壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)

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壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)論文.doc

支撐勒板.dwg

支撐套筒.dwg

調(diào)節(jié)架裝配圖.dwg

軸2.dwg

階梯軸.dwg

 目  錄

第1章 前言 1

第2章 總體方案論證 2

2.1 總體設(shè)計(jì)理論 2

2.1.1調(diào)節(jié)架的設(shè)計(jì)方案 3

第3章 主要尺寸參數(shù)的選定 4

第4章 調(diào)節(jié)架總成設(shè)計(jì) 5

4．1 調(diào)節(jié)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5

4.1.1 縱梁形式的確定 5

4.1.2 橫梁形式的確定 6

4.1.3 縱梁與橫梁的連接 6

第5章 調(diào)節(jié)架的設(shè)計(jì)計(jì)算 7

5.1 調(diào)節(jié)架的計(jì)算： 7

5.1.1 縱梁彎曲應(yīng)力 7

5.1.2局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 9

5.1.3 調(diào)節(jié)架扭轉(zhuǎn)時(shí)縱梁應(yīng)力 9

5.2 調(diào)節(jié)架載荷分析 10

5.2.1 對(duì)稱的垂直動(dòng)載荷 10

5.2.2 斜對(duì)稱的動(dòng)載荷 10

5．3 調(diào)節(jié)架彎曲強(qiáng)度的計(jì)算 10

5.3.1 受力分析 10

5.3.2 彎矩的計(jì)算 11

5.3.3 強(qiáng)度驗(yàn)算 13

5．4 調(diào)節(jié)架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算 14

5.4.1 受力分析 14

第6章 調(diào)節(jié)架的總成設(shè)計(jì) 16

6.1調(diào)節(jié)架的設(shè)計(jì)要求： 16

6.2調(diào)節(jié)架的兩種形式： 16

6.3調(diào)節(jié)架主要參數(shù)的確定： 19

參 考 文 獻(xiàn) 25

致    謝 26

第1章 前言

壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)架是機(jī)床上必不可少的部件，調(diào)節(jié)架的自動(dòng)化能大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)在生產(chǎn)實(shí)踐中還有很多現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的設(shè)計(jì)，不但可以提高加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且能有效的適應(yīng)多品種，小批量的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要，使之更有效的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)是壓電陶瓷設(shè)計(jì)的重要部分，因?yàn)樗鼈兊暮脡闹苯雨P(guān)系到壓電陶瓷各個(gè)方面（操控、性能、安全、舒適）性能。 現(xiàn)代壓電陶瓷絕大多數(shù)都具有作為壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)架。壓電陶瓷絕大多數(shù)部件和總成都是通過調(diào)節(jié)架來固定其位置的，調(diào)節(jié)架是支撐連接壓電陶瓷的各零部件，并承受來自壓電陶瓷內(nèi)、外的各種載荷，所以在壓電陶瓷設(shè)計(jì)中調(diào)節(jié)架要有足夠的強(qiáng)度和剛度，以使裝在其上面的有關(guān)機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)位置在壓電陶瓷行駛過程中保持不變并使壓電陶瓷身的變形最小，調(diào)節(jié)架的剛度不足會(huì)引起振動(dòng)和噪聲，對(duì)壓電陶瓷輛輕量化和降低成本的要求越來越高，于是對(duì)調(diào)節(jié)架的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)有高的要求。首先要滿足壓電陶瓷總布置的要求。壓電陶瓷在復(fù)雜多邊的行駛過程中，固定在調(diào)節(jié)架上的各總成和部件之間不應(yīng)發(fā)生干涉。

 第2章 總體方案論證

2.1 總體設(shè)計(jì)理論

壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)，為研究微噴射的線寬、快速成型精度與噴射角度的關(guān)系，設(shè)計(jì)三維調(diào)節(jié)架，用于固定壓電陶瓷作動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)垂直方向（Y向）的升降、水平方向（X向）的左右滑動(dòng)、XY平面的旋轉(zhuǎn)。行程及精度：垂直方向行程不小于200mm，精度±0.5mm，水平方向行程不小于100mm，精度±0.5mm，旋轉(zhuǎn)角度不小于90°，精度±0.5°。 調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)任務(wù)、確定系統(tǒng)、傳動(dòng)及導(dǎo)向元件、計(jì)算機(jī)繪制調(diào)節(jié)架結(jié)構(gòu)裝配圖等。

2.1.1調(diào)節(jié)架的設(shè)計(jì)方案

根據(jù)縱梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，調(diào)節(jié)架可分為以下幾種方案：

a．周邊式調(diào)節(jié)架，用于中級(jí)以上的壓電陶瓷；

b．X形調(diào)節(jié)架，為一些壓電陶瓷所采用；

c．梯形調(diào)節(jié)架，梯形調(diào)節(jié)架是由兩根相互平行的縱梁和若干根橫梁組成。其彎曲剛度較大，而當(dāng)承受扭矩時(shí)，各部分同時(shí)產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是便于安裝壓電陶瓷身、壓電陶瓷箱和布置其他總成，易于壓電陶瓷的改裝和變型，因此被廣泛地用在載貨壓電陶瓷、越野壓電陶瓷、特種壓電陶瓷輛和用貨壓電陶瓷底盤改裝的大客壓電陶瓷上；d．計(jì)量式調(diào)節(jié)架；e．綜合式調(diào)節(jié)架； 

第3章 主要尺寸參數(shù)的選定

采取手動(dòng)調(diào)節(jié)；行程調(diào)節(jié)：垂直200mm，水平100mm，旋轉(zhuǎn)角度±45°；調(diào)節(jié)精度：垂直、水平±0.5mm，旋轉(zhuǎn)角度±0.5°。總體外形尺寸盡量小于500×500×500mm。

壓電陶瓷的整備質(zhì)量之比 / 稱為壓電陶瓷的整備質(zhì)量利用系數(shù) 。它表明單位壓電陶瓷整備質(zhì)量所承受的壓電陶瓷裝載質(zhì)量。

調(diào)節(jié)架寬度是指左右縱梁腹板外側(cè)面之間的寬度。在總體設(shè)計(jì)中，整壓電陶瓷寬度確定后，調(diào)節(jié)架前后部分寬度就可以根據(jù)前輪最大轉(zhuǎn)向角、輪距、鋼板彈簧片寬、裝在調(diào)節(jié)架內(nèi)側(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)外廓寬度及懸置等尺寸確定。從提高整壓電陶瓷的橫向穩(wěn)定性以及減小調(diào)節(jié)架縱梁外側(cè)裝置件的懸伸長(zhǎng)度來看，調(diào)節(jié)架盡量寬些，同時(shí)前后部分寬度應(yīng)相等。以便簡(jiǎn)化制造工藝和避免縱梁寬度變化處產(chǎn)生應(yīng)力集中。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 周冀平, 林崗,等. 機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2007. 

[2] 顧冠群，萬得鈞. 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 南京：江蘇科技出版社，1996. 

[3] 馮辛安主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. 

[4] 王先奎. 機(jī)械制造工業(yè)學(xué)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995. 

[5] 陳發(fā)任主編. 現(xiàn)代組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社，1993.

[6] 韋彥成. 組合機(jī)床設(shè)備改裝[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1995.

[7] 徐灝主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1986. 

