裝配圖變速箱開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)（有cad圖）

裝配圖變速箱開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)（有cad圖）,裝配,變速箱,試驗(yàn)臺(tái),設(shè)計(jì),cad 變速箱開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)摘 要 變速器是現(xiàn)代汽車(chē)的一個(gè)主要裝備,其性能直接影響到汽車(chē)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性及駕駛性能等. 研究自動(dòng)變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)的聯(lián)合工作特性,需要對(duì)自動(dòng)變速器的性能進(jìn)行臺(tái)架試。本文從整體上論述了汽車(chē)變速箱性能檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試原理和設(shè)計(jì)方案， 并從硬件和軟件兩方面詳細(xì)闡述了汽車(chē)變速箱性能檢測(cè)系統(tǒng)的組成。介紹了汽車(chē)變速器系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)的主要構(gòu)成與種類(lèi), 著重在機(jī)械硬件方面去分析研究開(kāi)放式及封閉式汽車(chē)變速器系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)的主要結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及工作原理。本論文研究的目的、意義：我國(guó)汽車(chē)工業(yè)正處于發(fā)展和提升時(shí)期，變速器在汽車(chē)上開(kāi)始大量裝備，這對(duì)其設(shè)計(jì)制造、性能檢測(cè)與維修提出了迫切要求。目前國(guó)產(chǎn)變速器測(cè)試設(shè)備多為手動(dòng)、測(cè)試精度低、響應(yīng)速度慢；進(jìn)口設(shè)備，價(jià)格較高，集中在少數(shù)企業(yè)和地區(qū)，這種狀況無(wú)法滿足汽車(chē)制造及維修行業(yè)的需求。為開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、適合我國(guó)國(guó)情的變速器檢測(cè)備，提出本研究課題。關(guān)鍵詞：變速器, 試驗(yàn)臺(tái), 結(jié)構(gòu), 分析 DESIGN OF THE OPENING TRANSMISSION TEST-BEDABSTRACT The transmission is a main device of modern cars. Its performance directly affects tractate performance, fuel economy and convenient operation of vehicles, etc. Its characteristics must be tested with the test - bed to study the characteristics of the cooperating performance of the engine and the transmission.This paper discuss the test theory and design project of a test System for the performance of Transmission test-bed，and describe the makeup of the system from hardware and software. This paper introduces the main components and types of the comprehensive testing beds for vehicle transmission system with focus on mechanical hardware, the author analyses their main structures, features, and working principle of the open and closed comprehensive testing beds for vehicle transmission system. Motiveandmeaningoftheresearch: Inourcountryautomobileindustrypositivebeplacedinshapetime，Transmissionbeginningequippedonalotofmotors，thissituation Inevitably press for its design, test, repair. Present domestic Transmission Test-bed mostly turning by hand, test accuracy is low , respond speed is slow;the import equipment price is higher ,concentrate in the minority. This condition can not satisfy the demand of automobile production and maintenance enterprise. In order to develop the Transmission Test-bed which have independence intelligent property right, we propose this research lesson. KEY WORD：transmission, testing bed, structure, analysis符 號(hào) 說(shuō) 明 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率 轉(zhuǎn)速 r/min 傳動(dòng)效率 計(jì)算系數(shù)、 分度圓直徑 mma 中心矩 mm、 齒寬 mm 齒輪螺旋角 齒輪模數(shù) mm 試驗(yàn)齒輪齒根的彎曲疲勞極限 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) 彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù) 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限 接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù) 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) 工作硬化系數(shù) 齒面許用接觸應(yīng)力 許用彎曲應(yīng)力 目 錄第一章 前言.1 1.1 研究的目的.11.2 研究的依據(jù).21.3 試驗(yàn)臺(tái)的種類(lèi).2 1.3.1 開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái).2 1.3.2 閉式試驗(yàn)臺(tái).2第二章 試驗(yàn)臺(tái)總體方案的確定.32.1 試驗(yàn)臺(tái)的基本功能.32.2 試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試原理.3 2.3 試驗(yàn)臺(tái)的基本組成.4 第三章 試驗(yàn)臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).8 3.1 聯(lián)軸器的選擇.8 3.1.1 變速器輸入軸后的聯(lián)軸器.8 3.1.2 升速器后的聯(lián)軸器.9 3.