機(jī)械設(shè)計說明書-Rx型壽命檢測機(jī)設(shè)計

本科畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：Rx型旋鈕開關(guān)壽命檢測機(jī)設(shè)計IV1.緒論1.1行業(yè)近幾年市場需求狀況發(fā)生老化的原因主要是由于結(jié)構(gòu)或組分內(nèi)部具有易引起老化的弱點，如具有不飽和雙鍵、支鏈、羰基、末端上的羥基，等等。外界或環(huán)境因素主要是陽光、氧氣、臭氧、熱、水、機(jī)械應(yīng)力、高能輻射、電、工業(yè)氣體（如二氧化碳、硫化氫等）、海水、鹽霧、霉菌、細(xì)菌、昆蟲等等.常見的老化測試主要有光照老化、濕熱老化、熱風(fēng)老化、高低溫試驗、鹽霧腐蝕、臭氧老化、熱氧老化試驗、埋地土壤腐蝕試驗、液體介質(zhì)老化試驗、用戶特定條件老化試驗等。老化測試是模擬產(chǎn)品在現(xiàn)實使用條件中涉及到的各種因素對產(chǎn)品產(chǎn)生老化的情況進(jìn)行相應(yīng)條件加強(qiáng)實驗的過程。旋鈕開關(guān)性能系列測試儀所測試的旋鈕開關(guān)性能指標(biāo)是指旋鈕開關(guān)壽命。旋鈕開關(guān)性能系列測試儀的測試從宏觀上講可分為兩大類，即旋鈕開關(guān)的耐久性測試和旋鈕開關(guān)的靈活度及牢固度測試。旋鈕開關(guān)耐用度測試儀是用來進(jìn)行旋鈕開關(guān)壽命測試的專用檢測儀器。檢測部門用其對生產(chǎn)旋鈕開關(guān)的企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行抽樣檢測，檢測結(jié)果是判斷旋鈕開關(guān)是否合格的重要依據(jù)。測試時將旋鈕開關(guān)裝在測試儀上，由步進(jìn)電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)帶動開關(guān)運動，模擬開關(guān)的使用狀況，測量其使用壽命。不同種類的旋鈕開關(guān)其開啟次數(shù)在相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中都有明確地規(guī)定。一般開啟次數(shù)都在1．5萬次至10萬次之間。我國的旋鈕開關(guān)產(chǎn)品無論其內(nèi)在質(zhì)量還是外觀都在不斷的改進(jìn)和完善，使旋鈕開關(guān)產(chǎn)品在防范盜竊事件的發(fā)生、保障國家和人民財產(chǎn)的安全、在環(huán)境裝飾和家庭裝飾中都發(fā)揮了重要的作用。它們的壽命同常在幾十萬甚至幾百萬次,人工實驗顯然是不可能的.那么一種能代替人來做這種實驗的機(jī)器就呼之欲出了.高低溫壽測機(jī)就是在這樣的背景下應(yīng)運而生的.各種各樣的開關(guān)電器被應(yīng)用在航空、航天、交通及一般工業(yè)或民用領(lǐng)域，比如微動開關(guān)、按鈕開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、電源開關(guān)等。無論何種開關(guān)，都是常開觸頭和常閉觸頭的組合，這些觸頭被用來閉合或斷開電路。觸頭經(jīng)過一定時間的動作以后，會逐漸喪失正常的開閉功能，比如接觸不良、觸頭不動作等，因此任何開關(guān)都存在使用壽命。運用在一般工業(yè)及民用領(lǐng)域的開關(guān)電器，對開關(guān)的壽命沒有嚴(yán)格的要求，但如果開關(guān)被應(yīng)用到航空、航天和交通等領(lǐng)域時，開關(guān)是否良好直接關(guān)系到飛機(jī)、輪船和汽車運行時的安全，所以必須對開關(guān)的壽命提出嚴(yán)格的要求，要求開關(guān)制造商標(biāo)明開關(guān)的觸頭能正常開閉的次數(shù)，因此開關(guān)制造商在開關(guān)出廠前有必要對同一批號的產(chǎn)品進(jìn)行抽查測試，以掌握開關(guān)的確切壽命。開關(guān)壽命的傳統(tǒng)測試方法是，測試人員通過觀察指示燈的亮或滅來判斷觸頭的好壞。指示燈應(yīng)有的亮或滅的狀態(tài)是：當(dāng)開關(guān)未動作時，與常開觸頭相連的指示燈熄滅，與常閉觸頭相連的指示燈點亮；當(dāng)開關(guān)動作時，與常開觸頭相連的指示燈點亮，與常閉觸頭相連的指示燈熄滅。如果某個指示燈的狀態(tài)未按要求變化，說明該指示燈對應(yīng)的觸頭已壞。測試人員在測試時對開關(guān)的動作次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)檢查到某個觸頭損壞時開關(guān)動作的次數(shù)就是開關(guān)的壽命。開關(guān)的壽命一般要求能夠動作上萬次，有的甚至幾十萬次，用傳統(tǒng)的測試方法完成開關(guān)的測試至少存在以下兩點不足：一是測試效率極低，因為要使測試人員能正確觀察到多個指示燈（開關(guān)的觸頭一般有多個）狀態(tài)的變化，開關(guān)動作的速度就不能過快，測試壽命上萬次的開關(guān)需要的時間要幾個小時，測試壽命幾十萬次的開關(guān)需要的時間要以天來計算；二是多個指示燈長時間的快速亮滅極易損傷測試人員的眼睛。由于這些不足，開關(guān)的生產(chǎn)廠迫切需要開關(guān)壽命的自動測試系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)。

據(jù)有關(guān)資料報道，全球開關(guān)設(shè)備市場這些年來一直呈上升趨勢，而中國是市場增長最快為發(fā)展中國家，中國是發(fā)展中國家中增長最快的市場之一，中國已成為國際第二大市場。中國從某種程度上代表著國際開關(guān)市場的發(fā)展。

國內(nèi)電力工業(yè)發(fā)展是行業(yè)發(fā)展的“晴雨表”，從其發(fā)展不難窺透出行業(yè)發(fā)展。一般增加電源和電網(wǎng)建設(shè)預(yù)示著用電的需要增加，也預(yù)示著輸變送配電設(shè)備的需求增加，也預(yù)示著行業(yè)的發(fā)展。這些年來，國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展迫使電力工業(yè)迅速發(fā)展，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，國內(nèi)繼發(fā)電總裝機(jī)容量在1987年突破1億KW，1995年3月突破2億KW，2000年4月突破3億KW的基礎(chǔ)上，用4年時間于2004年5月底突破4億KW，到2004年底，總裝機(jī)容量已到4.407億KW，排世界第二位。

