液壓機械變速箱閉式試驗臺設(shè)計

優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙） 1 液壓機械變速箱閉式試驗臺設(shè)計  摘  要  隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，變速箱作為汽車的重要傳動部件，其操作性、傳動性與安全性日顯重要，為了縮短汽車變速箱的開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，本論文以河南科技大學(xué)研發(fā)的 1302統(tǒng)為基礎(chǔ)，對液壓機械變速箱的檢測項目及檢測方法進行了研究，設(shè)計和研發(fā)了“汽車變速箱性能檢測系統(tǒng)”。本論文由以下幾個部分組成：  1系統(tǒng)的組成  試驗臺由直流電動機提供動力，利用快速安裝機構(gòu)定位、安裝被測試的 轉(zhuǎn)矩傳感器作為力矩檢測裝置，選用直流發(fā)電機為加載裝置，然后根據(jù) 動力輸 出與加載裝置的工作需求設(shè)計升速箱。  2信號采集與處理  利用本校車動學(xué)院開發(fā)的 據(jù)采集系統(tǒng)采集 輸入、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩、油壓、流量、溫度等參數(shù)，為試驗提供參考數(shù)據(jù)。通過 A/計算機屏幕顯示。  根據(jù)以上分析，綜合現(xiàn)有控制方案的特點的基礎(chǔ)上給出了一種新型的變速箱試驗臺控制方案 直流電封閉機械傳動試驗臺，并深入分析了其組成和工作原理，給出了硬件結(jié)構(gòu)圖和工作原理圖，在此基礎(chǔ)上根據(jù)模擬加載技術(shù)的要求提出了實現(xiàn)模擬加載功能的技術(shù)方案，對其中的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了技術(shù)分析。該試驗臺實用性強，具有 很高的推廣價值。  關(guān)鍵詞： 功率封閉，電加載，變速箱，能量反饋  優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 2 F of of is In to of of MT 302R as on a a of we s in s is by of of J s to as an a to of s or to be to , on of of C is an to of of is to 秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 3 目  錄  摘要      前言   3 第一章  概   述 4 計（或研究）的依據(jù)或意義 4 內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況   4 題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容   5 第二章  液壓機械無級變速箱的結(jié)構(gòu)原理及功用   6 壓機械變速箱的傳動原理及其功用 6 壓機械變速箱的結(jié)構(gòu)原理圖 7 第三章  變速箱試驗臺設(shè)計方案研究   8 試驗臺方案的確定   8 試驗臺的組成及其基本功能   10 試驗臺工作原理與 能參數(shù)的測定   11 動力輸入 (電動機 ) 的計算與選擇 12 聯(lián)軸器的計算與設(shè)計   15 變速箱快速安裝機構(gòu)設(shè)計   18 傳動機構(gòu)的計算與設(shè)計 19 加載裝置（發(fā)電機）的計算與選擇   20 試驗臺所用傳感器的選擇 20 第四章  升速箱的計算與設(shè)計 23 速箱的概述 23 輪組的設(shè)計與校核   24 的設(shè)計與校核   29 承的計算與選擇 29 的計算與選擇   30 步器的設(shè)計   31 設(shè)計總結(jié) 33 本次設(shè)計主要工作   33 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 4 本次設(shè)計創(chuàng)新點 33 參考文獻   34 致謝   35 附錄   36 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 5 前  言  車輛傳動試驗臺是對車輛傳動系的主要傳動部件和裝置變速器、差速與轉(zhuǎn)向部件等進行綜合性能測試的試驗設(shè)備。通過試驗來檢驗 傳動裝置設(shè)計的合理性，加工、制造、裝配和調(diào)試的工藝性。對試驗結(jié)果的深入分析有助于了解和評定傳動部件和裝置的綜合機械性能，同時也為工程設(shè)計人員提供實踐的參考資料和設(shè)計依據(jù)。隨著車輛傳動系向高速比、大功率、低噪聲等方向的飛速發(fā)展，人們對于車輛傳動系的性能提出了更高的要求，因此，對傳動試驗臺的深入研究具有重要的實際應(yīng)用意義。  