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微型货车有极式普通变速器性能实验台机械装置设计【7张图纸】【优秀】

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关键词：: 微型货车有极式普通变速器性能机能实验试验机械装置设计图纸优秀优良

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微型货车有极式普通变速器性能实验台机械装置设计

42页 18000字数+说明书+7张CAD图纸

升速箱齿轮.dwg

微型货车有极式普通变速器性能实验台机械装置设计说明书.doc

联轴器.dwg

装配图.dwg

轴2张.dwg

齿轮2张.dwg

摘要

ABSTRACT

第1章绪论1

1.1 国内外研究现状1

1.1.1 国外的研究现状1

1.1.2 国内的研究现状1

1.2变速器简介3

第2章试验台布置方案4

2.1试验条件概述4

2.2方案综述4

2.3方案特点4

第3章电动机的计算选择5

3.1电动机类型的选择5

3.1.1 Z4系列直流电动机特点与用途5

3.1.2 Z4系列直流电动机性能6

3.2 电动机容量的计算6

3.2.1 工作部分参数的计算6

3.2.2 电动机的选择7

第4章被测变速器的选择9

4.1 被测变速器的确定9

4.2被测变速器的速比9

4.3被测变速器尺寸的确定9

第5章转矩传感器的计算选择10

5.1 转矩传感器参数的计算确定11

5.2 转矩传感器型号的选定11

5.2.1 选择转矩传感器类型13

5.2.2 ORT-803型旋转扭矩传感器14

第6章电涡流测功机的计算选择15

6.1 电涡流测功机性能参数的计算15

6.2 电涡流测功机类型选定16

　　6.2.1 CW50-2700/10000型电涡流测功机16

第7章辅助变速箱的设计20

7.1 辅助变速箱的速比设计20

7.2 辅助变速箱的结构设计20

7.3 辅助变速箱的计算20

第8章联轴器28

8.1 联轴器Ⅰ的选择29

8.1.1 联轴器Ⅰ类型选择29

8.1.2 计算联轴器Ⅰ的计算转矩30

8.1.3 联轴器Ⅰ型号选择30

8.2 联轴器Ⅱ的选择31

8.2.1 联轴器Ⅱ类型选择31

8.2.2 计算联轴器Ⅱ的计算转矩31

8.2.3 联轴器Ⅱ型号选择31

8.3 联轴器Ⅲ的选择31

8.3.1 联轴器Ⅲ类型选择32

8.3.2 计算联轴器Ⅲ的计算转矩32

8.3.3 联轴器Ⅲ型号选择32

8.4 联轴器Ⅳ的选择32

8.4.1 联轴器Ⅳ类型选择32

8.4.2 计算联轴器Ⅳ的计算转矩32

8.4.3 联轴器Ⅳ型号选择32

8.5 联轴器Ⅴ的选择32

8.6 联轴器VI的选择32

第9章结论与展望34

致谢35

参考文献36

摘要

　　　变速器是现代汽车的一个主要装备,其性能直接影响到汽车的动力性、燃油经济性及驾驶性能等。研究变速器与发动机的联合工作特性,需要对变速器的性能进行台架试验,变速器的维修需要进行换挡控制试验、油压控制试验、变矩器控制实验、时滞试验及失速试验等。所设计的自动变速器性能试验台能够为自动变速器的性能或故障诊断提供参考数据。本文主要介绍一种方法进行汽车机械式普通变速器的传动效率台架试验。该试验台具有进行相美试验所要求的驱动加栽、检测、冷却、装夹等功能，能测量并显示输出扭矩和转速、加栽箱、封闭箱、附加变速嚣以及试件的温度，能对所测数据进行动态采集。针对变速器传动效率台架试验，主要选用：外特性曲线可覆盖所选发动机的电动机、被测变速器、功率测量范围何时的电涡流测功机、辅助变速箱、转速和扭矩传感器、联轴器。

关键词：变速器，汽车机械式普通变速器，台架试验，传动效率台架试验

第2章试验台布置方案

2.1试验条件概述

　　　按照中华人民共和国汽车行业标准《QCT 568.1—2010汽车机械式变速器台架试验方法》：

　　　试验转速：从1000r/min 到发动机最高转速范围内均匀取5 种转速，其中应包括发动机最大扭矩点的转速，其控制精度为±5r/min，测量精度为±1r/min。

　　　试验扭矩：输入扭矩为发动机最大扭矩的50%、100%，扭矩控制精度为±２%，测量精度为±0.5%。

　　　油温控制在40℃±5℃、60℃±5℃、80℃±5℃、100℃±5℃范围内。油温测量精度±1℃。

2.2方案综述4.1 被测变速器的确定

　　　由于所选参考车型为东风小康k02微型货车，选用其变速器型号：DABS09-3/D系列。

4.2被测变速器的速比

表4.1被测变速器的速比

Ⅰ档Ⅱ档Ⅲ档Ⅳ档Ⅴ档

3.5052.0431.3831.0000.80

4.3被测变速器尺寸的确定

表3.2 被测变速器的尺寸参数

中心矩[mm]57

外廓尺寸[mm]483×304×285

总重量[kg]16

　　　我的毕业设计的题目是微型货车有级式普通变速器性能实验台机械装置设计，本毕业设计严格按照中华人民共和国汽车行业标准《QCT 568.1—2010汽车机械式变速器台架试验方法》中关于变速器传动效率测定试验的说明与要求进行。据中华人民共和国汽车行业标准《QCT 568.1—2010汽车机械式变速器台架试验方法》中所述，变速器的试验主要包括以下几个部分即：变速器传动效率试验、变速器噪声试验、变速器动态密封试验、变速器静扭强度试验、变速器疲劳寿命试验、变速器同步器寿命试验、变速器换挡性能试验、变速器温升试验、变速器高速试验、差速可靠性试验。本毕业设计主要是对变速器传动效率测定试验的机械装置进行设计，以达到对变速器传动效率的测定，在本次毕业设计论文中我主要设计的是变速器传动效率试验，故在接下来的设计中您将看到的是我对微型货车有极式普通变速器传动效率测定实验台的设计计算。

　　　本试验步骤是：试验转速：从1000r/min 到发动机最高转速范围内均匀取5 种转速，其中应包括发动机最大扭矩点的转速，其控制精度为±5r/min，测量精度为±1r/min。试验扭矩：输入扭矩为发动机最大扭矩的50%、100%，扭矩控制精度为±２%，测量精度为±0.5%。油温控制在40℃±5℃、60℃±5℃、80℃±5℃、100℃±5℃范围内。油温测量精度±1℃。试验按低档到高档的档位顺序，结合转速、扭矩、油温组合的要求依次测定。

　　　汽车自动变速器是汽车动力装置与行驶系统之间根据路面情况实现自动变速变矩、无级变速匹配的重要部件。该部件主要由电控、液控元件组成，是现代汽车上一项技术含量较高的专用部件。过去我国限于技术水平和成本的原因，自动变速器的推广应用受到限制。随着技术的进步和我国人民的生活水平的提高，自动变速器已开始在国产汽车中普遍采用。

