汽車(chē)變速器性能試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)【全套CAD圖紙和畢業(yè)答辯論文】

買(mǎi)文檔就送 紙全套 Q 號(hào)交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 汽車(chē)變速器性能試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì) 院系名稱(chēng) ： 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) ： 車(chē)輛工程 學(xué)生姓名 ： 袁搏 指導(dǎo)教師 ： 紀(jì)峻嶺 職 稱(chēng) ： 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 買(mǎi)文檔就送 紙全套 Q 號(hào)交流 414951605 最新最全機(jī)械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 二一一年六月 s f o 011龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 汽車(chē)變速器是汽車(chē)底盤(pán)的主要部件，換擋頻繁，磨損嚴(yán)重，是汽車(chē)早期損壞的主要部件之一。 利用變速器性能試驗(yàn)臺(tái)研究它的各項(xiàng)使用性能，對(duì)節(jié)省材料，降低成本，縮短研發(fā)周期，提高變速器的性能、使用壽命和工作效率，都是非常必要和重要的，而閉式變速器試驗(yàn)臺(tái) 具有節(jié)約能源的特點(diǎn)，對(duì)于降低試驗(yàn)成本有著十分重要的意義。 文中闡述了變速器性能閉式試驗(yàn)臺(tái)的布置結(jié)構(gòu)和工作原理，在確定了設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上完成了試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了布置合理性分析和力學(xué)剛度、強(qiáng)度的校核，使得此試驗(yàn)臺(tái)能夠完成如變速器效率試驗(yàn)、磨合試驗(yàn)、齒輪磨損試驗(yàn)，并根據(jù)所設(shè)計(jì)的各部分詳細(xì)參數(shù)，利用軟件 制了試驗(yàn)臺(tái)中傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的整體裝配圖和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各部分零件圖。 關(guān)鍵詞： 汽車(chē)變速器；試驗(yàn)臺(tái)；閉式；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；分析 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) he is on its of to to on is s of s in s of I a on of s s to as in of a of 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 . I . 1章 緒論 . 1 題的來(lái)源和意義 . 1 車(chē)試驗(yàn)裝置的發(fā)展概況 . 1 車(chē)變速器性能試驗(yàn)臺(tái)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 . 2 課題的研究?jī)?nèi)容及主要工作 . 3 第 2章 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) . 4 計(jì)方案論證 . 4 見(jiàn)的機(jī)械式變 速器損壞形式 . 4 式試驗(yàn)臺(tái)與開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)比較 . 5 動(dòng)系統(tǒng)的工作原理 . 9 動(dòng)電機(jī)的選擇 . 10 作條件 . 10 擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型 . 10 感器型號(hào)的選擇 . 11 章小結(jié) . 11 第 3章 變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 12 輪的設(shè)計(jì)與校核 . 12 擇齒輪材料及精度等級(jí) . 12 定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 . 12 齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) . 12 要尺寸計(jì)算 . 14 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 . 14 算齒輪的圓周速度 . 15 何尺寸計(jì)算 . 15 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 體結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 . 15 動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 17 齒輪軸的設(shè)計(jì)與校核 . 