毕业设计（论文）-机械液压双流传动系统试验台设计（转向装置）（全套图纸）.doc

机械液压双流传动系统试验台设计（转向装置）摘 要机械液压双功率流转向系统是履带车辆的一种新型转向方式，也就是发动机功率在变速箱的输入轴上分流，一路功率流向变速箱，一路功率流向由变量泵、定量马达及其他控制元件组成的液压转向调速系统。全套图纸，加153893706本文从整体上论述了机械液压双功率流转向系统（转向装置）性能检测系统的测试原理和设计方案，并从硬件和软件两方面详细阐述了汽车变速箱性能检测系统的组成。介绍了汽车变速器系统综合试验台的主要构成与种类, 着重在机械硬件方面去分析研究开放式机械液压双功率流转向系统（转向装置）综合试验台的主要结构、特点及工作原理。试验台通过各扭矩转速传感器测得的转矩和转速对转向装置进行性能分析。因试验台所用液压泵的需求，试验台设计安装了第一升速装置，它使液压泵的输入扭矩和转速符合液压泵的要求；又根据测功机的扭矩转速特性曲线选择安装了第二升速装置，使测功机的输入扭矩和转速符合其要求。本论文研究的目的、意义：我国汽车、拖拉机工业正处于发展和提升时期，履带车辆双功率流转向装置可实现由方向盘操纵进行精确的方向控制，机动性好等许多优点，这对其设计制造、性能检测与维修提出了迫切要求。为开发具有自主知识产权的、适合我国国情的高性能转向装置，提出本研究课题。关键词：双功率流，转向装置，试验台，开式DOUBLE MECHANICAL HYDRAULIC POWER TO THE SYSTEM TEST RIG DESIGN DESIGN (STEERIING)ABSTRACTDouble mechanical hydraulic power transfer to the system is tracked vehicles to a new way Engine power is in the gearbox input shaft streaming all the way power flows gearbox, all the way power flows from variable pumps, motors and other quantitative control components of hydraulic steering system speed. This paper discusses the overall mechanical-hydraulic power to the circulation system (steering) Performance Test System and the principles established test Total program, and hardware and software from the two described in detail the performance of automobile gearbox detection system components. On the automobile transmission systems integration test rig with the main component types, focusing on the mechanical hardware to open analysis of hydraulic-mechanical power transfer to the (steering) Integrated Test Bed The main structure, characteristics and working principle. Taiwan passed the test torque speed sensor measuring the torque and speed of steering device performance analysis. By the test bed used by the demand for hydraulic pumps, test design and installation of the first or speed device It allows the input torque hydraulic pumps and hydraulic pump speed with the requirements; According to the dynamometer torque speed characteristic curve chosen to install a second or speed device