　　　变速器在汽车零部件当中占有重要的地位变速器用来改变发动机传递到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，是汽车获得不同的牵引力和速度，同时是发动机在最有利的工况范围内工作。变速器设有空挡，可在启动发动机、汽车滑行或停产时使发动机的动力停止向驱动轮传输。变速器设有倒档，使汽车后的倒退行驶的能力。需要时，变速器还有动力输出功能。因此对变速器的研究对整车性能来说是势在必行的。随着自动变速器开始在国产汽车中普遍采用，几乎所有的汽车维修企业都要面临自动变速器维修检测业务。那种传统的凭经验进行自动变速器的诊断与维修、通过装车路试检验维修质量的方式远远不能满足维修工艺和日益增长维修量的要求，更有甚者，有的自动变速器故障是多次装配造成的人为故障，因此造成自动变速器维修费用高居不下，维修质量难以评价。为了提高自动变速器的维修水平，维修自动变速器的企业应该配置相应的检测设备。因此，国内自动变速器检测设备的需求量很大。更有国内的汽车生产厂商、零部件的配套供应商他们也都需要这样的检测设备。

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内容简介：: 前言毕业设计是对大学所学知识的一个系统梳理总结，通过与实践结合对知识加以扩展运用。我的毕业设计的题目是微型货车有级式普通变速器性能实验台机械装置设计，本毕业设计严格按照中华人民共和国汽车行业标准QCT 568.12010汽车机械式变速器台架试验方法中关于变速器传动效率测定试验的说明与要求进行。据中华人民共和国汽车行业标准QCT 568.12010汽车机械式变速器台架试验方法中所述，变速器的试验主要包括以下几个部分即：变速器传动效率试验、变速器噪声试验、变速器动态密封试验、变速器静扭强度试验、变速器疲劳寿命试验、变速器同步器寿命试验、变速器换挡性能试验、变速器温升试验、变速器高速试验、差速可靠性试验。本毕业设计主要是对变速器传动效率测定试验的机械装置进行设计，以达到对变速器传动效率的测定，在本次毕业设计论文中我主要设计的是变速器传动效率试验，故在接下来的设计中您将看到的是我对微型货车有极式普通变速器传动效率测定实验台的设计计算。本试验步骤是：试验转速：从1000r/min 到发动机最高转速范围内均匀取5 种转速，其中应包括发动机最大扭矩点的转速，其控制精度为5r/min，测量精度为1r/min。试验扭矩：输入扭矩为发动机最大扭矩的50%、100%，扭矩控制精度为%，测量精度为0.5%。油温控制在405、605、805、1005范围内。油温测量精度1。试验按低档到高档的档位顺序，结合转速、扭矩、油温组合的要求依次测定。汽车自动变速器是汽车动力装置与行驶系统之间根据路面情况实现自动变速变矩、无级变速匹配的重要部件。该部件主要由电控、液控元件组成，是现代汽车上一项技术含量较高的专用部件。过去我国限于技术水平和成本的原因，自动变速器的推广应用受到限制。随着技术的进步和我国人民的生活水平的提高，自动变速器已开始在国产汽车中普遍采用。变速器在汽车零部件当中占有重要的地位变速器用来改变发动机传递到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，是汽车获得不同的牵引力和速度，同时是发动机在最有利的工况范围内工作。变速器设有空挡，可在启动发动机、汽车滑行或停产时使发动机的动力停止向驱动轮传输。变速器设有倒档，使汽车后的倒退行驶的能力。需要时，变速器还有动力输出功能。因此对变速器的研究对整车性能来说是势在必行的。随着自动变速器开始在国产汽车中普遍采用，几乎所有的汽车维修企业都要面临自动变速器维修检测业务。那种传统的凭经验进行自动变速器的诊断与维修、通过装车路试检验维修质量的方式远远不能满足维修工艺和日益增长维修量的要求，更有甚者，有的自动变速器故障是多次装配造成的人为故障，因此造成自动变速器维修费用高居不下，维修质量难以评价。为了提高自动变速器的维修水平，维修自动变速器的企业应该配置相应的检测设备。因此，国内自动变速器检测设备的需求量很大。更有国内的汽车生产厂商、零部件的配套供应商他们也都需要这样的检测设备。本毕业设计说明书主要分为九个章节，各章节分别对试验台的各部分装置设计进行了详细的演算描述。最后由于时间仓促和本人水平有限，误漏之处，敬烦不吝批评指教！目录摘要ABSTRACT第1章绪论11.1 国内外研究现状11.1.1 国外的研究现状11.1.2 国内的研究现状11.2变速器简介3第2章试验台布置方案42.1试验条件概述42.2方案综述42.3方案特点4第3章电动机的计算选择53.1电动机类型的选择53.1.1 Z4系列直流电动机特点与用途53.1.2 Z4系列直流电动机性能63.2 电动机容量的计算63.2.1 工作部分参数的计算63.2.2 电动机的选择7第4章被测变速器的选择94.1 被测变速器的确定94.2被测变速器的速比94.3被测变速器尺寸的确定9第5章转矩传感器的计算选择105.1 转矩传感器参数的计算确定115.2 转矩传感器型号的选定115.2.1 选择转矩传感器类型135.2.2 ORT-803型旋转扭矩传感器14第6章电涡流测功机的计算选择156.1 电涡流测功机性能参数的计算156.2 电涡流测功机类型选定166.2.1 CW50-2700/10000型电涡流测功机16第7章辅助变速箱的设计207.1 辅助变速箱的速比设计207.2 辅助变速箱的结构设计207.3 辅助变速箱的计算20第8章联轴器288.1 联轴器的选择298.1.1 联轴器类型选择298.1.2 计算联轴器的计算转矩308.1.3 联轴器型号选择308.2 联轴器的选择318.2.1 联轴器类型选择318.2.2 计算联轴器的计算转矩318.2.3 联轴器型号选择318.3 联轴器的选择318.3.1 联轴器类型选择328.3.2 计算联轴器的计算转矩328.3.3 联轴器型号选择328.4 联轴器的选择328.4.1 联轴器类型选择328.4.2 计算联轴器的计算转矩328.4.3 联轴器型号选择328.5 联轴器的选择328.6 联轴器VI的选择32第9章结论与展望34致谢35参考文献36摘要变速器是现代汽车的一个主要装备,其性能直接影响到汽车的动力性、燃油经济性及驾驶性能等。研究变速器与发动机的联合工作特性,需要对变速器的性能进行台架试验,变速器的维修需要进行换挡控制试验、油压控制试验、变矩器控制实验、时滞试验及失速试验等。所设计的自动变速器性能试验台能够为自动变速器的性能或故障诊断提供参考数据。本文主要介绍一种方法进行汽车机械式普通变速器的传动效率台架试验。该试验台具有进行相美试验所要求的驱动加栽、检测、冷却、装夹等功能，能测量并显示输出扭矩和转速、加栽箱、封闭箱、附加变速嚣以及试件的温度，能对所测数据进行动态采集。针对变速器传动效率台架试验，主要选用：外特性曲线可覆盖所选发动机的电动机、被测变速器、功率测量范围何时的电涡流测功机、辅助变速箱、转速和扭矩传感器、联轴器。