畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-汽車主減速器性能試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

摘要伴隨著汽車市場(chǎng)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器作為關(guān)鍵零部件其性能在科技日益增長(zhǎng)的當(dāng)今社會(huì)越來越得到客戶的重視，減速器的主要作用為增大發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)傳過來的轉(zhuǎn)矩，并且能夠?qū)鲗?dǎo)力改變相應(yīng)的方向。減速器在被設(shè)計(jì)出來之后其性能與質(zhì)量需要進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)際路況檢測(cè)減速器的運(yùn)行性能參數(shù)必然會(huì)造成投資成本的增加與相關(guān)安全性的問題。本文對(duì)汽車減速器性能試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了相關(guān)研究以及裝配結(jié)構(gòu)做了相應(yīng)的分析。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有：首先對(duì)主減速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)研究的意義與目的進(jìn)行描述，概述國(guó)內(nèi)外同類設(shè)備研究的現(xiàn)狀，針對(duì)本論文的主要論述內(nèi)容進(jìn)行敘述；其次論述主減速器傳動(dòng)原理，對(duì)主減速器在汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)中所運(yùn)用的基本原理進(jìn)行描述，液壓主減速器在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的功能以及相關(guān)的特性進(jìn)行敘述同時(shí)描繪出主減速器的結(jié)構(gòu)原理圖；第二部分確定了主減速器試驗(yàn)臺(tái)的方案，本次減速器實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的測(cè)試方式，對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基本功能以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行選型以及計(jì)算，還對(duì)實(shí)驗(yàn)中用到的夾具進(jìn)行詳細(xì)描述；第四部分主要是對(duì)核心部件升速箱進(jìn)行詳細(xì)研究，其中齒輪組的設(shè)計(jì)與校核，軸的設(shè)計(jì)與校核等；第五部分描述夾具所用到的液壓系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)所用到的液壓系統(tǒng)元器件及液壓原理圖的繪制；第六部分主要是試驗(yàn)臺(tái)的控制部分設(shè)計(jì)，選擇以PLC為核心的控制系統(tǒng)，搭載相應(yīng)的檢測(cè)裝置對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)行進(jìn)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：主減速器；傳動(dòng)系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；夾具；PLC目錄摘要 1第一章 緒論 31.1我國(guó)汽車工業(yè)現(xiàn)狀 41.2國(guó)內(nèi)外汽車零部件實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀 51.3本課題主要研究?jī)?nèi)容 5第二章主減速器總成的結(jié)構(gòu)性能及其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 52.1汽車驅(qū)動(dòng)橋以及傳動(dòng)系統(tǒng) 62.2主減速器總成結(jié)構(gòu) 62.3主減速器實(shí)驗(yàn)性能標(biāo)準(zhǔn) 7第三章主減速器試驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì) 83.1試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械部分設(shè)計(jì) 83.2測(cè)試電機(jī)的選擇與傳動(dòng)系統(tǒng)布局 93.7齒輪箱與十字萬(wàn)向聯(lián)軸器 193.8測(cè)功機(jī)選型 203.9試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)布局 21第四章實(shí)驗(yàn)夾具設(shè)計(jì)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 234.1試驗(yàn)臺(tái)夾具設(shè)計(jì) 234.1夾具能源方案選擇 244.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 254.2.1液壓油缸選型計(jì)算 254.2.2液壓回路圖繪制 27第五章主減速器試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 285.1總體方案設(shè)計(jì) 285.2PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 295.2.1PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 291）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求； 302）保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠； 303）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便； 304）適應(yīng)發(fā)展的需求。 305.3PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 315.3.1編制I/O表 315.3.2繪制PLC接線圖 325.3.3程序設(shè)計(jì) 33總結(jié)與展望 36參考文獻(xiàn) 37緒論伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)國(guó)內(nèi)汽車需求量暴增，汽車工業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛帶動(dòng)著汽車零部件行業(yè)的持續(xù)性增長(zhǎng)。從二十世紀(jì)初期轎車逐步進(jìn)入每一個(gè)家庭，汽車的銷量突破了百萬(wàn)大關(guān)，在汽車銷量快速提升的同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)也越演越烈，良性的競(jìng)爭(zhēng)可以提高汽車品質(zhì)，但是價(jià)格戰(zhàn)往往將高質(zhì)量高水平的制造技術(shù)拋之腦后。技術(shù)研發(fā)費(fèi)基本用在車輛外觀及相關(guān)內(nèi)飾的配置上，核心部件的質(zhì)量既然是止步不前，在國(guó)際汽車市場(chǎng)上難以得到立足之地。針對(duì)車輛出險(xiǎn)的質(zhì)量問題以及安全問題國(guó)家相繼出臺(tái)各類標(biāo)準(zhǔn)及政策，在規(guī)范汽車制造商生產(chǎn)制造汽車的同時(shí)也逐步遏制汽車部件的不良品流出狀況。