國外較早地開始了這方面的研究，如除美國 司在五十年代就設(shè)計出的用輪系作為加載系統(tǒng)的傳動試驗臺的方案之外，比較著名的還有美國國家航空航天局 (屬的 究中心、前 蘇聯(lián)中央機械制造與設(shè)計研究院、美國通用動力公司、德國 司、日本明電舍動力公司、日本豐田汽車公司、美國伊利諾斯大學(xué)機械工程系、法國 司等。從試驗臺方案的設(shè)計到最終的樣品制造他們都進行了大量的研究工作，形成了系列化的設(shè)計模式。  與國外相比，國內(nèi)對于傳動試驗臺的研究起步相對較晚。研究工作始于八十年代初期。國內(nèi)較早從事這方面研究工作的主要單位有北京理工大學(xué)、重慶大學(xué)、鄭州機械研究所、長春汽車研究所、西安重型機械研究所、西安理工大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、四川工業(yè)學(xué)院、西安減速機廠、西安公路交通大學(xué)等 單位。他們先后建立起了各種形式的傳動試驗臺，這些試驗臺的建立從理論上和實踐上都取得了很大的進步，積累了豐富的經(jīng)驗，代表著我國機械傳動試驗設(shè)備的發(fā)展水平。  本次設(shè)計試驗臺屬于傳動系試驗臺的一部分，它能實現(xiàn) 200內(nèi)的液壓機械變速箱（ 試驗，可以完成國家和汽車行業(yè)規(guī)定的變速箱各項性能參數(shù)的測量與檢測，在此設(shè)計論文中將采用電動機為此系統(tǒng)提供輸入功率的源動力，相應(yīng)負載裝置采用發(fā)電機；自行設(shè)計升速柜來穩(wěn)定發(fā)電機轉(zhuǎn)速使其處于一直工作狀態(tài)；采用“ 直流發(fā)電、直流能量反饋 ”的封閉式變速器加載試驗臺方案；采用電子技 術(shù)和現(xiàn)代控制理論來實現(xiàn)試驗過程的自動控制；采用本校車輛研究所開發(fā) 量系統(tǒng)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集。  優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 6 第一章  概   述  計（或研究）的依據(jù)與意義  一、汽車變速器系統(tǒng)綜合試驗臺研究的依據(jù)  汽車變速器系統(tǒng)綜合試驗臺的研究必須滿足國家及行業(yè)對汽車變速器性能試驗的要求 ,其依據(jù)的標準主要有 : 車機械變速器臺架試驗方法  車變速器分動器總成及其齒輪質(zhì)量分等  二、本次設(shè)計（或研究）液壓機械無級變速箱試驗臺的意義  進入    世紀以來，隨著高新技術(shù)的應(yīng)用和電子信息技術(shù)的滲透，  世界拖拉機產(chǎn)品的十大技術(shù)發(fā)展亮點之一：全動力換擋變速箱將作為拖拉機的標準裝備，液壓無級傳動系得到廣泛應(yīng)用。 參照中華人民共和國汽車行業(yè)標準，以及機械液壓雙功率流轉(zhuǎn)向裝置的特點，為從事開發(fā)、試驗研究等必須對變速箱完成性能測試試驗，故迫切需要設(shè)計一套操縱簡單，成本低廉，有一定自動化程度的試驗臺系統(tǒng)。  變速箱試驗臺是對變速器進行綜合性能測試的試驗設(shè)備。通過試驗來檢驗變速箱設(shè)計的合理性，加工、制造、裝配和調(diào)試的工藝性。對試驗結(jié)果的深入分析有助于了解和評 定變速箱的綜合機械性能，同時也為工程設(shè)計人員提供實踐的參考資料和設(shè)計依據(jù)。因此，對變速箱試驗臺的深入研究具有重要的實際應(yīng)用意義。  同時，變速箱試驗臺的研究發(fā)對變速箱生產(chǎn)廠商更加重要。廠商必須在變速箱總裝完成之后進行性能檢驗 ,以避免在用戶使用中出現(xiàn)質(zhì)量問題。這樣可有效控制產(chǎn)品質(zhì)量，減少售后服務(wù)的工作量，節(jié)約資金，降低成本，提高產(chǎn)品的市場信譽度。采用加載試驗臺作為變速箱的性能檢驗設(shè)備 ,更接近變速箱的實際使用工況 ,在國外早已普遍應(yīng)用，近些年來我國的部分生產(chǎn)廠商也開始使用加載試驗臺對變速箱進行檢驗。因此 ,結(jié)合本次畢 業(yè)設(shè)計開發(fā)了一套性能良好的檢測設(shè)備 加載試驗臺。  內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述  目前，國內(nèi)外變速箱試驗臺測試系統(tǒng)大多是針對機械式、 變速箱，采用傳統(tǒng)機械式的機械封閉式機械傳動試驗臺、電機組實現(xiàn)回饋的變速箱試優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 7 驗臺、變頻器實現(xiàn)能量回饋的變速箱試驗臺等測試系統(tǒng)。   近年來，國內(nèi)對車輛變速箱試驗臺的研發(fā)取得了長足的進步，但也還存在著一些不足，主要集中在以下方面：首先，對試驗臺的動態(tài)性能研究不足，變速器試驗臺自動化程度低、人機界面不友好、測試過程依賴于測試者的 經(jīng)驗；其次，對計算機的應(yīng)用主要集中在對試驗系統(tǒng)進行監(jiān)測、控制、信號采集與數(shù)據(jù)處理、模擬加載等方面，但試驗臺的自動化程度、測試精度有待提高；再次，檢測手段落后，檢測效率低，不能滿足生產(chǎn)、研發(fā)需要；最后，國內(nèi)對液壓機械無級變速器（ 電機加載試驗臺的研發(fā)較少。  