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)后的聯(lián)軸器.9 3.2 升速器的設(shè)計(jì) .103.2.1 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì).103.2.2 低速軸的設(shè)計(jì). .11 3.2.2 高速軸的設(shè)計(jì).143.2.4 鍵的強(qiáng)度校核.163.2.5 升速器附件設(shè)計(jì).19 3.3 升速齒輪箱的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì).19 3.4 扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的選擇.22 3.5 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).22第四章 試驗(yàn)臺(tái)性能匹配.23 4.1 測(cè)功機(jī)用途及使用范圍.23 4.2 測(cè)功機(jī)結(jié)構(gòu)及原理.24 4.3 測(cè)功機(jī)工作特性.24 4.4 試驗(yàn)臺(tái)的匹配原則.26第五章 結(jié)論.28參考文獻(xiàn).29致謝.30第一章 前 言21世紀(jì)是汽車(chē)工業(yè)飛速發(fā)展的時(shí)代, 汽車(chē)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(chē)產(chǎn)品質(zhì)量, 提高汽車(chē)的品質(zhì), 勢(shì)必對(duì)其總成及零部件提出更高更嚴(yán)格的要求。傳動(dòng)系是汽車(chē)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出到行駛的必需系統(tǒng), 變速器是汽車(chē)傳動(dòng)系中一個(gè)重要總成, 為了對(duì)變速器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和零部件的性能、壽命進(jìn)行測(cè)試和分析, 為產(chǎn)品設(shè)計(jì)與質(zhì)量評(píng)價(jià)提供可靠的科學(xué)依據(jù), 縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期和提高產(chǎn)品質(zhì)量。因此, 對(duì)汽車(chē)變速器系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)的研究具有特別重要的意義。1.1研究的目的及意義 近幾年來(lái), 國(guó)外一些大公司相繼成功研制出了先進(jìn)的液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速箱, 并將其應(yīng)用于推土機(jī)、裝載機(jī)等工程車(chē)輛上, 在車(chē)輛傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域取得了重大突破。東方紅1302R是一款裝有液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的拖拉機(jī)，拖拉機(jī)在農(nóng)田作業(yè),農(nóng)田基本建設(shè),農(nóng)業(yè)運(yùn)輸以及在抽水、脫粒、農(nóng)產(chǎn)品加工等固定作業(yè)中用途十分廣泛。因此,拖拉機(jī)技術(shù)的發(fā)展對(duì)全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化起著至關(guān)重要的作用。變速器是實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)性能的關(guān)鍵部分,該試驗(yàn)臺(tái)研究的目的就是改善拖拉機(jī)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性,提高其作業(yè)效率。在大、中型拖拉機(jī)上,液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用,相信該試驗(yàn)臺(tái)的研制為其可提高車(chē)輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、生產(chǎn)效率和操作自動(dòng)化,簡(jiǎn)化駕駛員操作,也為綜合控制拖拉機(jī)傳動(dòng)系提供可能。1.2 研究的內(nèi)容和依據(jù) 依據(jù)新型變速箱性能試驗(yàn)和燃油經(jīng)濟(jì)性的測(cè)試來(lái)設(shè)計(jì)。研究的內(nèi)容：對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)；選擇電渦流測(cè)功機(jī)為功率吸收裝置；設(shè)計(jì)或選擇升速裝置。1.3 汽車(chē)變速器性能試驗(yàn)臺(tái)的種類(lèi)汽車(chē)在行駛過(guò)程中，隨著路面、載荷、車(chē)速等因素的變化，變速器所傳遞的扭矩與轉(zhuǎn)速也是變化的。因此，試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)具備轉(zhuǎn)速、載荷可變化的條件，且其轉(zhuǎn)速、載荷的變化也是可單獨(dú)調(diào)節(jié)的。 汽車(chē)變速器性能試驗(yàn)臺(tái)主要分為開(kāi)放式試驗(yàn)臺(tái)和封閉式試驗(yàn)臺(tái)。1.3.1開(kāi)放式試驗(yàn)臺(tái) 開(kāi)放式試驗(yàn)臺(tái)是最先出現(xiàn)的一種試驗(yàn)臺(tái)，它的主要結(jié)構(gòu)流程為： 功率輸入動(dòng)力區(qū)試驗(yàn)區(qū)模擬負(fù)載區(qū)功率損耗 各部分的組成及功用為： 1、動(dòng)力區(qū)由內(nèi)燃機(jī)、調(diào)速器及附屬裝置組成，它負(fù)責(zé)向系統(tǒng)提供動(dòng)力(功率)，其中包括轉(zhuǎn)速和扭矩。 2、試驗(yàn)區(qū)由被測(cè)裝置、變速器、扭矩轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置及其它一些測(cè)量裝置組成。 3、模擬負(fù)載區(qū)主要由測(cè)功機(jī)及附屬裝置組成。 開(kāi)放式試驗(yàn)臺(tái)整套系統(tǒng)的工作原理及工作過(guò)程簡(jiǎn)單，制造成本較低，它的弱點(diǎn)是能量無(wú)法反饋使用。1.3.2 封閉式試驗(yàn)臺(tái)封閉式試驗(yàn)臺(tái)分為電力封閉式試驗(yàn)臺(tái)和機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)。交流電力封閉式試驗(yàn)臺(tái)是在上述開(kāi)放式試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的試驗(yàn)設(shè)備,主要結(jié)構(gòu)流程為：功率補(bǔ)償區(qū)動(dòng)力區(qū)試驗(yàn)區(qū)模擬負(fù)載區(qū) 電網(wǎng) 從流程中可以看出,交流電力封閉式試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)思想就是在原有開(kāi)放式試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上加一套動(dòng)力回收裝置,將系統(tǒng)消耗的能量通過(guò)電網(wǎng)加以回收,從而降低試驗(yàn)?zāi)芎?。但由于?dòng)力回收技術(shù)是一項(xiàng)專(zhuān)業(yè)性非常強(qiáng)的技術(shù),整套裝置的成本非常高,又由于回收過(guò)程的回收效率的影響以及其動(dòng)力區(qū)仍然需要較大的動(dòng)力,所以很難達(dá)到比較理想的狀況。直流電力封閉式試驗(yàn)臺(tái)是在上述交流電力封閉式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的試驗(yàn)設(shè)備,主要結(jié)構(gòu)流程為：功率補(bǔ)償區(qū)動(dòng)力區(qū)試驗(yàn)區(qū)模擬負(fù)載區(qū)直流電源從流程中可以看出,直流電力封閉式試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)思想就是在原交流電力封閉式的基礎(chǔ)上采用直流驅(qū)動(dòng)電機(jī),將發(fā)電機(jī)負(fù)載發(fā)出的電能反饋回直流電機(jī)加以回收,形成封閉的功率流,從而降低試驗(yàn)?zāi)芎?。