毕业设计换向器性能测试台设计说明书

湘潭大学毕业设计说明书题 目：换向器性能测试台设计 学 院： 机械工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化学 号： XXXXX 姓 名： XXXXX 指导教师： XXXXX 完成日期： 2014-5-4 湘 潭 大 学毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 换向器性能测试台设计 学号： XXXXX 姓名： XXXXX 专业： XXXXX 指导教师： XXXXX 系主任： XXXXX 一、主要内容及基本要求 研究内容：设计换向器性能测试台，要求能自动完成换向器绝缘耐压性能测试和超速实验。具体内容如下： 1换向器性能测试台的总体方案设计2动力元件的选择3传动机构的设计4传感器的选择5其他零部件的设计 基本要求： 1技术指标要求符合设计要求 。 2绘制测试台总装配图和主要零件图。要求图纸不少于2.5张A0图纸。 3翻译一篇不少于3000字的外文文献。 4撰写毕业设计说明书，要求不少于1万字。 二、重点研究的问题 1换向器性能测试台的总体设计中测试方案的选择。 2关键零部件的计算与设计。 3技术指标：换向器槽数33片额定转速：3000rpm 电压：0-30V外形尺寸：140*100*60(厚度*外径*内径) 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1查阅文献，收集资料第1周2确定总体方案第23周3开题报告第4周4主要零部件的设计与计算第58周5中期检查第9周6完成所有零部件的设计第1012周7撰写毕业设计说明书第1314周8准备答辩第15周四、应收集的资料及主要参考文献1濮良贵，纪名刚.机械设计M.8版.北京：高等教育出版社，2006. 2孙靖民.机械优化设计M.4版.北京：机械工业出版社，2009. 3郁明山.现代机械传动手册M.北京：机械工业出版社，1996. 4孙桓，陈作模.机械原理M.7版.北京：高等教育出版社，2006. 5武建文，李德成.电机现代测试技术M.北京机械工业出版社，2005. 6Greg C.Stone 等著, 旋转电机的绝缘设计 评估 老化 实验 修理 编译组编译.北京.中国电力出版社，2010. 7宋宝玉，机械设计课程设计指导书M，高等教育出版社，2006 8闻邦椿机械设计手册.第五版M北京：机械工业出版社，2010 9闻邦椿.机械设计手册.第五版M.北京：机械工业出版社，2010. 10侯秀珍.机械系统设计M.哈尔滨.哈尔冰工业大学出版社,2000. 11张维凯,王曙光. AutoCAD2007中文版标准教程M北京.清华大学出版社， 2007.12周顺荣.电机学M.北京.北京科学出版社，2002. 13潘成林主编.实用中小型电机手册M.上海.上海世界出版股份有限公司. 科学技术出版社出版、发行,2007. 湘 潭 大 学毕业论文（设计）评阅表学号 XXXXX 姓名 XXXXX 专业 XXXXX 毕业论文（设计）题目： 换向器性能测试台设计 评价项目评 价 内 容选题能力论文（设计）质量综合评 价评阅人： 年 月 日 湘 潭 大 学 毕业论文（设计）鉴定意见 学号：XXXXX 姓名：XXXXX 专业： XXXXX 毕业论文（设计说明书） 页 图 表 张论文（设计）题目： 换向器性能测试台设计 内容提要： 换向器性能测试台设计说明书是本次设计的文字说明，包括了绪论、设计任务书、方案设计、关键零部件的设计与计算、其他零部件的选取、校核、总结、文献及外文翻译等。其以具体语言表达了设计内容，是设计任务的重要部分组成部分。读者可以根据说明书对设计内容一目了然。试验，属于多功能测试平台。测试台台采用电机驱动，轨道传输，能完成换向器30006000rpm的高速测试。平台通过电机调速器调速达到多个速度，并选择耐压测试仪。