次課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容    完成液壓機械變速箱閉式試驗臺總體布置設(shè)計；    完成對新型變速箱（ 性能試驗；    試驗臺吸收功率： 200速 200 /分；    對液壓機械變速箱閉式試驗臺的試驗原理進行設(shè)計，選擇發(fā)電機為功率吸收裝置和其他組件；設(shè)計或選擇變速裝置；    數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和處理用本校車輛研究所開發(fā)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。  第二章  液壓機械無級變速箱的結(jié)構(gòu)原理及功用  優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 8 壓機械變速箱的傳動原理及其功用  一、液壓機械變速箱的傳動原理：  液壓機械無級變速傳動以液壓機械式無級自動變速器 (主，主要由多檔自動變速器、液壓變量泵和 定量馬達構(gòu)成的液壓變速裝置、將機械和液壓動力合成的行星齒輪機構(gòu)三部分構(gòu)成。液壓機械傳動是一種液壓功率流與機械功率流并聯(lián)的新型傳動形式，通過機械傳動實現(xiàn)傳動高效率，通過液壓傳動與機械傳動相結(jié)合實現(xiàn)機械傳動無級變速。  二、液壓機械變速箱的功用：  與傳統(tǒng)的機械式變速器相比，液壓機械式無級自動變速器有以下特點：  能自動適應(yīng)負荷和行駛阻力的變化，實現(xiàn)無級調(diào)速，保證發(fā)動機工作在最佳工作點，有利于提高其動力性、燃油經(jīng)濟性和工作效率。  以液體為傳力介質(zhì)，使傳動系動載大為減輕，易防止超載和發(fā)動機熄火，可大大提高有關(guān)零部件 的壽命，對工作條件惡劣的農(nóng)業(yè)機械和工程機械尤為重要。  行駛平穩(wěn)，能吸收衰減振動、沖擊和噪聲，提高乘坐舒適性。  能以很低的車速穩(wěn)定行駛，可提高壞路上的通過性和低速作業(yè)質(zhì)量。  操作輕便，便于實現(xiàn)換檔自動化，降低駕駛員勞動強度。  體積小，重量輕，慣性小，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省材料，易于布置。  國外實際試驗資料表明：裝備無級自動變速器的拖拉機的作業(yè)性能顯著提高，不僅能降低操作強度，提高車輛作業(yè)速度，改善作業(yè)質(zhì)量，而且可以大幅度提高拖拉機的動力性和燃油經(jīng)濟性，統(tǒng)計對比數(shù)據(jù)表明生產(chǎn)效率提高12 16%，燃油消耗率降低 8 10%，具有明顯經(jīng)濟性，并減少了排放。其中根據(jù)日本小松公司的相關(guān)資料表明：液壓機械傳動與液力機械傳動相比，轉(zhuǎn)載作業(yè)量最大可提高 30% ，燃料經(jīng)濟性最大可提高 25% 。  壓機械變速箱的結(jié)構(gòu)原理圖  優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 9 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 10 第三部分   變速箱試驗臺設(shè)計方案研究  驗臺方案的確定  試驗臺可以根據(jù)是否具有功率流的反饋分為開放式、封閉式兩種試驗臺。下面就這兩種試驗臺進行比較：  一、 開放式試驗臺是由主電動機拖動傳動裝置再帶動加載裝置工作，雖然系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 ,但是系統(tǒng)輸入的試驗功率幾乎全部被加載裝置消耗 ,耗能大 ,不宜進行大功率加載試驗 ,決定采用能量回送的封閉式方案。  二、 封閉功率流式試驗臺是一種在室內(nèi)評定機械傳動元件及其系統(tǒng)性能的試驗設(shè)備，主要作用： 確定耐久性和研究各種因素（例如，設(shè)計因素、制造因素、材料、潤滑條件等）對耐久性的影響； 確定傳動效率和研究各因素（例如，負荷、轉(zhuǎn)速、潤滑條件等）對傳動效率的影響。封閉功率流式試驗臺除了具有開放功率流式的優(yōu)點外，還具有節(jié)能的優(yōu)點，節(jié)能效果可達50%左右，因而它適用于較大功率的被試裝置進行長期的運轉(zhuǎn)試驗。  封閉 式試驗臺可分為機械封閉式和電封閉式試驗臺兩大類。  1 機械封閉式試驗臺是通過系統(tǒng)中各齒輪之間產(chǎn)生嚙合力 ,使得機械功率得到循環(huán)利用 ,達到節(jié)能目的 (圖 1)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,傳動效率低 ,能量損耗大 ,且力矩不易控制。（ 圖 3械封閉式機械傳動試驗臺結(jié)構(gòu)圖 ）  2 電封閉式加載試驗臺 ,是由電動機或電機組作為源動力帶動傳動裝置 ,再帶動發(fā)電機或發(fā)電機組工作 ,通過產(chǎn)生電磁制動轉(zhuǎn)矩進行加載 ,并將發(fā)出的電能回送電網(wǎng)形成封閉系統(tǒng) ,達到節(jié)能的目的。