊系好。競(jìng)賽進(jìn)行中，高速飛馳的“魚雷牌”賽車突然撞上一根垂直地面的鋼軌，騰空跳起，墜入觀眾席，當(dāng)場(chǎng)壓死 2 人，傷 10 人，可是貝克和那位技工卻安然無恙。這便是汽車安全帶的起源。1922 年，賽車場(chǎng)上的跑車開始使用安全帶，1955 年，美國福特汽車裝備了安全帶。而大多數(shù)使用的三點(diǎn)式安全帶卻是瑞典人尼?波林于 1957 年發(fā)明的，他原來在做saab（薩博）的飛機(jī)設(shè)計(jì)工作，到了美國沃爾沃公司后發(fā)明了這個(gè)真正廣泛應(yīng)用的安全帶。1.2.3基本結(jié)構(gòu)和功能（1）安全帶的基本結(jié)構(gòu)西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2轎車安全帶一般由織帶、安裝固定件和卷收器等部件組成，具體結(jié)構(gòu)見下圖(三點(diǎn)緊急鎖止式)：①安全帶固定螺栓 ②織帶 ③鎖舌 ④導(dǎo)向環(huán) ⑤卷收器固定螺栓 ⑥卷收器 ⑦預(yù)張緊器 ⑧鎖扣 ⑨高調(diào)器 ⑩導(dǎo)向片（2）安全帶的組成部分1）織帶：織帶是構(gòu)成安全帶的主體，多用尼龍、聚脂、維尼綸等合成纖維原絲紡編織成寬約 50 毫米，厚約 1.5 毫米的帶子?？棊?yīng)保證作用在佩帶者身體上的壓力沿其全部寬度盡可能均勻分布，而且在負(fù)荷下不發(fā)生扭曲。織帶的主要性能指標(biāo)有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、能量吸收性、寬度、厚度、耐磨性、耐高溫性、耐低溫性、抗水性、耐磨色勞度、耐水色勞度、耐光色勞度、橫向剛度、縱向剛度、燃燒性、氣味性等?？棊У目估瓘?qiáng)度（GB14166－1993）：類別 抗拉強(qiáng)度（ N）腰帶 26700肩帶 17700腰肩連續(xù)帶 22300織帶的寬度（GB14166－1993）：在拉伸載荷為 9810N 的拉力時(shí)，織帶寬度不小于 46mm?？棊扉L(zhǎng)率（GB14166－1993）：在拉伸載荷達(dá)到 196N 狀態(tài)下，在式樣中間部位向兩端各 100mm 處標(biāo)明初始點(diǎn)，測(cè)定拉伸載荷為 11100N 時(shí)兩端點(diǎn)之間的距離。伸長(zhǎng)率不得大于下表要求：①②③④⑤ ⑧⑨⑦⑥⑩西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3類別 伸長(zhǎng)率腰帶 20％肩帶 40％腰肩連續(xù)帶 30％織帶的其他性能要求詳見相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2）安裝固定件：安裝固定件是與車體或座椅構(gòu)件相連接的耳片、插件和螺栓等，它們的安裝位置和牢固性，直接影響到安全帶的保護(hù)效果和乘員的舒適感。特別注意的是，與織帶直接接觸的金屬件應(yīng)當(dāng)經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓に囂幚硐J邊，可在銳邊噴涂塑料，也可增加金屬或塑料制的保護(hù)墊。3）卷收器：織帶卷收機(jī)構(gòu)一般由卷帶筒和卷簧組件組成。卷帶筒是用于收卷和儲(chǔ)存織帶的零件。它可以由金屬?zèng)_壓件組合而成，也可用鋁合金壓鑄件。還有僅用于收卷作用的注塑件卷帶筒。為了使卷帶筒在卷繞織帶時(shí)均衡，其中心纏繞織帶的部分截面最好設(shè)計(jì)成螺旋曲線，其截面螺旋曲線的螺距應(yīng)等于或略大于纏繞織帶的厚度。卷簧組件的主要零件是卷簧，目前卷簧多為彈簧鋼制成的螺旋式平卷簧，其作用是平穩(wěn)地將拉出的織帶卷回卷帶筒。卷收力大小取決于卷簧轉(zhuǎn)矩的大小。①敏感機(jī)構(gòu)：卷收器敏感機(jī)構(gòu)分為織帶拉出加速度敏感型、車輛加速度敏感型和復(fù)合敏感型?？棊舾行徒Y(jié)構(gòu)：它用織帶軸上裝配的慣性板感應(yīng)織帶的拉出加速度。當(dāng)織帶正常拉出和卷入時(shí)，慣性板和中心軸等是同步運(yùn)動(dòng)的，當(dāng)織帶拉出加速度達(dá)到一定值后，慣性板相對(duì)感應(yīng)織帶加速度用的棘爪有一滯后量，使棘爪被推動(dòng)而與棘輪相嚙合，以達(dá)到鎖止的目的。車體敏感型結(jié)構(gòu)：它使用鋼球來感應(yīng)車輛加速度和車體傾斜角度。當(dāng)車輛加速度或車體傾斜角度達(dá)到一定值時(shí)，鋼球滾動(dòng)以推動(dòng)棘爪與棘輪相嚙合，從而達(dá)到鎖止的目的。復(fù)合敏感型機(jī)構(gòu)：復(fù)合敏感型機(jī)構(gòu)是將上述兩種敏感機(jī)構(gòu)組合成一體的機(jī)構(gòu)，可起雙重保護(hù)作用，是目前普遍使用的結(jié)構(gòu)。②鎖止機(jī)構(gòu)：包括收卷機(jī)構(gòu)鎖止式、織帶鎖止式和預(yù)張緊機(jī)構(gòu)。