裝配圖發(fā)動(dòng)機(jī)過載模擬實(shí)驗(yàn)臺(1)

裝配圖發(fā)動(dòng)機(jī)過載模擬實(shí)驗(yàn)臺(1),裝配,發(fā)動(dòng)機(jī),過載,模擬,摹擬,實(shí)驗(yàn),試驗(yàn) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 1 目錄 一 前 言 1.1 選題的意義 .1 1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r .2 1.3 論文的主要內(nèi)容 .3 1.4 本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)： .4 二 實(shí)驗(yàn)臺的方案設(shè)計(jì)與選擇 2.1 原始數(shù)據(jù)及技術(shù)要求 .5 2.1.1 待測發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù) .5 2.1.2 實(shí)驗(yàn)臺技術(shù)參數(shù) .5 2.1.3 轉(zhuǎn)臺運(yùn)動(dòng)控制 .5 2.2 總體方案的設(shè)計(jì) .5 2.2.1 方案 1 .5 2.2.2 方案 2 .7 2.2.3 方案 3 .8 2.3 方案選擇 .10 2.3.1 方案的特點(diǎn) .10 2.3.2 各方案之間的比較與選擇 .12 三 設(shè)計(jì)計(jì)算和校核 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇： .13 3.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式 .13 3.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量 .13 3.1.3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 .14 3.1.4 電動(dòng)機(jī)的安裝 .15 3.2 V 帶的選擇與計(jì)算 .16 3.2.1 傳動(dòng)方式的比較和選用 .16 3.2.2 計(jì)算 .16 3.3V 帶輪的設(shè)計(jì) .19 3.3.1V 帶輪設(shè)計(jì)的要求 .19 3.3.2 帶輪的材料 .20 3.3.3 結(jié)構(gòu)尺寸 .20 3.3.4V 帶輪的形狀和尺寸設(shè)計(jì) .20 3.4 聯(lián)軸器的選擇和校核 .21 3.4.1 用途 .21 3.4.2 特點(diǎn)與選擇 .21 3.4.3 校核 .22 3.5 軸承的選擇 .22 3.5.1 概述： .22 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 2 3.5.2 特點(diǎn)與選擇 .22 3.6 鍵的選擇和校核 .23 3.6.1 概述 .23 3.6.2 旋轉(zhuǎn)平臺與被動(dòng)帶輪的鍵的選擇和校核 .24 3.7 旋轉(zhuǎn)平臺的設(shè)計(jì)與校核 .24 3.7.1 概述： .24 3.7.2 旋轉(zhuǎn)平臺的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算 .25 四 零部件的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 總體裝配圖 .31 4.1.1 圖形 .31 4.1.2 基本數(shù)據(jù) .31 4.2 支撐定架 .32 4.2.1 圖形 .32 4.2.2 基本數(shù)據(jù) .32 4.3 定軸 .33 4.3.1 圖形 .33 4.3.2 基本數(shù)據(jù)： .33 4.4 旋轉(zhuǎn)平臺： .34 4.4.1 圖形 .34 4.4.2 基本數(shù)據(jù)： .34 4.5 軸承半蓋： .35 4.5.1 圖形： .35 4.5.2 基本數(shù)據(jù)： .35 4.6 集流環(huán)套： .36 4.6.1 圖形： .36 4.6.2 基本數(shù)據(jù)： .36 4.7 集流環(huán)接頭： .37 4.7.1 圖形： .37 4.7.2 基本數(shù)據(jù)： .37 4.8 安裝圓板： .38 4.8.1 圖形： .38 4.8.2 基本數(shù)據(jù)： .38 五 潤滑方式的對比及選擇 5.1 潤滑油和潤滑脂的比較 .39 5.2 潤滑劑的選擇 .39 六 夾緊方案的設(shè)計(jì)與選擇 6.1 工件的夾緊的要求 .40 6.2 方案的比較 .40 6.2.1 方案 1 .40 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 3 6.2.2 方案 2 .41 6.2.3 兩種方案的比較 .42 小結(jié) .43 致謝 .44 參考文獻(xiàn) .45 外文翻譯 .46 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 1 一 前 言 1.1 選題的意義 導(dǎo)彈等飛行器特別是對對空發(fā)射等高質(zhì)量、高精度的武器，它們有很高的要求： 要有很好的機(jī)動(dòng)性能，導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)性能越好，要求它的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度就越高，承受 機(jī)動(dòng)過載的能力越強(qiáng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)性能就要求越高，像這種高科技武器，一般是 要求沒有質(zhì)量問題，所以我們在生產(chǎn)使用前必須對一些參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性測試，這樣 才能保證它在高空過載情況下正常放心使用，并且保證其誤差在允許范圍內(nèi)，因此， 我們必須設(shè)計(jì)出相關(guān)儀器來測試出其參數(shù)。