轴称为心轴,心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。在工作中既能承受弯矩又能承受扭矩的轴称为转轴。设计轴与其他零件的设计类似,包括工作能力和结构设计这两个方面的计算内容。设计轴的结构是根据轴上面安装的零件、零件的定位以及轴的制造工艺等方面的要求,合理确定出轴的尺寸和结构形式。轴的结构设计,会影响到轴的工作能力和轴上零件工作的可靠性,如果设计不合理会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难。因此,轴的结构设计是四球摩擦试验机主机设计的重要内容。轴的工作能力计算是指对轴的强度、刚度和震动稳定性方面的计算。大多数情况下,轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时就只需要对轴进行强度计算,以防止轴在工作过程中的断裂和塑性变形。而如果轴有较高的刚度要求和受力比较大的细长轴,还应该对轴进行刚度计算,以防止轴在工作的过程中产生较大的弹性变形。对于高速运转的轴,还应该对其进行进行稳定性计算,以防止发生共振而破坏机器。轴的结构设计包括定出轴的外形和全部的结构尺寸。轴的主要取决于一下几种因素:轴上安装零件的尺寸、类型数量以及与轴连接的方式;轴在机器中安装的位置以及形式;轴所承受的载荷大小、性质、方向以及分布的情况;轴的加工工艺等。轴的材料主要选择碳钢和合金钢。在一般工作温度情况下,各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不大,因此在对钢的种类选择和决定对钢的热处理方法时,主要是根据轴的强度和耐磨性要求,而不是根据轴的弯曲和扭转刚度。本次四球摩擦试验机主机的设计其主轴选用的是空心轴,其下端有一个 1:7 的锥孔,可以安装各种各样的摩擦副上夹头。例如,销盘夹头和销——盘摩擦副,空心导向主轴内部有一个拉杆,当销——摩擦副等装入主轴锥孔内时,旋紧拉杆可确保导向主轴与各个摩擦副上夹头在主轴锥孔内不产生任何的相对滑动。在常温油盒上有两个不锈钢制成的半圆形保箱盖,试验时保箱盖是静止的,与旋转的导向主轴之间没有接触。主轴图如下所示:
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