扭矩试验台的改造及扭矩电测设计
43页 20000字数+说明书+开题报告+任务书+实习报告+12张CAD图纸
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右半联轴器.dwg
实习报告.doc
左半联轴器.dwg
总装配.dwg
扭矩试验台的改造及扭矩电测设计开题报告.doc
扭矩试验台的改造及扭矩电测设计说明书.doc
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轴.dwg
齿轮.dwg
齿轮箱.dwg
齿轮箱部装图.dwg
目 录
1 绪论1
1.1论文研究的背景和意义1
1.2 试验平台研究的必要性2
1.3 国内外研究的进展2
1.4 试验台的类型2
1.4.1 功率流开放式试验台3
1.4.2 电功率流封闭式试验台3
1.4.3 机械功率流封闭式试验台4
1.4.4 功率流方向的确定5
1.5 现有试验装置的局限5
1.6 多功能实验台的设计要求和设计内容6
2 试验台的总体设计7
2.1 试验台的总体要求7
2.2 试验台的功能分析与定位8
2.3 改造方案对比8
2.3.1 方案一8
2.3.2 方案二9
2.3.3 方案三9
2.4 中心距的设计10
2.4.1 中心距的设计10
2.4.2 理想的中心距10
3 关键零部件的设计与计算11
3.1 齿轮的设计与计算11
3.1.1 材料的选择11
3.1.2 按齿面接触强度设计14
3.2 轴的设计计算14
3.2.1 轴的材料选择14
3.2.2 轴的结构设计14
3.2.3 按许用弯曲强度条件计算15
3.2.4 按轴的疲劳强度安全因素校核17
3.3 滚动轴承的选择与寿命计算18
3.4 联轴器的选择19
3.4.1 弹性联轴器19
3.4.2 联轴器的选择20
4 传感器的选择21
4.1 传感器21
4.2 传感器的分类22
4.2.1 根据传感器工作原理22
4.2.2 按其用途22
4.3 传感器的选用23
4.4 STY扭矩传感器的基本原理24
4.5 STY系列扭矩传感器技术性能指标24
4.6 STY扭矩传感器安装使用25
4.7 使用特别注意事项26
5 数据采集与处理27
5.1 数据采集系统的原理与结构27
5.2 效率的计算的原理27
6 螺旋滚珠式机械加载器28
6.1 加载器结构原理28
6.2 螺旋滚珠式机械加载器的特点29
7 实验测量30
7.1 测量系统简介及试验检测30
7.2 控制和测量30
7.3 计算机参与全程控制专用的测量和数据处理软件31
7.3.1 软件功能简介31
7.3.2 使用环境31
7.4 设备运行；设备，环境参数的设置31
7.4.1 系统所用通讯端口的设置和所用的设备设置31
7.5 实验环境33
7.6 测量与控制33
7.7 程序控制34
7.8 数据处理34
7.9 曲线拟合35
8 结论36
参考文献37
致谢38
附录39
扭矩试验台的改造及扭矩电测
摘 要：机械传动试验台是用试验的方法研究机械传动的各种失效形式并测定其承载能力、传动效率及有关性能的基本手段，长期以来我国的传动试验台的研制基本上还停留在传统的人工方式水平上。这些试验台都存在一个共同的缺点：自动化程度低，无法模拟实际工况对各种机械传动产品进行试验，试验过程的监控及试验数据的采集和处理都较麻烦且准确性低。近些年来的研究取得一些进步，但目前的绝大多数实验台还只能进行恒定载荷加载或简单的程序控制阶梯加载，实验结果与现场测试依然有较大的差距。
本文提出改进机械原理实验室的齿轮试验台的方案，在成本不高的情况下，增加其测试功能--可以测量联轴器，离合器，带传动的效率和寿命，使其成为一台多功能机械传动试验台。
关键词：机械传动；齿轮；联轴器；扭矩传感器
1.2 试验平台研究的必要性