導(dǎo)彈在機(jī)動(dòng)過載情況下其殼體的受力比 較復(fù)雜，它會受到很多方面的影響：導(dǎo)彈在機(jī)動(dòng)過載情況下其殼體的受力比較復(fù)雜， 假設(shè)導(dǎo)彈的主翼壓心（F 主） 、質(zhì)心（F 質(zhì)）及尾翼壓心（F 尾）的分布是按圖 1-1 所示。如果控制導(dǎo)彈的俯仰、偏航是由 F 尾（F 尾可能是尾翼、燃?xì)舛婊蛉嵝試姽?等產(chǎn)生的側(cè)向力）來實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)彈在有大的離軸角度變向（如抬頭）時(shí)其飛行軌跡 如圖 1-1。 圖 1-1 導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)過載下的受力簡圖 導(dǎo)彈在機(jī)動(dòng)過載情況下產(chǎn)生的法向加速度對發(fā)動(dòng)機(jī)的影響為： 1） 法向加速度對導(dǎo)彈機(jī)械結(jié)構(gòu)的影響 一般機(jī)動(dòng)性能好的導(dǎo)彈過載高達(dá)幾十個(gè) g，在這種情況下彈體的彎曲變形非常 明顯，彎曲幅度在幾十毫米甚至上百毫米（與導(dǎo)彈長度有關(guān)） 。很顯然這么大的變形 勢必影響發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，甚至彈體可能會被折斷；同時(shí)大變形也可能引起絕熱層 的脫粘等，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)著火、燒穿等的可能性。 2 ） 法向加速度對導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流場的影響 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 2 法向加速度造成彈體的變形改變了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部空間，內(nèi)流場有很大變化，特別 是在發(fā)動(dòng)機(jī)的后部形成折射使該處能量相對聚集，加速了此處絕熱層的沖刷和燒蝕， 增加了發(fā)動(dòng)機(jī)燒穿的可能性。 法向加速度造成發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的燃燒產(chǎn)物（特別是凝聚相組份）會沿著法向 方向有相對運(yùn)動(dòng)。也就是說此刻的內(nèi)流場中燃燒產(chǎn)物分布的密度有很大差別，發(fā)動(dòng) 機(jī)燃燒室內(nèi)法向方向一側(cè)凝聚相產(chǎn)物的密度要大大高于另一側(cè)，這種現(xiàn)象又加速了 這側(cè)的燒蝕。 法向加速度對導(dǎo)彈的影響結(jié)果如圖 1-2 所示。 圖 1-2 法向加速度對導(dǎo)彈的影響示意圖 實(shí)踐證明如果導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)只做地面普通熱試車試驗(yàn)，不研究在法向加速度作用 下的性能，可能會因此而導(dǎo)致導(dǎo)彈在機(jī)動(dòng)飛行中失效。為保證導(dǎo)彈的產(chǎn)品的質(zhì)量和 可靠性，必須設(shè)計(jì)和制作一套地面過載熱試車系統(tǒng)，對導(dǎo)彈在法向加速度作用下的 性能進(jìn)行評價(jià)，用于指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制。 所以，綜上所述，設(shè)計(jì)的機(jī)器不僅要能滿足地面的普通的熱試車試驗(yàn)，而且還 要能在法向加速度作用下對飛行器進(jìn)行性能的檢測，不至于導(dǎo)彈在機(jī)動(dòng)飛行中失效。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1 國內(nèi)： 從目前我們在這方面的發(fā)展來看：總體上是逐步地向前發(fā)展的。從解放 之初到現(xiàn)在，導(dǎo)彈的發(fā)射技術(shù)在這方面我們從一窮二白的基礎(chǔ)上到現(xiàn)在的 100 多顆 各式各樣的衛(wèi)星的升空無不體現(xiàn)出我門在這方面的成就，就如同我們的經(jīng)濟(jì)一樣， 一直持續(xù)穩(wěn)步地前進(jìn)，我國也逐漸成為衛(wèi)星的發(fā)射大國，還有載人飛“太空之旅” 的成功，從此，我們應(yīng)可以知道，我們在模擬控制方面取得了不少的成就。但是我 們同樣看到發(fā)展是困難重重的。目前，面臨世界各國的在這方面的大量投入，我國 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 3 也必須在這方面努力，我國一直在加大這方面的投入，特別是在近兩年表現(xiàn)的尤為 突出。可以說目前的現(xiàn)狀是：雖然取得了不少的成績，但發(fā)展步伐不是很快，我們 必須加快加大步伐向前走。 2 國外： 相對而言，國外在這方面，不管是發(fā)展歷史、還是成績都叫我國要長大。 在上個(gè)世紀(jì)的四五十年代，諸如美國、蘇聯(lián)等軍事強(qiáng)國在這方面就已經(jīng)取得了巨大 的成就，他們的衛(wèi)星比我國發(fā)射得更遠(yuǎn)，載人飛船早就已經(jīng)登上了月球。經(jīng)過近 50 年的發(fā)展，可以說更始上了一個(gè)臺階。所以我們要看到他們的長處，利用盡可 能利用的資源來發(fā)展這方面。 世界上到目前為止只有少數(shù)國家完全掌握固體發(fā)動(dòng)機(jī)研制、生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)中的全 部技術(shù)，中國在世界排名大概 5-6 位， 和美國，俄羅斯等國家都很大的差距。這 些國家在這方面的技術(shù)非常的先進(jìn)，不過從目前掌握的情況來分析，尚無立式固體 發(fā)動(dòng)機(jī)的過載模擬實(shí)驗(yàn)臺 1.3 論文的主要內(nèi)容 1.