液壓機(jī)械變速箱閉式試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

1、<p>　　液壓機(jī)械變速箱閉式試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　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(dòng)部件，其操作性、傳動(dòng)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1302R_HMT系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)液壓機(jī)械變速箱的檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)方法進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)和研發(fā)了“汽車

2、變速箱性能檢測(cè)系統(tǒng)”。本論文由以下幾個(gè)部分組成：</p><p><b>　　1．系統(tǒng)的組成</b></p><p>　　試驗(yàn)臺(tái)由直流電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，利用快速安裝機(jī)構(gòu)定位、安裝被測(cè)試的HMT；選NJ型轉(zhuǎn)矩傳感器作為力矩檢測(cè)裝置，選用直流發(fā)電機(jī)為加載裝置，然后根據(jù)HMT的動(dòng)力輸出與加載裝置的工作需求設(shè)計(jì)升速箱。</p><p><b>

3、　　2．信號(hào)采集與處理</b></p><p>　　利用本校車動(dòng)學(xué)院開發(fā)的PCM3132數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集HMT的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩、油壓、流量、溫度等參數(shù)，為試驗(yàn)提供參考數(shù)據(jù)。通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，由計(jì)算機(jī)屏幕顯示。</p><p>　　根據(jù)以上分析，綜合現(xiàn)有控制方案的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上給出了一種新型的變速箱試驗(yàn)臺(tái)控制方案——直流電封閉機(jī)械傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，并深入分析了其組成和工作原理，給出了

4、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(shí)現(xiàn)模擬加載功能的技術(shù)方案，對(duì)其中的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了技術(shù)分析。該試驗(yàn)臺(tái)實(shí)用性強(qiáng)，具有很高的推廣價(jià)值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：功率封閉，電加載，變速箱，能量反饋</p><p>　　THE DESIGN OF THE DYNAMIC SIMULATION</p><p>　　BENCH FOR TR

5、ACTOR HYDRAULIC</p><p>　　MECHANICAL TRANSMISSION</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the rapid development of motorcar industries, the performance of gearbox is becom

6、ing more and more important. In order to shorten the development period of automatic transmissions of motorcar and reduce the research cost, this paper regards the HMT dynamic system of 1302R of Henan University of Scien

7、ce and Technology as the research background, and carried on a research about the test item and the method, then developed a test system for the performance of HMT. This article consists of seve</p><p>　　Fir

8、st, we introduce the system’s structure in general: the tester’s energy is provided by the direct current motive, making use of the quickly install equipment of fixed the position of HMT; choosing the NJ type’s torque eq

9、uipment to test the torque, choosing the direct current generator as an add device, then design a gearbox according to the output power of the HMT.</p><p>　　Second, using the PCM3132 detecting the system’s o

10、il pressure, controlling oil pressure, cooling flow or discharge etc, all these above parameters will contribute to diagnose the HMT. These signals can be output to the screen and displayed through an A/D change.</p&g

11、t;<p>　　This paper introduces the components and working principle of the DC-power closed mechanical drive tester, on the basis of which the analog loading scheme of the DC power closed tester is presented an impl

12、emented, according to the requirement of analog loading technology. Some of the key links are described carefully. This test bench is useful and valuable to popularize.</p><p>　　KEY WORDS: Power closed, Elec

13、tronically loading, Transmission, Energy return</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅Ⅰ—Ⅰ</p><p>　　Abstract ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅Ⅱ—Ⅱ</p><p>　　前言

14、┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅3</p><p>　　概 述┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅4</p><p>　　§1.1 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)或意義┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅4</p><p>　　§1.2 國(guó)內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）的概況 ┅┅┅┅4</p><p>　　§1.3 課題設(shè)計(jì)（

15、或研究）的內(nèi)容 ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅5</p><p>　　液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速箱的結(jié)構(gòu)原理及功用 ┅┅┅6</p><p>　　§2.1 液壓機(jī)械變速箱的傳動(dòng)原理及其功用………………6</p><p>　　§2.2 液壓機(jī)械變速箱的結(jié)構(gòu)原理圖…………………………7</p><p>　　變速箱試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案研究 ┅┅┅┅

16、┅┅┅┅8</p><p>　　§3.1 試驗(yàn)臺(tái)方案的確定 ………………………………………8</p><p>　　§3.2 試驗(yàn)臺(tái)的組成及其基本功能 ………………………10</p><p>　　§3.3 試驗(yàn)臺(tái)工作原理與HMT性能參數(shù)的測(cè)定 ………11</p><p>　　§3.4 動(dòng)力輸入(

17、電動(dòng)機(jī)) 的計(jì)算與選擇…………………12</p><p>　　§3.5 聯(lián)軸器的計(jì)算與設(shè)計(jì) …………………………………15</p><p>　　§3.6 變速箱快速安裝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ……………………………18</p><p>　　§3.7 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算與設(shè)計(jì)…………………………………19</p><p>　

18、　§3.8 加載裝置（發(fā)電機(jī)）的計(jì)算與選擇 ………………20</p><p>　　§3.9 試驗(yàn)臺(tái)所用傳感器的選擇………………………………20</p><p>　　升速箱的計(jì)算與設(shè)計(jì)┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅23</p><p>　　§4.1 升速箱的概述…………………………………………………23</p><p&g

19、t;　　§4.2 齒輪組的設(shè)計(jì)與校核 ………………………………………24</p><p>　　§4.3 軸的設(shè)計(jì)與校核 ……………………………………………29</p><p>　　§4.4 軸承的計(jì)算與選擇……………………………………………29</p><p>　　§4.5 鍵的計(jì)算與選擇 …………………………………………

20、…30</p><p>　　§4.6 同步器的設(shè)計(jì) …………………………………………………31</p><p>　　設(shè)計(jì)總結(jié)┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅33</p><p>　　§1.1 本次設(shè)計(jì)主要工作 ………………………………………33</p><p>　　§1.2 本次設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)…………

21、……………………………………33</p><p>　　參考文獻(xiàn) ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅34</p><p>　　致謝 ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅35</p><p>　　附錄 ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅36</p><p><b>　　前 言</b></p