主要设计部件有换向器转轴、联轴器、转轴支承、耐压仪器支承、顶尖设计及轨道设计，内容涉及广泛。其中轨道设计等特色设计方案为性能测试台实现多功能提供了重要保证。 工作平台外型美观，节省材料。可以先安装幻想器，手动顶尖固定转轴，打开电源转轴即转动即可实现换向器超速实验；当选择表笔固定支撑移向换向器，打开耐压测试仪，便可取得不同电压，实现其耐压实验，在耐压测试仪上读出其数据。 该生在毕业设计期间，态度非常认真，基本能独立思考解决问题，查阅参考资料，但综合运用能力和设计绘图能力一般，积极进取，遇到不会的问题能够及时找老师和同学寻找帮助，毕业设计说明书格式基本正确，文字基本通顺，但图纸中存在一些错误。 同意其参加答辩，建议成绩评定为 中等 。 指导教师： 2014年 5 月 日 答辩简要情况及评语答辩小组组长： 2014年 月 日答辩委员会意见答辩委员会主任： 2014年 月 日（请双面打印。） 目录第一章、 绪论10第二章、 关键零部件的设计与计算13 1、轴的设计 13 2、联轴器的设计 14 3、轴端挡圈与销孔设计 16 4、轴支撑架的设计 16 5、测试仪探头固定架的设计 17 6、顶尖设计 18 7、轨道设计 20 第三章、 其他零部件的选取20 1、电机的选取20 2、耐压测试仪的选取 17 3、直流调速器的选取 25 4、轴承的选取 26 5、螺栓的选取 27第四章、 校核27 1、轴的校核 28 2、键的校核 31 3、螺栓的校核 32总结 33致谢 35参考文献 37附录 30 1、译文原文 38 2、译文 52换向器性能测试台设计摘要 换向器性能测试台设计实现了换向器超速与耐压实验等多功能平台设计。换向器是组成电机必不可少的部件，也是电机能持续运行的保证。如果没有换向器，电机只能转不到半圈就卡死了。换向器在现代电机中扮演着举足轻重的角色，所以换向器的性能测试是人类科学发展的重要内容。工作平台外型美观，节省材料。可以先安装换向器器，手动顶尖固定转轴，打开电源转轴即转动即可实现换向器超速实验；当选择表笔固定支撑移向换向器，打开耐压测试仪，便可取得不同电压，实现其耐压实验，在耐压测试仪上读出其数据。关键词 换向器 超速 耐压测试 轨道 顶尖 Commutator test bench designSummary：Commutator test bench designed to achieve a commutator speeding and other multi-platform design pressure experiments. Commutator motor is composed of essential components, but also to ensure continuity of operation of the motor. If there is no commutator, the motor can only turn less than a half circle on the card died. Commutator plays an important role in modern motor, so the commutator performance testing is an important part of human science. Working platform appearance, material savings. You can install the commutator, manual top fixed shaft, turn the power shaft that is rotating commutator speeding experiment can be realized; When choosing a fixed support toward the commutator pen, turn pressure tester, you can get a different voltage, achieve its pressure experiments, which reads the data on the pressure tester. 