了解該課題的特點(diǎn)以及發(fā)展?fàn)顩r； 了解加速度過載實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、傳動(dòng)原理，為設(shè)計(jì)出好的方案奠定基石； 了解國內(nèi)外的發(fā)展情況，參考有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品，以求設(shè)計(jì)出功能更健全， 結(jié)構(gòu)更簡便的實(shí)驗(yàn)臺。 2.傳動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)、比較與確定； 擬定幾個(gè)系統(tǒng)方案，充分理解各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，對比這些優(yōu)缺點(diǎn)，選出 更符合實(shí)際，能充分滿足要求的的方案，為具體的零部件設(shè)計(jì)確定方向。 3.各零件設(shè)計(jì)、選擇、計(jì)算以及圖紙的初步繪制； 按選定好的方案，具體設(shè)計(jì)各個(gè)零部件的尺寸，材料的選用，制造方法等， 并初步繪制出裝配圖。 4.了解電動(dòng)機(jī)、的軸承等的市場價(jià)格以及各零件的市場加工成本； 了解設(shè)計(jì)中需要的成品件的價(jià)格，比如電動(dòng)機(jī)，軸承，鍵，螺栓等，同時(shí) 也要了解其他設(shè)計(jì)的零件的加工成本，從而估算設(shè)計(jì)產(chǎn)品的總體成本，盡量選 用符合條件的低成本零件和成品件，以求充分節(jié)約成本。 5.與生產(chǎn)部門討論加工問題、圖紙的修改以及商定加工成本。 聯(lián)系生產(chǎn)部門，根據(jù)這些生產(chǎn)部門的具體生產(chǎn)能力，適當(dāng)?shù)男薷暮吞鎿Q不 能加工的零件的圖紙，同時(shí)與生產(chǎn)部分商定加工成本，以最終確定總的加工成 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 4 本。 6.工件的夾緊方案的設(shè)計(jì)、比較與確定。 設(shè)計(jì)出幾套發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊方案，充分理解各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，對比這些優(yōu)缺 點(diǎn)，選出更符合實(shí)際，能充分滿足要求的的方案，以求能更方便的對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn) 行安裝和更精確的測量所需參數(shù)。 7外文翻譯。 獨(dú)立翻譯一篇關(guān)于機(jī)械方面的英文文章，鍛煉獨(dú)立翻譯英文能力。 1.4 本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)： 1.結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉； 2.零件的制造工藝簡單； 3.良好的安全性能； 4.可以實(shí)現(xiàn)單臺或雙臺發(fā)動(dòng)機(jī)的過載模擬； 5.試件在固定角度下測試； 6.不作點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)； 7.可對不同尺寸的試件進(jìn)行測量。 8.針對機(jī)械部分的設(shè)計(jì) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 5 二 實(shí)驗(yàn)臺的方案設(shè)計(jì)與選擇 2.1 原始數(shù)據(jù)及技術(shù)要求 2.1.1 待測發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù) 本試驗(yàn)臺應(yīng)該適應(yīng)以下發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)要求： 過載模擬（單臺或雙臺發(fā)動(dòng)機(jī)） 發(fā)動(dòng)機(jī)不點(diǎn)火試驗(yàn) 發(fā)動(dòng)機(jī)長度：小于 1200mm 發(fā)動(dòng)機(jī)直徑：90 120mm 發(fā)動(dòng)機(jī)重量：15 20kg 2.1.2 實(shí)驗(yàn)臺技術(shù)參數(shù) 最大離心加速度：70g 旋轉(zhuǎn)架承載能力：大于 1500N 2.1.3 轉(zhuǎn)臺運(yùn)動(dòng)控制 轉(zhuǎn)臺采用變頻調(diào)速方式，技術(shù)指標(biāo)： 旋轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速：小于 300r/min 旋轉(zhuǎn)架啟動(dòng)平穩(wěn)時(shí)間：180S 電機(jī)額定功率：5.5KW 上面裝有壓力應(yīng)變片，并且配有控制箱 具有安全措施保障人員安全 2.2 總體方案的設(shè)計(jì) 2.2.1 方案 1 方案圖： 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 6 圖 2-1 方案 1 總圖 組成： 1.支撐定架 ；2.帶輪傳動(dòng)； 3.旋轉(zhuǎn)平臺；4.旋轉(zhuǎn)支架； 5.剎車系統(tǒng) ；6.定 軸； 7.減震系統(tǒng)；8.安裝系統(tǒng)； 9.軸 承 ；10.底 座； 傳動(dòng)路線及裝夾方案分析： 傳動(dòng)路線：212220191410-8 即電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，通過聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器轉(zhuǎn) 動(dòng)，減速器通過帶輪和 V 帶帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)動(dòng)， ，固定在旋轉(zhuǎn)平臺上的發(fā)動(dòng)機(jī)隨旋轉(zhuǎn) 平臺一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 夾具方案：用了三處加緊裝置，上夾緊裝置和中夾緊裝置是通過方形板塊把工件和 旋轉(zhuǎn)軸連接在一起，采用的是螺栓聯(lián)接。