关键词：变速器，汽车机械式普通变速器，台架试验，传动效率台架试验ABSTRACTTransmission is one of the mainequipmentof moderncars, Its performancedirectlyaffects thecarspower, fueleconomy anddriving performanceand so on. Researchtransmissionand enginecharacteristics ofthe joint work, need tobench testthe performanceof thetransmission, transmissions maintenance needs shift control test, hydrauliccontroltest,torque convertercontrol experiments, delaytest andstalltesting. Automatictransmissionperformance ofthe designedtest bedfor theautomatic transmissioncan beperformance orfailureto providereference data fordiagnosis. This paperdescribes amethod ofgeneralautomotivemechanicalbench testthe transmission efficiency oftransmission. The phaseof thetest standhasdriventhe United Statesplusthe requiredtestplant, testing, cooling,clampingand other functions,can measureand display the outputtorque andspeed,plusplantingboxes,closedboxes, additionalspeedclamorandthe temperature ofthe specimen,The measured datacanbedynamic acquisition. Bench testfor thetransmission efficiency oftransmission, the mainuse:external characteristiccurve can becovered bythe selectedenginemotor,the measuredtransmission,power measurementrangewhentheeddy currentdynamometer, auxiliarytransmission,speed and torquesensors,couplingDevice.Key words:transmission，AutomotiveMechanicalordinarytransmission，bench，transmission efficiency ofbench test第1章绪论1.1 国内外研究现状汽车变速器性能试验台是用于按照国家标准中规定的汽车变速器性能试验项目和试验方法完成变速器性能试验的设备。汽车变速器性能试验具有试验项目多、周期长、控制工况复杂等特点，传统的变速器性能试验，试验操纵繁琐、劳动强度大、控制精度低。目前随着汽车市场的不断扩大，汽车行业对变速器的需求不断增长，对汽车变速器的质量要求也越来越高，这就要求既要有高科技的加工手段，又要有高质量的检测设备，但目前国内采用的检测手段还不能全部满足现状的要求，主要表现在：检测产品单一，跟不上产品需求的变化，检测手段落后，不能满足某些指标的检测，检测效率低，不能满足生产需要。因此研制一台通用机械式汽车变速器试验台，就更显得迫切和需要。但是国内变速器性能检测设备尚处于研究发展阶段,进口的检测设备往往集变速器的检测、翻新等功能为一体,且价格较昂贵。1.1.1国外的研究现状目前，国外汽车自动变速器检测设备主要有美国、德国、日本等国家的产品，如美国的superflow技术集团公司由superflow公司和Hicklin工程有限公司共同组成。该公司提供最全面的传动系统检测设备的选择，代表了该领域的国际先进水平。Supemow的设备，用于测试和翻新传动系统的各部件，如发动机和变速器、液力变矩器、半轴、驱动轴等。该集团的Hicklin工程有限公司自98年进入中国市场以来，在广州、上海、北京设立了多个技术中心，并举办了数期汽车自动变速器检测培训班，国内已有几家汽车维修中心配置superflow技术集团公司的产品，该产品目前在市场上具有一定的垄断性。SuperFlow生产各种型号的中小功率车辆的变速器检测台，有电机驱动和汽油发动机驱动两种，可以测试前驱、后驱、全轮、四轮驱动的自动变速器和手动变速器，甚至分动箱，驱动轴，检测台具有很好的数据采集和控制系统，极易控制测试过程。国外汽车自动变速器检测设备性能较好，可以模拟各种不同工况下的工作状态，对各种全液压式控制和电子液压式控制型的自动变速器进行综合性能检测，适用于不同尺寸、不同驱动方式的上百种型号的自动变速器的检测。11.2国内的研究现状国外汽车自动变速器检测设备以其高性能，使得进口设备价格奇高，一般为100多万元人民币。检测大巴车爱利逊自动变速器的检测设备的进口价格高达300多万元人民币。这样的价格使得大批量进口这种设备是不可能的。因此，国内目前的汽车自动变速器测试技术不普及，而在这方面又有很大的市场需求，所以国内各家企业和高等院校纷纷争相开始研制自动变速器检测设备。广州金禾名车自动变速器中心生产的检测机驱动动力采用V8发动机，最大功率180 kw，这使得该设备体积庞大，噪音高，带有水箱和一整套仪表，机构复杂。另外，由于工作台不能转动调节输出轴位置，许多前驱和纵置前驱自动变速器不能检测。珠海荣福公司生产的汽车自动变速器检测设备虽采用了电机做动力，但负载用水冷式测功机，需配置水流装置，检测安装台不能升降、调节和转动，不便于检测自动变速器。负载的输出扭矩，功率不能检测。太原艾逖汽车检测设备有限公司生产的Atc.3型自动变速器实验台，只能进行静态加载和动态无负荷自动变速器实验，无法模拟实际工况。还有一些企业全仿制国外进口产品，但产品的性能和效果都不太理想，如深圳市和光机械设备有限公司生产的HG.AT型汽车自动变速箱监测机。国内各高等院校、研究院所的研制工作，如武汉理工大学、洛阳工业高等专业学校、南京林业大学、大连铁道学院、南京交通职业技术学院、中国科学院合肥智能机械研究所，目前基本还停留在提出了自动变速器检测试验台的设计方案。南京工业职业技术学院研制的自动变速箱通用测试仪对Ford E40D型自动变速箱采用单片机89C52监测其CPU的工作状态，并通过人工控制各电磁阀的工作，同时检测电磁阀的电压、电流、占空比等工作状态，从而对变速箱进行换档测试和电磁阀工作状态测试。大连威尔汽车电子公司委托大连铁道学院研制汽车自动变速器检测试验装置，包括实验台 (电机作为动力和负载)、控制系统(换档参数采集、换档控制)，用该装置对美国通用汽车公司生产的典型液控自动变速器4T60u在“OD”档进行检测，并将测得数据绘制成换档曲线图。江苏技术师范学院机械工程系研制的针对日本丰田公司的A340E型自动变速器控制与实验系统，利用变频调速电机作动力、电涡流测功机作负载，实现检测A340E的各种传感器、对变速器运行的控制系统和数据采集显示系统的设计方案。山西省交通科学研究院研制的汽车自动变速器检测台,基本仿制国外进口产品的结构和功能。