車輛部件必須以科學(xué)合理的檢測(cè)方式進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn)之后投入市場(chǎng)才有一定的可信度以及安全性，本文以檢測(cè)汽車重要部件主減速器的相關(guān)性能為引入點(diǎn)，分析有關(guān)于現(xiàn)有檢測(cè)平臺(tái)的相關(guān)技術(shù)后最終設(shè)計(jì)一種可以有效檢測(cè)減速器的設(shè)備。1.1我國(guó)汽車工業(yè)現(xiàn)狀上世紀(jì)九十年代汽車行業(yè)頒布《汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策》，此項(xiàng)政策的發(fā)布預(yù)示著我國(guó)的汽車產(chǎn)業(yè)邁向了一個(gè)新的臺(tái)階。國(guó)內(nèi)開始調(diào)整整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)的組織架構(gòu)，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)汽車零部件行業(yè)的資金投入，重視汽車各類產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)，市場(chǎng)方面應(yīng)對(duì)的客戶人群開始轉(zhuǎn)變?yōu)閭€(gè)人用戶。在中國(guó)進(jìn)入世界貿(mào)易組織后進(jìn)口車輛對(duì)國(guó)內(nèi)部分汽車部件的沖擊不小，但是相對(duì)的也帶來了先進(jìn)的技術(shù)以及質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)的汽車產(chǎn)業(yè)腳步雖然落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，從上世紀(jì)五十年代至九十年代用了將近四十年的時(shí)間才達(dá)到了百萬(wàn)產(chǎn)量，伴隨著改革開放以及與世界經(jīng)濟(jì)的對(duì)接加快了科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上也擴(kuò)大了國(guó)內(nèi)民眾的消費(fèi)需求，中國(guó)人民的勤奮努力以及對(duì)時(shí)間觀念的增強(qiáng)刺激著相應(yīng)的購(gòu)買能力的增長(zhǎng)，從十九世紀(jì)九十年代至二十世紀(jì)初八年的時(shí)間就從一百萬(wàn)量的產(chǎn)量增加到二百萬(wàn)產(chǎn)量，這種勢(shì)頭不但沒有減低的趨勢(shì)反而在二十世紀(jì)初用了兩年的時(shí)間將汽車產(chǎn)量又增長(zhǎng)了一百萬(wàn)，并且每年以百分之三十到四十的增長(zhǎng)率推動(dòng)著國(guó)內(nèi)整個(gè)汽車市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國(guó)汽車市場(chǎng)近些年來如火如荼的發(fā)展現(xiàn)狀下也同時(shí)喜憂參半，國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)方面有了巨大的進(jìn)步，但是同行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也將產(chǎn)品的質(zhì)量與性能推向了誠(chéng)信的邊緣，消費(fèi)者在滿足自身需求的基礎(chǔ)上也逐漸對(duì)汽車安全性能及質(zhì)量保障方面發(fā)出了質(zhì)疑的聲音。國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)在一個(gè)工業(yè)技術(shù)較為落后的狀態(tài)下迅速的提升產(chǎn)量，以供不應(yīng)求的形式加大汽車產(chǎn)量，在這樣一種薄弱基礎(chǔ)上建造起來的汽車帝國(guó)必然會(huì)在某一階段出現(xiàn)批量的質(zhì)量問題，而國(guó)外的汽車產(chǎn)量的增長(zhǎng)是基于專業(yè)化、集成化等狀態(tài)下穩(wěn)健的增長(zhǎng)汽車的銷量。國(guó)內(nèi)的汽車生產(chǎn)企業(yè)在汽車供不應(yīng)求之時(shí)如同雨后春筍般的出現(xiàn)在消費(fèi)者的眼前，然而核心技術(shù)依然依靠國(guó)外的技術(shù)，仿制國(guó)外知名汽車的主要汽車部件如發(fā)動(dòng)機(jī)、主減速器、減速器等，技術(shù)能力暫且不說，其環(huán)境保護(hù)方面也落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，量產(chǎn)的結(jié)構(gòu)體系化與國(guó)際汽車行業(yè)的相關(guān)體系標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)。1.2國(guó)內(nèi)外汽車零部件實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀車輛工程的主要構(gòu)成之一便是車輛性能測(cè)試，其主要功用就是提升車輛質(zhì)量以及運(yùn)行性能的提高。1.3本課題主要研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)汽車主減速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體布局；完成汽車主減速器的性能試驗(yàn)；試驗(yàn)臺(tái)吸收功率：200KW，轉(zhuǎn)速2003000轉(zhuǎn)/分；對(duì)變速箱閉式試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇發(fā)電機(jī)為功率吸收裝置和其他組件；設(shè)計(jì)或選擇變速裝置；設(shè)計(jì)汽車主減速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣控制系統(tǒng)。第二章主減速器總成的結(jié)構(gòu)性能及其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主減速器作為驅(qū)動(dòng)橋的主要構(gòu)成元件在汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，其主要功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)傳過來的轉(zhuǎn)矩逐漸增大，轉(zhuǎn)矩增大的同時(shí)減速相對(duì)降低，在經(jīng)過齒輪傳動(dòng)方向的變化將縱向的力轉(zhuǎn)換為橫向的力，橫向的扭矩傳導(dǎo)至兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪上面后帶動(dòng)汽車行駛。由此可見，主減速器性能的良莠直接影響著整個(gè)汽車運(yùn)行狀況的良好與否。本節(jié)主要以減速器在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的構(gòu)成以及其重要性，然后根據(jù)其基本構(gòu)成以及性能針對(duì)本次設(shè)計(jì)的測(cè)試內(nèi)容進(jìn)行研究。2.1汽車驅(qū)動(dòng)橋以及傳動(dòng)系統(tǒng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)是指安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)至驅(qū)動(dòng)的車輪之間的動(dòng)力傳輸零部件，主要的作用是把發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸出的動(dòng)力疏導(dǎo)至兩側(cè)車輪。汽車如果想要在各種各樣的駕駛環(huán)境中保持安全行駛就需要發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)共同完成動(dòng)力的傳輸，這樣才能保證其良好的驅(qū)動(dòng)性能以及穩(wěn)定的車速，而且汽車在動(dòng)力性能以及燃油的經(jīng)濟(jì)狀況上面也有較穩(wěn)固的保障。