17 齒輪軸的設(shè)計(jì)與校核 . 21 軸器型號(hào)的選擇 . 25 的選擇與校核 . 26 承型號(hào)的選擇與校核 . 27 軸上軸承型號(hào)的選擇與校核 . 27 軸上軸承型號(hào)的選擇與校核 . 29 承的潤(rùn)滑與密封 . 30 組件軸向固定方式的確定 . 31 承端蓋 . 33 軸上軸承端蓋 . 33 軸上軸承端蓋 . 33 筒 . 34 式油標(biāo) . 34 章小結(jié) . 34 第 4章 加載器的設(shè)計(jì) . 36 載方法的比較與選擇 . 36 桿傳動(dòng)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì) . 38 桿傳動(dòng)的特點(diǎn) . 38 桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì) . 38 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 42 輪軸的設(shè)計(jì) . 42 桿軸的設(shè)計(jì) . 47 軸器型號(hào)的選擇 . 51 的選擇與校核 . 51 載器箱體的設(shè)計(jì) . 52 承型號(hào)的選擇與校核 . 53 輪軸上軸承型號(hào)的選擇與校核 . 53 桿軸上軸承型號(hào)的選擇與校核 . 55 承組合設(shè)計(jì) . 58 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 承端蓋尺寸 . 59 輪軸上軸承端蓋尺寸 . 59 桿軸上軸承端蓋尺寸 . 59 章小結(jié) . 60 第 5章 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) . 61 向離合器型號(hào)的選擇 . 61 向 離合器處軸段的設(shè)計(jì)與校核 . 62 速器間軸段的設(shè)計(jì)與校核 . 64 章小結(jié) . 65 結(jié)論 . 66 參考文獻(xiàn) . 67 致謝 . 69 附錄 . 70 附錄 A 英文文獻(xiàn) . 70 附錄 B 中文翻譯 . 72 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1章 緒 論 題的來(lái)源和意義 我國(guó)汽車(chē)行業(yè)在全世界來(lái)說(shuō)應(yīng)該屬于那種旭日東升，蓬勃發(fā)展的一種類(lèi)型。由于眾所周知的原因，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)雖起步于上世紀(jì) 50 年代，但卻躑躅于 60 年代，徘徊在 70 年代，直到改革開(kāi)放我國(guó)政府提出把汽車(chē)工業(yè)作為支柱性產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展，才開(kāi)始快速發(fā)展。正是由于這些曲折和波折，使我國(guó)汽車(chē)業(yè)的設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用等各領(lǐng)域的技術(shù)水平均大幅落后于其他發(fā)達(dá)國(guó)家，汽車(chē)試驗(yàn)領(lǐng)域也是沒(méi)有例外。 改革開(kāi)放以來(lái)，受政策的支持和資金的扶持，以及各廠家和相關(guān)單位及院校的共同努力，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)大踏步向前發(fā)展，取得了不小的進(jìn)步，我國(guó)的汽車(chē)產(chǎn)量在 2003年已經(jīng)躍居世界第 5 位，我國(guó)的技術(shù)水平也相應(yīng)取得了飛速的發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)的大量出口已指日可待。作為汽車(chē)技術(shù)一部分的汽車(chē)試驗(yàn)領(lǐng)域也取得了一些顯著成果。由于一直緊跟國(guó)外先進(jìn)汽車(chē)的試驗(yàn)研究方法，從理論上也達(dá)到了較高的水平，基本上達(dá)到了 世界的平均水平，但是受到技術(shù)和成本的限制，尚未普遍應(yīng)用于科研、教學(xué)和生產(chǎn)部門(mén)。 汽車(chē)零部件試驗(yàn)在汽車(chē)設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域占據(jù)重要的地位，因此試驗(yàn)臺(tái)的種類(lèi)也很多，有的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但耗費(fèi)較高，有的現(xiàn)代化程度高，適合規(guī)模大、效益高的大型試驗(yàn)部門(mén)使用，但造價(jià)昂貴。而一些小型科研單位以及高等院校受資金、場(chǎng)地、人員、環(huán)境等的影響，不可能采用上述那些要求較高的試驗(yàn)臺(tái)。本課題在于研究一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用而且經(jīng)久耐用，便于操作，占地較小，適合于室內(nèi)安裝的試驗(yàn)臺(tái)，以供那些條件有限的單位使用。 