第1章 绪论1.1研究背景 社会发展迅速，科技日新月异。人类文明经过蛮长发展，科技在历史进程中起着至关重要的作用。不置可否，科学技术是第一生产力。十八、十九、二十世界以来，科学更是以全新面目展现在世界面前，因为科学，这个世界瞬息变迁。马克思在其名著资本论中高度强调了发展科学的重要性。现代化经济、国防及民用生活用品无不需要科学研究作为先驱，我们活在一个充满着活力的世界，我们也一刻不能离开科学产品。无论是今天人们津津乐道的iphone，还是美国投在长崎、广岛的原子弹，尽管有着不同用途与巨大差别，其实都属于科学研究，都来源于科学先驱的贡献。我们在享受这个文明时代到来的同时，也要心怀感恩，感谢那些孜孜不倦、贡献社会的先驱者。受封建社会的影响，中国的现代科技时代貌似来得晚了些。中国从改革开放后，就积极引进国外先进技术与资金，迅速发展国民经济。不论西部大开发，还是深圳从一个小渔村变成现代经济聚焦的贸易大都市，科技力量在其中都扮演者重要角色。当我们走出去，车水马龙，人来人往。交通工具是人们史无前例地提高了办事速度和效率，我们不再像以往一样寸步难行。然而各种设备中很多都用到了电机驱动，电机包括发电机和电动机，其原理刚好互补。各类水电站中用到的都是发电机，其利用水的势能驱动电机，使之切割磁感线，达到势能转化为动能的目的。电机也分为很多种类，按交直流形势有交流电机和直流电机，按相角有三相电机、两相或单相电机等等分类。直流电机的结构由定子和转子两部分组成，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。工作时转动的部分称为转子，其主要作用为产生电磁转矩和感应电动势。换向器是组成电机必不可少的部件，也是电机能持续运行的保证。如果没有换向器，电机转不到半圈就卡死了。换向器在现代电机中扮演着举足轻重的角色，所以换向器的性能测试是人类科学发展的重要内容。从十九世界以来，电机及其部件换向器一直在人类文明进程中发挥重大作用。随着工业化进程与国民经济的日益发展以及科学技术与工业的高发展，电机的应用已深入到交通运输、工业、航空航天、农业、办公自动化、医疗器械、国防现代化等领域之中，而换向器性能的鉴定与实验越来越成为换向器继续发展的突破性因素。特别是自20世界以来，随着设计实验方法的改善，原材料性能和制造工艺水平的提高，利用计算机技术、微电子技术和电力电子技术等高科技领域发展相结合，换向器研究与换向器实验得到了更快更长足的发展，不断满足国民经济中个行业每日剧增的多样化的需求。1.2课题意义在使用过程中，原本生产的换向器不一定具备完好功能满足于我们的需求，因此我们需要对其性能进行评估。通常我们选择测试耐压性能和做超速实验，而换向器的性能实验工作台就成了必不可少的实验设备。其检测实验必不可少，也为换向器发展、电机发展和经济发展做出重要贡献。现代信息技术的三大基础是信息的传输、采集和处理，即称为通信技术、传感技术和计算机处理技术。目前国内外关于换向器测试的技术一般都会用到这几种技术，有的公司为了检测换向器性能，自制简单粗糙换向器检测机器，因此换向器性能检测工作台是一项有开发空间的项目，值得更多经济资金的投入。国外很多公司在电子测量仪方面已经做到高可靠性、高精度、高分辨率的程度。例如如日本IMADA公司与德国的MAHR公司和EPK公司等等。这些发达国家的相关技术领域研究水平已远远超越于中国，其芯片技术、传感技术均有很先进的发展。1.3设计内容 本次换向器性能测试台设计主要完成换向器的超速实验和耐压性能实验的原理及机械部分。了解动力原件及传动机构，选择传感器及一些简单机械机构。目标设计能自动完成换向器绝缘耐压性能测试实验和超速实验。