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液压机械传动无级变速箱闭式实验台设计.doc

液压机械传动无级变速箱闭式实验台的设计【优秀实验台全套课程毕业设计含3张CAD图纸】

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关键词：: 液压机械传动无级变速箱实验台设计课程毕业设计液压机械传动无级变速箱闭式实验台的设计

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液压机械传动无级变速箱闭式实验台设计

液压机械传动无级变速箱闭式实验台的设计【优秀实验台全套课程毕业设计含3张CAD图纸】

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液压机械传动无级变速箱闭式实验台设计

摘要

车辆变速箱的生产厂商在总装完成之后必须进行性能检验，以避免在拥护使用过程中出现质量问题。利用加载实验台作为变速箱的性能检验设备，更接近变速箱的实际使用工况。液压机械传动无级变速箱闭式实验台是对车辆变速箱进行测试与研究的关键设备，同发达国家相比我国在这方面的装备水平尚有较大差距。而购买国外昂贵的成套设备有受资金的限制。因此为了适应车辆技术发展的需要，设计开发一种性能好的变速箱加载实验台非常重要。实验台根据加载部件同，可分为液压加载、电加载等。如果加载元件是液压泵。介质是液压油，则称为液压加载。液压加载因为加载功率大。成本低等优点，非常适合在大批量生产变速箱部件的的出厂实验台上。

本文论述了汽车关键部件之一的变速箱的出厂实验台的研制，重点阐述了液压加载的原理，加载功率和扭矩的计算及液压元件的选择和液压加载实验台的结构特点。此实验台可以完成对新型变速箱性能实验和汽车、拖拉机的燃油经济性的测试等。

关键词：变速箱、实验台、液压加载

Stepless closing type design of platform of experiment of gearbox of mechanical drive of the hydraulic pressure

Abstract

The production firm of the vehicle gearbox must carry on performance to examine after finishing in assembly, in order to avoid presenting quality problems while users use. Utilize and load the laboratory bench and examine the equipment as the performance of the gearbox, the reality closer to the gearbox uses the operating mode. The stepless gearbox closing type laboratory bench of mechanical drive of the hydraulic pressure is the key equipment tested and studied to the vehicle gearbox, compared with developed country still there is greater disparity in the equipment in this respect of our country. And buy the foreign and expensive complete sets and is restricted by fund. So in order to meet the needs of vehicle technical development, it is very important to design and develop a kind of of good performance gearbox and load the laboratory bench. It is according to loading in laboratory bench part with,it is load , not loading etc. after electricity not to can divide into by hydraulic pressure. If it is a hydraulic pump to load the component. The medium is the hydraulic oil, called the hydraulic pressure to load. The hydraulic pressure loads and loads the power largly. The low grade advantage of the cost, is very suitable for the laboratory bench of the factory of appearing producing part of the gearbox in enormous quantities.

This text expound the fact automobile , one of key part gearbox produce reseach , factory of laboratory bench, explain hydraulic pressure with year principle especially , load power and calculation and choice and hydraulic pressure with laboratory bench of year structure characteristic , hydraulic pressure of component of torsion. This laboratory bench can finish economic test of fuel to new-type gearbox performance experiment and automobile , tractor ,etc. .

Keyword: The gearbox , laboratory bench , hydraulic pressure loading

前言―――――――――――――――――――――

第一章方案的分析与选择―――――――――――

§1.1 汽车变速器系统综合试验台研究的依据―――

§1.2 汽车变速器系统综合试验台的构成―――――

§1.3 方案分析――――――――――――――――

§1.3.1 开放式试验台―――――――――――

§1.3.2封闭式试验台―――――――――――

§1.3.3 机械封闭式试验台―――――――――

§1.3.4液压加载封闭式试验台―――――――

§1.4方案的选择―――――――――――――――

第二章变速箱试验台构件的选型分析――――――

§2.1原动机―――――――――――――――――

§2.2加载装置――――――――――――――――

§2.2.1泵的选择―――――――――――――

§2.2.2马达的选择――――――――――――

§2.2.3变量泵定量马达变速控制油路――――

§2.3变速箱试验台扭矩传感器的选择――――――

§2.4液压系统构件的选择：――――――――――

§2.4.1液压泵液压马达系统管径的选择――――

§2.4.2. 液压泵液压马达系统管接头选择―――

§2.4.3油箱的计算―――――――――――――

§2.4.4．液压系统滤油器的选择―――――――

§2.4.5.连轴器的选择――――――――――――

第三章升速箱的设计计算―――――――――――

§3.1升速箱的必要性和齿轮的配齿―――――――

前言

21世纪是汽车工业飞速发展的时代，汽车工业逐步成为许多国家的支柱产业，为了控制汽车的品质，势必对其总成及零部件提出更严格的要求，变速器是汽车传动系中一个重要的总成，为了对变速器产品的结构和零部件的性能、寿命进行测试和分析，为产品设计和质量的评估提供可靠的科学依据，缩短产品的开发周期和提高产品质量。因此。对汽车变速器系统综合实验台的研究有特别重要的意义。同发达的国家相比我过在这方面的装备水平尚有较大的差距。国外较早地开始了这方面的研究，如除美国Gleason公司在五十年代就设计出的用轮系作为加载系统的传动实验台的方案之外，比较著名的还有美国国家航天航空局（NASA）下属的Lewis研究中心、前苏联中央机械制造与设计研究院、美国通用动力公司、德国RENK公司、日本明电舍动力公司、日本丰田汽车公司、美国伊利诺斯大学机械工程系、法国Skoda公司等。从实验台的设计到最终的样品制造他们都进行了大量的研究工作，形成了系列化的设计模式。