發(fā)動(dòng)機(jī)輸送的動(dòng)力會(huì)首先經(jīng)過離合器、主減速器，再由萬(wàn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及減速器傳導(dǎo)至車輪上面從而形成力矩的傳輸。最重要的往往使用在最后，減速器作為傳導(dǎo)系統(tǒng)的末端其性能方面的要求相比其他裝置更加重要，動(dòng)力傳導(dǎo)方面有著至關(guān)重要的作用。圖2-1汽車驅(qū)動(dòng)橋構(gòu)成分解圖如圖2-1所示，汽車的驅(qū)動(dòng)橋作為整個(gè)傳導(dǎo)系統(tǒng)中的重要部分主要是由主減速器、驅(qū)動(dòng)軸以及差速器等組成，而主減速器是由錐齒輪的總成、差速器以及減速器的殼體共同組成的了整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋部分，主減速器是整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的核心部件，因此其性能的良好與否直接影響將著整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力系統(tǒng)的好壞。2.2主減速器總成結(jié)構(gòu)在汽車的驅(qū)動(dòng)橋中主減速器屬于主要構(gòu)成部件，主要的作用是將低轉(zhuǎn)速并且將發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)傳過來的轉(zhuǎn)矩增大，降速的同時(shí)還會(huì)根據(jù)實(shí)際行車的需要變更轉(zhuǎn)矩的方向，主減速器主要是由錐齒輪組、差速器以及本身的殼體組成，主減速器根據(jù)車型的不同以及功能的差異設(shè)計(jì)出相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)。在主減速器的形式方面可以按照內(nèi)部齒輪的結(jié)構(gòu)、本體的外形等而有所不同，減速器還可以按照內(nèi)部齒輪副數(shù)進(jìn)行分類，可以分為單雙級(jí)主減速器、貫通式減速器、雙速減速器等。通常情況下單級(jí)式的主減速器主要用于小型轎車以及中型的貨車上，單級(jí)式的主減速器由雙邊圓錐齒輪以及一雙蝸輪蝸桿構(gòu)成，它本身結(jié)構(gòu)方面比較簡(jiǎn)單，體積也是幾種減速器中最小的，傳動(dòng)效率相比其他幾種也處于中上水平。如圖2-2所示單級(jí)式的減速器構(gòu)成圖。圖2-2單級(jí)式的減速器構(gòu)成圖2.3主減速器實(shí)驗(yàn)性能標(biāo)準(zhǔn)在車輛的主減速器實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中主要分為嚙合痕跡檢測(cè)、轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速性能檢測(cè)、噪音或震動(dòng)性檢測(cè)、噪音頻譜分析檢測(cè)等。嚙合齒輪痕跡檢測(cè)減速器設(shè)定好轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩之后開始轉(zhuǎn)動(dòng)減速器，在標(biāo)準(zhǔn)范圍轉(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)使用紅丹粉涂抹在主動(dòng)錐齒的齒根以及齒側(cè)，當(dāng)主動(dòng)齒輪以及副齒輪在嚙合一段時(shí)間之后開始檢測(cè)嚙合的狀態(tài)，無(wú)論是正向轉(zhuǎn)動(dòng)還是反向轉(zhuǎn)動(dòng)的齒面在中間偏尖端的位置上的印記如果是占整個(gè)齒面的百分之六十以上時(shí)則為正常嚙合。如果出現(xiàn)不正常嚙合狀態(tài)時(shí)可以調(diào)整齒輪固定座的相對(duì)位置即可以有效的改善相對(duì)的嚙合狀況。轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速性能檢測(cè)利用電機(jī)帶動(dòng)升速箱按照檔位以及檔速的在正常行駛環(huán)境中的條件下，利用相關(guān)的扭矩監(jiān)測(cè)裝置或者速度檢測(cè)裝置測(cè)試內(nèi)阻的力矩以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置在范圍內(nèi)可以調(diào)整，實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中力矩是實(shí)時(shí)變化的，瞬間產(chǎn)生的力矩可以用高速傳感器檢測(cè)。本設(shè)計(jì)是以本檢測(cè)方式進(jìn)行主減速器的轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)。噪音以及震動(dòng)性檢測(cè)方式根據(jù)汽車行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主減速器的轉(zhuǎn)速達(dá)到時(shí)兩側(cè)加以的轉(zhuǎn)矩，將噪聲檢測(cè)儀放置于主減速器的齒輪嚙合上側(cè)30厘米處，這時(shí)檢測(cè)到的噪音數(shù)值必須小于方可作為主減速器正常運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際情況下因?yàn)橥饨绲脑胍魰?huì)干擾相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，需要在物理層方面進(jìn)行隔離后背景的噪音與軟件檢測(cè)數(shù)值差值在內(nèi)時(shí)可以利用以下公式進(jìn)行修正：(2-1)噪音頻譜分析根據(jù)噪音頻譜儀的相關(guān)數(shù)據(jù)分析斷定齒輪嚙合出現(xiàn)的特殊狀況。其操作內(nèi)容為先利用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的大量數(shù)據(jù)（主減速器在各種工況下并且在不同的運(yùn)轉(zhuǎn)工位測(cè)試可得），在這些數(shù)據(jù)中選擇較為良好的頻譜，以這類頻譜為檢測(cè)基準(zhǔn)測(cè)試主減速器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，在其范圍內(nèi)的為合格品，超出公差范圍的則為不良品。第三章主減速器試驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)3.1試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械部分設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)使用臥式床體，床體本身采用鑄鐵工藝，在經(jīng)過時(shí)效之后能夠保證整體床身不會(huì)因溫度的變化及時(shí)間的久遠(yuǎn)而發(fā)生形狀的變化，試驗(yàn)臺(tái)本身是要求很嚴(yán)格的，針對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中不應(yīng)該因?yàn)橥獠康囊蛩囟绊憣?shí)驗(yàn)結(jié)果。因此整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的構(gòu)成需要滿足可靠性高、精度達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需要求、實(shí)驗(yàn)對(duì)象效率較高等。