摩擦性汽車用V帶、多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)含開(kāi)題及16張CAD圖,摩擦,磨擦,汽車,多楔帶,疲勞,試驗(yàn),實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì),開(kāi)題,16,cad 序號(hào)（學(xué)號(hào)）： XXXXX XX設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 摩擦性汽車用V帶、多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 20XX 年 6 月 6 日 開(kāi)題報(bào)告 一 設(shè)計(jì)題目 摩擦型汽車用V帶、多楔帶柔性疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì) 二 課題研究的目的和意義 帶傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中重要的傳動(dòng)形式，廣泛應(yīng)用于傳遞和運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)，在傳動(dòng)領(lǐng)域占有重要地位，并已經(jīng)取得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，近年來(lái)，特別是在汽車工業(yè)的，家用電器和辦公自動(dòng)化機(jī)械以及各種新型的機(jī)械裝備中相當(dāng)普遍。由于帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，價(jià)格低廉，不需要潤(rùn)滑，緩沖吸振等優(yōu)點(diǎn)，使得帶傳動(dòng)在機(jī)械中占有重要的位置，隨著傳動(dòng)的演變，在許多場(chǎng)合取代了其他的運(yùn)動(dòng)形式，同時(shí)隨著材料學(xué)制造工藝及生產(chǎn)設(shè)備的進(jìn)步，帶傳動(dòng)的總類不斷更新，傳動(dòng)能力。雖然近年來(lái)傳動(dòng)帶質(zhì)量有了顯著提高，但是與國(guó)際水平還有一點(diǎn)的差距，其中原因之一是由于疲勞試驗(yàn)機(jī)的普及程度還不夠，通過(guò)疲勞試驗(yàn)機(jī)來(lái)改進(jìn)帶的結(jié)構(gòu)，配方和工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)得到生產(chǎn)廠家的認(rèn)可，個(gè)生產(chǎn)廠家只有通過(guò)疲勞試驗(yàn)機(jī)，取得符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，才能夠使產(chǎn)品與國(guó)際市場(chǎng)接軌。該疲勞試驗(yàn)機(jī)的研制成功對(duì)于打破國(guó)內(nèi)疲勞試驗(yàn)機(jī)基本上依賴進(jìn)口的局面，完善國(guó)內(nèi)帶生產(chǎn)線的完整性，生產(chǎn)測(cè)試設(shè)備的更新?lián)Q代的需要具有重要的意義。 三．國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 帶的發(fā)展現(xiàn)狀 傳動(dòng)帶是將原動(dòng)機(jī)的電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)力，通過(guò)帶輪由膠帶傳導(dǎo)到機(jī)械設(shè)備上，故又稱之為動(dòng)力帶。它是機(jī)電設(shè)備的核心聯(lián)結(jié)部件，種類異常繁多，用途極為廣泛。從大到幾千千瓦的巨型電機(jī)，小到不足一個(gè)千瓦的微型電機(jī)，甚至包括家電、電腦、機(jī)器人等精密機(jī)械在內(nèi)都離不開(kāi)傳動(dòng)帶。它的最大特點(diǎn)是可以自由變速，遠(yuǎn)近傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更換方便。所以，從原始機(jī)械到現(xiàn)代自動(dòng)設(shè)備都有傳動(dòng)帶的身影，產(chǎn)品歷經(jīng)多次演變，技術(shù)日臻成熟。動(dòng)力傳導(dǎo)有鏈條、齒輪、耦聯(lián)(聯(lián)軸)等多種多樣形式。然而，從經(jīng)濟(jì)性和成本角度來(lái)考慮，迄今為止，莫過(guò)于彈性體的膠帶。因此，世界上現(xiàn)在許多傳動(dòng)方式大多仍以膠帶傳動(dòng)為主，而且其發(fā)展仍在不斷擴(kuò)大。傳動(dòng)帶最初是由皮革制造的，19世紀(jì)中葉為橡膠所取代。20世紀(jì)60年代開(kāi)始，陸續(xù)由NR、SBR轉(zhuǎn)向CR、PUR。進(jìn)入80年代，又進(jìn)一步擴(kuò)大到采用CSM和HNBR。膠帶的形狀也從乎板型擴(kuò)大到角型、圓型、齒型，使用從單根傳動(dòng)發(fā)展到成組并聯(lián)，從而形成今日的傳動(dòng)帶系列群體。 1 發(fā)展現(xiàn)狀 傳動(dòng)帶有傳遞和變速兩種功能，分為摩擦傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)兩大類別。到目前為止，全球各傳動(dòng)帶生產(chǎn)廠在結(jié)構(gòu)形狀上已形成V帶、平帶、齒帶和圓帶四大體系，包括尺寸規(guī)格在內(nèi)已逾千種。特別是齒帶，最近十幾年來(lái)，隨著精密機(jī)械和電子信息技術(shù)的進(jìn)步，作為橡膠工業(yè)的高新技術(shù)產(chǎn)品，在世界各地發(fā)展十分迅猛，產(chǎn)量急劇擴(kuò)大。 1．1 平板帶 平板帶是傳動(dòng)帶最老的一個(gè)品種，約有100余年的歷史，但直至20世紀(jì)中葉，仍占據(jù)傳動(dòng)帶中一半左右的市場(chǎng)份額。它以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)方便、不受距離限制、容易調(diào)節(jié)更換等特點(diǎn)，在各種工農(nóng)業(yè)機(jī)械中得到普遍采用。平板帶寬度一般由16-600mm，長(zhǎng)度最大可達(dá)100～200m，層數(shù)最多為6一帶中最常見(jiàn)的為帆布帶，分為包層式、疊層式和疊包式三種。疊層帶為包層帶(又稱圓邊帶)的改進(jìn)產(chǎn)品，具有帶體柔軟，富有彈性，耐屈性好等優(yōu)點(diǎn)，適于在小帶輪和20m／s以上的快速傳動(dòng)裝置上使用。而疊包帶介于兩者之間，用于邊部易受磨損的傳動(dòng)。由于平板帶的傳動(dòng)效率低(一般為85％左右)，且占據(jù)面積較大，因此，從20世紀(jì)60年代以后世界各國(guó)產(chǎn)量逐年下降。目前在發(fā)達(dá)國(guó)家，除部分農(nóng)業(yè)機(jī)械和輕紡機(jī)械尚少量使用之外，已處于被淘汰的狀態(tài)。 另一方面，在這一時(shí)期，以化纖帆布和簾布為芯體而制成的無(wú)接頭和熱接頭環(huán)形帶，則在全球獲得了長(zhǎng)足發(fā)展。它以強(qiáng)度大、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)輸圓滑、耐屈撓、壽命長(zhǎng)和無(wú)需接頭等為特點(diǎn)，使用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，并在微型傳動(dòng)帶中形成主流。近年來(lái)，隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的崛起，這種微型帶尤其在電腦周邊設(shè)備、辦公自動(dòng)化設(shè)備以及省力化設(shè)備等方面普遍使用。例如，自動(dòng)檢票機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、貨幣兌換機(jī)、發(fā)券機(jī)、取款機(jī)、銀行結(jié)算機(jī)、自動(dòng)檢驗(yàn)機(jī)、復(fù)印機(jī)、醫(yī)療器械、自動(dòng)包裝機(jī)、魚(yú)群探測(cè)器等等，美日歐等國(guó)家每年都以雙位數(shù)增長(zhǎng)。這種高性能的無(wú)接頭平板帶，現(xiàn)已發(fā)展到有聚氨酯帶、聚氨酯芯體帶和橡膠帆布芯體帶三種類型。在橡膠微型帶中，除化纖帆布外，還有使用尼龍膜片、芳綸簾線、玻璃纖維簾線為芯體以及表面橡膠覆以鉻皮的特種產(chǎn)品。它們同傳統(tǒng)的帆布平板帶有著本質(zhì)的不同，規(guī)格要求非常精密，附加價(jià)值很高，世界各大膠帶生產(chǎn)廠家競(jìng)相發(fā)展，已成為橡膠工業(yè)中的高新技術(shù)產(chǎn)品。目前，德國(guó)的金珂林、瑞士的哈巴基、雷達(dá)，以及日本的新田等公司，都是這一領(lǐng)域的知名大企業(yè)，并把以聚氨酯為主的高檔和特種微型帶作為其全力開(kāi)發(fā)的主導(dǎo)產(chǎn)品。 1．2 三角帶 三角帶又稱V型帶，是傳動(dòng)帶中產(chǎn)量最大、品種最多、用途最廣的一種產(chǎn)品。自從1917年首次由美國(guó)制成汽車風(fēng)扇帶，20年代初開(kāi)始推廣用于工農(nóng)機(jī)械之后，半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)久盛不衰，發(fā)展十分迅速，現(xiàn)已成為傳動(dòng)帶的主流。在世界各國(guó)傳動(dòng)帶中，從橡膠用量來(lái)看，三角帶現(xiàn)已占到65％上，齒型帶為25％，平板帶則已退減到10％以下。目前，三角帶已成為世界各種機(jī)械裝置動(dòng)力傳動(dòng)和變速的主要器材，在當(dāng)今農(nóng)機(jī)、機(jī)床、汽車、船舶、辦公設(shè)備等廣泛領(lǐng)域，發(fā)揮著日益重要的作用。按照斷面尺寸，三角帶可分為產(chǎn)業(yè)機(jī)械用的Y、O、A、B、C、D、E七種工業(yè)型號(hào)和汽車、拖拉機(jī)等用的各類風(fēng)扇帶，共計(jì)兩大類別。Y、O型為最小的V型帶，主要用于打字機(jī)、切書機(jī)等辦公設(shè)備、家電制品(洗衣機(jī)、榨汁器、吸塵器)。一般產(chǎn)業(yè)機(jī)械，隨著馬力的增大，順序使用A、B、C、D、E等V型帶，其中D、E型為重型帶，用于船舶、電力等大型機(jī)械。至于風(fēng)扇帶，除了汽車、拖拉機(jī)之外，還大量用在水泵、空調(diào)等方面。在發(fā)達(dá)國(guó)家，三角帶與風(fēng)扇帶的生產(chǎn)比率已達(dá)到2：1-3：2的程度，風(fēng)扇帶呈現(xiàn)明顯上升的勢(shì)頭。 三角帶一般都是指包布式V型帶，從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，為提高傳動(dòng)帶的耐久性，又出現(xiàn)了切邊式V型帶。這種切邊V型帶，由于膠帶結(jié)構(gòu)側(cè)面沒(méi)有包布，帶體十分柔軟，耐屈撓疲勞性能非常好，因而得到迅速發(fā)展。進(jìn)入80年代，為解決三角帶多根成組傳動(dòng)時(shí)因產(chǎn)生不一樣長(zhǎng)而帶來(lái)的傳動(dòng)效率和使用壽命下降等問(wèn)題，又興起了多根三角帶用平板帶固定在一起的三角帶。習(xí)慣稱之為聯(lián)組三角帶的V型平板帶，具有極大的優(yōu)越性，因而又開(kāi)始出現(xiàn)V型平板帶取代包布式和切邊式三角帶的現(xiàn)象。這種三角帶與平板帶結(jié)合的膠帶，雖然對(duì)帶輪溝槽有特殊的要求，然而由于帶體很薄，與帶輪的接觸面積大，彎曲性好，帶輪縮小，可使傳動(dòng)裝置進(jìn)一步小型化、節(jié)能化，在世界發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)量急劇增長(zhǎng)。近些年來(lái)，為適應(yīng)各種傳動(dòng)裝置的特殊需要，除普通標(biāo)準(zhǔn)型的三角帶之外，還出現(xiàn)了數(shù)量眾多、形狀各異的特種三角帶，它們主要有： (1)窄型和寬型三角帶 普通三角帶的寬高比為1：1．5～1．6，而窄型和寬型的三角帶分別為1：1．2和1：2。窄型V帶的結(jié)構(gòu)尺寸比普通V帶可以減少約50％，能節(jié)省大量原材料，同時(shí)強(qiáng)力均勻，有效接觸面積大，彎曲應(yīng)力小，可大大延長(zhǎng)使用壽命。窄型v帶的傳動(dòng)效率可達(dá)90％一97％，極限速度達(dá)40-50m／s，傳動(dòng)能力提高0．5～1．5倍，最適于短距離、小帶輪于變速傳動(dòng)，故又稱之為變速帶。其特點(diǎn)是在帶的上下表面，大多制成單面或雙面的弧形或齒形狀態(tài)，使之易于調(diào)速，主要用在低速的圓錐式和圓盤式無(wú)級(jí)變速器方面。 (2)小角和大角三角帶 它同普通三角帶的主要區(qū)別是，夾角40改為30和60左右。小角V帶能使接觸面減小，降低所需張力，可延長(zhǎng)使用壽命，適于設(shè)備的小張力傳動(dòng)。大角V帶為上半部呈矩形，下半部呈倒梯形的六角帶，能使摩擦損失減小，承載能力增大，帶體柔軟，適于輕小型設(shè)備的高速傳動(dòng)。 (3)活絡(luò)和沖孑L三角帶 活絡(luò)帶由多個(gè)小段以金屬螺釘連結(jié)而成。沖孔帶在帶體縱向沖有許多等距的透孔用以連接接頭。這種V帶都是可以接頭的三角帶，可根據(jù)需要長(zhǎng)度隨意自由接頭定長(zhǎng)。它彌補(bǔ)了普通三角帶無(wú)接頭，只能按規(guī)定長(zhǎng)度使用的限制。另外一個(gè)好處是，在使用中，當(dāng)三角帶體出現(xiàn)局部損壞后，可更換損壞部位繼續(xù)使用，同時(shí)，它還有可簡(jiǎn)單自由調(diào)節(jié)長(zhǎng)度大小的優(yōu)點(diǎn)。但因強(qiáng)度較低，只能用于低速傳動(dòng)，又由于存在精確度低、傳動(dòng)效率差等問(wèn)題，近些年來(lái)使用日趨減少。 