参考文献

[1]、吴宗泽机械设计实用手册化学工业出版社

[2]、机械设计手册机械工业出版社

[3]、广西机械（2000）广西机械出版社

[4]、拖拉机理论中国农业出版社

[5]、洛阳拖拉机研究所主编拖拉机设计手册机械工业出版社

[6]、郁录平工程机械地盘设计人民交通出版社

[7]、陈家瑞汽车构造（下册）机械工业出版社

[8]、王昆机械设计基础高等教育出版社

[9]、朱冬梅，胥北澜. 画法几何及机械制图高等教育出版社

[10]、濮良贵，纪名刚. 机械设计高等教育出版社

[11]、王望予. 汽车设计（第4版）机械工业出版社

[12]、张兴裕. 工程机械地盘构造与设计同济大学

[13]、重庆大学学报（2000）重庆大学出版社

[14]、廖军汽车变速器系统综合试验台的分析广西汽车拖拉机研究所

[15]、万茂松汽车自动变速器试验台的设计南京林业大学机电学院

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内容简介：: 液压机械传动无级变速箱闭式实验台设计摘要车辆变速箱的生产厂商在总装完成之后必须进行性能检验，以避免在拥护使用过程中出现质量问题。利用加载实验台作为变速箱的性能检验设备，更接近变速箱的实际使用工况。液压机械传动无级变速箱闭式实验台是对车辆变速箱进行测试与研究的关键设备，同发达国家相比我国在这方面的装备水平尚有较大差距。而购买国外昂贵的成套设备有受资金的限制。因此为了适应车辆技术发展的需要，设计开发一种性能好的变速箱加载实验台非常重要。实验台根据加载部件同，可分为液压加载、电加载等。如果加载元件是液压泵。介质是液压油，则称为液压加载。液压加载因为加载功率大。成本低等优点，非常适合在大批量生产变速箱部件的的出厂实验台上。本文论述了汽车关键部件之一的变速箱的出厂实验台的研制，重点阐述了液压加载的原理，加载功率和扭矩的计算及液压元件的选择和液压加载实验台的结构特点。此实验台可以完成对新型变速箱性能实验和汽车、拖拉机的燃油经济性的测试等。关键词：变速箱、实验台、液压加载 ntsStepless closing type design of platform of experiment of gearbox of mechanical drive of the hydraulic pressure Abstract The production firm of the vehicle gearbox must carry on performance to examine after finishing in assembly, in order to avoid presenting quality problems while users use. Utilize and load the laboratory bench and examine the equipment as the performance of the gearbox, the reality closer to the gearbox uses the operating mode. The stepless gearbox closing type laboratory bench of mechanical drive of the hydraulic pressure is the key equipment tested and studied to the vehicle gearbox, compared with developed country still there is greater disparity in the equipment in this respect of our country. And buy the foreign and expensive complete sets and is restricted by fund. So in order to meet the needs of vehicle technical development, it is very important to design and develop a kind of of good performance gearbox and load the laboratory bench. It is according to loading in laboratory bench part with,it is load , not loading etc. after electricity not to can divide into by hydraulic pressure. If it is a hydraulic pump to load the component. The medium is the hydraulic oil, called the hydraulic pressure to load. The hydraulic pressure loads and loads the power largly. The low grade advantage of the cost, is very suitable for the laboratory bench of the factory of appearing producing part of the gearbox in enormous quantities. This