这些高等院校和科研院所研制的自动变速器检测试验装置，仅仅在局部做了重点研究，离真正的产品还有很大差距。国内同类产品的价格也不菲，与国外同类产品功能近似的产品也要25万元人民币以上。此种价格也很难使自动变速器检测设备得到普及应用。经过广泛的市场调查，国内科研部门和高校购置此种设备能够承受的价位为15万元左右，维修企业乐于接受的价位为10万元以内。1.2变速器简介变速器由传动机构和变速机构组成，可制成单独变速机构或与传动机构合装在同一壳体内。传动机构大多用普通齿轮传动，也有的用行星齿轮传动。普通齿轮传动变速机构一般用滑移齿轮和离合器等。滑移齿轮有多联滑移齿轮和变位滑移齿轮之分。用三联滑移齿轮变速，轴向尺寸大；用变位滑移齿轮变速，结构紧凑，但传动比变化小。汽车变速器是通过改变传动比，改变发动机曲轴的转拒，适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。通俗上分为手动变速器(MT)，自动变速器(AT)，手动/自动变速器，无级式变速器。汽车变速器一般由前箱体和后箱体组成。变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。按传动比的变化方式划分，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。有级式变速器：有几个可选择的固定传动比，采用齿轮传动。又可分为：齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮(行星齿轮)轴线旋转的行星齿轮变速器两种。控制上分为手动档变速器、自动档变速器。从布局传动形式上分纵置变速器、横置变速器。手动档变速器简称MT（manual Transmission)。自动档变速器又分AT、AMT、DCT、CVT、IVT等，AT（Auto Transmission)绝大多数自动变速器都是AT变速器，吉利曾研发过3AT（三个前进档）；国内最多的是4AT（四个前进档），但是这种技术在日本90年代就开始淘汰了;好像也有5AT（五个前进档），我没接触过；国内好一点的车用的是6AT；比较高端的是8AT，国内的盛瑞研发出来了，能不能大量批产还不清楚，高端的像宝马有采用8AT的；简单的说不同速比对应不同车速范围内，保持车辆输出功率不变，大概是这个意思，这样理论上最省油，但是由于AT采用液力变矩器作为发动机与变速器传递动力的中间桥梁，液力变矩器本身传动效率比较低（低于离合器），所以相对较费油。AMT（Auto Manual Transmission)电控机械式变速器，很多人把它认为是“手自一体”，这是有局限的，所有自动档的变速器，理论上都可以做成手自一体的。CVT（ContinuouslyVariableTransmission)无级变速器，理论上最省油，缺点:由于采用钢带传动，受制于钢带的强度，无法承载大扭矩。DCT（Dual Clutch Transmission）双离合变速器，是自动变速器的一种发展趋势，比AT省油，比AMT舒适性好，可以比CVT承载更大扭矩，是自动变速器的发展趋势之一，但是技术难度大。大众推出的DSG（直接换档变速器）就是双离合变速器，名称不同而已。IVT是五十铃研发的一种无极变速器，只用在了五十铃的汽车上。第2章试验台布置方案2.1试验条件概述按照中华人民共和国汽车行业标准QCT 568.12010汽车机械式变速器台架试验方法：试验转速：从1000r/min 到发动机最高转速范围内均匀取5 种转速，其中应包括发动机最大扭矩点的转速，其控制精度为5r/min，测量精度为1r/min。试验扭矩：输入扭矩为发动机最大扭矩的50%、100%，扭矩控制精度为%，测量精度为0.5%。油温控制在405、605、805、1005范围内。油温测量精度1。2.2方案综述试验台架装置布置如下简图：图2.1 微型货车变速器实验台装置布置方案本实验台包含了动力装置、转矩和转速测量装置、加载装置。2.3方案特点通过被测变速器输入与输出轴上的传感器所测得的转速和扭矩，计算得出功率，与被测变速器上面的传感器所测得的转速和扭矩所计算得出的转速和扭矩所计算得出的功率之比及为变速器的传动效率。第3章电动机的计算选择3.1电动机类型的选择动力装置是自动变速器性能试验台的驱动设备,是模拟发动机的运行工况,驱动液力变矩器泵轮工作的设备。它应该满足试验时对输入转速和转矩的要求,还应该能按照一定规律调节转矩和转速. 目前常用的驱动设备有电动机、发动机等数种形式。若利用发动机作为动力装置,它能够准确地模拟与其相匹配的自动变速器在车上的真实使用工况,与汽车上的实际特性相吻合,测试结果较准确. 但发动机作为动力源有:输入动力的稳定性差、噪声大、排气污染、通用性差等缺点。所以目前自动变速器试验台上大多都采用电动机作为动力驱动设备。3.1.1 Z4系列直流电动机特点与用途Z4系列直流电机，广泛用作各类机械的传动源，诸如冶金工业轧机传动，金属切削机床、造纸、印刷、纺织、印染、水泥、塑料挤出机械等等。本系列电机的外形安装尺寸除了两底脚孔间轴向尺寸B之外，符合IEC72国际标准。本系列电机的性能及技术要求可按照国际电工委员会标准，IEC34-1或西德国家标准DIN57530的要求考核。本系列电机采用多角形结构，空间利用率高。定子磁轭为叠片式，适用整流器供电，能承受脉动电流与电流急剧变化(负载变化)之工况。磁极安装有精确定位，因而换向良好。电机绝缘等级为F级，采用可靠绝缘结构及浸渍工序，保证绝缘性能稳定和良好散热。本系列电机具有体积小、性能好、重量轻、输出功率大、效率高及可靠性高等特点，可以与当今国际先进水平的电机较量。电动机可用三相全控桥式整流电源，以及不外接平波电抗器而长期工作。额定电压为160V的电机由单相桥式电源供电，此时电枢回路须接入电抗器以抑制脉动电流。Z4系列直流电动机比Z2、Z3系列具有更大的优越性，它不仅可用直流机组电源供电，更适用于静止整流电源供电。而且转动惯量小，具有较好的动态性能，并能承受较高的负载变化率，特别适用于需要平滑调速、效率高、自动稳速、反应灵敏的控制系统，具有当今国际先进水平。3.1.2 Z4系列直流电动机性能技术数据表中的数据应按下列使用条件工作：海拔不超过1000m，周围空气温度不大于40，工作环境不应含有酸性、碱性或其他对绝缘有腐触作用的气体，电机为连续工作制(S1)，电动机电枢回路和励磁回路可由静止整流电源供电，也适应由直流发电机供电，本系列电机性能均符合国标GB/T755旋转电机基本技术要求。电动机标准额定电压为160V,440V。也可根据具体情况派生出220V和400V或其他电压。电动机额定转速有3000、1500、1000、750、600、500、400、300、200r/min共九挡。减小电枢电压为恒转矩调速，减小励磁电压为恒功率调速。调速范围见技术数据表。在额定电压以下用调压调速时为恒转矩。其最低转速均规定不低于20r/min,此时仍能维持额定转矩，转速平稳。电动机的基本励磁方式为他励，标准励磁电压为180V，其他励磁电压亦可协商。电动机允许强行励磁，强励电压不得超过500V。电动机正常运行时励磁电流不得超过额定励磁电流。为确保励磁系统绝缘的可靠性，在断开励磁回路时，需在励磁绕组两端并联一个释放电阻，以防止自感电势。在标准励磁电压时其值约为七倍励磁绕组电阻(冷态)。励磁电压高于标准电压时，并接释放电阻值可小于七倍，反之大于七倍。