换向器原理是：当线圈通过电流之后，其就会在永久磁铁作用下，通过排斥和吸引力转动。当它转到与磁铁平衡时，以前通着电的线对着换向器上的触片就和电刷分离开，然而电刷接到符合产生推动力的线圈对应的触片之上，经过不停的重复，直流电动机就会转起来。 绝缘耐压测试的基本原理：把一些高于正常工作的电压加到被测设备的绝缘体上，经过持续一段规定的时间，如果它的绝缘性良好，上面的电压就只产生很小的漏电流。当一个被测设备绝缘体于规定的时间内，如果其漏电电流能保持在规定的范围之内，这个被测设备能在正常的运行条件下安全运行就可以确定。超速实验原理：检验电动设备在电动机超过额定转速一定范围时的运行状态而进行的实验。通常情况，超速试验是从小的转速1500rpm作为开始，1520秒之内以额定加速度加速到2000rpm，维持2分钟；之后从2000rpm开始，以1000rpm为单位均匀加速，在3000/min,4000r/min,5000r/min时分别稳定1分钟；超过5000rpm时，再以500rpm作为单位，于2025内进行加速，再稳定半分钟，最后试验转速按需要可为发动机额定转速的2.5倍。安全系数一般为K=2.5。本次设计实验台的针对换向器槽数33片；额定转速：3000rpm；电压030V；外形尺寸：140*R50*r30（厚度*外径*内径）。1、搜集资料，了解国内外现有换向器的发展及其性能检测仪的发展情况，分析各种仪器的优劣，找出可以改进的地方；并弄懂其一般的工作原理、工作特性； 2、总体方案设计，包括方案的提出与确定，方案的实现，必要的设计计算及校核； 3、学习软件制图，并完成说明书等。第2章 关键零部件的设计与计算2.1 轴的计算在超速实验中需要用到转轴承载换向器转动，轴与电机链接，中间搭配联轴器。轴的材料选取45钢，正火处理，由袖珍机械设计手册表10-2得，当d100mm时，b=588，s=294，-1=238，-1=138，【+1】=196，【0】=93，【-1】=54.轴的工作图如图一所示： 图一 转动轴2.1.1 轴L1段的计算 L1为轴插销处的尺寸，根据需要取D1=20mm，L1=20mm。2.1.2 换向器承载处轴L2的计算 因为考虑到换向器的上紧与拆下，换向器处选择间隙配合，基孔制配合；由于轴不能对换向器造成损害，同时在超速时也不能使换向器打滑，故选择一般精度等级IT8,；又根据换向器的基本参数：槽33片，额定转速3000rpm，电压0-30v，外形尺寸140*100*60（厚度*外径*内径），确定轴L2的基本尺寸为60，根据机械精度设计与检测P46表3-4选择其上偏差为es=0um，下偏差为ei=-10um。所以轴L2的直径D2=60.l2长度可根据换向器厚度140得l2=140mm。2.1.3轴段3处的计算 其直径可根据换向器外径D=100确定： D3=100，其长度亦可确定为5mm，即L3=5mm。2.1.4关于轴5段的计算 L4可根据操作空间的需要定位20mm，即L4=20mm。 D4大小需要根据转矩计算，根据所选电机（见第四章-其他零部件的选取）参数P=0.035，转矩T=54.88N.mm，由材料45钢查机械设计手册A=125，因为轴为实心轴，所以=0，换向器的起始速度为3000rpm，根据公式有 为了安全起见和轴自身重量考虑，以及轴长期受弯矩等其他各方面因素综合考虑，取d5=15mm。 L5的长度根据电机安装尺寸确定为58mm，即L5=58mm.2.1.5关于轴4段部分尺寸确定 轴4为台阶轴，作用是和尖顶一起卡紧轴，方便加工。其尺寸可确定为D4=30mm，L4=20mm。2.1.6关于轴6段尺寸确定 可根据轴与电机轴的相连确定D6=D5=15mm，L6=16mm. 为了减轻轴的重量，避免给轴造成巨大载荷，轴2处采取去除多余材料的方法，将轴2处每隔20除去100扇形材料，中心直径为20部分不去除材料。这样既能满足设计需求，又能避免过多材料浪费和减少轴的负载。