此外，對(duì)指定用于汽車、拖拉機(jī)等各種內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇而用的三角帶，人們專門稱之為風(fēng)扇帶。它的特點(diǎn)是以單根使用為主，帶輪很小，傳距很短，速度與功率常變，是屬于接觸溫度較高、在苛刻環(huán)境條件下使用的一種V帶。風(fēng)扇帶也常用在發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、動(dòng)力泵等方面。風(fēng)扇帶由于其性能要求與普通三角帶完全不同，在工業(yè)上單獨(dú)分類統(tǒng)計(jì)。近些年來(lái)，世界風(fēng)扇帶的發(fā)展十分迅速，數(shù)量已占到三角帶總量的三分之一。 風(fēng)扇帶分為普通和窄型兩種，細(xì)分為包布式平底V帶、圓齒V帶、切邊式平底V帶和波浪V帶等多種類型。風(fēng)扇帶的結(jié)構(gòu)一般比普通三角帶要復(fù)雜，見(jiàn)附圖，除強(qiáng)力層、伸張層、壓縮層和包布層之外，又增加了緩沖層和支撐層。 現(xiàn)在使用最多的是切邊式波浪V帶，生熱低、散熱快、摩擦大、噪聲小、強(qiáng)度好、效率高，行駛里程可達(dá)18～20萬(wàn)公里，比一般風(fēng)扇帶高出約一倍。近年來(lái)，隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)效率的提高和旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，以及液壓轉(zhuǎn)向裝置和冷風(fēng)裝置的增多，對(duì)風(fēng)扇帶的要求日益嚴(yán)酷，不僅帶輪小型化，而且采用雙向兩面驅(qū)動(dòng)的方式越來(lái)越多，因此，橡膠和芯體材料也隨之產(chǎn)生了重大舀 I~,IIit 普通三角帶、V型平板帶與風(fēng)扇帶比較1-上膠布層：2-下膠布層；3-橡膠伸張層：4-橡膠壓縮層：5-線繩強(qiáng)力層；6-橡膠緩沖層：7-~tgrg 1．3 圓形帶 圓形帶為斷面呈圓形的傳動(dòng)帶，它可以自由彎曲驅(qū)動(dòng)。這種帶多為聚氨酯制造的，通常沒(méi)有芯體，結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，使用方便。圓形帶為膠帶傳動(dòng)開(kāi)辟了新的途徑，世界各國(guó)在小型機(jī)床、縫紉機(jī)、精密機(jī)械等方面需用量急劇增長(zhǎng)，今后潛力很大。 1．4 齒型帶 齒型帶亦稱同步帶，分為單面齒帶和雙面齒帶兩種類型。前者主要用于單軸傳動(dòng)，后者為多軸或反向傳動(dòng)，系從1980年以來(lái)世界新出現(xiàn)的又一種高效傳動(dòng)帶。齒型帶根據(jù)齒的形狀又分為梯形和圓弧形兩種，以圓弧形齒的同步帶所承受的扭矩為最大。從所用材料上，齒型帶可區(qū)分為橡膠型和聚氨酯型兩大類，而前者又有普通橡膠(通常為氯丁橡膠)和特種橡膠(多為飽和丁腈橡膠)之分。它們的結(jié)構(gòu)是由鋼簾線或玻璃纖維組成的強(qiáng)力層和以橡膠及尼龍布形成的外包橡膠層或聚氨酯膠層構(gòu)成。 齒型帶包括多楔帶，近20年來(lái)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展極為迅猛，正在不斷地侵蝕傳統(tǒng)的金屬齒輪、鏈條以及橡膠方面的平板帶和三角帶市場(chǎng)。目前，除已大量用于汽車及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之外，并進(jìn)一步擴(kuò)大到OA機(jī)器(辦公設(shè)備)、機(jī)器人等各種精密機(jī)械的傳動(dòng)。由于膠帶內(nèi)側(cè)帶有彈性體的齒牙，能實(shí)現(xiàn)無(wú)滑動(dòng)的同步傳動(dòng)，而且具有比鏈條輕、噪音小的特點(diǎn)，現(xiàn)今歐洲80％以上的轎車、美國(guó)40％的轎車都已裝用了這種齒型帶。我國(guó)2000年生產(chǎn)汽車200萬(wàn)輛，齒型帶需要700萬(wàn)條以上。最近出現(xiàn)的圓齒帶較之方齒帶，更進(jìn)一步增大了傳動(dòng)力和肅靜性，作為新一代的環(huán)保帶，其使用范圍更趨廣泛。現(xiàn)在，已開(kāi)始成為對(duì)同步傳動(dòng)、噪音要求極為嚴(yán)格的家用和工業(yè)用縫紉機(jī)、打字機(jī)、復(fù)印機(jī)的使用對(duì)象。 2 技術(shù)展望 半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，世界傳動(dòng)帶的技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)了以下幾個(gè)階段： 其一，從傳動(dòng)帶用的材料來(lái)看，橡膠己由天然橡膠發(fā)展到合成橡膠，進(jìn)一步又?jǐn)U大到特種合成橡膠CSM、HNBR：骨架材料由棉纖維擴(kuò)大到人造絲、聚酯、尼龍、玻璃纖維、鋼絲以及芳綸等，詳見(jiàn)表2。品。為提高V型帶的耐久性，從60年代開(kāi)始，出現(xiàn)了切割式三角帶，它的側(cè)面沒(méi)有包布，耐彎曲疲勞性非常好，已取代了大部分包布式三角帶。 另一方面，進(jìn)入80年代之后，平板帶與V型帶結(jié)合的V型平板帶得到快速發(fā)展，由于其性能優(yōu)異，產(chǎn)量急劇增大，現(xiàn)已部分取代了切割式V帶。緊接著，在美日等國(guó)又出現(xiàn)了楔形V帶。因?yàn)檫@種帶的厚度薄，與帶輪的接觸面積大，彎曲性能好，可以在小的帶輪上使用，因而為傳動(dòng)裝置的小型化、節(jié)能化做出了很大貢獻(xiàn)。 再有，利用傳動(dòng)帶背面也可驅(qū)動(dòng)的原理，例如，在汽車風(fēng)扇、交流電機(jī)、動(dòng)力操縱系統(tǒng)、空調(diào)等，采用一根傳動(dòng)帶一次驅(qū)動(dòng)的所謂"蛇行傳動(dòng)"方式，引起了各界的關(guān)注，使用范圍日趨擴(kuò)大。這種多面、多向、多機(jī)傳動(dòng)的代表性產(chǎn)品有，六角帶和圓形帶。傳動(dòng)帶中的最新一類產(chǎn)品是齒型帶，又稱同步帶。它集齒輪、鏈條、帶傳動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)為一體，具有傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、噪聲小、節(jié)能、維修方便等特點(diǎn)。它的傳動(dòng)原理雖早在1900年即有若干專利出現(xiàn)，然而直到半個(gè)世紀(jì)之后才開(kāi)始工業(yè)化，80年代起終于成為精密機(jī)械的主導(dǎo)傳動(dòng)產(chǎn)品。特別是用飽和丁腈橡膠和聚氨酯彈性體制造的高精度微型帶，已經(jīng)進(jìn)入了高新技術(shù)領(lǐng)域。齒型帶與傳統(tǒng)傳動(dòng)帶的最大不同點(diǎn)在于：同步、靜音。因此，它是當(dāng)今最受推崇的環(huán)保型產(chǎn)品。近年來(lái)，齒型帶的齒牙由方齒改為圓齒之后，更進(jìn)一步增大了傳動(dòng)力，發(fā)展前景極為廣闊。由于各種不同機(jī)械要求的特性不同，以及各種傳動(dòng)帶的價(jià)格高低相差懸殊，今后傳動(dòng)帶將朝著結(jié)構(gòu)、材料多元化的方向發(fā)展，其用途和品種規(guī)格也日趨多樣化。傳動(dòng)帶中V型帶、齒型帶、平板帶的構(gòu)成比例，大體將在6：3：1的范圍內(nèi)上下變化。各種產(chǎn)業(yè)機(jī)械裝置要求使用的傳動(dòng)帶類型。 (1)橡膠和彈性體 V型帶最早為NR或NR／SBR的并用物?，F(xiàn)今，已廣泛使用耐熱性、耐磨性、耐彎曲性和耐油性均優(yōu)的CR。在未找到新的綜合物性更平衡的膠種之前，今后還將繼續(xù)保持這一趨勢(shì)。對(duì)于切割式V型帶和V型平板帶，將要擴(kuò)大采用以短纖維補(bǔ)強(qiáng)的CR，通過(guò)傳動(dòng)帶橫向短纖維定向補(bǔ)強(qiáng)，達(dá)到傳 動(dòng)帶橫方向側(cè)壓性與縱方向彎曲性雙立的效果。對(duì)耐熱性有苛刻要求的傳動(dòng)帶，將會(huì)有更多的HNBRV型平板帶出現(xiàn)。 齒型帶最初使用的CR，現(xiàn)在仍然是比較理想的材料，今后還將繼續(xù)廣泛用于一般產(chǎn)業(yè)的傳動(dòng)上面。對(duì)于要求耐熱性和耐久性的齒型帶，要大量使用CSM、HNBR等特種耐熱、耐油橡膠。由于這類橡膠的性能優(yōu)異，盡管價(jià)格十分昂貴，超出現(xiàn)有產(chǎn)品幾倍，但隨著汽車工業(yè)等的技術(shù)進(jìn)步和環(huán)境的惡化，特別是HNBR將成為未來(lái)齒型帶的主導(dǎo)材對(duì)于小型、微型齒型帶來(lái)說(shuō)，聚氨酯彈性體是最為理想的材料。特別是精密機(jī)械方面的齒型帶，已無(wú)其他材料可以代替，今后不論在品種規(guī)格上，還是在用途上，都將迅速擴(kuò)大，發(fā)展前景極為寬廣。平板帶原來(lái)為橡膠，隨著薄型平板帶的出現(xiàn)，聚氨酯和尼龍片材已成為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)方向。 (2)纖維骨架 能作了種種改進(jìn)，因而已成為齒型帶的首選材料，V型帶的骨架決定著膠帶的強(qiáng)度和壽命。早期的補(bǔ)強(qiáng)層使用棉簾線，而后改用了強(qiáng)力人造絲線繩。由于有伸長(zhǎng)大的缺點(diǎn)，從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，世界各國(guó)都普遍使用強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)小、耐熱和耐彎曲性好的聚酯線繩，80年代又出現(xiàn)了高定伸、低收縮的改性聚酯線繩，現(xiàn)已成為V型帶骨架材料的主流。對(duì)于要求高負(fù)荷傳動(dòng)、耐沖擊性的變速帶和農(nóng)機(jī)用的V型帶，有的己開(kāi)始使用芳綸纖維。齒型帶的補(bǔ)強(qiáng)層，人們?cè)L(zhǎng)期使用鋼絲和聚酯而使其強(qiáng)度下降的問(wèn)題，同時(shí)還有因其比重大而適于高速旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)等現(xiàn)象，如今已被基本淘汰。使用聚酪簾線對(duì)于要求尺寸精度高的產(chǎn)品，由于存在伸縮問(wèn)題，現(xiàn)也很少采用。目前認(rèn)為最好的骨架材料是玻璃纖維，它能使嚙合傳動(dòng)時(shí)的伸長(zhǎng)小，而且具有適度的線膨脹系數(shù)，加之對(duì)彎曲疲勞等缺欠性得到廣泛使用。今后，強(qiáng)度更高、耐彎曲性更好的芳綸纖維將有可能部分取代玻璃纖維而擠進(jìn)齒型帶最佳骨架材料行列。 (3)外包保護(hù)布 V型帶使用的外包保護(hù)布向來(lái)以棉帆布為主，至今依然保持這種狀態(tài)。對(duì)一部分要求更耐磨和耐彎曲性能更好的，也開(kāi)始使用棉的混紡帆布，甚至是全合成纖維帆布。外包保護(hù)布未來(lái)將繼續(xù)保持這一趨勢(shì)。齒型帶為了保護(hù)齒部和芯線，主要是使用高強(qiáng)力型的合成纖維，通常以尼龍帆布為主，今后方向是進(jìn)一步薄層化。 2．3 工藝設(shè)備趨向 多年來(lái)，傳動(dòng)帶的生產(chǎn)工藝在世界各地一直沒(méi)有大的變化，不外煉膠、成型、硫化三大老的工藝。所不同的是，切割式三角帶取消了V型帶成型時(shí)的包布，并改為在硫化后切割，同時(shí)增加研磨工序。而對(duì)于齒型帶則是在帶齒形溝槽的模型上，先置入外包帆布，然后呈螺旋狀纏上芯線，而后上覆橡膠片，連同模型一起送入硫化罐硫化。此時(shí)，利用橡膠在加熱中的塑性流動(dòng)，從芯線的縫隙將帆布充入模齒內(nèi)而形成帶齒，硫化后再?gòu)哪Ｐ椭腥〕龀蛇m當(dāng)?shù)膶挾取＿@種生產(chǎn)工藝，把傳動(dòng)帶的制造過(guò)程人為地分割成好幾塊，無(wú)法聯(lián)結(jié)起來(lái)；加之傳動(dòng)帶的品種規(guī)格太多，生產(chǎn)批量很小，產(chǎn)品變動(dòng)頻繁，給工藝設(shè)備的連續(xù)化、自動(dòng)化帶來(lái)了諸多困難，生產(chǎn)效率十分低下。當(dāng)前國(guó)外的發(fā)展趨勢(shì)，一是努力研究實(shí)現(xiàn)工藝的連續(xù)化生產(chǎn)，提高設(shè)備自控水平，促使生產(chǎn)效率大幅度提高：二是繼續(xù)擴(kuò)大使用聚氨酯等液體彈性體，從根本上簡(jiǎn)化工藝，縮短流程，改變傳統(tǒng)的橡膠工藝加工方式?，F(xiàn)在，聚氨酯液相加工工藝在小型和微型帶中，已占據(jù)主導(dǎo)地位，前景十分樂(lè)觀。還有，短纖維橡膠的混合也是當(dāng)今世界傳動(dòng)帶業(yè)界一大課題。如何使短纖維在橡膠中均勻分散，并解決由此而產(chǎn)生的膠料高粘度化，造成生產(chǎn)效率下降的現(xiàn)象，需要在混煉方法和控制方式有新的突破。另外，短纖維橡膠的纖維排列取向也是不可忽視的又一個(gè)問(wèn)題，通常采用壓延機(jī)和壓出機(jī)定向供膠出片、按流動(dòng)方向取片的方法，也并非最佳良策。無(wú)紡布、復(fù)合片材是今后開(kāi)發(fā)的方向。 2．4 未來(lái)目標(biāo) 縱觀半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)世界傳動(dòng)帶的發(fā)展趨勢(shì)，隨著全球高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的迅猛發(fā)展，今后傳動(dòng)帶的主流是向著小型化、精密化和高速化的方向發(fā)展。老式的平板帶將被日漸淘汰，新型的環(huán)形平板帶重新崛起；切割三角帶將取代大部分包布V型帶、同時(shí)代之而起的V型平板帶、多楔帶、齒型帶可能成為新的主流產(chǎn)品。