通常為以下二種形式：    采用“直流電動機 +直流發(fā)電機 +直流電動機 +交流發(fā)電機”方式驅(qū)動變速箱 ,并將作為機械負載的交流發(fā)電機發(fā)出的電能反饋電網(wǎng) ,以達到能量回饋的目的 (圖 3但機組多導(dǎo)致系統(tǒng)效率低 ,致使能量利用率降低 ,能量回收效益差、初始投資昂貴、占地面積大等。  優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 11 （ 圖 3用電機組實現(xiàn)回饋的變速箱試驗臺結(jié)構(gòu)圖 ）    采用“變頻器 +交流電動機”驅(qū)動試驗變速箱 ,發(fā)出的電能經(jīng)變頻器送回交流電網(wǎng) ,實現(xiàn)能量反饋 (圖 3但需要價格較高的大功率變頻電機和 變頻器 ,購置及維護成本也高。  （圖 3用變頻器實現(xiàn)能量回饋的變速箱試驗臺結(jié)構(gòu)圖）  最終控制方案的確定：  從以上分析可知 ,電封閉式加載方案更勝一籌 ,它可將一部分電能返回電網(wǎng) ,節(jié)能效果好 ,但也存在一些問題 ,特別是由于電能要返回電網(wǎng) ,并網(wǎng)發(fā)電對電氣設(shè)備運行的同步、同相的要求較高 ,導(dǎo)致電氣設(shè)備復(fù)雜 ,工作可靠性差 ,上述加載方案都不太理想。為此 ,我們通過對試驗設(shè)備和相關(guān)技術(shù)的仔細研究 ,提出了一種力矩控制方便、低成本且可以實現(xiàn)能量回饋的系統(tǒng)設(shè)計方案 ,即“  直流發(fā)電、直流能量回饋 ”方案 (圖 3該方案 是將直流發(fā)電機發(fā)出的電能 ,通過穩(wěn)壓后直接回饋給作為動力的直流電動機。  從節(jié)能的角度而言 ,能量回饋電網(wǎng)和減少電網(wǎng)的供電是一樣的效果 ,但由于該設(shè)計方案將能量直接回饋到直流電動機而不是電網(wǎng) ,避免了并網(wǎng)發(fā)電對電氣設(shè)備運行的同步同相要求的難題 ,所以具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、能量損耗小、力矩控制容易等優(yōu)點。  本系統(tǒng)中 ,直流電動機拖動試驗變速箱 ,輸出轉(zhuǎn)速、力矩等測試要求數(shù)據(jù)由人通過微機監(jiān)控操作界面給定 ,試驗變速箱的輸出軸連接到升速箱， ,變換到合適的轉(zhuǎn)速 ,以帶動直流發(fā)電機。直流發(fā)電機此刻處于發(fā)電狀態(tài) ,為變速箱提供一個電磁阻轉(zhuǎn) 矩。 通過調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流的大小 ,從而改變電磁阻轉(zhuǎn)矩的大小 ,以達到電加載控制的目的 。  優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 12 （圖 3流發(fā)電、直流能量回饋）  驗臺的組成及其基本功能  一、試驗臺的基本構(gòu)成 ：  主要由原動機、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、變速箱、被測轉(zhuǎn)向裝置、升速箱，功率吸收裝置，聯(lián)軸器、信號采集與控制系統(tǒng)等組成。  二、試驗臺的基本功能：  根據(jù)國家標準與傳動系裝車需要完成的性能試驗，本傳動試驗臺需要具備的功能如下：  （ 1）能用于 200下的工程機械、拖拉機和汽車變速箱性能試驗，能對雙功率流無級變速裝置進行檢測 ，并實現(xiàn)動態(tài)加載。  （ 2） 由計算機操縱控制，具有模擬發(fā)電機的調(diào)速特性等能力。  （ 3）具有高度的自動化水平，能自動完成傳感器標定，自動完成選定試驗，實時控制，實時顯示或打印轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、油溫、油壓、油耗等，自動繪制出被測變速器在模擬試驗中的有關(guān)動態(tài)特性曲線和換擋過程曲線。  （ 4）能夠?qū)υ囼炁_狀態(tài)進行自診斷，具有軟硬件報警系統(tǒng)。  （ 5）顯示與控制界面友好，便于操作。  驗臺工作原理與 能參數(shù)的測定  一、工作原理：  試驗臺主要由直流電動機、直流發(fā)電機、整流電路、被試傳動裝置、轉(zhuǎn)速  試裝置等部分組成。整流電路將三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 13 供給電動機 ,從而拖動轉(zhuǎn)速 試傳動裝置和直流發(fā)電機運轉(zhuǎn) ;被試傳動裝置的輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù) (如扭矩、轉(zhuǎn)速等量 )由轉(zhuǎn)速 陪試裝置則被用來調(diào)整電動機和發(fā)電機的轉(zhuǎn)速比 ,以保證發(fā)電機始終處于工作狀態(tài)。試驗時 ,發(fā)電機產(chǎn)生的電能被重新送回給電動機 ,能量在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動 ,故稱其為封閉功率流型試驗臺。  