該試?yàn)臺(tái)架結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,能量反饋利用,節(jié)能效果也比較好,它是一較好的選擇方案。第二章 試 驗(yàn) 臺(tái) 總 體 方 案 的 確 定2.1試驗(yàn)臺(tái)的基本功能 1.能測(cè)試變速器的傳動(dòng)效率； 2.能測(cè)試液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器液壓路的輸出功率液壓功率分流比； 3.能測(cè)試柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。2.2 試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試原理 1、 通過(guò)測(cè)量變速器的輸入輸出功率，然后得到變速器的傳動(dòng)效率。實(shí)現(xiàn)這一測(cè)量的過(guò)程是：在變速器輸入端安裝扭矩轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得輸入轉(zhuǎn)矩。在變速器輸出端連接加載器實(shí)現(xiàn)變速器制動(dòng)。在加載器和變速器之間安裝扭矩轉(zhuǎn)速傳感器，測(cè)量輸出扭矩。將測(cè)得的和值代入下式中計(jì)算，得 （2-1） 式中變速器傳動(dòng)效率； 作用在變速器第一軸上的輸入轉(zhuǎn)矩； 作用在變速器第二軸上的輸入轉(zhuǎn)矩； 變速器所測(cè)檔位的傳動(dòng)比。 2、 液壓功率分流比定義為液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器中液壓路的輸出功率，即經(jīng)液壓路傳遞到行星排的輸入功率與變速器總輸出功率的比值（不計(jì)功率損失）。通過(guò)測(cè)得液壓路的扭矩轉(zhuǎn)速，然后用下式即可 （2-2） 式中 液壓功率分流比 太陽(yáng)輪輸入轉(zhuǎn)矩 太陽(yáng)輪輸入功率 多擋有級(jí)變速箱輸入轉(zhuǎn)矩變速器輸出功率 、太陽(yáng)輪、變速箱的輸入轉(zhuǎn)速 3、 通過(guò)在輸油路上安裝油耗儀，測(cè)量燃油消耗量來(lái)測(cè)試柴油機(jī)的燃油消耗率。將測(cè)得值代入下式 （2-3） 式中 燃油消耗率； 燃油消耗量； 發(fā)動(dòng)機(jī)功率。2.3 試驗(yàn)臺(tái)的基本組成一、動(dòng)力源試驗(yàn)臺(tái)為驅(qū)動(dòng)無(wú)級(jí)變速器運(yùn)轉(zhuǎn)， 需要有合適的驅(qū)動(dòng)力。 此驅(qū)動(dòng)力可由兩種主要的動(dòng)力源發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)提供。采用兩種不同動(dòng)力源各有其優(yōu)缺點(diǎn)。取功率大于或等于車(chē)輛上實(shí)際采用的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩、最大功率和最大轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源， 更接近汽車(chē)以發(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)力的實(shí)際，和無(wú)級(jí)變速器連接以后，可以借用汽車(chē)本身的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)無(wú)級(jí)變速器的工作過(guò)程進(jìn)行模擬，對(duì)變速器傳遞扭矩的能力，液壓系統(tǒng)對(duì)實(shí)際工況的反應(yīng)、工作狀態(tài)更貼近使用中的情況。 所得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，更有說(shuō)服力。 故動(dòng)力源選取發(fā)動(dòng)機(jī)柴油機(jī) 型 號(hào)：LR6105ZT10功 率：106 KW 額定轉(zhuǎn)速：2300 r/min二、被測(cè)試件被測(cè)試件為液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速箱。 它是一種雙功率流傳動(dòng)系統(tǒng)，由分流機(jī)構(gòu)、液壓傳動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)和匯流機(jī)構(gòu)四部分組成。分流機(jī)構(gòu)將發(fā)動(dòng)機(jī)功率分為二路向下傳遞, 一路為液壓功率流, 一路為機(jī)械功率流, 然后, 液壓功率流的輸出元件- 液壓馬達(dá)的輸出軸用機(jī)械方法與機(jī)械傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)的輸出軸聯(lián)結(jié)合成后輸出。液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的工作原理是恒功率狀態(tài)下機(jī)械功率流提供一定的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速, 液壓功率流轉(zhuǎn)速的變化使輸出速度圍繞機(jī)械傳動(dòng)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)級(jí)變速； 液壓傳動(dòng)在不同的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速上進(jìn)行相同液壓無(wú)級(jí)變速, 形成拖拉機(jī)在整個(gè)速度范圍內(nèi)的全程無(wú)級(jí)變速。 圖2-1液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速原理示意圖三、加載設(shè)備試驗(yàn)臺(tái)的負(fù)載設(shè)備應(yīng)當(dāng)滿足試驗(yàn)時(shí)所需的加載和轉(zhuǎn)速范圍,并能平穩(wěn)地,精細(xì)地調(diào)節(jié)負(fù)荷,模擬汽車(chē)的行駛阻力. 同時(shí)也希望能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱,并能用微機(jī)來(lái)控制. 目前可用的加載設(shè)備有電力測(cè)功機(jī)、電渦流測(cè)功機(jī)、水力測(cè)功機(jī)等。試驗(yàn)臺(tái)的加載裝置采用DW300型電渦流測(cè)功機(jī),給電渦流測(cè)功機(jī)的定子繞組上通直流電時(shí)便產(chǎn)生了磁場(chǎng). 隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),由于磁通量的改變,在定子中產(chǎn)生電渦流,此電渦流的作用力將阻止轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),因而產(chǎn)生制動(dòng)力矩. 當(dāng)按某一規(guī)律調(diào)節(jié)定子電流的大小時(shí),即可平穩(wěn)地調(diào)節(jié)負(fù)載力矩。試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)用微機(jī)來(lái)控試驗(yàn)臺(tái)的加載和電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速器,實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)變速器的實(shí)時(shí)控制,以便模擬變速器不同的工況,從而可以對(duì)自動(dòng)變速器進(jìn)行檢測(cè)。 1、升速箱升速箱為自制的單級(jí)圓柱齒輪升速器，升速比： =0.55。 2、 測(cè)功機(jī)： 型式： 電渦流測(cè)功機(jī) 型號(hào)： DW300 吸收功率： 300kW額定扭矩： 1600Nm額定扭矩下的轉(zhuǎn)速： 20002800r/min 最高使用轉(zhuǎn)速： 5000r/min四、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器扭矩轉(zhuǎn)速傳感器用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，以及變速箱的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。 