液壓式轉(zhuǎn)向機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 中 文 摘 要 本文開發(fā)設(shè)計(jì)了一種小型汽車轉(zhuǎn)向機(jī)的性能測(cè)試系統(tǒng) 液壓式轉(zhuǎn)向機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該系統(tǒng)利用液壓助力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)輸出端進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)向機(jī)輸出端也有一個(gè)液壓檢測(cè)系統(tǒng)為轉(zhuǎn)向機(jī)為其提供負(fù)荷阻尼。同時(shí)采集各種傳感器發(fā)來的信號(hào)，對(duì)其分析處理后，來檢測(cè)被試驗(yàn)轉(zhuǎn)向機(jī)的性能與可靠性。本系統(tǒng)是典型的機(jī)電液一體化系統(tǒng)。 根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的要求，系統(tǒng)所測(cè)量的參數(shù)包括輸入端的空載轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩、 工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩和旋轉(zhuǎn)角度，輸出端的輸出力及輸出位移等。整個(gè)系統(tǒng)包括液壓助力系統(tǒng)，輸入端液壓檢測(cè)系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)臺(tái) 架總成，臺(tái)上卡具體總成，傳感器，單片機(jī)，微機(jī)等部件。 本系統(tǒng)采用了步進(jìn)電機(jī)控制輸入端，使得輸入轉(zhuǎn)矩更佳平穩(wěn)。利用了 液壓系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)輸出端進(jìn)行檢測(cè)， 與傳動(dòng)效率相同的比較，液壓傳動(dòng)裝置重量輕，體積緊湊；可實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，調(diào)速范圍很大，傳動(dòng)工作平穩(wěn)；更容易與電氣配合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作和操作自動(dòng)化； 本系統(tǒng)可以測(cè)出常見的各種小型汽車轉(zhuǎn)向機(jī)的性能參數(shù)，并達(dá)到一定的精度，滿足了設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)向機(jī) 液壓系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī) 實(shí)驗(yàn)臺(tái) 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 英文摘要 s f a s of of of of to s it to do At of is a by to by of is a As of of it is it is is of of to ,of to of it a a it so it a of is so it is to to of of it to a so it of 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 1 目 錄 1 緒論 . 1 課題研究的目的和意義 . 1 課題任務(wù) . 1 本說明書的主要研究?jī)?nèi)容 . 3 2 系統(tǒng)總體方案 . 4 實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的組成及控制原理 . 5 液壓系統(tǒng)的工作原理 . 5 3 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 6 液壓助力系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 7 輸出端液壓檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 10 轉(zhuǎn)向機(jī)輸入端系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 15 其他機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 18 傳感器的選擇 . 19 其他主要元器件的選取 . 22 4 控制及檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 23 液壓式轉(zhuǎn)向機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)控制及檢測(cè)系統(tǒng) . 23 控制及檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 23 5 程序設(shè)計(jì) . 33 程序設(shè)計(jì)技術(shù) . 33 程序設(shè)計(jì)說明 . 34 結(jié)論 . 37 致謝 . 38 參考文獻(xiàn) . 39 圖 1 壓力表支架三維立體模型 1 . 40 圖 2 壓力表支架三維立體模型 2 . 41 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 2 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 3 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 4 1 緒論 課題研究的目的和意義 21世紀(jì)是汽車工業(yè)飛速發(fā)展的時(shí)代，汽車工業(yè)逐步成為許多國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)。為了控制汽車產(chǎn)品質(zhì)量，提高汽車品質(zhì)，勢(shì)必對(duì)其總成及零部件提出更高更嚴(yán)格的要求。 近年來，隨著電子技術(shù) ，液 壓技術(shù) 的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中愈來愈多的采用電子器件。