[8] 謝家瀛.組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

[9] 王愛玲等主編.現(xiàn)代組合機(jī)床結(jié)構(gòu)[M]. 北京：兵器工業(yè)出版社, 1999. 

[10] 遲建山，叢鳳庭. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993. 

[11] 李峻勤主編.組合機(jī)床及其使用與維修[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2000. 

[12] 戴曙主編. 金屬切削機(jī)床[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993. 

[13] 李慶余，張佳主編. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[14] 吳宗澤. 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.

[15] 濮良貴. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社，1982.

 致    謝

為期三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)業(yè)已經(jīng)結(jié)束?；仡櫿麄€(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程，雖然出現(xiàn)了許多困難，但走完整個(gè)過程覺得受益匪淺。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是壓電陶瓷調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是為了解決壓電陶瓷在生產(chǎn)實(shí)際過程中的一些問題，因此對(duì)設(shè)計(jì)的要求很嚴(yán)格。本設(shè)計(jì)是學(xué)完所有大學(xué)期間修的課程以后所進(jìn)行的，是對(duì)三年半來所學(xué)知識(shí)的一次大檢驗(yàn)。并且加深對(duì)知識(shí)的理解，使我能夠在畢業(yè)前將理論與實(shí)踐再一次結(jié)合，使所學(xué)的知識(shí)更加融會(huì)貫通，加深了我對(duì)理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了各個(gè)方面的能力。

通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我基本上掌握了壓電陶瓷調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)的方法和步驟，以及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題等，另外還更加熟悉運(yùn)用查閱各種參考資料和相關(guān)手冊(cè)。 

總的來說，這次設(shè)計(jì)，使我在基本理論的綜合運(yùn)用以及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次很大的提升，提高了我獨(dú)立思考問題、解決問題以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，縮短了我與工廠工程技術(shù)人員的差距，為我以后從事實(shí)際工程技術(shù)工作奠定了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本次設(shè)計(jì)任務(wù)業(yè)已順利完成，但由于本人水平有限，缺乏經(jīng)驗(yàn)，難免會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，在此懇請(qǐng)各位老師及同學(xué)指正。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在老師的認(rèn)真指導(dǎo)下進(jìn)行的。老師經(jīng)常為我解答一系列的疑難問題，以及指導(dǎo)我的思想，引導(dǎo)我的設(shè)計(jì)思路。在歷經(jīng)三個(gè)多月的設(shè)計(jì)過程中，一直熱心的輔導(dǎo)我。在此，我忠心地向他表示誠(chéng)摯的感謝和敬意！