2.1.7轴上键槽的设计 根据袖珍机械设计手册P491表9-4的直径选取轴上键槽尺寸，选取普通平键，据手册可得轴上键槽尺寸为轴的基本尺寸为：b=5 mm，h=5 mm，l=10 mm，t=3.0，r=0.4用公式编辑器编写；孔的基本尺寸为：t1=2 mm，b=5,r=0.25 mm.再由P496表9-9键和键槽尺寸公差表查得键与键槽尺寸公差，故有轴和键槽尺寸如下：轴的尺寸：b=5 mm,精度选择h9；h=5 mm,精度选择h11；l=10 mm,精度选择h14；r=0.4 mm。键槽的尺寸为：，取较紧配合，精度选取P9;l=10 mm，精度选取H14.2.2联轴器的设计 设计中选取的55SZ08号电机的尺寸如下：b=2 mm;d=7 mm;G=4.3 mm,其精度为h11;L=12 mm.联轴器工作三维图如图二所示： 图二 联轴器 2.3电机键的选择设计 根据袖珍机械设计手册491页表9-4选择普通平键作为电机用键，再根据电机键槽的尺寸确定其尺寸如下： b=2 mm，其精度等级为h9; h=4 mm，其精度等级为h11; L=12 mm,其精度等级为h14; r=0.25 mm. 根据键的尺寸确定键槽公差后有键槽尺寸如下： t=2.5 mm;t1=1.5 mm;b=2 mm,取较紧配合，配合精度等级为P9;L=12 mm，配合精度等级为H14;R=0.16 mmm;2、 联轴器尺寸及配合设计 由于国标中很难找到符合此标准配合的联轴器，因此联轴器由自己设计加工，材料选取45钢，中间采取环形链接，采用六个螺纹的联接方式，其设计工作图如下所示：根据图中所示计算各尺寸如下：d1=d6=15mm；d2=d=7mm；令D1=25mm，D2=17mm；孔1的深度L1=L6=16mm；孔2的深度L2=L=12mm。为了轴与联轴器能稳定进行运转，选取间隙配合为轴与联轴器的配合，选用基轴制进行配合，查机械精度设计与检测选择孔1配合精度为，采用精铣加工，表面粗糙度为Ra=1.6；因为电机轴的精度为h11，故孔2的配合精度选择，孔2采用钻孔加工方法，取Ra=3.2.根据多选取配合精度确定偏差得：对于孔1有：轴的偏差：es=0mm,ei=0mm;孔的偏差：ES=+0.10mm，EI=0mm.T1=T+T=0+0.01=0.01mm.对于孔2有：轴的偏差：es=0，ei=0；孔的偏差：ES=+0.080mm,EI=0mmm.T2=T+T=0+0.08=0.08mm。3、螺栓的确定及载荷计算 根据前面计算有l6=16mm，d6=15mm。选择六角头螺栓A级M3作为链接螺栓，L为14mm，b=12，c=0.4，d=3，d=4.6，e=6.07，k=2，s=5.5.在螺栓的固定中，我们于螺栓尾人为加工销孔如下图所示：其直径为d=1.2，螺栓采用预紧方法连接。根据公式Kn为可靠系数，Kn=1.11.3,取1.3；T为转矩54.88W；f为结合面摩擦系数，依据机械设计手册表7-3fc得f=0.40；z为螺栓数量6；r为螺栓中心距离载荷中心长度，r=r=15.5mm。带入数据求得：F0=1.92N2.4轴端挡圈与销孔的设计 2.4.1挡圈设计 为了讲换向器固定在转动轴上，防止加速过程换向器发生偏离或脱落，设计轴端挡圈与销孔，用普通铁丝插入销孔使之固定。挡圈的半径可根据换向器外径大小得来，即R=R=100mm，挡圈厚度b=5mm，为了避免加速过程中挡圈对换向器造成一定程度的微笑变形影响，所以挡圈与换向器接触面精度要求较高，挡圈选择七级精度，采用半精铣加工方式进行加工，表面粗糙度去Ra=1.6；其他面则无要求。 2.4.2销孔设计 销孔用普通铁丝插入卡紧，对精度并无要求，取R=5mm即可。4、轴支撑架的设计计算 支撑结构起到支撑转轴和链接轨道的作用，在整个结构中占有重要位置。