相應(yīng)的就出現(xiàn)了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電液助力轉(zhuǎn)向可以分為兩大類：電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電控液壓助力轉(zhuǎn)向 在現(xiàn)代汽車上，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是必不可少的最基本的系統(tǒng)之一，它也是決定汽車主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成，如何設(shè)計(jì)汽車的轉(zhuǎn)向特性，使汽車具有良好的操縱性能，始終是各汽車廠家和科研機(jī)構(gòu)的重 要課題。特別是在車輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天，針對(duì)更多不同的駕駛?cè)巳?，汽車的操縱性設(shè)計(jì)顯得尤為重要。 由此應(yīng)運(yùn)而生的就是如何對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)進(jìn)行檢測(cè)和控制，從而使轉(zhuǎn)向機(jī)的性能達(dá)到最優(yōu)化，更好地適合現(xiàn)代汽車以及工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。目前汽車工業(yè)，機(jī)械工業(yè)早已成為世界上各個(gè)國(guó)家關(guān)系到國(guó)際名聲的頭等大事。我國(guó)正處于社會(huì)主義的初級(jí)階段，尚屬于第三世界國(guó)家，發(fā)展中國(guó)家；無論在經(jīng)濟(jì)上還是科技上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家；尤其在機(jī)械工業(yè)上，世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)械工業(yè)都已達(dá)到了很好的程度，中華民族的復(fù)興都在于此。 課題任務(wù) 設(shè)計(jì)并建立一個(gè)液壓轉(zhuǎn)向機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，該試驗(yàn)臺(tái)用于對(duì)液壓助力式轉(zhuǎn)向機(jī)總成和閥體總成進(jìn)行一般性能試驗(yàn)，從而得到轉(zhuǎn)向機(jī)的各個(gè)性能參數(shù)的準(zhǔn)確值，更好地設(shè)計(jì)或改進(jìn)液壓轉(zhuǎn)向機(jī)，并使轉(zhuǎn)向機(jī)的性能達(dá)到最優(yōu)化，以適合當(dāng)代汽買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 5 車工業(yè)和機(jī)械工業(yè)的發(fā)展要求。其中需要檢測(cè)的性能包括 529 具體如下所示： （ 1） 轉(zhuǎn)向器總?cè)?shù)測(cè)定 （ 2） 空載轉(zhuǎn)動(dòng)力矩測(cè)定 （ 3） 輸出端自由行程測(cè)定 （ 4） 轉(zhuǎn)向力特性試驗(yàn) （ 5） 轉(zhuǎn)向靈敏度特性試驗(yàn) （ 6） 傳動(dòng)效率試驗(yàn) （ 7） 線角傳動(dòng)比試驗(yàn) 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要測(cè)量轉(zhuǎn)向機(jī)型號(hào)有：捷 達(dá) 10杯海獅 20代淮瑞風(fēng) 20 型號(hào)的小型汽車 轉(zhuǎn)向機(jī)。 具體技術(shù)指標(biāo)要求如下： （ 1）輸出端液壓檢測(cè)系統(tǒng) 最大輸出負(fù)荷： 6150 10000 N 要求勻速施加驅(qū)動(dòng)力（靜壓力），驅(qū)動(dòng)速度為： 0.1 m/s 液壓缸的活塞桿所承受的載荷為轉(zhuǎn)向機(jī) 輸出 負(fù)荷的 1/3 油箱容積（有效）： 80 L （ 2）液壓助力系統(tǒng) 工作壓力： 續(xù)可調(diào)，程序設(shè)定，示值精度 1% 設(shè)定值 工作流量： ，連續(xù)可調(diào)（手動(dòng)）， 油箱容積（有效）： 100 L （ 3）轉(zhuǎn)向器輸入輸出端 最大輸入轉(zhuǎn)矩： 5 值精度 大輸入轉(zhuǎn)角：雙向無限，示值精度 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 6 最大輸入轉(zhuǎn)速： 20 30 r/出端最大加載力 ： 6150 10000 N，示值精度 出端要求勻速施加驅(qū)動(dòng)力（靜壓力），驅(qū)動(dòng)速度為： s 最大輸出位移： 100值精度 S。 本 說明書 的主要研究?jī)?nèi)容 根據(jù)以上所敘述的課題研究的任務(wù)，本文在查閱大量的國(guó)內(nèi)外資料和類似實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，在大量調(diào)研的基礎(chǔ)上，對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行了重點(diǎn)研究。 系 統(tǒng)總體方案的制定 ： 其中包括機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、 電動(dòng)輸入系統(tǒng)、 電氣檢測(cè)系統(tǒng)及其它部分設(shè)計(jì)的制定。 （ 1） 機(jī)械系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 其中包括 實(shí)驗(yàn)臺(tái) 臺(tái)架、 油箱，所使用的卡具 設(shè)計(jì)等。 （ 2） 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 其中包括助力液壓系統(tǒng)和輸出端液壓檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。 （ 3） 電動(dòng)輸入系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 其中包括電機(jī)、減速器、相應(yīng)的傳感器件的選擇和計(jì)算。 （ 4） 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 其中包括單片機(jī)及擴(kuò)展芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 （ 5） 總結(jié) 其中包括設(shè)計(jì)小結(jié)、體會(huì)等。 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 7 2 系統(tǒng)總體方案 本次設(shè)計(jì)所研究的系統(tǒng)可以對(duì)小型汽車轉(zhuǎn)向機(jī)進(jìn)行包括 529取得相關(guān)數(shù)據(jù)，從而了解轉(zhuǎn)向機(jī)的性能狀況。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)需要通過手動(dòng)來操作，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)從而帶動(dòng)整個(gè)液壓系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的工作。同時(shí)通過單片機(jī)系統(tǒng)采集各種傳感器發(fā)來的信號(hào)，進(jìn)行處理并反饋到液壓閥上，調(diào)節(jié)流量和方向。經(jīng)過多次檢測(cè)我們就可以得到所測(cè)轉(zhuǎn)向機(jī)的基本性能參數(shù)了。目前我國(guó)一些研究機(jī)構(gòu)也早已開展了對(duì)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)性能研究和試驗(yàn)研究。本系統(tǒng)基本上屬于液壓系統(tǒng)加上電氣系統(tǒng)所組成，機(jī)械部分和電動(dòng)機(jī)部分相應(yīng)少一些。 液壓系統(tǒng)又分為兩大部分，即：液壓助力系統(tǒng)和輸出端液壓檢測(cè)系統(tǒng)。液壓助力系統(tǒng)主要是給轉(zhuǎn)向機(jī)提供轉(zhuǎn)向助力；輸出端液壓 檢測(cè)系統(tǒng)主要是給轉(zhuǎn)向機(jī)的輸出端提供一定量的輸出負(fù)荷阻尼，從而檢測(cè)轉(zhuǎn)向機(jī)的性能。 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)之所以選擇液壓系統(tǒng)為轉(zhuǎn)向機(jī)提供助力 并給轉(zhuǎn)向機(jī) 輸出端提供一定量的輸出負(fù)荷阻尼 有以下幾點(diǎn)原因： （ 1） 同其他傳動(dòng)方式比較， 傳動(dòng) 效率相同，液壓傳動(dòng)裝置重量輕，體積緊湊。 （ 2） 可實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，調(diào)速范圍大。 （ 3） 運(yùn)動(dòng)件的慣性小，能夠頻繁迅速轉(zhuǎn)向；傳動(dòng)工作平穩(wěn)；系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)緩沖吸震，并能自動(dòng)防止過載。 （ 4） 與電氣配合，容易實(shí)現(xiàn)動(dòng)作和操作自動(dòng)化。與微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)配合，能實(shí)現(xiàn)各種控制工作。 （ 5） 元件以基本上系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。利于 術(shù)的應(yīng)用，提高工效，降低成本。 電氣系統(tǒng)本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用的是 列的 8051單片機(jī)并帶有 A/、輸出顯示電路、檢測(cè)電路等幾部分組成。 片機(jī)集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，具有很高的性能價(jià)格比。 小巧靈活、成本低、易買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 8 于產(chǎn)品化，它能方便的組裝成各種智能式測(cè)控設(shè)備。適應(yīng)的溫度范圍寬。易擴(kuò)展、控制功能強(qiáng)。便于實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制。 在本實(shí)驗(yàn)臺(tái)中機(jī)械部分的設(shè)計(jì)主要是作為實(shí)驗(yàn)臺(tái)的臺(tái)架、油箱、液壓閥的法塊盒，及的主要器件的卡具體。雖然在內(nèi)容上看上去機(jī)械很簡(jiǎn)單，但是由于數(shù)量多、體積大、非標(biāo)準(zhǔn)件多，設(shè) 計(jì)量占很大比重。 一般情況下，在小型轎車上，轉(zhuǎn)向機(jī)的輸入端是方向盤，但為了能達(dá)到轉(zhuǎn)距勻速、平穩(wěn)的效果，本實(shí)驗(yàn)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸入。 實(shí)驗(yàn) 臺(tái) 系統(tǒng)的組成及控制原理 整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)主要包括的部分：助力液壓系統(tǒng)、輸出端液壓檢測(cè)系統(tǒng)，輸入端電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、主機(jī)臺(tái)架及油箱總成、轉(zhuǎn)向機(jī)總成，卡具體等。 其中電控部分采用單片機(jī)為主的測(cè)控系統(tǒng)。系統(tǒng)整體框圖如圖 2 液壓系統(tǒng)的工作原理 在本實(shí)驗(yàn)臺(tái)中液壓系統(tǒng)屬于主要工作部分。液壓助力系統(tǒng)主要是為了給轉(zhuǎn)向機(jī)提供助力轉(zhuǎn)向，由三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)柱塞 泵從油箱中吸取液壓油經(jīng)溢流閥調(diào)壓后進(jìn)入轉(zhuǎn)向機(jī)工作，轉(zhuǎn)向機(jī)所排出的液壓油再經(jīng)油路返回油箱。