我國(guó)生產(chǎn)傳動(dòng)帶的廠家十分雜亂，除200家國(guó)有、三資企業(yè)之外，還有1000余家集體、私營(yíng)和個(gè)體所有制企業(yè)，僅V型帶一種產(chǎn)品年產(chǎn)即達(dá)4億A米以上，在產(chǎn)量上雖已位居世界前列，而略具規(guī)模水平的不過(guò)十幾家。除少數(shù)引進(jìn)技術(shù)設(shè)備和合資企業(yè)外，大多處于后進(jìn)狀態(tài)，亟待改組、改造、改革。調(diào)整傳動(dòng)帶行業(yè)結(jié)構(gòu)，淘汰老舊產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品，迎頭趕上世界傳動(dòng)帶先進(jìn)技術(shù)水平，可說(shuō)是當(dāng)前最為緊迫的任務(wù)。汽車傳動(dòng)帶是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)重要的零部件，也是傳動(dòng)帶重要的組成部分。可以說(shuō)，傳動(dòng)帶的許多技術(shù)進(jìn)步和發(fā)明與汽車工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，如V帶發(fā)明，切邊V帶，多楔帶和同步帶的快速發(fā)展，氫化丁腈橡膠在同步帶應(yīng)用，三元乙丙橡膠在多楔帶的應(yīng)用等，都是為了適應(yīng)汽車工業(yè)最新技術(shù)要求而獲得迅速發(fā)展的。近年來(lái)由于全球氣候變暖，環(huán)境保護(hù)和汽車舒適性要求，節(jié)能，排放和NVH是汽車的主要話題。如何提高燃料利用率和減少?gòu)U氣排放,提高維修周期一直是汽車工業(yè)研究目標(biāo)，這些技術(shù)包括閥門和變閥門技術(shù)，催化轉(zhuǎn)化器，42V發(fā)電/啟動(dòng)集成電機(jī)，直噴式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和24000km維修周期等。這些技術(shù)進(jìn)步對(duì)汽車零部件的性能要求也相應(yīng)提高和苛刻，汽車傳動(dòng)帶也不例外。為了適應(yīng)這些變化，國(guó)外一些著名傳動(dòng)帶廠家進(jìn)行了許多改進(jìn)和性能提高。 多楔帶傳動(dòng) 多楔帶傳動(dòng)在平帶的基體下做出許多縱向楔，帶輪也有相應(yīng)的環(huán)形輪槽，其工作面為楔的側(cè)面，具有極高的靈活性，柔性，傳動(dòng)平穩(wěn)，摩擦力大，傳動(dòng)功率大，張緊力小，傳動(dòng)比范圍大，傳動(dòng)速度高，結(jié)構(gòu)合理，使用壽命長(zhǎng)，兼有平帶和三角帶的優(yōu)點(diǎn)而彌補(bǔ)其不足。適用于結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)功率較大場(chǎng)合，特別適合要求三角帶根數(shù)多，垂直地面的平行軸傳動(dòng)，但對(duì)于多楔帶與輪槽間均勻性要求較高，否則會(huì)產(chǎn)生寫楔面不接觸或接觸不良其楔面摩擦效應(yīng)大大削弱。20世紀(jì)80年代以來(lái)，未解決三角帶多根同組傳動(dòng)是因產(chǎn)生不一樣長(zhǎng)的傳動(dòng)效率和使用壽命下降等問(wèn)題，在多根三角帶的上底用一層薄的橡膠連接起來(lái)，習(xí)慣稱之為聯(lián)組三角帶的v型平帶，具有極大的優(yōu)越性，因而有出現(xiàn)v型平帶取代包布式和切邊式三角帶的現(xiàn)象。這種三角帶與平帶結(jié)合的膠帶，雖然對(duì)帶輪溝槽有特殊的要求，然而由于帶體很薄，與帶輪的接觸面積達(dá)，彎曲性好，帶輪縮小，使傳動(dòng)裝置進(jìn)一步小型化，節(jié)能化，可補(bǔ)償槽距誤差，彌補(bǔ)了多楔帶的缺點(diǎn)，在世界發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)量急劇增加。目前，多楔帶生產(chǎn)狀況在我國(guó)規(guī)模形成規(guī)模，生產(chǎn)設(shè)備基本為引進(jìn)或吸收消化制造，產(chǎn)品質(zhì)量好持續(xù)大批量為汽車等多種機(jī)械傳動(dòng)裝置配套。 多楔帶的類型 1齒形多楔帶 齒形多楔帶類似于齒形切邊v帶，即在楔部切成齒形，以提高帶的曲撓性能及帶的散熱性能，可明顯提高帶使用壽命。固特異公司研究表明，相同的氯丁橡膠材料多楔帶，高溫疲勞試驗(yàn)普通多楔帶66h，有齒多楔帶可達(dá)167h。有齒多楔帶還可以降低對(duì)帶的裝配精度要求，但有齒多楔帶在使用時(shí)通過(guò)帶輪會(huì)帶進(jìn)帶出氣流，產(chǎn)生有節(jié)奏的氣流聲。固特異 公司通過(guò)斜齒，DAYCO公司做成不規(guī)則齒來(lái)抵消這種聲音，可較少15db左右的噪音。 2植絨多楔帶 多楔帶傳動(dòng)缺點(diǎn)之一是傳動(dòng)噪音較大，在低速或角速度變化快使用時(shí)，以及一段時(shí)間后，楔面磨損，硬化和張力松弛，或在雨天沾到水后，傳動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出刺耳的尖叫聲，影響汽車的NVH性能。解決辦法之一是楔面留有0.1～1.0mm高強(qiáng)度短纖維。由于纖維摩擦系數(shù)穩(wěn)定，具有吸音功能，因此大大降低多楔帶傳動(dòng)噪音。傳動(dòng)多楔帶一般用特殊的研磨工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。研磨時(shí)，先將楔塊速磨成大致的楔形，然后低速濕磨，將橡膠磨掉，楔面露出一定長(zhǎng)度的纖維。 3彈性多楔帶 彈性多楔帶最早應(yīng)用于白色家電上。原理是，帶的長(zhǎng)度比輪系計(jì)算周長(zhǎng)小，帶在裝配時(shí)，使用專用工具強(qiáng)制拉伸在固定的帶輪上，通過(guò)帶的彈性變形力使帶產(chǎn)生足夠的張緊力，在整個(gè)的過(guò)程中無(wú)需調(diào)整 張力，這樣可以省略張力調(diào)整機(jī)構(gòu)。近幾年，小型家用轎車為了簡(jiǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)前端附件輪系結(jié)構(gòu)也開(kāi)始使用彈性多楔帶作為驅(qū)動(dòng)用帶。彈性多楔帶一般使用扯斷伸長(zhǎng)率大于20%的高捻度纖維作為強(qiáng)力層線繩。 4EPDM多楔帶 近年來(lái)，多楔帶在汽車得到普遍應(yīng)用，而發(fā)動(dòng)機(jī)室的溫度越來(lái)越高，有的要求橡膠能耐150攝氏度，瞬間能耐170攝氏度，傳統(tǒng)氯丁橡膠顯然達(dá)不到要求。由于HNBR過(guò)于昂貴，人們?cè)谘芯堪l(fā)現(xiàn)小量的油污不對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前端的皮帶造成損害，可使用廉價(jià)耐熱性好多的三元乙丙橡膠作為多楔帶主題橡膠材料。但EPDM耐磨性，高溫抗撕裂和動(dòng)態(tài)性能不理想，與其他材料粘合差，這些都需要通過(guò)改性如添加ZDA或ZDMA和其他材料加以解決。EPDM多楔帶耐高溫性能和高溫疲勞壽命明顯提高。 傳動(dòng)帶都是在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下使用的，有的使用條件極為苛刻，如汽車、農(nóng)用機(jī)械。如何模擬實(shí)況使用一直是傳動(dòng)帶生產(chǎn)廠家和帶傳動(dòng)研究重要課題。我國(guó)早在上世紀(jì)70年代末，中國(guó)農(nóng)機(jī)院、江漢機(jī)械研究所和哈爾濱工業(yè)大學(xué)等，為配合當(dāng)時(shí)的農(nóng)機(jī)帶和石油機(jī)械用帶的研制，開(kāi)始這方面的研究和疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)的研制工作。 疲勞壽命實(shí)驗(yàn)分為無(wú)扭矩法和有扭矩法，前者亦稱曲撓機(jī)。我國(guó)目前采用無(wú)扭矩試驗(yàn)機(jī)為適應(yīng)普通V帶新標(biāo)準(zhǔn)（GB1174-96）而研制的，即墨新城機(jī)械有限公司和江都明珠材料試驗(yàn)機(jī)廠均有生產(chǎn)。試驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)帶不傳遞扭矩，與帶輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，也不能使帶體內(nèi)的張力產(chǎn)生變化，僅能模擬帶通過(guò)帶輪時(shí)產(chǎn)生的曲撓，記其曲撓次數(shù)和伸長(zhǎng)率，一般需要5～7天。它是通過(guò)減小帶輪直徑或加大初拉力來(lái)強(qiáng)化疲勞的，與傳動(dòng)帶實(shí)際使用情況的相關(guān)性差。但該試驗(yàn)方法由于相關(guān)因子單一，試驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗小，是控制生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量好辦法。龍山橡膠廠自行設(shè)計(jì)一臺(tái)農(nóng)機(jī)V帶用曲撓試驗(yàn)機(jī)。 有扭矩疲勞壽命試驗(yàn)?zāi)軌蛟谳^短的時(shí)間內(nèi)對(duì)傳動(dòng)帶質(zhì)量有一個(gè)全面和較準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，有扭矩法又可以分為開(kāi)式和閉式兩類，開(kāi)始的能量流動(dòng)沒(méi)有形成閉合回路，電動(dòng)機(jī)的能量全部有消耗裝置消耗掉，不符合節(jié)能要求。閉式則能夠?qū)⒉糠帜芰渴栈?，形成封閉的回路，節(jié)約了能源。封閉式又可以分為兩種，一種是電封閉式：加載裝置中裝有電機(jī)，發(fā)出的電回饋給電機(jī)一部分；另一種是機(jī)械封閉式：電動(dòng)機(jī)所提供的僅僅是克服系統(tǒng)摩擦力所需要的功率，因此試驗(yàn)中消耗的動(dòng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于加到被試帶上的載荷，具有明顯的節(jié)能效果。國(guó)內(nèi)洛陽(yáng)、上海、貴陽(yáng)、無(wú)錫、開(kāi)封隨引進(jìn)設(shè)備進(jìn)口德國(guó)的汽車V帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)曾為原上海橡膠制品二廠、長(zhǎng)春汽車研究所研制等汽車V帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)。長(zhǎng)春光機(jī)學(xué)院參照克萊斯勒汽車公司標(biāo)準(zhǔn)為遼陽(yáng)機(jī)帶廠設(shè)計(jì)過(guò)一臺(tái)多楔帶壽命強(qiáng)化試驗(yàn)臺(tái)。無(wú)錫貝爾特還引進(jìn)汽車多楔帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)，可做高溫疲實(shí)驗(yàn)。該機(jī)采用機(jī)械封閉原理，用電磁加載器加載。通過(guò)調(diào)節(jié)加載器工作電流的大小，可調(diào)節(jié)所加負(fù)載的大小。該機(jī)具有較好的節(jié)能效果，節(jié)能可達(dá)63％以上。它采用PLC控制，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可根據(jù)要求進(jìn)行分段或即時(shí)打印。王潔民發(fā)明的“Ｖ帶全功能動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)裝置”，利用現(xiàn)有Ｖ帶機(jī)械封閉試驗(yàn)機(jī)的原理，并以其基本組成封閉試驗(yàn)系統(tǒng)的主動(dòng)軸總成進(jìn)行簡(jiǎn)化，并以此軸為對(duì)稱軸，在其反方向再增加一套同樣的封閉試驗(yàn)系統(tǒng)，聯(lián)軸器使兩個(gè)封閉試驗(yàn)系統(tǒng)共用一個(gè)主動(dòng)軸總成。這兩個(gè)封閉試驗(yàn)系統(tǒng)組合后形成了兩個(gè)各自獨(dú)立的封閉力流，而兩試驗(yàn)系統(tǒng)又組成了相互影響的整體，該裝置可進(jìn)行各種Ｖ帶的有扭矩和無(wú)扭矩的全部動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)。 這學(xué)期我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是汽車v帶多楔帶的疲勞試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)，主要目的是用于多楔帶的斷面性能測(cè)試，對(duì)多楔帶的性能在較短的時(shí)間內(nèi)給出一個(gè)較為正確的評(píng)估，其中主要包括帶的測(cè)試方法，測(cè)試裝置，帶輪直徑，電力負(fù)荷以及對(duì)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的說(shuō)明與解釋。該試驗(yàn)機(jī)為多楔帶的曲撓疲勞試驗(yàn)機(jī)，即帶在試驗(yàn)的過(guò)程中不收到扭矩的影響。實(shí)驗(yàn)帶的尺寸是1200mm± 10mm，用這種長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)帶所得到的數(shù)據(jù)即被認(rèn)為同等質(zhì)量長(zhǎng)度和技術(shù)規(guī)格的所有帶的有效數(shù)據(jù)。帶輪的材料為加工剛帶輪。將進(jìn)行一下幾個(gè)試驗(yàn)。 1. 高溫恒張力測(cè)試。 為了測(cè)試帶在高溫，高負(fù)荷的條件下帶的壽命。這項(xiàng)測(cè)試的開(kāi)發(fā)用來(lái)反映在汽車配件驅(qū)動(dòng)器中自動(dòng)張緊輪的增加使用。這些系統(tǒng)恒張力，因此不會(huì)因帶的磨損失去張力而引起帶的滑移。