text expound the fact automobile , one of key part gearbox produce reseach , factory of laboratory bench, explain hydraulic pressure with year principle especially , load power and calculation and choice and hydraulic pressure with ntslaboratory bench of year structure characteristic , hydraulic pressure of component of torsion. This laboratory bench can finish economic test of fuel to new-type gearbox performance experiment and automobile , tractor ,etc. . Keyword: The gearbox , laboratory bench , hydraulic pressure loading nts 目录目录前言第一章方案的分析与选择 1.1 汽车变速器系统综合试验台研究的依据 1.2 汽车变速器系统综合试验台的构成 1.3 方案分析 1.3.1 开放式试验台 1.3.2 封闭式试验台 1.3.3 机械封闭式试验台 1.3.4 液压加载封闭式试验台 1.4 方案的选择第二章变速箱试验台构件的选型分析 2.1 原动机 2.2 加载装置 2.2.1 泵的选择 2.2.2 马达的选择 2.2.3 变量泵定量马达变速控制油路 2.3 变速箱试验台扭矩传感器的选择 2.4 液压系统构件的选择： 2.4.1 液压泵液压马达系统管径的选择 2.4.2. 液压泵液压马达系统管接头选择 2.4.3 油箱的计算 2.4.4液压系统滤油器的选择 2.4.5.连轴器的选择第三章升速箱的设计计算 3.1 升速箱的必要性和齿轮的配齿 nts 前言 21 世纪是汽车工业飞速发展的时代，汽车工业逐步成为许多国家的支柱产业，为了控制汽车的品质，势必对其总成及零部件提出更严格的要求，变速器是汽车传动系中一个重要的总成，为了对变速器产品的结构和零部件的性能、寿命进行测试和分析，为产品设计和质量的评估提供可靠的科学依据，缩短产品的开发周期和提高产品质量。因此。对汽车变速器系统综合实验台的研究有特别重要的意义。同发达的国家相比我过在这方面的装备水平尚有较大的差距。国外较早地开始了这方面的研究，如除美国 G leason 公司在五十年代就设计出的用轮系作为加载系统的传动实验台的方案之外，比较著名的还有美国国家航天航空局（ N AS A）下属的 Lew is 研究中心、前苏联中央机械制造与设计研究院、美国通用动力公司、德国 R ENK 公司、日本明电舍动力公司、日本丰田汽车公司、美国伊利诺斯大学机械工程系、法国 Skoda 公司等。从实验台的设计到最终的样品制造他们都进行了大量的研究工作，形成了系列化的设计模式。与国外相比，国内对于传动实验台的研究起步相对比较晚。研究工作始于八十年代初期。国内较早从事这方面研究工作的主要有北京理工大学、重庆大学、郑州机械研究所、长春汽车研究所、西安重型机械研究所、西安理工大学、合肥工业大学、四川工业学院、西安减速机厂、西安公路交通大学等单位。他们先后建立起了各种形式的传动实验台，这些实验台的建立从理论上和实践上都取得了很大的进步，积累了丰富的经验，代表着我国机械传动实验设备的发展水平。常见的车辆传动实验台一般都有驱动装置、加载装置、测量装置、被试装置等四部分组成。实验动力由驱动装置发出，经测量装置、被试装置传递到加载装置。测量装置用来测量出动力传递过程中一些基本机械参量，主要有转速、扭矩，经过数据处理后可得到系统的功率、效率等。通常用作驱动装置的有发动机、电动机等；用作测量装置的为转速 -扭矩传感器；用作加载装置的有齿轮箱、发电机、液压缸、磁粉制动器、电涡流测功机等加载装置。 nts 第一章方案的分析与选择 1.1 汽车变速器系统综合试验台研究的依据汽车变速器系统综合试验台的研究必须满足国家及行业对汽车变速器性能试验的要求 ,其依据的标准主要有 : a.QCT568-1999 汽车机械变速器台架试验方法 b.ZBT21005-1985 微型货车变速器台架试验方法 c.QCT29110-1993 汽车变速器分动及其齿轮质量分等 1.2 汽车变速器系统综合试验台的构成依据 QCT568-1999汽车机械变速器台架试验方法和 ZBT21005-1985微型货车变速器台架试验方法等标准中对汽车变速器的试验规定 ,我们可以把汽车变速器系统综合试验台分为以下两个台架 : A 台架 :变速器性能、齿轮疲劳试验台 B 台架 :变速器静扭强度试验台上述 A 台架、 B 台架所必须完成的试验项目为 : A 台架 :完成变速器以下试验项目 :测试传动效率 ;噪声测试 ;齿轮疲劳强度试验 ;润滑试验。 B 台架 :完成变速器静扭强度试验。其中 ,B 台架结构比较简单 ,用扭力试验机即可完成 ,本文对其将不作分析研究。汽车变速器系统综合试验台的重点是 A 台架 ,即变速器性能、齿轮疲劳试验台 ,因此 ,我们有必要对其关键问题进行分析研究。汽车变速器系统综合试验台主要由机械和电气控制两大部分构成 ,其电气控制部分可采用计算机测控系统 ,主要以模块化设计为基础 ,由主机、通讯控制器及功能子系统构成 ,可以完成人机对话、作业调度、参数预置、工况设定和打印结果等功能。