畢業(yè)論文任務(wù)書 系 別 ： 專 業(yè) ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 論文題目 ： 壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì) 起 迄 日 期 : 論文地點(diǎn) : 指 導(dǎo) 教 師 : 教 學(xué) 主 任 : 發(fā)任務(wù)書日期 : 2011 年 3 月 日 任務(wù)書填寫要 求 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng) 學(xué)生所在系 的負(fù)責(zé)人 審查、系領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生； 2． 任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3． 任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫； 4． 任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“學(xué)院、系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中 文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫全號(hào)（如 0201140102,為 10 位數(shù)），不能只寫最后 2 位或 1 位數(shù)字； 5． 有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo) 7408— 94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“ 2004 年 3 月 15 日”或“ 2004 畢 業(yè) 論 文 任 務(wù) 書 1．畢業(yè)論文課題的任務(wù)和要求： 壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì) 為研究微噴射的線寬、快速成型精度與噴射角度的關(guān)系，設(shè)計(jì)三維調(diào)節(jié)架，用于固定壓電陶瓷作動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)垂直方向（ Y 向）的升降、水平方向（ X 向）的左右滑動(dòng)、 程及精度：垂直方向行程不小于 200度± 平方向行程不小于 100度± 轉(zhuǎn)角度不小于 90°，精度± 2．畢業(yè)論文課題的具體工作內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 原始數(shù)據(jù)及技術(shù)要求： 直 200平 100轉(zhuǎn)角度 ±45°； 直、水平 ±0 轉(zhuǎn)角度 ± 。 00× 500× 500 具體工作內(nèi)容： 1． 文獻(xiàn)檢索：查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，綜述文獻(xiàn)， 撰寫不少于 2000 字的文獻(xiàn)綜述； 2． 運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)； 3． 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)； 4． 調(diào)節(jié)架垂直、水平機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 5． 調(diào)節(jié)架旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 6． 用 制裝配圖及主要零件圖； 7． 按照校 規(guī)定格式撰寫設(shè)計(jì)說明書。。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 3．對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )、圖紙、實(shí)物樣品等 )： 1） 畢業(yè)論文一份； 2） 畢業(yè)設(shè)計(jì)零件圖及裝配圖圖紙 1 套 ； 3） 答辯材料一份； 4） 電子稿一份 4．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2010 年 11 月 20 日 ~12 月 9 日 2011年 3 月 30 日 ~ 4 月 14 日 4 月 14 日 ~ 4 月 21 日 4 月 22 日 ~5 月 15 日 5 月 16 日 ~5 月 30 日 6 月 1 日 ~ 6 月 10 日 6 月 10 日 ~ 6 月 20 日 文獻(xiàn)檢索，撰寫開題報(bào)告； 傳動(dòng)方案及總體方案論證、定案； 計(jì)算校核； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文； 論文修改、審查，打印排版提交正式論文； 學(xué)生所在系審查意見： 教學(xué)主任： 說明：主要提供時(shí)間階段及格式要求，紅色字體僅供參考。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè) ： 設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師 : 系 主 任： 2011 年 3 月 18 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 一、本課題研究背景及意義 壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)， 調(diào)節(jié)架 是機(jī)床上 必不可少的部件， 調(diào)節(jié)架 的自動(dòng)化能大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 調(diào)節(jié)架 設(shè)計(jì)在生產(chǎn)實(shí)踐中還有很多現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的 設(shè)計(jì) ，不但可以提高加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且能有效的適應(yīng)多品種，小批量的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要，使之更有效的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 二、本課題研究任務(wù)及方法 壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)， 為研究微噴射的線寬、快速成型精度與噴射角度的關(guān)系，設(shè)計(jì)三維調(diào)節(jié)架，用于固定壓電陶瓷作動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)垂直方向（ Y 向）的升降、水平方向（ X 向）的左右滑動(dòng)、 面的旋轉(zhuǎn)。行程及精度：垂直方向行 程不小于 200度± 平方向行程不小于 100度± 轉(zhuǎn)角度不小于 90°，精度± 。 調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì) 的內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)任務(wù)、確定系統(tǒng)、傳動(dòng)及導(dǎo)向元件、計(jì)算機(jī)繪制 調(diào)節(jié)架 結(jié)構(gòu)裝配圖等。 三．研究?jī)?nèi)容： （ 1） 壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì) 。 本 課題 壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì) 展開， 熟悉調(diào)節(jié)架的設(shè)計(jì)，利用 圖畫出調(diào)節(jié)架裝配圖。 2）． 為研究微噴射的線寬、快速成型精度與噴射角度的關(guān)系，設(shè)計(jì)三維調(diào)節(jié)架，用于固定壓電陶瓷作動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)垂直方向（ Y 向）的升降 、水平方向（ X 向）的左右滑動(dòng)、面的旋轉(zhuǎn)。 2、擬采用的研究手段 1． 文獻(xiàn)檢索：查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，綜述文獻(xiàn)， 撰寫不少于 2000 字的文獻(xiàn)綜述； 2． 運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)； 3． 總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)； 4． 調(diào)節(jié)架垂直、水平機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 5． 調(diào)節(jié)架旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 6． 用 制裝配圖及主要零件圖； 7． 按照校規(guī)定格式撰寫設(shè)計(jì)說明書。 研究?jī)?nèi)容為：采取手動(dòng)調(diào)節(jié)；行程調(diào)節(jié)：垂直 200平 100轉(zhuǎn)角度 ±45°；調(diào)節(jié)精度：垂直、水平 ±0 轉(zhuǎn)角度 ± 。總體外形尺寸盡量小于 500× 500× 500 參 考 文 獻(xiàn) [1] 周冀平 , 林崗 ,等 . 機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 , 2007. [2] 顧冠群，萬得鈞 . 