增加帶長(zhǎng)度將增加在試驗(yàn)臺(tái)上帶的壽命。因此，皮帶的長(zhǎng)度是有限的，以減少試驗(yàn)條件的變化和各制造商給用戶提供可比較的數(shù)據(jù)。試驗(yàn)裝置如下圖所示 失效準(zhǔn)則，下列其中一個(gè)或多個(gè)條件發(fā)生時(shí)應(yīng)被視為測(cè)試帶失?。? 答：帶斷裂，（折線的任何地方） 帶組塊，（肋的任何地方） 帶分層 皮帶磨損或拉伸線分離 最大數(shù)量的B級(jí)或C 級(jí)裂縫 帶牽引能力的喪失（伸長(zhǎng)10％） 整個(gè)帶截面存在裂縫 質(zhì)量減少在原來(lái)質(zhì)量的10％以上。 超過(guò)七級(jí)以上的起毛起球。 2冷熱循環(huán)試驗(yàn)。 為了測(cè)試帶在高溫，高載荷、低溫度，無(wú)載荷條件下的耐用性。 2.1熱試驗(yàn) 類型Ahot帶：121℃ 類型Bhot帶：107 ° C間 類型Chot帶：93℃ 2.2冷試驗(yàn)。 類型Acold 帶= -43 ° C± 1℃ 類型Bcold帶= -35℃± 1℃ 冷熱試驗(yàn)均使用上圖的集合構(gòu)型，試驗(yàn)失效準(zhǔn)則同上。 3污染試驗(yàn) 主要是為了確定傳動(dòng)帶引擎蓋下流體對(duì)其的影響，其測(cè)試裝置同上，失效準(zhǔn)則亦同上。 4五輪彎曲試驗(yàn) 主要是為了測(cè)試帶在高溫高速條件的彎曲耐久性。測(cè)試裝置如下圖所示，失效準(zhǔn)則同上。 5固定爐試驗(yàn) 這一試驗(yàn)的目的是確定在高溫條件影響下的物質(zhì)硫化橡膠性能的影響。橡膠及橡膠制品必須抵制由氧化性能和熱老化引起的破壞。這個(gè)測(cè)試是為了確認(rèn)生產(chǎn)帶的物理性能 9起毛起球試驗(yàn) 這一測(cè)試的目的是確定帶抗起毛起球。在帶不起毛起球的情況下， 不正確安裝滑輪這可能導(dǎo)致帶噪音。由于起毛起球是一個(gè)與安全帶相關(guān)的新現(xiàn)象，這個(gè)測(cè)試將不需要對(duì)衰老帶運(yùn)行分析。試驗(yàn)裝置如下圖所示，失效準(zhǔn)則同上。 目前，我國(guó)的V帶，多楔帶質(zhì)量與世界的先進(jìn)國(guó)家相比還有很大的差距，疲勞試驗(yàn)壽命不足的廠家較多，疲勞試驗(yàn)的普及遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，許多廠家對(duì)自己的產(chǎn)品并未按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，產(chǎn)品的規(guī)格很難保證，擁有自己的疲勞試驗(yàn)機(jī)，借以改進(jìn)帶的結(jié)構(gòu)，配方和工藝，提高自己的產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)于許多廠家來(lái)說(shuō)，在日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)中占領(lǐng)市場(chǎng)具有重要的意義。 四．研究?jī)?nèi)容及方案擬定 1.目標(biāo)和要求： ① 帶長(zhǎng)：1200±10mm； ② 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速：3300轉(zhuǎn)/分； ③ 帶張力：400.5N； ④ 帶速：10.4m/s； ⑤ 試驗(yàn)溫度：100℃——130℃； ⑥ 帶寬：6楔； ⑦ 試驗(yàn)拉力：800N 2.方案擬定 取交流異步電機(jī)作為疲勞試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)力源，電機(jī)輸出的動(dòng)力通過(guò)同步帶傳動(dòng)，傳送到主動(dòng)軸上，從而帶動(dòng)主動(dòng)帶輪運(yùn)轉(zhuǎn)，將多楔帶繞在實(shí)驗(yàn)帶輪上，通過(guò)重物張緊給帶一定的張緊力，使多楔帶在恒定的張緊力作用下運(yùn)轉(zhuǎn)，待其發(fā)生疲勞時(shí)停止試驗(yàn)，得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以分析。 五、進(jìn)度安排 1、2010.3.1～3.14 畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研，完成科技譯文及開(kāi)題報(bào)告； (科技譯文不少于3000漢字) 2、2010.3.15～6.6 完成總體設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)等； （完成4張零號(hào)圖，要求CAD出圖；具體落實(shí)到每個(gè)人內(nèi)容 有所不同，時(shí)間段相同） 3、2010.6.7～6.20 完成設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 （40～60頁(yè)，要求打?。?； 4、2010.6.21～6.25 評(píng)審、答辯。 （給出成績(jī)及評(píng)語(yǔ)，注意答辯時(shí)間2010年6月15——20日， 請(qǐng)?jiān)?5日前完成所有任務(wù)） 六、參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信編著.汽車車橋設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2004年 [2] Thomas G. Sugar. A novel selective compliant actuator. Mechatronics.12 (2002) 1157–1171 [3]朱孝錄，中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典[M]，江西科學(xué)技術(shù)出版社2002 [4]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)著 機(jī)械設(shè)計(jì)大典[M]. 南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002. [5]蔡耀輝. 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.7. 共 12 頁(yè) 第 12 頁(yè) 序號(hào)（學(xué)號(hào)）： 010640212 XXXXX XX設(shè) 計(jì)（XX）開(kāi)題報(bào)告 摩擦性汽車用V帶、多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 20XX 年 3 月 18 日 摘 要 本文詳細(xì)論述了多楔帶傳動(dòng)輪系優(yōu)化試驗(yàn)臺(tái)的硬件及軟件設(shè)計(jì)方案。試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)是圍繞模擬附件輪系的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)又能調(diào)整各個(gè)附件負(fù)載大小及各個(gè)附件的位置來(lái)進(jìn)行的。論文針對(duì)的這些特殊性能要求，設(shè)計(jì)了具有獨(dú)創(chuàng)性的臺(tái)架結(jié)構(gòu)，包括模擬機(jī)體部分，移動(dòng)導(dǎo)軌部分，轉(zhuǎn)向泵的工況模擬部分，測(cè)功機(jī)模擬空調(diào)壓縮機(jī)作為負(fù)載工作等等。多楔帶輪系優(yōu)化試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)的硬件部分以計(jì)算機(jī)為核心，配以外圍接口電路，信號(hào)調(diào)理單元和傳感器，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，主要完成附件輪系主軸轉(zhuǎn)速、主軸扭矩、空壓機(jī)軸轉(zhuǎn)速、空壓機(jī)軸扭矩、轉(zhuǎn)向泵軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向泵軸扭矩、系統(tǒng)噪聲、系統(tǒng)振動(dòng)頻率、皮帶輪垂直帶面振幅、皮帶輪測(cè)向振幅、減振皮帶輪扭轉(zhuǎn)角、減振皮帶輪輪面振幅、自動(dòng)張緊輪軸承溫度等參數(shù)的采集和處理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬附件負(fù)載大小以及主動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況的控制。 關(guān)鍵詞:多楔帶; 輪系; 臺(tái)架 Abstract This article presents the design plan of software and hardware of testbench for optimizing design of the poly rib driving wheel system in detail. The development of test-bed centers on imitating actual operation of wheel system and changing load size and position of each accessory at the same time. Aiming at these special demand of performance, I have designed the innovative structure of test-bed, including simulation engine gear box, the part of moving guiding tracks, the simulation part often steering pump, the part of dynamometer simulating compressor as load etc. Computer is the core of poly rib belt driving wheel system test bench’s hardware, equipped with the interface circuit, signal processing unit and sensor. All those parts constitute a close loop control system to realize the signal collection and process, including the rotate speed and torque of main shaft ,rotate speed and torque of the shaft of compressor, rotate speed and torque of the shaft of the steering pump, systematic noise, systematic vibration frequency, the amplitude of surface of poly rib belt, the torsion angle and amplitude of damping pulley, bearing temperature of auto tension wheel, etc.. At the same time we can control the load size of each accessories and operation of electrical machinery by the control system. Keywords: Poly rib belt； wheel system； 25 目 錄 第1章 緒 論 2 1.1 本課題研究的目的與意義 2 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2.3 技術(shù)要求 5 第2章 機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案 6 2.1 機(jī)構(gòu)原理 6 2.2 功能原理方案設(shè)計(jì) 7 2.3.1動(dòng)力源選取 9 2.3.2傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 9 2.3.3 加載裝置 10 第3章 疲勞試驗(yàn)機(jī)各部分計(jì)算 11 3.1 多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 11 3.2 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 12 3.3 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 15 3.4 主動(dòng)軸軸承設(shè)計(jì)計(jì)算 19 3.5 張緊輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 19 第4章 設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué) 21 4.1 根據(jù)人體尺度確定設(shè)備的合理尺寸 21 4.2 根據(jù)人體的力參數(shù)合理設(shè)計(jì)操縱裝置 21 總 結(jié) 22 參考文獻(xiàn) 23 致 謝 24 第1章 緒 論 1.1 本課題研究的目的與意義 帶傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中重要的傳動(dòng)形式，廣泛應(yīng)用于傳遞和運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)，在傳動(dòng)領(lǐng)域占有重要地位，并已經(jīng)取得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，近年來(lái)，特別是在汽車工業(yè)的，家用電器和辦公自動(dòng)化機(jī)械以及各種新型的機(jī)械裝備中相當(dāng)中相當(dāng)普遍。