22、><p>　　車輛傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是對(duì)車輛傳動(dòng)系的主要傳動(dòng)部件和裝置變速器、差速與轉(zhuǎn)向部件等進(jìn)行綜合性能測(cè)試的試驗(yàn)設(shè)備。通過(guò)試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的合理性，加工、制造、裝配和調(diào)試的工藝性。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的深入分析有助于了解和評(píng)定傳動(dòng)部件和裝置的綜合機(jī)械性能，同時(shí)也為工程設(shè)計(jì)人員提供實(shí)踐的參考資料和設(shè)計(jì)依據(jù)。隨著車輛傳動(dòng)系向高速比、大功率、低噪聲等方向的飛速發(fā)展，人們對(duì)于車輛傳動(dòng)系的性能提出了更高的要求，因此，對(duì)傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的深入

23、研究具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。</p><p>　　國(guó)外較早地開始了這方面的研究，如除美國(guó)Gleason公司在五十年代就設(shè)計(jì)出的用輪系作為加載系統(tǒng)的傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的方案之外，比較著名的還有美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)下屬的Lewis研究中心、前蘇聯(lián)中央機(jī)械制造與設(shè)計(jì)研究院、美國(guó)通用動(dòng)力公司、德國(guó)RENK公司、日本明電舍動(dòng)力公司、日本豐田汽車公司、美國(guó)伊利諾斯大學(xué)機(jī)械工程系、法國(guó)Skoda公司等。從試驗(yàn)臺(tái)方案的設(shè)計(jì)到最

24、終的樣品制造他們都進(jìn)行了大量的研究工作，形成了系列化的設(shè)計(jì)模式。</p><p>　　與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)對(duì)于傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的研究起步相對(duì)較晚。研究工作始于八十年代初期。國(guó)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(jī)械研究所、長(zhǎng)春汽車研究所、西安重型機(jī)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(jī)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(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，這些試驗(yàn)臺(tái)的建立從理論

25、上和實(shí)踐上都取得了很大的進(jìn)步，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，代表著我國(guó)機(jī)械傳動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備的發(fā)展水平。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)屬于傳動(dòng)系試驗(yàn)臺(tái)的一部分，它能實(shí)現(xiàn)200KW以內(nèi)的液壓機(jī)械變速箱（HMT）的試驗(yàn)，可以完成國(guó)家和汽車行業(yè)規(guī)定的變速箱各項(xiàng)性能參數(shù)的測(cè)量與檢測(cè)，在此設(shè)計(jì)論文中將采用電動(dòng)機(jī)為此系統(tǒng)提供輸入功率的源動(dòng)力，相應(yīng)負(fù)載裝置采用發(fā)電機(jī)；自行設(shè)計(jì)升速柜來(lái)穩(wěn)定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速使其處于一直工作狀態(tài)；采用“直流發(fā)電、直流

26、能量反饋”的封閉式變速器加載試驗(yàn)臺(tái)方案；采用電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論來(lái)實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程的自動(dòng)控制；采用本校車輛研究所開發(fā)PCM-3132測(cè)量系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。</p><p><b>　　第一章 概 述</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義</p><p>　　一、汽車變速器系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)研究的依據(jù)</p&g

27、t;<p>　　汽車變速器系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)的研究必須滿足國(guó)家及行業(yè)對(duì)汽車變速器性能試驗(yàn)的要求,其依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)主要有:</p><p>　　a.QCT568-1999 汽車機(jī)械變速器臺(tái)架試驗(yàn)方法</p><p>　　b.QCT29110-1993 汽車變速器分動(dòng)器總成及其齒輪質(zhì)量分等</p><p>　　二、本次設(shè)計(jì)（或研究）液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速箱試驗(yàn)臺(tái)的意義&

28、lt;/p><p>　　進(jìn)入 ２１ 世紀(jì)以來(lái)，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(jī)產(chǎn)品的十大技術(shù)發(fā)展亮點(diǎn)之一：全動(dòng)力換擋變速箱將作為拖拉機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)裝備，液壓無(wú)級(jí)傳動(dòng)系得到廣泛應(yīng)用。參照中華人民共和國(guó)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以及機(jī)械液壓雙功率流轉(zhuǎn)向裝置的特點(diǎn)，為從事開發(fā)、試驗(yàn)研究等必須對(duì)變速箱完成性能測(cè)試試驗(yàn)，故迫切需要設(shè)計(jì)一套操縱簡(jiǎn)單，成本低廉，有一定自動(dòng)化程度的試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)。</p><p&g

29、t;　　變速箱試驗(yàn)臺(tái)是對(duì)變速器進(jìn)行綜合性能測(cè)試的試驗(yàn)設(shè)備。通過(guò)試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)變速箱設(shè)計(jì)的合理性，加工、制造、裝配和調(diào)試的工藝性。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的深入分析有助于了解和評(píng)定變速箱的綜合機(jī)械性能，同時(shí)也為工程設(shè)計(jì)人員提供實(shí)踐的參考資料和設(shè)計(jì)依據(jù)。因此，對(duì)變速箱試驗(yàn)臺(tái)的深入研究具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。</p><p>　　同時(shí)，變速箱試驗(yàn)臺(tái)的研究發(fā)對(duì)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(jìn)行性能檢驗(yàn),以避免在用戶使

30、用中出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)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(chǎng)信譽(yù)度。采用加載試驗(yàn)臺(tái)作為變速箱的性能檢驗(yàn)設(shè)備,更接近變速箱的實(shí)際使用工況,在國(guó)外早已普遍應(yīng)用，近些年來(lái)我國(guó)的部分生產(chǎn)廠商也開始使用加載試驗(yàn)臺(tái)對(duì)變速箱進(jìn)行檢驗(yàn)。因此,結(jié)合本次畢業(yè)設(shè)計(jì)開發(fā)了一套性能良好的檢測(cè)設(shè)備----液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器（HMT）電加載試驗(yàn)臺(tái)。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）

31、的概況綜述</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)外變速箱試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)大多是針對(duì)機(jī)械式、AT等變速箱，采用傳統(tǒng)機(jī)械式的機(jī)械封閉式機(jī)械傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、電機(jī)組實(shí)現(xiàn)回饋的變速箱試驗(yàn)臺(tái)、變頻器實(shí)現(xiàn)能量回饋的變速箱試驗(yàn)臺(tái)等測(cè)試系統(tǒng)。 </p><p>　　近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)車輛變速箱試驗(yàn)臺(tái)的研發(fā)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但也還存在著一些不足，主要集中在以下方面：首先，對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)態(tài)性能研究不足，變速器試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)化程度低、