下夾緊裝置也是通過螺栓聯(lián)接把把工件的 底部和承力塊固定住，承力塊則是通過螺栓聯(lián)接固定在旋轉(zhuǎn)臺上，于是這樣就解決 了工件的裝夾。 實(shí)體圖： 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 7 圖 2-2 方案 1 實(shí)體圖 2.2.2 方案 2 方案圖： 圖 2-3 方案 2 總圖 組成： 1.集流環(huán)套； 2.測控設(shè)備； 3.集流環(huán) ； 4.夾 具； 5.定 軸； 6.夾緊裝置； 7.旋轉(zhuǎn)平臺； 8.推力軸承； 9.底 座； 10.帶 輪； 11.軸承半蓋；12.角接觸軸承； 21.電 機(jī)； 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 8 傳動(dòng)路線及裝夾方案分析： 傳動(dòng)路線：222120191076 即即電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，通過聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器轉(zhuǎn) 動(dòng)，減速器通過帶輪和 V 帶帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)動(dòng)， ，固定在旋轉(zhuǎn)平臺上的發(fā)動(dòng)機(jī)隨旋 轉(zhuǎn)平臺一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 夾具方案：用了二處加緊裝置，上夾緊裝置采用分離的兩個(gè)夾緊半蓋，并利用螺栓 螺母聯(lián)接來固定發(fā)動(dòng)機(jī)，夾緊裝置和撐桿焊接在一起，撐桿則通過其焊有的底座被 螺栓螺母上緊而被固定在旋轉(zhuǎn)平臺上。下夾緊裝置也是采用分離的兩個(gè)夾緊半蓋通， 并利用螺栓螺母聯(lián)接把把工件的底部和承力塊固定住，下夾緊裝置和承力塊通過銷 軸和開口銷聯(lián)接，承力塊則是通過螺栓聯(lián)接固定在旋轉(zhuǎn)臺上，于是這樣就解決了工 件的裝夾 實(shí)體圖： 圖 2-4 方案 2 實(shí)體圖 2.2.3 方案 3 方案圖： 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 9 2-5 方案 3 總圖 組成： 1.箱 體； 2.集流環(huán)； 3.角接觸球軸承； 4.大轉(zhuǎn)動(dòng)軸； 5.大錐齒輪； 6.套 筒； 7.箱體蓋； 8.大軸承蓋； 9.拉 桿； 13.旋轉(zhuǎn)架； 19.套 杯； 20.圓錐滾子軸承； 22.小軸承蓋； 24.齒輪軸； 29.箱體底蓋； 31.連接塊 傳動(dòng)路線及裝夾方案分析： 傳動(dòng)路線：245413 即電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪傳動(dòng)與齒輪 軸配合的齒輪通過鍵聯(lián)接帶動(dòng)垂直方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動(dòng)。然后是固定 在旋轉(zhuǎn)臺上的發(fā)動(dòng)機(jī)隨轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 夾緊方案：將夾具直接裝在轉(zhuǎn)臺上，通過一個(gè) 90的調(diào)角架來實(shí)現(xiàn)的，上面同時(shí)安 裝刻有刻度的分度盤，測量的角度可以直接讀出來。 實(shí)體圖： 圖 26 方案 3 實(shí)體圖 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 10 2.3 方案 選擇 2.3.1 方案的特點(diǎn) 2.3.1.1 方案一的特點(diǎn) 方案一的主要特色是：結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、較好的制造工藝，并且使用同步 帶的傳動(dòng)可以提高傳動(dòng)效率，在過載的環(huán)境下能夠起到自我保護(hù)作用，提高了使用 的安全性能，并且可以能夠較好的滿足設(shè)計(jì)的要求性能。同時(shí)在 8 根支撐柱的支撐 作用下，可以承擔(dān)相當(dāng)大的軸向載荷，這也為在實(shí)驗(yàn)臺的安全性能方面起到了很重 要的穩(wěn)定作用，因?yàn)樵谳S向方向的力還是很大的，使用支撐柱而不是用箱體結(jié)構(gòu)也 不影響使用帶的傳動(dòng)方式的使用。其二，使用空心軸的同時(shí)不僅能夠滿足引出線的 目的，同時(shí)也提高了軸的抗扭強(qiáng)度。其三、在測試件這一塊，也有別于以往的水平 和垂直放置的相對單一的擺放方式，但是同時(shí)這也對設(shè)計(jì)提出了更高的要求，因?yàn)?還有考慮剃度加速度對測試件的影響。因此，可以說這套設(shè)計(jì)方案還是有其獨(dú)特的 地方。但是，也存在不少問題：第一、其中使用帶的傳動(dòng)方式就有很大的問題，雖 然能夠一定程度上的自我保護(hù)，但是卻也會造成當(dāng)載荷稍大于一定值時(shí)，就會就出 現(xiàn)帶無法帶動(dòng)帶輪的情況，無辦法實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，這嚴(yán)重影響了測試件的測量范圍；第 二、由于體積龐大，高度上近三米，這不僅會對造成隱患。因?yàn)楦叨冗^高，會造成 整體受力的平衡性很難得到保證，一定程度上的搖擺不定，同時(shí)這樣的設(shè)計(jì)回會對 零部件的性能提出很高的要求，無形中也提高了成本。