Dynamometer make the input torque and speed meet their requirements. This paper studies the purpose, significance : My car, a tractor industry is to develop and upgrade period, Tracked vehicles dual power transfer device can be controlled by the steering wheel in the direction of accurate control, good mobility and many other advantages, its design and manufacture, testing and maintenance performance of the urgent request. For the development of self-owned intellectual property rights, the conditions for China to the high-performance devices, the present study. KEY WORD: double power class, diverting device, test platform, opens the type目 录第一章前言.1第二章 总体设计方案的设计.32.1试验台的结构. .32.2 试验台的测试原理.32.3主要部件的选择.52.3.1动力源.52.3.2变速箱.52.3.3液压泵的选用.52.3.4测功机的选择.62.4各级转速扭矩的计算.72.5 传感器的选择.8第二章 升速装置的设计.143.1液压泵升速装置设计（第一升速装置）.143.1.1齿轮的设计.143.1.2低速轴的设计.163.2测功机升速装置选择（第二、三升速装置）.20第四章 联轴器的选用.24第五章 结论.29参考文献.30致谢.31第一章 前 言本次设计是我们在校期间最后一次设计、学习机会，是对所学知识的一次综合运用，也是我们在走向工作岗位之前的一次重要实战演练。通过这次设计，我们进一步对所学知识加以巩固，进一步提高搜集资料及查阅资料的能力，进一步提高我们的团队协作精神。总之，这次设计对我们走向工作岗位有着重要的作用。履带拖拉机无论是作为工程机械变型、农田作业牵引或驱动动力，还是作为农业机械行走底盘，其功能都非常强大，而在特殊的工作环境下对转向系统的要求也有更改的要求。机械液压双功率转向系统是履带车辆的一种新型转向方式，也就是发动机功率在变速箱的虽然轴是分流，一路流向变速箱一路流向变量泵、定量马达及其他控制元件组成的液压转向调速系统。其能各号的满足履带车辆的转向要求。 本次试验台的设计就是为了对机械液压双功率转向装置进行性能试验和车辆燃油经济性的试验，满足对转向装置开发和维修的需求。本次试验台设计采用开式试验台设计，开放式试验台是最先出现的一种试验台，它的主要结构原理所示功率输入动力区试验区模拟负载区功率损耗各部分的组成及功用为：动力区由内燃机、调速器及附属装置组成，它负责向系统提供动力(功率)，其中包括转速和扭矩。试验区由被测装置、变速器、扭矩转速测量装置及其它一些测量装置组成。模拟负载区主要由测功机及附属装置组成。开放式试验台整套系统的工作原理及工作过程简单，制造成本较低，它的弱点是能量无法反馈使用。在说明书中重点说明了：1试验台的总体设计方案，包括整体结构、测试原理、主要部件的选择。2 试验台升速箱的设计和选择，介绍升速箱的设计原则和方法，设计了第一升速箱和选择了第二升速箱。3 试验台连接装置的选择，即联轴器的选择和运用。说明书中还有少缺点和不足，希望老师能指正。第三章 总体设计方安的设计2.1试验台的结构机械液压双功率流转向系统是履带车辆的一种新型转向方式，也就是发动机功率在变速箱的输入轴上分流，一路功率流向变速箱，一路功率流向由变量泵、定量马达及其他控制元件组成的液压转向调速系统。根据测试的要求 1.能测试转向装置的传动效率（包括变速器）；2. 能测试转向装置的转向性能；3.能测试柴油机的燃油经济性； 确定试验台的结构图2-1 试验台的结构2.2试验台的测试原理 1、测试转向装置的传动效率（包括变速器），测量的过程是：由第一扭矩转速传感器测得转向装置的输入扭矩转速有第三、第四传感器测得转向装置的输出扭矩转速，由下式可进行计算， （2-1）式中变速器传动效率；转向装置输入转矩；转向装置输入转矩； 转向装置输入转矩； 转向装置输入转速； 转向装置输入转速； 转向装置输入转速。