其他相關(guān)行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展和國家重點工程的順利進(jìn)行，為開關(guān)行業(yè)的發(fā)展也提供了保證，如青藏鐵路累計完成投資198億元，西氣東輸工程2004年年底全線正式商業(yè)運營，南水北調(diào)東線、中線同時開工建設(shè)，5項單項工程累計完成投資21億元等。當(dāng)然，相關(guān)行業(yè)也受到從2003年開始的國家宏觀調(diào)控政策的影響，甚至對開關(guān)行業(yè)市場需求量有一定影響，但也使得高壓開關(guān)市場“緩釋”，從某種程度上也減輕了開關(guān)行業(yè)供應(yīng)能力不足的壓力，對行業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展有利。1.2國內(nèi)產(chǎn)品市場的變化特點根據(jù)2004年國內(nèi)高壓開關(guān)行業(yè)年鑒統(tǒng)計顯示，工業(yè)總產(chǎn)值現(xiàn)行價增長26.17%，其中高壓開關(guān)部分產(chǎn)值增長34.88%，工業(yè)增加值增長23.47%，銷售收入增加31.94%，總利潤增加37.13%，其中高壓開關(guān)部分利潤增長23.42%，全員勞動生產(chǎn)率增17.79%，行業(yè)各項主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均表現(xiàn)不錯，但增長明顯放慢，這同國家宏觀調(diào)控有很大關(guān)系，而工業(yè)增加值90不變價僅增長3.4%，同物價增長過快有關(guān)，行業(yè)去年生產(chǎn)經(jīng)營總體形勢同市場形勢吻合。近幾年行業(yè)總體產(chǎn)量如下圖所示。圖1.1行業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)值以上總體來看，行業(yè)主要產(chǎn)品市場容量總體在不斷上升，行業(yè)市場總體容量在持續(xù)增加、擴(kuò)大，這與國家的宏觀經(jīng)濟(jì)政策和經(jīng)濟(jì)強(qiáng)有力、高速發(fā)展是密不可分的，是我國電力工業(yè)持續(xù)高速發(fā)展及一大批重點工程項目為高壓開關(guān)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供了廣闊的空間和無限的機(jī)遇的結(jié)果。1.3市場發(fā)展趨勢分析由于考慮投資、效益等一系列問題，目前用戶在產(chǎn)品選型和使用方面也在發(fā)生變化，要求產(chǎn)品多樣化，這種趨勢今后將進(jìn)一步加強(qiáng)，斷路器和傳統(tǒng)金屬封閉開關(guān)設(shè)備（開關(guān)柜）一統(tǒng)天下的局面將不會存在了，如負(fù)荷開關(guān)、接觸器、重合器、分段器、環(huán)網(wǎng)柜、預(yù)裝式變電站、充氣柜（C-GIS）等產(chǎn)品將得到充分使用，小型化、復(fù)合化（集成化、緊湊型）的產(chǎn)品（如COMPASS、PASS開關(guān)等）、直流開關(guān)成套設(shè)備使用量將繼續(xù)增加，智能化、信息化開關(guān)設(shè)備將進(jìn)一步得到推廣和應(yīng)用，其它電壓等級的開關(guān)設(shè)備市場（如24、800、1100kV）也將有需求，開關(guān)市場將更加“絢麗多彩”，這是供、配電系統(tǒng)和產(chǎn)品綜合性能考慮、市場發(fā)展日趨成熟和用戶個性化的必然結(jié)果。無油化開關(guān)設(shè)備以其諸多優(yōu)點“縱橫天下”，這些年來其使用量和市場占有率一直在迅速增加，今后將依然如此。主要表現(xiàn)為高壓、超高壓斷路器主要是向SF6斷路器方向調(diào)整和發(fā)展，而隨著SF6產(chǎn)品價格下降，油斷路器產(chǎn)量越來越少，126KV真空斷路器也將有所需求；40.5kVSF6開關(guān)和真空開關(guān)將并駕齊驅(qū)向前發(fā)展，真空開關(guān)占優(yōu)，12kV產(chǎn)品將主要是向真空方向發(fā)展，比重仍將繼續(xù)增加。這種市場發(fā)展趨勢也是今后市場發(fā)展的主流。不管是供電部門還是用電部門，追求供、配電系統(tǒng)及產(chǎn)品的可靠性，乃至系統(tǒng)和產(chǎn)品的少免維護(hù)性能，最大限度提高系統(tǒng)和產(chǎn)品的運行質(zhì)量和供電質(zhì)量，以滿足用戶的要求，并達(dá)到節(jié)省成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，這是用戶和企業(yè)共同的目標(biāo)，特別是在市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展日趨完善、大陸市場國際化、經(jīng)濟(jì)全球化和市場意識、用戶意識、質(zhì)量意識、服務(wù)意識不斷提高的今天，已尤為重要，因此高可靠性、少免維護(hù)型產(chǎn)品市場需求必將快速增長。二十一世紀(jì)是信息化時代，供、配電自動化（包括信息化和智能化）建設(shè)將是發(fā)展的重要內(nèi)容，用戶為了供、配電自動化、狀態(tài)檢修和適時維護(hù)（少維護(hù)），實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、可靠運行，對產(chǎn)品功能要求將越來越高，要求產(chǎn)品具備自動保護(hù)、自動調(diào)控、在線檢測、監(jiān)測、運行狀態(tài)監(jiān)視、自動傳遞、處理信息和受控操作或智能操作等功能，即將高新技術(shù)同傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的信息化、智能化產(chǎn)品的市場需求將進(jìn)一步擴(kuò)大，今后產(chǎn)品市場向信息化、智能化方向發(fā)展的進(jìn)程必將加快。更具體講，在信息化、智能化高壓開關(guān)設(shè)備中，數(shù)字化智能控制保護(hù)單元方面，應(yīng)集保護(hù)、計量、控制、通訊、監(jiān)測、記錄(信息儲存)于一體；智能化檢測控制系統(tǒng)方面，應(yīng)具有自診斷、監(jiān)視、適時維護(hù)和趨勢分析等功能。國內(nèi)高壓開關(guān)市場這些年來，基本采取的都是低價位競爭策略，目前狀況依然如此；國際市場一直呈疲軟態(tài)勢，對國內(nèi)產(chǎn)品出口有一定影響，國內(nèi)市場競爭將更加激烈，將直接影響市場需求和價格；加入WTO后，境外企業(yè)將不斷充分參與境內(nèi)市場的競爭，市場競爭將更加激烈和殘酷，價格戰(zhàn)是必然結(jié)果；國內(nèi)雖然正在開發(fā)附加值、技術(shù)含量高的產(chǎn)品，但近幾年之內(nèi)不會對價格提升有太大的作用；所以本課題設(shè)計的一種RX開關(guān)壽命檢測儀就是為了更好的服務(wù)產(chǎn)品，這個壽命檢測儀不但能檢測普通的RX型開關(guān)，還可以檢測各種帶按鈕的開關(guān)，真正實現(xiàn)了一機(jī)多用。