收卷機(jī)構(gòu)鎖止式：無論是通過車感和帶感鎖止，還是直接鎖止卷軸或通過棘爪、棘輪來鎖止卷帶筒，都稱為收卷機(jī)構(gòu)鎖止式。西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4織帶鎖止式：是一種在卷收器上對(duì)織帶進(jìn)行架夾緊鎖止的卷收器?？梢詼p小卷收器在緊急鎖止時(shí)織帶的拉出長(zhǎng)度，一般用于裝有安全氣囊的前排座椅。當(dāng)敏感機(jī)構(gòu)作用時(shí)，首先鎖止卷軸，織帶繼續(xù)拉出時(shí)，只能向拉出方向拉動(dòng)卷帶筒，而不能使卷帶筒旋轉(zhuǎn)，此時(shí)浮動(dòng)的卷帶筒推動(dòng)織帶鎖止機(jī)構(gòu)夾緊織帶，減少織帶在卷帶筒里拉出的長(zhǎng)度。預(yù)張緊機(jī)構(gòu)：預(yù)張緊機(jī)構(gòu)一般由敏感機(jī)構(gòu)和回拉機(jī)構(gòu)組成。由于其制造成本高，一般僅用于裝有安全氣囊的前排座椅。敏感機(jī)構(gòu)是觸發(fā)回拉機(jī)構(gòu)工作的一種裝置，分機(jī)械式和電子式兩種?；乩瓩C(jī)構(gòu)常用爆燃發(fā)生器產(chǎn)生高壓氣體作為回拉動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)織帶的預(yù)張緊。一般預(yù)張緊織帶長(zhǎng)度為 80～150mm。4）導(dǎo)向件導(dǎo)向件是用來改變織帶方向的零件，便于安全帶卷收器的布置，使安全帶能緊貼乘員身體，有效地約束乘員身體運(yùn)動(dòng)，提高乘員佩帶安全帶的舒適性。但由于織帶在通過導(dǎo)向件時(shí)彎曲變形并產(chǎn)生滑動(dòng)阻力，要求導(dǎo)向件表面光滑、摩擦系數(shù)小、圓弧面曲率適中、減小織帶在滑動(dòng)時(shí)的變形和阻力。導(dǎo)向件的織帶滑動(dòng)表面通常有光滑的鍍鉻表面、包涂尼龍層表面、鑲嵌式光滑金屬環(huán)表面及包塑成型表面等。由于鑲嵌金屬環(huán)和包塑成型的導(dǎo)向件與織帶接觸的圓弧面大，因此織帶拉出和回卷時(shí)阻力小。但在制造包塑成型的表面時(shí)，應(yīng)使合模棱角處平滑，有時(shí)合模分型面處設(shè)計(jì)成凹陷狀，以減小織帶拉動(dòng)時(shí)的阻力，避免拉毛織帶。5）鎖扣：鎖扣是既能把乘員約束在安全帶內(nèi)，又能快速釋放的連接裝置。①鎖扣的分類及特點(diǎn)按按鈕位置可分為兩種：一是側(cè)按式，二是頂按式。側(cè)按式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但因按鈕在鎖體的外測(cè)，易于接觸異物而造成誤開鎖，一般開啟力較大。頂按式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但強(qiáng)度較高，其開啟性能穩(wěn)定，而且在鎖體內(nèi)易于安裝安全開關(guān)或警告燈開關(guān)，強(qiáng)制駕駛員使用安全帶，若駕駛員不使用安全帶，則車輛無法啟動(dòng)或警告燈告警。按連接方式可分為兩種：剛性連接式和柔性連接式。柔性連接式又分為鋼絲桿連接式和柔性織帶連接式。西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5剛性型鎖扣：一般用于前座椅帶扣。有時(shí)為了保護(hù)座椅，在與座椅面料接觸處貼上保護(hù)塑料墊，或在剛性支架外面包塑料管或熱塑管。鋼絲型鎖扣：鋼絲外套塑料管或熱塑管，一般用于后座連接較短的鎖扣?？棊玩i扣：一般用于后座的鎖扣，當(dāng)連接部分?jǐn)R在座墊上不使用時(shí)，也便于將鎖頭移至合適的地方。由于帶扣鎖系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)碰撞時(shí)，受力非常大，因此當(dāng)柔性織帶于任何金屬體連接時(shí)，要避免與金屬銳邊接觸，可在銳邊噴涂塑料，也可增加金屬或塑料制的保護(hù)墊。②鎖舌分類及特點(diǎn)鎖舌可分為兩類：平板型鎖舌和折灣型鎖舌。平板型鎖舌在閉鎖時(shí)鎖扣受力情況較好，在受力時(shí)不產(chǎn)生側(cè)向力矩，且制造簡(jiǎn)單。折灣型鎖舌在閉鎖時(shí)按鈕處空間增大，因此在快速解脫時(shí)操作方便。③鎖扣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)鎖扣的設(shè)計(jì)應(yīng)能排除任何不正確使用的可能性，例如后排中主座與邊坐安全帶鎖舌應(yīng)能防止誤插，同時(shí)要特別保證鎖扣不能處于部分嚙合的位置，因此在帶扣閉鎖或打開的過程中感覺必須明確。鎖扣與佩帶者身體接觸的區(qū)域其接觸面積應(yīng)不小于 20cm2，寬度不小于 46mm，以保證發(fā)生事故時(shí)不傷害乘客。