电气控制部分将另行分析研究 ,本文暂不作分析研究 ,只对其关键的机械硬件部分进行分析研究。 nts 2.1 方案分析汽车在行驶过程中 ,随着路面、载荷、车速等因素的变化 ,变速器所传递的扭矩与转速也是变化的。因此 ,试验台应具备转速、载荷 (扭矩 )可变化的条件 ,且其转速、载荷 (扭矩 )的变化应是可单独调节的。汽车变速器性能、齿轮疲劳试验台的种类主要分为开放式试验台和封闭式试验台两种。 2.1.1 开放式试验台开放式试验台是最先出现的一种试验台 ,它的主要结构图 1 1 开放式试验台主要结构原理示意图各部分的组成及功用为 : a.动力区由电机 (或内燃机 )、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 ; b.试验区是由被测装置、变速器、扭矩转速测量装置以及其它一些测量装置组成 ; c.模拟负载区主要由测功机 (也可以是发电机、磁粉制动器等 )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比较简单 ,整套设备的技术含量低 ,制造成本相对较低 ,它的致命弱点是该台架需要大功率动力 (驱动电机或内燃机 ),能量无法反馈使用 ,因此 ,其试验成本相对于后面所述的封闭式试验台来说较高 ,而在变速器试验项目中包括的疲劳寿命试验 ,它属于一长时间的试验项目 ,因此 ,功率的消耗就成为一个必须考虑的问题。 2.1.2 封闭式试验台封闭式试验台分为电力封闭式试验台、机械封闭式试nts验台、液压加载封闭式试验台。电力封闭式试验台 a.交流电力封闭试验台交流电力封闭式试验台是在上述开放式试验台的基础上发展起来的试验设备 ,主要结构原理如图 1 2 所示。从图中可以看出 ,交流电力封闭式试验台的设计思想就是在原有开放式试验台的基础上加一套动力回收装置 ,将系统消耗的能量通过电网加以回收 ,从而降低试验能耗。但由于动力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的影响以及其动力区仍然需要较大的动力 ,所以很难达到比较理想的状况。图 1 2 交流电力封闭式试验台主要结构原理 b.直流电力封闭式试验台直流电力封闭式试验台是在上述交流电力封闭式的基础上发展起来的试验设备 ,主要结构原理如图 1 3 所示。图 1 3 直流电力封闭式试验台主要结构原理从图 1 3 中可以看出 ,直流电力封闭式试验台的设计nts思想就是在原交流电力封闭式的基础上采用直流驱动电机 ,将发电机负载发出的电能反馈回直流电机加以回收 ,形成封闭的功率流 ,从而降低试验能耗。该试验台架结构比较简单 ,能量反馈利用 ,节能效果也比较好 ,所以它是一较好的选择方案。 2.1.3 机械封闭式试验台开放式试验台与电力封闭式试验台所秉承的都是同一种设计思路。在所有的汽车变速器试验台中 ,机械封闭式试验台可谓独树一帜 ,它摒弃了以往的思维模式 ,从一个全新的视角对试验台进行设计 ,同其它类型的汽车变速器试验台相比 ,它的特点是技术先进、造价适中。从图中可以看出 ,交流电力封闭式试验台的设结合行业试验标准 QCT568-1999汽车机械变速器台架试验方法 ,图 1 4 是一套典型的机械封闭式试验台结构原理示意图。图 1 4 机械封闭式试验台结构原理示意图 2.1.4 液压加载封闭式试验台在液压加载试验台上，电机通过连轴器把动力传到液压泵，液压泵把机械能转化为液压能传给液压马达，马达的动力通过变速箱再传给液压泵，泵在把马达的机械能转化为液压能输回给液压马达完成能量的封闭。系统的载荷由液压系统设定。由于加载元件是液压泵，加载介质是液压油，所nts以称为液压加载。图 1 5 是一套典型的液压加载闭式试验台的结构原理示意图图 1 5 是闭式液压加载试验台结构原理 3.1 方案的选择由以上的分析可以看出开放式试验台虽然系统结构简单，但是系统输入的试验功率几乎全部被加载装置所消耗，耗能大，不宜进行大功率的加载试验。所以本设计选用闭式试验台。而闭式试验台中机械封闭功率流式试验台加工量大，机械结构复杂，传动效率低，能量损耗大，且在运转中改变载荷不宜实现，转矩不容易控制、试验性能不够稳定、通用性较差。故采用液压加载式封闭试验台。液压加载封闭试验台的加载范围大，它不仅适用于变速箱的试验，而且适用于驱动桥的疲劳试验。由于采用的封闭式设计，能量损失少，适合长时间的试验。液压加载可以实现较大的加载功率，利用液压加载控制系统可以在加载过程中改变载荷 .故采用液压加载式试验台。 nts第二章变速箱试验台构件的选型分析 4.1 原动机试验台原动机可采用电动机或者发动机。电动机具有易于控制、运行平稳和机械特性硬等优点。且采用电动机其噪声较小，对工作环境污染小；调速范围广，易于平滑调速；启动、制动和过载转矩大；易于控制，可靠性较高。另外，采用电动机可以较好的应用电子技术和现代控制理论来实现试验过程的自动控制，如电动机的启动、转速调节、力矩调节以及试验过程的自动监测、保护等功能。原动机采用内燃发动机，可以直接将要与原变速器配套使用的单片机等控制系统用于变速传动系统的性能测试，发动机本身的工作状态的变化较电动机更能接近实际。但发动机本身的工作状态将对整个测试系统的测试精度及测试的可重复性带来极大的影响，发动机本身较电动机的可控性较差，噪声高，对环境污染严重。由以上分析可知，电动机机械特性硬，调速性能好，调速控制方便易实现，是一种较好的动力驱动源。电动机的选择：任务书要求试验台吸收功率是 200K W，所以电机的功率应该在 200K W 以下，初步选定为 Y 系列防护式三相异步电动机，型号为 Y315M11 4。