随着机械工业的发展和科研水平的不断提高，对机械传动产品的实验与检测手段不断提出了更高的要求。传动试验台是用试验的方法研究机械传动的各种失效形式并测定其承载能力、传动效率及有关性能的基本手段，长期以来我国的传动试验台的研制基本上还停留在传统的人工方式水平上，主要类型为以机械力或液压力加载的机械功率流开放式试验台，机械功率流封闭式试验台和用发电机作负载的电功率封闭式试验台。这些试验台或由于节能或由于加载方面各具特色，但都存在一个共同的缺点---自动化程度低，很难按事先设计的试验过程进行验，无法模拟实际工况对各种机械传动产品进行试验，因此试验结果与实际情况总免有相当距离，传动试验平台大多采用人工操纵方式，试验过程的监控及试验数据的采集和处理都较麻烦且准确性低，不易实现多参数自动控制和失效判定。
1.3 国内外研究的进展
随着机械工业的发展和科研水平的不断提高，对机械传动产品的实验与检测手段不断提出了更高的要求。目前国内普遍采用的是实验室台架模拟实验台。将现场试验移至实验室台架上加以复现，采用模拟加载保持着负荷作用的某种随机性，使同一随机过程可多次复现。因此可使不同的机器可以经受完全同一的随机作用。这无疑将有助于改善试验结果的可比性。 国内在相似实验室台架模拟实验台的基础开发了齿轮传动与控制实验台。实验台最大特点是采用电液比例控制全液压传动、制动、加载系统，并由LABVIEW测控系统实现自动控制并进行数据采集和处理。实验台的结构为履带式实验台，由发动机经传动系驱动轮胎在履带上滚动，研究发动机+液压系统这一负荷驱动系统在动态负荷下的性能反映。长期以来，我国的传动试验台的研制基本上还停留在传统的人工方式水平上，主要类型为以机械力或液压力的机械功率流封闭式试验台和用发电机作负载的电功率封闭试验台。这些试验台或由于节能或由于加载方面而各具特色，都存在一个共同的缺点，但自动化程度低，很难按事先设计的试验过程进行试验，无法模拟实际工况对各种机械传动产品的影响，因此试验结果与实际情况总难免有相当距离，这在很大程度上影响了试验数据对机械传动产品的设计、生产的直接指导作用。因此多年来，人们对它所下的功夫很多。甚至很大程度上可以认为，数十年来机械闭式试验台的发展其实质就是加载器的发展。据统计，现今国内外经使用证实行之有效的加载器多达数十种。适用的加载器种类虽然多，但是按动力学原理可将加载器分为三大类：简式加载器；支反力式加载器；力矩式加载器。传动试验平台大多采用人工操纵方式，试验过程的监控及试验数据的采集和处理都较麻烦且准确性低，不易实现多参数自动控制和失效判定。因此国内外有关学者一直致力于在实验室模拟机械传动产品的实际工况进行机械传动产品的寿命和性能试验。比如自1989年以来，德国大众公司、美国GM公司和斯太尔公司都在研制能模拟汽车行驶工况的传动系综合实验台，日本也有人在从事有直流电机模拟发电机载荷的研究并申请了专利。国内目前这方面的研究正处于起步阶段，从事这方面研究的局限于高等院校，如重庆大学，重庆工学院等相继建立了机械传动试验台。目前绝大多数实验台只能进行恒定载荷加载或简单的程序控制阶梯加载，实验结果与现场测试依然有较大的差距。
1.4 试验台类型
根据试验台的功率的传递原理和加载方法的不同，试验台可分为开放功率流式、封闭功率流式和电功率流封闭式三大类。
1.4.1 功率流开放式试验台
这类试验台和一般机器相似，由三部分组成，只是把一般机器的工作部分由一个耗能负载装置代替。因此，该类试验台设备通常由原动机、齿轮装置和耗能负载三部分组成。所谓开放功率流，就是齿轮传动所传递的功率由电动机传来，经过齿轮传动和试验装置中的所有传动件，最后传到耗能装置，即加载装置。如图1-1所示，电动机，被试验的齿轮装置，机械制动器—耗能装置，功率流不能传回电动机，很显然，其功率流只是由电动机流向耗能负载装置，功率流动方向不是一个封闭回路，而是开放的。
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