Z4-315，Z4-355，Z4-400和Z4-450四个机座带有补偿绕组。在Z4-250和Z4-280两个机座号中派生带有补偿绕组的电机也是可能的。电机提供有接地标注的接线柱。技术数据表内的效率值为额定功率，额定电压和转速时的效率，它包括励磁损耗，不包括鼓风。3.2 电动机容量的计算3.2.1 工作部分参数的计算汽车的效率大小很大程度上决定于发动机的性能。在许多汽车产品介绍上，都标有“最高输出功率”和最高输出扭矩”在两项重要的发动机指标，并用曲线图来反映发动机的上述指标。由于本课题是微型货车有极式普通变速器实验台的研究，所以所选参考车型为东风小康k02货车，其发动机参数如下：最大功率值：36 kW，最大功率转速：5000 r/min，最大扭矩值：74 Nm，最大扭矩转速：30003500 r/min其外特性曲线如图：图3.1 所选发动机外特性曲线图3.2.2电动机选择根据上面所给出的发动机参数确定电动机型号：Z4-160-21/22表3.1 Z4-160-21/22直流电动机基本参数型号Type额定功率PN额定转速弱磁转速nF电枢电流IN励磁功率PF电枢回路电阻R电枢回路电感LA磁场电感LF效率惯量矩GD2重量Wt.400V440VkWr/minr/minAW(20)mHH%kg.m2kgZ4-160-21/2240.5271035001139200.14262.71088.20.76242结构简介：电机的防护及安装结构型式：整个系列防护型式均为IP21S，安装方法符合国标GB/T997规定。冷却方式：整个电机系列的冷却方式均为他冷、强迫通风，在径向配有骑式鼓风机，独立供电，并附空气过滤器。电机可制成ICO6，IC17，IC37三种冷却方式。Z4-100Z4-160，其鼓风机装于非传动侧；Z4-180Z4-450,其鼓风机装于传动侧。电机的尺寸参数见下图和表：图3.2 电动机的结构表3.2 电动机的尺寸参数型号安装尺寸ABCDEFGADAEAFAGCHKMNSZ4-160-21254451108481101451548110145151601530025019Z4-160-22516型号外形尺寸PABADHDLL1Z4-160-21350316283625784993Z4-160-22改变直流电动机的转速有三种方法：改变电枢回路的电阻，通过调节串联在电枢回路中的调节电阻来实现；改变电动机气隙磁通量；改变电枢电压。前两种调速方法不能满足数控机床的要求，第三种调速方法因具有恒转速特性、机械特性好、经济性能好等特点而被广泛应用。而一般是采用大功率晶体管脉宽调制（PWM）调速驱动系统。第4章被测变速器的选择4.1 被测变速器的确定由于所选参考车型为东风小康k02微型货车，选用其变速器型号：DABS09-3/D系列。4.2被测变速器的速比表4.1被测变速器的速比档档档档档3.5052.0431.3831.0000.8064.3被测变速器尺寸的确定表3.2 被测变速器的尺寸参数中心矩mm57外廓尺寸mm483304285总重量kg16第5章转矩传感器的计算选择传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。5.1 转矩传感器参数的计算确定扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。扭矩传感器可以应用在制造粘度计，电动(气动，液力)扭力扳手，它具有精度高，频响快，可靠性好，寿命长等优点。扭矩传感器是一种测量各种扭矩、转速及机械功率的精密测量仪器。应用范围十分广泛，主要用于：电动机、发动机、内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测；风机、水泵、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测；铁路机车、汽车、拖拉机、飞机、船舶、矿山机械中的扭矩及功率的检测；可用于污水处理系统中的扭矩及功率的检测；可用于制造粘度计；可用于过程工业和流程工业中。扭矩的测量：采用应变片电测技术 ,在弹性轴上组成应变桥,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。如下图所示：图5.1 扭矩传感器测量原理图5.1.1产品特点信号输出可任意选择波形方波或脉冲波；检测精度高、稳定性好、抗干扰性强；不需反复调零即可连续测量正反扭矩；即可测量静止扭矩，也可测量动态扭矩；体积小、重传感器可脱离二次仪表独立使用，只要按插座针号提供 +15V，-15V（200mA）的电源，即可输出阻抗与扭矩成正比的等方波或脉冲波频率信号；量轻、易于安装；测量范围： 010000Nm标准可选。电动机与被测变速器之间的传感器由于直接承受电动机传出来的力矩，所以考虑所选发动机最大力矩值74Nm，最大功率转速5000 r/min。如图5.2图5.2 电动机与被测变速器间的传感器被测变速器和电涡流测功机之间的传感器由于承受由变速器传出的扭矩和转速，故通过对发动机最大力矩和最大功率转速的计算确定出此传感器的额定值：发动机通过变速器1档的扭矩最大由于一档传当比为3.505所以扭矩值为74*3.505=259.37Nm,同时由于通过5档得到的转速最高，5档传动比为0.806所以转速为5000/0.806=6204 r/min。如图5.35.3 被测变速器与电涡流测功机间的传感器5.2 选择转矩传感器类型通过5.1里产品的一些分析了解，综合考虑到经济性等因数选择ORT-803型旋转扭矩传感器ORT-803型标准扭矩传感器外型尺寸如下图表：图5.4 ORT-803型标准扭矩传感器外型表5.1 ORT-803型标准扭矩传感器外型尺寸规格(NM)dD2ABCEFGHH1L键b*h*l*n5-10018788721223161100541121886*6*25*120028928721234161100601252098*7*35*1500389687212455611006513523810*8*50*21K-2K4810686912670781206814427014*9*65*25000751441369132105851209018534720*14*95*21000098158138014412011016011021438928*16*115*2连接方式：扭矩传感器与动力设备、负载设备之间的连接弹性柱销联轴器连接如下图所示，此种连接方式结构简单，加工容易，维护方便。能够微量补偿安装误差造成的轴的相对偏移，同时能起到轻微减振的作用。适用于中等载荷、起动频繁的高低速运转场合，工作温度为-20-70。图5.5 弹性柱销联轴器连接图刚性联轴器连接如下图所示，这种连接形式结构简单，成本低，无补偿性能，不能缓冲减振，对两轴的安装精度较高。用于振动很小的工况条件。图5.6 刚性联轴器连接图安装要求：（1）扭矩传感器可水平安装，也可垂直安装。（2）动力设备、传感器、负载设备应安装在稳固的基础上，以避免过大的震动，否则可能发生数据不稳，降低测量精度，甚至损坏传感器。（3）采用弹性柱销联轴器或刚性联轴器连接。（4）动力设备、传感器、负载设备轴线的同心度应小于0.05mm。5.2.2 ORT-803型旋转扭矩传感器ORT-803系列传感器是一种测量各种扭矩、转速及机械功率的精密测量仪器。