輸出端圖 2系統(tǒng)整體框圖 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 9 液壓檢測(cè)系統(tǒng)也是由三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)葉片泵從油箱中吸取液壓油，液壓油經(jīng)溢流閥調(diào)壓后再經(jīng)調(diào)速閥調(diào)解流量和速度，而后在三位四通電磁換向閥的作用下即如液 壓缸，并驅(qū)動(dòng)液壓缸推動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)輸出端，為其提供負(fù)荷阻尼。 液壓系統(tǒng)原理圖如圖 2 圖 2液壓系統(tǒng)原理圖 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 10 3 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在前面的系統(tǒng)總體方案里已經(jīng)說到 :本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能是對(duì)小型汽車轉(zhuǎn)向機(jī)進(jìn)行規(guī)定的部分性能試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)，取得相關(guān)數(shù)據(jù)，從而了解轉(zhuǎn)向機(jī)的性能狀況。因此在本設(shè)計(jì)里采 用液壓系統(tǒng)帶動(dòng)阻尼缸對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)的輸出端進(jìn)行檢測(cè)，并利用電動(dòng)機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩。 液壓助力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 由于所測(cè)量轉(zhuǎn)向機(jī)需要給于轉(zhuǎn)向助力，所以本試驗(yàn)臺(tái)需要設(shè)計(jì)一個(gè)液壓助力系統(tǒng)幫助其實(shí)現(xiàn)。 其中應(yīng)包括的主要元器件有：吸油濾清器、電機(jī)、液壓泵、壓力表、溢流閥、回油濾清器等。 液壓泵的選擇 設(shè)計(jì)要求 本試驗(yàn)臺(tái)主要測(cè)量轉(zhuǎn)向機(jī)型號(hào)有：捷達(dá) 10杯海獅 20代淮瑞風(fēng) 20型號(hào)的轉(zhuǎn)向機(jī)。 流量： ： 10 最大輸出負(fù)荷：6150 10000 N 液壓泵的流量、壓力計(jì)算 由于本液壓系統(tǒng)屬于一般系統(tǒng)，應(yīng)該按照一本液壓系統(tǒng)的計(jì)算方法計(jì)算。 ( Qs)p：液壓泵的流量， L/s：同時(shí)動(dòng)作執(zhí)行元件的瞬時(shí)流量， L/：系統(tǒng)泄露系數(shù)， K=： ( Qs)(8+1)=：設(shè)通過溢流閥的流量為 1 L/ 泵的額定流量應(yīng)該與計(jì)算所需流量相當(dāng)，通過所算得的數(shù)據(jù)可以選擇流量買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 11 略高于 12 L/ 泵的額定壓力可以比系統(tǒng)工作壓力高 25%，所以可以選擇壓力在 液壓泵的選擇 根據(jù)轉(zhuǎn)向機(jī)所需要的工作流量和使用壓力可以選擇精度高，密封性能好，工作壓力高的 101 如圖 3示 。 排量： 10 ml/r 額定壓力： 32 額定轉(zhuǎn)速： 1500 r/流量： 15 L/ 10-5 m3/r，容積效率： 92% 重量： 19 則實(shí)際排量 =15 ，液壓缸選擇合理。 液壓泵的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 輸入轉(zhuǎn)矩 Ti= m 壓泵的輸入轉(zhuǎn)矩， N/m p：液壓泵的工作壓力， pa 壓泵的排量， m3/r 圖 3101B 型斜盤式軸向柱塞泵 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 12 m：液壓泵的機(jī)械效率， 由于在斜盤式軸向柱塞泵中， 總效率 =容積效率 v機(jī)械效率 m，（查表得容積效率： 92%總效率： 81%， 那么，機(jī)械效率大約等于總效率 /容積效率。 m=88/93=泵的工作壓力為額定壓力、排量為額定排量時(shí)： = m=32 106 1 10 、排量為實(shí)際排量時(shí)： = m=106 8 10 ： Pi= Q= Q 泵 v/60 p：泵的工作的壓力， ：泵工作時(shí)出口處流量， m 3/s :總效率， 81% 88% Q= Q 泵 v/60=100=10-4 m 3/s Pi= =106 10867 W=W 電 動(dòng) 機(jī)的選擇 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)綜合考慮以下幾點(diǎn)因素： （ 1） 根據(jù)機(jī)械負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)。 （ 2） 根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，速度變化范圍選擇電動(dòng)機(jī)。 （ 3） 根據(jù)使用場(chǎng)所環(huán)境條件選擇電動(dòng)機(jī)。 （ 4） 根據(jù)企業(yè)電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)等選擇電動(dòng)機(jī)。 在這里我們著重考慮電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是否能滿足負(fù)載的要求，是否能帶動(dòng)起負(fù)載；電動(dòng)機(jī)輸出的功率是否滿足泵的驅(qū)動(dòng)軸的機(jī)械功率，這是問題的關(guān)鍵。買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 13 其中，電動(dòng)機(jī)輸出的功率是否滿足泵的驅(qū)動(dòng) 軸的機(jī)械功率是選擇電動(dòng)機(jī)的主要參考因素，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是否能滿足負(fù)載的要求為選擇電動(dòng)機(jī)的參考因素。