32、人機(jī)界面不友好、測(cè)試過(guò)程依賴于測(cè)試者的經(jīng)驗(yàn)；其次，對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用主要集中在對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理、模擬加載等方面，但試驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化程度、測(cè)試精度有待提高；再次，檢測(cè)手段落后，檢測(cè)效率低，不能滿足生產(chǎn)、研發(fā)需要；最后，國(guó)內(nèi)對(duì)液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器（HMT）發(fā)電機(jī)加載試驗(yàn)臺(tái)的研發(fā)較少。</p><p>　　1.3 本次課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容</p><p>　?、?完成液壓

33、機(jī)械變速箱閉式試驗(yàn)臺(tái)總體布置設(shè)計(jì)；</p><p>　　② 完成對(duì)新型變速箱（HMT）的性能試驗(yàn)；</p><p>　?、?試驗(yàn)臺(tái)吸收功率：200KW，轉(zhuǎn)速200---3000轉(zhuǎn)/分；</p><p>　　④ 對(duì)液壓機(jī)械變速箱閉式試驗(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；</p><p>　　⑤ 數(shù)據(jù)采

34、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)。</p><p>　　第二章 液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速箱的結(jié)構(gòu)原理及功用</p><p>　　2.1液壓機(jī)械變速箱的傳動(dòng)原理及其功用</p><p>　　一、液壓機(jī)械變速箱的傳動(dòng)原理：</p><p>　　液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)以液壓機(jī)械式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器(HMT)為主，主要由多檔自動(dòng)變速器、液壓變量泵和定

35、量馬達(dá)構(gòu)成的液壓變速裝置、將機(jī)械和液壓動(dòng)力合成的行星齒輪機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成。液壓機(jī)械傳動(dòng)是一種液壓功率流與機(jī)械功率流并聯(lián)的新型傳動(dòng)形式，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)高效率，通過(guò)液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速。</p><p>　　二、液壓機(jī)械變速箱的功用：</p><p>　　與傳統(tǒng)的機(jī)械式變速器相比，液壓機(jī)械式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器有以下特點(diǎn)：</p><p>　?、倌?/p>

36、自動(dòng)適應(yīng)負(fù)荷和行駛阻力的變化，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳工作點(diǎn)，有利于提高其動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和工作效率。</p><p>　?、谝砸后w為傳力介質(zhì)，使傳動(dòng)系動(dòng)載大為減輕，易防止超載和發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，可大大提高有關(guān)零部件的壽命，對(duì)工作條件惡劣的農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械尤為重要。</p><p>　　③行駛平穩(wěn)，能吸收衰減振動(dòng)、沖擊和噪聲，提高乘坐舒適性。</p><p>

37、;　?、苣芤院艿偷能囁俜€(wěn)定行駛，可提高壞路上的通過(guò)性和低速作業(yè)質(zhì)量。</p><p>　?、莶僮鬏p便，便于實(shí)現(xiàn)換檔自動(dòng)化，降低駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度。</p><p>　?、摅w積小，重量輕，慣性小，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省材料，易于布置。</p><p>　　國(guó)外實(shí)際試驗(yàn)資料表明：裝備無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器的拖拉機(jī)的作業(yè)性能顯著提高，不僅能降低操作強(qiáng)度，提高車輛作業(yè)速度，改善作業(yè)質(zhì)量，而且可

38、以大幅度提高拖拉機(jī)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，統(tǒng)計(jì)對(duì)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(jì)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(jī)械傳動(dòng)與液力機(jī)械傳動(dòng)相比，轉(zhuǎn)載作業(yè)量最大可提高30% ，燃料經(jīng)濟(jì)性最大可提高25% 。</p><p>　　2.2 液壓機(jī)械變速箱的結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　第三部分 變速箱試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案研究</p

39、><p>　　3.1 試驗(yàn)臺(tái)方案的確定</p><p>　　試驗(yàn)臺(tái)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(yàn)臺(tái)。下面就這兩種試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行比較：</p><p>　　一、開放式試驗(yàn)臺(tái)是由主電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)傳動(dòng)裝置再帶動(dòng)加載裝置工作，雖然系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但是系統(tǒng)輸入的試驗(yàn)功率幾乎全部被加載裝置消耗,耗能大,不宜進(jìn)行大功率加載試驗(yàn),決定采用能量回送的封閉式方案。</p

40、><p>　　二、封閉功率流式試驗(yàn)臺(tái)是一種在室內(nèi)評(píng)定機(jī)械傳動(dòng)元件及其系統(tǒng)性能的試驗(yàn)設(shè)備，主要作用：①確定耐久性和研究各種因素（例如，設(shè)計(jì)因素、制造因素、材料、潤(rùn)滑條件等）對(duì)耐久性的影響；②確定傳動(dòng)效率和研究各因素（例如，負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑條件等）對(duì)傳動(dòng)效率的影響。封閉功率流式試驗(yàn)臺(tái)除了具有開放功率流式的優(yōu)點(diǎn)外，還具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，節(jié)能效果可達(dá)50%左右，因而它適用于較大功率的被試裝置進(jìn)行長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。</p>

41、;<p>　　封閉式試驗(yàn)臺(tái)可分為機(jī)械封閉式和電封閉式試驗(yàn)臺(tái)兩大類。</p><p>　　1．機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)是通過(guò)系統(tǒng)中各齒輪之間產(chǎn)生嚙合力,使得機(jī)械功率得到循環(huán)利用,達(dá)到節(jié)能目的(圖1)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,傳動(dòng)效率低,能量損耗大,且力矩不易控制。（圖3-1-1 機(jī)械封閉式機(jī)械傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖）</p><p>　　2．電封閉式加載試驗(yàn)臺(tái),是由電動(dòng)機(jī)或電機(jī)組作為源動(dòng)力帶動(dòng)傳動(dòng)裝置,

