大型减速器模拟加载实验台设计
44页 14000字数+说明书+实习报告+开题报告+3张CAD图纸
加载试验台布置图.dwg
加载试验台布置图.exb
变速箱图装配图.dwg
变速箱图装配图.exb
大型减速器模拟加载实验台设计开题报告.doc
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轴的图.dwg
轴的图.exb
目录
前言1
1绪论2
1.1课题研究目的和意义2
1.2二次调节技术的研究发展与应用2
1.2.1二次调节技术的研究发展概况2
1.2.2二次调节技术的应用4
1.3二次调节加载系统原理与特点5
1.3.1二次调节加载系统原理5
1.3.2二次调节加载系统特点6
1.4减速器加载系统概述7
1.4.1开放式加载系统7
1.4.2封闭式加载系统7
1.5论文主要研究内容8
2减速器模拟加载试验台组成与原理10
2.1引言10
2.2试验台各部分组成及其功用10
2.3模拟加载系统原理10
3减速器加载试验台驱动变速箱的设计13
3.1引言13
3.2驱动变速箱的参数计算13
3.2.1传动方案的确定14
3.2.2扭矩的计算14
3.2.3最大转速的计算14
3.3齿轮的设计15
3.3.1选择齿轮材料15
3.3.2确定齿轮传动精度等级15
3.3.3各轴齿轮中心距的确定16
3.3.4齿轮齿数及分度圆直径的计算17
3.3.5齿轮传动几何尺寸计算20
3.3.6齿轮强度校核24
3.3.7各轴齿轮中心距的计算31
3.3.8齿轮齿宽的计算31
3.4轴的设计32
3.5轴的强度校核35
3.5.1Ⅰ轴的校核35
3.5.2Ⅵ轴的校核37
4.结论与展望39
致谢40
参考文献41
摘要
对于新设计制造的减速器，需要利用专门的固定试验台对其进行加载试验，检测各项工作性能和可靠性指标是否满足要求。减速器是用于原动机和工作机之间的独立的封闭传动装置。由于减速器具有结构紧凑、传动效率高、传动准确可靠、使用维护方便等特点，故在各种机械设备中应用甚广。
对基于二次调节的减速器加载系统进行深入的理论分析，建立减速器加载系统的数学模型，并绘制方框图；减速器试验加载系统主要分为开放式和封闭式两大类。其中进行深入研究二次调节加载系统的目的和意义、原理和应用、二次调节的发展概况。
二次调节系统是在恒压网络中，通过调节二次元件斜盘倾角来改变二次元件排量，以适应负载（工作机构）转矩的变化，从而使负载按设定的规律变化。本文系统地对基于二次调节的减速器试验加载系统进行了分析，建立了用于频域分析的传递函数模型，对减速器模拟加载系统的刚度特性进行了分析，设计及校核减速器模拟加载试验台。
该试验主要设计驱动变速箱的轴和齿轮等零部件，并对它们做了校核；还建立了较为精确的系统数学模型，得出许多有参考价值的结论，为进一步完善和提高二次调节加载技术提供了依据。
关键词：二次调节；加载系统；变速箱；滑移齿轮
1.4 减速器加载系统概述
减速器的种类很多、应用范围广，用以满足各种机械传动的不同要求。因此，减速器加载试验台系统应具备扭矩、转速可变化的条件，且其扭矩、转速的变化应是可单独调节的。减速器试验加载系统主要分为开放式和封闭式两大类。
1.4.1 开放式加载系统
开放式加载系统原理如图1-1所示。驱动单元由电动机(或内燃机、液压马达等)、及附属装置组成，它负责向系统提供动力(功率)，驱动转速的调节由电机调速来实现;试验单元主要由被测装置、减速器、转矩转速测量装置以及其它一些测量装置组成;负载模拟单元主要由测功机(或液压加载器等)及附属装置组成，加载转矩由测功机(或液压加载器)调定。
开放式加载系统的工作原理及工作过程比较简单，整套设备的技术含量低，制造成本相对较低，但它的致命弱点是需要大功率动力，能量无法回收利用，效率低，因此其试验成本相对于后面所述的封闭式加载系统来说较高。