由于帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，價(jià)格低廉，不需要潤(rùn)滑，緩沖吸振等優(yōu)點(diǎn)，使得帶傳動(dòng)在機(jī)械中占有重要的位置，隨著傳動(dòng)的演變，在許多場(chǎng)合取代了其他的運(yùn)動(dòng)形式，同時(shí)隨著材料學(xué)制造工藝及生產(chǎn)設(shè)備的進(jìn)步，帶傳動(dòng)的總類不斷更新，傳動(dòng)能力。雖然近年來(lái)傳動(dòng)帶質(zhì)量有了顯著提高，但是與國(guó)際水平還有一點(diǎn)的差距，其中原因之一是由于疲勞試驗(yàn)機(jī)的普及程度還不夠，通過(guò)疲勞試驗(yàn)機(jī)來(lái)改進(jìn)帶的結(jié)構(gòu)，配方和工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)得到生產(chǎn)廠家的認(rèn)可，個(gè)生產(chǎn)廠家只有通過(guò)疲勞試驗(yàn)機(jī)，取得符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，才能夠使產(chǎn)品與國(guó)際市場(chǎng)接軌。該疲勞試驗(yàn)機(jī)的研制成功對(duì)于打破國(guó)內(nèi)疲勞試驗(yàn)機(jī)基本上依賴進(jìn)口的局面，完善國(guó)內(nèi)帶生產(chǎn)線的完整性，生產(chǎn)測(cè)試設(shè)備的更新?lián)Q代的需要具有重要的意義。 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 多楔帶傳動(dòng)在平帶的基體下做出許多縱向楔，帶輪也有相應(yīng)的環(huán)形輪槽，其工作面為楔的側(cè)面，具有極高的靈活性，柔性，傳動(dòng)平穩(wěn)，摩擦力大，傳動(dòng)功率大，張緊力小，傳動(dòng)比范圍大，傳動(dòng)速度高，結(jié)構(gòu)合理，使用壽命長(zhǎng)，兼有平帶和三角帶的優(yōu)點(diǎn)而彌補(bǔ)其不足。適用于結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)功率較大場(chǎng)合，特別適合要求三角帶根數(shù)多，垂直地面的平行軸傳動(dòng)，但對(duì)于多楔帶與輪槽間均勻性要求較高，否則會(huì)產(chǎn)生寫楔面不接觸或接觸不良其楔面摩擦效應(yīng)大大削弱。20世紀(jì)80年代以來(lái)，未解決三角帶多根同組傳動(dòng)是因產(chǎn)生不一樣長(zhǎng)的傳動(dòng)效率和使用壽命下降等問(wèn)題，在多根三角帶的上底用一層薄的橡膠連接起來(lái)，習(xí)慣稱之為聯(lián)組三角帶的v型平帶，具有極大的優(yōu)越性，因而有出現(xiàn)v型平帶取代包布式和切邊式三角帶的現(xiàn)象。這種三角帶與平帶結(jié)合的膠帶，雖然對(duì)帶輪溝槽有特殊的要求，然而由于帶體很薄，與帶輪的接觸面積達(dá)，彎曲性好，帶輪縮小，使傳動(dòng)裝置進(jìn)一步小型化，節(jié)能化，可補(bǔ)償槽距誤差，彌補(bǔ)了多楔帶的缺點(diǎn)，在世界發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)量急劇增加。目前，多楔帶生產(chǎn)狀況在我國(guó)規(guī)模形成規(guī)模，生產(chǎn)設(shè)備基本為引進(jìn)或吸收消化制造，產(chǎn)品質(zhì)量好持續(xù)大批量為汽車等多種機(jī)械傳動(dòng)裝置 配套。 1.2.1帶的類型 （1）齒形多楔帶 齒形多楔帶類似于齒形切邊v帶，即在楔部切成齒形，以提高帶的曲撓性能及帶的散熱性能，可明顯提高帶使用壽命。固特異公司研究表明，相同的氯丁橡膠材料多楔帶，高溫疲勞試驗(yàn)普通多楔帶66h，有齒多楔帶可達(dá)167h。有齒多楔帶還可以降低對(duì)帶的裝配精度要求，但有齒多楔帶在使用時(shí)通過(guò)帶輪會(huì)帶進(jìn)帶出氣流，產(chǎn)生有節(jié)奏的氣流聲。固特異 公司通過(guò)斜齒，DAYCO公司做成不規(guī)則齒來(lái)抵消這種聲音，可較少15db左右的噪音。 （2）植絨多楔帶 多楔帶傳動(dòng)缺點(diǎn)之一是傳動(dòng)噪音較大，在低速或角速度變化快使用時(shí)，以及一段時(shí)間后，楔面磨損，硬化和張力松弛，或在雨天沾到水后，傳動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出刺耳的尖叫聲，影響汽車的NVH性能。解決辦法之一是楔面留有0.1～1.0mm高強(qiáng)度短纖維。由于纖維摩擦系數(shù)穩(wěn)定，具有吸音功能，因此大大降低多楔帶傳動(dòng)噪音。傳動(dòng)多楔帶一般用特殊的研磨工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。研磨時(shí)，先將楔塊速磨成大致的楔形，然后低速濕磨，將橡膠磨掉，楔面露出一定長(zhǎng)度的纖維。 （3）彈性多楔帶 彈性多楔帶最早應(yīng)用于白色家電上。原理是，帶的長(zhǎng)度比輪系計(jì)算周長(zhǎng)小，帶在裝配時(shí)，使用專用工具強(qiáng)制拉伸在固定的帶輪上，通過(guò)帶的彈性變形力使帶產(chǎn)生足夠的張緊力，在整個(gè)的過(guò)程中無(wú)需調(diào)整 張力，這樣可以省略張力調(diào)整機(jī)構(gòu)。近幾年，小型家用轎車為了簡(jiǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)前端附件輪系結(jié)構(gòu)也開(kāi)始使用彈性多楔帶作為驅(qū)動(dòng)用帶。彈性多楔帶一般使用扯斷伸長(zhǎng)率大于20%的高捻度纖維作為強(qiáng)力層線繩。 （4）d EPDM多楔帶 近年來(lái)，多楔帶在汽車得到普遍應(yīng)用，而發(fā)動(dòng)機(jī)室的溫度越來(lái)越高，有的要求橡膠能耐150攝氏度，瞬間能耐170攝氏度，傳統(tǒng)氯丁橡膠顯然達(dá)不到要求。由于HNBR過(guò)于昂貴，人們?cè)谘芯堪l(fā)現(xiàn)小量的油污不對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前端的皮帶造成損害，可使用廉價(jià)耐熱性好多的三元乙丙橡膠作為多楔帶主題橡膠材料。但EPDM耐磨性，高溫抗撕裂和動(dòng)態(tài)性能不理想，與其他材料粘合差，這些都需要通過(guò)改性如添加ZDA或ZDMA和其他材料加以解決。EPDM多楔帶耐高溫性能和高溫疲勞壽命明顯提高。 1.2.2疲勞試驗(yàn)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 傳動(dòng)帶都是在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下使用的，有的使用條件極為苛刻，如汽車、農(nóng)用機(jī)械。如何模擬實(shí)況使用一直是傳動(dòng)帶生產(chǎn)廠家和帶傳動(dòng)研究重要課題。我國(guó)早在上世紀(jì)70年代末，中國(guó)農(nóng)機(jī)院、江漢機(jī)械研究所和哈爾濱工業(yè)大學(xué)等，為配合當(dāng)時(shí)的農(nóng)機(jī)帶和石油機(jī)械用帶的研制，開(kāi)始這方面的研究和疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)的研制工作。 疲勞壽命實(shí)驗(yàn)分為無(wú)扭矩法和有扭矩法，前者亦稱曲撓機(jī)。我國(guó)目前采用無(wú)扭矩試驗(yàn)機(jī)為適應(yīng)普通V帶新標(biāo)準(zhǔn)（GB1174-96）而研制的，即墨新城機(jī)械有限公司和江都明珠材料試驗(yàn)機(jī)廠均有生產(chǎn)。試驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)帶不傳遞扭矩，與帶輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，也不能使帶體內(nèi)的張力產(chǎn)生變化，僅能模擬帶通過(guò)帶輪時(shí)產(chǎn)生的曲撓，記其曲撓次數(shù)和伸長(zhǎng)率，一般需要5～7天。它是通過(guò)減小帶輪直徑或加大初拉力來(lái)強(qiáng)化疲勞的，與傳動(dòng)帶實(shí)際使用情況的相關(guān)性差。但該試驗(yàn)方法由于相關(guān)因子單一，試驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗小，是控制生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量好辦法。龍山橡膠廠自行設(shè)計(jì)一臺(tái)農(nóng)機(jī)V帶用曲撓試驗(yàn)機(jī)。 有扭矩疲勞壽命試驗(yàn)?zāi)軌蛟谳^短的時(shí)間內(nèi)對(duì)傳動(dòng)帶質(zhì)量有一個(gè)全面和較準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，有扭矩法又可以分為開(kāi)式和閉式兩類，開(kāi)始的能量流動(dòng)沒(méi)有形成閉合回路，電動(dòng)機(jī)的能量全部有消耗裝置消耗掉，不符合節(jié)能要求。閉式則能夠?qū)⒉糠帜芰渴栈兀纬煞忾]的回路，節(jié)約了能源。封閉式又可以分為兩種，一種是電封閉式：加載裝置中裝有電機(jī)，發(fā)出的電回饋給電機(jī)一部分；另一種是機(jī)械封閉式：電動(dòng)機(jī)所提供的僅僅是克服系統(tǒng)摩擦力所需要的功率，因此試驗(yàn)中消耗的動(dòng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于加到被試帶上的載荷，具有明顯的節(jié)能效果。國(guó)內(nèi)洛陽(yáng)、上海、貴陽(yáng)、無(wú)錫、開(kāi)封隨引進(jìn)設(shè)備進(jìn)口德國(guó)的汽車V帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)曾為原上海橡膠制品二廠、長(zhǎng)春汽車研究所研制等汽車V帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)。長(zhǎng)春光機(jī)學(xué)院參照克萊斯勒汽車公司標(biāo)準(zhǔn)為遼陽(yáng)機(jī)帶廠設(shè)計(jì)過(guò)一臺(tái)多楔帶壽命強(qiáng)化試驗(yàn)臺(tái)。無(wú)錫貝爾特還引進(jìn)汽車多楔帶疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)，可做高溫疲實(shí)驗(yàn)。該機(jī)采用機(jī)械封閉原理，用電磁加載器加載。通過(guò)調(diào)節(jié)加載器工作電流的大小，可調(diào)節(jié)所加負(fù)載的大小。該機(jī)具有較好的節(jié)能效果，節(jié)能可達(dá)63％以上。它采用PLC控制，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可根據(jù)要求進(jìn)行分段或即時(shí)打印。王潔民發(fā)明的“Ｖ帶全功能動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)裝置”，利用現(xiàn)有Ｖ帶機(jī)械封閉試驗(yàn)機(jī)的原理，并以其基本組成封閉試驗(yàn)系統(tǒng)的主動(dòng)軸總成進(jìn)行簡(jiǎn)化，并以此軸為對(duì)稱軸，在其反方向再增加一套同樣的封閉試驗(yàn)系統(tǒng)，聯(lián)軸器使兩個(gè)封閉試驗(yàn)系統(tǒng)共用一個(gè)主動(dòng)軸總成。這兩個(gè)封閉試驗(yàn)系統(tǒng)組合后形成了兩個(gè)各自獨(dú)立的封閉力流，而兩試驗(yàn)系統(tǒng)又組成了相互影響的整體，該裝置可進(jìn)行各種Ｖ帶的有扭矩和無(wú)扭矩的全部動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)。主要目的是用于多楔帶的斷面性能測(cè)試，對(duì)多楔帶的性能在較短的時(shí)間內(nèi)給出一個(gè)較為正確的評(píng)估，其中主要包括帶的測(cè)試方法，測(cè)試裝置，帶輪直徑，電力負(fù)荷以及對(duì)實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的說(shuō)明與解釋。該試驗(yàn)機(jī)為多楔帶的曲撓疲勞試驗(yàn)機(jī)，即帶在試驗(yàn)的過(guò)程中不收到扭矩的影響。實(shí)驗(yàn)帶的尺寸是1200mm± 10mm，用這種長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)帶所得到的數(shù)據(jù)即被認(rèn)為同等質(zhì)量長(zhǎng)度和技術(shù)規(guī)格的所有帶的有效數(shù)據(jù)。 1.2.3 技術(shù)要求 目標(biāo)和要求：① 帶長(zhǎng)：1200±10mm； ② 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速：3300轉(zhuǎn)/分； ③ 帶張力：400.5N； ④ 帶速：10.4m/s； ⑤ 試驗(yàn)溫度：100℃——130℃； ⑥ 帶寬：6楔； ⑦ 試驗(yàn)拉力：800N 第2章 機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案 2.1 機(jī)構(gòu)原理 機(jī)械系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的原理內(nèi)容是構(gòu)思能夠?qū)崿F(xiàn)功能目標(biāo)的解法原理，功能原理設(shè)計(jì)首先通過(guò)調(diào)查研究確定符合當(dāng)時(shí)技術(shù)發(fā)展的明確的功能目標(biāo)，然后進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思尋求新的解法原理并進(jìn)行原理認(rèn)證，最后選擇較為合理的方案。 