1.4自動控制技術(shù)在工程和科學(xué)發(fā)展中，自動控制技術(shù)起著極為重要的作用，在21世紀(jì)的今天，除了在宇宙飛船、導(dǎo)彈制導(dǎo)、原子反應(yīng)堆控制和飛機(jī)駕駛系統(tǒng)等領(lǐng)域中，自動控制系統(tǒng)具有特殊的地位之外，在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門，甚至在我們的日常生活中，自動控制系統(tǒng)也都具有不同程度的應(yīng)用。所謂自動控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利用控制機(jī)構(gòu)去使生產(chǎn)過程或被控對象中某一物理量（或多個物理量）能準(zhǔn)確的按照期望的規(guī)律去運行。當(dāng)前，在機(jī)器制造中，對及其零件的加工、處理和裝配，還有在生產(chǎn)過程中，對壓力、濕度、流量、粘性的控制，以及原料和燃料的成分的比例控制等方面，以及在國防建設(shè)中的飛機(jī)自動駕駛、火炮及導(dǎo)彈的自動瞄準(zhǔn)、自動跟蹤目標(biāo)等領(lǐng)域，都離不開自動控制系統(tǒng)技術(shù)。在受控對象中，需要控制的物理量，隨著自動化程度高低而有所不同，或是單個物理量，在一個具體的對象中，有時為完成各個不同的物理變化規(guī)律的的控制，需要采用復(fù)雜的自動化技術(shù)。例如宇宙飛船來說，要把重達(dá)數(shù)頓的宇宙飛船準(zhǔn)確的送入預(yù)先計算好的餓軌道，并且一直保持它的特有姿態(tài)，這是為了使它的太陽能電池板一直朝向太陽，無線電天線方向一直朝向地球以及飛船內(nèi)的溫度和氣壓等不變。然而不論自動控制系統(tǒng)有多么復(fù)雜，就其本質(zhì)來說，總不外乎是使某些物理量的變化規(guī)律得到控制而已。自動控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅使生產(chǎn)過程實現(xiàn)了自動化，極大提高了勞動生產(chǎn)率，使產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量都得到提高，而且減輕了人們的勞動強(qiáng)度。這里的勞動強(qiáng)度，除了體力勞動之外，顯然還包括緊張的腦力勞動。此外，正是采用了自動控制技術(shù)，才能使原先由于人們的生理限制，而無法去直接參與的那些生產(chǎn)方式可以實現(xiàn)，如高溫、高壓、高速、長時間、大規(guī)模、大功率等等生產(chǎn)方式的自動化控制系統(tǒng)，以及原來人們無法實現(xiàn)的生產(chǎn)或技術(shù)過程，現(xiàn)在都可借助自動化技術(shù)而實現(xiàn)。例如，危險物質(zhì)的生產(chǎn)、核反應(yīng)堆、惡劣生產(chǎn)環(huán)境下的控制等等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動化技術(shù)將日益廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域以及我們的日常生活中，同時，在應(yīng)用中促使自動控制技術(shù)有更大的發(fā)展。任何技術(shù)都是隨著科技水平的發(fā)展而不斷完善、不斷進(jìn)步的。實際中應(yīng)用的自動化控制系統(tǒng)也在不斷引入新技術(shù)，實現(xiàn)新的控制手段。計算機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用，對人類來說，是一個新時期到來的標(biāo)志。它在科研、生產(chǎn)及生活等各個方面的廣泛應(yīng)用，極大地推動了人類社會的發(fā)展。計算機(jī)時代的到來成為自工業(yè)化革命以來，人類生產(chǎn)力水平發(fā)展史上的又一次飛躍，人類的生產(chǎn)生活方式由此帶來了巨大的變化。在此之前，自動化控制系統(tǒng)多是由信號采集電路、固態(tài)邏輯電路、及控制信號的輸出電路組成監(jiān)控機(jī)構(gòu)，要想改變此類系統(tǒng)的控制規(guī)律，就要改變其控制電路的結(jié)構(gòu)。如果要用它來完成復(fù)雜的檢測控制規(guī)律，就要改變其控制電路的結(jié)構(gòu)。如果要用它來完成復(fù)雜的監(jiān)測控制過程，硬件組成會相當(dāng)復(fù)雜而龐大。隨著計算機(jī)技術(shù)的到來，自動控制技術(shù)進(jìn)入計算機(jī)控制時代，以計算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)逐步走進(jìn)科研、生產(chǎn)等各個領(lǐng)域。計算機(jī)的引入，無疑是為自動控制領(lǐng)域注入了新的活力和生機(jī)。

2.RX開關(guān)破壞分析RX型開關(guān)破壞種類很多，比如用來過大直接損壞開關(guān)、根部直接斷裂。所以我們檢測的是一個在重復(fù)使用過程中的斷裂，最主要的一種形式就是疲勞損壞。疲勞用來表達(dá)材料在循環(huán)載荷作用下的損傷和破壞。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在1964年發(fā)表的報告《金屬疲勞試驗的一般原理》中對疲勞所做的定義是：“金屬材料在應(yīng)力或應(yīng)變的反復(fù)作用下所發(fā)生的性能變化叫做疲勞”這一描述也普遍適用于非金屬材料。對疲勞可以從不同的角度進(jìn)行分類。在常溫下工作的結(jié)構(gòu)和機(jī)械的疲勞破壞取決于外載的大小。從微觀上看，疲勞裂紋的萌生都與局部微觀塑性有關(guān)，但從宏觀上看，在循環(huán)應(yīng)力水平較低時，彈性應(yīng)變起主導(dǎo)作用，此時疲勞壽命較長，稱為應(yīng)力疲勞或高周疲勞；在循環(huán)加力水平較高時，塑性應(yīng)變起主導(dǎo)作用，此時疲勞壽命較短，稱為應(yīng)變疲勞或低周疲勞。本次設(shè)計的RX型開關(guān)主要檢測疲勞斷裂的次數(shù)。2.1確定疲勞壽命的方法簡介確定結(jié)構(gòu)和機(jī)械疲勞壽命的方法主要有兩類：實驗法和實驗分析法。實驗分析法也稱為科學(xué)疲勞壽命分析法。確定疲勞壽命的實驗法完全依賴于實驗，是最傳統(tǒng)的方法。他直接通過與實際情況相同或相似的試驗來獲取所需要的疲勞數(shù)據(jù)。這種方法雖然可靠，但是在設(shè)計階段，或結(jié)構(gòu)件太復(fù)雜、太昂貴時，以及在實際情況的類別數(shù)量太龐大的情況下，無論從人力、物力，還是從工作周期上來說，它都是不大可行的。由于工程結(jié)構(gòu)、外載荷和環(huán)境差異，使得實驗結(jié)果不具有通用性。確定疲勞壽命的分析法是依據(jù)材料的疲勞性能，對照結(jié)構(gòu)所受到的載荷歷程，按分析模型來確定結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。