再者，也要求在安裝該機(jī)器 的地方征用很大的空間，無形中造成了成本的上升。第三、大軸承的使用也會造成 一些不必要的麻煩，首先在無形中增加了制造成本，根據(jù)市面上提供的數(shù)據(jù)顯示， 這樣的一個(gè)軸承在價(jià)格將近 2 萬，同時(shí)我們還得考慮運(yùn)輸費(fèi)用、安裝的問題所帶來 的一系列費(fèi)用。還有個(gè)最大的缺點(diǎn)就是當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)風(fēng)阻特別大，測量角度很有限。因 此這樣的選用有待進(jìn)一步論證，在能不使用的情況下我們盡量不是用。 2.3.1.2 方案二的特點(diǎn) 方案二除擁有方案一的特色：結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、較好的制造工藝，并且使 用同步帶的傳動(dòng)可以提高傳動(dòng)效率，在過載的環(huán)境下能夠起到自我保護(hù)作用，提高 了使用的安全性能，同時(shí)在 8 根支撐柱的支撐作用下，可以承擔(dān)相當(dāng)大的軸向載荷 外，由于高度和夾緊裝置的簡化，在風(fēng)阻方面進(jìn)行了很大的改進(jìn)，測量的穩(wěn)定性也 得到很大的提高，對零件性能的要求反而降低了，取消了剎車系統(tǒng)，簡化了整體結(jié) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 11 構(gòu)，同時(shí)對可測量的角度范圍也大大增加了，而且可以調(diào)整待測發(fā)動(dòng)機(jī)離旋轉(zhuǎn)平臺 中心的位置，這點(diǎn)是一方案所不能做到的，但是因?yàn)檫@套方案需要很多套夾具，并 且要在旋轉(zhuǎn)平臺上打上幾組螺孔和銑兩個(gè)長通槽（以適應(yīng)多角度和多位置測量） ，但 測量的角度還是比較有限，所以在測不同角度時(shí)，可能需要更換夾具，這樣給拆卸 方面帶來不便，根據(jù)其機(jī)構(gòu)仍然得使用特制軸承，這樣的話成本仍然很高。 2.3.1.3 方案三的特點(diǎn) 1 轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)，從圓盤式變成圓盤帶轉(zhuǎn)臂式； 轉(zhuǎn)盤的修改主要從三個(gè)方面來考慮： 能節(jié)省材料，降低成本。在減少了材料 后首先肯定會降低成本，我們將通過鑄造的形式來形成這樣的形狀，這樣就能節(jié)省 很多的材料。 降低對下支撐架的性能要求，由于根據(jù)這個(gè)設(shè)計(jì)要求，還是有相 當(dāng)?shù)闹亓浚@樣對支撐件和軸承等受力大的零部件有很大的要求，若能在這一塊降 低，都能為零部件的加工提供方便。 降低扭矩：過大的盤在高速的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下 會產(chǎn)生很大的扭矩，這樣很容易對零部件造成破壞，因此盡可能降低盤的直徑以降 低其產(chǎn)生的扭矩就成為該設(shè)計(jì)的更改的源動(dòng)力。 2 夾具：將夾具直接裝在轉(zhuǎn)臺上； 該夾具相對原先的固定架的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、拆裝方便。并且可以 實(shí)現(xiàn)任意角度的測量，為測試在不同的角度狀態(tài)的試件或是同一試件在不同的角度 狀態(tài)下的測試提供了方便，它的這項(xiàng)功能主要是通過一個(gè) 90的調(diào)角架來實(shí)現(xiàn)的， 上面同時(shí)安裝刻有刻度的分度盤，測量的角度可以直接讀出來。這套方案不僅可以 在不同角度下測量，同時(shí)也可以在不同位置對工件的性能進(jìn)行測量，在轉(zhuǎn)臂上開了 兩邊對稱的方槽，并在方槽兩邊打了好幾個(gè)孔，并且孔與孔之間是相通的，以便在 不同位置測量時(shí)的移動(dòng)，同時(shí)也在拆卸方面進(jìn)行了很大的改良。而且相對而言，這 種夾具的設(shè)計(jì)體積小、重量輕，這樣不僅可以減少材料的使用而且同時(shí)也降低了對 大軸承和支撐件的性能要求。 3 剎車系統(tǒng)：由原先的有剎車系統(tǒng)到取消剎車系統(tǒng)； 剎車的作用：剎車系統(tǒng)原本是想在發(fā)生過載或是意外的情況下能夠及時(shí)的停機(jī)， 以免造成不必要的損失和提高安全性。 取消的理由：現(xiàn)在的理解是在這么快的旋轉(zhuǎn)速度下，若是使用剎車系統(tǒng)，不僅在 剎車的過程中會零件造成破壞，更有甚者還可能造成在零件的破壞后的飛濺。 4 整機(jī)高度：高度從 3167降到 1800； 原因：整機(jī)的高度從 3167降到 1800，在機(jī)器的高速旋轉(zhuǎn)過程中會有很大的 扭矩，這對機(jī)器的穩(wěn)定的性能會有很大的影響，特別在結(jié)構(gòu)越大的情況下表現(xiàn)得更 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 12 加明顯。因此高度的降低的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的：首先我們可以通過分析整機(jī)的穩(wěn)定 性方面來考慮，開始的整機(jī)高度是超過 3000，不論是從支撐件是否能夠很好的起 到支撐作用，是否能夠在這么高的結(jié)構(gòu)中仍能保持良好的性能，其次還是從易發(fā)生 傾倒的角度以及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性方面來考慮，整機(jī)高度能夠越低越好，況且整機(jī)的高 度越高，同時(shí)也會安裝板還有地基的性能提出了更高的要求，這都是盡量要避免的。 5 帶傳動(dòng)改為齒輪傳動(dòng)； 齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長、傳動(dòng)比穩(wěn)定。