實(shí)驗(yàn)器材在測(cè)試主減速器時(shí)本質(zhì)是以外部動(dòng)力仿真現(xiàn)實(shí)中汽車行駛的動(dòng)力提供狀況對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行模擬現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試，在實(shí)驗(yàn)中對(duì)外部環(huán)境的模仿畢竟達(dá)不到完全仿真實(shí)際環(huán)境下的各種參數(shù)狀態(tài)，但是還是以最接近現(xiàn)實(shí)狀況的測(cè)試手段對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)臺(tái)的夾具按照裝配與汽車上面的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，螺栓以及間隙配合的安裝方式并不一定適合于實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)，只有在采集相關(guān)的汽車減速器安裝方式之后在對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)方可滿足實(shí)驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)要求。測(cè)試的扭矩也是按照汽車發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)經(jīng)過變速箱之后的傳輸扭矩再經(jīng)過聯(lián)軸器等，特別是各種檔速的升降也需要盡量模擬現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)，我們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中使用升速器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行進(jìn)一步的仿真。本試驗(yàn)臺(tái)的主要部分是傳動(dòng)系統(tǒng)與夾具本體的設(shè)計(jì)，其可靠性以及安全性決定著整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的順利與否，也直接影響之最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3.2測(cè)試電機(jī)的選擇與傳動(dòng)系統(tǒng)布局現(xiàn)代的車輛減速器試驗(yàn)臺(tái)原動(dòng)力主要采用電動(dòng)機(jī)或者與原車輛相同的發(fā)動(dòng)機(jī)。原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)，相應(yīng)負(fù)載裝置采用發(fā)電機(jī)。由于直流電動(dòng)機(jī)具有易于控制、運(yùn)行平穩(wěn)和機(jī)械特性硬等優(yōu)點(diǎn)，因此在傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)中處于主導(dǎo)地位。直流電動(dòng)機(jī)具有易于控制、運(yùn)行平穩(wěn)和機(jī)械特性硬等優(yōu)點(diǎn)，若加載裝置采用直流發(fā)電機(jī)，則直流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能可以直接回饋給電動(dòng)機(jī)，不需要逆變環(huán)節(jié)，可構(gòu)成電封閉試驗(yàn)臺(tái)。這樣可以大大地簡(jiǎn)化試驗(yàn)臺(tái)的組成，節(jié)約電能，降低系統(tǒng)復(fù)雜程度。且采用電動(dòng)機(jī)其噪聲較小，對(duì)工作環(huán)境污染??；調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)速；啟動(dòng)、制動(dòng)和過載轉(zhuǎn)矩大；易于控制，可靠性較高。另外，采用電動(dòng)機(jī)可以較好的應(yīng)用電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論來實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程的自動(dòng)控制，如電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、力矩調(diào)節(jié)以及試驗(yàn)過程的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、保護(hù)等功能。原動(dòng)機(jī)采用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，可以直接將要與原減速器配套使用的可編程控制器等控制系統(tǒng)用于主減速器的性能測(cè)試，發(fā)動(dòng)機(jī)本身的工作狀態(tài)的變化較電動(dòng)機(jī)更能接近實(shí)際。但發(fā)動(dòng)機(jī)本身的工作狀態(tài)將對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試精度及測(cè)試的可重復(fù)性帶來極大的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)本身較電動(dòng)機(jī)的可控性較差，噪聲高，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。由以上分析可知，直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性、調(diào)速性能教好，調(diào)速控制方便易實(shí)現(xiàn)，是一種較好的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)源，所以本次試驗(yàn)臺(tái)的原動(dòng)力采用直流電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的選擇范圍應(yīng)包括：電動(dòng)機(jī)的種類、型式、容量、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速及其各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等，而且應(yīng)該對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行綜合考慮。電動(dòng)機(jī)的種類如圖3-2：圖3-2電機(jī)分類圖根據(jù)分析各種電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線圖以及結(jié)合汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的全程調(diào)速特性，綜合考慮之后采用直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，其機(jī)械特性曲線圖如下：當(dāng)T增大時(shí)n減小，但由于他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電阻很小，所以在負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速n的變化不大，屬硬機(jī)械特性。二、確定電動(dòng)機(jī)的功率和型號(hào)：電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否恰當(dāng)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選得過小，不能保證工作機(jī)的正常工作或是電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載而過早損壞；功率選得過大，則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，且經(jīng)常不在滿載下運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)都較低，造成資源浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)功率的確定，主要與載荷大小、發(fā)熱、工作時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。一般選擇時(shí)，保證電動(dòng)機(jī)的額定功率稍大于電動(dòng)機(jī)的所需功率即可，即使。