42、再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)組工作,通過(guò)產(chǎn)生電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行加載,并將發(fā)出的電能回送電網(wǎng)形成封閉系統(tǒng),達(dá)到節(jié)能的目的。通常為以下二種形式：</p><p>　?、?采用“直流電動(dòng)機(jī)+直流發(fā)電機(jī)+直流電動(dòng)機(jī)+交流發(fā)電機(jī)”方式驅(qū)動(dòng)變速箱,并將作為機(jī)械負(fù)載的交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能反饋電網(wǎng),以達(dá)到能量回饋的目的(圖3-1-2)。但機(jī)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。</p&g

43、t;<p>　?。▓D3-1-2 利用電機(jī)組實(shí)現(xiàn)回饋的變速箱試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖）</p><p>　　⑵ 采用“變頻器+交流電動(dòng)機(jī)”驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)變速箱,發(fā)出的電能經(jīng)變頻器送回交流電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)能量反饋(圖3-1-3),但需要價(jià)格較高的大功率變頻電機(jī)和變頻器,購(gòu)置及維護(hù)成本也高。</p><p>　　（圖3-1-3 利用變頻器實(shí)現(xiàn)能量回饋的變速箱試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖）</p><p

44、>　　最終控制方案的確定：</p><p>　　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(wèn)題,特別是由于電能要返回電網(wǎng),并網(wǎng)發(fā)電對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)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(guò)對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和相關(guān)技術(shù)的仔細(xì)研究,提出了一種力矩控制方便、低成本且可以實(shí)現(xiàn)能量回饋的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,即“ 直流發(fā)電、直流能量回

45、饋”方案(圖3-1-4)"該方案是將直流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能,通過(guò)穩(wěn)壓后直接回饋給作為動(dòng)力的直流電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　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(jì)方案將能量直接回饋到直流電動(dòng)機(jī)而不是電網(wǎng),避免了并網(wǎng)發(fā)電對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行的同步同相要求的難題,所以具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、能量損耗小、力矩控制容易等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　本系統(tǒng)中,直流

46、電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)試驗(yàn)變速箱,輸出轉(zhuǎn)速、力矩等測(cè)試要求數(shù)據(jù)由人通過(guò)微機(jī)監(jiān)控操作界面給定,試驗(yàn)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(dòng)直流發(fā)電機(jī)。直流發(fā)電機(jī)此刻處于發(fā)電狀態(tài),為變速箱提供一個(gè)電磁阻轉(zhuǎn)矩。通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小,從而改變電磁阻轉(zhuǎn)矩的大小,以達(dá)到電加載控制的目的。</p><p>　?。▓D3-1-4直流發(fā)電、直流能量回饋）</p><p>　　3.2 試驗(yàn)臺(tái)的組成及其

47、基本功能</p><p>　　一、試驗(yàn)臺(tái)的基本構(gòu)成：</p><p>　　主要由原動(dòng)機(jī)、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、變速箱、被測(cè)轉(zhuǎn)向裝置、升速箱，功率吸收裝置，聯(lián)軸器、信號(hào)采集與控制系統(tǒng)等組成。</p><p>　　二、試驗(yàn)臺(tái)的基本功能：</p><p>　　根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與傳動(dòng)系裝車需要完成的性能試驗(yàn)，本傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)需要具備的功能如下：</p>

48、<p>　?。?）能用于200KW以下的工程機(jī)械、拖拉機(jī)和汽車變速箱性能試驗(yàn)，能對(duì)雙功率流無(wú)級(jí)變速裝置進(jìn)行檢測(cè)，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)加載。</p><p>　?。?）由計(jì)算機(jī)操縱控制，具有模擬發(fā)電機(jī)的調(diào)速特性等能力。</p><p>　　（3）具有高度的自動(dòng)化水平，能自動(dòng)完成傳感器標(biāo)定，自動(dòng)完成選定試驗(yàn)，實(shí)時(shí)控制，實(shí)時(shí)顯示或打印轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、油溫、油壓、油耗等，自動(dòng)繪制出被測(cè)變速器

49、在模擬試驗(yàn)中的有關(guān)動(dòng)態(tài)特性曲線和換擋過(guò)程曲線。</p><p>　?。?）能夠?qū)υ囼?yàn)臺(tái)狀態(tài)進(jìn)行自診斷，具有軟硬件報(bào)警系統(tǒng)。</p><p>　　（5）顯示與控制界面友好，便于操作。</p><p>　　3.3 試驗(yàn)臺(tái)工作原理與HMT性能參數(shù)的測(cè)定</p><p><b>　　一、工作原理：</b></p>

50、<p>　　試驗(yàn)臺(tái)主要由直流電動(dòng)機(jī)、直流發(fā)電機(jī)、整流電路、被試傳動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)速-扭矩傳感器、陪試裝置等部分組成。整流電路將三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電供給電動(dòng)機(jī),從而拖動(dòng)轉(zhuǎn)速-扭矩傳感器、被試傳動(dòng)裝置和直流發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn);被試傳動(dòng)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-扭矩傳感器測(cè)量并送入計(jì)算機(jī)處理;陪試裝置則被用來(lái)調(diào)整電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速比,以保證發(fā)電機(jī)始終處于工作狀態(tài)。試驗(yàn)時(shí),發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能被重新送回給電動(dòng)機(jī),能量在系統(tǒng)

51、內(nèi)循環(huán)流動(dòng),故稱其為封閉功率流型試驗(yàn)臺(tái)。</p><p>　　試驗(yàn)中,直流電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力,經(jīng)扭矩傳感器、被試傳動(dòng)裝置、陪試裝置后,傳遞至發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)重新將其轉(zhuǎn)換為電能。對(duì)于被試裝置來(lái)說(shuō),發(fā)電機(jī)即為其試驗(yàn)負(fù)載。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電磁阻力矩阻礙被試傳動(dòng)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn),該電磁阻力矩也就成為負(fù)載扭矩,其大小可由下式計(jì)算：T = CT×φ×Ia （1）式中,T為負(fù)載力矩; CT為電機(jī)力矩常數(shù); φ為勵(lì)磁磁通

52、; Ia為電樞電流。由式(1)可見(jiàn),T為φ和Ia的函數(shù),因此發(fā)電機(jī)可作為被試傳動(dòng)裝置的可變負(fù)載,可以給被試裝置加上不同大小的試驗(yàn)載荷。</p><p>　　二、 HMT性能參數(shù)的測(cè)定：</p><p>　　在理論的分析基礎(chǔ)上可以在試驗(yàn)臺(tái)架上可以測(cè)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(cè)定的特性曲線如下：</p><p>　?。?）傳動(dòng)效率與輸