在 常用的機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪傳動(dòng)的效率最高，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小，在 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命高達(dá) 10 年以上。 根據(jù)上述帶傳動(dòng)的特點(diǎn)以及各方面考慮，顯然齒輪傳動(dòng)要好一些。 6 軸承的成本大大降低 此方案的軸承受力不是很大，不用進(jìn)行特制軸承，選用一般的軸承就能滿足要 求，現(xiàn)在用的軸承成本好像是在 450 元左右，與前面的成本相比，簡直是天壤之別。 。但這種旋轉(zhuǎn)臺由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制只適合用于小測試件的測試。 2.3.2 各方案之間的比較與選擇 這幾個(gè)方案的設(shè)計(jì)，不論是從樣式上還是從性能上，都能較好的滿足要求。而 且各有各自的獨(dú)特之處和局限性。方案三較之于前兩個(gè)方案在整體結(jié)構(gòu)緊湊性、測 量角度、整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和降低制造成本方面的確有很大的改進(jìn)，但結(jié)構(gòu)緊湊也對 各個(gè)零部件在精度等方面提出更高工藝要求，而且基于其結(jié)構(gòu)尺寸它的測量范圍較 小，只適合測量小測試件，在這點(diǎn)上不及前兩個(gè)方案；方案二除了有方案一的特色 外，在風(fēng)阻方面進(jìn)行了很大的改進(jìn)，可測量的角度范圍也大大增加了。綜合考慮， 方案二更加合理些。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 13 三 設(shè)計(jì)計(jì)算和校核 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇： 2 3.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式 Y 系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造簡單，制造、使用和維修方便，價(jià)格 便宜，并且具有效率高、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣 體的一般場所和無特殊要求的機(jī)械上。Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)是籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)， 按照國際電工委員會（IEC）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，具有國際互換性的特點(diǎn)。其中 Y 系列 （IP44）電動(dòng)機(jī)為一般用途全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，具有防止灰塵， 鐵屑或其它雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的特點(diǎn)，B 級絕緣，工作環(huán)境溫度不超過+40C，相 對濕度不超過 95%，額定電壓 380V，頻率 50Hz。適用于拖動(dòng)無特殊要求的機(jī)械上， 如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。 3.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量 3.1.2.1 電動(dòng)機(jī)工作時(shí)所需的功率 Pd： 由機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo) P8.式（11）)(kWPwd 式中： 工作機(jī)所需的功率，w )(k 電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)間的傳動(dòng)總效率。 工作機(jī)所需的功率 :wP 資料：機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo) P9.式（13）)(950kWnT 式中：T工作機(jī)的阻力矩， ；mN 工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，wninr 工作機(jī)的阻力矩：T )(Iz 式中： 工作機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，zI 2kg 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 14 工作機(jī)的角加速度， 2srad 由已知 = 300 ，t =180s，wnminr ；srad dt /175.0186/34.21806/ I = m （r + ）=Z1i2i1i2i 14)5.17(9.).4.2(. 4 444 .235.0.15.6.)5.0(.5).05( 885.19 kgm744 )17(173) 2 T= =885.190.175=155NmzI 所以 = =4.87kwwP950 3.1.2.2 傳動(dòng)總效率 : 由機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表 12 查得，V 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率 =0.95；滾動(dòng)軸承的1 傳動(dòng)效率 =0.98；減速器的傳動(dòng)效率 0.90 聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率 =0.99；2 43 = =0.950.98 0.99 0.9=0.81301342 所以 =wdPk680.7 因電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的負(fù)載可能會很大，我們在選用電動(dòng)的時(shí)候，一方面我們得從 計(jì)算的角度出發(fā)，通過相關(guān)的計(jì)算來確定所需的數(shù)據(jù)，另一方面我們又得從相似的 設(shè)計(jì)模型中提取共性即采用類比法來確定所需的數(shù)據(jù)，比如說：電動(dòng)機(jī)的額定功率， 考慮到一些不確定的因數(shù)，我們該放大多少的倍數(shù)才能既滿足安全性能而又不至于 過大而浪費(fèi)。