2.1.1功能及其分類 （1）功能的描述 十九世紀(jì)四十年代，美國(guó)通用電氣公司的工程師邁爾斯首先記住了功能的概念，它和人們常說(shuō)的共用用途性能和能力等概念既有區(qū)別又有聯(lián)系，功能的描述要正確簡(jiǎn)潔，抓住本質(zhì)。不同的功能定義會(huì)產(chǎn)生不同的思想設(shè)計(jì)和方法，尋求到不同的功能載體，得出完全不同的設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)工程常用“黑箱法”來(lái)描述功能，對(duì)于復(fù)雜的未知系統(tǒng)猶如不知其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的黑箱，可以利用外部觀測(cè)，通過(guò)分析黑箱與周圍環(huán)境的聯(lián)系，輸入與輸出，了解其功能特性從而進(jìn)一步探求其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與原理。把待求系統(tǒng)看作黑箱分析比較系統(tǒng)輸入輸出的能量，物料和信號(hào)，輸入和輸出的轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而確定系統(tǒng)的功能，魔塔型汽車威帶，多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)，主要是用來(lái)檢測(cè)威帶，多楔帶的疲勞壽命，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)其質(zhì)量給于一個(gè)正確的評(píng)價(jià)，從而使生產(chǎn)廠家努力提高帶的生產(chǎn)質(zhì)量，以適應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)的發(fā)展要求。 （2）功能的分類 從不同的角度出發(fā)，功能可以有各種不同的分類。按其性質(zhì)，用途重要程度和邏輯關(guān)系可將功能如下分類： 基本功能與輔助功能 基本功能是產(chǎn)品所具有的用于滿足某種需求的效能也就是產(chǎn)品的用途和使用價(jià)值，多謝帶疲勞試驗(yàn)機(jī)主要對(duì)多謝帶的斷面性能做一測(cè)試看其質(zhì)量如何，輔助功能是以基本功能并存的，次要的附帶的功能。多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)暫無(wú)其輔助功能。 目的功能和手段功能 任一功能的存在都是有目的的，因此任何功能不論是基本功能還是輔助功能都可以視為目的功能，而該目的功能往往又是實(shí)現(xiàn)另一目的的手段，相對(duì)于另一功能來(lái)說(shuō)，它又是一種手段功能。多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)其目的功能是對(duì)于多楔帶的質(zhì)量水平的提高得以正確的評(píng)估，而此目的又是為了提高多楔帶壽命與質(zhì)量的一種手段。 使用功能和表現(xiàn)功能 使用功能是指產(chǎn)品的實(shí)際使用價(jià)值。表現(xiàn)功能是在使用功能的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品起美化裝飾作用的功能，它是通過(guò)造型設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 必要功能和不必要功能 必要功能是指用戶所需要的功能，包括產(chǎn)品的基本功能和輔助功能，也包括使用功能和表現(xiàn)功能，反之則稱為不必要功能。 2.2 功能原理方案設(shè)計(jì) 基于功能原理方案設(shè)計(jì)包括原理方案的功能原理分析，功能分解，分功能求解和功能原理方案確定等五項(xiàng)內(nèi)容，就是求取一個(gè)最佳的功能系統(tǒng)的解，構(gòu)成一個(gè)原理方案，實(shí)現(xiàn)所提出的創(chuàng)造目標(biāo)，并滿足周邊的各種限制條件。 2.2.1功能你原理分析 任何一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的功能目標(biāo)確定后，經(jīng)過(guò)功能分析和綜合，就能針對(duì)產(chǎn)品的主要功能提出一些原理方案，對(duì)于多楔帶疲勞壽命的測(cè)試，總體原理方案可以是主張力曲撓運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，多轉(zhuǎn)鼓曲軌運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，沖擊試驗(yàn)，動(dòng)態(tài)接頭試驗(yàn)等。不同的原理方案和加工工藝會(huì)有不同的設(shè)備，原理方案還與執(zhí)行功能工藝過(guò)程及執(zhí)行元件有著密切的聯(lián)系，尋求作用原理，關(guān)鍵在于提出創(chuàng)新構(gòu)思，使思維發(fā)散，力求提出較多的解法共比較選擇。 （1）功能分解 產(chǎn)品和技術(shù)系統(tǒng)的總功能稱為產(chǎn)品的總功能，產(chǎn)品的用途不同，其總功能也不同，技術(shù)系統(tǒng)都比較復(fù)雜，難以直接求得滿足功能的原理解。可利用系統(tǒng)工程的分解性原理將功能系統(tǒng)按總功能，分功能，功能元進(jìn)行分解，化繁為簡(jiǎn)，以便通過(guò)個(gè)功能元件的有機(jī)組合求得技術(shù)系統(tǒng)解。 功能分解可示為樹(shù)狀的功能結(jié)構(gòu)，稱為功能樹(shù)，功能樹(shù)起源于總功能，按分功能，二級(jí)功能求解，末端功能元，功能元是可以直接求解的最小組成單元。 總功能確定后，功能分解可按一下方法進(jìn)行 a 按解決問(wèn)題的因果關(guān)系或目的手段進(jìn)行分解。功能樹(shù)起源于相當(dāng)于總功能的樹(shù)干，實(shí)現(xiàn)總功能這一目的所需要采用的全部手段構(gòu)成一級(jí)分功能，這些分功能相當(dāng)于樹(shù)枝，實(shí)現(xiàn)這一級(jí)分功能目的的手段又構(gòu)成了二級(jí)分功能，構(gòu)成了小樹(shù)枝，如此分解，知道分解到可以直接求解的位于樹(shù)枝末端的功能元為止。 b 按照工藝過(guò)程的空間順序或時(shí)間順序來(lái)分解，為了更好的尋求機(jī)械產(chǎn)品的工作原理方案，將機(jī)械產(chǎn)品的總功能分解為比較簡(jiǎn)單的分功能是一種行之有效的方法，通過(guò)功能分解可使用每個(gè)分功能的輸入量和輸出量關(guān)系更為明確，因而可以比較易求得各分功能的工作原理解。 2.2.2功能求解 分功能求解的基本思路可以簡(jiǎn)明的描述為分功能——作用原理——功能載體，作用原理是指在某一功能載體上有某一物理效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的某一個(gè)功能的動(dòng)作原理，這里的工作原理包括基礎(chǔ)科學(xué)揭示的一般科學(xué)原理和應(yīng)用研究證實(shí)的技術(shù)原理，分功能求解的目的是尋求完成分功能的作用原理和功能載體，其主要方法有調(diào)查分析法，創(chuàng)造性方法和設(shè)計(jì)目錄法。 a 調(diào)查分析法 根據(jù)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，大量查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料調(diào)查分析已有同類產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)，構(gòu)思滿足分功能要求的作用原理和功能載體，在調(diào)查過(guò)程中，調(diào)查面盡可能放寬一點(diǎn)，或許能得到一些新的啟示，例如采用方法學(xué)和生物工程方法，有意識(shí)的研究大自然及動(dòng)植物生態(tài)特點(diǎn)有益于尋求新穎實(shí)用的功能解和技術(shù)方案。 b 創(chuàng)造性方法 創(chuàng)造性方法是指設(shè)計(jì)人員憑借個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，智慧，靈感和創(chuàng)造能力，采用智暴法，類比法和綜合法等方法來(lái)尋求各種分功能的原理解。 c設(shè)計(jì)目錄法 設(shè)計(jì)目錄是一種設(shè)計(jì)信息庫(kù)，它把設(shè)計(jì)過(guò)程中的大量信息有規(guī)律的加以分類，排列和存儲(chǔ)，以便于設(shè)計(jì)者查找和調(diào)用。 2.3功能原理方案確定 由于每個(gè)功能元的解有多個(gè)，因此組成機(jī)械的功能原理方案可以有多個(gè)功能原理方案的組合，可以采用形態(tài)矩陣就行綜合分析。形態(tài)矩陣學(xué)是一種系統(tǒng)的搜索和程式化求解的分功能組合求解方法，形態(tài)矩陣法是進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)組成和創(chuàng)新的基本途徑，得到多種可行方案后，經(jīng)過(guò)篩選，評(píng)價(jià)可以獲得最佳方案。形態(tài)矩陣法的運(yùn)用步驟如下： （1）通過(guò)總體功能分解可以求得若干分功能 這種總功能分解往往要與機(jī)械的工藝動(dòng)作過(guò)程聯(lián)系起來(lái)考慮，使分功能的動(dòng)作能夠用一類的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （2）功能分解 這就是要從分功能的性質(zhì)來(lái)尋求實(shí)現(xiàn)的工作原理，然后從功能原理尋求功能載體。 （3）方案組成 在功能分解和功能求解的基礎(chǔ)上，利用形態(tài)學(xué)矩陣進(jìn)行方案綜合，在全體方案中還必須考慮相容性條件，直接條件等。因此有些方案并無(wú)存在價(jià)值或價(jià)值不大，可以在初步篩選時(shí)去除。 （4）方案評(píng)價(jià)和選擇 由于根據(jù)形態(tài)學(xué)矩陣法所得到的可行方案數(shù)量很大，所以必須先進(jìn)行評(píng)估，初評(píng)的標(biāo)準(zhǔn)是可以定位新穎性，先進(jìn)性和實(shí)用性，把一些不好的先加以篩除，然后用適合該類機(jī)械系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，選擇出綜合最佳的方案。 多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)的形態(tài)學(xué)矩陣 功能分解 1 2 3 4 動(dòng)力源 汽油機(jī) 柴油機(jī) 電動(dòng)機(jī) 液壓馬達(dá) 傳動(dòng)裝置 同步帶傳動(dòng) 鏈傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 加載裝置 重物加載 機(jī)械式加載 氣壓加載 液壓加載 表2.1 2.3.1動(dòng)力源選取 動(dòng)力系統(tǒng)是一臺(tái)機(jī)器的重要組成部分，只有選取了合適的動(dòng)力裝置，試驗(yàn)機(jī)才能夠穩(wěn)定的工作充分發(fā)揮其功效，因此首先要選取一個(gè)合適的動(dòng)力裝置。常用的動(dòng)力源有汽油機(jī)，柴油機(jī)，電動(dòng)機(jī)，液壓馬達(dá)等。其各自的特點(diǎn)如下： 汽油機(jī)的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，便于移動(dòng)，轉(zhuǎn)速高，能很快達(dá)到滿載運(yùn)轉(zhuǎn)，但燃料價(jià)格高昂，依然廢氣會(huì)造成大氣污染，汽油機(jī)常用于汽車方面。 柴油機(jī)的主要特點(diǎn)是工作可靠，壽命長(zhǎng)，便于維護(hù)，但初始成本較高且廢氣會(huì)污染大氣，其應(yīng)用較廣。由于汽油機(jī)和柴油機(jī)二者成本均比較昂貴且產(chǎn)生污染氣體，在此疲勞試驗(yàn)機(jī)中不易采取二者作為動(dòng)力源。 電動(dòng)機(jī)初始成本較低，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用很低，維護(hù)要求較少，功率范圍較廣。由電動(dòng)機(jī)的以上特點(diǎn)以及結(jié)合疲勞試驗(yàn)機(jī)的工作情況，選擇電機(jī)作為動(dòng)力源比較合適。 而電動(dòng)機(jī)又有著幾種類型，直流的，交流的，同步的，異步的。 直流電動(dòng)機(jī)可通過(guò)改變電樞的電阻，電壓或改變磁通進(jìn)行調(diào)速，而交流電動(dòng)機(jī)通常是不調(diào)速的，需要時(shí)則可以通過(guò)變頻，變極或轉(zhuǎn)差率進(jìn)行調(diào)速。由于試驗(yàn)中不需要變速，因此應(yīng)該選取交流電機(jī)。 交流電動(dòng)機(jī)又有同步和異步之分，交流同步電機(jī)的特點(diǎn)是恒轉(zhuǎn)速，功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，提供勵(lì)磁的直流電源，價(jià)格貴。交流異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，常用于載荷平穩(wěn)，不易調(diào)速，長(zhǎng)期工作的機(jī)器。從二者的比較可以看出，應(yīng)該使用交流異步電機(jī)。 綜上所述，此疲勞試驗(yàn)機(jī)選取交流異步電機(jī)作為其動(dòng)力源。 