五、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用車(chē)輛研究所的數(shù)據(jù)處理采集系統(tǒng)信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。系統(tǒng)主要對(duì)在換擋過(guò)程中變速器的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；對(duì)變速器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的反饋信號(hào)進(jìn)行采集轉(zhuǎn)換和處理；變速器不管采用何種方式的控制方法和控制策略，工件都是由液壓油驅(qū)動(dòng)的，液壓油壓力大小、油溫的高低、流量大小實(shí)時(shí)反映了變速器的工作狀態(tài)。 故采集變速器的信號(hào)主要是各種油路的壓力、冷卻油液流量、油溫的高低。 變速器輸入輸出轉(zhuǎn)速等根據(jù)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性要求，和不同信號(hào)的變化率及采樣的離散值所需要達(dá)到的分辨率，確定不同信號(hào)的采樣時(shí)間間隔，傳感器將此多種信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。用計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，并將結(jié)果顯示于計(jì)算機(jī)屏幕上。同時(shí)把采集到的信號(hào)與正常信號(hào)進(jìn)行比較，判斷變速器工作是否正常，判斷并指出變速器工作不正常的可能原因，為變速器進(jìn)一步整改和維修提供依據(jù)。六、總體組成框圖試驗(yàn)臺(tái)各個(gè)主要元件如下圖2-2所示： 圖2-2 試驗(yàn)臺(tái)總體框圖第三章 試驗(yàn)臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的基本功用是連接兩軸（也連接軸和其它回轉(zhuǎn)零件），并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器可分為剛性和撓性聯(lián)軸器。彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器是有彈性的撓性聯(lián)軸器，它是用彈性柱銷(xiāo)將兩個(gè)半聯(lián)軸器連接起來(lái)。工作時(shí)轉(zhuǎn)矩是通過(guò)半聯(lián)軸器、柱銷(xiāo)而傳遞到從動(dòng)軸上去的。為了防止柱銷(xiāo)脫落，在半聯(lián)軸器的外側(cè)用螺釘固定擋板。3.1.1 變速器輸入軸后的聯(lián)軸器一、類(lèi)型選擇為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。二、載荷計(jì)算根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中公式 （3-1）代入上式得 公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩 由表查得K=2.1,故計(jì)算轉(zhuǎn)矩為三、型號(hào)選擇 從標(biāo)準(zhǔn)中查得LX5型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器： , r/min3.1.2 升速器后的聯(lián)軸器一、類(lèi)型選擇 為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。二、載荷計(jì)算依據(jù)公式（3-1）得公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩 由表查得K=2.1,故計(jì)算轉(zhuǎn)矩為三、型號(hào)選擇從標(biāo)準(zhǔn)中查得LX4型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器：, /min3.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)后的聯(lián)軸器一、類(lèi)型選擇為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。二、載荷計(jì)算依據(jù)公式（3-1）得公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩 由表查得K=2.1,故計(jì)算轉(zhuǎn)矩為三、型號(hào)選擇從標(biāo)準(zhǔn)中查得LX4型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器：, r/min3.2升速器的設(shè)計(jì) 為了滿足測(cè)功機(jī)的工作特性，在變速箱輸出軸后串聯(lián)一升速器來(lái)提高其輸出的轉(zhuǎn)速，符合測(cè)功機(jī)的測(cè)試要求。3.2.1 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)一、選擇材料及熱處理大小齒輪均用45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì) =217255 大齒輪正火=160217二、確定許用應(yīng)力 由圖查得， 則，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本中公式 （3-2） （3-3） 代入公式可得 取。三、按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1、計(jì)算小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 根據(jù)公式（3-1）得 2、 取齒寬系數(shù) 3、 取載荷系數(shù) K=1.3（1） 初算小齒輪分度圓直徑由公式 （3-4） 得 （2） 確定齒數(shù)和模數(shù)取由公式 （3-5）得 ，取=3.5由公式 a= （3-6）得中心距 a 取 a=180由公式 （3-7）得 =（2） 計(jì)算主要幾何尺寸由公式（3-5）得 取 （4）按彎曲疲勞強(qiáng)度校核小齒輪 （3-8）由 查圖得故強(qiáng)度滿足。3.2.2 低速軸的設(shè)計(jì)一、選擇軸的材料選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼。二、初步估算軸的直徑由公式 （3-9）得 取軸與聯(lián)軸器連接的軸徑為63mm。三、軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 1、齒輪上作用力的大小 轉(zhuǎn)矩 2625.57由公式 （3-10） （3-11） （3-12）得 圓周力 徑向力 軸向力 2、 求軸承的支反力水平面上的支反力 N垂直面上的支反力 3、 畫(huà)彎矩圖截面C處的彎矩為水平面上的彎矩 垂直面上的彎矩 合成彎矩 4、 畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖 5、 畫(huà)計(jì)算彎矩圖因單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，則截面C處的當(dāng)量彎矩為6、 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度所以其強(qiáng)度足夠。（b）垂直面受力和彎距圖(a)水平面受力和彎距圖(c) 合成彎距圖701.41016.151874.641538.32(e) 計(jì)算彎距圖(d) 轉(zhuǎn)矩圖 T=862.011874.642321.36圖3-1 彎距圖 3.2.3高速軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算兩部分。在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮的因素有:1、軸的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)滿足使用要求，零件在軸上的定位要可靠，保證軸和軸上的零件有準(zhǔn)確的相對(duì)工作位置；2、軸的結(jié)構(gòu)有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度，力求受力情況合理，避免或減輕應(yīng)力集中；3、軸的加工和裝配工藝性好。