伴隨著疲勞研究的發(fā)展歷史，研究人員不斷地探索著能更好地預(yù)測結(jié)構(gòu)和機(jī)械疲勞壽命的疲勞壽命分析方法。任何一個疲勞壽命分析方法都包含有三部分的內(nèi)容：①材料疲勞行為的描述；②循環(huán)載荷下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)；②疲勞累積損傷法則(圖2.1所示)。圖2.1疲勞壽命分析西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）按照計算疲勞損傷參量的不同可以將疲勞壽命分析方法分為：名義應(yīng)力法、局部應(yīng)力應(yīng)變法、應(yīng)力應(yīng)變場強(qiáng)度法、能量法、損傷力學(xué)法、功率譜密度法等。在工程實踐中比較實用的是前三種方法。疲勞壽命分析方法隨著計算機(jī)技術(shù)和有限元分析的發(fā)展而得到了廣泛的應(yīng)用。在產(chǎn)品設(shè)計階段，設(shè)計人員借助這一方法可以比較不同方案的疲勞壽命品質(zhì)的優(yōu)劣，可以校核產(chǎn)品的疲勞壽命是否滿足設(shè)計要求，還可以進(jìn)行抗疲勞設(shè)計。在產(chǎn)品試驗前，通過疲勞分析可以確定疲勞危險部位，以確定疲勞試驗過程中監(jiān)控的關(guān)鍵部位。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)件受循環(huán)載荷的應(yīng)力水平高低和所掌握的材料疲勞性能數(shù)據(jù)、曲線來適當(dāng)選擇分析方法。由于實際結(jié)構(gòu)件所承受的循環(huán)載荷通常是變幅的，因此在選取了適當(dāng)?shù)钠诜治龇椒ê?，壽命估算大體需要三個步驟：（1）由工程方法或數(shù)值分析方法計算結(jié)構(gòu)件危險部位的應(yīng)力應(yīng)變范圍（變幅）；（2）由應(yīng)力應(yīng)變范圍根據(jù)材料疲勞性能數(shù)據(jù)、曲線獲得對應(yīng)的疲勞壽命；（3）利用累積損傷理論，計算整個載荷譜的疲勞損傷，進(jìn)而獲得結(jié)構(gòu)件的安全壽命。2.2名義應(yīng)力法名義應(yīng)力法是最早形成的抗疲勞設(shè)計方法,它以材料或零件的S-N曲線為基礎(chǔ)，對照試件或結(jié)構(gòu)疲勞危險部位的應(yīng)力集中系數(shù)和名義應(yīng)力，結(jié)合疲勞損傷累積理論，校核疲勞強(qiáng)度或計算疲勞壽命。名義應(yīng)力法假定：對于相同材料制成的任意構(gòu)件，只要應(yīng)力集中系數(shù)相同，載荷譜相同。其模型如圖5所示。這一分析方法中名義應(yīng)力和應(yīng)力集中系數(shù)為控制參數(shù)。圖中為應(yīng)力集中系數(shù)，為加在試件上的名義應(yīng)力。2.2.1名義應(yīng)力法估算結(jié)構(gòu)疲勞壽命的步驟名義應(yīng)力法估算結(jié)構(gòu)疲勞壽命的步驟如圖2.3所示：圖2.2名義應(yīng)力法疲勞壽命估算的步驟（1）確定結(jié)構(gòu)件中的疲勞危險部位；（2）求出危險部位的名義應(yīng)力和應(yīng)力集中系數(shù)；（3）根據(jù)載荷譜確定危險部位的名義應(yīng)力譜；（4）應(yīng)力插值法求出當(dāng)前應(yīng)力集中系數(shù)和應(yīng)力水平下的S-N曲線。（5）應(yīng)用疲勞損傷累積理論，求出危險部位的疲勞壽命。2.3材料性能數(shù)據(jù)名義應(yīng)力法計算疲勞壽命所需的材料性能數(shù)據(jù)是：對于有限壽命分析，需要各種下的材料的S-N曲線或等壽命曲線；對于無限壽命設(shè)計，需要各種下材料的疲勞極限圖。盡管目前已積累了大量的S-N曲線，但是實際結(jié)構(gòu)和載荷是復(fù)雜的，新材料在不斷產(chǎn)生并在工程實踐中得到應(yīng)用，因此現(xiàn)有的S-N曲線是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。根據(jù)名義應(yīng)力和應(yīng)力集中系數(shù)查S-N曲線通常都要進(jìn)行多次插值計算。首要插值得到當(dāng)前下的S-N曲線族（如圖7），然后插值得到當(dāng)前平均應(yīng)力或應(yīng)力比下的S-N曲線族（如圖8所示），最后插值求得當(dāng)前或下的疲勞壽命。在工程實踐中，由于某些試驗數(shù)據(jù)點因樣本小而偏離正常值，使得插值結(jié)果不穩(wěn)定，甚至不可用。為保證插值計算的穩(wěn)定性，可采用下面方法進(jìn)行多項式插值計算。圖2.3不同下的S-N曲線圖2.4不同下的S-N曲線根據(jù)S-N曲線的形狀，采用多項式插值其次數(shù)不宜高于2次。為使插值結(jié)果比較穩(wěn)定，先選取插值點附近n個實驗數(shù)據(jù)點擬合多項式，求出多項式的系數(shù)，然后求出插值點處的值。一般，插值多項式為（2.1）對于n個實驗數(shù)據(jù)點（，），按式（2.1）有：（2.2）或記作：式中采用最小二乘法計算系數(shù)A：將插值點和系數(shù)A帶入式（2.2），就可得到所要的插值結(jié)果。因為S-N曲線在半對數(shù)坐標(biāo)系上較好地符合二次曲線，所以當(dāng)代表疲勞壽命時，要先對實驗數(shù)據(jù)求對數(shù)，然后再插值。在名義應(yīng)力法的發(fā)展中，除了傳統(tǒng)的名義應(yīng)力法外，還出現(xiàn)應(yīng)力嚴(yán)重系數(shù)（SSF）法、有效應(yīng)力法、細(xì)節(jié)額定系數(shù)法（DRF）等。SSF法是針對航空結(jié)構(gòu)緊固件疲勞問題而發(fā)展起來的一種抗疲勞設(shè)計方法，在航空結(jié)構(gòu)的抗疲勞設(shè)計中發(fā)揮了很好的作用。本文設(shè)計的RX型開關(guān)主要應(yīng)用的就是一些工程塑料等材料。