在鎖頭按鈕設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于包圍式鎖扣按鈕，其外露表面面積不小于 4.5 cm2，寬度不小于 15mm；對(duì)于非包圍式鎖扣按鈕，其外露面積不小于 2.5 cm2，寬度不小于織帶型鎖扣 鋼絲型鎖扣 剛性型鎖扣西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）610mm。按鈕的表面應(yīng)為紅色，以示醒目警示。④帶鎖扣材料：帶扣體、鎖止部件、鎖舌等受力部件一般都采用高強(qiáng)度鋼板，不能使用脆性材料，熱處理后的金相組織是強(qiáng)度高、韌性大的金相組織；外罩及按鈕多采用熱塑性樹脂，如 ABS 塑料、聚丙烯等；內(nèi)部功能部件多用聚甲醛等。1.3主要研究?jī)?nèi)容（1）調(diào)研，明確汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)的功能和技術(shù)參數(shù)；（2）汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)功能、結(jié)構(gòu)組成、工作原理分析；（3）汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)總體設(shè)計(jì)；（4）汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)運(yùn)動(dòng)分析、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)及其組合設(shè)計(jì)；（5）課題工作總結(jié)和撰寫論文。第二章 總體方案設(shè)計(jì)2.1安全帶參數(shù)分析（1）織帶參數(shù)主要材料是聚酯,寬度一般在 48mm 左右，厚度為 1~1.5mm（2）卷收器（蝸簧）參數(shù)卷受力：1N~7N ；卷收自鎖條件：當(dāng)承受 0.7g 以上的加速度是，進(jìn)行鎖止。2.2 蝸簧疲勞特性試驗(yàn)要求分析蝸卷彈簧疲勞特性的試驗(yàn)原理方法：即將蝸卷彈簧在一定的速度范圍內(nèi)反復(fù)進(jìn)行旋緊與釋放（旋緊的程度依不同規(guī)格而定） ，直至失效為止。將其承受交變應(yīng)力作用的次數(shù)用作橫梁彈簧的抗疲勞特性，車用安全帶所用卷簧的抗疲勞參數(shù)在數(shù)萬次以上。國內(nèi)外通常采取對(duì)車用安全帶總成產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)的方式，以檢測(cè)所用蝸卷彈簧的疲勞指數(shù)。通觀現(xiàn)有的檢測(cè)設(shè)備，缺乏統(tǒng)一性與標(biāo)準(zhǔn)特征，多為各廠根據(jù)產(chǎn)品需求的設(shè)計(jì)要求與自身?xiàng)l件自行設(shè)計(jì)。從結(jié)構(gòu)原理方面，大多數(shù)采用“曲柄滑塊機(jī)構(gòu)”原理，也有少數(shù)采用“曲柄搖桿機(jī)構(gòu)” ，將動(dòng)力機(jī)（或減速裝置）的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)。再利用往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)實(shí)施對(duì)蝸卷彈簧的收緊與釋放。由于往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)行程大多要求 1~2m 范圍，而“曲柄滑塊機(jī)構(gòu)”中直線運(yùn)動(dòng)行程為曲柄半西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7徑的 2 倍，因此設(shè)備體積較大（尤其以臥式更甚） ，同時(shí)由于滑塊結(jié)構(gòu)的設(shè)置，不僅提升加工精度要求高，而且“移動(dòng)副”的摩擦作用，致使機(jī)械效率低下。另外，欲實(shí)施對(duì)多件的同時(shí)檢測(cè)，不僅進(jìn)一步增大設(shè)備所占用空間，也致使相關(guān)部件受力更趨于不合理。2.3蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)方案設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本次設(shè)計(jì)的蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)方案是：包括底座、安裝在底座上的支架、電機(jī)、渦輪減速器、曲柄、滑輪、傳動(dòng)帶、傳送帶一端繞在轆轤軸上，傳動(dòng)帶另一端繞過曲柄上的滑輪上后固定在位于支架上的支柱上。轆轤軸安裝在支承座上，支承座設(shè)置在支架上端，轆轤軸上繞設(shè)有左升降帶和與左升降帶間隔設(shè)置的右升降帶，左升降帶和右升降帶下端套設(shè)升降軸。