选取材料为45钢，为了方便电机安装，整个材料设计为“7”字型，既可以支撑轴的转动，也可以方便电机的安装，亦可以节省材料，其工作图如下：根据前面轴的计算与电机选择，整个孔分为两个部分，一部分与轴5段接触，另一部分是联轴器处（与联轴器不接触），此处令与轴接触的孔为孔1，其基本尺寸为轴5尺寸，联轴器处的孔为孔2.轴支撑架工作三维图如下所示：图三 轴支撑架1、 孔的计算 （1）孔1的计算 根据前面选取的配合，孔1的精度定为6级精度，采用铰孔加工方式，基本尺寸为D5=15mm, 配合选取为，根据机械精度设计与检测表3-2有公差T=11um，再查表3-5选取轴的偏差，es=0，ei=-0.003mm，尺寸为d=，根据公差计算公式T=T+TT=0.008mm。 又根据机械精度设计选取EI=0.006mm,T=ES-EIES=0.006+0.008=0.014 mm，孔1的完整尺寸为。表面粗糙度选Ra=1.6.L=L5=58mm.(2)孔2 的确定孔2 无需与轴进行结合，只需留出联轴器空间即可，故可简单确定其直径为40mm，长度为轴6段长度即16mm。对其表面质量无太大要求。2、 轴支撑架的外部尺寸 根据电机安装尺寸P=58mm,确定支撑架宽度b=58mm，c=l6+l5=28mm，a=l5+l6+l7=58+12+16=86mm；根据设计需要定h=158mm，h1=158-58=100mm。 支撑材料按对称设计，令下端角=45，=135，其余尺寸分别是： e=20mm；f=10mm; g=10mm;i=30mm; m=mm;j=15mm; n=mm,k=15mm; u=28mm. 其中以m、j、h、n、k为边的整个底面取6级精度，采用拉销加工，表面粗糙度Ra取1.6；支撑架的其余没确定精度的表面均取10级精度，采用半精铣加工，表面粗糙度取Ra=6.3。 支撑架上端临轴4 29mm处设立油孔，直径为4mm。5、测试仪探头固定支撑架的设计测试仪探头固定支撑架的作用是，换向器进行绝缘耐压测试时，需要用两支探头接触换向器槽的两端，支撑架可以固定两支来自耐压测试仪的探头。支撑架分两部分加工，然后再把其进行结合，上端可以拆下，工作时便插入竖直孔，用边上销孔给固定。其工作图如图四：图四 探头支撑架根据换向器基本尺寸140*100*60（厚度*外径*内径），即有换向器R=50换向器为33槽， =，两探头固定处中心距O= 2Rsin =250 sin5.455=9.5mm。根据所选耐压仪的两支探头直径为确定孔的直径为8mm，孔的精度选为8级精度，采用镗孔加工。探头固定孔如图五所示：图五 探头固定孔 根据上述数据确定尺寸：a为30mm，b为16mm，厚度c=10mm； 根据前面轴的支撑架尺寸确定，采用下面加压方式可节省材料， h=129-50=79mm， C取20mm，d3为12，q=25mm，加紧孔d4取4mm； L=79-28=51mm；手柄长度取22；F、j、n、k、u、等底端尺寸可以根据前面支撑架的底端尺寸得来，即有：F=10mm；i=30mm；j=15mm；n=mm；k30mm;u=28mm;=45;=135. 支撑架下半部分厚度取45mm，取前面对齐的方式；其中以m、j、h、n、k为边的整个底面取6级精度，采用拉销加工，表面粗糙度Ra取1.6；支撑架的其余没确定精度的表面均取10级精度，采用半精铣加工，表面粗糙度取Ra=6.3。6、顶尖的设计设计顶尖的目的是在超速实验时不至于使转动轴滑落出来，属于实验固定部件。顶尖由轴承、芯轴和外圆筒组成，在各种机床中均有见。本次设计的换向器工作台在进行超速实验时联轴器不能对轴进行轴向固定而设计。选取材料为45钢。顶尖顶角取60，根据前面数据，为了使耐压仪器部分不与顶尖在同一直线上，图中R定位35mm，r的大小则根据轴承确定。顶尖芯轴图如图五所示： 图六 顶尖芯轴据袖珍机械设计手册表12-17，选择深沟球轴承作为顶尖设计轴承，根据实际需求选取d为17的轴承，其基本数据如下：轴承尺寸轴承尺寸 /mm基本载荷/KN极限转速 /r.min-轴承代号原轴承代号 /mmdDBr动静脂润滑油润滑173070.34.602.601900024000619031000903由R=35mm，r=d=17mm，设孔的截面尺寸为3838，空长取L=120mm，分别将芯轴按照图中标示为L1、L2、L3、L4，其中L4为顶尖对应尺寸，L2为台阶处，L3为孔对应出轴，L4为末端轴处。