電動(dòng)機(jī)的所需功率按下述方法計(jì)算：工作機(jī)所需的輸入功率為：式中，分別為工作機(jī)的驅(qū)動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力矩；、分別為工作機(jī)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的速度、角速度。依照本次設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定：試驗(yàn)臺(tái)吸收功率，轉(zhuǎn)速。參考車型：大眾途觀自動(dòng)四驅(qū)豪華版，其發(fā)動(dòng)機(jī)功率，額定轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)系平均輸入功率為。則動(dòng)機(jī)的所需功率為：式中,為工作機(jī)所需的輸入功率，參考上述車型的傳動(dòng)系平均輸入功率，即，參選機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)和設(shè)計(jì)任務(wù)書，選直流發(fā)電機(jī)為加載裝置，取，發(fā)電機(jī)型號(hào)為：，其工作效率：，即。而為傳動(dòng)裝置及工作機(jī)的總效率的乘積。（3-1）式中，分別為聯(lián)軸器、主減速器、傳動(dòng)軸、升速箱和工作機(jī)效率。根據(jù)常用機(jī)械傳動(dòng)形式和軸承效率的概率值表查得，，，，代入=1\*GB3①式中得：；，參選機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)，選取直流電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：，其參數(shù)如下：額定功率；額定電壓；額定電流；轉(zhuǎn)速/最高轉(zhuǎn)速；勵(lì)磁功率；飛輪轉(zhuǎn)矩；安裝形式：；額定轉(zhuǎn)矩。外形尺寸安裝尺寸（mm）孔數(shù)3.3聯(lián)軸器的計(jì)算與設(shè)計(jì)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(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸直徑和工作轉(zhuǎn)速來選擇。計(jì)算轉(zhuǎn)矩由下式求出：—理論轉(zhuǎn)矩；—公稱轉(zhuǎn)矩；—計(jì)算轉(zhuǎn)矩；—驅(qū)動(dòng)功率；—工作轉(zhuǎn)速；K—工況系數(shù)，按均勻載荷選取，K的取值范圍，取結(jié)合本次設(shè)計(jì)任務(wù)的試驗(yàn)參數(shù)及試驗(yàn)工況選擇梅花型彈性聯(lián)軸器。根據(jù)前一小節(jié)計(jì)算所得的電動(dòng)機(jī)參數(shù)可知，=1\*GB3①電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩則=2\*GB3②電動(dòng)機(jī)輸出軸的軸徑參考《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》，選用型梅花彈性聯(lián)軸器。一、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)：梅花形彈性塊聯(lián)軸器是由帶凸爪的形狀相同的兩個(gè)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(gè)半聯(lián)軸器的凸爪之間以實(shí)現(xiàn)聯(lián)接，如（圖3-5-1）所示。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(shí)，梅花瓣受壓。單向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只有半數(shù)花瓣參與工作，半數(shù)不承載；反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(shí)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).為了防腐，常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(jiǎn)單，零件數(shù)少，徑向尺寸小，不需潤(rùn)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(shí)，需軸向移動(dòng)半聯(lián)軸器。梅花形彈性塊聯(lián)軸器對(duì)所聯(lián)兩軸的徑向和角向偏移有一定的補(bǔ)償能力，但不大；軸向補(bǔ)償量較大些。這種聯(lián)軸器適用于起動(dòng)頻繁、正反向運(yùn)轉(zhuǎn)、中速和中小功率的傳動(dòng)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(duì)中困難的場(chǎng)所。適于工作環(huán)境溫度范圍為。二、梅花形彈性聯(lián)軸器的強(qiáng)度計(jì)算：梅花形彈性塊聯(lián)軸器的計(jì)算主要是彈性塊的強(qiáng)度計(jì)算。彈性塊的擠壓應(yīng)力及擠壓強(qiáng)度條件式如下：………[3-5-1]式中：—彈性塊花瓣的擠壓應(yīng)力；—聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；梅花瓣中心分布圓直徑；梅花瓣數(shù)目；梅花瓣的直徑(若為矩形或扇形瓣，則為瓣的徑向?qū)挾菳)；梅花瓣的軸向長(zhǎng)度；彈性塊的許用擠壓應(yīng)力。若材料為聚酷型聚氨醋，按表3.4.1選取，若材料為橡膠，可??；若材料為鑄型尼龍，取。式中；；；；；代入上式（3.4.1）得，查表選用硬度邵氏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3-5-1）=1\*GB3①聯(lián)軸器外徑；式中—聯(lián)軸器軸孔直徑。=2\*GB3②圓形瓣中心分布圓直徑；=3\*GB3③圓形瓣的直徑；=4\*GB3④圓形瓣的軸向長(zhǎng)度；=5\*GB3⑤圓形瓣的數(shù)目；=6\*GB3⑥聯(lián)軸器總長(zhǎng)。四、本次設(shè)計(jì)所選型梅花彈性聯(lián)軸器主要參數(shù)如下（選用標(biāo)準(zhǔn)值）：a.公稱轉(zhuǎn)矩；b.許用轉(zhuǎn)速；c.軸孔直徑,,；d.軸孔長(zhǎng)度[Y型；，型；e．轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；；g.；h.；i.；j.。其中，主動(dòng)端：Z型軸孔，A型鍵槽，軸孔直徑，軸孔長(zhǎng)度。從動(dòng)端：Y型軸孔，B型鍵槽，軸孔直徑，軸孔長(zhǎng)度。標(biāo)記：E.ML型梅花形彈性塊聯(lián)軸器（參看圖3-5-1）1-半聯(lián)軸器2-梅花形彈件塊3-半聯(lián)軸3.4軸的設(shè)計(jì)與校核初選軸的直徑：第一軸花鍵部分直徑可按公式初選，其中K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，；為主減速器輸出的最大轉(zhuǎn)矩。，結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)等看升速箱裝配圖和第一軸零件圖。軸的校核：因第一軸承受的轉(zhuǎn)矩最大，故重點(diǎn)校核第一軸的強(qiáng)度；又因常嚙合齒輪與軸承的受力點(diǎn)非常接近，故軸的彎曲強(qiáng)度可以不用校核，著重校核第一軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，第一軸的最小直徑，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度由公式計(jì)算。式中：，故所設(shè)計(jì)軸強(qiáng)度滿足要求。3.5軸承的計(jì)算與選擇一、初選軸承型號(hào)：根據(jù)升速箱各軸的軸徑初選軸承型號(hào)：、、，然后根據(jù)計(jì)算所得的軸向力進(jìn)行壽命校核。因第一軸承受的軸向力和徑向力最大，故著重校核的壽命。