方案簡(jiǎn)圖如下所示：圖 2-1 蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)方案簡(jiǎn)圖西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8第三章 總體參數(shù)選定與計(jì)算3.1安全帶疲勞試驗(yàn)機(jī)技術(shù)參數(shù)選定已知參數(shù)：（1）織帶參數(shù)主要材料是聚酯,寬度一般在 48mm 左右，厚度為 1~1.5mm（2）卷收器（蝸簧）參數(shù)卷受力：1N~7N ；卷收自鎖條件：當(dāng)承受 0.7g 以上的加速度是，進(jìn)行鎖止。根據(jù)上述已知參數(shù)結(jié)合國內(nèi)外各廠自行設(shè)計(jì)的安全帶疲勞試驗(yàn)機(jī)，選定本次設(shè)計(jì)的疲勞試驗(yàn)機(jī)技術(shù)參數(shù)如下：（1）安全帶升降行程：1.2m（2）安全帶升降速度行程：0.8~1m/s（3）安全帶寬度：50mm，厚度：1.5mm3.2電動(dòng)機(jī)的選擇3.2.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇由于負(fù)載比較平穩(wěn)，對(duì)啟動(dòng)、制動(dòng)無特殊要求，因此選用 Y 系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9Y 系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)具有高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩高、噪聲小、可靠性高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。安裝尺寸和功率等級(jí)也完全符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，一般用于無特殊要求的機(jī)械設(shè)備[4]。3.2.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載、發(fā)熱大而過早損壞；容量過大，則增加成本，并且由于效率和功率因數(shù)低而造成電能浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選得過大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力又得不到充分發(fā)揮，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不在滿載下運(yùn)轉(zhuǎn)，其效率和功率因素都較低而造成能源的浪費(fèi)。對(duì)于載荷比較穩(wěn)定，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械，通常只需使電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大于所需電動(dòng)機(jī)的工作功率 ，即 ，而不必校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。dPde?根據(jù)調(diào)研國內(nèi)外各廠自行設(shè)計(jì)的安全帶疲勞試驗(yàn)機(jī)，選定本次設(shè)計(jì)的疲勞試驗(yàn)機(jī)電機(jī)功率為：1.1KW 。3.2.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇額定功率相同的同類型電動(dòng)機(jī)，可能有不同的轉(zhuǎn)速。Y 系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)有四種常用的同步轉(zhuǎn)速，即 3000r/min、1500r/min、1000r/min 、750r/min，低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的級(jí)數(shù)多，外廓尺寸及重量都比較大，價(jià)格高，但可使傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及尺寸較?。桓咿D(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)則相反。因此確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)進(jìn)行分析比較，以確定合理的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。一般來說，如果沒有特殊要求通常選擇同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 或1000r/min 的電動(dòng)機(jī)[5]。