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 南京：江蘇科技出版社， 1996. [3] 馮辛安主編 M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2006. [4] 王先奎 . 機(jī)械制造工業(yè)學(xué) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995. [5] 陳發(fā)任主編 . 現(xiàn)代組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) [M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社， 1993. [6] 韋彥成 . 組合機(jī)床設(shè)備改裝 [M]防工業(yè)出版社， 1995. [7] 徐灝主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1986. [8] 謝家瀛 M]械工業(yè)出版社， 1994. [9] 王愛玲等主編 M]. 北京：兵器工業(yè)出版社 , 1999. [10] 遲建山，叢鳳庭 . 組合機(jī)床設(shè)計(jì) [M]?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1993. [11] 李峻勤主編 M]. 北京：國(guó)防工業(yè) 出版社， 2000. [12] 戴曙主編 . 金屬切削機(jī)床 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1993. [13] 李慶余，張佳主編 . 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003. [14] 吳宗澤 . 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) [M]械工業(yè)出版社， 1988. [15] 濮良貴 . 機(jī)械設(shè)計(jì) [M]高等教育出版社， 1982. . 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見 ： 1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)： 2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 目 錄 第 1 章 前言 .................................................................................................................................. 2 第 2 章 總體方案論證 .................................................................................................................... 3 體設(shè)計(jì)理論 ................................................................................................................... 3 節(jié)架的設(shè)計(jì)方案 ................................................................................................... 3 第 3 章 主要尺寸參數(shù)的選定 ......................................................................................................... 4 第 4 章 調(diào)節(jié)架總成設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 5 4． 1 調(diào)節(jié)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 5 梁形式的確定 ............................................................................................................. 5 梁形式的確定 ...................................................................................................... 6 梁與橫梁的連接 .................................................................................................. 6 第 5 章 調(diào)節(jié)架的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................................................................. 7 節(jié)架的計(jì)算： ............................................................................................................... 7 梁彎曲應(yīng)力 ......................................................................................................... 7 部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 .......................................................................................................... 8 節(jié)架扭轉(zhuǎn)時(shí)縱梁應(yīng)力 ........................................................................................... 9 節(jié)架載荷分析 ............................................................................................................... 9 稱的垂直動(dòng)載荷 .................................................................................................. 9 對(duì)稱的動(dòng)載荷 ...................................................................................................... 9 5． 3 調(diào)節(jié)架彎曲強(qiáng)度的計(jì)算 ................................................................................................ 10 力分析 .............................................................................................................. 10 矩的計(jì)算 ........................................................................................................... 10 度驗(yàn)算 .............................................................................................................. 12 5． 4 調(diào)節(jié)架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算 ................................................................................................ 13 力分析 .............................................................................................................. 13 第 6 章 調(diào)節(jié)架的總成設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 16 節(jié)架的設(shè)計(jì)要求： ....................................................................................................... 16 節(jié)架的兩種形式： ....................................................................................................... 16 節(jié)架主要參數(shù)的確定： ................................................................................................ 19 參 考 文 獻(xiàn) ......................................................................................................................... 