一、選擇軸的材料 選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼。二、估算軸的直徑由公式（3-9）得三、軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 1、齒輪上作用力的大小轉(zhuǎn)矩 T=862.01 由公式 （3-10）（3-11）（3-12）得圓周力 徑向力 軸向力 2、求軸的支反力水平面上支反力 N垂直面上支反力 3、畫(huà)彎矩圖截面C處的彎矩為水平面上的彎矩 垂直面上的彎矩 合成彎矩 4、 畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖 5、 畫(huà)計(jì)算彎矩圖 因單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，則截面C處的 當(dāng)量彎矩為 6、 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 所以其強(qiáng)度足夠。(c) 合成彎距圖(b垂直面受力和彎距圖(a)水平面受力和彎距圖384.5111.79575.23442.2(e) 計(jì)算彎距圖(d) 轉(zhuǎn)矩圖T=862.01773.56680.53.2.4 鍵的強(qiáng)度校核壓潰和磨損是鍵連接的兩種主要失效形式，通常只進(jìn)行鍵連接的擠壓強(qiáng)度計(jì)算。即 （3-13）式中： ； 轉(zhuǎn)距； 軸的直徑； 鍵的接觸長(zhǎng)度； 鍵與輪轂的接觸高度。大齒輪：低速軸： 齒輪軸：所以強(qiáng)度足夠。3.2.5升速器附件設(shè)計(jì)1、 窺視孔和視孔蓋窺視孔應(yīng)設(shè)在箱蓋頂部能夠看到齒輪嚙合區(qū)的位置，其大小以手能伸入箱體進(jìn)行檢查操作為宜。窺視孔處應(yīng)設(shè)計(jì)凸臺(tái)以便加工。視孔蓋可用螺釘緊固在凸臺(tái)上，并應(yīng)考慮密封。2、通氣器通氣器設(shè)置在箱蓋頂部或視孔蓋上。較完善的通氣器內(nèi)部制成一定曲路，并設(shè)置金屬網(wǎng)。選擇通氣器的類(lèi)型時(shí)應(yīng)考慮其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，其規(guī)格尺寸應(yīng)與減速器大小相適應(yīng)。 3、油面指示器 油面指示器應(yīng)設(shè)置在便于觀察且油面較穩(wěn)定的部位，如低速軸附近。油標(biāo)尺的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在減速器中常采用。油標(biāo)尺上有表示最高及最低油面的刻度線。 油標(biāo)尺安裝位置不能太低，以避免油溢出油標(biāo)尺座孔。 4、放油孔和螺塞放油孔應(yīng)設(shè)置在油池的最低處，平時(shí)用螺塞堵住。放油孔不能高于油池底面，以避免油排不凈。5、起吊裝置箱蓋可安裝箱蓋吊耳，可根據(jù)起重量選擇。6、定位銷(xiāo)常采用圓錐銷(xiāo)做定位銷(xiāo)。兩定位銷(xiāo)間的距離越遠(yuǎn)越可靠，因此，通常將其設(shè)置在箱體連接凸緣的對(duì)角處，并應(yīng)作非對(duì)成布置。7、起蓋螺釘起蓋螺釘設(shè)置在箱蓋聯(lián)接凸緣上，其螺紋有效長(zhǎng)度應(yīng)大于箱蓋凸緣厚度。3.3升速齒輪箱的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)一、選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力大小齒輪均選用鋼滲碳淬火，硬度。彎曲疲勞極限應(yīng)力，接觸疲勞極限應(yīng)力。二、按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由公式 （3-14）1.確定許用彎曲應(yīng)力2、計(jì)算小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩3、選取載荷系數(shù)K因是斜齒輪傳動(dòng)，且加工精度為7級(jí)精度。故K可取小些。取K=1.3。4、初步選定齒輪參數(shù)，。5、確定復(fù)合齒形系數(shù)，由圖查得。故取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，中心距則 6、計(jì)算幾何尺寸,取， 取三、校核齒面的接觸強(qiáng)度 （3-15） 取 則 齒面許用接觸應(yīng)力 因?yàn)楣式佑|疲勞強(qiáng)度足夠。3.4扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的選擇在被試的變速器輸出軸和輸入軸處，裝有扭矩轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，以測(cè)量輸入扭矩、轉(zhuǎn)速和輸出扭矩、轉(zhuǎn)速。本試驗(yàn)臺(tái)選用ORT系列扭矩傳感器，它是將被測(cè)變速器的輸入軸或輸出軸的轉(zhuǎn)速和扭矩，通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送入轉(zhuǎn)速儀，由儀器直接顯示出數(shù)字來(lái)。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸后，選用1000型扭矩轉(zhuǎn)速傳感器；液壓泵前也選用1000型的傳感器；變速箱輸出軸后選用5000型傳感器。3.5傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要求傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩，并允許變速器輸出軸與測(cè)功機(jī)輸入軸有一定的相對(duì)安裝誤差。本試驗(yàn)臺(tái)采用聯(lián)軸套，分別在發(fā)動(dòng)機(jī)、傳感器、被測(cè)變速箱、升速齒輪箱和液壓變量泵之間連接。第四章 試驗(yàn)臺(tái)性能匹配 本試驗(yàn)臺(tái)所涉及的性能匹配是指變速箱和負(fù)載設(shè)備的匹配。4.1 測(cè)功機(jī)用途及使用范圍 電渦流測(cè)功器是目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的加載測(cè)功設(shè)備，尤其在中小功率以及微小功率的動(dòng)力機(jī)械加載測(cè)功試驗(yàn)中，各動(dòng)力機(jī)械的低速及高速加載測(cè)功試驗(yàn)方面，相對(duì)其它類(lèi)型測(cè)功加載設(shè)備而言，在性能、價(jià)格、可靠性、維護(hù)難易程度等方面都有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。尤其在低速機(jī)械及微小功率機(jī)械的加載測(cè)功方面，則更是其它方法無(wú)可比擬的。 DW系列電渦流測(cè)功器，是針對(duì)中小型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出特性特別設(shè)計(jì)的。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、許容轉(zhuǎn)速高、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便以及控制操作簡(jiǎn)便、測(cè)功區(qū)域?qū)拸V、擺動(dòng)阻力小、重復(fù)性好的特點(diǎn)，非常適合各種中小型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)及其零部件、變速變矩器等的動(dòng)力性能及不同工況的測(cè)試。 其主要特點(diǎn) 1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維護(hù)方便； 2、制動(dòng)力矩大，測(cè)試精度高，工作穩(wěn)定； 3、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快； 4、與測(cè)控系統(tǒng)配套，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。 