2、能测试转向装置的转向性能， 转向半径的计算:同向时 （2-2） 反向是 （2-3）式中 、为两轮各自的转向半径； 、为转向装置输出转速； 1435为两轮距离。 转向时的液压动力部分的分流比，由第二扭矩转速传感器测得通过测得液压路的扭矩转速，由第一扭矩转速传感器测得输入转向装置的转矩转速即可 （2-4）式中 为转向液压分流比。 3、通过在输油路上安装油耗仪，测量燃油消耗量来测试柴油机的燃油消耗率。将测得值代入下式 （2-5）式中 燃油消耗率燃油消耗量发动机功率2.3 主要部件的选择2.3.1动力源LR6105ZT10柴油机，参数如下：发动机型号 LR6105ZT10发动机额定功率 kw106/118发动机额定转速 r/min2300发动机启动方式直接电启动2.3.2变速箱：6+2变速箱（东方红C1302履带拖拉机使用） 各档传动比： i1=3.5 i2=2.389 i3=2.05 i4=1.833 i5=1.48 i6=0.870 又知中央传动比：iz=2.73 最终传动比：im=3.72.3.3液压泵的选用：已知选用90055转向液压马达的计算因设计中的给定参数与东方红1302R橡胶履带拖拉机的结构与性能参数相近，故设计中的未知参数可参考东方红1302R橡胶履带拖拉机的参数用以计算。满足车辆转向时的最大转向阻力距。可由下式计算：=（参考文献河南科技大学学报2005年第6期（2-6）式中：表示转向液压马达的驱动力矩 车辆驱动轮半径0.346m 车辆履带中心距B1.435m 差速行星排特性参数=2.391 末端传动效率 转向机构输出效率 履带车辆驱动段效率 中央传动效率 末端传动比 液压马达到转向机构传动比取5.5经实际测量东方红1302R橡胶履带拖拉机的最大转向阻力距，当此型号拖拉机在预计最大转向阻力距工况下进行测量，其中，在水泥路面上的转向阻力距的测量结果为39.4KNm,粘性土壤路况下的测量结果为49.4KN。故可计算得：243Nm表2-1 液压泵参数排量输入速度理论扭矩吸油口旋转部件的转动惯量重量最小额定最大可达到尺寸cm3min-1(rpm)min-1(rpm)min-1(rpm)min-1(rpm)Nm/barkg m2kg555003900425047000.880.0060402.3.4测功机的选择：根据发动机的额定功率，知需要选用额定吸收功率大于106的测功机，又因电涡流测功机的扭矩特性（后面选择升速装置时详解），选择250电涡流测功机。其参数如下：表2-2 250电涡流测功机参数型号吸收功率kW安定扭矩Nm最高转速r/min额定扭矩转速范围r/min转动惯量DW25025011002500200028000.882.4各级转速扭矩的计算 （2-7）发动机到离合器： 变速箱输出轴转速及扭拒一档：二档：三挡：四挡：五挡：六挡：各挡扭矩：一档：二档：三挡：四档：五档：六挡：后桥输出转速和扭矩由式 得表2-3后桥输出转速和扭矩转速扭矩 档速度 (r/min)/ 扭矩（ kN ） 65.1/14.045 档速度 (r/min)/ 扭矩（ kN ） 94.62/9.628 档速度 (r/min)/ 扭矩（ kN ） 1105/8.202 档速度 (r/min)/ 扭矩（ kN ） 124.2/7.335 档速度 (r/min)/ 扭矩（ kN ） 152.7/5.965 档速度 (r/min)/ 扭矩（ kN ） 258.0/3.5312.5传感器的选择：需测的扭矩转速如图2-1第一传感器所测为发动机输出转速和扭矩，其大小为 第三、第四传感器所测是转向装置输出经升速装置升速后的扭矩转速，其大小为 一档时 所以传感器一、三、四选择为：ORT-803-10002000N.m图2-2 ORT-803-1000 N.m第二传感器所测的是液压泵输入扭矩转速由2.3.3知所以第二传感器选用ORT-803-500N.m 图2-3 ORT-803-500N.m一、应用范围：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。