24 致 謝 .............................................................................................................................. 25 第 1 章 前言 壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)， 調(diào)節(jié)架 是機(jī)床上必不可少的部件， 調(diào)節(jié)架 的自動(dòng)化能大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 調(diào)節(jié)架 設(shè)計(jì)在生產(chǎn)實(shí)踐中還有很多現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的 設(shè)計(jì) ，不但可以 提高加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且能有效的適應(yīng)多品種，小批量的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要，使之更有效的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì) 是 壓電陶瓷 設(shè)計(jì)的重要 部分 ，因?yàn)樗?們 的好壞直接關(guān)系到 壓電陶瓷各個(gè)方面 （操控、性能、安全、舒適 ）性能。 現(xiàn)代壓電陶瓷絕大多數(shù)都具有作為壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)架。壓電陶瓷絕大多數(shù)部件和總成都是通過調(diào)節(jié)架來固定其位置的，調(diào)節(jié)架是支撐連接壓電陶瓷的各零部件，并承受來自壓電陶瓷內(nèi)、外的各種載荷， 所以在壓電陶瓷設(shè)計(jì)中調(diào)節(jié)架要有足夠的強(qiáng)度和剛度，以使裝在其上面的有關(guān)機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)位置 在壓電陶瓷行駛過程中保持不變并使壓電陶瓷身的變形最小，調(diào)節(jié)架的剛度不足會(huì)引起振動(dòng)和噪聲，對(duì)壓電陶瓷輛輕量化和降低成本的要求越來越高，于是對(duì)調(diào)節(jié)架的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)有高的要求。 首先要滿足壓電陶瓷總布置的要求。壓電陶瓷在復(fù)雜多邊的行駛過程中，固定在調(diào)節(jié)架上的各總成和部件之間不應(yīng)發(fā)生干涉。 第 2 章 總體方案論證 體設(shè)計(jì)理論 壓電陶瓷微噴射調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)， 為研究微噴射的線寬、快速成型精度與噴射角度的關(guān)系，設(shè)計(jì)三維調(diào)節(jié)架，用于固定壓電陶瓷作動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)垂直方向（ Y 向）的升降、水平方向（ X 向）的左右滑動(dòng)、 面的旋轉(zhuǎn)。行程及精度：垂直方向行程不小于 200度± 平方向行程不小于 100度± 轉(zhuǎn)角度不小于 90°，精度± 。 調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì) 的內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)任務(wù)、確定系統(tǒng)、傳動(dòng)及導(dǎo)向元件、計(jì)算機(jī)繪制 調(diào)節(jié)架 結(jié)構(gòu)裝配圖等。 節(jié)架的設(shè)計(jì)方案 根據(jù)縱梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，調(diào)節(jié)架可分為以下幾種方案： a．周邊式調(diào)節(jié)架，用于中級(jí)以上的壓電陶瓷； b． X 形調(diào)節(jié)架，為一些壓電陶瓷所采用； c．梯形調(diào)節(jié)架，梯形調(diào)節(jié)架是由兩根相互平行的縱梁和若干根橫梁組成。其彎曲剛度較 大，而當(dāng)承受扭矩時(shí)，各部分同時(shí)產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是便于安裝壓電陶瓷身、壓電陶瓷箱和布置其他總成，易于壓電陶瓷的改裝和變型，因此被廣泛地用在載貨壓電陶瓷、越野壓電陶瓷、特種壓電陶瓷輛和用貨壓電陶瓷底盤改裝的大客壓電陶瓷上；d．計(jì)量式調(diào)節(jié)架； e．綜合式調(diào)節(jié)架； ??3 第 3 章 主要尺寸參數(shù)的選定 采取手動(dòng)調(diào)節(jié)；行程調(diào)節(jié)：垂直 200平 100轉(zhuǎn)角度 ±45°；調(diào)節(jié)精度：垂直、水平 ±0 轉(zhuǎn)角度 ± ?？傮w外形尺寸盡量小于 5003 5003 500 壓電陶瓷的整備質(zhì)量之比 0m 稱為壓電陶瓷的整備質(zhì)量利用系數(shù) 0m? 。它表明單位壓電陶瓷整備質(zhì)量所承受的壓電陶瓷裝載質(zhì)量。 調(diào)節(jié)架寬度是指左右縱梁腹板外側(cè)面之間的寬度。在總體設(shè)計(jì)中，整壓電陶瓷寬度確定后，調(diào)節(jié)架前后部分寬度就可以根據(jù)前輪最大轉(zhuǎn)向角、輪距、鋼板彈簧片寬、裝在調(diào)節(jié)架內(nèi)側(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)外廓寬度及懸置等尺寸確定。從提高整壓電陶瓷的橫向穩(wěn)定性以及減小調(diào)節(jié)架縱梁外 側(cè)裝置件的懸伸長(zhǎng)度來看，調(diào)節(jié)架盡量寬些，同時(shí)前后部分寬度應(yīng)相等。以便簡(jiǎn)化制造工藝和避免縱梁寬度變化處產(chǎn)生應(yīng)力集中。 第 4 章 調(diào)節(jié)架總成設(shè)計(jì) 4． 1 調(diào)節(jié)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 調(diào)節(jié)架是支撐、連接壓電陶瓷備總成的零部件，并承受來自壓電陶瓷內(nèi)外的各種載荷的基礎(chǔ)構(gòu)件。傳統(tǒng)的梯形調(diào)節(jié)架由于其所起到的緩沖、隔振、降低噪聲、延長(zhǎng)壓電陶瓷身使用壽命等特點(diǎn)及生產(chǎn)上的繼承性、工藝性等原因仍廣泛應(yīng)用在大型掛壓電陶瓷上。貨壓電陶瓷調(diào)節(jié)架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠取Ｍ瑫r(shí)要求其質(zhì)量盡可能小。此外，調(diào)節(jié)架應(yīng)布置得 離地面近一些，以降低整壓電陶瓷重心位置，有利于提高壓電陶瓷行駛的穩(wěn)定性。 圖 4節(jié)架結(jié)構(gòu)示意圖 梁形式的確定 縱梁是調(diào)節(jié)架的主要承載部件調(diào)節(jié)架縱梁根據(jù)截面形狀分有工字梁和槽形梁。由于槽形梁具有強(qiáng)度高、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因此在載貨壓電陶瓷設(shè)計(jì)中選用槽形梁結(jié)構(gòu)。另外為了滿足壓電陶瓷使用性能的要求，縱梁采用直線形結(jié)構(gòu)。這樣既可降低縱梁的高度，減輕整壓電陶瓷自身重量，降低成本，亦可保證強(qiáng)度。 塑性 ,可焊性方面能較好地滿足剛結(jié)構(gòu)，是應(yīng)用最廣泛的低合金鋼，綜合機(jī) 械性能良好 ,正火可提高塑性，韌性及冷壓成型性能。 梁形式的確定 橫梁是調(diào)節(jié)架中用來連接左、右縱梁，構(gòu)成調(diào)節(jié)架的主要構(gòu)件。橫梁本身的抗扭性能的好壞及其分布，直接影響著縱梁的內(nèi)應(yīng)力大小及其分布 合理設(shè)計(jì)橫梁，可以保證調(diào)節(jié)架具有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度。 從早期通過試驗(yàn)所得出的一些結(jié)論可以看出，若加大橫梁的扭轉(zhuǎn)剛度，可以提高整個(gè)調(diào)節(jié)架的扭轉(zhuǎn)剛度，但與該橫梁連接處的縱梁的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力會(huì)加大；如果不加大橫梁，而是在兩根橫梁間再增加橫梁，其結(jié)果是增加了調(diào)節(jié)架的扭轉(zhuǎn)剛度，同時(shí)還降低了與橫梁連接處的縱梁扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 在橫梁上往 往要安裝 壓電陶瓷 上的一些主要部件和總成，所以橫梁形狀以及在縱梁上的位置應(yīng)滿足安裝上的需要。橫、縱梁的斷面形狀、橫梁的數(shù)量以及兩者之間的連接方式，對(duì) 壓電陶瓷 機(jī)架的扭轉(zhuǎn)剛度有大的影響。 縱、橫梁材料的選用有以下 三種： 調(diào)節(jié)架 A：箱型縱梁、管型橫梁，橫、縱梁間采用焊接連接，扭轉(zhuǎn)剛度最大。 調(diào)節(jié)架 B：槽型縱梁、 槽 型橫梁，橫、縱梁間采用鉚接連接，扭轉(zhuǎn)剛度適中。 調(diào)節(jié)架 C：槽型縱梁、 工字型橫梁，橫、縱梁間采用鉚接連接，扭轉(zhuǎn)剛度最小。 梁與橫梁的連接 壓電陶瓷調(diào)節(jié)架的縱、橫梁采用焊接方式連接，而貨壓電陶瓷則多以鉚釘 連接。鉚釘連接具有一定彈性，有利于消除峰值應(yīng)力，改善應(yīng)力狀況，這對(duì)于要求有一定扭轉(zhuǎn)彈性的貨壓電陶瓷調(diào)節(jié)架有重要意義。 第 5 章 調(diào)節(jié)架的設(shè)計(jì)計(jì)算 節(jié)架的計(jì)算： 梁彎曲應(yīng)力 彎矩 M 可用彎矩差法或多邊形法求得。