因此在滿足條件的基礎(chǔ)上，相應(yīng)的增大電動(dòng)機(jī)的額定功率，以保證使 用時(shí)的可靠性。確定電動(dòng)機(jī)的額定功率為：P=6 1.8=10.8，最后選 P=11kw 的電動(dòng) 機(jī)。 3.1.3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 3 同一類型、功率相同的電動(dòng)機(jī)具有多種轉(zhuǎn)速。如選用轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)，其尺寸 和重量小，價(jià)格較低，但是會使傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比、尺寸結(jié)構(gòu)和重量增加。選用 速度低的情況剛好相反。因此，在綜合考慮電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格， 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 15 并且根據(jù)傳動(dòng)比的需要，選用電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為：1000 rmin?，F(xiàn)由根據(jù)機(jī)械 設(shè)計(jì)實(shí)用手冊選電動(dòng)機(jī)的型號為：Y132M26。具體參數(shù)如下： 電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 3.1.4 電動(dòng)機(jī)的安裝 2 型號 額定功率 KW 轉(zhuǎn)速 r/min 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 Y160L-6 11 970 2.0 2.0 B3 型安裝型式尺寸 機(jī)座號 D F G E L K H 160L 42 12 37 110 645 15 160 B C AB AC AD HD A 254 108 330 325 225 385 254 安裝圖樣 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 16 3.2 V 帶的選擇與計(jì)算 3.2.1 傳動(dòng)方式的比較和選用 4 3.2.1.1 V 帶傳動(dòng) 帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，在過載的環(huán)境下 能夠起到自我保護(hù)作用，提高了使用的安全性能。在近代機(jī)械中應(yīng)用廣泛。 3.2.1.2 鏈傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)具有中間擾性件的嚙合的特點(diǎn)，它兼有齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的一些特點(diǎn)。 與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造和安裝精度要求較低；鏈傳動(dòng)的受力情況較好，承 載能力較大；有一定的緩沖和減振性能；中心距較大而結(jié)構(gòu)輕便。與摩擦型帶傳動(dòng) 相比具有平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確；傳動(dòng)效率稍高；鏈條對軸的拉力較小；同樣使用條件下， 結(jié)構(gòu)尺寸更為緊湊。 但是，它不能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定；工作時(shí)噪聲很大，磨損后易發(fā)生跳齒；最 主要是不適合使用于空間限制要求中心距較小以及急速傳動(dòng)的場合。這樣將會對整 個(gè)機(jī)構(gòu)的緊湊性造成影響，因此，在可能有其它的傳動(dòng)形式下盡可能也不用鏈傳動(dòng)。 3.2.1.3 齒輪傳動(dòng) 瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定；傳動(dòng)比大，可用于增速或減速；速度（指節(jié)圓圓周速度）和 傳遞功率的范圍大，可用于高速、中速和低速的傳動(dòng)；功率可以從 1KW100000KW；傳動(dòng)效率高；結(jié)構(gòu)緊湊，使用于近距離傳動(dòng)等。 但是，齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過 大的場合。如果在我設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺上采用這種傳動(dòng)方式，基于實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)只能采 用開式齒輪傳動(dòng)，但開式齒輪傳動(dòng)工作條件不好，齒輪也容易磨損，且不適用于高 速運(yùn)動(dòng)。 綜合考慮所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)及各種傳動(dòng)形式的特點(diǎn)，我覺得用 V 帶傳動(dòng)更好 一些。 3.2.2 計(jì)算 （按機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)公式計(jì)算） 3.2.2.1 確定計(jì)算功率 PCa P = K P 由機(jī)械設(shè)計(jì)P151A 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 17 式中：P 計(jì)算功率，單位為 kw；Ca P 傳遞的額定功率（例如電動(dòng)機(jī)的額定功率） ，單位為 KW； K 工作情況系數(shù)。