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 由于泵的額定轉(zhuǎn)速： 1500r/在這里我們也選擇轉(zhuǎn)速與其相同的電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 由常用電動(dòng)機(jī)計(jì)算公式： P=T N/9550 得： P：電動(dòng)機(jī)功率， ：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩， N/m N：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， r/1= N/9550=1500/9550=W N/9550=1500/9550=W 電動(dòng)機(jī)的選擇 可見，當(dāng)液壓泵額定工作時(shí)，所需要的最大功率為 W，而當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際工作時(shí)，所需要的最大功率為 W,兩者有較大的差距。根據(jù)實(shí)際情況，電動(dòng)的功率應(yīng)該選擇其二者之間的數(shù)值，這樣既能保證不浪費(fèi)資源，又能保證液壓泵正常工作，系統(tǒng)正常運(yùn)行。 綜上，我們可以選擇三相異步電動(dòng)機(jī) 主要性能參數(shù)： 額定功率： W 額定電流： 轉(zhuǎn)速： 1440 r/率： 功率因數(shù)： 重量： 79 輸出 =W = W =W； P 輸出 W 電動(dòng)機(jī)選擇合適。 輸出端液壓 檢測(cè) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)所測(cè)量的轉(zhuǎn)向機(jī)為齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)，轉(zhuǎn)向機(jī)的輸出端有載荷輸出，需要測(cè)量（輸出力、位移等）；因此，需要設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)裝置來測(cè)量其買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 14 具體數(shù)值，以方便了解轉(zhuǎn)向機(jī)的具體 性能。 其中應(yīng)包括的主要元器件有：吸油濾清器、電機(jī)、液壓泵、單向閥、壓力表、溢流閥、調(diào)速閥、換向閥、液壓缸、回油濾清器等。 液壓缸的選擇 設(shè)計(jì)要求 本試驗(yàn)臺(tái)主要測(cè)量轉(zhuǎn)向機(jī)型號(hào)有：捷達(dá) 10杯海獅 20代淮瑞風(fēng) 20型號(hào)的轉(zhuǎn)向機(jī)。 最大輸出負(fù)荷： 6150 10000N 要求勻速施加驅(qū)動(dòng)力（靜壓力），驅(qū)動(dòng)速度為： s 液壓缸的活塞桿所承受的載荷為轉(zhuǎn)向機(jī)前軸負(fù)荷的 1/3 液壓缸的選擇與計(jì)算 根據(jù)轉(zhuǎn)向機(jī)的最大輸出負(fù)荷 ： 6150 10000N，液壓缸的活塞桿所承受的載荷為轉(zhuǎn)向機(jī)前軸負(fù)荷的 1/3，可以算出液壓缸的最大輸出載荷。 F=6150/3 10000/3 N=2050 3334 N 在設(shè)計(jì)液壓缸的過程中，我們需要選取較高的一個(gè)數(shù)值，并在取稍大一些，選取 F=3500 N 根據(jù)所確定的輸出推力，查表選擇： 圖 3 缸徑： 32活塞桿直徑： 18力型） 推力： 拉力： 額定壓力：最高工作壓力： 10 允許最高工作速度： 300mm/s 最低工作速度： 8 mm/s 。 圖 3買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 15 液壓缸的輸出力校核 F=P S= P 額定 106 066 N 所計(jì)算出的數(shù)值大于所要求的最低數(shù)值 3500 N，該液壓缸是合適的。滿足輸出推力的最小壓力 500/ 液壓缸額定工作時(shí)，流量的計(jì)算 Q=V S Q:液壓缸的額定流量， m3/r V：液壓缸所要求的驅(qū)動(dòng)力的速度， s S:液壓缸的內(nèi)腔面積， 則： Q=V S= 10-5 s=、壓力計(jì)算 由于本液壓系統(tǒng)屬于一般系統(tǒng)，應(yīng)該按照一本液壓系統(tǒng)的計(jì)算方法計(jì)算。 ( Qs)p：液壓泵的流量， L/s：同時(shí)動(dòng)作執(zhí)行元件的瞬時(shí)流量， L/：系統(tǒng)泄露系數(shù)， K=： ( Qs)( 其中：設(shè)通過溢流閥的流量為 1 L/ 泵的額定流量應(yīng)該與計(jì)算 所需流量相當(dāng)，通過所算得的數(shù)據(jù)可以選擇流量略高于 。 泵的額定壓力可以比系統(tǒng)工作壓力高 25%， P 額定 以可以選擇輸出壓力在 液壓泵的選擇 根據(jù)液壓缸所需要的工作流量和使用壓力可以選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、排量范圍大、壓力流量脈動(dòng)小、噪聲低、壽命長(zhǎng)的 作買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 16 用）。 主要性能參數(shù)： 理論排量： r 額定壓力： 7額定轉(zhuǎn)速： 1000r/輸出流量：積效率： 80% 總效率： 65% 82% 重量： 10 液壓泵的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 輸入轉(zhuǎn)矩 Ti= m 壓泵的輸入轉(zhuǎn)矩， N/m p：液壓泵的工作壓力， pa 壓泵的排量， m 3/r m：液壓泵的機(jī)械效率， 由于在雙作用葉片泵中， 總效率 =容積效率 v機(jī)械效率 m，（查表得容積效率： 80%總效率： 65%， 那么，機(jī)械效率大約等于總效率 /容積效率。 