应用范围十分广泛，主要用于：1、电动机、发动机、内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测；2、风机、水泵、齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测；3、铁路机车、汽车、拖拉机、飞机、船舶、矿山机械中的扭矩及功率的检测；4、可用于污水处理系统中的扭矩及功率的检测；5、可用于制造粘度计；6、可用于过程工业和流程工业中。基本原理：扭矩的测量：采用应变片电测技术,在弹性轴上组成应变桥,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。如图5.7所示：图5.7 ORT-803系列传感器基本原理图转速的测量：转速测量采用磁电码盘的方法进行测量，每一磁电码盘均有60个齿，轴带动磁电码盘每旋转一周可产生60个脉冲，高速或中速采样时可以用测频的方法，低速采样时可以用测周期的方法测出准确的转速。本传感器精度可达0.1%0.5%（FS）。由于传感器输出为频率信号，所以无需AD转换即可直接送至计算机进行数据处理。本传感器的测速方法采用内置测速，订货时用户需注明是否监测转速信号。第6章电涡流测功机的计算选择测功机也称测功器，主要用于测试发动机的功率，也可作为齿轮箱、减速机、变速箱的加载设备，用于测试它们的传递功率。主要分为水力测功机、电涡流测功机、电力测功机。电力测功机利用电机测量各种动力机械轴上输出的转矩，并结合转速以确定功率的设备。因为被测量的动力机械可能有不同转速，所以用作电力测功机的电机必须是可以平滑调速的电机。目前用得较多的是直流测功机、交流测功机和涡流测功机。根据测功机使用电流的不同，将测功机分类为：直流测功机、交流测功机、涡流测功机。直流测功机:由直流电机、测力计和测速发电机组合而成。直流电机的定子由独立的轴承座支承，它可以在某一角度范围内自由摆动。机壳上带有测力臂，它与测力计配合，可以检测定子所受到的转矩。根据直流电机原理，电机的电磁转矩同时施加于定子和转子。定子所受到的转矩与转子所受到的转矩大小相等，方向相反，所以转轴上的转矩可以由定子上量测。运行中轴承、电刷和风致摩擦等引起的机械转矩，会使定子和转子所受的转矩不完全相等，这给测量所带来的误差需要加以考虑。直流测功机可作为直流发电机运行，作为被测动力机械的负载，以测量被测机械的轴上输出转矩；也可以作直流电动机运行，拖动其他机械，以测量其轴上输入转矩。转矩与测速发电机测得的转速之积即轴功率。这就是测功机一名的由来。交流测功机:通常由一台三相交流换向器电动机和测力计、测速发电机组合而成。它的测功原理与直流测功机相同。涡流测功机:利用涡流产生制动转矩来测量机械转矩的装置。它由电磁滑差离合器（见电磁调速异步电动机）、测力计和测速发电机组成。被测动力机械与电磁滑差离合器的输入轴连接，带动电枢旋转，磁极则被安装其上的测力臂掣住,只能在一定范围内摆动一角度,配合测力计就可以由此摆动角直接读出电枢与磁极间作用的电磁转矩。略去风摩损耗等测量误差时，此电磁转矩就等于被测动力机械的输出转矩。涡流测功机只能产生制动转矩，不能作为电动机运行。一般用于测量转速上升而转矩下降，或转矩变化而转速基本不变的动力机械。6.1 电涡流测功机性能参数的计算Cw电涡流测功机又称电磁测功机，它是利用涡流损耗的原理来吸收功率的。由涡流测功机、控制器及测力装置组成的测功装置，可以测取被测机械的输出转矩和转速，从而得出输出功率，它可以取代磁粉离合器、水力测功机、直流发电机组等，用来测量各种电动机、汽油机、柴油机、齿轮箱等动力机械的性能，成为型式试验的必要设备，与其它测功装置相比，CW系列测功装置具有更高的可靠性、实用性和稳定性。主要特点：结构简单、运行稳定、价格低廉、使用维护方便；采用水冷却，噪音低、振动小；输入转速范围宽，可用于变频调速等各类电动机及动力机械的型式试验；控制器采用单相交流电源，控制功率小；转矩的测量可以采用普通磅秤、电子磅秤或高精度转矩转速测量仪，适用于不同测量精度的场合；该装置还能作制动器用，制动力矩大。产品型号: 品牌: 产地: 产品报价:0 产品认证:ISO9001 适用范围:各种电动机、汽油机、柴油机、齿轮箱等型式工作原理:涡流损耗的原理来吸收功率供货地:南京性能优势:操作简单，维护方便由于最大扭矩和最大功率值为259.37Nm和36 kW，所以所选电涡流测功机的特性曲线必须包括这两个值。6.2 电涡流测功机类型选定由于所选发动机的最大输出功率为36kw，其最大扭矩为74NM,其最大功率转速5000r/min，最大扭矩转速3000-3500r/min。所以对照cw系列测功机特性曲线选择CW100-3000/10000型电涡流测功机：最大扭矩/最大扭矩转速： 318 Nm/3000 r/min额定吸收功率： 100 kw最高转速： 10000 r/min6.2.1 CW100-3000/10000型电涡流测功机产品介绍:电涡流测功机的主要技术指标 (符合JB/T7790-95,JB3743-84,GB5363-85的有关规定):系统扭矩测量精度优于满量程的0.4；扭矩测量灵敏度优于满载的0.1；转速测量误差不大于1个字；恒转速控制精度优于5r/min；恒扭矩控制精度优于0.2%。配备了水压、涡流环温度，轴承润滑等安全保护装置。主要性能:额定功率(KW) 100 最大扭矩(Nm) 318 最高转速(r/min) 10000 转动惯量(kgm) 0.146 。CW100型电涡流测功机采用整机采用鼓式、干隙结构，国内独特的稀油润滑方式（高速主轴承），具有低惯性、高精度、高稳定性和结构简单、维修方便，适用于操作控制自动化等优点，主要用于对发动机进行转速、扭矩和有效功率的测试及性能试验、耐久试验、型式试验。尤其适用于装备各种试验台架，对发动机、整车及其部件进行不同工况的运行和试验。CW100型电涡流测功机技术指标：额定吸收功率： 100 kw最大扭矩： 318 Nm/3000 r/min最高转速： 10000 r/min中心高： 335 mm （增配底座使中心高在600mm）转动惯量： 0.146 Kgm2满功率耗电： 3.8A最大耗水量： 6.45m3/h重量： 460Kg其特性曲线如图6.1：图6.1 CW100-3000/10000测功机特性曲线所选发动机的外特性曲线如图3.1。两图交点在0-500r/min之间所以所测转速不得低于交点处转速。然而实验要求1000r/min的实验而且经过变速器的传递转速低于这个交点转速，所以需要设计一个升速箱将过低的转速升至500r/min。假设电动机输出转速1000r/min，所测变速器挂档在1档及传动比为3.505。所以经变速器后转速n1=1000/3.505=286r/min。所以确定升速器的传动比为500/286=1.748，便于设计取传动比i=2。根据图表可知对应的转矩值（如图6.1）：表6.1发动机转速下相应的扭矩功率值转速1000r/min2000r/min3000r/min(最大扭矩转速)4000r/min5000r/min扭矩（NM）6268747068.76功率（kw）6.4914.2423.2529.3236CW100型电涡流测功机其尺寸如下图：图6.2 CW100-3000/10000测功机外形及安装尺寸根据实验要求依据中华人名共和国汽车行业标准QCT 586.1-2010汽车机械式变速器实验台架实验方法实验转速从1000r/min到发动机最高转速范围内均匀取5种转速。