對(duì)于載重壓電陶瓷，可假定空壓電陶瓷簧上重量 布在縱梁全長(zhǎng)上，載重 布在壓電陶瓷箱中，空壓電陶瓷時(shí)簧上負(fù)荷 4壓電陶瓷可取 3/0??3 圖 5由上圖得： ? ? ? ? ]22[ 2???? （ 5 )(4 s ???)(4])([ 212222 e ?????? ])([ 222221 ??? （ 5 ? ? ? ?]//2[ 1 ????? ． （ 5 a=625b=800l =2800L=42252002 ?， 4001 ?， 600? 。 將已知量代入上式得： ? ? ? ? ] 0 543/ 0 02[ ????????????= ?? ?]?????????????x = 3/ 0 02 ?????M) 0 0]2222 ?????????])222 ?????? = 局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 相鄰兩橫梁如果都同縱梁翼緣連接 ,扭矩 T 作用于該段縱梁的中點(diǎn) ,則在開口斷面梁中扇性應(yīng)力可按下式計(jì)算： ?? (5式中 扇性慣性矩； W— 扇性坐標(biāo)； 對(duì)于槽形斷面 )6(2/)3( ???? (5 由材料力學(xué)表 查得 h=80mm,b=43mm,d=t= 3680(2/)43380(4380 ?????????W 對(duì)于工字形斷面 4/? 節(jié)架扭轉(zhuǎn)時(shí)縱梁應(yīng)力 如橫梁同縱梁翼緣相 連，則在節(jié)點(diǎn)附近，縱梁的扇性應(yīng)力： ?? ??(5式中 E— 彈性模量，對(duì)低碳鋼和 16E=； ? — 調(diào)節(jié)架軸間扭角； L— 軸距； l 節(jié)點(diǎn)間距； a 系數(shù)，當(dāng) 時(shí)， a=6； ~2 時(shí)， a= 調(diào)節(jié)架扭轉(zhuǎn)時(shí)，縱梁還將出現(xiàn)彎曲應(yīng)力，須和w?相加。 ??3 節(jié)架載荷分析 壓電陶瓷靜止時(shí)，調(diào)節(jié)架上只承受彈簧以上部分的載荷稱為靜載荷。壓電陶瓷在行駛過程中，隨行駛條件 (壓電陶瓷速和路面情況 )的變化，調(diào)節(jié)架將主要承受對(duì)稱的垂直動(dòng)載荷和斜對(duì)稱的動(dòng)載荷。 稱的垂直動(dòng)載荷 這種載荷是當(dāng)壓電陶瓷在平坦道路上以較高壓電陶瓷速行駛時(shí)產(chǎn)生的，其值取決于作用在調(diào)節(jié)架上的靜載荷及其在調(diào)節(jié)架上的分布，還取決于靜載荷作用處的垂 直加速度之值。這種動(dòng)載荷會(huì)使調(diào)節(jié)架產(chǎn)生彎曲變形。 對(duì)稱的動(dòng)載荷 當(dāng)壓電陶瓷在不平道路上行駛時(shí)，壓電陶瓷的前后幾個(gè)壓電陶瓷輪可能不在同一平面上，從而使調(diào)節(jié)架連同壓電陶瓷身一起歪斜，其值取決于道路不平坦的程度以及壓電陶瓷身、調(diào)節(jié)架和調(diào)節(jié)架的剛度。這種動(dòng)載荷將會(huì)使調(diào)節(jié)架產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。 由于壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用工況多變，除了上述兩種主要載荷的作用外，壓電陶瓷調(diào)節(jié)架上還承受其他的一些載荷。如壓電陶瓷加速或制動(dòng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)架前后載荷的重新分配；壓電陶瓷轉(zhuǎn)向時(shí)，慣性力將使調(diào)節(jié)架受到側(cè)向力的作用。一般來說 ，調(diào)節(jié)架主要損壞的疲勞裂紋起源于縱梁和橫梁邊緣處，然后向垂直于邊緣的方向擴(kuò)展。在縱梁上的裂紋將迅速發(fā)展乃至全部斷裂，而橫梁上出現(xiàn)的裂紋則往往不再繼續(xù)發(fā)展或擴(kuò)展得很緩慢。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料可知，調(diào)節(jié)架的使用壽命主要取決于縱梁抗疲勞損傷的強(qiáng)度。因此，在評(píng)價(jià)調(diào)節(jié)架的載荷性能時(shí)，主要應(yīng)著眼于縱梁 。 5． 3 調(diào)節(jié)架彎曲強(qiáng)度的計(jì)算 由于結(jié)構(gòu)的限制，調(diào)節(jié)架必須滿足強(qiáng)度要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。 力分析 為簡(jiǎn)化計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)做以下幾點(diǎn)假設(shè)： a．縱梁為支撐在前后軸上的簡(jiǎn)支梁 b．空壓電陶瓷時(shí)簧載質(zhì)量均布在左、右縱梁的全長(zhǎng)上 ． c．所有作用力均通過截面的彎心 (局部扭轉(zhuǎn)的影響忽略不計(jì) ) 其中 1l =4132l =9103l =9064l =8855l =835806 ? 所以 2 2 5l 654321 ??????? 矩的計(jì)算 總體設(shè)計(jì)中又知：壓電陶 瓷載質(zhì)量為 1500簧上整備質(zhì)量 ?0m 2000 A．所以均布載荷集度 ? ? ? ?6543210 / ??????? ? ? ? ?280835885906910413/20001500 ??????? 500 ??? 圖 5節(jié)架載荷示圖 B．求支反力 由平衡方程 02 ?? ? ? ? ? 00280080028002/????????F 得： ? ? ? ? 7 0 6 2 0 01 5 0 0201 ???????? 把調(diào)節(jié)架縱梁分為六段。如圖 5 圖 5梁分段受力示圖 當(dāng)10 時(shí)： 剪力 ???彎矩 221 ??? 當(dāng)43211 ????時(shí)： 剪力 ???? 彎矩 ? ? ? ? 22111 7 0 52/ ????? 當(dāng)654321 ?????時(shí)： 剪力 ????? 彎矩 ? ? ? ? 226543211 ???????????a. 變載面處的剪力和彎矩： 當(dāng) 131 ?? 時(shí)： ????????? ??????????? 522 4 2 1 當(dāng) 32391041321 ????? 時(shí)： 4 91 3 2 7 0 7 0 5 ???????? ? ? ? ? 22 1 3 2 2 7 0 7 0 5 ???????? ???? 6 8 0 74 當(dāng) 2 2 9906910413321 ???????時(shí)： 1 62 2 2 7 0 7 0 5 ?????????? ? ? ? ? 22 2 2 2 32 2 2 7 0 7 0 5 ???????? ???? 當(dāng) 1148859069104134321 ?????????時(shí)： 1 13 1 1 7 0 7 0 5 ?????????? ? ? ? ? 22 3 1 1 1 7 0 7 0 5 ???????? ???? 5 3 5 11 當(dāng) 225?? 時(shí)： ?????? ? ? ? ? 04 2 2 54 2 2 2 2 ???????? b. 求最大彎矩： 因?yàn)?? ，所以當(dāng) Q=0時(shí)， 彎矩最大 即 6 9 ??? 時(shí)， 彎矩最大 ? ? ? ? 22m a x 7 0 7 0 5 ???????? ???? 度驗(yàn)算 實(shí) 驗(yàn)表明，當(dāng)壓電陶瓷速約 40 電陶瓷在對(duì)稱的垂直動(dòng)載工況下，其最大彎矩 為靜載荷下的 3(卵石路 )～ 村土路 )倍，同時(shí)，考慮到動(dòng)載荷作用下，調(diào)節(jié)架處于受疲勞應(yīng)力狀態(tài)，如取疲勞安全系數(shù)為 求得動(dòng)載荷下的最大彎矩： ?????????? 76m a xm a x 可用下式來校核縱梁的彎曲強(qiáng)度： M /m (5式中： ? —— 縱梁的彎 曲強(qiáng)度 — 抗彎模量 M P 7 ????? 如圖可知區(qū)域載面形狀和載面特性，即抗彎截面系數(shù)為： ? ? ?? (512??? 2??? ? ? 3433 0388043 x ??????? 比較調(diào)節(jié)架全長(zhǎng)上受力分析可知： 最大受力可能發(fā)生在最大彎矩處或變載面處，求兩點(diǎn)的受力值加以比較求出安全系數(shù)： ? /?(5其中s?為材料的屈服應(yīng)力，取其值為 345 ? M P x 46m a xm a x ?????? 0/3 4 5/ m a x ??? ?? 綜上所述：調(diào)節(jié)架發(fā)生最大受力時(shí)，靜載安全系數(shù)不小于 按上式求得的彎曲應(yīng)力不超過縱梁材料的疲勞極限 201 ??? 。 ??7 5． 4 調(diào)節(jié)架扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算 力分析 簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)計(jì)算，假設(shè)牽引橫梁為一根前調(diào)節(jié)架梁，共有七根主橫梁，分別為前端橫梁，工具箱橫梁，三根方形橫梁，一根矩形橫梁和后端橫梁，間距分別為 413910906885 835280載荷均勻分布在縱 圖 5節(jié)架在反對(duì)稱載荷作用下的受扭情況簡(jiǎn)圖 1— 6為橫梁； a— 圖 5用在調(diào)節(jié)架上的四個(gè)力 線所在的橫向鉛垂平面內(nèi)。 ??3 最大扭矩 這時(shí)各橫梁的扭轉(zhuǎn)角相等。此外，縱橫梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的扭轉(zhuǎn)角亦相等。由于扭轉(zhuǎn)角 ? 與扭矩 T，扭轉(zhuǎn)剛度 在以下關(guān)系： ? ???? (5式中： T—— 調(diào)節(jié)架元 件所受的扭矩， N2 —— 調(diào)節(jié)架元件的長(zhǎng)度， —— 材料的剪切彈性模量， — 調(diào)節(jié)架元件橫斷面的極慣性矩， 4因此，作用在調(diào)節(jié)架元件上的扭矩 該元件的扭轉(zhuǎn)剛度 正比，故有4721721 :::::::::::::: ????????????