（其中軸承的參數(shù)，，，，）二、計(jì)算軸承的內(nèi)部軸向力S1和軸向載荷：圖3.3軸向力與軸向載荷示意圖由3.3時(shí)所得圓周力得，；；內(nèi)部軸向力；軸向載荷。算軸承的當(dāng)量載荷P：，由表5-1-20查得，，工作中有輕微沖擊，取。故：計(jì)算軸承壽命：即升速箱的軸承壽命滿足試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)需要（按一天24小時(shí)，每月30天，一年365天的疲勞試驗(yàn)計(jì)算）。3.6鍵的計(jì)算與選擇根據(jù)升速箱第一軸的受力特點(diǎn)選用矩形花鍵，由最小軸徑，并查取《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選用標(biāo)準(zhǔn)值，標(biāo)記：，其中，N—鍵數(shù)，；D—大徑，；d—小徑，；B—鍵寬，；按照靜連接的強(qiáng)度條件來校核，…[4.5.1]，式中，—各齒載荷分布不均系數(shù)，一般取，本式中取；花鍵齒數(shù)，；鍵齒的工作長(zhǎng)度，；花鍵齒側(cè)面的工作高度，對(duì)于矩形花鍵，；；代入式[4.5.1]，得，中等靜連接，故強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。3.7齒輪箱與十字萬(wàn)向聯(lián)軸器在本次設(shè)計(jì)任務(wù)中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要求傳遞主減速器的最大輸出轉(zhuǎn)矩，并允許主減速器輸出軸與加載裝置輸入軸有一定的相對(duì)安裝誤差，結(jié)合實(shí)際情況，采用了汽車上常見的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置作為本試驗(yàn)臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，主減速器輸出的最大轉(zhuǎn)矩按式[3-7-1]計(jì)算，其裝配圖如（圖3-7-1）所示。（注：）當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，(1)、根據(jù)計(jì)算結(jié)果并參照《機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用型雙十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器，其優(yōu)點(diǎn)是允許較大的軸向、徑向的位置度誤差，可用于聯(lián)接兩個(gè)不同軸線的重型傳動(dòng)軸系，其許用的軸間夾角()。一、選用計(jì)算SWP型雙十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的規(guī)格選擇，一般情況下應(yīng)滿足下式[3-7-1]當(dāng)工作載荷為長(zhǎng)期的交變(對(duì)稱循環(huán))轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)滿足下式[3-7-2]式中—計(jì)算轉(zhuǎn)矩；理論轉(zhuǎn)矩；工況系數(shù)；轉(zhuǎn)速系數(shù)；軸承系數(shù)；軸間夾角系數(shù)；公稱轉(zhuǎn)矩二、根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果選用的型的參數(shù)如下：回轉(zhuǎn)半徑D許用轉(zhuǎn)矩軸間角12951568560轉(zhuǎn)動(dòng)慣量重量總長(zhǎng)L三、型聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)圖如下：3.8測(cè)功機(jī)選型本設(shè)計(jì)根據(jù)所測(cè)試的減速器性能進(jìn)行測(cè)試其轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速狀況，已知參數(shù)：當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，通常情況下發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可達(dá)3000r/min，但是在提速時(shí)可以到5000r/min，試驗(yàn)臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)也是按照極端情況下進(jìn)行的，因此所需轉(zhuǎn)速將達(dá)到6000r/min，測(cè)功機(jī)的轉(zhuǎn)速傳感器應(yīng)在6000r/min的轉(zhuǎn)速下能夠準(zhǔn)確測(cè)試到相關(guān)數(shù)據(jù)。測(cè)功科技生產(chǎn)的ZF7000型測(cè)功機(jī)相關(guān)參數(shù)如下：扭矩測(cè)試范圍：0.002~7000Nm轉(zhuǎn)速測(cè)試范圍：100r/min~6000r/min電壓等級(jí)：380VAC轉(zhuǎn)速精度：0.1/0.2級(jí)溫度范圍：0~200℃電感范圍：0.01-2000mH3.9試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)布局本設(shè)計(jì)的主減速器試驗(yàn)臺(tái)由機(jī)械部分、電氣控制部分、液壓部分組成，具體正視圖如圖3-4所示，主要包括主體底架、傳動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及油缸、電氣控制柜及相關(guān)控制部分。圖3-4試驗(yàn)臺(tái)正視圖試驗(yàn)臺(tái)底座測(cè)功機(jī)設(shè)備電柜十字萬(wàn)向聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)端轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器驅(qū)動(dòng)端轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器支座減速器專用夾具杠桿式液壓缸液壓缸支撐座減速器總成加載端法蘭傳動(dòng)軸軸承端蓋加載端軸承座深溝球軸承軸承擋圈加載端膜片式聯(lián)軸器加載端轉(zhuǎn)矩傳感器加載端轉(zhuǎn)矩傳感器支座加載端轉(zhuǎn)速傳感器聯(lián)軸器加載電機(jī)線性滑軌后法蘭式MF2推塊加載端支撐板牙嵌式離合器驅(qū)動(dòng)端軸承座本設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)的底座是使用鑄鐵一體式鑄造而成，在負(fù)重及減震方面具有良好的效果，主減速箱由吊具將其吊入夾具上面，兩端連接聯(lián)軸器后由夾具上的油缸固定主減速器，試驗(yàn)臺(tái)通過左右半軸的加載系統(tǒng)對(duì)主減速器進(jìn)行傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)以及升速箱等安裝在底座上面，聯(lián)軸器以及相關(guān)附件利用螺栓連接在電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，在工件安裝定位之后再利用傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的目的。第四章實(shí)驗(yàn)夾具設(shè)計(jì)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1試驗(yàn)臺(tái)夾具設(shè)計(jì)本試驗(yàn)臺(tái)的夾具是利用一面兩銷的方式約束六個(gè)自由度對(duì)主減速器進(jìn)行定位，外加兩個(gè)夾緊油缸對(duì)工件進(jìn)行壓緊，防止出現(xiàn)震動(dòng)以及偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象發(fā)生。夾具底板利用螺栓連接方式安裝在底座上面，油缸的四個(gè)螺栓安裝在油缸的支撐座上，支撐座的兩個(gè)螺栓以螺紋孔安裝方式安裝在夾具板側(cè)面。