其中包括发动机最大扭矩转速。输入扭矩为发动机各转速点最大扭矩的50%、100%。油温控制在40、60、80、100、各+-5范围内。依照表6.1，计算出经变速器后各档的效率。被测变速器挂于1档：取转速n=1000r/min,扭矩T=62NM,变速器传动比i=3.505,输出功率P=6.49kw。经过变速器转速n1=n/i=286r/min,扭矩T1=T*i=217.31NM,功率P1=T1*n1/9550=6.485Kw。取转速n=2000r/min,扭矩T=68NM,变速器传动比i=3.505,输出功率P=14.24kw。经过变速器转速n1=n/i=570.61r/min,扭矩T1=T*i=238.34NM,功率P1=T1*n1/9550=14.24Kw。后面档位算法相同。需要指出的是，前面转速发电机可达到时升速箱用i=1的传动比，当发电机无法达到4000r/min时，需要将升速箱的传动比调节到i=0.5。35第7章辅助变速箱的设计7.1 升速箱的速比设计由CW50-3000/10000测功机特性曲线可知，当变速器输出轴转速在低于500r/min时，不能能达到测功机所能吸收的扭矩值的要求从而导致功率无法完全吸收，当1档时变速器扭矩值过大导致电涡流测功机无法测量，所以为了让电涡流测功机能正常的进行测量，在电涡流测功机的前面要设计一个升速箱，用来给电机低速，被测变速器抵挡时的工况来增速降扭。根据发动机外特性曲线和电涡流测功机特性曲线比较可知，除了被测变速器一档外的其他档位，发动机外特性曲线可以完全被电涡流测功机特性曲线所覆盖，所以，此变速箱可以设置两个挡位，空挡和超速挡，发动机在一挡的转速只能达到286r/min以上，所以此超速挡的传动比可以设定为1/2=0.5即可。所以，可设定此升速箱的超速挡传动比为0.5。而直接挡传动比为1。7.2 升速箱的结构设计升速箱的布置结构如下图7.1所示：图7.1 升速箱的结构图7.3 升速箱的计算合理的传动方案首先应满足工作机的性能（例如传递功率、转速及运动方式）的要求。另外，还要与工作重要条件（例如工作环境。工作场地、工作时间）相适应。同时还要求工作可靠，结构简单，尺寸紧湊，传动效率高，使用维护方便，工艺性和经济性。合理安排和布置传动顺序是拟定传动方案中的另外一个重要环节。选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数；按传动方案，由于斜齿比直齿稳定性好，所以选用斜齿圆柱齿轮传动；根据机械设计表10-8，轻型汽车选用7级精度（GB 10095-88）；材料选择。根据标准GB/T 12226-1989；由机械设计表10-1选择小齿轮材料为灰铸铁HT350，硬度为270HBS,大齿轮材料为灰铸铁HT350，硬度为230HBS。二者材料硬度差为40HBS。选小齿轮齿数，大齿轮齿数取。选取螺旋角。初选螺旋角。按齿面接触强度设计按计算公式（式7.1）进行计算，即: 式（7.1）确定公式内的计算数值：试选载荷系数；由机械设计图10-30选取区域系数；由机械设计表10-26查得则；由机械设计表10-7选取齿宽系数；由机械设计表查10-6得材料的弹性影响系数；由机械设计图10-21b按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。计算应力循环次数：=；取接触疲劳寿命；。计算接触疲劳许用应力：取失效概率为1%，安全系数S=1。式（7.2）式（7.3）许用接触应力: 式（7.4）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式7.1得式（7.5）计算圆周速度：式（7.6）计算齿宽及模数: 式（7.7）mm 式（7.8）mm 式（7.9）式（7.10）计算纵向重合度: 式（7.11）计算载荷系数K：查机械设计表10-2得使用系数，由机械设计图10-8查得动载系数，由查机械设计表10-4和插值法得，查得，查得故载荷系数。按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由机械设计式（10-10a）得mm 式（7.12）计算模数mm 式（7.13）按齿根弯曲强度设计式（7.14）确定计算参数计算载荷系数式（7.15）根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数计算当量齿数式（7.16）式（7.17）查取齿形系数由机械设计查得：,由机械设计图10-20a查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲强度极限；由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数：，；计算弯曲疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数，得Mpa 式（7.18）Mpa 式（7.19）查取应力校正系数由机械设计表10-5查得，计算大小齿轮的并加以比较式（7.20）式（7.21）大齿轮的数值大设计计算式（7.22）齿轮模数国家标准为GB1357-78：优先选用模数：0.1mm、0.12mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.25mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、 14mm、16mm、20mm、25mm、32mm、40mm、50mm。对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mm，满足弯曲强度。为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径mm来计算应有的齿数。于是由式（7.23）取，则取。几何尺寸计算：计算中心距：mm 式（7.24）将中心距圆整为a=14mm。按圆整后的中心距修正螺旋角式（7.25）因为值改变不多，故参数、不必修正。计算大、小齿轮的分度圆直径mm 式（7.26）mm 式（7.27）（4）计算齿轮宽度mm圆整后取mm，mm但是由于加工需求所以将此轮的分度圆直径选得大一点，为了加工方便小高速小齿轮选用分度圆直径60mm，大圆分度圆直径120mm,相应的此轮宽mm，mm。最后进行验算合格。另两个齿轮的齿数和分度圆直接分别取z=30的a=90mm表7.1高速级齿轮各参数名称符号计算公式及说明法面模数端面模数法面压力角端面压力角螺旋角齿顶高齿根高全齿高分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径中心距轴的设计计算：为了满足扭矩要求，直接假设输出扭矩为发动机最大扭矩74NM。选用材料20CrMnTi, 20CrMnTi是渗碳钢,渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢.汽车上多用其制造传动齿轮.是中淬透性渗碳钢中Cr Mn Ti 钢,其淬透性较高,在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性.20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢.良好的加工性,加工变形微小,抗疲劳性能相当好.用途:用于齿轮,轴类,活塞类零配件等.用于汽车,飞机各种特殊零件部位. 是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。硬度：217HB, 抗拉强度b (MPa)：1080(110), 屈服强度s (MPa)：835(85)。计算基本直径：,则mm,为了加工方便选择dmin=35mm。轴的结构设计1 2 3 4 5图7.2 轴的结构1段：由于dmin=35,所以选择此段尺寸为35mm。2段：用于轴承的支撑，初选轴承，因为有轴向力和径向力故选圆锥滚子轴承，参照工作要求，根据d1=35mm，圆锥滚子轴承包括：单列圆锥滚子轴承(GB/T 297-1994)、双列圆锥滚子轴承(GB/T 299-2008)、四列圆锥滚子轴承(GB/T 300-2008)，选轴承型号：GBT297-1994(32_52_14)，其尺寸：d*D*T=32mm*52mm*14mm。3段：此段轴用于安装齿轮，取直径为37mm。而知道齿宽为20mm，此段的长度还应考虑换挡机构，故取此段长度L=140mm4段：此段与2段选择方式相同5段：此段要考虑承受的扭矩值T=260Nm,先选定此段d=30mm。对轴进行强度和硬度的校核。完全满足要求。由于前面所选电动机的转速无法达到发动机的最高转速，所以需要做一个升速箱。根据总体的分析计算，升速箱需要的传动比为i=2即可这跟电涡流测功机所需要的升速箱基本相同。所以升速箱的设计详见电涡流测功机升速箱设计计算。第8章联轴器联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。联轴器属于机械通用零部件范畴，用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接，是机械产品轴系传动最常用的联接部件。20世纪后期国内外联轴器产品发展很快，在产品设计时如何从品种甚多、性能各异的各种联轴器中选用能满足机器要求的联轴器，对多数设计人员来讲，始终是一个困扰的问题。常用联轴器有膜片联轴器，齿式联轴器，梅花联轴器，滑块联轴器，鼓形齿式联轴器，万向联轴器，安全联轴器，弹性联轴器及蛇形弹簧联轴器。本实验台的布置方案图如下： I II III IV V VI图8.1 微型货车变速器性能实验台布置方案联轴器的选用程序：1、选用标准联轴器。设计人员在选择联轴器时首先应在已经制定为国家标准、机械行业标准以及获国家专利的联轴器中选择，只有在现有标准联轴器和专利联轴器不能满足设计需要时才需自己设计联轴器。2、选择联轴器品种、型式。了解联轴器在传动系统中的综合功能，从传动系统总体设计考虑，选择联轴器品种、型式。根据原动机类别和工作载荷类别、工作转速、传动精度、两轴偏移状况、温度、湿度、工作环境等综合因素选择联轴器的品种。根据配套主机的需要选择联轴器的结构型式，当联轴器与制动器配套使用时，宜选择带制动轮或制动盘型式的联轴器；需要过载保护时，宜选择安全联轴器；与法兰联接时，宜选择法兰式；长距离传动，联接的轴向尺寸较大时，宜选择接中间轴型或接中间套型。3、联轴器转矩计算。传动系统中动力机的功率应大于工件机所需功率。根据动力机的功率和转速可计算得到与动力机相联接的高速端的理论短矩T；根据工况系数K及其他有关系数，可计算联轴器的计算转矩Tc。联轴器T与n成反比，因此低速端T大于高速端T。4、初选联轴器型号。根据计算转矩Tc,从标准系列中可选定相近似的公称转矩Tn，选型时应满足TnTc。初步选定联轴器型号，从标准中可查得联轴器的许用转速n和最大径向尺寸D、轴向尺寸L0,就满足联轴器转速nn。5、根据轴径调整型号。初步选定的联轴器联接尺寸，即轴孔直径d和轴孔长度L，应符合主、从动端轴径的要求，否则还要根据轴径d调整联轴器的规格。主、从动端轴径不相同是普通现象，当转矩、转速相同，主、从动端轴径不相同时，应按大轴径选择联轴器型号。新设计的传动系统中，应选择符合GB/T3852中规定的七种轴孔型式，推荐采用J1型轴孔型式，以提高通用性和互换性，轴孔长度按联轴器产品标准的规定。6、选择联接型式。联轴器联接型式的选择取决于主、从动端于轴的联接型式，一般采用键联接，为统一键联接型式及代号，在GB/T3852中规定了七种键槽型式，四种无键联接，用得较多的是A型键。7、选定联轴器品种、式、规格。根据动力机和联轴器载荷类别、转速、工作环境等综合因素，选定联轴器品种；根据联轴器的配套、联接情况等因素选定联轴器型式；根据公称转矩、轴孔直径与轴孔长度选定规格。为了保证轴和键的强度，在选定联轴器型号后，应对轴和键强度做校核验算，以最后确定联轴器的型号。8.1 联轴器的选择8.1.1 联轴器类型选择联轴器种类繁多，按照被联接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为：固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。本实验台由于转速较高，须传递扭矩值不是很高，所从成本的方面考虑选择：凸缘式联轴器。所选用的联轴器的特点有：构造简单，成本低，可传递较大转矩。不允许两轴有相对位移，无缓冲的凸缘式联轴器。8.1.2 计算联轴器的计算转矩联轴器连接电动机和升速箱，电动机传动轴尺寸为D=48mm,F=17mm,E=110mm。如图：图8.2 电动机传动轴截面图所设计的升速箱轴的传动轴直径为35mm，而且联轴器所承受的扭矩定位发动机的最大扭矩74Nm,Tca=Ka*T,所以Tca=74*1.5=111Nm，而传动轴半径为35mm。8.1.3 联轴器型号选择根据GB/T5843-1986选定联轴器：YLD9和YL8型凸缘联轴器表8.1 YLD9型联轴器的相关参数型号公称转矩Tn（NM）许用转速N(r/min)轴孔直径d(H7)轴孔长度DD1螺栓L0质量M/kg转动惯量Y型J,J1型数量直径Y型J,J1型铁钢LL1YL9YLD9400410068003882601401156(3)M101691259.530.06440,42,45,4811284229173表8.2 YLD8型联轴器的相关参数型号公称转矩Tn（NM）许用转速N(r/min)轴孔直径d(H7)轴孔长度DD1螺栓L0质量M/kg转动惯量Y型J,J1型数量直径Y型J,J1型铁钢LL1YL8YLD82504300700032,35,3882601301056(3)M101691257.290.04340,42,(45)11284229173其尺寸图如下：图8.3 凸缘式联轴器外形8.2 联轴器的选择8.2.1 联轴器类型选择联轴器II连接升速箱与传感器，同样考虑到成本原因选择凸缘联轴器。8.2.2 计算联轴器的计算转矩由于经过一个升速箱，选用档位为传动比i=1。已知升速箱传动轴直径为35mm,所选传感器尺寸为传感器k1-k2传动轴尺寸为D=48，E=70，键规格14*9*65，所需要承受的最大扭矩值为74Nm，Tca=Ka*T,所以Tca=74*1.5=111Nm。8.2.3 联轴器型号选择根据GB/T5843-1986选定联轴器：同联轴器I。YLD9和YL8型凸缘联轴器。8.3 联轴器的选择8.3.1 联轴器类型选择联轴器III连接传感器与被测变速器同样选用凸缘

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