型号额定功率（ KW）最高转速(R/MIN ) 额定电流(A) 效率 % 功率因数额定转矩噪声(DB) 重量(kg) Y315M11-4 185 1700 7 91.5 0.88 7.0 Y 系列电机为一般用途电机，适用用于对拖动无特殊要求的机械设备，如金属切削机床、泵等。该电机的额定电压为 380V，额定频率为 50HZ，一般有一个轴伸。 4.2 加载装置 nts 4.2.1 泵的选择：根据任务书的要求，实验台的吸收功率要达到 200KW。也就是说身为加载装置的泵的输入功率要大于 200KW 才能吸收掉。我选用的泵是陕西中大机械集团液压技术工程有限责任公司的迈索瑞（ Messori）牌液压泵和液压马达。该公司的产品是原装进口，质量可以保证。液压传动系统的两个主要部件为：液压泵和液压马达。液压泵把机械能转换成液压能传送到马达上，马达有把液压能转换成机械能，最终完成功率的传递。液压传动系统可以无级控制速度和方向，操作者可用一个手柄完全控制系统，进行启动、停止、前进或者后退。该手柄控制斜盘倾角。改变变量泵斜盘倾角，泵输出一定的流量，这个流量经高压管传递到马达上。泵的流量与马达的排量共同决定马达输出轴的转速。改变泵斜盘倾斜方向，泵的油流方向随之改变，马达的输出轴转向也随之改变。因此马达输出轴转速和旋转方向可由调节泵的控制手柄来实现，手柄的位移量与斜盘倾角大小成比例。进而与变量泵的实时排量成正比。工作压力取决于马达上的外负载，同时工作压力与泵的输出流量一起建立了系统所需要的功率。我选用的是轴向柱塞变量泵，它是盘式结构的，用于闭式回路液压传动系统。油流量正比于轴转速和泵排量。可根据操作者的需求进行无级变量。通过把泵的斜盘从中位向另一侧倾斜，可改变油的流向。这种泵的特点是： 1，设计合理、操作简便，经实验检测和实践验证，证实其可靠性高。 2，轴身长度充足，带有高效锥形滚柱轴承，可对外部径向负载提供大的承载能力。 3，液压机械式伺服控制机构保持选定的斜盘位置及相应的泵的排量。 4，低噪音，大功率重量比使其应用范围广。为了防止空穴发生，泵内还装有补油泵，补油泵能对系统中的吸油回路进行补油增压。补油泵安装在主泵背面，从油箱中吸油并通过过滤给主泵供油。补油泵提供的油量超过回路所需时，通过社顶压力为 13bar 的辅助溢流阀把多余油液卸荷掉。两个补油单向阀只对低压管路进行补油，并隔离高压管路。 A 口和 B 口随油流方向的变化nts而交替处于高压工况下，而油流方向取决于主泵斜盘倾角方向。回路中有两个主溢流阀调节系统最高工作压力：一旦工作压力超过系统允许值时，其中对应高压回路（ A 或 B）的溢流阀打开把油引入低压油路中，防止高压油路承受异常的压力冲击，而低压回路产生空穴。梭阀可把定量的油泄回油箱，以确保闭式回路的油能被替换。梭阀与其他溢流阀连接在一起工作，调定压力一般为 11bar。梭阀一般除了对系统进行冷却和润滑外，还可通过相对的补油单向阀用补油泵的油间接补充内部泄漏。同时溢流阀与梭阀连在一起，调定压力为11bar，以避免在响应的管路中压力过低。补油泵也给伺服阀供油，伺服阀控制之泵斜盘角度：通过操作者向前或向后扳动泵的控制手柄对伺服阀施加信号，主泵被操作。这时伺服阀把补油泵的油引向一个伺服柱塞缸，这个伺服柱塞缸与泵斜盘相连。控制油流迫使两伺服柱塞缸之一动作，使泵斜盘往一侧倾斜。最终确定高压油流向并决定马达旋转方向。伺服阀控制斜盘倾斜方向和倾角大小。操作者可改变斜盘倾斜方向和角度大小：从而实现了可变的系统速度和变量控制。该公司泵产品的技术参数见下表：单位泵 33 泵 52 泵 70 泵89 泵119 泵166 泵334 每转最大排量 Cc/rev 33. 51.6 69.8 89 118.7 165.8 333.7 最大压力 bar 350 350 350 350 350 350 350 额定压力 bar 210 210 210 210 210 210 210 最大流量 1L/min 119 159 202 231 284 348 557 最大转速 Rev/min 3600 3100 2900 2600 2400 2100 1670 最大壳 bar 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 nts腔压力 5 5 5 5 5 5 5 补油压力 bar1 1325 13 25 13 25 1325 13 25 13 25 13 25 13 25 标准补油泵排量 Cc/rev 12.3 12.3 18.3 18.3 18.85 32.9 65.5 运动黏度范围 cst 121000 12 1000 12 1000 121000 12 1000 12 1000 12 1000 12 1000 最佳黏度范围 cst 2536 25 36 25 36 2536 25 36 25 36 25 36 25 36 工作液矿物油矿物油矿物油矿物油矿物油矿物油矿物油矿物油环境温度 %c 40 50 40 50 40 50 40 50 40 50 40 50 40 50 40 50 最高工作油温 %c 80 80 80 80 80 80 80 80 工作液污染度 ISO4406 18/13 18/13 18/13 18/13 18/13 18/13 18/13 18/13 最大斜盘倾角角度 18 18 18 18 18 18 18 重量 kg 45 55 63 78 124 164 270 令输出流量为 Q,输入功率为 P,排量为 Vg,泵压降为 Dp,转速为n,容积效率为 N v,机械效率为 N MH,总效率为 N t. 