二、产品系列尺寸参考下表:规格(N.M)dD2ABCEFGHH1L键b*h*l*n0-10018788721223161100541121886x6x25x120028928721234161100601252098x7x35x1500389687212455611006513523810x8x50x21K-2K4810686912670781206814427014x9x65x25000751441369132105851209018534720x14x95x2表2-4 ORT-803系列传感器尺寸参数三、主要性能及电气指标：扭矩精度：0.5 % F S、0.3 % F S、0.1 % F S（可选）频 率 响 应： 100s非 线 性： 0.2 % F S 重 复 性： 0.1% F S回 差： 0.1 % F S零 点 时 漂： 0.2 % F S 零 点 温 漂： 0.2 % F S /10输 出 阻 抗： 3501、7003、10005（可选）绝 缘 阻 抗： 500M静 态 超 载： 120 % 150% 200%(可选)使 用 温 度： 10 50储 存 温 度： 20 70电 源 电 压： 15V5% 总 消耗电流： 200mA频率信号输出： 5KHZ15KHZ额 定 扭 矩： 10KHZ5kHZ （正反双向测量值） 信 号占空比： （5010）%四、电气连接：如图2-4所示，扭矩传感器用一个航空接头（X12K5P）与外部设备连接，插座端固定在机壳上。航空插座管脚定义如下图：图2-4五、安装方式： (1)水平安装:如图2-5所示:图2-5水平安装2、连接方式： 扭矩传感器与动力设备、负载设备之间的连接(1)弹性柱销联轴器连接: 如图2-7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-10-50。图2-7弹性柱销联轴器连接(2)刚性联轴器连接: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。2.6数据处理系统采用车辆研究所的数据处理采集系统信号采集及数据处理系统。系统主要对在换挡过程中变速器的工作状态进行实时检测；对变速器运转过程中的反馈信号进行采集转换和处理；变速器不管采用何种方式的控制方法和控制策略，工件压油驱动的，液压油压力大小、油温的高低、流量大小实时反映了变速器的工作状态。 故采集自动变速器的信号主要是各种油路的压力、冷却油液流量、油温的高低、变速器输入输出转速等根据数据采集的实时性要求，合不同信号的变化率及采样的离散值所需要达到的分辨率，确定不同信号的采样时间间隔，传感器将此多种信号转化为电信号。用计算机对采集到的信号进行处理， 并将结果显示于计算机屏幕上。同时把采集到的信号与正常信号进行比较，判断变速器工作是否正常，判断并指出变速器工作不正常的可能原因，为变速器进一步整和维修提供依据。 第三章 升速装置的设计3.1液压泵升速装置的设计（第一升速装置） 有表2-1可知液压泵的驱动轴转速需要达到泵的额定转速3900r/min，则升速装置的升速不为u=1.73.1.1 齿轮的设计1确定齿轮材料及热处理：根据条件，大小齿轮均选用20CrMnTi钢渗碳淬火，硬度56-62HRC。查得弯曲疲劳极限应力 查得接触疲劳极限。2 按齿轮弯曲疲劳强度设计 （3-1） 1)确定许用弯曲应力 按式计算，取YST=2，SFmin=1.6。因为齿轮的循环次数 N=60nat=6039001(10085)=9.36108取寿命系数 YN=1 MPa2) 计算小齿轮的名义扭矩T1T1=9550106/3900=259.56Nm3) 选取载荷系数K 取K=KAKVKKa=3.074）初步选定齿轮参数 5）确定复合齿形系数 因两轮所选材料及热处理相同，故设计时按小齿轮的复合齿形系数 将上述参数代入，并取，得 又因需考虑到两轴中心距 按表查得 m=5 侧中心距为便于箱体孔加工和校验，取a=223mm.6）计算几何尺寸 3校核齿面的接触疲劳强度 （3-2） 如前所述，若一对齿轮均为钢制，可取弹性系数ZE=1.89， 齿面许用接触应力 取最小安全系数SHmin =1.4，ZN=1，Zw=1 因为，故接触疲劳强度也足够4齿轮其它形状尺寸：表3-1 齿轮形状尺寸压力角齿顶高齿根高齿顶园直径齿根圆直径基圆直径齿厚Z12056.25175158.7567.37.85Z22056.25290283.5114.37.853.1.2低速轴的设计由条件可知：传输功率P=106kW，转速n2=2300r/min；传动零件（齿轮）的主要尺寸 m=4, 齿数比u=1.69，小齿轮数z1=33，大齿轮数z2=56，小齿轮分度圆直径d1=165,大齿轮分度圆直径d2=280,中心距a=223mm,齿宽B1=60mm，B2=50mm。1 选择轴的材料该轴无特殊要求，因此选用调质处理的45钢，查得 2 初步估计轴颈按扭矩强度估算出端连轴器处的轴颈。查得 45钢，C=110；输出轴的功率P2=1060.990.990.98kW=102.5kW；输出轴的转速n1=n2u=3900 r/min 根据公式得 为使所选轴颈与连轴器孔径相适应，需同时选用联轴器。从手册上查得，LX3型弹性柱销联轴器 JB/T6140-1992。故取轴与连轴器链接的轴颈为45mm。齿轮简图图3-1齿轮简图3.