試驗中 ,直流電動機輸出的動力 ,經(jīng)扭矩傳感器、被試傳動裝置、陪試裝置后 ,傳遞至發(fā)電機 ,發(fā)電機重新將其轉(zhuǎn)換為電能。對于被試裝置來說 ,發(fā)電 機即為其試驗負載。發(fā)電機產(chǎn)生的電磁阻力矩阻礙被試傳動裝置的運轉(zhuǎn) ,該電磁阻力矩也就成為負載扭矩 ,其大小可由下式計算： T = （ 1）式中 , 電機力矩常數(shù) ; 為勵磁磁通 ; 電樞電流。由式 (1)可見 ,T 為和 函數(shù) ,因此發(fā)電機可作為被試傳動裝置的可變負載 ,可以給被試裝置加上不同大小的試驗載荷。  二、  能參數(shù)的測定：  在理論的分析基礎(chǔ)上可以在試驗臺架上可以測定以下特性曲線，其他的還可以生產(chǎn)或研究需要增減部分功能。其可以測定的特性曲線如下：  （ 1）傳動效率與輸出 速度關(guān)系曲線；（ 2）扭矩比與輸出速度曲線；  （ 3）輸入速度與輸出速度曲線；（ 4）輸出扭矩與輸出速度曲線；  （ 5）空載損耗與輸入速度曲線；（ 6）變速器液壓油的油溫、油壓測量；  （ 9）變速箱的變速范圍與 無級變速特性曲線 等。  試驗中需測取的參數(shù)主要有：變速箱輸入軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，變速箱輸出軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，測功機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，變速器液壓泵的輸入轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，液壓馬達的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，變速器內(nèi)的五個轉(zhuǎn)速，油壓，泵、馬達的排量，液壓油溫等。  信號采集與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用本校車動學(xué)院研究所開發(fā)的 據(jù)采集系統(tǒng)  優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 14 力輸入 (電動機 ) 的計算與選擇  現(xiàn)代的車輛變速箱試驗臺原動力主要采用電動機或者與原車輛相同的發(fā)動機。原動機采用電動機，相應(yīng)負載裝置采用發(fā)電機。由于直流電動機具有易于控制、運行平穩(wěn)和機械特性硬等優(yōu)點，因此在傳動試驗臺中處于主導(dǎo)地位。  直流電動機具有易于控制、運行平穩(wěn)和機械特性硬等優(yōu)點，若加載裝置采用直流發(fā)電機，則直流發(fā)電機發(fā)出的電能可以直接回饋給電動機，不需要逆變環(huán)節(jié)，可構(gòu)成電封閉試驗臺。這樣可以大大地簡化試驗臺的組成，節(jié)約電能，降低系統(tǒng)復(fù)雜程度。且采用電動機其噪聲較小，對工作環(huán)境污染小；調(diào)速 范圍廣，易于平滑調(diào)速；啟動、制動和過載轉(zhuǎn)矩大；易于控制，可靠性較高。另外，采用電動機可以較好的應(yīng)用電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論來實現(xiàn)試驗過程的自動控制，如電動機的啟動、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、力矩調(diào)節(jié)以及試驗過程的自動監(jiān)測、保護等功能。  原動機采用內(nèi)燃發(fā)動機，可以直接將要與原變速器配套使用的單片機等控制系統(tǒng)用于變速箱的性能測試，發(fā)動機本身的工作狀態(tài)的變化較電動機更能接近實際。但發(fā)動機本身的工作狀態(tài)將對整個測試系統(tǒng)的測試精度及測試的可重復(fù)性帶來極大的影響，發(fā)動機本身較電動機的可控性較差，噪聲高，對環(huán)境污染嚴重。  由以上分析可知， 直流電動機機械特性、調(diào)速性能教好，調(diào)速控制方便易實現(xiàn)，是一種較好的動力驅(qū)動源，所以本次試驗臺的原動力采用直流電動機。  電動機的選擇范圍應(yīng)包括：電動機的種類、型式、容量、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速及其各項經(jīng)濟指標等，而且應(yīng)該對這些參數(shù)進行綜合考慮。  一、  電動機的種類：（ 參看圖  根據(jù)分析各種電動機的機械特性曲線圖以及結(jié)合工程車用柴油發(fā)動機的全程調(diào)速特性，綜合考慮之后采用優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 15 直流他勵電動機 作為原動機，其機械特性曲線圖如下：當  T 增大時 n 減小，但由于他勵電動機的電樞電阻 小，所以在負載變化時，  轉(zhuǎn)速  n 的變化不大，屬硬機械特性。  二、  確定電動機的功率和型號：  電動機的功率選擇是否恰當，對電動機的正常工作和經(jīng)濟性都有影響。