為了設(shè)計(jì)出合理的傳動(dòng)裝置，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇范圍可以通過各個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比范圍和工作機(jī)的轉(zhuǎn)速要求來推算出，即（3.6）wadni?式中： ——電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速范圍；dn——傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的合理范圍；ai西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10——工作機(jī)轉(zhuǎn)速。wn蝸桿傳動(dòng)推薦的傳動(dòng)比范圍 8～60，上述已選定：（1）安全帶升降行程：1.2m（2）安全帶升降速度行程：0.8~1m/s故： =20~25r/min2.1)~80(6w??n由式（3.6）可算得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：=（8～60）×（20~25）=160r/min 1500r/mind ~符合這一范圍的常用同步轉(zhuǎn)速有 1500r/min、1000r/min、750r/min 三種。由于之前已算得電動(dòng)機(jī)的額定功率為 1.1kW，符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速只有1500r/min、1000r/min 兩種。以兩種方案作比較，結(jié)果如表 2.1 所示。表 2.1 電動(dòng)機(jī)方案表方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)重量 總傳動(dòng)比1 Y90S-4 1.1 1500 1400 22 56~702 Y90L-6 1.1 1000 910 25 36.4~45.5綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、傳動(dòng)比等因素，第 2 種方案比較合適，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y90L-6，其主要技術(shù)參數(shù)列于表 2.2。表 2.2 Y90L-6 電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)滿載時(shí)電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額的功率（kW） 轉(zhuǎn)速（r/min）電流（A） 效率（% ） 功率因素Y90L-6 1.1 910 4 77.5 0.74Y90L-6 電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸和安裝尺寸如下圖 3-1 所示。西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11圖 3-1 電動(dòng)機(jī)外形、安裝尺寸簡(jiǎn)圖按圖 3-1 所示，Y90L-6 電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸和安裝尺寸如下表 3-1 所示。表 3-1 Y90S-6 電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸和安裝尺寸H A B C D E F G K AA AC AB AD HD L90 140 100 56 24 50 8 20 10 62 195 180 155 250 3203.3運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算3.3.1傳動(dòng)比計(jì)算滿載轉(zhuǎn)速 。故總傳動(dòng)比為：min/910rnm? 415.4~.3625 ?iiw 取 ，， 結(jié) 合 渦 輪 傳 動(dòng) 比 系 列3.3.2各軸的轉(zhuǎn)速1 軸 min/9101rn?2 軸 i/2.42i3.3.3各軸的輸入功率1 軸 kwP089.1.101 ?????2 軸 62.3223.3.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電機(jī)軸 mNnPT ????54.190.59500西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）121 軸 mNnPT ????43.1908.5950112 軸 ?2.7.2622整理列表軸名功率 kwP/轉(zhuǎn)矩 mNT?