夾具示意圖如圖4-1所示：1-專用夾具底板；2-專用夾具支撐架；3-液壓杠桿支撐座；4-六角頭螺栓-全螺紋C級(jí)M8×305-內(nèi)六角圓柱頭螺釘；6-杠桿式液壓缸；7-圓柱銷圖4-1夾具裝配圖4.1夾具能源方案選擇本設(shè)計(jì)中夾具上面有夾爪，因此夾爪需要相應(yīng)的能源供應(yīng)。通常條件下夾具的供應(yīng)能源主要有液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)三種能源，這三種能源可以根據(jù)設(shè)計(jì)應(yīng)用情況的不同作出相應(yīng)的選擇。氣動(dòng)系統(tǒng)能源介質(zhì)為壓縮空氣，眾所周知壓縮空氣通常供壓為0.6~0.8MPa，本設(shè)計(jì)夾具受力約為6807N/m，氣動(dòng)夾具的夾爪為氣動(dòng)夾爪，在SMC或者FESTO選型手冊(cè)中沒有能夠適應(yīng)如此之大扭矩的夾爪，并且使用氣動(dòng)系統(tǒng)時(shí)必須增加壓縮空氣機(jī)，增大壓力時(shí)還需要增壓器進(jìn)行提升壓力。相對(duì)的性價(jià)比不是很高，因此氣動(dòng)夾具方案不適用于本設(shè)計(jì)。電動(dòng)系統(tǒng)是以電力供應(yīng)來實(shí)現(xiàn)夾具的動(dòng)作，通常情況下是用電機(jī)或者電缸驅(qū)動(dòng)夾爪將減速器固定在夾具上面然后旋轉(zhuǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)的夾具是根據(jù)減速器的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)的因此在空間范圍上面都有局限性，電缸夾爪在現(xiàn)有元器件范疇內(nèi)最大扭矩可達(dá)1000N/m，此扭矩距離實(shí)驗(yàn)所需扭矩還有很大的差距。使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器來實(shí)現(xiàn)夾爪的夾松則會(huì)增大試驗(yàn)臺(tái)的體積。而且使用電力供應(yīng)系統(tǒng)的話需要采購(gòu)相應(yīng)的控制器進(jìn)行控制，無(wú)形中增加了經(jīng)濟(jì)支出，所以電動(dòng)系統(tǒng)也不適合于本設(shè)計(jì)。4.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)本試驗(yàn)臺(tái)夾具的液壓系統(tǒng)主要是給予夾緊油缸提供液壓動(dòng)力，它是以液壓油為主要能源介質(zhì)，以液壓缸為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，同時(shí)由儲(chǔ)能器、冷卻器等組成輔助元器件。以下詳細(xì)介紹液壓系統(tǒng)的選型以及構(gòu)成，液壓系統(tǒng)圖如圖4-2所示：液壓泵液壓控制系統(tǒng)液壓泵液壓控制系統(tǒng)電磁閥及液壓回路控制分支機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)電磁閥及液壓回路控制分支機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)儲(chǔ)能器、冷卻器等其他輔助機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能器、冷卻器等其他輔助機(jī)構(gòu)圖4-2液壓系統(tǒng)圖4.2.1液壓油缸選型計(jì)算汽車主減速器在夾具上面進(jìn)行定位之后油缸的夾爪壓緊相關(guān)的毛坯位，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)會(huì)受到旋轉(zhuǎn)力的作用，當(dāng)壓緊力不足之時(shí)減速器會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)甚至脫離定位，但是減速器與試驗(yàn)臺(tái)的部件是由相關(guān)聯(lián)軸器進(jìn)行連接的所以不會(huì)出現(xiàn)較大的危險(xiǎn)性，但是為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性還是需要使用油缸夾具進(jìn)行固定。其要求為在不使工件產(chǎn)生形變的基礎(chǔ)上盡量使用合適的油缸進(jìn)行夾緊。根據(jù)上一章的聯(lián)軸器受力是在轉(zhuǎn)速時(shí)力矩達(dá)到6807N，下面進(jìn)行夾緊力的計(jì)算：本試驗(yàn)臺(tái)的夾具使用液壓動(dòng)力源即液壓油缸為主要夾緊執(zhí)行元器件，使用兩個(gè)缸徑為32的臺(tái)灣嘉剛生產(chǎn)的型油缸，油缸夾緊力計(jì)算方式如圖4-3所示：F-液壓缸的夾緊力；f-夾具夾緊力；L1-動(dòng)力臂；L2-阻力臂圖4-4夾緊力分析圖根據(jù)受力公式：F-液壓缸夾緊力；P-壓力；S-活塞面積；D-油缸直徑；根據(jù)杠桿原理油缸的動(dòng)力臂為L(zhǎng)1，阻力臂為L(zhǎng)2，由公式：帶入相關(guān)的參數(shù)，計(jì)算過程為：使用兩個(gè)相同的油缸，其動(dòng)力臂與阻力臂都是相同的，壓緊力作為兩倍計(jì)算：此油缸滿足主減速器壓緊力要求。4.2.2液壓回路圖繪制根據(jù)選擇的相關(guān)油缸以及油缸的作用可以繪制減速器試驗(yàn)臺(tái)夾具的液壓回路圖，在實(shí)際裝配中時(shí)按照液壓回路圖將相關(guān)液壓回路進(jìn)行連接完成整個(gè)系統(tǒng)的對(duì)接，液壓回路圖如圖4-5所示：圖4-5液壓回路圖第五章主減速器試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上述章節(jié)針對(duì)汽車主主減速器試驗(yàn)臺(tái)整體設(shè)計(jì)以及機(jī)械部分做詳細(xì)的敘述，主主減速器對(duì)于汽車行駛特別是動(dòng)力傳輸系統(tǒng)是十分重要的，試驗(yàn)機(jī)構(gòu)基本是按照汽車行駛的現(xiàn)實(shí)狀況進(jìn)行模擬，包括檔位的升速等也必須接近實(shí)況運(yùn)行狀況，汽車的電氣控制系統(tǒng)屬于智能控制系統(tǒng)的一種，在復(fù)雜的環(huán)境中無(wú)論是線束還是邏輯控制的保護(hù)系統(tǒng)都是需要有嚴(yán)密而細(xì)致的結(jié)構(gòu)才能在各種狀態(tài)下判斷實(shí)際運(yùn)行狀況并且做出相應(yīng)的反饋。本設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)主要是以相關(guān)參數(shù)仿真發(fā)動(dòng)機(jī)以及車輪運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)反作用力的相關(guān)信息進(jìn)行細(xì)致的詳細(xì)數(shù)據(jù)測(cè)試?，F(xiàn)在試驗(yàn)臺(tái)的主流是以PLC為控制核心，以工控機(jī)為相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析的結(jié)合完成實(shí)驗(yàn)的整個(gè)結(jié)果存儲(chǔ)與顯示。5.1總體方案設(shè)計(jì)主減速器試驗(yàn)臺(tái)的電氣方案主要涵蓋以下內(nèi)容：本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的操作方式主要有手動(dòng)模式和自動(dòng)模式兩種，手動(dòng)模式主要是為了在調(diào)試階段或者設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障時(shí)需要對(duì)某個(gè)電氣元器件進(jìn)行檢查時(shí)使用；自動(dòng)模式是為了正常實(shí)驗(yàn)主減速器時(shí)進(jìn)行邏輯性的動(dòng)作以便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，其目的就是為了檢測(cè)出相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在初期使用讀碼器讀取工件的二維碼信息，此信息將于工件的測(cè)量信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)后送入工控機(jī)內(nèi)，由工控機(jī)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析之后存儲(chǔ)相關(guān)信息。