53、出速度關(guān)系曲線；（2）扭矩比與輸出速度曲線；</p><p>　?。?）輸入速度與輸出速度曲線；（4）輸出扭矩與輸出速度曲線；</p><p>　　（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(cè)量；</p><p>　?。?）變速箱的變速范圍與無(wú)級(jí)變速特性曲線等。</p><p>　　試驗(yàn)中需測(cè)取的參數(shù)主要有：變速箱輸入軸的轉(zhuǎn)

54、速、轉(zhuǎn)矩，變速箱輸出軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，測(cè)功機(jī)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(dá)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，變速器內(nèi)的五個(gè)轉(zhuǎn)速，油壓，泵、馬達(dá)的排量，液壓油溫等。</p><p>　　信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用本校車動(dòng)學(xué)院研究所開發(fā)的PCM-3132數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)</p><p>　　3.4 動(dòng)力輸入(電動(dòng)機(jī)) 的計(jì)算與選擇</p><p>　　現(xiàn)代的車輛變速箱試驗(yàn)臺(tái)

55、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。</p><p>　　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。

56、且采用電動(dòng)機(jī)其噪聲較小，對(duì)工作環(huán)境污染小；調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)速；啟動(dòng)、制動(dòng)和過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)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(guò)程的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、保護(hù)等功能。</p><p>　　原動(dòng)機(jī)采用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，可以直接將要與原變速器配套使用的單片機(jī)等控制系統(tǒng)用于變速箱的性能測(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

57、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(lái)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。</p><p>　　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)。</p><p>　　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

58、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。</p><p>　　一、 電動(dòng)機(jī)的種類：（參看圖3.4.1）</p><p>　　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)合工程車用柴油發(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：</p><p>　　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Ra很小，所以在負(fù)載變化時(shí)，

59、 轉(zhuǎn)速 n 的變化不大，屬硬機(jī)械特性。</p><p>　　二、 確定電動(dòng)機(jī)的功率和型號(hào)：</p><p>　　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(guò)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(guò)載而過(guò)早損壞；功率選得過(guò)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)

60、。一般選擇時(shí)，保證電動(dòng)機(jī)的額定功率Pe稍大于電動(dòng)機(jī)的所需功率Pd即可，即使Pe ≥ Pd 。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的所需功率按下述方法計(jì)算：</p><p>　　工作機(jī)所需的輸入功率（KW）為：Pw = Fυ/1000 或 Pw = Mω/1000 式中，F(xiàn)（N）、M（N?m）分別為工作機(jī)的驅(qū)動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力矩；υ（m/s）、ω（rad/s）分別為工作機(jī)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的速度、角速度。依照本次

61、設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定：試驗(yàn)臺(tái)吸收功率Pmax = 200 KW，轉(zhuǎn)速n（200---3000 r/min）。參考車型：東方紅—1502型 橡膠履帶式拖拉機(jī)，其發(fā)動(dòng)機(jī)功率Pe = 118 KW，額定轉(zhuǎn)速 n = 2300 r/min ，傳動(dòng)系平均輸入功率為110 KW。</p><p>　　則動(dòng)機(jī)的所需功率為：Pd = Pw /η 式中, Pw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110KW，即Pw

62、≥ 110KW，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Pw = 115KW，發(fā)電機(jī)型號(hào)為：Z2—102，其工作效率：89%，即ηw = 89% 。而η為傳動(dòng)裝置及工作機(jī)的總效率的乘積。</p><p>　　η =η1×η2×η3×η4×η 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（3-4-1）<

63、;/p><p>　　式中，η1 、η2、η3、η4、ηw分別為聯(lián)軸器、液壓機(jī)械變速箱、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η1 = 0.99，η2 = 0.90，η3 = 0.98，η4 = 0.96，ηw =0.89 </p><p>　　代入①式中得：η =η1×η1×η2×η3×η4×ηw = 0.99

64、×0.99×0.90×0.98×0.96×0.89 = 0.739 ；Pd = Pw /η=110 KW÷0.739 = 149KW，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：Z4—250—12，其參數(shù)如下：</p><p>　　額定功率KW：160 ； 額定電壓V：440 ；額定電流A：399 ； 轉(zhuǎn)速/最高轉(zhuǎn)速 r/

65、min ：1500/2100 ； 勵(lì)磁功率W：2560； </p><p>　　飛輪轉(zhuǎn)矩GD2 N.M2 ：88 。 安裝形式：B35</p><p>　　額定轉(zhuǎn)矩 Te = 9550×Pe/ ne = 10187.67 N?m</p><p>　　外 形 尺 寸 （mm）</p><p&g

66、t;　　安 裝 尺 寸（mm）</p><p>　　3.5 聯(lián)軸器的計(jì)算與設(shè)計(jì)</p><p>　　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(guò)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(lái)選擇。計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc由下式求出：Tc = K×T = K×9550×Pw / n ≤ Tn （N?M）</p>

67、<p>　　T—理論轉(zhuǎn)矩（N?M）； Tn—公稱轉(zhuǎn)矩（N?M）； Tc—計(jì)算轉(zhuǎn)矩（N?M）；</p><p>　　Pw—驅(qū)動(dòng)功率（KW）； n—工作轉(zhuǎn)速（r/m）；</p><p>　　K—工況系數(shù)，按均勻載荷選取，K的取值范圍（1.0-- 1.5），取K=1.25</p><p>　　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。

68、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 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩Te = T = 1018.67（N?M）則Tc = K×T = 1.25×1018.67 = 1273 （N?M）② 電動(dòng)機(jī)輸出軸的軸徑D = 85 mm 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》，選用ML9型梅花彈性聯(lián)軸器。</p><p><b>　　一、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)：</b></p><p>　　梅花

69、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。</p><p>　　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

70、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。</p><p>　　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

71、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－35~~ +80℃ 。</p><p>　　二、梅花形彈性聯(lián)軸器的強(qiáng)度計(jì)算： </p><p>　　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：</p><p>　　………………………[3-5-1]</p><p>　　式