图1-3开放式加载系统原理示意图
Fig.1-3 Principle diagram of open type loading system
1.4.2 封闭式加载系统
封闭式加载系统又分为电力封闭式、机械封闭式和液压封闭式几种。
1) 电力封闭式加载系统这种加载系统的原理如图1-2所示。驱动单元由交流(或直流)电动机及附属装置组成，驱动转速的调节由电机调速来实现;试验单元与开放式相同;负载模拟单元由交流(或直流)发电机及附属装置组成，负载转矩由发电机形成。
图1-4电力封闭式加载系统原理示意图
Fig.1-4 Principle diagram of closed type electric loading system
负载发电机产生的电能通过电网加以回收并反馈给驱动电机，形成封闭的功率流，从而降低试验能耗，系统效率高。但由于功率回收技术是一项专业性非常强的技术，整套装置的成本非常高，又由于回收过程的回收效率受加载负荷的影响较大，而且对于大功率加载系统来说，试验台及电动机体积庞大，另外，在系统动载变化较大时，可能对电网造成较大的冲击。
2) 液压封闭式加载系统这种加载系统的原理如图1-3所示。驱动单元由油源、液压马达及相关液压元件组成，它负责向系统提供动力(功率)，通过对液压马达流量和斜盘摆角的调节，来满足对不同驱动转速的要求;负载模拟单元由液压泵及相关液压元件等组成，通过控制液压泵的斜盘摆角，可模拟各种工况下的负载转矩。负载模拟单元产生的液压能通过液压网络加以回收，并直接反馈给驱动单元，形成封闭的功率流，从而降低试验能耗，系统效率高。系统加载过程中所形成的动载影响，基本被限制在液压系统内部，对电网的冲击很小。2 减速器模拟加载试验台组成与原理
2.1 引言
减速器加载试验按减速器的重要性分为型式检验、出厂检验、温升检验等几种检验方式。型式检验主要针对最新研制的减速器的一种检验方式，包括装配及连接尺寸检验，空载试验，效率试验，温升试验，噪声试验，超载试验，耐久试验；出厂检验针对现有成熟减速器进行的出厂前检验，包括装配及连接尺寸检验，出厂空载试验，出厂温升试验，出厂噪声试验；温声试验主要针对检修完毕的减速器进行的性能测试。
本章针对减速器模拟加载系统，建立较为精确的数学模型。数学模型包括有微分方程、状态方程及变量图、传递函数及方块图等。
2.2 试验台各部分组成及其功用
减速器加载试验台如图2-1所示，由恒压油源及管路系统、模拟加载系统、控制系统、机械台架四部分组成。恒压油源为整个模拟加载单元提供恒定压力，同各种液压元件及管路一起构成恒压网络。恒压油源主要由两台Rexroth公司的A4VSO180DP型轴向柱塞式恒压变量泵和一台双联叶片式定量泵组成，柱塞泵为系统提供恒定的高压油源，叶片泵为二次元件及主泵提供背压，并通过给系统补充冷油的方式来实现系统的冷却。当然，油源部分还包括高低压溢流阀、卸荷阀、蓄能器、油液过滤器及风冷却器等。模拟加载系统实现对试验对象减速器的驱动和加载的模拟，它包括驱动单元、二次输出加载单元。驱动单元主要由两个Rexroth公司的A4VSO250型轴向柱塞元件串联而成的双联二次元件、两个弹性联轴器、转矩转速传感器组成，该单元用来模拟减速器的驱动。二次输出加载单元主要由双联二次元件、两个弹性联轴器、转矩转速传感器组成，该单元用来模拟传感器二次输出端的负载。控制系统由PC计算机、工业控制计算机、数据采集卡、数字显示仪和用来控制油源启停的PLC控制器等组成，该部分主要完成整个系统的连续量和开关量的控制、数据采集、系统状态监测、系统状态超限保护等。机械支架和试验平台提供加载试验对象减速器、联轴器及加载二次元件的支撑和连接。其中模拟加载系统为整个试验台的核心部分，也是本课题的研究对象。
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