本試驗(yàn)臺(tái)選取DW300型電渦流測(cè)功機(jī)，其工作參數(shù)如下 吸收功率： 300kW額定扭矩： 1600Nm額定扭矩下的轉(zhuǎn)速： 20002800r/min 最高使用轉(zhuǎn)速： 5000r/min4.2 測(cè)功機(jī)結(jié)構(gòu)及原理電渦流測(cè)功機(jī)主要由旋轉(zhuǎn)部分（感應(yīng)盤(pán)）、擺動(dòng)部分（電樞和勵(lì)磁部分）、測(cè)力部分和校正部分組成。感應(yīng)盤(pán)形狀猶如直齒輪，產(chǎn)生渦流地方在冷卻壁上。勵(lì)磁繞組通上直流電后，則圍繞勵(lì)磁繞組產(chǎn)生一個(gè)閉合磁通。當(dāng)感應(yīng)盤(pán)被原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙磁密隨感應(yīng)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生周期性變化，在冷卻室表面及一定深度范圍內(nèi)將產(chǎn)生渦流電勢(shì)，并產(chǎn)生渦流，該渦流所形成的磁場(chǎng)又與氣隙磁場(chǎng)相互作用，就產(chǎn)生了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。該轉(zhuǎn)矩通過(guò)外環(huán)及傳力臂傳至測(cè)力裝置上，由力傳感器將力的大小轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，從而達(dá)到測(cè)轉(zhuǎn)矩的目的。在轉(zhuǎn)速測(cè)量上，采用非接觸式的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。4.3 測(cè)功機(jī)工作特性負(fù)載設(shè)備一渦流測(cè)功機(jī)的工作特性曲線指的是渦流測(cè)功機(jī)的吸收功率和扭矩隨勵(lì)磁電流及轉(zhuǎn)速變化的特性。先分析吸收功率隨轉(zhuǎn)速和電流變化的曲線。由圖4-1可以看出，當(dāng)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)速增加時(shí)，測(cè)功機(jī)的吸收功率也隨著增加但是當(dāng)勵(lì)磁電流達(dá)到一定值時(shí)，由于磁路達(dá)到飽和，勵(lì)磁電流不能繼續(xù)增加而保持恒定。此時(shí)，繼續(xù)增加轉(zhuǎn)速，測(cè)功機(jī)的吸收功率隨轉(zhuǎn)速變化的增加變化很小，幾乎表現(xiàn)為恒定。這個(gè)轉(zhuǎn)速范圍和所對(duì)應(yīng)的功率即為渦流測(cè)功機(jī)的額定轉(zhuǎn)速和額定功率。在沒(méi)有勵(lì)磁電流的情況下，渦流測(cè)功機(jī)的特性曲線相當(dāng)于測(cè)功機(jī)的機(jī)械損耗特性曲線，在這一曲線的下方是不能進(jìn)行有效測(cè)試的。圖4-2是電渦流測(cè)功機(jī)的扭矩特性曲線。隨著轉(zhuǎn)速的增加，測(cè)功機(jī)所能承受的扭矩也在增加，開(kāi)始時(shí)增長(zhǎng)速率較快，后來(lái)漸趨平緩，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的最低值時(shí)扭矩達(dá)到最大值，扭矩達(dá)到最大值；在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，由于吸收功率的恒定，所以扭矩隨著轉(zhuǎn)速的增加而減小。在沒(méi)有勵(lì)磁電流的情況下，測(cè)功機(jī)的扭矩特性曲線下方也是機(jī)械損耗曲線，與功率特性曲線的下方相對(duì)應(yīng)。 1一勵(lì)磁電流恒定時(shí)功率曲線 2勵(lì)磁電流增大時(shí)功率曲線 3一勵(lì)磁電流為零時(shí)功率曲線 圖4-1功率轉(zhuǎn)速變化曲線圖 圖4-2扭矩特性曲線圖4.4 試驗(yàn)臺(tái)的匹配原則 變速箱輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速必須在測(cè)功機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速曲線范圍之內(nèi)。變速箱的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速如下表表4-1各擋的扭矩和轉(zhuǎn)速扭矩/T一擋二擋三擋四擋五擋六擋倒擋一倒擋二1540.51051.5902.31254.8651.4385.61567.31065.1轉(zhuǎn)速/r/min657.1962.81121.9806.81554.12625.6645.9950.4 變速器經(jīng)升速器升速減扭后的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速如下表表4-2各擋經(jīng)升速后的扭矩和轉(zhuǎn)速扭矩/T一擋二擋三擋四擋五擋六擋倒擋一倒擋二847.3578.3496.3443.7358.2212.1862.1585.8轉(zhuǎn)速/r/min1194.81750.52039.92281.42825.64773.81174.417280 由上面的分析可以看出，測(cè)功機(jī)和變速器都是以扭矩和轉(zhuǎn)速作最主要的指標(biāo)來(lái)標(biāo)定的。但是在選擇測(cè)功機(jī)時(shí)，不能單純的認(rèn)為測(cè)功機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速比變速器的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速大就可以進(jìn)行有效的測(cè)試，并以此為依據(jù)來(lái)選擇。從測(cè)功機(jī)和變速器的工作特性曲線可以看到，發(fā)動(dòng)機(jī)所能發(fā)出的功率和測(cè)功機(jī)所能吸收的功率都是相對(duì)于某一個(gè)特定的轉(zhuǎn)速范圍而言。但是功率的比較應(yīng)該以相同的轉(zhuǎn)速為必要條件。發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速一般為2000r/min左右，而測(cè)功機(jī)的轉(zhuǎn)速可以為幾千轉(zhuǎn)每分鐘甚至幾萬(wàn)轉(zhuǎn)每分鐘，所以它們的額定功率不能簡(jiǎn)單的進(jìn)行大小的比較。同樣它們的扭矩也不能進(jìn)行類(lèi)似的大小的比較。測(cè)功機(jī)的選型必須要使它的功率特性曲線和扭矩特性曲線包容變速器輸出的特性曲線，也就是必須要使負(fù)載設(shè)備和變速器相匹配。但是變速器在低轉(zhuǎn)速范圍有較大扭矩，而電渦流測(cè)功機(jī)不落在電渦流測(cè)功機(jī)的特性曲線范圍之內(nèi)，那么就不能配套使用。如果變速器輸出的最大功率沒(méi)有超出電渦流測(cè)功機(jī)的可吸收功率，那么就可以采用下述方法調(diào)整驅(qū)變速器輸出的工作曲線，使之落在負(fù)載設(shè)備的工作曲線范圍之內(nèi)，使得渦流測(cè)功機(jī)的扭矩特性可以和變速器的扭矩相匹配：1適當(dāng)提高變速器輸出的轉(zhuǎn)速。這可以通過(guò)在變速器和被試件間加升速器來(lái)實(shí)現(xiàn)；2選取低速時(shí)扭矩特性好的渦流測(cè)功機(jī)。這樣在低轉(zhuǎn)速時(shí)，渦流測(cè)功機(jī)可以迅速提供被試件所要求的負(fù)載。 小結(jié)：本章分析了試驗(yàn)臺(tái)的工作原理，并分析得出了變速器和吸功設(shè)備的匹配原則：1必須要使吸功設(shè)備的功率特性曲線和扭矩特性曲線包容變速器輸出的對(duì)應(yīng)特性曲線；2如果變速器輸出的工作特性曲線就不能落在吸功設(shè)備的特性曲線范圍之內(nèi)，那么就要設(shè)法調(diào)整驅(qū)動(dòng)設(shè)備的特性曲線，以保證變速器輸出的特性曲線落在吸功設(shè)備的特性曲線之內(nèi)。第五章 結(jié) 論本論文在對(duì)變速器本身進(jìn)行了詳盡的分析后，剖析了試驗(yàn)臺(tái)的三個(gè)工作原理，進(jìn)行了總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和匹配，著重在機(jī)械硬件方面去分析研究開(kāi)放式變速器系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)的主要結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及工作原理。