功率選得過小，不能保證工作機的正常工作或是電動機長期過載而過早損壞；功率選得過大，則電動機價格高，且經(jīng)常不在滿載下運行，電動機效率和功率因數(shù)都較低，造成資源浪費。電動機功率的確定，主要與載荷大小、發(fā)熱、工作時間長短有關(guān)。一般選擇時，保證電動機的額定功率 套設(shè)計（圖紙）加 29358737 16 所需功率 使     電動機的所需功率按下述方法計算：  工作機所需的輸入功率（ ：  1000 或   1000  式中， F（ N）、 M（ Nm）分別為工作機的驅(qū)動力、驅(qū)動力矩；（ m/s）、（ s）分別為工作機驅(qū)動構(gòu)件的速度、角速度。依照本次設(shè)計任務(wù)書規(guī)定：試驗臺吸收功率  200 速 n（ 200r/參考車型：東方紅 1502 型  橡膠履帶式拖拉機，其發(fā)動機功率  118 定轉(zhuǎn)速  n = 2300 r/傳動系平均輸入功率為 110  則動機的所需功率為：     式中 , 機所需的輸入功率，參考上述車型的傳動系平均輸入功率 110   110選機械設(shè)計實用手冊和設(shè)計任務(wù)書，選直流發(fā)電機為加載裝置，取  115電機型號為： 102，其工作效率： 89%，即 w = 89% 。而為傳動裝置及工作機的總效率的乘積。    = 1 2 3 4   。 （ 3 式中， 1 、 2、 3、 4、 w 分別為聯(lián)軸器、液壓機械變速箱、傳動軸、升速箱和工作機 效率。根據(jù)常用機械傳動形式和軸承效率的概率值表查得 1 =  2 =  3 =  4 =  w =代入 式中得：  = 1 1 2 3 4 w =     =110  149選機械設(shè)計實用手冊，選取直流電動機的型號為： 250 12，其參數(shù)如下：  額定功率 160 ；    額定電壓 V： 440 ；額定電流 A： 399 ；               轉(zhuǎn)速 /最高轉(zhuǎn)速  r/ 1500/2100 ；        勵磁功率 W： 2560；       飛輪轉(zhuǎn)矩  88 。               安裝形式： 定轉(zhuǎn)矩   9550  m 外  形  尺  寸  （  P B B D D L 60 24 490 95 866 380 430 25 975 1285 1696 安  裝  尺  寸（  A B C D E F G  K M N S 孔 T 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 17 數(shù)  406 775 168 85 170 22 76 14 250 24 600 550 24 8 6 軸器的計算與設(shè)計  聯(lián)軸器就是聯(lián)接兩軸 (或聯(lián)接軸與回轉(zhuǎn)件 )并在傳遞轉(zhuǎn)矩過程中一同回轉(zhuǎn)而不脫開的一種裝置。一般聯(lián)軸器是根據(jù)載荷情況、計算轉(zhuǎn)矩、軸直徑和工作轉(zhuǎn)速來選擇。計算轉(zhuǎn)矩  K T = K 9550  n   NM）  T 理論轉(zhuǎn)矩（ NM）；    公稱轉(zhuǎn)矩（ NM）；    計算 轉(zhuǎn)矩（ NM）；  驅(qū)動功率（     n 工作轉(zhuǎn)速（ r/m）；  K 工況系數(shù)，按均勻載荷選取， K 的取值范圍（ 取 K=合本次設(shè)計任務(wù)的試驗參數(shù)及試驗工況選擇梅花型彈性聯(lián)軸器。根據(jù)前一小節(jié)計算所得的電動機參數(shù)可知，  電動機的額定轉(zhuǎn)矩  T = NM）則  K T =  1273 （ NM）  電動機輸出軸的軸徑 D = 85 考機械設(shè)計實用手冊 ， 選用 梅花彈性聯(lián)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 18 軸器 。  一、 結(jié)構(gòu)和特點：  梅花形彈性塊聯(lián)軸器是由帶凸爪的形狀相同的兩個半聯(lián)軸器和梅花形彈性元件組成，將梅花形彈性元件置于兩個半聯(lián)軸器的凸爪之間以實現(xiàn)聯(lián)接，如（ 圖 3示。梅花瓣的橫截面一般是圓形，亦可制成矩形或扇形。聯(lián)軸器工作時，梅花瓣受壓。單向運轉(zhuǎn)時只有半數(shù)花瓣參與工作，半數(shù)不承載；反向運轉(zhuǎn)時，亦是如此。  梅花形彈性塊材料一般是聚酣型聚氨醋，它具有很好的耐磨、耐蝕和耐沖擊性能，只是彈性較橡膠稍差。有時亦采用丁精橡膠或鑄型尼龍制作彈性塊。半聯(lián)軸器通常采用金屬材料，在化工行業(yè) 用酚醛樹脂制作半聯(lián)軸器。  梅花形彈性塊聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)少，徑向尺寸小，不需潤滑 ;彈性塊受壓，承載能力較高。但更換易損件梅花形彈性塊時，需軸向移動半聯(lián)軸器。梅花形彈性塊聯(lián)軸器對所聯(lián)兩軸的徑向和角向偏移有一定的補償能力，但不大；軸向補償量較大些。