汽車(chē)變速器是汽車(chē)構(gòu)造上的一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用條件復(fù)雜 、可靠性要求高的重要部件，因此從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)到生產(chǎn)直至使用都要對(duì)其進(jìn)行大量的試驗(yàn)，以確定其各種性能參數(shù)，為汽車(chē)的生產(chǎn)、銷(xiāo)售以及維修單位和汽車(chē)的使用者提供可靠的參考，防止出現(xiàn)重大的事故。在此領(lǐng)域各國(guó)都在潛心研究，以不斷提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，從而提供更可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為社會(huì)服務(wù)。 車(chē)試驗(yàn)裝置的發(fā)展概況 十九世紀(jì)下半葉 ,德國(guó)的戴姆勒 國(guó)的標(biāo)致公司、美國(guó)的福特公司、意大利的菲亞特公司等先后生產(chǎn)出了第一輛汽車(chē)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)結(jié)構(gòu)不斷黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 完善，汽車(chē)性能也不斷提高。由于汽車(chē)工業(yè)與其他工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和 人民的日常生活密切相關(guān)，汽車(chē)質(zhì)量引起人們的廣泛重視。二十世紀(jì)初期，美國(guó)人亨利 福特創(chuàng)立了流水線作業(yè)的生產(chǎn)形式，使生產(chǎn)效率大幅提高，生產(chǎn)成本下降，使用范圍急劇擴(kuò)大，汽車(chē)的可靠性、壽命和性能方面的問(wèn)題突出出來(lái)，要求開(kāi)展試驗(yàn)研究工作。 汽車(chē)試驗(yàn)的發(fā)展歷史經(jīng)歷了大致如下三個(gè)階段： 第一個(gè)階段從十九世紀(jì)末葉到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束，是汽車(chē)試驗(yàn)的逐步建立，主要包括基本試驗(yàn)臺(tái)的建立，基本試驗(yàn)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的形成； 第二個(gè)階段從第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束到上世紀(jì)七十年代，由于相鄰工業(yè)的發(fā)展，相鄰學(xué)科的發(fā)展和滲透，使汽車(chē)試驗(yàn)理論、試驗(yàn)設(shè)備、 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范有了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步； 第三個(gè)階段的主要標(biāo)志是電子計(jì)算機(jī)在汽車(chē)試驗(yàn)中的應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的完善。 車(chē)變速器性能試驗(yàn)臺(tái)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 汽車(chē)變速器是汽車(chē)構(gòu)造上的一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用條件復(fù)雜、可靠性要求高的重要部件，因此從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)到生產(chǎn)到使用都要對(duì)其進(jìn)行大量的試驗(yàn)。目前，傳統(tǒng)的汽車(chē)變速器試驗(yàn)臺(tái)的形式主要有以下幾種： 常見(jiàn)的開(kāi)式功率流汽車(chē)傳動(dòng)系零部件試驗(yàn)臺(tái)由驅(qū)動(dòng)裝置、加載裝置、測(cè)量裝置、被試裝置等四部分組成，如圖 示。 圖 式功率流變速器試驗(yàn)臺(tái) 它的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，通用性好，但是由于需采用原動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，造價(jià)高，耗電量大，尤其是做耗時(shí)較長(zhǎng)的疲勞壽命試驗(yàn)時(shí)，更是如此。目前它適用于科研、教學(xué)和小型生產(chǎn)廠，例如吉林大學(xué)汽車(chē)試驗(yàn)室、哈爾濱齒輪廠研發(fā)部等。 機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)，是目前為止國(guó)內(nèi)汽車(chē)變速器驅(qū)動(dòng)橋齒輪試驗(yàn)中應(yīng)用最多的試黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 驗(yàn)臺(tái)。 它的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作較復(fù)雜，控制繁瑣，通用性差，但是功耗少、投資省，適用于變速器性能試驗(yàn)。 