m=82/94=泵的工作壓力為額定壓力、排量為額定排量時(shí)： m=7 106 10 、排量為實(shí)際排量時(shí)： P= q= 10-6 m 3/r m=106 10 m 當(dāng)泵的工作壓力為滿足輸出推力的最小壓力 量為實(shí)際排量時(shí)： q/2 =106 10 m 液壓泵輸入軸功率的計(jì)算 驅(qū)動(dòng)泵軸的機(jī)械功率： Pi= Q= Q 泵 v/60 p：泵的工作的壓力， 文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 17 Q：泵工作時(shí)出口處流量， m 3/s :總效率， 62% 82% Q= Q 泵 v/60=100=10 106 1014 W= 電 動(dòng) 機(jī)的選擇 在這里我們著重考慮電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是否能滿足負(fù)載的 要求，是否能帶動(dòng)起負(fù)載，這是問題的關(guān)鍵。其中，電動(dòng)機(jī)輸出的功率是否滿足泵的驅(qū)動(dòng)軸的機(jī)械功率是選擇電動(dòng)機(jī)的主要參考因素，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是否能滿足負(fù)載的要求為選擇電動(dòng)機(jī)的參考因素。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 由于泵的額定轉(zhuǎn)速： 1000r/在這里我們也選擇轉(zhuǎn)速與其相同的電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 由常用電動(dòng)機(jī)計(jì)算公式： P=T N/9550 得： P：電動(dòng)機(jī)功率， ：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 ， N/m N：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， r/1=N/9550=1000/9550=W 2 N/9550=1000/9550=W N/9550=1000/9550=W 電動(dòng)機(jī)的選擇 可見，當(dāng)液壓泵額定工作時(shí)，所需要的最大功率為 W，而當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際工作時(shí)，所需要的最大功率為 W,兩者有較大的差距。根據(jù)實(shí)際情況，電 動(dòng)的功率應(yīng)該選擇其二者之間的數(shù)值，這樣既能保證不浪費(fèi)資源，又能保證液壓泵正常工作，系統(tǒng)正常運(yùn)行。 綜上，我們可以選擇三相異步電動(dòng)機(jī) 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 18 主要性能參數(shù)： 額定功率： W 額定電流： 轉(zhuǎn)速： 910r/率： 功率因數(shù)： 重量： 21動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率 P 實(shí)際 =W = W W； 動(dòng)機(jī)選擇合適。 轉(zhuǎn)向機(jī)輸入端系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)所測(cè)量的轉(zhuǎn)向機(jī)均為 小型車輛上所使用的轉(zhuǎn)向機(jī)，所要求的輸入轉(zhuǎn)矩很小。在車輛的實(shí)際行駛中，車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由方向盤來操作，并由人手動(dòng)輸入來完成；但為了在測(cè)量轉(zhuǎn)向機(jī)性能過程中保證輸入力矩平穩(wěn)、勻速、固定、可靠，在這里采用電機(jī)輸入，并利用減速器來達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。其中，需要對(duì)輸入的扭矩和轉(zhuǎn)角進(jìn)行測(cè)量，還要在系統(tǒng)中加上扭矩傳感和轉(zhuǎn)角傳感器。 步進(jìn)電機(jī)的選型和計(jì)算 設(shè)計(jì)要求 最大輸入轉(zhuǎn)矩： 5N m ； 最大輸入轉(zhuǎn)速： 20 30r/ 電 動(dòng) 機(jī)的選擇 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)所選用的電機(jī)為步 進(jìn)電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)的介紹 步進(jìn)電機(jī)是根據(jù)組合電磁鐵的理論設(shè)計(jì)的，是一種把電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移或直線位移，并用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制的特殊運(yùn)行方式的同步電動(dòng)機(jī)，在數(shù)字控制系統(tǒng)中作執(zhí)行元件。它通過專用電源把電脈沖按一定順序供給定子各相控制繞組，在氣隙中產(chǎn)生類似于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的脈沖磁場(chǎng)。每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就移動(dòng)一步。因此，步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是我國(guó)目前應(yīng)用最廣泛的一種，它具有調(diào)速范圍廣，動(dòng)態(tài)性能好，能快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)等特點(diǎn)。 步進(jìn)電機(jī)的選擇 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 19 （ 1）負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算 根據(jù)最大輸入轉(zhuǎn)矩： 5N m 得： /m a x m 0 . 3 0 . 50 . 3 0 . 5 52 . 