则 Q=(vg*n*N v)/1000=333.7*1670*0. 95/1000=529.4l/min P=(Q*Dp)/(600*N t)=529.4*210/600*0.9=203K W 由上面的计算可以看出泵 334 可以满足吸收功率为 200KW 的要求，所以所选泵为 334 ，迈索瑞公司此泵的定货代号是pv-333.7cc- MH- R- 20-O- A- F-13. nts 4.2.2 马达的选择：泵已经选择为轴向柱塞变量泵，那么于它组成液压回路的马达应该选择为轴向柱塞定量马达。同样这款马达我也选择迈索瑞公司的轴向柱塞定量马达。这一类的液压马达为定量斜盘结构；输出速度正比与马达输入流量而反比与排量；输出扭矩正比与马达排量和压降；输出轴旋转方向取决于油流方向，从而决定了“ A、 B” 油口中哪一个为高压油口；这类马达主要应用与闭式回路系统，因为马达集成阀块上装有一个冲洗阀轴向柱塞定量马达的特点：由于功率重量比大，该型马达性能可靠，操作简便；输出轴由两个滚柱轴承支撑，通过柱塞缸作用，扭矩传诵到花键连接的输出轴上；结构简单，机械设计精确加之恒定的品质保证和装配质量确保了马达的高效性；特殊的前轴密封结构使马达能获得很高的壳腔压力。马达的型号为马达 334 ，定货代号为 MF 333.7CC-V-20-O-S-N- 11-35-35. 4.2.3 变量泵定量马达变速控制油路变量泵定量马达变速控制油路的液压源为一个定量油泵，这个油泵在变量泵调速系统中一般被称为补油泵，补油泵与动力输出端相连。电动机运行后，补由泵开始泵油，整个油路建立起油压。当油压nts超过溢流阀 3 所设定的压力时，溢流阀 3 导通，液压油流回油箱。同时因为变量油泵与补油泵有机械联系，所以变量油泵与补油泵联动，但此时变量泵不排油，定量马达不转动。为了补充液压泄漏防止空穴现象和空气渗入系统，并保证泵和马达组成的闭合回路低压油路具有一定的常值压力，补油泵的出口分别通过单向阀 4 向闭合回路的低压回路补油，并由溢流阀保证回油压力不变。为保护系统不受压力峰损坏，在泵和马达组成的闭合回路的高压油路和低压油路和低压油路之间装有两个相互反向的安全溢流阀5，两个安全溢流阀给系统提供压力上限，上限大于系统的正常工作压力，当高压油路的压力超过压力上限时，安全溢流阀导通高压油路和低压油路，使高压油路的压力下降。 4.3 变速箱试验台扭矩传感器的选择：该变速箱试验台总共用到 3 个传感器，其中前 2 个是变速箱输入端传感器，后 1 个是变速箱输出端传感器。我使用的产品是成都成邦动力测试仪器有限公司 NJ 型转矩转速传感器。 NJ 型转矩传感器主要由弹性轴、磁电发生器、套筒及壳体等四部分组成。磁电发生器包括配对的 2 对内、外齿轮、磁钢和感应线圈。外齿轮安装在弹性轴测量端的两端；内齿轮造套筒内，和外齿轮相对，磁钢紧接内齿轮安装在套筒内。磁钢、内外齿轮构成环状闭合回路，感应线圈固定在壳体的两端盖内。变速箱输出端的传感器要求能承受变速箱输出的最大的转矩和最大转速。本试验台变速箱的最大输出转速为： 1670/0.73=2287.6r/ min 最大输出转矩为 : 1115*6.93=7726.9N m 本试验台的马达的最大输出转速为： 1670r/min 最大输出转矩为 5.31nm/bar*210bar=1115.1nm nts所以选择 3 个传感器必须能承受以上最大的转速和最大的转矩。诚邦动力测试仪器有限公司的 NJ 型转矩转速传感器系列规格见下表：序号型号额定转矩 Nm 许用转速r/min 出厂标准转速r/min 重量kg 单只连轴 kg器重附注 1 NJ3 8000 0-3000 0-3000 130 30 非标准系列 2 NJ2D 2000 0-4000 0-4000 60 20 标准系列（推荐使用）前 2 个是变速箱输入端传感器是 N J2D 型，后 1 个是变速箱输出端传感器是 NJ3 型。安装基础：原动机、传感器、负载及中间支承应安装在稳固的基础上，必须避免过大的震动，否则将可能发生数据不稳，降低测量精度，甚至损坏传感器的现象。同时为了避免在传感器弹性轴上产生弯矩，在安装时必须使原动机、传感器、负载三者之间具有较好的同轴度。当存在弯矩时。将会降低测量精度。 4.4 液压系统构件的选择： 4.4.1 液压泵液压马达系统管径的选择：根据机械设计手册第五卷第九章管件的表 37.9 1 钢管公称通径、外径、壁厚、联接螺纹和流量推荐表。液压泵液压马达的高低压回路的管径的公称通径 DN 为 40，管子外径 D 为 50mm. 补油泵的管径的公称通径 DN 为 15，管子外径 D 为 22mm 4.4.2. 液压泵液压马达系统管接头选择： nts高低压油路的管接头为焊接式管接头 , 公称通径 DN 为 40。管接头连接螺纹为 M48*2。补油泵的管接头也为焊接式管接头，公称通径DN 为 15，管接头连接螺纹为 M22 1.5。其中还用到三通管接头（摘自 JB972 77）公称通径 DN 为 15，管接头连接螺纹为 M22 1.5。 4.4.3 油箱的计算：油箱的容量一般与系统的流量有关，一般容量可取最大流量的 3 5 倍。 4.4.4液压系统滤油器的选择：本试验台的滤油器安装在补油泵的吸油路上，这种安装方式要求滤油泵有较大的通油能力和较小的阻力。因此多数情况下选用精度较低的网式滤油器，这种安装方式主要是保护补油泵。滤油器的选择主要注意有几点： 1，具有足够大的通油能力； 2，过滤精度要要满足设计要求； 3，滤芯具有足够的强度； 4，滤芯抗腐蚀性能好，能在规定温度下长期工作； 5，滤芯的更换、维护、清理方便。