變速器開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)主要分三個(gè)部分:動(dòng)力源、試驗(yàn)區(qū)和負(fù)載區(qū)。動(dòng)力源取東方紅LR6105ZT10型柴油機(jī)，試驗(yàn)區(qū)為液壓無(wú)級(jí)變速箱，負(fù)載區(qū)由測(cè)功機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。為達(dá)到試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試和試驗(yàn)要求，要選取扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、油耗儀、聯(lián)軸器、聯(lián)軸套和測(cè)功機(jī)等等。試驗(yàn)臺(tái)總體方案確定后，開(kāi)始對(duì)每一個(gè)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)或者選擇布置。每一個(gè)部分的設(shè)計(jì)都需要精心的考慮安排，每一個(gè)部件的設(shè)計(jì)都需要大量的資料收集和調(diào)研。比如，升速器的設(shè)計(jì)，要考慮到測(cè)功機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配，因此對(duì)測(cè)功機(jī)的選型有嚴(yán)格的要求；同時(shí)還要考慮到軸的定位和軸承蓋的密封。通過(guò)對(duì)升速器的設(shè)計(jì)，得到了變速器和測(cè)功機(jī)的匹配原則，對(duì)試驗(yàn)臺(tái)有了更深一層的認(rèn)識(shí)為了試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)順利進(jìn)行，本人多次到車(chē)輛與交通運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)室調(diào)研，不斷地觀察及記錄數(shù)據(jù)；同時(shí)在圖書(shū)館搜集了大量的資料，這些工作為以后設(shè)計(jì)的順利開(kāi)展打下了良好的基礎(chǔ)。由于經(jīng)驗(yàn)不足，使得試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)不是很完善，這些都有待于今后的改進(jìn)。參考文獻(xiàn)1 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謝本論文是在導(dǎo)師張文春教授的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。導(dǎo)師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度和誨人不倦的學(xué)者風(fēng)范以及他實(shí)事求是的工作作風(fēng)深深地影響和鼓勵(lì)著我，使我在今后的學(xué)習(xí)和工作中無(wú)論遇到什么困難，都能勤奮努力、奮發(fā)向上。通過(guò)本論文的寫(xiě)作，鞏固了我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高了我的觀察能力，為畢業(yè)后更好的從事教學(xué)、科研工作打下了良好的基礎(chǔ)。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，得到了張文春教授的悉心指導(dǎo)，以及李忠利，牛毅等老師和李亞?wèn)|、司法金、310全體室友的熱情幫助。他們?yōu)樵囼?yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)付出了大量工作，我借此機(jī)會(huì)謝謝他們，祝他們?nèi)f事如意、事業(yè)有成!在此，我特別謝張老師，祝張老師身體健康，事事順心!同時(shí)，也衷心感謝我的父母。在我求學(xué)期間，他們給了我無(wú)盡的支持和無(wú)私的愛(ài)，使得我可以安心完成學(xué)業(yè)。在論文的調(diào)研階段，得到了車(chē)輛與動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室申主任和牛老師的傾心幫助和大力支持，在此向他們表示感謝。祝兩位老師百事可樂(lè)，心想事成！最后，衷心感謝兩年來(lái)培育我的所有老師們，合家歡樂(lè)，萬(wàn)事如意！35車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5.5.2鋼板彈簧鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧和抗側(cè)傾桿都是由鋼結(jié)構(gòu)制成的。5.5.2.1葉片彈簧鋼板彈簧可分為縱向和橫向式兩種?？v置式鋼板彈簧僅用于剛性軸之上，大多數(shù)用于商業(yè)車(chē)和掛車(chē)。圖5.20主要比較了先前常用的多片鋼板彈簧和現(xiàn)代拋物線式彈簧的重量。圖1.20,1.26和1.37主要展示了不同的彈簧設(shè)計(jì)和優(yōu)點(diǎn)。由于成本和重量的因素，僅由單層鋼板組成的彈簧，即單片彈簧，主要適用于日益增加的客車(chē)和輕型貨車(chē)；圖1.24展示了安裝在大蓬貨車(chē)驅(qū)動(dòng)橋后橋上的彈簧。相反，橫向的鋼板彈簧能在軸的兩側(cè)提供彈簧力；以前，他們主要用于轎車(chē)上的獨(dú)立懸架。 a常規(guī)的多層鋼板彈簧是削減為階梯層數(shù)：14分層; 高度：140 毫米重量：122 公斤b 改善的多層板簧是壓縮的層數(shù)和塑料分層堆積在9層數(shù)之間； 高度127 毫米；重量:：94 公斤 c 拋物線式彈簧是以壓縮的層數(shù)(長(zhǎng)度1200 毫米) 和塑料層組成的；高度：64毫米；重量：61公斤 圖 5.20以同樣的數(shù)據(jù)以同樣數(shù)據(jù)衡量比較三種不同商用車(chē)后方彈簧, 由可比執(zhí)行; 兩孔之間距離，彈簧率=200 和載重, 然而,設(shè)計(jì)是不同的（參看參考書(shū)2的5.2.3部分）。5.5.2.2螺旋彈簧在整個(gè)車(chē)輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,曲線式螺旋彈簧主要用于轎車(chē)的前橋和后橋上(圖5.9和5.14)。如果必要的話,某種程度的前進(jìn)可以采用不同形式的錐形彈簧實(shí)現(xiàn)。圖1.7,1.15,1.39,1.41,1.60和1.81展示了它們合適的條件，（參看參考書(shū)2的2.1.4部分）。5.5.2.3扭桿彈簧由鋼制的圓柱形扭桿彈簧主要來(lái)緩沖車(chē)身的震動(dòng)(參看5.5.4部分)。為了改善運(yùn)動(dòng)彈性,U形支架是經(jīng)對(duì)接焊成，易于適用于懸架連桿上。圖1.2和1.6.3顯示了裝配圖中扭桿。5.5.3塊和輔助彈簧緩沖塊、限位擋塊和輔助彈簧是有區(qū)別的零部件。圖5.9展示了緩沖快限制了車(chē)輪在軟性和中性彈簧上的震動(dòng)。除了一些例外，緩沖塊主要鑄造在減振器或麥弗遜式滑柱上和柱式減振器。在有拉應(yīng)力的情況下，減振器的彈性部分和彈性快，聚氨基甲酸乙酯或液壓式緩沖塊全都屈撓（參看參考書(shū)5的圖5.31和5.6.8.1部分）。 擋位塊限制了跳動(dòng)量；在很短路徑內(nèi)，它們吸收了巨大的應(yīng)力。橡膠擋位塊用于減振器的調(diào)節(jié)（圖5.47）。它們位于螺旋彈簧內(nèi)或被安裝于橋殼里（圖1.20）或者當(dāng)彈簧處于極限位置時(shí)，它開(kāi)始接觸它。相對(duì)這些平伸的、硬性的擋塊，輔助或是額外增加的彈簧是比較長(zhǎng)的，但表現(xiàn)的硬性很低。如圖5.21，5.50和5.51所示有一個(gè)很有用途的曲線且能吸收巨大的力量，當(dāng)被完全壓縮時(shí)。它們由橡膠或聚氨基甲酸乙酯構(gòu)成。橡膠塊內(nèi)的空氣泡能使減振器壓縮至77，而直徑卻增加了35。像壓縮快一樣，它們能吸收7KN的力（5.49）。圖1.24，1.40，1.41，1.60和5.29展示了輔助彈簧的安裝位置。