2.3.2傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 從電機(jī)出來(lái)的動(dòng)力需要經(jīng)過(guò)一傳動(dòng)裝置將動(dòng)力傳動(dòng)到繞有實(shí)驗(yàn)帶的軸上，因此要選取一個(gè)適合的傳動(dòng)裝置。常用的傳動(dòng)裝置有帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)等，各自的特點(diǎn)如下： （1）帶傳動(dòng) 帶傳動(dòng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸間距里范圍較廣，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小，能夠緩沖吸振，有過(guò)載保護(hù)，安裝維修技術(shù)不高，成本低，外廓尺寸大，摩擦型有滑動(dòng)的特點(diǎn)。傳動(dòng)帶又有不同的類型，有同步帶，平帶，多楔帶，V帶等，不同的傳動(dòng)帶有不同的使用場(chǎng)合，平帶的運(yùn)用范圍較廣，主要缺點(diǎn)是沒(méi)有恒定的傳動(dòng)比，而同步帶卻有精確的傳動(dòng)比，不易打滑。多楔帶可以提供較大的摩擦力，常用于大功率的傳動(dòng)中。由于此疲勞試驗(yàn)機(jī)工作是需要運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，且要有恒定的傳動(dòng)比，可以優(yōu)先考慮同步帶傳動(dòng)作為其傳動(dòng)裝置。 （2）鏈傳動(dòng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸間距范圍大，傳動(dòng)比恒定，能在惡劣的環(huán)境下工作，工作可靠，作用在軸上的力小，瞬時(shí)速度不均勻，不如平帶傳動(dòng)平穩(wěn)，鏈磨損伸長(zhǎng)后易產(chǎn)生震動(dòng)，掉鏈，常用于重型機(jī)械。再加上其轉(zhuǎn)速較高時(shí)容易發(fā)生脫鏈現(xiàn)象和磨損加劇，降低了使用的壽命，故不可選取鏈傳動(dòng)。 （3）齒輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)的類型很多，其優(yōu)點(diǎn)是具有恒定的傳動(dòng)比，但軸間距較小，制造與安裝精度較高，常用于一些重要的傳動(dòng)中。由于疲勞試驗(yàn)機(jī)傳動(dòng)距離較遠(yuǎn)，不能選用齒輪傳動(dòng)。 （4）蝸桿傳動(dòng) 傳動(dòng)比較大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，結(jié)構(gòu)緊湊，軸間距離較小，且制造工藝比較復(fù)雜。由于其軸間距離較小，也不易作為傳動(dòng)裝置。 比較以上各種傳動(dòng)裝置，且結(jié)合疲勞試驗(yàn)機(jī)的工作情況，由于其中心距較長(zhǎng)且需要在一個(gè)平穩(wěn)的條件下工作，，故選擇帶傳動(dòng)為最佳，傳動(dòng)帶為梯形齒同步帶。 2.3.3 加載裝置 常用的加載裝置有機(jī)械加載，重物加載，氣壓加載，液壓加載等方式。在此疲勞試驗(yàn)機(jī)中其加載裝置的主要作用是給測(cè)試帶提供一個(gè)恒定的張緊力。機(jī)械式加載常用于重型機(jī)械中，氣壓加載和液壓加載也不適用于此處，在這里選擇重物加載最為合適。 綜上所述，此多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)應(yīng)該選交流異步電機(jī)作為其動(dòng)力源，同步帶傳動(dòng)作為其傳動(dòng)裝置，重物加載作為其加載裝置。 第3章 疲勞試驗(yàn)機(jī)各部分計(jì)算 3.1 多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1.1選擇電機(jī) 電動(dòng)機(jī)有直流電機(jī)和交流電機(jī)之分。直流電動(dòng)機(jī)通?？梢酝ㄟ^(guò)改變電機(jī)電阻，電壓 以改變磁通進(jìn)行調(diào)速，交流電動(dòng)機(jī)通常是不調(diào)速的，需要時(shí)則可通過(guò)變頻成彎轉(zhuǎn)差進(jìn)行調(diào)速。疲勞試驗(yàn)機(jī)是不需要調(diào)速的，所以運(yùn)用交流電動(dòng)機(jī)。 交流電動(dòng)機(jī)又有同步和異步之分，交流同步電機(jī)通常用于不調(diào)速的低速和大功率機(jī)器。而交流異步電機(jī)常用于載荷平穩(wěn)長(zhǎng)期工作的機(jī)器，因此選用交流異步電機(jī)。 3.1.2計(jì)算功率 （3-1） 其中正壓力N= （3-2） —摩擦系數(shù) —小帶輪直徑，單位mm —小帶輪轉(zhuǎn)速，單位r/min K—載荷系數(shù) 查手冊(cè)，由所需功率可選取Y33小型三相異步交流電動(dòng)機(jī)，此電機(jī)是我國(guó)近年來(lái)研制成功的節(jié)能型電機(jī)，其應(yīng)用面廣，產(chǎn)量大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和傳動(dòng)功率大小可選取電機(jī)型號(hào)為Y160M-4的三相異步交流電機(jī)，其額定功率為3kw。轉(zhuǎn)速為1460r/min，效率為88.5%功率為0.85質(zhì)量m=114kg 3.2 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 同步帶有梯形齒和弧齒兩種。梯形齒為常用的同步帶齒形，傳遞的功率較小?；↓X同步帶的齒形為曲線。其結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶基本相同，帶的節(jié)距相當(dāng)承載能力較高，常用于大功率的傳動(dòng)之中，由上可見(jiàn)此疲勞試驗(yàn)機(jī)的傳動(dòng)裝置應(yīng)該選為梯形齒的同步帶。 設(shè)計(jì)步驟要求 3.2.1 給出傳動(dòng)要求 （1）原動(dòng)的名義功率：Pm=3kw （2）主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速=1430r/min 從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速：=3300r/min （3）中心距要求：500mm左右 （4）原動(dòng)機(jī)：3kw異步交流電 （5）工作機(jī)：疲勞試驗(yàn)機(jī) （6）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)：每天8—10小時(shí) 3.2.2 選擇帶的節(jié)距 （1）求出設(shè)計(jì)功率Pd a由表查得載荷修正系數(shù)=1.2，因未使用張緊輪，故表，由于是增速運(yùn)動(dòng)，表查得增速傳動(dòng)修正系數(shù)為=1.2 b.計(jì)算設(shè)計(jì)功率 （3-3） 選擇帶的距 由=3.84kw和小帶輪轉(zhuǎn)速=3300r/min 查圖可選擇L型帶對(duì)應(yīng)的節(jié)距為9.525mm。 確定帶輪直徑和帶節(jié)線長(zhǎng) 由表得：L型帶，小帶輪轉(zhuǎn)速=3300r/min時(shí)，帶輪最小徑用=18，取最小帶輪齒數(shù)=18。 傳動(dòng) （3-4） 故 ==41.5，按標(biāo)準(zhǔn)帶輪齒數(shù)取 小帶輪直徑： （3-5） 大帶輪直徑： （3-6） 3.2.3 選擇帶長(zhǎng) 帶長(zhǎng) （3-7） 經(jīng)計(jì)算求的 （先知a=500mm），mm （3-8） 選擇標(biāo)準(zhǔn)帶長(zhǎng)=1289.05mm，該帶的齒數(shù)為132 （3-9） 3.2.4 選擇標(biāo)準(zhǔn)帶寬 （1）確定基準(zhǔn)額定功率 小帶輪齒數(shù)=18直徑=54.6mm）轉(zhuǎn)速=3300r/min。由表求得L型帶的基準(zhǔn)額定功率=2.23kw （2）確定額定功率p 首先計(jì)算需要的帶寬，選擇標(biāo)準(zhǔn)帶寬。 （3）驗(yàn)算工作能力 a 嚙合齒數(shù)系數(shù)嚙合 （3-10） b 帶寬系數(shù)kw （3-11） L型帶 =25.4mm c 額定功率p （3-12） 3.2.5 選擇帶寬 根據(jù)設(shè)計(jì)要求。 故帶寬查表選擇帶寬帶號(hào)為150L型帶寬 其中mm 3.2.6 工作能力驗(yàn)算 （3-13） 許用工作拉力查表得 帶的長(zhǎng)度質(zhì)量查表得m=0.448kg 帶的圓周速度 工作能力驗(yàn)算 （3-14） 額定功率大于設(shè)計(jì)功率，故帶的傳動(dòng)能力足夠 3.2.7 結(jié)果整理 帶：選用L型同步帶，=9.525mm =132.. 帶輪 =121.3mm 傳動(dòng)中心距 a=505mm 其余略 3.3 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.3.1 軸的種類與特點(diǎn) 軸是組成機(jī)械的一個(gè)重要零件。它支撐著其他轉(zhuǎn)動(dòng)件回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩。同時(shí)又通過(guò)軸承和機(jī)架連接，所有軸零件都圍繞軸心線做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成了一個(gè)以軸為基準(zhǔn)的組合體——軸部件。所以在軸的設(shè)計(jì)中，不能只考慮軸本身，還必須和軸系零部件的整個(gè)結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來(lái)。軸按承受載荷不同可分為轉(zhuǎn)軸，心軸與傳動(dòng)軸，此疲勞試驗(yàn)機(jī)既承受彎矩又承受扭矩。故此主動(dòng)軸為轉(zhuǎn)軸。按形狀又可分為階梯軸，空心軸等。 3.3.2 軸的常用材料 軸的材料種類很多設(shè)計(jì)時(shí)主要根據(jù)對(duì)軸的強(qiáng)度，剛度，耐磨度等要求為采用的熱處理方式。同時(shí)考慮到選工藝問(wèn)題加以選用為求經(jīng)濟(jì)合理。軸的采用材料35,45.50優(yōu)質(zhì)碳素鋼。最常用的是45剛。多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)中主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的材料均選為45號(hào)鋼。 3.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定于受載情況，軸零件的布置和固定方式。軸承的類型和尺寸，軸的主坯制造和裝配工藝及安裝，運(yùn)輸條件。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量減小應(yīng)力緩沖，受力合理，有良好的工藝性并使軸的零件定位可靠，裝拼方便，對(duì)于要求剛度大的軸還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮減小軸的變形。由于影響軸的因素較多，顧軸不可能有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式，必須根據(jù)情況具體分析比較，確定方案。 圖3-1 主動(dòng)軸示意圖 由于軸的材料是45號(hào)鋼，查表可知E=216mpa。 （3-15） （3-16） 又以上兩個(gè)式子可得到=350N，=873N 取d=35mm 得Ｉ＝ （3-17） 撓度 （3-18） 撓度ｍｍ （3-19） 從而可知 故可取直徑ｄ＝３５ｍ 3.3.4 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體負(fù)載及應(yīng)力情況，采用相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)倪x取其許用應(yīng)力。對(duì)于僅僅（主要）承受扭矩的軸（傳動(dòng)軸），應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于只承受彎矩的軸（心軸）應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于既受彎矩又承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸），應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。需要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度進(jìn)行精確校核。此外對(duì)于瞬時(shí)過(guò)載很大或應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性較為嚴(yán)重的軸，還應(yīng)按峰尖載荷校核其靜強(qiáng)度，以免產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： （3-20） 式中 ——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力MPa T——軸所受的扭矩N`mm ——軸的抗扭截面系數(shù) n——軸的轉(zhuǎn)速r/min p——軸傳遞的功率kw d——計(jì)算載面處軸的直徑mm 由此可得 （3-21） 對(duì)于直徑d100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%-7%。有兩個(gè)鍵槽時(shí)應(yīng)增大10%-15%然后將軸圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。 故可取 3.3.5 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 截面AⅡⅢB，只受扭矩作用，雖然鍵槽軸肩及過(guò)度配合的引起的應(yīng)力基中將旋轉(zhuǎn)軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面AⅡⅢB均無(wú)需校核。 