這種聯(lián)軸器適用于起動頻繁、正反向運轉(zhuǎn)、中速和中小功率的傳動軸系，聯(lián)接同軸線的兩軸；不適用于重載，更換彈性塊和兩軸對中困難的場所。適于工作環(huán)境溫度范圍為 35 +80  。  二、梅花形彈性聯(lián)軸器的強度計算：   梅花形彈性塊聯(lián)軸器的計算主要是彈 性塊的強度計算。彈性塊的擠壓應(yīng)力及擠壓強度條件式如下：  p C 14 3式中： p 彈性塊花瓣的擠壓應(yīng)力 (    聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩（ N   梅花瓣中心分布圓直徑 (； Z  梅花瓣數(shù)目；  d  梅花瓣的直徑 (若為矩形或扇形瓣，則為瓣的徑向?qū)挾?B)  (  h  梅花瓣的軸向長度 ( 。若材料為聚酷型聚氨醋，取，若材料 為橡膠，可取  材料為鑄型尼龍，  取  式中    1273 N       （  85 = 170   優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 19 d =（ =  42.5   h = 85     Z = 8 ；  代入上式（ p =   = 表選用硬度邵氏A 為 70 的聚氨酯。  三、梅花形彈性塊聯(lián)軸器的主要尺寸關(guān)系 圓形瓣（ 參看圖 3  聯(lián)軸器外徑 D=（  4） d l ；式中 d l 聯(lián)軸器軸孔直徑。    圓形瓣中心分布圓直徑 （  d l ；    圓形瓣的直徑 d = (    圓形瓣的軸向長度 h =（    圓形瓣的數(shù)目 Z = 4 一 14 ；    聯(lián)軸器總長  (d l 。  四、本次設(shè)計所選 梅花彈性聯(lián)軸器主要參數(shù)如下：（選用標準值）  a公稱轉(zhuǎn)矩（ NM）： 1800 ；         n（ r/m）： 3300；  c. 軸孔直徑 d l,   85 ； Y 型 L=142；Z， J 型  132 ；                  e轉(zhuǎn)動慣量（  f.  394                    g. D = 230  h.  180              i. h = 85            j.  Z = 8 。  其中，主動端： Z 型軸孔， A 型鍵槽，軸孔直徑  85 軸孔長度  132 從動端： Y 型軸孔， B 型鍵槽，軸孔直徑  80 軸孔長度  142 標記：  85527291 4 280 1 3 285 a G  梅花形彈性塊聯(lián)軸器（ 參看圖 3 1          2            3優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 20 速箱快速安 裝機構(gòu)設(shè)計  安裝機構(gòu)要求定位可靠，安裝快捷、連接牢靠。  接，該試驗臺采用了專門設(shè)計的連接器，詳看試驗臺總裝配圖所示，液壓機械變速箱殼體的前端通過法蘭盤與轉(zhuǎn)矩傳感器相連，并以此作為軸向定位的基準。動力輸出的連接參看 （ 圖 ,軸向定位裝置參看 （ 圖 ,而液壓機械變速箱的縱向定位裝置采用本校車動學(xué)院實驗室通用的調(diào)整機構(gòu) ,請參看試驗臺總裝配圖。  優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 21 動機構(gòu)的計算與設(shè)計  在本次設(shè)計任務(wù)中，傳動機構(gòu)要求傳遞液壓機械變速 箱的最大輸出轉(zhuǎn)矩，并允許液壓機械變速箱輸出軸與加載裝置輸入軸有一定的相對安裝誤差，結(jié)合實際情況，采用了汽車上常見的萬向傳動裝置作為本試驗臺的傳動機構(gòu)，液壓機械變速箱輸出的最大轉(zhuǎn) 矩按式 3算 ，其裝配圖如（ 圖 3示 。（注： 60  a. 當 n = 200 r/， p w  7200  5 09 5 5 0 b. 當 n = 3000r/， p w  0 0  29 5 5 09 5 5 0 (1)、根據(jù)計算結(jié)果并參照機械設(shè)計設(shè)計手冊選用 B 型 160B 83雙十字軸式萬向聯(lián)軸器，其優(yōu)點是允許較大的軸向、徑向的位置度誤差，可用于聯(lián)接兩個不同軸線的重型傳動軸系，其許用的軸間夾角  ( 10 )。  一、選用計算   型雙十字軸式萬向聯(lián)軸器的規(guī)格選擇，一般情況下應(yīng)滿足下式       3當工作載荷為長期的交變 (對稱循環(huán) )轉(zhuǎn)矩時，應(yīng)滿足下式     3式中 計算轉(zhuǎn)矩 KNm；         T 理論轉(zhuǎn)矩 KNm；  K 工況系數(shù) 取 K=           轉(zhuǎn)速系數(shù) 取   軸承系數(shù) 取            軸間夾角系數(shù) 取    公稱轉(zhuǎn)矩 KNm 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 22 二、根據(jù)以上計算結(jié)果選用的 160B 型的參數(shù)如下（單位：   回轉(zhuǎn)半徑D 許用轉(zhuǎn)矩T 