3.壽命檢測機(jī)設(shè)計結(jié)構(gòu)件所存在的缺口是一切工程結(jié)構(gòu)的“薄弱環(huán)節(jié)”。無論是在靜載、疲勞載荷，還是動載荷下，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度都取決于缺口強(qiáng)度。缺口通?？刂浦麄€結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和壽命。在疲勞研究史上，有許多學(xué)者已經(jīng)注意到應(yīng)力峰值點周圍的應(yīng)力梯度與應(yīng)力應(yīng)變場對疲勞壽命或疲勞強(qiáng)度的影響。按照材料的破壞機(jī)理和疲勞損傷的微觀、細(xì)觀與宏觀研究結(jié)果，本文提出了一個辯證地處理缺口的局部和整體的參數(shù)-場強(qiáng)來反映缺口件受載的嚴(yán)重程度，并假定：若缺口根部的應(yīng)力場強(qiáng)度的歷程與光滑試件的應(yīng)力場強(qiáng)度的歷程相同，則兩者具有相同的壽命，開關(guān)的設(shè)計圖紙見下圖3.1所示：圖3.1被檢測零件3.1檢測方案RX型開關(guān)檢測方法很多，方案一：開關(guān)底部固定，同時上部通過電機(jī)帶動一個固定軸旋轉(zhuǎn)。固定軸底部連接旋鈕開關(guān)，通過電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動旋鈕，這個通過電機(jī)的來回旋轉(zhuǎn)從而使得開關(guān)來回旋轉(zhuǎn)。這樣來回旋轉(zhuǎn)幾百萬次后檢查開關(guān)的好壞程度，然后已經(jīng)損壞，然后檢查電機(jī)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)可以通過安裝在電機(jī)上面的傳感器檢測到。這樣就通過電機(jī)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)就可以間接的檢測出RX型開關(guān)的壽命。方案二：在方案一的基礎(chǔ)上在添加一個上下的自由度，因為開關(guān)在使用過程中不可能只收旋轉(zhuǎn)的力也有可能受到上下左右的力，上下的自由度可以通過導(dǎo)軌以及電機(jī)的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)上下自由度的移動。方案比較：方案一的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低檢測儀的可靠性高。缺點就是僅僅只檢測旋轉(zhuǎn)的方向，不能更充分的模擬使用過程，所以檢測的結(jié)構(gòu)不一定準(zhǔn)確。方案二的缺點是制造成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜檢測儀的可靠性不是太高。優(yōu)點是更充分的模擬了使用過程檢測的結(jié)果更準(zhǔn)確。所以本次設(shè)計的RX型開關(guān)壽命檢測儀選擇方案二，具體方案如下：檢測機(jī)構(gòu)2.驅(qū)動機(jī)構(gòu)3.導(dǎo)軌4.固定座5.水平驅(qū)動機(jī)構(gòu)6.聯(lián)軸器7.底座圖3.2RX型開關(guān)壽命檢測儀3.2總體方案設(shè)計要求（1）壽命檢測儀，在保證一定精度的前提下應(yīng)簡化結(jié)構(gòu),檢測儀的主要結(jié)構(gòu)布局基本不變，盡量減少改動量，以降低成本縮短改造周期。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。（2）檢測儀的機(jī)械部分應(yīng)注意裝配的工藝性，考慮正確的裝配順序，保正安裝、調(diào)試、拆卸方便，需經(jīng)常調(diào)整的部位調(diào)整應(yīng)方便。（3）壽命檢測儀應(yīng)具有定位、縱向和橫向的直線插補、圓弧插補功能，還要求能暫停，進(jìn)行循環(huán)等，因此，電氣系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。（4）壽命檢測機(jī)一般采用8位微機(jī)。在8位微機(jī)中，MCS—51系列單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、具有很高的性價比，因此，可選MCS—51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。（5）根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中除了CPU外，還包括擴(kuò)展程序存儲器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器、I/O接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，此外，還應(yīng)包括光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。3.3進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)給系統(tǒng)需要設(shè)計的主要部分有掛輪架、進(jìn)給箱、開關(guān)夾頭等。進(jìn)給箱部分：在該處安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)與齒輪減速箱總成絲杠、光杠和操作杠拆去，齒輪箱連接滾珠絲杠，滾珠絲杠的另一端支承座安裝在車床尾座端原來裝軸承座的部分。夾頭部分：主要是用來加持開關(guān)旋鈕，這個部位非常重要，因為夾頭的目的是用來加持旋鈕用力要適中不然很容易夾壞，這樣就失去了本來的意義了。進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的計算與選型內(nèi)容包括：確定脈沖當(dāng)量、計算阻力滾珠絲杠螺母副的設(shè)計、計算與選型、齒輪傳動計算、步進(jìn)電機(jī)的計算和選型等。計算簡圖如圖3.3所示：圖3.3進(jìn)給系統(tǒng)計算簡圖3.4確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量是指一個進(jìn)給脈沖使檢測機(jī)執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量,它是衡量檢測機(jī)縱向進(jìn)給精度的一個基本參數(shù)。因此,脈沖當(dāng)量應(yīng)根據(jù)檢測機(jī)精度的要求來確定。對經(jīng)濟(jì)型檢測機(jī)來說，常采用的脈沖當(dāng)量為0.01mm/step和0.005mm/step,在CA6140的技術(shù)參數(shù)中，要求縱向脈沖當(dāng)量fp為0.01mm/step。橫向脈沖當(dāng)量為fp=0.005mm/step。3.5絲杠螺母副的型號選擇與校核3.5.1最大工作荷載計算滾珠絲杠的工作載荷Fm（N）是指滾珠絲杠副的在驅(qū)動工作臺時滾珠絲杠所承受的軸向力，也叫做進(jìn)給牽引力。它包括滾珠絲杠的走到抗力及與移動體重力和作用在導(dǎo)軌上的其他切削分力相關(guān)的摩擦力。這里就是檢測機(jī)橫梁上固定的檢測機(jī)構(gòu)上下運動時候的重力以及阻力，則用公式3.1計算工作載荷的大小。（3.1）施加外力時的抗力有Fx﹑Fy﹑Fz，阻力力Fz與主速度方向一致垂直向下，是計算主檢測機(jī)構(gòu)電機(jī)功率的主要依據(jù)。旋轉(zhuǎn)阻力Fy與縱向進(jìn)給垂直，影響進(jìn)給精度或已表面質(zhì)量。進(jìn)給抗力Fx與進(jìn)給方向平行且相反指向，設(shè)計或校核進(jìn)給系統(tǒng)時要用它?？