扭矩试验台的改造及扭矩电测设计说明书[带图纸].doc

盐城工学院本科生毕业设计说明书20091目录1绪论.11.1论文研究的背景和意义.11.2试验平台研究的必要性.21.3国内外研究的进展.21.4试验台的类型.21.4.1功率流开放式试验台.31.4.2电功率流封闭式试验台.31.4.3机械功率流封闭式试验台.41.4.4功率流方向的确定.51.5现有试验装置的局限.51.6多功能实验台的设计要求和设计内容.62试验台的总体设计.72.1试验台的总体要求.72.2试验台的功能分析与定位.82.3改造方案对比.82.3.1方案一.82.3.2方案二.92.3.3方案三.92.4中心距的设计.102.4.1中心距的设计.102.4.2理想的中心距.103关键零部件的设计与计算.113.1齿轮的设计与计算.113.1.1材料的选择.113.1.2按齿面接触强度设计.143.2轴的设计计算.143.2.1轴的材料选择.143.2.2轴的结构设计.143.2.3按许用弯曲强度条件计算.153.2.4按轴的疲劳强度安全因素校核.173.3滚动轴承的选择与寿命计算.183.4联轴器的选择.193.4.1弹性联轴器.193.4.2联轴器的选择.204传感器的选择.214.1传感器.214.2传感器的分类.224.2.1根据传感器工作原理.224.2.2按其用途.224.3传感器的选用.234.4STY扭矩传感器的基本原理.244.5STY系列扭矩传感器技术性能指标.24扭矩试验台的改造及扭矩电测24.6STY扭矩传感器安装使用.254.7使用特别注意事项.265数据采集与处理.275.1数据采集系统的原理与结构.275.2效率的计算的原理.276螺旋滚珠式机械加载器.286.1加载器结构原理.286.2螺旋滚珠式机械加载器的特点.297实验测量.307.1测量系统简介及试验检测.307.2控制和测量.307.3计算机参与全程控制专用的测量和数据处理软件.317.3.1软件功能简介.317.3.2使用环境.317.4设备运行；设备，环境参数的设置.317.4.1系统所用通讯端口的设置和所用的设备设置.317.5实验环境.337.6测量与控制.337.7程序控制.347.8数据处理.347.9曲线拟合.358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，增加盐城工学院本科生毕业设计说明书20093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TheTransformationofTorqueTestRigandTorqueMeasurementAbstract:Mechanicaltransmissionexperimentplatformisabasicdeviceforthestudyofsometypesofmechanicalfailure,thetransmissionefficiency,andtherelatedperformanceofmechanicaltransmissionandthemeasurementoftheloadability.Inourcountry,theabilityofstudyinganddesigningmechanicaltransmissionexperimentplatformisstillatsuchstagethattheexperimentaldeviceisoperatedmanually,leaving扭矩试验台的改造及扭矩电测4somecommonshortcomingsamongthoseplatforms,suchaslow-automationbecausetheycantsimulaterealworkingenvironmentaccuratelyduringtestingthemechanicalproducts,andtheaccuracyofacquiringdataislow.Althoughanumberofachievementshavebeenmadeinrecentlyyears,theseplatformscanjustperformwithinvariantloadorwithsimpleskipload.Thereisabiggapbetweenexperimentsandrealworkingenvironment.Thispaperpresentsimprovedmechanicalprincipleofthelaboratorytestgearprogram,thecostsarelawinthecircumstances,increaseitstestfunctioncanbemeasuredcouplingclutch,beltdriveefficiencyandlifespan,asamultifunctionalmechanicaltransmissiontest.Keyword:MechanicalTransmission；Gear；Coupling；Torquesensor1绪论1.1课题来源与意义人类为了生存的需要，创造了各种各样的机械以达到减轻体力劳动和提高生产率的目的。随着社会的进步，机械已从最初的简单工具发展到现在的多功能、结构复杂的现代化系统。中小功率的机械传动产品有着广泛的应用。这一类产品的主要功能和目的是将其它形式的能量转化为可以直接利用的形式，同时实施规定的运动，完成相应的工作。而所有这些功能和目的都必须通过机械传动装置来完成，因而，机械传动装置在其中担任着重要的角色。从某种意义上说，机械传动装置性能的好坏决定了机械传动的综合性能。通常一种新的机械产品从诞生到使用要经历设计、试制、定型、大规模生产、销售等环节。上述各环节无不渗透着对产品优异性能和可靠质量的不懈追求。而对机械传动装置的测试和实验包括性能测试(如效率、功率、噪声、振动等特性)、运行监测、故障诊断等，是完善一切机械产品的设计、制造的手段和方法以及评价设盐城工学院本科生毕业设计说明书20095备性能优劣等不可或缺的重要内容，也是设备安全、稳定运行的重要保障。因此，针对机械传动综合性能测试的研究已成为现代测试技术的一个重要研究方向。构建机械传动综合测试系统同样对机械传动设备的开发和研究具有重要理论价值和经济价值。齿轮是各种机器上必不可少的传动零件，对齿轮的各种性能进行测定是保证齿轮可靠使用的必经之路。目前，大部分齿轮试验台设计只是针对某一种特定的轮副，虽然专用性对于实验台结构设计、试验成本带来一定有利因素，但功能的单一性制约了设备的使用效率。在此基础上，开展多功能组合实验台设计是改进原有齿轮试验台设计的一条十分必要而有效的途径多功能组合实验台能按照机器零件的工作能力和可靠性的基本准则进行精度，摩擦损失，强度，刚度，耐热性和抗震性等多项实验，在保证评定试验的精度和结果可靠的前提下，达到快速、简便可靠的效果。机械原理实验室的齿轮试验台是双庆公司90年代购进的一台专利设备，该试验台的功能是测量齿轮的效率和寿命，其最大的优点是具有一套封闭加载系统，具有明显的节能效果，但是由于其功能单一，不能满足现代测试的要求，为了节约资金，利用其优点，所以对试验台做适当的改进，增加测量带传动，联轴器，离合器或其他的传动件的效率和寿命的功能，使其成为真正的多功能机械传动实验台。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，