軸間角 2 1 2 60 82 140 95 100 15 6 85 60 l1 b h 轉(zhuǎn)動慣量  kgm 重量  長  L 50 20 12 9 585 三、 160B 型聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)圖如下：  載裝置（發(fā)電機）的計算與選擇  根據(jù)本次設(shè)計任務(wù)要求，試驗臺的吸收功率為 0 200時參考東方紅 1502R 橡膠履帶拖拉機 傳動系統(tǒng)平均輸入功率為 100選機械設(shè)計手冊電機部分選取直流他勵發(fā)電機作為本次試驗臺的加載裝置，選用標準功率115號：  一、特性： 勵磁可調(diào) ，電壓調(diào)節(jié)范圍大，適用于要求電壓廣泛 可調(diào)的應(yīng)用場合。工業(yè)上低壓（ 4高壓（ >600V）以上均為他勵。  二、參數(shù)：   額定轉(zhuǎn)速： 1450r/       額定功率： 115 額定電壓： 230V；           額定電流： 500A；  驗臺所用傳感器的選擇  傳感器的選擇是試驗系統(tǒng)一個關(guān)鍵問題，它對系統(tǒng)的測試結(jié)果、控制精度及可靠性等問題都有較大的影響。對于本次試驗主要的傳感器有：轉(zhuǎn)矩傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器以及一些輔助傳感器，如溫度傳感器、壓力傳 感器、流量優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 23 傳感器等。 扭矩與轉(zhuǎn)速傳感器用于測試變速箱輸入、輸出與主減速的輸出轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩，可測得變速器的換檔規(guī)律與傳動系效率，同時和電流傳感器配合用于試驗臺的電模擬加載。 變速器內(nèi)部的轉(zhuǎn)速傳感器主要用于對變速器各部分轉(zhuǎn)速的測量為變速器換段提供依據(jù)。由液壓傳感器測試變速器換檔過程中離合器驅(qū)動油壓的變化，可知變速器的換檔性能，結(jié)合變速器各軸轉(zhuǎn)速，可對液壓系統(tǒng)的工作狀況進行監(jiān)測。 油溫傳感器主要和傳動系油溫控制系統(tǒng)一起用于控制傳動系油溫的恒定。  一、  轉(zhuǎn)矩傳感器  扭矩傳感器主要工作性能指標包括：扭矩測量量程、工作轉(zhuǎn)速范圍、精度等 級、靈敏度、重復(fù)性、線性、動態(tài)特性、過零特性、工作壽命、安裝及環(huán)境適應(yīng)性、抗干擾能力、外型尺寸、重量等。  扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的選取在首先保證傳感器的測量量程與工作轉(zhuǎn)速范圍前提下，應(yīng)優(yōu)先選取 精度等級、靈敏度高，可重復(fù)性、線性、動態(tài)特性好，質(zhì)量輕體積小動態(tài)傳感器。其 被測值應(yīng)盡可能接近所選傳感器的最佳測量范圍，即滿量程的三分之二左右 （ 如 感器的最佳測量范圍在 近 ） 。另外，選用傳感器規(guī)格還要考慮被測對象的最大轉(zhuǎn)矩和過載一般不大于額定轉(zhuǎn)矩的 150%。  以原動機 直流電動機額定轉(zhuǎn)速 1500對應(yīng)額定功率 165 ，電動機最大轉(zhuǎn)矩點的發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩可高于額定轉(zhuǎn)矩的 15% ，因此，原動機的最大輸出轉(zhuǎn)矩  )(1 1 7 1%)151(1 5 0 0 1 6 09 5 5 0%)151(9 5 5 0 故該位置的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的額定扭矩  171  據(jù)計算結(jié)果選取 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 ,其參數(shù)列表如下：   額定轉(zhuǎn)矩為： 0   許用轉(zhuǎn)速分別為： 0 轉(zhuǎn)矩 精確度： S   過載能力： 120%FS 工作溫度： 050         滯后： 相對濕度： 90% 轉(zhuǎn)速精確度： 50上  1 個字， 50下 Z 測量時如果轉(zhuǎn)動方向改變，需停機對扭矩值進行調(diào)零。  傳感器類型：磁電式  優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 24 生產(chǎn)企業(yè)：成都城邦動力測試儀器有限公司  二、溫度傳感器、液壓傳感器、油溫傳感器以及速度傳感器的選取均采用液壓機械變速箱內(nèi) 部的傳感器。根據(jù)檢測需要逐一的與計算機檢測系統(tǒng)相連即可。  優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，全套設(shè)計（圖紙）加 29358737 25 第四部分   升速箱的計算與設(shè)計  速箱的概述  升速箱的功用是使液壓機