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面V的應(yīng)力集中的影響和截面Ⅳ的相近，但截面V不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也比較大。不必做強(qiáng)度校核，截面c雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，而且這里的軸的直徑是最大的，故截面c也不必進(jìn)行校核，截面Ⅵ和Ⅶ顯然不必校核。由機(jī)械設(shè)計(jì)第三章可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合小，因而該軸只需按截面Ⅳ兩側(cè)即可。 截面的右側(cè) 抗彎截面系數(shù)： （3-22） 彎矩及彎曲應(yīng)力為 （3-23） （3-24） 其中——彎曲應(yīng)力 M——彎矩 過(guò)盈配合的用插值法求之并取于是得 （3-27） 查表可得表面質(zhì)量系數(shù)為 （3-28） （3-29） 又可得到碳鋼的特性系數(shù) ， 于是計(jì)算安全系數(shù)值 （3-30） 故可知其安全 截面Ⅳ左側(cè) 抗彎截面系數(shù) w=0.1 （3-31） 截面Ⅳ左側(cè)的彎矩M （3-32） 截面c的彎曲應(yīng)力 （3-33） 軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)制處理，由表查得 截面由于軸肩而形成的理論應(yīng)力系數(shù)及均可按表查詢。因=0.03 經(jīng)插值查得=2.0 又可查表=0.82 =0.65 故有效應(yīng)力系數(shù)按式為： （3-34） 由圖的尺寸系數(shù)=0.07由圖標(biāo)查得的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為0.82，軸按磨制加工由圖查得表面質(zhì)量系數(shù)==0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)處即=1，則可得到綜合系數(shù)為 （3-35） 所以軸在截面左側(cè)的的安全系數(shù)為 （3-36） 故該軸截面右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。由于本軸最大的彎曲時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。 3.4 主動(dòng)軸軸承設(shè)計(jì)計(jì)算 由于此主動(dòng)軸美歐承受軸向載荷，故可選用深溝球軸承，軸承的型號(hào)選擇條件：軸承承受徑向載荷F=873N，軸向載荷F=0N，軸承轉(zhuǎn)速3300r/min。，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無(wú)沖擊，預(yù)期壽命5年。 初步計(jì)算動(dòng)載荷P 查看 取 查表得x=1，載荷系數(shù)=1 （3-37） 求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷 （3-38） 按照軸承樣本設(shè)計(jì)手冊(cè)選得c=９．５ＫN的１００９０７型號(hào)的軸承，基本額定靜載荷=６．８ＫN 驗(yàn)算如下 求動(dòng)載荷 P=Ｎ （3-39） （3-40） 即高于預(yù)期計(jì)算壽命，故滿足要求。 3.5 張緊輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 帶有張緊輪軸的結(jié)構(gòu)如下圖所示 圖3-2 從動(dòng)軸示意圖 （3-41） （3-42） 由以上兩個(gè)式子可得到 軸的材料為４５號(hào)鋼，查表可知其Ｅ＝２１６ ?。洌剑担埃恚? Ｉ＝ （3-43） 撓度 （3-44） 故可?。洌剑担埃恚? 軸承的計(jì)算 （3-45） 求軸承的基本額定動(dòng)載荷值 Ｃ＝ （3-46） 選擇型號(hào)７０００１１０型號(hào)的深溝球軸承 驗(yàn)算如下： Ｐ＝１ （3-47） 故滿足要求  第4章 設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué) 工業(yè)生產(chǎn)中，所有的機(jī)器設(shè)備都需要由人操縱控制。即使是全自動(dòng)的控制系統(tǒng)或機(jī)器人操作系統(tǒng)也需要人的監(jiān)控和維護(hù)。人是生產(chǎn)的核心和主導(dǎo)，而人，機(jī)器與工作環(huán)境形成一個(gè)不可分割的系統(tǒng)整體。 在人機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用分析利用人和機(jī)器的不同點(diǎn)，協(xié)調(diào)配合，提高工作效率。另外根據(jù)調(diào)查58%-78%的工業(yè)事故是由于對(duì)人機(jī)系統(tǒng)中人的因素估計(jì)不足造成的。汽車運(yùn)輸和化工部門的事故90%以上是出于人的判斷錯(cuò)誤操作。因此，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)如何保證人機(jī)系統(tǒng)的可靠和安全也是極為重要的。 人機(jī)工程學(xué)的要就目的是運(yùn)用科學(xué)知識(shí)是人-機(jī)器-環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一并形成有機(jī)的聯(lián)系，創(chuàng)造舒適安全的工作環(huán)境，適合人的生理和心理要求；使人操作省力，準(zhǔn)確而提高工作效率。人機(jī)工程學(xué)作為一門獨(dú)立的邊緣學(xué)科已有四十多年了。 人機(jī)工程學(xué)在美國(guó)叫做“Human Engineering”，西歐國(guó)家稱為“Ergonomics”。“Ergonomics”一詞由兩個(gè)希臘的詞根組成，ergo意為出力，工作，nomics意為正?；?guī)律。由此可知Ergonomics的含義是人出力正常化或人的工作規(guī)律。在日本稱為人間工學(xué)，也就是研究人機(jī)間關(guān)系的一門學(xué)科。 4.1 根據(jù)人體尺度確定設(shè)備的合理尺寸 進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)和作業(yè)空間布置時(shí)，要根據(jù)工作要求和操作使用對(duì)象的不同，確定合理的尺寸。如站著或坐著操作的機(jī)器和控制臺(tái)，在高度和寬度上均會(huì)有不同。同樣的站姿工作臺(tái)對(duì)美國(guó)人，法國(guó)人或日本人合適的高度也不一樣。 要明確設(shè)備的合理尺寸，必須了解人體的基本尺寸。人體的尺度由于國(guó)家，地區(qū)，民族，性別，年齡和生活狀況等的不同而有差異。必須根據(jù)大量調(diào)查及數(shù)理統(tǒng)計(jì)回歸分析才能得到一些參考值，列出我國(guó)人體尺度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。 根據(jù)人體各部分尺與身高的比例可以較合理的確定相應(yīng)的設(shè)備高度與工作高度，使工作時(shí)位置舒適，作用合理。 如人體舒適的坐姿關(guān)節(jié)角度，肩部與臀部應(yīng)同時(shí)支承身體。據(jù)此可設(shè)計(jì)較合理舒適的控制臺(tái)，駕駛室及旅游座椅。重要的人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)還常根據(jù)人體尺度確定數(shù)學(xué)模型或制造關(guān)節(jié)可活動(dòng)的人體模型放到以設(shè)計(jì)好的操縱系統(tǒng)或控制系統(tǒng)中檢查所有的相關(guān)尺寸是否合用，對(duì)改進(jìn)完善設(shè)計(jì)很有好處。 4.2 根據(jù)人體的力參數(shù)合理設(shè)計(jì)操縱裝置 人在操縱手柄，手輪或 杠桿時(shí)，單手的合理操縱力約為30-120N，右手為40-140N，左手為30-120N，雙手操縱力約為250N。一般人的握力約為350N左右。當(dāng)操縱力大于50-150N或操縱力小于50N但連續(xù)操縱時(shí)，一般采用腳動(dòng)代替手動(dòng)。腳的合理操縱力約為男子430N-480N，女子300-350N。 總 結(jié) 本文在系統(tǒng)的分析了國(guó)內(nèi)外多楔帶的研究與發(fā)展的基礎(chǔ)上，介紹了多楔帶疲勞試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)性能。隨著橡膠事業(yè)的蓬勃發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，對(duì)多楔帶的質(zhì)量的要求越來(lái)越高。應(yīng)用該疲勞試驗(yàn)機(jī)主要是為了得到能夠正確評(píng)估多楔帶質(zhì)量的數(shù)據(jù)，從而進(jìn)一步調(diào)高多楔帶質(zhì)量。 該疲勞試驗(yàn)機(jī)以交流異步電機(jī)作為動(dòng)力源，通過(guò)同步帶傳動(dòng)將電機(jī)輸出的動(dòng)力傳送到裝有實(shí)驗(yàn)帶輪的軸上，帶輪上繞有多楔帶，使其形成一條封閉的曲線，同時(shí)通過(guò)重物加載裝置給測(cè)試帶施加恒定的張緊力。讓多楔帶在張緊力的作用下繞著實(shí)驗(yàn)帶輪旋轉(zhuǎn)。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)公式有不一致的地方，不同公式的計(jì)算結(jié)果有的相差很大。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，通過(guò)查閱相關(guān)資料并向有經(jīng)驗(yàn)的人士詢問(wèn)在導(dǎo)師幫助指導(dǎo)下完成了尺寸設(shè)計(jì)部分。在完成了整體設(shè)計(jì)后在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行圖紙繪制，使用AutoCAD等繪圖軟件完成了設(shè)計(jì)的制圖部分。 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅培養(yǎng)了我正確的設(shè)計(jì)思想,同時(shí)也讓我掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序和方法，以及鍛煉了我綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我大量閱讀了各種技術(shù)資料及手冊(cè)，不僅認(rèn)真探討了懸掛系統(tǒng)領(lǐng)域的各種問(wèn)題，而且對(duì)零件進(jìn)行了比較全面的分析。因此，本次設(shè)計(jì)不僅加深了自己對(duì)專業(yè)所學(xué)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，而且也拓寬了自己的知識(shí)面。 參考文獻(xiàn) [1]濮良貴，紀(jì)名剛，機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京，高等教育出版社2001 [2]張展，非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)手冊(cè)北京[M]，兵器工業(yè)出版社1993 [3]朱孝錄，中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典[M]，江西科學(xué)技術(shù)出版社2002 [4]劉鴻文，材料力學(xué)[M]，高等教育出版社2004 [5]成大先，機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)[M]，北京化學(xué)工業(yè)出版社2000 [6]于駿一，鄒青，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社2004 [7]張展. 機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)[M]. 北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社，1994.3. 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Cincinnati: Hanser Gardner Publications,2002. 致 謝 經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，在此，我要感謝每一個(gè)幫助過(guò)我的人。 首先，我要感謝的指導(dǎo)老師李占國(guó)。老師平日工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，都給予我悉心的指導(dǎo)和幫助?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有李老師的悉心指導(dǎo)和幫助，我是不可能順利完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的。另外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次我要感謝我的父母，在我畢業(yè)設(shè)計(jì)最艱苦的那段日子，是他們給了我最大的精神支持。父母為了我的成長(zhǎng)，一直在背后默默的付出和辛勤的工作，他們的養(yǎng)育之恩，我將用自己的一生去回報(bào)。 最后，我還要感謝的機(jī)械的每一位老師和同學(xué)。并且向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)審并提出寶貴意見(jiàn)的各位老師表示衷心地感謝！ 。