A 由于本次設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)臺，載荷變動(dòng)微小，每天工作時(shí)間10/h,且是有負(fù)載起動(dòng)，根 據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P151 表 8-6 選 KA=1.1 由已知 P=11KW（電動(dòng)機(jī)的額定功率）得 P =12.1KWCa 3.2.2.2 選擇帶型 根據(jù) PCa=12.1KW 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 n =970 r/min（選用 的減速器，減速器起1 1i 轉(zhuǎn)換輸出方向的作用） ， （由機(jī)械設(shè)計(jì)P152 圖 8-8 選取 B 型 V 帶。 ） 3.2.2.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1和 dd2 1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1 根據(jù) V 帶截型，參考機(jī)械設(shè)計(jì)表 8-3 及表 8-7 選取 d =125mm。為了提高 V 帶的壽命，宜選取較大的直徑，在此取min =150mm。1d 2）驗(yàn)算帶的速度 v 根據(jù) (8-13)1061ndv 代入數(shù)據(jù) =7.61 m/s1069754.31v 對于普通 V 帶 v =2530m/s，滿足 v 。max max1 3）計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑的 d 根據(jù)2 d =i d （其中 i= =3.23， ）1in/3097r d =3.23 150mm=484.5mm,參考表 8-7，圓整為 500mm。2 3.2.2.4 確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 L d 初定中心距 a ，取0 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 18 0.7（d + d ） a 2（d + d ）即 455 a 1300 初步選定中心距 a =500mm120120 0 根據(jù) L (8-20)d 021210 )()(add 可得所需帶的基準(zhǔn)長度 L =2265.5mmd L 由表 8-2 中選取和 L 相近的 V 帶的基準(zhǔn)長度 L =2400mmd d 由于 V 帶傳動(dòng)的中心距一般是可以調(diào)整的，故可采用下式來近似計(jì)算實(shí)際中心距即 (8-21)20da 代入已知數(shù)據(jù)可得 = 567.25mma 考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償預(yù)緊力（如帶伸長而松弛后張緊）的需要，中心距的變動(dòng)范圍 為： =567.25-0.015 2400=531.25mmdLa015.min =567.25+0.03 2400=639.25mm3ax 3.2.2.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 1a 根據(jù) （8-6）ad5.7)(80121 及對包角的要求，應(yīng)保證 )90(125.7)(18012 至 少ada 代入數(shù)據(jù) 144.52 滿足條件25.67)105(180a120 3.2.2.6 確定帶的根數(shù) z （8-22）LacKP)(0 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 19 式中：Ka考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù)，查表 8-8 KL考慮帶的長度不同時(shí)的影響系數(shù)，簡稱長度系數(shù)，查表 8-2 單根 V 帶的基本額定功率，查表 8-5a 或 8-5c0P 記入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根 V 帶額定功率的增量，其值見表 8-5b 或 8-5d 代入數(shù)據(jù) =4.2 591.03)72.30(z 在確定 V 帶的根數(shù)時(shí)，為了使各根 V 帶受力均勻，根數(shù)不宜太多（通常 10）,計(jì)z 算得到的 V 帶的根數(shù)滿足條件。 3.2.2.7 確定帶的預(yù)緊力 F 0 由 （單位為 N）11faec （單位為 N） （8-7）2faecFfafaec e/1200 并考慮離心力的不利影響時(shí)，單根 V 帶所需的預(yù)緊力為 2012qvefFavc 用 代入上式，并考慮包角對所需預(yù)緊力的影響，可將 的計(jì)算公式寫為zvpFcaec10 0F （8-23）20)15.(qvKzvpFac 式中 -傳動(dòng)帶單位長度的質(zhì)量，單位為 kg/m(見表 8-4)q 代入數(shù)據(jù) =287.7N20 61.70)19.52(6715F 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院士學(xué)位論文 20 3.3V 帶輪的設(shè)計(jì) 3.3.1V 帶輪設(shè)計(jì)的要求 設(shè)計(jì) V 帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求是：質(zhì)量?。唤Y(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力； 質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過動(dòng)平衡；輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般 應(yīng)為 3.2） ，以減少帶的磨損；