v向進(jìn)給時，根據(jù)設(shè)計參數(shù)，參考《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，選取檢測機(jī)進(jìn)給的，f=0.5mm,,檢測機(jī)的進(jìn)給可以用下式計算：（3.2）Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4得：Fx=130(N)Fy=214(N)因為夾頭裝夾在拖板上的檢測機(jī)構(gòu)內(nèi)，夾頭受到的抗力將傳遞到進(jìn)給拖板和導(dǎo)軌上，檢測機(jī)作業(yè)時作用在進(jìn)給托板的載荷﹑Fv和Fc與開關(guān)所受到的抗力有對應(yīng)關(guān)系。因此，作用在進(jìn)給托板上的載荷可以按下式求出：托板上的進(jìn)給方向載荷=Fx=130(N)托板上的垂直方向載荷Fv=Fz=360(N)托板上的橫向載荷Fc=Fy=244(N)因此，最大工作載荷（3.3）=1.15×1340+0.04×(5360+90×9.8)=170.68(N)對于三角形導(dǎo)軌K=1.15,=0.03～0.05,選=0.04(因為是貼塑導(dǎo)軌)，G是縱向﹑橫向溜板箱和夾頭的重量，選縱向﹑橫向溜板箱的重量為7.5kg,檢測機(jī)構(gòu)重量為15kg.3.5.2最大動載荷C的計算滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動載荷Ca選用，可用式計算：C=QUOTEfmFm（3.4）L為工作壽命，單位為10r，L=60nt／10;n為絲杠轉(zhuǎn)速（r／min）,n=1000v／L0;v為最大阻力條件下的進(jìn)給速度（m／min）,可取最高進(jìn)給速度的1/2～1/3;L0為絲杠的基本導(dǎo)程，查資料得L0=12mm;fm為運轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，因為此時有沖擊振動，所以取fm=1.5.V縱向=1.59mm/r×1400r/min=2226mm/minn縱向=v縱向×1/2/L0=2226×1/2/12=92.75r/min∴L=60nt/106=60×92.75×15000/106=83.5則C=QUOTEfmFm=QUOTE×1.5×1790.68=11740（N）初選滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格，相應(yīng)的額定動載荷Ca不得小于最大載荷C;因此有Ca＞C=140N另外例如滾珠絲杠副有可能在靜態(tài)或低速運轉(zhuǎn)下工作并受載，那么還需考慮其另一種失效形式-滾珠接觸面上的塑性變形。即要考慮滾珠絲杠的額定靜載荷Coa是否充分地超過了滾珠絲杠的工作載荷Fm,一般使Coa/Fm=2～3.初選滾珠絲杠為：外循環(huán)，因為內(nèi)循環(huán)較外循環(huán)絲杠貴，并且較難安裝?？紤]到簡易經(jīng)濟(jì)改裝，所以采用外循環(huán)。因此初選滾珠絲杠的型號為:CD63×8-3.5-E，主要參數(shù)為Dw=4.763mm,Lo=8mm,dm=63mm,λ=，圈數(shù)×列數(shù):3.5×1圖3.4滾珠絲桿傳動示意圖3.5.3縱向滾珠絲杠的校核1）傳動效率計算滾珠絲杠螺母副的傳動效率為ηη=tλ/tg(λ+φ)=tg/tg(+)=0.922）剛度驗算滾珠絲杠副的軸向變形將引起導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響其定位精度和運動平穩(wěn)性，滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形，絲杠和螺母之間滾道的接觸變形，絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。絲杠的拉壓變形量δ1δ1=±Fml/EA=±1790.68×2280/20.6×10×π×(31.5)2=0.0064mm滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量δ2采用有預(yù)緊的方式，因此用公式δ2=0.0013×=0.0013×QUOTE=0.0028mm在這里Fyj=1/3Fm=1/3×1790.68=597NZ=πdm/Dw=3.14×63/4.763=41.53Z∑=41.53×3.5×1=145.36絲杠的總變形量δ=δ1+δ2=0.0064+0.0028=0.0092mm<0.015mm，查表知E級精度絲杠允許的螺距誤差為0.015mm，故所選絲杠合格。壓桿穩(wěn)定性驗算滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長桿，若軸向工作負(fù)載過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向屈曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時的臨界載荷為FkFk=fz2EI/L2式中：E為絲杠材料彈性模量，對鋼E=20.6×104Mpa；I為截面慣性矩，對絲杠圓截面I=πdl4/64(mm4)(dl為絲杠的底徑)；L為絲杠的最大工作長度（mm）；fz為絲杠的支撐方式系數(shù)由表3.1查得。表3.1絲杠的支撐方式系數(shù)表方式兩端端自由一端固定一端自由兩端固定兩端簡支Fz0.252.04.01.0由Fk=fzπ2EI/L2且fz==2.0，E=20.6×104Mpa，I=πdl4/64mm4,L=2800mm為絲杠的長度。由于I=πdl4/64=π(63-5.953)4/64=3.14×57.0474/64=519614mmFk=2×3.142×20.6×104×519614/28002=276276Nk=276276/1875=149>>4所以絲杠很穩(wěn)定。3.6縱向螺母副的選擇與校核3.6.1型號選擇1）最大工作載荷計算由于導(dǎo)向為貼塑導(dǎo)軌，則：k=1.4=0.05,為工作臺進(jìn)給方向載荷，=1340N,Fv=5360N,Fc=2144N,G=60kg,t=15000h,最大工作載荷：Fm=k+(Fv+2Fc+G)（3.5）=1.4×1340+0.05×(5360+2×2144+9.8×60)=2387.8N2）最大動載荷的計算V橫=1400r/min×0.79mm/r=1106mm/minn橫絲=v橫×1/2/L0縱=1106×1/2/4=138.25r/minL=60nt/=60×138.25×15000/106=124.43C=QUOTEfmFm=QUOTE×1.5×2387.8=17881.2N∴初選滾珠絲杠型號為：CD50×6-3.5-E其基本參數(shù)為Dw=3.969mm,λ=,L0=6mm,dm=50mm,圈數(shù)×列數(shù)：3.5×13.6.2橫向滾珠絲杠的校核1）傳動效率η計算η==tgλ/tg(λ+φ)=tg/tg(+)=0.932)剛度驗算1.絲杠的拉壓變形量δ1=±Fm×L/EA=±3440.4×320/20.6×104×π×252=±0.0027mm2.滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量δ2=0.0013×QUOTE=0.0013×QUOTEQUOTE=0.0079mm在這里Fyj=Fm/3=2387.8/3=795.9NZ=πdm/Dw=3.14×50/3.969=39.56Z∑=39.56×3.5×1=138.46絲杠的總變形量δ=δ1+δ2=0.0027+0.0079=0.0124mm<0.015mm查表知E級精度允許的螺距誤差為0.015mm，故所選絲杠合格。3.7強(qiáng)度校核一般來說，在進(jìn)行機(jī)構(gòu)校核時，需要計算主梁跨中截面危險點①、②、③點的強(qiáng)度。如圖所示：圖3.5檢測機(jī)危險點3.7.1檢測機(jī)上邊緣點①的應(yīng)力：檢測機(jī)邊至軌頂?shù)木嚯x為：板邊的局部壓應(yīng)力為：垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為：水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為：慣性載荷與側(cè)向力對檢測機(jī)衡量產(chǎn)生的軸向力較小且作用方向相反，應(yīng)力很小，故不計算。檢測機(jī)主梁上翼緣的靜矩為：主腹板上邊的切應(yīng)力：點①的折算應(yīng)力為：3.7.2點②的應(yīng)力：②點受到約束扭轉(zhuǎn)的影響，常乘以簡化系數(shù)（1.15）計算:3.7.3點③的應(yīng)力為：3.7.4主梁跨端的切應(yīng)力為：檢測機(jī)主要跨端截面變小，為便于主、端梁的連接和車輪安裝，取腹板高度等于端梁高度，跨端主要受剪切應(yīng)力，故只需計算切應(yīng)力大小。主腹板，承受垂直剪力及扭矩，故主腹板中點切應(yīng)力為：（3.6）主梁跨端封閉截面的面積為：代入上式：副腹板中兩切應(yīng)力反向，可以不計算。翼緣板，承受水平剪切力及扭矩。。根據(jù)以上的應(yīng)力分析，本次設(shè)計的RX型開關(guān)壽命檢測儀的衡量校核部分設(shè)計合格。3.8檢驗臺電機(jī)的選型及檢驗機(jī)構(gòu)的基本原理3.8.1檢驗臺電機(jī)的選型伺服電機(jī)（servomotor）是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，是一種補助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。在本次設(shè)計中，將選取安川伺服電機(jī)SGMGH-06A作為電機(jī)，他的基本參數(shù)如表3.2所示。表3.2安川伺服電機(jī)SGMGH-06A基本參數(shù)電機(jī)型號額定電壓/V額定功率/W額定轉(zhuǎn)矩/N·mm額定轉(zhuǎn)速/r·SGMGH-06A2006000.615003.8.2檢驗裝置的基本原理本次設(shè)計采用的是步進(jìn)電機(jī)接四桿機(jī)構(gòu)連動三個曲柄搖桿裝置來檢測開關(guān)所組成的機(jī)構(gòu)，其基本原理結(jié)構(gòu)圖如下：圖3.6檢測裝置基本原理結(jié)構(gòu)圖其中A0、A1、A2為三根固定軸，A0由電機(jī)直接驅(qū)動，A1、A2被連桿聯(lián)動，B0、B1、B2、C0、C1、C2、E0、E1、E2為連桿連接器，D0、D1、D2為固定檢測軸，連接最終檢測裝置。3.9檢驗裝置的設(shè)計3.9.1檢測裝置曲柄搖桿及四桿連動裝置的設(shè)計（1）曲柄搖桿設(shè)計本次設(shè)計中我們選用搖桿擺角為60°，行程變化系數(shù)K為1.4，搖桿長度為80mm，曲柄長度為40mm。做出原理簡圖如圖3.7所示。圖3.7曲柄搖桿裝置結(jié)構(gòu)簡圖根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可計算出長度為108.56mm。（2）四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計四桿裝置較為簡單，我們?nèi)」潭UAD距為80mm，搖桿BC為80mm，==40mm，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖3.8所示。圖3.8四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖。3.9.2檢測裝置軸的設(shè)計（1）檢驗裝置軸的選材軸類零件的失效方式主要有疲勞斷裂；過量變形以及表面過度磨損等幾種。軸類零件的材料需要以下性能：良好的綜合機(jī)械性能；高的疲勞強(qiáng)度；足夠的淬透性；良好的切削加工性能。而軸類零件的材料大致分為：1）優(yōu)質(zhì)碳素鋼該類材料對應(yīng)力集中的敏感性較小，價格較低，是軸類零件最常用的材料。2）合金鋼對于要求重載、高溫、結(jié)構(gòu)尺寸小、重量輕等使用場合的軸，可以選用合金綱。3）鑄鐵對于形狀比較復(fù)雜的軸，可以選用球墨鑄鐵和高強(qiáng)度的鑄鐵。在本次RX型旋鈕開關(guān)壽命檢測機(jī)設(shè)計中，我們檢驗臺軸主要需要考慮的是質(zhì)量輕且結(jié)構(gòu)尺寸小以及適合高速旋轉(zhuǎn)。因此，我們選用更耐磨的合金鋼為材料。在這里，我們選擇合金鋼40Cr為材料。（2）檢驗裝置軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸在工作中的作用，軸的結(jié)構(gòu)取決于：軸在機(jī)器中的安裝位置和形式，軸上零件的類型和尺寸，載荷的性質(zhì)、大小、方向和分布狀況，軸的加工工藝等多個因素。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足：軸上零件布置合理，從而軸受力合理有利于提高強(qiáng)度和剛度；軸和軸上零件必須有準(zhǔn)確的工作位置；軸上零件裝拆調(diào)整方便；軸具有良好的加工工藝性；節(jié)省材料等。在本次設(shè)計中，我們的主軸直接連接電機(jī)，因此主軸只需簡單的固定在裝置上即可。又因為本次設(shè)計所需的轉(zhuǎn)速較高，因此，電機(jī)與主軸相連處采用膜片聯(lián)軸器相互連理。設(shè)計簡圖如圖3.9所示：圖3.9主軸設(shè)計簡圖而從動軸則不需要再次與電機(jī)相連，其設(shè)計簡圖如圖3.10所示：圖3.10從動軸設(shè)計簡圖檢測軸需要與開關(guān)加持裝置、桿件相連接，可以設(shè)計成與主軸相同的結(jié)構(gòu)。其設(shè)計簡圖如圖3.11所示：圖3.11檢測軸設(shè)計簡圖3.9.3軸的強(qiáng)度校核計算進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對于傳動軸應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算。對于心軸應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計算。對于轉(zhuǎn)軸應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件計算。