課題的研究?jī)?nèi)容及主要工作 利用機(jī)械閉式功率流原理，設(shè)計(jì)一套變速器機(jī)械效率、剛度、疲勞強(qiáng)度和潤(rùn)滑測(cè)試裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，要求設(shè)計(jì)并研究可靠的傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。由于封閉式功率流試驗(yàn)臺(tái)只需在事先給系統(tǒng)加載的情況下，選擇小的測(cè)功機(jī)（僅提供封閉系統(tǒng)消耗的機(jī)械損失功率），即可完成機(jī)械效率的測(cè)定以及用時(shí)較長(zhǎng)的疲勞壽命和潤(rùn)滑等的試驗(yàn)，具有功耗少、投資省、耗電少的特點(diǎn)，而且變速器的機(jī)械效率高、功率損失小，因此，本課題將對(duì)這種試驗(yàn)臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)部分進(jìn)行研究。 在這部分里主要完成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（包括升速器、傳動(dòng)軸和鎖止裝置的設(shè) 計(jì)、加載器的設(shè)計(jì)）以及電動(dòng)機(jī)及傳感器、單向離合器的選型。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2章 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 計(jì)方案論證 本次設(shè)計(jì)的題目是汽車(chē)變速器性能閉式試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，是在目前現(xiàn)有的開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次改進(jìn)性設(shè)計(jì)。 見(jiàn)的機(jī)械式變速器損壞形式 變速器外殼的主要損壞形式是殼體開(kāi)裂。損壞原因是其強(qiáng)度不夠或存在鑄造缺陷，在齒輪徑向分力的作用下開(kāi)裂。也常出現(xiàn)因變速器內(nèi)的金屬塊（如斷齒、軸承碎塊等）擠壓進(jìn)齒輪嚙合處而將殼體脹裂的情況。 變速器齒輪的損壞 形式主要有以下幾種： （ 1）輪齒折斷 輪齒折斷是指齒輪的一個(gè)或多個(gè)齒的整體或其局部的折斷，輪齒折斷通常有疲勞折斷和過(guò)載折斷兩種。 （ 2）齒面點(diǎn)蝕 輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，輪齒齒面接觸處在法向力的作用下將產(chǎn)生很大的接觸應(yīng)力，脫離嚙合后接觸應(yīng)力即消失。對(duì)齒廓工作面上某一固定點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它受到的是近似于脈動(dòng)變化的接觸應(yīng)力。如果接觸應(yīng)力超過(guò)了輪齒材料的接觸疲勞極限時(shí)，齒面上出現(xiàn)不規(guī)則的細(xì)微的疲勞裂紋，隨著裂紋的蔓延、擴(kuò)展而導(dǎo)致齒面表層上的金屬微粒剝落，形成麻點(diǎn)狀的凹坑，這種現(xiàn)象稱(chēng)為齒面疲勞點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕發(fā)生后，破壞了齒輪的正常工作 ，引起振動(dòng)和噪聲。 實(shí)踐表明，由于輪齒在節(jié)線附近嚙合時(shí)，同時(shí)嚙合的齒對(duì)數(shù)少，且輪齒間相對(duì)滑動(dòng)速度小，潤(rùn)滑油膜不易形成，所以點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根表面上。 一般閉式傳動(dòng)中軟齒面易發(fā)生點(diǎn)蝕失效 ， 設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)保證齒面有足夠的接觸強(qiáng)度。 （ 3）齒面膠合 在高速重載的齒輪傳動(dòng)中，由于齒面間的壓力較大，相對(duì)滑動(dòng)速度較高，因而發(fā)熱量大，使嚙合區(qū)溫度升高、油膜破裂而引起潤(rùn)滑失效，相嚙合兩個(gè)齒面的局部金屬直接接觸并在瞬間互相粘連。當(dāng)兩齒面相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，較軟齒面上的金屬?gòu)谋砻姹凰郝湎聛?lái)，而在齒面上沿滑動(dòng)方向出現(xiàn)條狀傷痕，這種 現(xiàn)象稱(chēng)為齒面膠合。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 在低速重載的傳動(dòng)中，由于齒面間壓力大，因而不易形成油膜，也會(huì)出現(xiàn)膠合。 （ 4）齒面磨損 齒面磨損是齒輪在嚙合傳動(dòng)過(guò)程中，輪齒接觸表面上的材料摩擦損耗的現(xiàn)象。齒輪的磨損有磨粒磨損和跑合磨損兩種。 （ 5）塑性變形 當(dāng)輪齒材料較軟而載荷較大時(shí)，輪齒表面的材料將沿著摩擦力方向發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致主動(dòng)輪齒面節(jié)線附近出現(xiàn)凹溝，從動(dòng)輪齒面節(jié)線附近出現(xiàn)凸棱，齒面的正常齒形被破壞，影響齒輪的正常嚙合，這種現(xiàn)象稱(chēng)為齒面塑性變形。