式中： ???,, 21 — 橫梁 1， 2，…所受的扭矩； ???,, 21 J —— 橫梁 1， 2，…橫斷面的極慣性矩； ???,, 21 — 縱梁在 1， 2和 1， 2，…橫梁間所受的扭矩； ???,, 21 J —— 縱梁在 1， 2 和 1， 2，…橫梁間橫斷面的極慣性矩； 如果將調(diào)節(jié)架由對(duì)稱平面處切開見圖 切掉的一半對(duì)尚存的一半的作用相當(dāng)于在切口橫斷面上作用著扭矩 621 ,, ?? 和橫向力 621 ,, ?? 。對(duì)最右邊的橫梁 1 取力矩的 平衡方程式，則有 圖 5節(jié)架在反對(duì)稱載荷作用下的受力簡(jiǎn)圖 ? ? ? ? ? ???????????? 432654321 ? ? ? ? 065 ?????????? (5由 (5得：1212；1313；… 11 ；11 ；… 111 22 ??? ?C ???112 22；… 將上式代入 (5經(jīng)整理后得 : ? ?? ?? ??? 7111 2 (5式中： n—— 橫梁數(shù)為 6； M—— 兩橫梁之間的縱梁區(qū)段數(shù)為 5； C—— 調(diào)節(jié)架寬為 860 L—— 前后橋的距離為 2800 a．求極慣性矩 1233 ?和抗扭截面系數(shù) 33 ??； ??3 第 6 章 調(diào)節(jié)架的總成設(shè)計(jì) 節(jié)架的設(shè)計(jì)要求： a． 保證壓電陶瓷有良好的穩(wěn)定性。 b．具有合適的衰減振動(dòng)的能力。 c．減少壓電陶瓷身側(cè)傾，轉(zhuǎn)彎時(shí)壓電陶瓷身側(cè)傾角要合適。 d．有良好的防震能力。 e．結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小。 f．可靠地傳遞壓電陶瓷身與壓電陶瓷輪之間的各種力和力矩，在滿足另部件質(zhì)量要小的同時(shí)，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命。 ??4 節(jié)架的兩種形式： 非獨(dú)立調(diào)節(jié)架和獨(dú)立調(diào)節(jié)架 A． 非獨(dú)立 調(diào)節(jié)架 。其兩側(cè) 壓電陶瓷 輪安裝于一整體式 壓電陶瓷 橋上，當(dāng)一側(cè) 壓電陶瓷 輪受沖擊力時(shí)會(huì)直接影響到另一側(cè)。 B． 獨(dú)立 調(diào)節(jié)架 ，其兩側(cè) 壓電陶瓷 輪安裝于斷開式 壓電陶瓷 橋上，兩側(cè) 壓電陶瓷 輪分別獨(dú)立地與 調(diào)節(jié)架 （或 壓電陶瓷 身）彈性地連接，當(dāng)一側(cè) 壓電陶瓷 輪受沖擊，其運(yùn)動(dòng)不直接影響到另一側(cè) 壓電陶瓷 由若干不等長(zhǎng)的合金彈簧片疊加在一起組合成一根近似等強(qiáng)度的梁。鋼板彈簧 3的第一片（最長(zhǎng)的一片）稱為主片，其兩端彎成卷耳 1，內(nèi)裝青銅或塑料或橡膠。粉沫冶金、制成的襯套 ，用彈簧銷與固定在 調(diào)節(jié)架 上的支架、或吊耳作鉸鏈連接。鋼板彈簧的中間用 電陶瓷 橋固定。中心螺栓 4 用來連接各彈簧片，并保證各片的裝配時(shí)的相對(duì)位置。中心螺栓到兩端卷耳中心的距離可以相等，也可以不相等。為了增加主片卷耳的強(qiáng)度，將第二片末端也彎成半卷耳，包在主片卷耳和外面，且留有較大的間隙，使得彈簧在變形時(shí)，各片間有相對(duì)滑動(dòng)的可能。鋼板彈簧在載荷作用下變形，各片之間因相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生摩擦，可促使 調(diào)節(jié)架 的振動(dòng)衰減。各片間的干摩擦， 壓電陶瓷 輪將所受沖擊力傳遞給 調(diào)節(jié)架 ，且增大了各片的摩損。所以在裝合時(shí)，各片間涂上較 稠的潤(rùn)滑劑（石墨潤(rùn)滑脂），并應(yīng)定期保養(yǎng)。 圖 6－ 2鋼板彈簧 示意圖 1. 卷耳； 2. 彈簧夾； 3. 鋼板彈簧； 4. 中心螺栓； 鋼板彈簧可分為對(duì)稱式鋼板彈簧和非對(duì)稱式鋼板彈簧，對(duì)稱式鋼板彈簧其中心螺栓到兩端卷耳中心的距離相等，不等的則為非對(duì)稱式鋼板彈簧。 我們?cè)O(shè)計(jì)的是 對(duì)稱式鋼板彈簧 ， 鋼板彈簧在載荷作用下變形，各片之間因 相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生摩擦，可促使 調(diào)節(jié)架 的振動(dòng)衰減，起到減振器的作用鋼板彈簧本身還兼起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，可不必單設(shè)導(dǎo)向裝置，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，并且由于彈簧各片之間摩擦引起一定減振作用。 ??4 D．調(diào)節(jié)架 系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊產(chǎn)生振動(dòng)，為改善 壓電陶瓷 行駛平順性， 調(diào)節(jié)架 中與彈性元件并聯(lián)安裝減振器，為衰減振動(dòng)， 壓電陶瓷調(diào)節(jié)架 系統(tǒng)中采用減振器多是液力減振器，其工作原理是當(dāng) 調(diào)節(jié)架 （或 壓電陶瓷 身）和 壓電陶瓷 橋間受振動(dòng)出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器內(nèi)的活塞上下移動(dòng)，減振器腔內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)腔經(jīng)過不 同的孔隙流入另一個(gè)腔內(nèi)。此時(shí)孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內(nèi)摩擦對(duì)振動(dòng)形成阻尼力，使 壓電陶瓷 振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為油液熱能，再由減振器吸收散發(fā)到大氣中。在油液通道截面和等因素不變時(shí)，阻尼力隨 調(diào)節(jié)架 與 壓電陶瓷 橋（或 壓電陶瓷 輪）之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度增減，并與油液粘度有關(guān)。 減振器與彈性元件承擔(dān)著緩沖擊和減振的任務(wù)，阻尼力過大，將使 調(diào)節(jié)架 彈性變壞，甚至使減振器連接件損壞。因面要調(diào)節(jié)彈性元件和減振器這一矛盾。 a 壓電陶瓷 橋和 調(diào)節(jié)架 相互靠近），減振器阻尼力較小，以便充分發(fā)揮彈性元件的彈性作用，緩和沖擊。這時(shí)， 彈性元件起主要作用。 b 節(jié)架 伸張行程中（ 壓電陶瓷 橋和 調(diào)節(jié)架 相互遠(yuǎn)離），減振器阻尼力應(yīng)大，迅速減振。 c 電陶瓷 要求減振器能自動(dòng)加大液流量，使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。 在 壓電陶瓷調(diào)節(jié)架 系統(tǒng)中廣泛采用的是筒式減振器，且在壓縮和伸張行程中均能起減振作用叫雙向作用式減振器，還有采用新式減振器，它包括充氣式減振器和阻力可調(diào)式減振器。 圖 6－ 3 雙向作用筒式減振器工作原理 圖 雙向作用筒式減振器工作原理說明。在壓縮行程時(shí)，指 壓電陶瓷壓電陶瓷 輪移近 壓電陶瓷 身，減振器受壓縮 ，此時(shí)減振器內(nèi)活塞 3 向下移動(dòng)?；钊虑皇业娜莘e減少，油壓升高，油液流經(jīng)流通閥 8流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞桿 1占去了一部分空間，因而上腔增加的容積小于下腔減小的容積，一部分油液于是就推開壓縮閥 6，流回貯油缸 5。這些閥對(duì)油的節(jié)約形成 調(diào)節(jié)架 受壓縮運(yùn)動(dòng)的阻尼力。減振器在伸張行程時(shí)， 壓電陶瓷 輪相當(dāng)于遠(yuǎn)離 壓電陶瓷 身，減振器受拉伸。這時(shí)減振器的活塞向上移動(dòng)?；钊锨挥蛪荷?，流通閥 8 關(guān)閉，上腔內(nèi)的油液推開伸張閥 4 流入下腔。由于活塞桿的存在，自上腔流來的油液不足以充滿下腔增加的容積，主使下腔產(chǎn)生一真空度，這時(shí)儲(chǔ) 油缸中的油液推開補(bǔ)償閥 7 流進(jìn)下腔進(jìn)行補(bǔ)充。由于這些閥的節(jié)流作用對(duì) 調(diào)節(jié)架 在伸張運(yùn)動(dòng)時(shí)起到阻尼作用。 由于伸張閥彈簧的剛度和預(yù)緊力設(shè)計(jì)的大于壓縮閥，在同樣壓力作用下，伸張閥及相應(yīng) 的常通縫隙的通道載面積總和小于壓縮閥及相應(yīng)常通縫隙通道截面積總和。這使得減振器的伸張行程產(chǎn)生的阻尼力大于壓縮行程的阻尼力，達(dá)到迅速減振的要求。 ??3 節(jié)架主要參數(shù)的確定： 節(jié)架靜撓度 調(diào)節(jié)架靜撓度 ?（ 6 壓電陶瓷前 后調(diào)節(jié)架與其簧上質(zhì)量組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，是影響壓電陶瓷行駛平順性的主要參數(shù)之一。因現(xiàn)代壓電陶瓷的質(zhì)量分配系數(shù)ε近似等于 1，于是壓電陶瓷前、后軸上方壓電陶瓷身兩點(diǎn)的振動(dòng)不存在聯(lián)系。因此，壓電陶瓷前后部分壓電陶瓷身的固有頻率 稱偏頻）可以用下式表示 1 ??2； ? ??222 6 式中， 、 前后 調(diào)節(jié)架的剛度（ N/ 前后調(diào)節(jié)架的簧上質(zhì)量（ 當(dāng)采用彈性特性為線性變化的調(diào)節(jié)架時(shí)，前、后調(diào)節(jié)架的靜撓度可用下式表示 1cf= 2cf= （ 6 式中， g 為重力加速度， g=981cm/ 將16到： 126 由（ 2）可知：調(diào)節(jié)架的靜擾度n。