電機(jī)與電磁閥的控制也是電氣控制系統(tǒng)的主要組成部分，以PLC為主要控制核心，電機(jī)與電磁閥作為PLC輸出對(duì)象，扭矩傳感器、速度傳感器以及位置傳感器等作為外部輸入對(duì)象，經(jīng)過PLC的CPU邏輯處理之后形成整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)。5.2PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5.2.1PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)PLC工作的基本原理與計(jì)算機(jī)大同小異,都是由硬件結(jié)構(gòu)和軟件控制系統(tǒng)組成,硬件就是PLC本體結(jié)構(gòu)和外部信號(hào)輸入設(shè)備及執(zhí)行元器件組成,軟件就是進(jìn)行程序編輯的系統(tǒng)軟件,可在計(jì)算機(jī)上面進(jìn)行編程后傳輸至設(shè)備中進(jìn)行調(diào)試,有部分PLC以手持式編程器進(jìn)行編輯,但是PLC程序的語(yǔ)句量太大時(shí)對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說非常不方便,因此當(dāng)今可編程控制器一般采用計(jì)算機(jī)軟件方式進(jìn)行編程。市面上的PLC結(jié)構(gòu)大都包括中央處理器,可讀寫存儲(chǔ)器與非讀寫存儲(chǔ)器、電源、輸入輸出端口、擴(kuò)展協(xié)議等。除此之外PLC還使用總線協(xié)議對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。如圖5-2所示。PLC的輸入包含著數(shù)字量的信號(hào)、模擬量的信號(hào),這些信號(hào)通過繼電器或者晶體管的關(guān)斷輸送至PLC的內(nèi)部寄存器映像區(qū),并且通過PLC被傳遞。這些輸入信號(hào)經(jīng)過中央處理器的邏輯運(yùn)算以及處理后傳輸至輸出映像區(qū),然后通過繼電器對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行控制。內(nèi)部邏輯操作或其他的各種操作在處理后發(fā)送到輸出端,并用作PLC輸出到外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制?？梢钥闯龅氖?PLC基本構(gòu)成為系統(tǒng)控制處理器,輸入與輸出繼電器或者晶體管元器件構(gòu)成。圖5-2PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成三菱Q系列PLC一般由編程器、與入器、內(nèi)置存儲(chǔ)卡、文本顯示器、基本單元和擴(kuò)展單元組成，在內(nèi)部各模塊的協(xié)調(diào)工作下，可實(shí)現(xiàn)指令的精準(zhǔn)操控。編程器主要作用是為用戶提供編寫平臺(tái)，并將用戶編寫的程序進(jìn)行存儲(chǔ)與管理，在PLC運(yùn)行過程中，一般按照編程指令進(jìn)行操控，為保證指令操控的正確性，一般需對(duì)其進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，并對(duì)運(yùn)行軌跡和預(yù)期指令進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)可及時(shí)進(jìn)行解決。Q06UDH型PLC的指令包括最基本的邏輯指令和完成特殊任務(wù)的功能指令。由于PLC可編程控制器抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、編程簡(jiǎn)單、性能價(jià)格比高，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。PLC的選型原則：1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求；2）保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠；3）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便；4）適應(yīng)發(fā)展的需求。確定方案后，得出了該設(shè)計(jì)中的I/O端口，輸入信號(hào)有15個(gè)，其輸出信號(hào)也有13個(gè)，比較市面上的控制系統(tǒng)，針對(duì)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和實(shí)用性方面，選擇三菱PLC再合適不過。但是市面上的PLC種類繁多，每一個(gè)的PLC特點(diǎn)都不盡相同，選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。所以我比較了三菱Q06UDH和西門子S7-300PLC的優(yōu)劣點(diǎn)，如下表1所示：表1三菱與西門子可編程控制器比較表對(duì)比三菱Q06UDH西門子S7-300各自優(yōu)勢(shì)點(diǎn)難度大，但指令較少編程直觀，但指令較多過程控制與通信控制離散控制和運(yùn)動(dòng)控制縱向和橫向兼?zhèn)鋯我豢v向結(jié)構(gòu)FROMTO可直接存取繁瑣的AD、DA指令最大通訊速度187.5K9.6K程序容量大相對(duì)較少總結(jié)上述三菱Q06UDH和西門子S7-200的比較，再結(jié)合自身的需求，程序的控制要求、所需儲(chǔ)存器的容量等要求，選擇有較高性能價(jià)格比的三菱Q06UDH和設(shè)計(jì)的相應(yīng)控制系統(tǒng)。由于學(xué)校實(shí)訓(xùn)室的設(shè)備原因，在知識(shí)層面上，我也較熟悉西門子PLC，因此我們選擇三菱Q06UDH可編程控制器進(jìn)行本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，三菱Q06UDH控制系統(tǒng)的程序語(yǔ)言更加符合自身所學(xué)，而且所需儲(chǔ)存器的容量要求也相對(duì)更為合適。圖5-3所示：圖5-3三菱Q系列PLC可編程控制器5.3PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)5.3.1編制I/O表根據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)際需求以及工藝要求對(duì)PLC所用到的I/O點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在確定好I/O點(diǎn)之后方可編寫程序。主減速器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)I/O表如下所示：主減速器試驗(yàn)臺(tái)I/O表序號(hào)名稱I/O點(diǎn)備注1啟動(dòng)按鈕X02停止按鈕X13急停按鈕X24主電機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕X35主電機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕X46左加載電機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕X57左加載電機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕X68右加載電機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕X79右加載電機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕X810左夾具油缸夾緊到位X911左夾具油缸放松到位X0A12備用X0B13手動(dòng)/自