轴的结构设计 根据齿轮减速器的 简图确定的轴上主要零件的布置 和轴的初步估计定出的轴颈，进行轴的结构设计。 装配方案 及尺寸大小图3-2装配方案考虑到轴结构的工艺性，在轴的右端和左端均制成245倒角；4轴的强度验算先作出轴的受力简图（即力学模型）图3-3轴的受力简图1）齿轮上作用力的 大小转矩 T2=440.13 圆周力 径向力 2）求轴承的支反力 水平方向上的支反力 垂直方向上的支反力 3）画弯矩图 截面C处的弯矩为 水平面上的弯矩 MC=55.5FB0.001=87.24 垂直面上的弯矩 合成弯矩 4）画转矩图 5）画计算弯矩图 因单向回转，视转矩为脉动循环，则截面C处的当量弯矩为 图3-4弯矩图 6）按弯矩合成应力校核轴的强度 A. 截面C当量弯矩最大，故截面C可能是危险截面。已知Me=MvC2=279.92Nm,查得 16.9MPa B 截面E处虽然仅受转矩，但其直径最小，则该平面亦可能为危险截面 所以其强度足够3.1.2轴承的设计 低速轴选用 圆柱滚动轴承 36211 GB283-83 高速轴选用 圆柱滚子轴承 36209 GB283-83 经校核轴承满足要求。3.2测功机升速装置的选择（第二、三升速装置） 根据后桥的输出转速和扭矩转速扭矩 档速度 (r/min)/ 扭矩（ kN m） 65.1/14.045 档速度 (r/min)/ 扭矩（ kN m） 94.62/9.628 档速度 (r/min)/ 扭矩（ kN m） 1105/8.202 档速度 (r/min)/ 扭矩（ kN m） 124.2/7.335 档速度 (r/min)/ 扭矩（ kN m） 152.7/5.965 档速度 (r/min)/ 扭矩（ kN m） 258.0/3.531又DW系列电涡流测功机扭矩特性曲线如下 图3-4 DW系列电涡流测功机扭矩特性曲线 可知道后桥输出转速扭矩不能满足电涡流测功机扭矩特性，如要满足测功机的要求， 需要将输出转速升高。 选择升高20倍以最高挡和最低挡来计算： 一挡：六挡：有图可知升速后的扭矩转速满足电涡流测功机扭矩特性，故选用ZLY224-20-1 减速机 （新乡恒星传动机厂）其技术参数如下：图3-5 ZLY224-20-1 减速机表3-2 ZLY224-20-1 减速机技术参数规格d1l1L1b1t1d2l2L2b225048822921451.511016535528规格t2ABHaC m 1m 2m 325011683045059443050350-380规格n 1 n 2e 1e 2e 3h d 3n 重量25080190145184293280286252kg 承载能力：表3-2 ZLY224-20-1 减速机承载能力公称转速 r/min输入功率 kw输入 n1输出 n2150075142100050957003876减速器适用范围1、高速轴转速不大于1500转/分。2、齿轮传动圆周速度不大于20米/秒。3、工作环境温度为-40-45。如果低于0，启动前润滑油应预热至0以上，本减速器可用于正反两个方向运转。安装方案：为适用于试验台 选用方案（图3-6）图3-6减速器安装方案冷却方法：没有 厂房较大 P2 =105kw 升速装置选择确定。第四章 联轴器的选用4.1发动机到第一传感器的连轴器（1）类型选择 为了避免不同轴心 选用笼型同步万象联轴器。（2）载荷计算 公称转矩 由式Tc=KWKKzKt查得动力机系数 Kw=1.2 工况系数 K=1.5启动系数 Kz=1.0温度系数 Kt=1.1故计算转矩为（3）型号选择从标准查的BJC型球笼型同步万象联轴器，其参数如下BJC型球笼型同步万象联轴器 表4-1 BJC型球笼型同步万象联轴器参数型号JB/T6140-1992Td:/NmTN/Nm许用转速/rmin-1a游动量dmax静止转动BJ95CQWLZ211302500330038251050故适用。4.2 第一传感器到第一升速器之间的连轴器（1） 类型选择 为了隔离振动与冲击，选用弹性柱销联轴器。（2）载荷计算 公称转矩 由式Tc=KWKKzKt （4-1）查得动力机系数 Kw=1.2 工况系数 K=1.5启动系数 Kz=1.0温度系数 Kt=1.1故计算转矩为（3）型号选择从标准查得LX3弹性柱销联轴器 公称直径Tn 1250/Nm 许用转矩n 4750/rmin-1 J1型轴孔，轴颈为3048mm，质量8kg，故适用。 配合使用 为转动惯量 0.026/kgm24.3第一升速装置到第二传感器之间的联轴器（1）类型选择 为了隔离振动与冲击，选用弹性柱销联轴器。（2）载荷计算 公称转矩 由式（4-1）Tc=KWKKzKt 查得动力机系数 Kw=1.2 工况系数 K=1.5启动系数 Kz=1.0温度系数 Kt=1.1故计算转矩为（3）型号选择从标准