/轉(zhuǎn)速 in)/(?r傳動(dòng)比電機(jī)軸 1.1 11.54 9101 軸 1.089 11.43 910 12 軸 0.862 370.82 22.2 41第四章 主要零部件的設(shè)計(jì)與選擇4.1渦輪減速器的設(shè)計(jì)4.1.1渦輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（1）選擇蝸桿傳動(dòng)類型因?yàn)槲佪單仐U傳動(dòng)的特點(diǎn)，并考慮到傳動(dòng)系統(tǒng)空間的布置，和嚙合等特點(diǎn)選擇為圓柱蝸桿傳動(dòng)。并根據(jù) GB/T 10085-1998 的推薦，在此傳動(dòng)系統(tǒng)中采用漸開線蝸桿（ZI 蝸桿） 。（2）選擇材料因?yàn)榭紤]到蝸桿傳動(dòng)的功率不大，速度只是中等，所以蝸桿用 45 鋼；又因希望效西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13率高些，耐磨性好些，所以蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度選為 45-55 HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，用金屬模鑄造。并且為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，但輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造。（3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)從根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，首先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中式（11-12） ，傳動(dòng)中心距為：（4.1）232)][(HPEZKTa??（a）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T1上述計(jì)算可知：T1=370.82N·m（b）確定載荷系數(shù) K因?yàn)楣ぷ鬏d荷較穩(wěn)定，故載荷分布不均勻系數(shù) Kβ =1;由表 11-5 選取使用系數(shù)KΑ=1.15 ；由于轉(zhuǎn)速一般不高，沖擊載荷也不大，可取動(dòng)載荷系數(shù) Kv=1.05；則K=KΑK βKv=1.05 ×1.15×1=1.21（b）確定彈性影響系數(shù) ZE因?yàn)檫x用的蝸輪材料是鑄錫磷青銅，蝸桿材料是 45 號(hào)鋼，因此彈性影響系數(shù)ZE=160MPa1/2（d）確定接觸系數(shù) Zp我們先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1 和傳動(dòng)中心距 a 的比值為 d1/a=0.35，因此我們可以從《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 11-18 中可查到：Zp=2.9。（e）確定許用接觸應(yīng)力 [σH]因?yàn)楦鶕?jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，采用金屬模制造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，因此我們可以從 《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 11-7 中查到蝸輪的基本許用應(yīng)力是：[σH]'=268MPA。（f）計(jì)算循環(huán)次數(shù)：N=60jn1Lh=60×1×910/41×12000=3.2×107?。╣）壽命系數(shù): 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14KHN= =0.86587102.3?則：[σ H] = KHN × [σH]'=0.865×268MPa=231.8MPa（h）計(jì)算中心距= =121.6mm232)][(HPEZKTa??3 238.196082.701. ????????考慮到本次設(shè)計(jì)中傳動(dòng)系統(tǒng)的空間布局，渦輪轉(zhuǎn)速較低，所需功率較低的特殊性，因此為了設(shè)計(jì)的合理性選取中心距 a=125，因?yàn)閭鲃?dòng)比為：i=41 ，因此我們可以從《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 11-2 中取模數(shù) m=5，蝸桿分度圓直徑： d1=50mm。這時(shí) d1/a=0.4，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 11-18 中可查得接觸系數(shù) Z'p=2.74，所以 Z'p下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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