5 ，步 進(jìn) 電 機(jī) 的 最 大 靜 轉(zhuǎn) 矩（ ）（ ）（ （ 2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù) 經(jīng)過計(jì)算本設(shè)計(jì)選用 86如圖 3 表 3動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)： 表 3機(jī)型號(hào) 相數(shù) 步距角 相電流 驅(qū)動(dòng)電壓 最大靜轉(zhuǎn)矩 相電阻 相電感 重量 空載啟動(dòng)頻率 /轉(zhuǎn)速 * 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 86 0V 76轉(zhuǎn) /分 圖 386買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 20 步進(jìn)電機(jī)的控制 圖 3把電脈沖信號(hào)變換成角位移或直線位移，其角位移量 或直線位移量 轉(zhuǎn)速 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制特性分析可見，在額定負(fù)載范圍內(nèi)，角位移量 或直線位移量 s、轉(zhuǎn)速 載大小、環(huán)境條件的波動(dòng)而變化，因而很適合在開環(huán)系統(tǒng)中作執(zhí)行元件，使控制系統(tǒng)成本下降。 當(dāng)用微電腦進(jìn)行數(shù)字控制時(shí)，它不需要進(jìn)行 D/直接把 數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移，力求定子各繞組間沒有互感，定、轉(zhuǎn)子都采用凸極結(jié)構(gòu)，不考慮空間磁場(chǎng)諧波的有害影響，盡一切可能去增加定位轉(zhuǎn)矩的幅值和定位精度，把轉(zhuǎn)速控制和調(diào)節(jié)放在次要地位。目前，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功率做的越來越大，已經(jīng)生產(chǎn)出功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，它可以不通過傳動(dòng)齒輪等力矩放大裝置，直接由功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)，從而簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)精度。 圖 3步進(jìn)電機(jī)控制示意圖 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 21 減速器的選擇 根據(jù)選擇的步進(jìn)電機(jī)，在本實(shí)驗(yàn)臺(tái)中選擇 型單級(jí)諧波傳動(dòng)減速器。 主要性能參數(shù) ： 表 3所選減速器的主要性能參數(shù) 見表 3由于所選的電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速與減速器的額定轉(zhuǎn)速有較大的差距，因此無法根據(jù)減速器的性能參數(shù)表格來判斷減速器所輸出的轉(zhuǎn)矩；但經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)及其他試驗(yàn)臺(tái)所選型號(hào)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所得，選此減速器可以達(dá)到預(yù)定要求。輸出轉(zhuǎn)速小于 20 30r/ 出轉(zhuǎn)矩小于最大輸入轉(zhuǎn)矩： 5N m。所以減速器選擇合適。 諧波傳動(dòng)減速器的介紹 諧波傳動(dòng)減速器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、體積小、傳動(dòng)比范圍大的減速器。它具有承載能力高、損耗小、效率高等特點(diǎn)；此外，減速器本身的齒輪摩擦 小且均勻、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無沖擊，可以向密封空間傳遞動(dòng)力。 其他機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 臺(tái)架總成的設(shè)計(jì) 輸入轉(zhuǎn)速3000r/入轉(zhuǎn)速1500r/入轉(zhuǎn)速1000r/動(dòng)比 100 100 100 輸出轉(zhuǎn)矩/N m 30 33 出轉(zhuǎn)速/r 0 15 10 輸入功率 /文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 22 臺(tái)架是支撐轉(zhuǎn)向機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)體和安裝實(shí)驗(yàn)臺(tái)臺(tái)下裝置的空間。其空間的大小和臺(tái)面的高度及面積都與臺(tái)下設(shè)備的安裝和臺(tái)上設(shè)備的裝卡、操作人員的操作有很大的關(guān)系。因此設(shè)計(jì)的一定要合理。 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)所設(shè)計(jì)的臺(tái)架為一個(gè)長(zhǎng)方體（長(zhǎng)： 1600： 1100： 760 臺(tái)架由四根臺(tái)架立柱（方鋼 40 40）所支撐。支撐臺(tái)面的由兩根臺(tái)架長(zhǎng)橫梁（方鋼 40 40）和兩根臺(tái)架短橫梁（方鋼 40 40）所連接而成的 長(zhǎng)方形支架。此外還有臺(tái)架底座總成等部件組成（具體見零件圖 油箱總成的設(shè)計(jì) 油箱是實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)的油源，其空間的大小關(guān)系到系統(tǒng)的油量是否夠用、是否省油、節(jié)省空間，達(dá)到最優(yōu)化效果。 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)所設(shè)計(jì)的油箱也是一個(gè)長(zhǎng)方體（長(zhǎng)： 1000： 500： 600板厚 見總裝圖 . 傳感器的選擇 各參數(shù)的測(cè)量和采集主要靠各種傳感器來實(shí)現(xiàn)，傳感器是借助于檢測(cè)元件(敏感元件 )接收一種形式的信息，并按一定的規(guī)律將它轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。它獲 取的信息，可以是各種物理量、化學(xué)量和生物量，而轉(zhuǎn)換后的信號(hào)也有各種形式。