因此根据机械设计手册第 5 卷表 37.10 4 的技术规格要求，选用型号为型号过滤精度压力损失流量通径连接形式 WU-100 180 180 小于 0.01 100 32 螺纹连接此泵具有结构简单、通油能力大、阻力小、容易清洗等特点。 4.4.5.连轴器的选择：联轴器选用刚性连轴器，它具有对中性好，结构简单的特点。联轴器的具体型号参见本人绘制的试验台装配图 TES T-00。 nts第三章升速箱的设计计算 3.1 升速箱原理及其齿轮的参数：原理：马达的转速输入变速箱后可能会降低或者升高到与变速箱连接的泵的转速的范围之外。这样输入的转速就不能满足加载泵的要求，所以要在变速箱和加载泵之间添加一个升速箱，使输入转速在加载泵的特性曲线之间，从而使泵正常工作。该试验台选择试验的变速箱的最大传动比为 6.91，最小传动比为 0.73。马达的输入的转速为 1670r/min.因此变速箱的最小输出传速是 1670/6.91 241.67r/min、最高输出转速为 1670/0.73 2287 r/min。以上这两个数都不在泵的转速范围内。因此升速箱的一档传动比为 6.91、二档传动比为 0.73。简图如图所示升速箱的输入中心矩 A 的估算，根据公式 33 9 7 4 0 0 1 6 9A N EA K M m m ，其中 k =9. 0 模数 m=5 齿宽 b=km， k 取 7.2，则 b=36.压力角 a=20 根据传动比的要求 3.3 齿轮强度计算 1) 齿轮 1、 2 nts 1.弯曲疲劳强度 33312 2 1 3 1 1 . 6 1 0 1 . 6 5 0 . 93 6 4 . 7 3 . 1 4 5 1 8 7 . 2 0 . 2 11 3 1 1 . 6 , 1 . 6 5 , 0 . 9 , 5 , 1 8 , 7 . 2gfwcg m e f cT k kM p am z k yT M i N m k k m z k w由于小齿轮抗弯曲强度能力低，故校核小齿轮 2其中 2.接触疲劳强度 35351 1 2 5 . 8 1 0 2 . 1 1 0 1 10 . 4 1 8 ( ) 0 . 4 1 8 ( ) 1 0 8 4 3 6 8 2 . 1 3 0 . 82 1 3 1 1 . 6 1 0/ c o s 2 / c o s 2 5 8 0 0 , 2 . 1 1 0 ,1 0 8 c o s 2 0 ?3 6 , s i n 2 4 0 s i n 2 0 8 2 . 1 , s i n 9 0 s i n 2 0 = 3 0 . 8jjzbtgc z z b bFEM p abF F T D N E M p ab k m r r 其中符合要求 2）齿轮 3、 4 1.弯曲疲劳强度 33312 2 1 3 1 1 . 6 1 0 1 . 6 5 1 . 13 0 0 . 0 3 . 1 4 5 1 8 7 . 2 0 . 2 0 81 3 1 1 . 6 , 1 . 6 5 , 1 . 1 , 5 , 2 7 , 7 . 2 , 0 . 2 0 8gfwcg m e f cT k kM p am z k yT M i N m k k m z k y w由于小齿轮抗弯曲强度能力低，故校核小齿轮 4其中 2.接触疲劳强度 35354 4 4 41 1 2 0 . 6 1 0 2 . 1 1 0 1 10 . 4 1 8 ( ) 0 . 4 1 8 ( ) 8 7 7 3 6 4 6 . 2 6 6 . 72 1 3 1 1 . 6 1 0/ c o s 2 / c o s 2 0 6 0 0 , 2 . 1 1 0 ,1 3 5 c o s 2 0 ?3 6 , s i n 1 3 5 s i n 2 0 4 6 . 2 , s i n 1 9 5 s i n 2 0 = 6 6 . 7jjzbc z z b bFEM p abF F T D N E M p ab k m r r 其中符合要求 3）齿轮 5、 6 1.弯曲疲劳强度 nts3335 1 32 2 4 9 1 . 9 1 0 1 . 6 5 0 . 91 3 6 . 8 3 . 1 4 5 1 8 7 . 2 0 . 2 14 9 1 . 9 , 1 . 6 5 , 0 . 9 , 5 , 1 8 , 7 . 2 , 0 . 2 1gfwcg m e f cT k kM p am z k yT M i i N m k k m z k y w由于小齿轮抗弯曲强度能力低，故校核小齿轮 5其中 2.接触疲劳强度 35355 5 5 51 1 1 1 . 6 1 0 2 . 1 1 0 1 10 . 4 1 8 ( ) 0 . 4 1 8 ( ) 7 2 6 . 5 3 6 8 2 . 1 3 0 . 82 4 9 1 . 9 1 0/ c o s 2 / c o s 1 1 6 0 0 , 2 . 1 1 0 ,9 0 c o s 2 0 ?3 6 , s i n 2 4 0 s i n 2 0 8 2 . 1 , s i n 9 0 s i n 2 0 = 3 0 . 8jjzbc z z b bFEM p abF F T D N E M p ab k m r r 其中符合要求 3.4 轴的强度计算 1) 轴 1 1 2 1 2 0 1 0 22 2 . 4 , 2 0 , 5 6 , 4 4 . 8 , 4 9 . 2 , 3 7 . 8 , 2 6 . 5r r r ra a c c c c l= = = = = = = 32 2 3 4 9 7 . 