72、中：σp—彈性塊花瓣的擠壓應(yīng)力(MPa)； Tc—聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（N?mm）；</p><p>　　D1— 梅花瓣中心分布圓直徑(mm) ；Z— 梅花瓣數(shù)目；</p><p>　　d — 梅花瓣的直徑(若為矩形或扇形瓣，則為瓣的徑向?qū)挾菳) (mm)；</p><p>　　h— 梅花瓣的軸向長(zhǎng)度(mm);</p><p>　　σpp一

73、彈性塊的許用擠壓應(yīng)力(MPa) 。若材料為聚酷型聚氨醋，按表3.4.1選取，若材料為橡膠，可取σpp=1.8-- 2 Mpa；若材料為鑄型尼龍， 取σpp=8--11 Mpa。</p><p>　　式中 Tc = 1273 N?mm ； D1 = （1.5-3.0）d1 = 2.0×85 = 170 mm ；</p><p>　　d =（0.2~0.4）= 0.25&#

74、215;D1 = 42.5 mm ； h = 85 mm ； Z = 8 ；</p><p>　　代入上式（3.4.1）得σp = 1.727 ＜ [σpp] = 2.6，查表選用硬度邵氏A為70的聚氨酯。</p><p>　　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）</p><p>　　① 聯(lián)軸器外徑D=（2.5一4）d l ；式中d

75、l—聯(lián)軸器軸孔直徑。 </p><p>　?、?圓形瓣中心分布圓直徑D1 =（1.5一3.0）d l ；</p><p>　?、?圓形瓣的直徑d = (0.2一0.4) D1 ；</p><p>　?、?圓形瓣的軸向長(zhǎng)度h =（0.2—0.5）D1 ；</p><p>　?、?圓形瓣的數(shù)目Z = 4一14 ；</p><p

76、>　?、?聯(lián)軸器總長(zhǎng)L0 = (4.5~~5.5) d l 。</p><p>　　四、本次設(shè)計(jì)所選ML9型梅花彈性聯(lián)軸器主要參數(shù)如下：（選用標(biāo)準(zhǔn)值）</p><p>　　a．公稱轉(zhuǎn)矩（N?M）：1800 ； b.許用轉(zhuǎn)速[n]（r/m）：3300；</p><p>　　c. 軸孔直徑d l, d2, da （mm）：85 ；d.軸孔長(zhǎng)度（mm）

77、[Y型L=142；Z，J型L1 = 132 ] ； e．轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.m2）：18.95 ；f. L0 = 394mm ； g. D = 230mm ；</p><p>　　h. D1 = 180mm ； i. h = 85mm 。 j. Z = 8 。</p><p>　　

78、其中，主動(dòng)端：Z型軸孔，A型鍵槽，軸孔直徑dl = 85mm，</p><p>　　軸孔長(zhǎng)度L1 = 132mm。</p><p>　　從動(dòng)端：Y型軸孔，B型鍵槽，軸孔直徑d2 = 80mm，</p><p>　　軸孔長(zhǎng)度L2 = 142mm。</p><p><b>　　標(biāo)記： </b></p><

79、p>　　E. ML型梅花形彈性塊聯(lián)軸器（參看圖3-5-1）</p><p>　　1-半聯(lián)軸器 2-梅花形彈件塊 3-半聯(lián)軸</p><p>　　3.6 變速箱快速安裝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　安裝機(jī)構(gòu)要求定位可靠，安裝快捷、連接牢靠。</p><p>　　HMT連接，該試驗(yàn)臺(tái)采用了專門設(shè)

80、計(jì)的連接器，詳看試驗(yàn)臺(tái)總裝配圖所示，液壓機(jī)械變速箱殼體的前端通過(guò)法蘭盤與轉(zhuǎn)矩傳感器相連，并以此作為軸向定位的基準(zhǔn)。動(dòng)力輸出的連接參看（圖3.6.1）,軸向定位裝置參看（圖3.6.2）,而液壓機(jī)械變速箱的縱向定位裝置采用本校車動(dòng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室通用的調(diào)整機(jī)構(gòu),請(qǐng)參看試驗(yàn)臺(tái)總裝配圖。</p><p>　　3.7 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算與設(shè)計(jì)</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)任務(wù)中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要求傳遞液壓機(jī)械變速

81、箱的最大輸出轉(zhuǎn)矩，并允許液壓機(jī)械變速箱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(jiàn)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)，液壓機(jī)械變速箱輸出的最大轉(zhuǎn)矩按式[3-7-1]計(jì)算，其裝配圖如（圖3-7-1）所示。（注：Pw=160×0.99×0.90=142.56KW）</p><p>　　當(dāng)n = 200 r/min時(shí)，</p><p>　　當(dāng)n

82、 = 3000r/min時(shí)，</p><p>　　(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SWP—B型160B [JB3241—83]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</p><p><b>　　(βν≤10°)。</b></p><p>

83、<b>　　一、選用計(jì)算</b></p><p>　　SW P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</p><p>　　Tc = KKnKhKβT ≤ Tn………………………[3-7-1]</p><p>　　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</p><p>　　Tc ≤ Tfp……

84、………………………………[3-7-2]</p><p>　　式中Tc—計(jì)算轉(zhuǎn)矩[KN?m]； T—理論轉(zhuǎn)矩[KN?m]；</p><p>　　K—工況系數(shù)[取K=1.0]； Kn—轉(zhuǎn)速系數(shù)[取Kn=1.1]；</p><p>　　Kh—軸承系數(shù)[取Kn=1.0]； Kβ—軸間夾角系數(shù)[取Kn=1.2]；</p&g

85、t;<p>　　Tn —公稱轉(zhuǎn)矩[KN?m]</p><p>　　二、根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果選用的SWP—160B型的參數(shù)如下（單位：mm）：</p><p>　　三、SWP—160B型聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)圖如下：</p><p>　　3.8 加載裝置（發(fā)電機(jī)）的計(jì)算與選擇</p><p>　　根據(jù)本次設(shè)計(jì)任務(wù)要求，試驗(yàn)臺(tái)的吸收功率為0—20

86、0KW，同時(shí)參考東方紅1502R橡膠履帶拖拉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)平均輸入功率為100KW，查選機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)電機(jī)部分選取直流他勵(lì)發(fā)電機(jī)作為本次試驗(yàn)臺(tái)的加載裝置，選用標(biāo)準(zhǔn)功率115KW。型號(hào)：Z2-102。</p><p><b>　　一、特性：</b></p><p>　　勵(lì)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(chǎng)合。工業(yè)上低壓（4-24V）及高壓（>600V