于是有图形分析得： =L1=30.3mm设L2=50mm，L3=180mm，L4=100mm； 故芯轴的总长L=L1=L2=L3=L4=360.5mm。 顶尖末端轴承安装于孔的末端处，另外一个轴承安装里孔末端73mm处，即可实现芯轴的自由伸缩。根据平台需求取工作图中尺寸b=80mm，a=35mm。根据下端固定处总宽度为118，且工作台为对称安装，可得下端尺寸：c=21.5mm;e=30mm;i=10mm;m=15mm;u=28mm;k=30mm;h=129-=110mm.顶尖支撑架工作三维图如图六所示： 图七 顶尖支撑架孔的内部取8级精度，采用铰孔加工方法进行加工，孔与轴承为间隙配合，轴与轴承为过盈配合。其他表面去10级精度，表面粗糙度为Ra=3.2.其中g、m、h所在的地面均为6级精度，采用拉销加工，表面粗糙度Ra取1.6；支撑架的其余没确定精度的表面均取10级精度，采用半精铣加工，表面粗糙度取Ra=6.3，轴承与孔、轴承内部均采用脂润滑。7、 轨道设计 轨道设计为此次换向器性能测试台的特色之一，采用这种方式可使得测量与拆卸方便，简单易行，使其具备直观、功能齐全等优点。选取轨道常用钢材Q235作为设计材料，其初步工作图如图八所示：图八 轨道 根据前面各部件的计算，知图中，a=c=mm，b=15mm，对于e相对于上面的移动支撑架把其深度变大些，可取 e=35mm； f=28mm； h=30mm。记过计算，轨道为转动轴对应部分留280mm长度，为耐压测试仪探头部分留120mm，为顶尖部分留310mm，长度可维持各部件的运行。再根据前面所算各部件长度L=280+120+310=710mm。 轨道宽度b=156+28=128mm。 其中g、m、h所在的地面均为6级精度，采用拉销加工，表面粗糙度Ra取1.6；其余各面取12级精度，采用冲压得到，表面粗糙度取Ra=6.3. 第3章 其他零部件的选取在设计过程中除了关键零部件的设计之外还需要选取电机、耐压测试仪、直流调速器、轴承及螺栓等零件或辅助仪器选用。下面将分别列举选取的各部件。3.1电机的选取电机是现代大量应用的一种能量形式，这种能量形式有许多优点，如生产和变换比较经济，传输和分配比较容易，使用和控制比较方便等。电机的生产、变换、传输、分配、使用和控制等都必须利用电机作为能量转换或信号变换的几点装置。在电力工业中，发电机和变压器是电站和变电所中的主要设备。在工业企业中，大量应用电动机作为原动机去拖动各类生产机械。如在机械行业、冶金工业、化学工业中，机床、挖掘机械、轧钢机起重机械、抽水机、鼓风机等都要用大大小小的电动机来拖动；在自动控制技术中，各式各样的小巧灵敏的控制电机广泛地被作为检测、放大、执行和结算原件。本次设计中根据超速实验的速度要求，再根据原换向器基本速度为3000rpm，电机选取的另一个重要因素就是实际所需转矩。转矩的计算公式如下： 其中T为实际产生转矩，J为轴的转动惯量，m为电机驱动的所有负载的质量，为轴的回转半径，为转轴的角加速度，根据不同轴段上面公式可化为： 各质量可以根据公式 m=计算。查资料得45钢密度为7870kg/，由此得各质量如下：m1=7870=0.0494kgm2=7870=0.80725kgM3=78700.005=0.3089kgM4=78700.02=0.048794kgM5=78700.058=0.322489kgM6=78700.016=0.08896kg换向器质量查阅相关资料得=1.5kg。各回转半径可根据 =（圆柱） 或（圆筒、换向器）计算。