這種失效主要出現(xiàn)在低速、過(guò)載嚴(yán)重和起動(dòng)頻繁的齒輪傳動(dòng)中。 變速器軸類(lèi) 零件的損壞形式主要有： （ 1）斷裂 （ 2）花鍵磨損 因花鍵磨損而導(dǎo)致軸類(lèi)零件報(bào)廢，多見(jiàn)于變速器第一軸與離合器從動(dòng)盤(pán)連接的花鍵，主要由于側(cè)鍵磨損嚴(yán)重而報(bào)廢。 （ 3）軸頸剝落 由于變速器第二軸有的部位以軸頸作為軸承內(nèi)滾道用，直接與滾針接觸，所以在使用過(guò)程中易于出現(xiàn)軸頸剝落。 在變速器中，滾動(dòng)軸承的損壞主要有： （ 1）滾子、滾道表面剝落（接觸疲勞）。 （ 2）保持架斷裂。 （ 3）內(nèi)外圈斷裂。 同步器的失效，主要是由于同步環(huán)磨損，致使后備行程消失造成的。 式試驗(yàn)臺(tái)與開(kāi)式 試驗(yàn)臺(tái)比較 國(guó)內(nèi)外變速器總成疲勞試驗(yàn)臺(tái)的形式很多，但就其功率循環(huán)的方式而言，都可以歸納為兩大類(lèi)，即開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)和閉式試驗(yàn)臺(tái)，現(xiàn)分別闡述如下： 開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)與閉式試驗(yàn)臺(tái)相比較而言各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)是：由驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出功率，通過(guò)被試變速器和陪試變速器后，即被負(fù)載裝置（各種測(cè)功機(jī)）全部吸收并消耗掉，下圖為幾種方案（圖中的幾種聯(lián)接方式都是針對(duì)變速器傳動(dòng)效率黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 試驗(yàn)的，但也可以用來(lái)進(jìn)行變速器總成疲勞試驗(yàn)，只是不需要測(cè)量輸出扭矩的裝置）。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)） 傳 感器） 功機(jī)） （ a）被試變速器位于傳感器中間式（ b）傳感器位于兩變速器間式（ c）無(wú)傳感器式 圖 用開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)測(cè)定變速器效率的裝置示意圖 由圖 見(jiàn)，開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，它主要是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、負(fù)載裝置、被試變速器和陪試變速器幾部分組成： （ 1）驅(qū)動(dòng)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)多用轉(zhuǎn)速可調(diào)的直流電機(jī)或電力測(cè)功機(jī)。 （ 2）負(fù)載裝置 負(fù)載裝置種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有：直流電機(jī)或電力測(cè)功機(jī)（作為負(fù)載裝置用時(shí)是發(fā)電機(jī)）、電渦流測(cè)功機(jī)、水力測(cè)功機(jī) （其負(fù)荷調(diào)節(jié)較為 困難，不易穩(wěn)定，所以在變速器試驗(yàn)臺(tái)中這些年已很少使用了）和磁粉加載器。 這種負(fù)荷裝置是近幾年才用于汽車(chē)試驗(yàn)領(lǐng)域的，其主要特點(diǎn)是：負(fù)荷控制方便、噪聲小、低速加載性能好，但其滑差功率小（大扭矩時(shí)允許的轉(zhuǎn)速很低），所以只適用于小噸位車(chē)輛變速器疲勞壽命試驗(yàn)。 上述四種負(fù)載裝置中，目前應(yīng)用最多的是電渦流測(cè)功機(jī)和電力測(cè)功機(jī)。 （ 3）載荷測(cè)定裝置 如果應(yīng)力測(cè)功機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，則載荷即可應(yīng)用測(cè)功設(shè)備配備的測(cè)力裝置測(cè)量，若應(yīng)用其他電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則多使用扭矩測(cè)量?jī)x。 （ 4）陪試變速器的作用 開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu) 對(duì)陪試變速器的要求與機(jī)械封閉式變速器試驗(yàn)臺(tái)不同。在機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)上，陪試變速器的速比一定要與被試變速器相同，而且每次試驗(yàn)時(shí)一定要掛同一擋位。在開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)上，陪試變速器實(shí)際只起到一般升降速器的作用，為了黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 滿足負(fù)載裝置的特性要求，而利用它將轉(zhuǎn)速變到一定范圍。