87、）以上均為他勵(lì)。</p><p>　　二、參數(shù)： ①額定轉(zhuǎn)速：1450r/min； ②額定功率：115KW；</p><p>　?、垲~定電壓：230V； ④額定電流：500A；</p><p>　　3.9 試驗(yàn)臺(tái)所用傳感器的選擇</p><p>　　傳感器的選擇是試驗(yàn)系統(tǒng)一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，它對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果、控制精度及

88、可靠性等問(wèn)題都有較大的影響。對(duì)于本次試驗(yàn)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、流量傳感器等。扭矩與轉(zhuǎn)速傳感器用于測(cè)試變速箱輸入、輸出與主減速的輸出轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩，可測(cè)得變速器的換檔規(guī)律與傳動(dòng)系效率，同時(shí)和電流傳感器配合用于試驗(yàn)臺(tái)的電模擬加載。變速器內(nèi)部的轉(zhuǎn)速傳感器主要用于對(duì)變速器各部分轉(zhuǎn)速的測(cè)量為變速器換段提供依據(jù)。由液壓傳感器測(cè)試變速器換檔過(guò)程中離合器驅(qū)動(dòng)油壓的變化，可知變速器的換檔性能，結(jié)合變

89、速器各軸轉(zhuǎn)速，可對(duì)液壓系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。油溫傳感器主要和傳動(dòng)系油溫控制系統(tǒng)一起用于控制傳動(dòng)系油溫的恒定。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩傳感器</b></p><p>　　扭矩傳感器主要工作性能指標(biāo)包括：扭矩測(cè)量量程、工作轉(zhuǎn)速范圍、精度等級(jí)、靈敏度、重復(fù)性、線性、動(dòng)態(tài)特性、過(guò)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。</p>

90、<p>　　扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的選取在首先保證傳感器的測(cè)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(jí)、靈敏度高，可重復(fù)性、線性、動(dòng)態(tài)特性好，質(zhì)量輕體積小動(dòng)態(tài)傳感器。其被測(cè)值應(yīng)盡可能接近所選傳感器的最佳測(cè)量范圍，即滿量程的三分之二左右（如1000N.m傳感器的最佳測(cè)量范圍在600N.m附近）。另外，選用傳感器規(guī)格還要考慮被測(cè)對(duì)象的最大轉(zhuǎn)矩和過(guò)載一般不大于額定轉(zhuǎn)矩的150%。</p><p>　　以原動(dòng)機(jī)

91、—直流電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速1500rpm，對(duì)應(yīng)額定功率165 KW計(jì)，電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩可高于額定轉(zhuǎn)矩的15% ，因此，原動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩Te輸入扭矩為：</p><p>　　故該位置的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的額定扭矩Te1為:</p><p>　　Te=1171×1.5 = 1756.5 N.m</p><p>　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果選取NJ2 型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳

92、感器,其參數(shù)列表如下：</p><p>　?、兕~定轉(zhuǎn)矩為：0-2000（N.m）； ②許用轉(zhuǎn)速分別為：0-4000r/min</p><p>　?、坜D(zhuǎn)矩精確度：±0.1%F?S ④過(guò)載能力：120%F?S</p><p>　?、莨ぷ鳒囟龋?~50℃ ⑥滯后：相對(duì)濕度：≤90%</p><p>　?、咿D(zhuǎn)速精確度：50

93、HZ以上±0.5%±1個(gè)字，50HZ以下±0.015%HZ</p><p>　　測(cè)量時(shí)如果轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變，需停機(jī)對(duì)扭矩值進(jìn)行調(diào)零。</p><p><b>　　傳感器類型：磁電式</b></p><p>　　生產(chǎn)企業(yè)：成都城邦動(dòng)力測(cè)試儀器有限公司</p><p>　　二、溫度傳感器、液壓傳感器

94、、油溫傳感器以及速度傳感器的選取均采用液壓機(jī)械變速箱內(nèi)部的傳感器。根據(jù)檢測(cè)需要逐一的與計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)相連即可。</p><p>　　第四部分 升速箱的計(jì)算與設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 升速箱的概述</p><p>　　升速箱的功用是使液壓機(jī)械變速箱的輸出速度升高或降速在適當(dāng)范圍，確保加載裝置（發(fā)電機(jī)）能正常工作。本次設(shè)計(jì)采用普通機(jī)械式變速箱的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行計(jì)算

95、與分析，同時(shí)還應(yīng)滿足效率高、換擋可靠、噪聲低、體積小、制造容易等特點(diǎn)。其傳動(dòng)原理圖如下：</p><p>　　因傳遞功率較大，采用中間軸式的六擋變速箱的設(shè)計(jì)模式，因斜齒輪在傳遞過(guò)程中噪聲較小，使用壽命較長(zhǎng)，故此升速箱的齒輪全部采用斜齒輪；為確保換擋可靠、快速及無(wú)沖擊等在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了汽車常用的鎖銷式同步器；由于采用了斜齒輪以及考慮軸承的壽命等采用圓錐滾子軸承和滾針軸承等；在操作模式方面采用直接手動(dòng)換檔模式。&l

96、t;/p><p>　　4.2 齒輪組的設(shè)計(jì)與校核 </p><p>　　4.2.1 擋數(shù)的確定：</p><p>　　因液壓機(jī)械變速箱的輸出功率有130KW左右，同時(shí)參照重型汽車變速器的設(shè)計(jì)模式，采用六擋變速器而且無(wú)倒擋裝置。</p><p>　　4.2.2 傳動(dòng)比的確定：</p><p>　　因加載裝置（直流發(fā)電機(jī)）的額

97、定轉(zhuǎn)速為1450r/min，而液壓機(jī)械變速箱的輸出轉(zhuǎn)速范圍為：200—3000r/min。要確保升速箱的輸出轉(zhuǎn)速處于1450r/min左右，本次設(shè)計(jì)中把液壓機(jī)械變速箱的輸出轉(zhuǎn)速分成六段，每段對(duì)應(yīng)升速箱的一個(gè)擋位。其分析列表如下：</p><p>　　4.2.3 傳動(dòng)軸中心距的確定：</p><p>　　由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 式中，A為升速箱中心距（mm）；Ka為中心距系數(shù)（Ka=9.5—11），