在我們本次設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)選用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算。實心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：（3.7）式中：為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa；T為軸所受的扭矩，N·mm；n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min；為軸的抗扭截面系數(shù)，；P為軸傳遞的功率，KW；d為計算截面處軸的直徑，mm；為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa，見表3.3所示。表3.3軸常用幾種材料的與軸的材料Q235、2035451Cr18Ni9Ti40Cr、35SiMn、2Cr13、42SiMn/MPa12-20160-13520-30135-11830-40118-10715-25148-12540-52100.7-98由上式可得軸的直徑（3.8）在本次設(shè)計中，伺服電機(jī)直接連接軸轉(zhuǎn)動，且需要傳動其余五根軸，因此，其電機(jī)的額定功率的6倍、額定扭矩、電機(jī)轉(zhuǎn)速即為軸的傳遞功率P、所受扭矩T與軸的轉(zhuǎn)速n。帶入上式可得：==13.39又因為本次設(shè)計的軸有三個鍵槽，且直徑小于100mm，所以應(yīng)增大20%的強(qiáng)度防止意外發(fā)生。=16.068因此本次設(shè)計的軸連接面直徑不得小于16.068mm，我們在此取直徑為20mm的作為軸連接面的直徑。3.10檢驗臺軸軸承設(shè)計3.10.1軸承性能（1）深溝球軸承1）結(jié)構(gòu)特點一般由內(nèi)圈、外圈、保持架和一組鋼球組成，是使用最為簡單、廣泛、和價格較低的一種軸承。2）載荷及轉(zhuǎn)速特性主要承受徑向載荷，但也用于承受徑向和軸向的聯(lián)合載荷，其中軸向載荷不應(yīng)超過未被利用的徑向載荷的70%；在轉(zhuǎn)速很高不宜采用推力軸承時，本軸承可以承受雙向純軸向載荷；此時軸承所承受的軸向載荷一般不應(yīng)超過0.25~0.5C；3）軸向限位能力與對軸線歪斜的敏感性深溝球軸承可以將軸（外殼）的兩面軸向移動限制在軸承的軸向游隙內(nèi)，軸承的內(nèi)圈（軸）相對于外圈（外殼）的相對位置誤差應(yīng)加以控制，兩軸線的相互傾斜角一般不宜超過2′~10′雙列深溝球軸承的相互傾斜角一般不宜超過2′，在這個限度內(nèi)軸承能正常工作。當(dāng)軸承游隙增大時，傾斜角也相應(yīng)增大，并且具有角接觸球軸承的特性，可承受較大的軸向載荷，但軸承的傾斜角愈大，軸承使用壽命也隨之有所縮短，并會出現(xiàn)較大的運行噪音。4）適用范圍與外型尺寸相同的其它類軸承相比，具有摩擦力最小、允許轉(zhuǎn)速最高的特點，適用于剛性的雙支承軸，支承間距離小于軸承內(nèi)徑十倍的短軸。（2）調(diào)心球軸承1）結(jié)構(gòu)特點一般有兩列鋼球，外圈的內(nèi)滾道表面為內(nèi)球面、在內(nèi)圈軸線與外圈軸線有較大的傾斜時仍能正常工作。2）載荷及轉(zhuǎn)速特性主要承受徑向載荷，但也可同時承受較小的軸向載荷，不能承受純軸向載荷，因為在純軸向載荷作用下會只有一列滾子在工作，會大大減少軸承壽命，允許的轉(zhuǎn)速低于深溝球軸承。3）軸向限位能力與對軸線歪斜的敏感性這類軸承可以將軸（外殼）的兩面軸向移動限制在軸承的軸向游隙內(nèi)，但軸向限位的精度較低，對軸線歪斜誤差的補償能力最強(qiáng)，軸承的內(nèi)圈（軸）相對于外圈（外殼）的相互傾斜角一般可達(dá)2°~3°，實際許用的傾角取決于軸承的配置設(shè)計及密封形式。4）適用范圍適用于多支承的傳動軸，在外載荷的作用下有較大彎曲的雙支承軸，軸承在外殼配合處不能保證嚴(yán)格同軸度的機(jī)構(gòu)中，還可以用于車輛經(jīng)受顛簸的輪軸上。（3）圓柱滾子軸承1）結(jié)構(gòu)特點與深溝球軸承相比，用圓柱滾子代替鋼球，用母線滾道代替球溝。2）載荷及轉(zhuǎn)速特性一般用來承受徑向載荷，能力比球軸承大1.7倍，普通單列不能承受軸向載荷，常與承受軸向力的其他軸承聯(lián)合使用。允許的轉(zhuǎn)速低于球軸承，在滾子軸承中卻是允許工作轉(zhuǎn)速最高的一種。3）軸向限位能力與對軸線歪斜的敏感性外圈或內(nèi)圈無擋邊的軸承沒有軸向移動限制能力，軸承對安裝誤差十分敏感，同時要求軸的剛度好，不宜有過大的彎曲，以免內(nèi)外圈軸線相對傾斜，破壞滾子與滾道的均勻線接觸，兩軸線的相互傾斜角一般不宜超過2′~4′。4）適用范圍可適用于內(nèi)圈、外圈要求分別安裝的機(jī)構(gòu)，宜用于剛性的雙支承剛性短軸，當(dāng)軸的伸長顯著時，其中一端支承內(nèi)圈或外圈無擋邊的圓柱滾子軸承，此時另一側(cè)應(yīng)采用對軸在兩側(cè)都有限位能力的軸承。因此我們此次設(shè)計選用深溝球軸承。3.10.2軸承的選取根據(jù)選用的軸的各項參數(shù)為基礎(chǔ)，考慮到我們檢驗臺的重量輕；轉(zhuǎn)速高以及體積小等特點。我們選取的軸承以及其尺寸參數(shù)如表3.4所示。表3.4軸承參數(shù)及使用位置軸承型號外形尺寸（mm）使用位置dDB6901CE6803CEK81703K817011217171224263530654.53.5軸頂端軸底端主軸及從動軸檢測周及升速軸3.11檢測裝置其余設(shè)計剩余各項零件均較為簡單，因此在這里不加復(fù)述，其簡圖如圖3.12所示。圖3.12其余各部分零件簡圖

參考文獻(xiàn)[1]黨宏社,張芳.基于LM3S1138的OLED壽命檢測儀[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2012,5:74-76.[2]林志琦,張訕通,宋國明.二次電池循環(huán)壽命檢測儀[J].電池,2008,8:244-246.[3]趙丹華,高鵬,褚國興等.車用儀表開關(guān)疲勞壽命檢測系統(tǒng)研究[C].Proceedingsof2010InternationalConferenceonBroadcastTechnologyandMultimediaCommunication(Volume4),2010,12:319-321.[4]張麗芹,邱建文,李美儒.核電儀器板件壽命分析和檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].核電子學(xué)與探測技術(shù),2012,8:930-936.[5]趙娟,陳剛.基于STC單片機(jī)的節(jié)能燈壽命檢測儀設(shè)計[J].機(jī)電工程技術(shù),2010,6:71-74.[6]張正,黃芳,董紀(jì)圣.淺談光伏直流電器電壽命檢測試驗裝置[J].電工電氣,2013,9:60-61.[7]張正,黃芳,王國