因此，陪試變速器的速比可以與被試變速器不同。這一特點(diǎn)顯示了如下優(yōu)越性：可以選用被試變速器承載能力大得多的變速器做為陪試變速器，使其在試驗(yàn)中根本不會(huì)損壞。這樣，既可以降低陪試變速器的損耗，又能減少拆裝工作量，縮短試驗(yàn)輔助時(shí)間，加快試驗(yàn)進(jìn)度。這一點(diǎn)是閉式變速器試 驗(yàn)臺(tái)難以辦到的。 因此，開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)歸納為： 優(yōu)點(diǎn)：降低陪試變速器的損耗，縮短試驗(yàn)輔助時(shí)間，加快試驗(yàn)進(jìn)度。此外還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便和便于進(jìn)行變負(fù)荷試驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)：試驗(yàn)功率不能循環(huán)，能量不能反饋，而是全變?yōu)闊崮苌⑹У袅耍院碾娏看?，不適用于進(jìn)行大噸位車(chē)輛的變速器試驗(yàn)。 所謂閉式是對(duì)功率或能量封閉循環(huán)而言，按此意義閉式試驗(yàn)臺(tái)又可分為兩類(lèi)：機(jī)械封閉式和電封閉式。 （ 1）電封閉式 電封閉式試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械裝置與開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)相同，但其負(fù)載必須是電機(jī)或者發(fā)電機(jī)，所發(fā)電流通過(guò)控制系 統(tǒng)反饋到驅(qū)動(dòng)電機(jī)或輸入電網(wǎng)，以便達(dá)到能量循環(huán)的目的。因此，電封閉式試驗(yàn)臺(tái)耗能少，適用于大噸位車(chē)輛的變速器試驗(yàn)。 但是，電封閉試驗(yàn)臺(tái)的缺點(diǎn)是操縱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。 （ 2）機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái) 機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)，是目前為止國(guó)內(nèi)汽車(chē)變速器驅(qū)動(dòng)橋齒輪試驗(yàn)中應(yīng)用最多的試驗(yàn)臺(tái)，其結(jié)構(gòu)形式和加載方式有多種方案。介紹如下： 盡管機(jī)械封閉式變速器疲勞試驗(yàn)臺(tái)都是由兩個(gè)輔助齒輪箱、兩個(gè)變速器通過(guò)傳動(dòng)軸和聯(lián)軸器連接而成的，但因其布置方案不同，可以分為如下三種布置方式的機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)， a 方案是兩個(gè)變速器并聯(lián)； b、 c 兩種方案是兩 個(gè)變速器串聯(lián)的。 三種方案各有特點(diǎn)，下面對(duì)它們一一進(jìn)行論述： a 方案的特點(diǎn)是：兩個(gè)輔助齒輪箱的受力情況不同，與變速器第一軸相連的輔助齒輪箱承受的扭矩小，但轉(zhuǎn)速高。與變速器第二軸連接的輔助齒輪箱承受的扭矩大但轉(zhuǎn)速低，這種方案的優(yōu)點(diǎn)是：可以使輔助齒輪箱的速比不等于 1，即讓陪試變速器的扭矩低于被試變速器的扭矩，從而可以大大提高被試變速器的壽命。但因此也會(huì)使試 驗(yàn)臺(tái)的震動(dòng)和噪聲加大，這也是不利的。 方案 b 和 c 相比較，因?yàn)榉桨?b 是輔助齒輪箱與兩個(gè)變速器的第一軸相連，所以受力較小，因而輔助齒輪箱及其內(nèi)部的零件可以尺寸較 小，但是這種方案因?yàn)檩o助齒 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 輪箱和與其相聯(lián)的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較高，所以試驗(yàn)臺(tái)的噪聲和振動(dòng)較大。與之相反， c 方案的兩個(gè)輔助齒輪箱受力雖大但轉(zhuǎn)速較低（尤其是在試驗(yàn)低速擋時(shí)），所以在試驗(yàn)中噪聲小，振動(dòng)輕。因此，可將試驗(yàn)轉(zhuǎn)速提高，加快試驗(yàn)進(jìn)度，只要輔助齒輪箱的設(shè)計(jì)尺寸加大，使其有足夠的使用壽命， c 方案也是可取的。 （ a）兩個(gè)變速器不同軸布置（ b）兩變速器同軸相對(duì)布置（ c）兩變速器同軸相反布置 圖 械封閉式變速器試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三種布置方案示意圖 但是 方案 c 也有一個(gè)不足之處，從上圖可以看出驅(qū)動(dòng)電機(jī)與被試變速器同處在一個(gè)軸上，由于變速器的轉(zhuǎn)速較高，電機(jī)很難達(dá)到變速器各種工況下的轉(zhuǎn)速要求，為此，將方案 c 的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部位移到另外一個(gè)回路軸上，輔助箱內(nèi)采用齒輪傳動(dòng)，電機(jī)輸出軸與大齒輪軸通過(guò)聯(lián)軸器連接在一起，變速器輸入軸與小齒輪軸通過(guò)聯(lián)軸器連接在一起，達(dá)到升速的目的，即下圖所示的為機(jī)械封閉式變速器性能閉式試驗(yàn)臺(tái)的最佳方案。 