98、取Ka=11；Temax為液壓機(jī)械變速箱輸出的最大轉(zhuǎn)矩（N?m）， </p><p>　??；I1為升速箱一擋的傳動(dòng)比，I1=1.68；ηg為升速箱傳動(dòng)效率，取96% 。代人上式的=220.76mm，取A = 221mm。</p><p>　　4.2.4 齒輪參數(shù)的確定：</p><p>　　在齒輪的設(shè)計(jì)中，齒輪模數(shù)mn、壓力角α、螺旋角β為齒輪的三大重要參數(shù)，其各項(xiàng)

99、選擇及其重要，參照汽車變速器的設(shè)計(jì)模式并結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)要求，選取低擋的模數(shù)mn=4，高擋的模數(shù)mn=3，壓力角均采用國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值20°，螺旋角均初選22°最后再根據(jù)實(shí)際齒數(shù)與中心距反求螺旋角。</p><p>　　4.2.5 齒輪的設(shè)計(jì)：</p><p>　　一、第一擋齒輪參數(shù)的確定（mn=4，α=20°，β=22°）</p><

100、;p>　　，查選機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)—變速器部分，初取參考值………………[4.2.5-1]； 。</p><p>　　，取Z11+Z12=103…[4.2.5-2]</p><p>　　由式[4.2.5-1]、[4.2.5-2]得Z11 = 73.32；Z12 = 29.68；</p><p>　　圓整取Z11 = 73；Z12 = 30；</p>&l

101、t;p><b>　　求齒輪傳動(dòng)比；</b></p><p>　　將Z11+Z12=103代入[4.2.5-2]式反求螺旋角β：，</p><p>　　螺旋角β=21°13′52″</p><p>　　常嚙合傳動(dòng)齒輪副Z1、Z2的齒數(shù)及其傳動(dòng)比</p><p>　?。╩n=4，α=20°，β=22

102、.2312°）</p><p>　　………………[4.2.5-3]；</p><p>　　Z1+Z2 =Z11+Z12 =103 ………………………[4.2.5-4]</p><p>　　由公式[4.2.5-3]、[4.2.5-4]得Z1 =60.95；Z2 =42.05；</p><p>　　圓整取Z1 = 61；Z2 = 42；

103、</p><p>　　反求齒輪傳動(dòng)比I1：</p><p><b>　??； 。 </b></p><p>　　第二擋齒輪參數(shù)的確定（mn=4，α=20°，β=21.2312°）</p><p>　??； …[4.2.5-5] 又Z9+Z10 =Z1+Z2 =103 …………………………………[4

104、.2.5-6]</p><p>　　由公式[4.2.5-5]、[4.2.5-6]得Z9 = 68.67；Z10 = 34.33； </p><p>　　圓整取Z9 =69 ；Z10 =34 ；</p><p>　　反求齒輪傳動(dòng)比I2：</p><p><b>　?。?。</b></p><p>

105、<b>　　第三擋為直接擋。</b></p><p>　　第四擋齒輪參數(shù)的確定（mn=3，α=20°，β= 21.2312°）</p><p><b>　??；</b></p><p>　　7…………………………[4.2.5-7]；，取Z7+Z8 =137…[4.2.5-8]</p><

106、;p>　　由公式[4.2.5-7]、[4.2.5-8]得Z7 = 65.79；Z8 = 71.21；</p><p>　　圓整取Z7 = 66 ；Z8 = 71 ；</p><p>　　反求齒輪傳動(dòng)比I4：</p><p><b>　?。?。</b></p><p>　　將Z7 = 66 、Z8 = 71代入[4

107、.2.5-8]反求螺旋角β</p><p>　　第五擋齒輪參數(shù)的確定（mn=3，α=20°，β= 21.5863°）</p><p>　?。弧璠4.2.5-9]；又Z5+Z6= Z7 + Z8 = 137………………………………[4.2.5-10]</p><p>　　由公式 [4.2.5-9]、[4.2.5-10]得Z5 = 48.61 ；Z

108、6 = 88.39 ； </p><p>　　圓整取Z5 = 49 ；Z6 = 88 ；</p><p>　　反求齒輪傳動(dòng)比I5：</p><p><b>　??； 。</b></p><p>　　第六擋齒輪參數(shù)的確定（mn=3，α=20°，β= 21.5863°）</p><p

109、><b>　??；</b></p><p>　　…………………………[4.2.5-11]；</p><p>　　又Z3+Z4 = Z5+Z6 = 137 ……………………………[4.2.5-12]；</p><p>　　由公式[4.2.5-11]、[4.2.5-12]得Z3 = 28.87 ；Z4 = 108.13 ； </p>

110、;<p>　　圓整取Z3 = 29 ；Z4 = 108 ；</p><p>　　反求齒輪傳動(dòng)比I6：</p><p><b>　?。?。 </b></p><p><b>　　八、齒輪組的校核</b></p><p>　　因常嚙合齒輪承受的轉(zhuǎn)矩最大，所以重點(diǎn)校核常嚙合齒輪的彎曲強(qiáng)

111、度與接觸強(qiáng)度。</p><p><b>　　彎曲強(qiáng)度校核：</b></p><p>　　斜齒輪的彎曲應(yīng)力由公式計(jì)算，式中，F(xiàn)1為圓周力（N），F(xiàn)1=2Tg/d ；Tg為計(jì)算載荷（N· ㎜）；d為節(jié)圓直徑（㎜）；d=（mnz）/cosβ，mn為法向模數(shù)（㎜）；z為齒數(shù)；β為斜齒輪螺旋角（°）；Kσ為應(yīng)力集中系數(shù)，Kσ=1.20；b為齒面寬（㎜）；t為

112、法向齒距（㎜），t=π·mn ；y為齒形系數(shù)，取y=0.18；Kε為重合度影響系數(shù)，Kε=2.5。</p><p>　　F1=2Tg/d=2×6671×cos21.2312°/(4×61) = 50969 N ；b = Kcmn = 8.5×4=34㎜ ；t=π·mn=4π=12.57㎜ ； 考慮常嚙合齒輪強(qiáng)度問(wèn)題，故可以增大齒寬，取b1=40