5 2 9 1 4 6 , 1 0 6 0 82 4 0 1 02 9 1 4 6 , 7 4 6t r tH t H HTF N F F t g NDF F N M F L N ma-= = = = = = = ?nts 222 2 2 293331 0 6 0 8 , 2 7 1 , 7 9 4( ) 7 9 4 ( 0 . 6 3 4 9 7 . 5 )6 5 3 4 3 0 0 1 070343003 2 3 2V r V V H VHF F N M F L N m M M M N mMTM p aWDW m m故 ca=其中符合要求asspp-= - = - = ? - = + =+ + ?= = ?= = =2) 轴 2 1 2 38 0 , 9 0 , 8 5l l l nts3535 331 2 3 2 1 1 2 3 3 2 311 2 3 5 2 3 1 1222 3 4 9 7 . 5 / 1 . 8 5 2 4 9 1 . 91 9 3 9 0 , 1 0 9 3 1 ,1 9 5 1 0 9 0 1 08 0 , 9 0 , 8 5 , 0 ( ) ( ) 0127610 6 6 2 9 , 1 0 2 1ttH H tHH H t t H H HTTF N F NDDl l l M F l l l F l lFNF F F F F N N F l N m由 -创= = = = = =创= = = = ? + + + =?-+ - - = ? - = ? - 3 3 5 51 1 2 3 3 2 3 1 23 1 17 0 5 7 , 3 9 7 92 0 ( ) ( ) 0 4 6 4 4 , 2 4 1 34 6 4 4 0 . 0 8 3 7 2r t r tV r V VVVF F t g N F F t g NM V F l l l F l l F N F NM F l N m由aa= = = = ? + - + = ? = - = - ? -22m a x 3 3 3222293331 0 8 7 , 3 4 9 7 . 5 / 1 . 8 5 1 8 9 11 0 8 7 ( 0 . 6 1 8 9 1 )()7 4 2 1 1 9 5 1 060211953 2 3 2HVHM M M N m T N mMTM p aWDW m m故 ca=其中符合要求asspp-= + = = =+?+= = ?= = =3）轴 3 1 2 3 42 8 , 8 0 , 9 0 , 8 5l l l l nts 442 341 2 3 3 3 1 2 3 4 2 2 3 4344 3 1 2 2 22 3 12 2 1 3 1 1 . 61 9 4 3 1 , 2 9 1 4 6 ,1 3 5 1 02 8 , 8 0 , 9 0 , 0 ( ) ( ) 01 4 6 1 0 , 4 8 9 5( ) 1 4 6 1 0 1 0 8 2 9 1 4 6 8 0 7 5 414610ttH H tHHH H tHHTF N F NDl l l M F l l l l F l l lF N F NM F l l F l N mM F l-= = = = = = = ? + + + - + + =? - = + + = - ? ?= = - 2 8 4 0 9 Nm?-2 2 4 43 3 1 2 3 4 2 2 3 4 4 3 4 34 2 3 1 4 3 1 2 2 21 0 6 0 8 , 7 0 7 20 ( ) ( ) ( ) 0 1 3 6 3 1 ,4 0 4 9 , 3 8 2 , ( ) 6 2 4r t r tV V r r VV V V V V rF F t g N F F t g NM F l l l l F l l l F l l F NF N M F l N m M F l l F l N m由aa= = = = ? + + + + + + + + = ?= = = = + - = nts22m a x 4 4 42 2 2 293339 7 9 , 1 3 1 1 . 6( ) 9 7 9 ( 0 . 6 1 3 1 1 . 6 )5 9 2 1 1 9 5 1 060211953 2 3 2HVHM M M N m T N mMTM p aWDW m m故 ca=其中符合要求asspp-= + = =+ + ?= = ?= = =3.5 轴承的寿命计算 1) 轴承 1 7214c d=70 D=125 B=24 a=22.4 c=56 c0=49.2 =15 2260 , 3 1 0 1 6 , 1 . 2 5 1 0 3 8 81 0 3 8 8 1 3 5 / 0 . 3 3 5101 , 0 , 3 1 0 1 6 ( ) 6 0 1 3 6 0 0 06023003 3 3 / m i n , 36 . 9 1a e r H V d ra d a e a rraF F F F N F t g F NF F F N F F ecX Y p X F Y F N h hnpr则，由机械设计教材则故 Ln= 其中 c=56000,p=31016,n=eae= = + = = = + = = = = = + = = ?=满足要求 2) 轴承 2 7212c d=60 D=110 B=22 c=44.8 c0=37.8 =15 222 2 260 , 7

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