1=0.00707；2=0.0212163=0.035364=0.007075=0.0053046=0.005304换=0.041角加速度根据转速最初加速为2min从零加到3000rpm计算： =据以上数据可得： T= =0.01991N.m=19.91N.mm 根据以上转矩，又选用额定转速为6000rpm的电机，为了达到此转速，根据袖珍机械设计手册选用SZ系列电磁式直流伺服电动机中的55SZ08电机作为本设计的驱动电机，SZ系列电磁式直流伺服电动机具有体积小，重量轻，伺服性能好，力能指标高等优点，广泛运用于控制系统中作为执行元件或驱动元件。其符号含义如下：55 SZ 05 F1 H1 派生代号 励磁方式代号（C-串励方式；F-复 励式；不标注表示他励（并励式） 规格代号（0149表示短铁心；51 99表示长铁心；101149表示特长铁 心。） 产品名称代号（电磁式直流伺服电 动机。） 机座号其基本参数如下：型号转矩N.mm转速r/min功率 w电压v电流外形尺寸mm重量/kg电枢电磁电枢电磁总长直径轴径55SZ0854.886000351101100.540.091185550.75前面零部件计算章节电机尺寸取自此表，电机在工作时属于横向安装，端面有安装辅助固定块。所选电机的安装简图和基本安装尺寸如下：3.2耐压测试仪的选取耐压测试仪是测量耐电压强度的仪器，它可以直观、准确、快速、可靠地测试各种被测对象的击穿电压、漏电流等电气安全性能指标，并可以作为交（直）流高电压源用来测试元器件和整机性能。根据换向器基本参数电压为030v，选取ZHZ8耐压测试仪作为实验安装耐压测试仪器。ZHZ8耐压测试产品系列是按照IEC、ISO、BS、UL、JIS等国际国内的安全标准要求而设计，耐压为01000v，漏电流从0200mA，特殊要求另定。适合各种家用电器、电源、电缆线、变压器、接线端子、高压胶木电器、开关电源插头座、电机、电子仪器、仪表、整机等，以及强电系统的安全耐压和漏电流的测试、同时也是科研实验室、技术监督部门不可少的耐压试验设备。 其技术规格如下：技术规格 技术规格ZHZ8电压测试范围 VAC 05 3% 3个字漏电流测试范围 mAAC：0.12/220 3% 3个字 报警值预置范围 （连续设定） AC（kV）0.32/220 5% 3个字 时间测试范围199s (连续设定和手动)1%变压器容量500VA输出波形50Hz 正弦波工作条件环境温度：040；相对湿度：75%；大气压力：101.25kPa体积（mm3）315165320重 量15kg供电电源220V10% 50Hz2Hz附 件资料袋一只；测试探头一副；说明书一份；电源线一根3.3直流调速器的选取超速实验要求电机旋转在不同的速度，并保持一段时间，本设计所选为直流电机，故选用直流调速器对电机进行调速。实验需要用到小型调速电机，选择依据是直流110v和电流大小，根据这两个因素，选择济南科亚电机科技有限公司MMT-DC110RT15BL01。1、产品性能指标如下：电源输入范围：VDC110（72-130） 输出电压：VDC0-110输出电流：A20mA 软启动时间：S0.2-20软停止时间：S0.2-20控制信号：V0-5力矩信号：V0-5 输入阻抗k50 转速精度1% 调速范围100:1 调速比80:1 环境温度：0-50 相对湿度无结露 重量：kg0.75匹配KZ010实现使用0-5v或0-5v控制速度和方向。2、产品特点有：脉宽调制，四象限再生运转模式，无触点换向、可频繁正反转，再生制动，使能/制能/换向端子，状态指示灯，正反向转速可分别设定，力矩控制功能、输出电流设定功能、制动电流设定功能、转矩补偿功能、标准模拟信号控制、边热保护功能等。3、外型尺寸：150*103*34（mm）。 3.4轴承的选取 根据袖珍机械设计手册表12-17，选择深沟球轴承61903，其直径为17mm，其工作图如下：基本尺寸如下：轴承尺寸 /mm基本载荷/KN极限转速 /r.min-轴承代号原轴承代号 /mmdDBr动静脂润滑油润滑173070.34