差不多任何曲線彈簧可由一個(gè)鋼制的彈簧套和一個(gè)漸進(jìn)式輔助彈簧完成（圖5.9和5.14）。圖5.21 輔助彈簧由Elastogran公司生產(chǎn)和福特公司按照實(shí)物外形做的。它們是由聚氨基甲酸乙酯橡膠做成的，在大氣溫度冷卻到零下40攝氏度時(shí)，任然保持靈活性。彈簧拱度可在最低區(qū)域看到，保證了軟性接觸和彈簧率。螺旋彈簧在最上端保持了很大的張緊力。5.5.4扭桿彈簧 扭桿彈簧作用是在轉(zhuǎn)向時(shí)減少車(chē)身的搖擺傾斜，且根據(jù)不足和過(guò)渡轉(zhuǎn)向特性來(lái)影響其側(cè)偏特性，以增加行駛安全和舒適性。在縱置式彈簧中，1在支撐體L上，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扭桿仍保持靜止。對(duì)減少側(cè)偏很重要，它與輪軸也是密切相關(guān)的。在相互彈簧作用下，抗側(cè)傾率,對(duì)減少擺動(dòng)傾向是重要的； 對(duì)獨(dú)立懸架說(shuō)，它與軸上的兩個(gè)輪子相關(guān),既 輪子聯(lián)接G 到獨(dú)立連桿的連接處T或是和 的比值有關(guān)。 剛性軌率在末端 的抗側(cè)傾桿, 其彈簧率, 與輪胎的中心有關(guān), 成為 , 或者 圖5.22抗側(cè)傾桿隨著1處的中心L可轉(zhuǎn)移.的連接處為中心桿,增加獨(dú)立連桿處的力可使在圖1.8中下懸式扭桿僅用于麥弗遜式懸架 圖1.12，1.42，1.43，1.54，1.56，1.57和1.63顯示了正規(guī)扭桿的構(gòu)造和不同的安裝方式。除了本身的傾斜，扭桿對(duì)側(cè)偏特性產(chǎn)生很大的影響。以下原則將被采用：前橋上的扭桿促使不足轉(zhuǎn)向易產(chǎn)生，但會(huì)改善小路上的車(chē)況。后橋的高溫定性意味著前驅(qū)車(chē)易于中性轉(zhuǎn)向，而后驅(qū)車(chē)過(guò)足轉(zhuǎn)向更易于發(fā)生。 然而抗側(cè)傾桿也有缺陷，彈簧率與輪子增量有更大的關(guān)系, 并且有彈性零件可以被拉緊在各種各樣位置（圖5.22中的以及圖1.12中的17和19）,彈簧反應(yīng)量越小,當(dāng)車(chē)在坎坷的路上行駛; 此外, 引擎在它的架置開(kāi)始振動(dòng)(特別是在前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)上).乘駕舒適性開(kāi)始惡化,當(dāng)車(chē)行駛在一條坑洼不平的道路。5.6減振器 車(chē)在運(yùn)動(dòng)時(shí)，處于不斷的振動(dòng)過(guò)程中，考慮到行駛安全和舒適性，故需要減振器。這些目的產(chǎn)生了部分沖突，因?yàn)橐粋€(gè)緊湊的懸架會(huì)阻止輪子跳動(dòng)，因此有一些路面接觸是難免的。然而一個(gè)軟性的懸架卻能減少車(chē)身振動(dòng)，因此會(huì)見(jiàn)少加速時(shí)對(duì)乘客產(chǎn)生的不良的作用。阻尼力的確立很難，依據(jù)車(chē)況和負(fù)荷，因此汽車(chē)制造商往往在平均載荷（2人和75公斤重的行李）如同平常的路面一樣上使車(chē)運(yùn)行作為車(chē)的使用代表情況。譬如防抱死、滑行和穩(wěn)定控制系統(tǒng)等電子元件必須需要減振器來(lái)工作。當(dāng)車(chē)輪跳動(dòng)伴隨著縱向力的傳遞，導(dǎo)致功率不足，結(jié)果致使車(chē)輪抱死，因此給控制系統(tǒng)輸入了一個(gè)錯(cuò)誤的信號(hào)。 輪胎、盤(pán)形輪和減振器是底盤(pán)中經(jīng)常更換的部分。車(chē)主認(rèn)為汽車(chē)的操縱系統(tǒng)可以改善。如果減振器仍必須限制彈簧運(yùn)動(dòng)，擋塊也過(guò)早損壞，那么必須更換它們，如果更換這部分導(dǎo)致了駕駛、轉(zhuǎn)向和剎車(chē)特性的變化那么它就代表著對(duì)其它路面使用者的危險(xiǎn)，這在德國(guó)被作為典型，因此安全保護(hù)性也自動(dòng)消失。 一個(gè)合適的輪胎可以從尺寸特征和ECE的標(biāo)準(zhǔn)上辨認(rèn)出，正如一個(gè)破損的外形，是不在被允許使用的，這些是清晰可見(jiàn)的。相反，減振器裝在底盤(pán)下，典型的標(biāo)記被雕在上面，但是大多被塵埃覆蓋，很難識(shí)別。而且市場(chǎng)上可用的減振器，只可能是否被制造商批準(zhǔn)或只能參考手冊(cè)來(lái)服務(wù)于汽車(chē)。 事實(shí)上外觀檢查只能假象的表明，減振器在那里泄漏.當(dāng)它們處于安裝位置上這些檢查很少被實(shí)施，這就是原因之一，為什么在我們的路上很多汽車(chē)都有存在缺陷的減振器。更多細(xì)節(jié)和實(shí)際用途請(qǐng)看參考書(shū)5。5.6.1 各種零部件 減振器最上端是車(chē)架和懸架桿底部或軸。兩個(gè)安裝定位點(diǎn)應(yīng)該是剛性的，這樣減振器在極度敏感情況下仍起到作用。當(dāng)輪子上下跳和受壓時(shí)，跳動(dòng)階段和壓縮階段開(kāi)始作用。在這兩種情況下，振動(dòng)被衰減。 減振器應(yīng)該縱向安裝，如果它處于角到剛性軸之間，則應(yīng)該包括在與該彈簧輪的阻尼計(jì)算中：角愈大，輪上的作用力愈小，且減振器的運(yùn)動(dòng)路徑低，也應(yīng)該是計(jì)算結(jié)果的平方。在有彈簧相互作用時(shí)，仍然在剛性軸上起著作用。圖 5.2.3 如果減振器被安裝于一剛性軸的某一角度上，角會(huì)隨著壓力增加，在有負(fù)荷情況下伴隨更多不利的阻尼。而且，減振器被定位越多，它們對(duì)車(chē)身振動(dòng)的衰減越不好。 減振器越靠里面，與輪距相比，對(duì)影響越小。增加時(shí)，會(huì)導(dǎo)致車(chē)身?yè)u擺跳躍，這種影響是不利的，特別是高重心的車(chē)。在垂直方向上跳躍的誤差是個(gè)缺陷，尤其是在后面和視野方面，甚至獨(dú)立懸架和組合軸，除此之外，方程式5.22對(duì)橫向或相互式彈簧是很有效的，所有和數(shù)據(jù)都可在參考書(shū)3中的5.3部分查到當(dāng)確定阻尼力時(shí)，在減振器位置的變化隨車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)都要考慮到（圖1.13）。減振器的變化會(huì)導(dǎo)致阻尼力不必要的減少，隨之震蕩增加。減振器的連接點(diǎn)（孔和滾針軸承）必須針對(duì)這些變化設(shè)計(jì)。5.6.2 雙向作用筒式減振器，非加壓5.6.2.1減振器的設(shè)計(jì) 圖5.24說(shuō)明了設(shè)計(jì)規(guī)則。減振器由工作腔A、裝于活塞桿6末端活塞1、底部閥體4和活塞桿導(dǎo)向座8（圖5.25到5.28）；這些通過(guò)油封5和活塞1一起傳遞從側(cè)面力到接頭點(diǎn)產(chǎn)生的彎距。儲(chǔ)油腔C是一個(gè)里面充滿一半油液等積腔，位于工作港筒2和儲(chǔ)油筒3之間。剩余的容積被用來(lái)儲(chǔ)存多余的油液（當(dāng)油液溫度升至120攝氏度），同時(shí)油液隨著進(jìn)入活塞桿而減少。 在極限駕駛條件下，油柱面在等積腔內(nèi)必須到達(dá)一半時(shí)能避免空氣通過(guò)底部閥體吸進(jìn)工作腔內(nèi)。如果活塞桿在零下40攝氏度完全伸長(zhǎng)，則這種情況會(huì)發(fā)生。 減振器在傾斜位置時(shí)，會(huì)導(dǎo)致等積腔C某一腔內(nèi)油柱面下降，這種情況必須要考慮。因此角有一個(gè)偏離的限度量。圖5.24雙筒減振器功能圖1、活塞2、工作缸筒3、儲(chǔ)油缸筒4、底部閥體5、油封6、活塞桿7、防塵罩8、活塞桿導(dǎo)向座9、回位油孔A、工作腔C、等積腔圖5.25導(dǎo)向座和油封被Sachs Bogs用在一系列雙筒減振器中。 圖5.26閥體總成1、活塞2、活塞桿3、壓緊螺母4、鋼套5、活塞環(huán)6、伸張閥7、螺旋彈簧8、螺母9、10、11、回油閥（蓋板、Y形彈簧、墊圈）12、限位座 、縫隙1 、縫隙2 、縫隙3 、銷(xiāo)孔 、槽 、塞柱圖 5.27 阻尼曲線在頂部是漸進(jìn)上升，中心呈水平直線，底部呈下降趨勢(shì)。曲線形狀和示意圖形是相互聯(lián)系的。在最低區(qū)域內(nèi)，阻尼線是漸進(jìn)上升，而在最大區(qū)域內(nèi)，阻尼線是下降的。阻尼曲線走勢(shì)可由方程式中的指數(shù)來(lái)決定。圖 5.28 Sachs S27，S30和S32雙筒減振器的底部閥體。10