無論何種傳感器，作為測(cè)量與控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，通常都必須具有快速、準(zhǔn)確、可靠且又經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換的基本要求。因此，對(duì)傳感器有以下要求 : (1) 足夠的容量。傳感器的工作范圍或量程足夠大 ;具有一定過載能力。 (2) 與測(cè)量或控制系統(tǒng)相匹配性好，轉(zhuǎn)換靈敏度高，線性程度好。 (3) 反應(yīng)快，工作可靠性高。 (4) 精度適當(dāng)且穩(wěn)定性好，即傳感器的靜態(tài)響應(yīng)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確度能滿足要求，并長(zhǎng)期穩(wěn)定。 (5) 適用性和適應(yīng)性強(qiáng)，即動(dòng)作能量小，對(duì)被測(cè) 量的狀態(tài)影響小 ;內(nèi)部噪聲小而又不易受外界干擾的影響，使用安全等。 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 23 (6) 使用經(jīng)濟(jì)。即成本低、壽命長(zhǎng)，且易于使用、維修和校準(zhǔn)。 所選的傳感器的型號(hào)如表 3 表 3所選傳感器的型號(hào)及性能參數(shù) 型號(hào) 性能指標(biāo) 數(shù)量 備注 扭矩傳感器 m 1 線位移傳感器 壓力傳感器 0 角度變化檢出器 出感度 : 0 1 直線性 %( 1(300) 位移傳感器 小量程 測(cè)量長(zhǎng)度 30命1000萬次，分辨率無窮小 , 適用于工程機(jī)械 ,宇宙裝置、導(dǎo)彈、飛機(jī)雷達(dá)天線的伺服系統(tǒng)以及注塑機(jī) ,木工機(jī)械 ,印刷機(jī) ,電子尺 ,機(jī)器人 ,工程監(jiān)測(cè) ,電腦控制運(yùn)動(dòng)器械等需要精確測(cè)量位移的場(chǎng)合 。 如圖 3 圖 3線位移傳感器 文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 24 扭矩傳感器 矩法蘭專為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的扭矩測(cè)量和速度測(cè)量設(shè)計(jì)的，可以應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，測(cè)試部門以及生產(chǎn)監(jiān)控和質(zhì)量管理。 由于轉(zhuǎn)子可單獨(dú)安 裝 ,因此靈活性大大增加。如圖 3 壓力傳感器 在對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)輸出端進(jìn)行性能試驗(yàn)中， 壓力傳感器 當(dāng)液壓缸輸出端活塞桿與轉(zhuǎn)向機(jī)輸出端活塞桿相向輸出時(shí)，采用電阻應(yīng)變片式壓力傳感器， 將它裝置在兩活塞桿同一軸向內(nèi)，利用應(yīng)變片的變形測(cè)量轉(zhuǎn)向機(jī)輸出端的輸出力的大小。 電阻應(yīng)變片的工作原理 工作時(shí)，將應(yīng)變片用粘合劑粘貼在彈性體上，彈性體受外力作用變形所產(chǎn)生的應(yīng)變就會(huì)傳遞到應(yīng)變片上，從而使應(yīng)變片電阻值發(fā)生變化，通過測(cè)量阻值的變化，就能得知外界被測(cè)量的大小。 在傳感器中實(shí)際采用多 個(gè)電阻絲片，一般把四個(gè)測(cè)量應(yīng)變片，兩片貼在正應(yīng)變片區(qū)，并將接在電橋兩個(gè)相對(duì)的臂上；另兩個(gè)貼在負(fù)應(yīng)變區(qū)，接在另兩個(gè)相對(duì)臂上，以使一個(gè)應(yīng)變片的電阻溫度效應(yīng)為另一個(gè)相鄰應(yīng)變片所抵消。這樣圖 3扭矩傳感器 文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 25 的電路不但補(bǔ)償了溫度效應(yīng)，而且可以得到較大輸出信號(hào)，這種補(bǔ)償電路稱全橋連接。 他主要元器件的選取 通過電阻應(yīng)變片式壓力傳感器傳出的微小電壓再經(jīng)過放大和濾波，經(jīng) A/ 名稱 型號(hào) 性能指標(biāo) 數(shù)量 備注 空氣濾清器 1 低壓溢流閥 1 單向節(jié)流閥 2 調(diào)速閥 1 吸油過濾器 0103L/0u 2 直回式回油過濾器 0101 電磁換向閥 341 壓力表 0 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 26 表 3其他主要元器件的選取 先導(dǎo)式溢流閥 20 1 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 27 4 控制及檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓式轉(zhuǎn)向機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 系統(tǒng) 控制及檢測(cè)系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制及檢測(cè)系統(tǒng)的組成 控制系統(tǒng) 的由以下主要器件組成：?jiǎn)纹瑱C(jī) 8051、址鎖存器 74碼器 74序存儲(chǔ)器 2764、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 6264、 I/255、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 A/模轉(zhuǎn)換器 D/盤、 矩傳感器力傳感器 位移傳感器 位移傳感器 。 液壓式轉(zhuǎn)向機(jī)性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制及檢測(cè)系統(tǒng)框圖如圖 4示： 光電隔離 驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路光電隔離步進(jìn)電機(jī)微 機(jī)光電隔離 驅(qū)動(dòng)電路 換向閥控制電路 調(diào)速閥扭矩傳感器 W Y 2 0 0壓力傳感器 P - 5 U 控制及檢測(cè)系統(tǒng)框圖 控制及檢測(cè)系統(tǒng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選擇 買文檔就送您 紙，