圖 械封閉式變速器性能閉式試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)布置示意圖 機(jī)械閉式試驗(yàn)臺(tái)與電封閉式試 驗(yàn)臺(tái)相比，它們的共同點(diǎn)就是耗能少，適用于大噸位車(chē)輛的變速器試驗(yàn)，但是電封閉試驗(yàn)臺(tái)操縱控制系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)高，所以很少被采電 機(jī) 齒 輪 箱 加 載 器 齒 輪 箱 傳感器 變速器 傳感器 傳感器 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 用。因此，我們這次選擇機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)，而不選擇電封閉式試驗(yàn)臺(tái)。 機(jī)械閉式與機(jī)械開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)相比，它們有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)為降低陪試變速器的損耗，減少拆裝工作量，縮短試驗(yàn)輔助時(shí)間，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便和便于進(jìn)行變負(fù)荷試驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)為試驗(yàn)功率不能循環(huán)能量不能反饋，而是全部變?yōu)闊崮苌⑹У袅?，所以耗電量大，不適于進(jìn)行較大噸位車(chē)輛的變速器試驗(yàn)，而閉式試驗(yàn)臺(tái)正好彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)，它通過(guò)能量 循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了能量再利用。因而大大節(jié)省了能量，可以進(jìn)行較大噸位的車(chē)輛的變速器試驗(yàn)。但閉式試驗(yàn)臺(tái)缺點(diǎn)是難以降低陪式變速的損耗，為了降低噪聲，必須增大尺寸。但是這些缺點(diǎn)若通過(guò)合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)是可以避免或降低的。 綜上所述，本次設(shè)計(jì)采用機(jī)械閉式試驗(yàn)臺(tái)，是合理的也是最佳的。 動(dòng)系統(tǒng)的工作原理 傳動(dòng)系統(tǒng)組成如圖 示，該試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)矩加載器、兩個(gè)齒輪箱、傳動(dòng)軸和兩個(gè)變速器（一個(gè)被試變速器，一個(gè)陪試變速器）組成的一個(gè)封閉的傳動(dòng)系統(tǒng)。 傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過(guò)程為： 系統(tǒng)工作中應(yīng)控制并讀取轉(zhuǎn)速，一方面在試驗(yàn)中保持系統(tǒng)工作轉(zhuǎn)速不變，另一方面要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行多種轉(zhuǎn)速情況下試驗(yàn)，因此應(yīng)選擇調(diào)速電機(jī)并采用操縱方便數(shù)據(jù)讀取準(zhǔn)確的單片機(jī)通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模式輸入。 為使小功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)能正常驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，保持系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且保證所測(cè)試變速器滿足在實(shí)際狀態(tài)工作的條件，應(yīng)事先給系統(tǒng)加載，以使內(nèi)部保持有相當(dāng)?shù)膬?nèi)力 轉(zhuǎn)矩，因此設(shè)有轉(zhuǎn)矩加載裝置，轉(zhuǎn)矩加載裝置形式多樣，傳統(tǒng)的加載方式為平衡力矩加載法和行星齒輪加載法，在應(yīng)用中不便于對(duì)變速器進(jìn)行 加載，為使加載方式可靠、操縱方便，本課題采用蝸輪蝸桿加載方式。通過(guò)旋轉(zhuǎn)蝸桿和觀察轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器上的讀數(shù)，控制加載力矩的大小。另外，由于蝸輪蝸桿的相互制約，系統(tǒng)被鎖死，保持系統(tǒng)儲(chǔ)備內(nèi)力而不運(yùn)轉(zhuǎn)。 工作時(shí)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。