因此，要保證壓電陶瓷有良好的行駛平順性，必須正確的選取調(diào)節(jié)架的靜擾度。在選取前、后調(diào)節(jié)架的靜擾度1當(dāng)使之接近，并希望后調(diào)節(jié)架的靜擾度2有利于防止出身產(chǎn)生較大的縱向角振動(dòng)。理論分析證明：若壓電陶瓷以較高壓電陶瓷速駛過單個(gè)路障， n1/小，故推薦?。? 9）1慮到貨壓電陶瓷前后軸荷的差別和駕 駛員的乘坐舒適性，取前調(diào)節(jié)架的靜擾度值大于后調(diào)節(jié)架的靜擾度值，推薦2 8）1壓電陶瓷滿載時(shí)，前調(diào)節(jié)架偏頻要求在 后調(diào)節(jié)架則要求在 據(jù)需要我選定： 入（ 6 14 節(jié)架的動(dòng)擾度 調(diào)節(jié)架的動(dòng)擾度常指緩沖塊壓縮到其自由高度的 1/2 或 2/3）時(shí)，壓電陶瓷輪中心相對(duì)調(diào)節(jié)架（或壓電陶瓷身）的垂直位移。要求調(diào)節(jié)架應(yīng)有足夠大的動(dòng)擾度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊。對(duì)貨壓電陶瓷，~9壓電陶瓷調(diào)節(jié)架的最大彎曲擾度通常應(yīng)小于 10壓電陶瓷調(diào)節(jié)架質(zhì)量約為整壓電陶瓷整備質(zhì)量的 1/10。 ??4 節(jié)架彈性特性 調(diào)節(jié)架受到的垂直外力 F 與由此所引起的壓電陶瓷輪中心相對(duì)于壓電陶瓷身位移 f（即調(diào)節(jié)架的變形）的關(guān)系曲線，稱為調(diào)節(jié)架的彈性特性。其切線的斜率是調(diào)節(jié)架的剛度。 圖 6－ 4 調(diào)節(jié)架彈性特性曲線 調(diào)節(jié)架的動(dòng)容量越大，對(duì)緩沖塊擊穿的可能性越小。 對(duì)于空載與滿載時(shí)簧上質(zhì)量變化大的貨壓電陶瓷和客壓電陶瓷，為了減少振動(dòng)頻率和壓電陶瓷身高度的變化，應(yīng)當(dāng)選用剛度可變的非線性調(diào)節(jié)架。鋼板彈簧非獨(dú)立調(diào)節(jié)架的彈性特性可視為線性的，而帶有副簧的鋼板彈簧均為剛度可變的非線性彈性特性調(diào)節(jié)架。 ??4 調(diào)節(jié)架主、副簧剛度的分配 貨壓電陶瓷后調(diào)節(jié)架多采用有主、副簧結(jié)構(gòu)的鋼板彈簧。 圖 6－ 5 貨壓電陶瓷主、副簧為鋼板彈簧結(jié)構(gòu)的彈性特性 具體確定方法有兩種：第一種方 法是使副簧開始起作用時(shí)的調(diào)節(jié)架擾度使副簧開始起作用前一瞬間的擾度是，可求得kF=中， 簧、主 簧的剛度比為 ,1/ 0??? ??（ 6 式中： 主簧剛度。 用此方法確定的主、副簧剛度的比值，能保證在空、滿載使用范圍內(nèi)調(diào)節(jié)架振動(dòng)頻率變化不大，但副簧接觸托架前、后的振動(dòng)頻率變化比較大。 第二種方法是使副簧開始起作用時(shí)的載荷等于空載與滿載時(shí)時(shí)調(diào)節(jié)架載荷的平均值，即w） ,并使 時(shí)，副簧與主簧的剛度比為 ? ? ? ?3|/22/ ??? ??ma 6 用此方法確定的主、副簧剛度的比值，能保證副簧起作用前、后調(diào)節(jié)架振動(dòng)頻率變化不大。對(duì)于經(jīng)常處于半載運(yùn)輸狀態(tài)的壓電陶瓷輛，采用此 法較為合適。 5）調(diào)節(jié)架側(cè)傾角剛度及及其在前、后軸的分配 調(diào)節(jié)架側(cè)傾角剛度系指簧上質(zhì)量產(chǎn)生單位側(cè)傾角時(shí)，調(diào)節(jié)架給壓電陶瓷身的彈性恢復(fù)力矩。它對(duì)簧上質(zhì)量的側(cè)傾角有影響。側(cè)傾角過大或過小都不好。貨壓電陶瓷壓電陶瓷身側(cè)傾角不超過 ?6 ~ ?7 。 ??4 板彈簧的設(shè)計(jì) 板彈簧的布置方案 縱置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故在壓電陶瓷上得到廣泛應(yīng)用。 縱置鋼板彈簧有對(duì)稱 和不對(duì)稱之分，因大多數(shù)壓電陶瓷采用對(duì)稱式鋼板彈簧所以我選用了對(duì)稱式鋼板彈簧。 板彈簧主要參數(shù)的確定 A．鋼板彈簧材料及許用應(yīng)力選用： 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》單行本 彈簧2起重運(yùn)輸件2五金件， 7— 112 表 7料： 60,1372 ?568??， ?， 。 表 7板彈簧許用應(yīng)力 載重壓電陶瓷的前板簧許用彎曲應(yīng)力 M 41~343??； 載重壓電陶瓷的后板簧許用彎曲應(yīng)力 M 90~441??。 B．板彈簧設(shè)計(jì)與計(jì)算： 表 7橢圓式板彈簧： ? ?? 48/3?（ 6 由已知滿載靜止時(shí)壓電陶瓷前、后軸負(fù)荷 簧下部分荷重 個(gè)鋼板彈簧的載荷： ? ? 2/11 和 ? ? 2/222 ?，調(diào)節(jié)架的靜擾度電陶瓷的軸距。常取0~20??10 C．鋼板彈簧長(zhǎng)度 L 的確定 鋼板彈簧長(zhǎng)度 L 是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離。 貨壓電陶瓷前調(diào)節(jié)架 1l =( ，后調(diào)節(jié)架 2l =( 。 前調(diào)節(jié)架主葉取 1l =0.3 ? ；后調(diào)節(jié)架主葉取 1 2 02 8 0 ?? 。 D．鋼板彈簧斷面尺寸及片數(shù)的確定 a．鋼板斷面寬度 b 的確定 對(duì)于鋼板彈簧 ? ? ? ?8/][ 30 ??? （ 6 式中， s 為 U 形螺栓中心距（ k 無效長(zhǎng)度系數(shù)（剛性?shī)A緊：取 k=性?shī)A緊：取 k=0）； c 為鋼板彈簧垂直剛度（ N/cw ?； ? 為擾度增大系數(shù)（重疊片數(shù)片數(shù) 得01 / ，再用 ? ?]? ?? ； E 為材料的彈性模量（ 鋼板彈簧總截面系數(shù) 0 ? ? ? ?]4/[Ww ??（ 6 式中， ][w?為許用彎曲應(yīng)力。對(duì)于 55 60材料，表面經(jīng)噴丸處理后，推薦 ][w?在下列范圍內(nèi)使用：前彈簧 350~450主簧 450~550副簧220~250 將式 （ 6入下式計(jì)算 鋼板彈簧的平均厚度 ? ? ? ??????（ 6 b．鋼板彈簧片厚 矩形斷面等厚鋼板彈簧的總慣性矩 2/30 （ 6 式中， n 為鋼板彈簧片數(shù)。 c．鋼板彈簧斷面形狀 圖 6d．鋼板彈簧片數(shù) n 多片鋼板彈簧 一般片數(shù)在 6~14 片之間選取，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和計(jì)算取 10 片。 ??4 板彈簧各片長(zhǎng)度的確定 圖 6板彈簧的剛度驗(yàn)算 剛度驗(yàn)算公式為 ? ?][61131 ??? ?? ? （ 6 式中 ： ? ?111 ?? ?? kk ??11 ??? ? 111 1? 為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)， ? = E 為材料彈性模量； 1l 、 1?主片和第 k+1片的一半長(zhǎng)度。 ??4 參 考 文 獻(xiàn) [1] 周冀平 , 林崗 ,等 . 機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù) [M]. 北京 ：機(jī)械工業(yè)出版社 , 2007. 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[15] 濮良貴 . 機(jī)械設(shè)計(jì) [M]高等教育出版社， 1982. 致 謝 為期三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)業(yè)已經(jīng)結(jié)束。回顧整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程，雖然出現(xiàn)了許多困難，但走完整個(gè)過程覺得受益匪淺。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是壓電陶瓷調(diào)節(jié)架設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是為了解決壓電陶瓷在生產(chǎn)實(shí)際過程中的一些問題，因此對(duì)設(shè)計(jì)的要求很嚴(yán)格。本設(shè)計(jì)是學(xué)完所有大學(xué)期間修的課程以后所進(jìn)行的，是對(duì)三年 半來所學(xué)知識(shí)的一次大檢驗(yàn)。并且加深對(duì)知識(shí)的理解，使我能夠在畢業(yè)前將理論與實(shí)踐再一次結(jié)合，使所學(xué)的知識(shí)更加融會(huì)貫通，加深了我對(duì)理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了各個(gè)方面的能力。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我基本上掌握了 壓電陶瓷調(diào)節(jié)架 設(shè)計(jì)的方法和步驟，以及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題等，另外還更加熟悉運(yùn)用查閱各種參考資料和相關(guān)手冊(cè)。 總的來說，這次設(shè)計(jì)，使我在基本理論的綜合運(yùn)用以及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次很大的提升，提高了我獨(dú)立思考問題、解決問題以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，縮短了我與工廠工程技術(shù)人員的差距，為我以后從事實(shí)際工程技術(shù)工作奠定 了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)