動(dòng)力既經(jīng)輔助齒輪箱經(jīng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)變速器輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)并同時(shí)帶動(dòng)輔助齒輪箱從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。由于變速器輸入軸和輸出軸轉(zhuǎn)速不同，為保證系統(tǒng)主動(dòng)部分軸及齒輪轉(zhuǎn)速一致，特增加一臺(tái)陪試變速器，而且保持兩臺(tái)變速器相對(duì)布置即被試變速器的輸出軸和陪試變速器的輸出軸相連，動(dòng)力傳遞的方式是： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 力傳遞路線 則所測(cè)機(jī)械效率為 : =12 （ 度、強(qiáng)度和潤(rùn)滑試驗(yàn) 這些試驗(yàn)為長(zhǎng)期試驗(yàn)，一方面要測(cè)定變速器工作到疲勞失效的時(shí)間及早期失效發(fā)生的部位，另一方面要根據(jù)觀察并測(cè)定在各擋位工作參數(shù)的變化情況。由于變速器從開(kāi)始正 常工作到發(fā)生疲勞失效需很長(zhǎng)的時(shí)間，因此在試驗(yàn)臺(tái)上需要按與實(shí)際相近的循環(huán)作長(zhǎng)期連續(xù)的工作。在此期間要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)尤其是對(duì)箱體的冷卻。 動(dòng)電機(jī)的選擇 作條件 本試驗(yàn)臺(tái)選擇寶來(lái)（ 動(dòng)擋）汽車(chē)變速器技術(shù)參數(shù)為基準(zhǔn)。該車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率 120800r/大轉(zhuǎn)矩 220Nm/4700r/了滿足試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用的廣泛性，選擇儲(chǔ)備系數(shù) K= 寶來(lái)汽車(chē)的各擋傳動(dòng)比如下表所示。 表 來(lái)汽車(chē)各擋傳動(dòng)比 擋 位 1 檔 2 檔 3 檔 4 檔 5 檔 倒 檔 傳動(dòng)比 選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型 試驗(yàn)臺(tái)總傳動(dòng)效率等于各傳動(dòng)件傳動(dòng)效率的乘積，查閱相關(guān)手冊(cè)得齒輪傳動(dòng)的效率為 動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率為 速器的傳動(dòng)效率為 軸器的傳動(dòng)效率為 試驗(yàn)臺(tái)總傳動(dòng)效率 = 試驗(yàn)臺(tái)在工作過(guò)程中損失的功率由電機(jī)提供，根據(jù)寶來(lái)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率120800r/定電機(jī)所需容量為： P (1120 機(jī)的電動(dòng)機(jī) 第一輔助齒輪箱主動(dòng)齒輪軸 被試變速器輸入軸 被試變速器輸出軸 陪試變速器輸出軸 第二輔助齒輪箱主動(dòng)齒輪軸 陪試變速器輸入軸 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 儲(chǔ)備系數(shù) K=所選電機(jī)功率為： 由同步轉(zhuǎn)速為 1500r/查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)后，選用驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)為參數(shù)為：額定功率 42載轉(zhuǎn)速 1480r/轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 m；最大轉(zhuǎn)矩 m。 感器型號(hào)的選擇 在進(jìn)行變速器性能試驗(yàn)時(shí)，需要一個(gè)裝置能夠記錄加載器加載轉(zhuǎn)矩的大小、顯示電機(jī)提供轉(zhuǎn)速是否達(dá)到了變速器在不同擋位時(shí)需要的轉(zhuǎn)速，以及工作后陪試變速器輸入軸的轉(zhuǎn)矩， 比較被試變速器輸入軸轉(zhuǎn)矩與陪試變速器輸入軸的轉(zhuǎn)矩就可得到變速器的效率。因此需要在被試變速器輸入軸前、陪試變速器輸入軸后連接轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器。由于市面上傳感器的型號(hào)很多，只需根據(jù)需要選擇一個(gè)能夠滿足要求的傳感器即可。 扭矩傳感器通過(guò)彈性軸、兩組磁電信號(hào)發(fā)生器，把被測(cè)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成具有相位差的兩組交流電信號(hào)，這兩組交流電信號(hào)的頻率相同且與軸的轉(zhuǎn)速成正比，而其相位差的變化部分又與被測(cè)轉(zhuǎn)矩成正比。將傳感器的這兩組電信號(hào)用專(zhuān)用屏蔽電纜線送入 扭矩測(cè)量?jī)x或裝有扭矩卡的計(jì)算機(jī)，即可得到轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及功率的精確值。 扭矩傳感器與 扭矩儀或 配