【QC349】汽车变速器性能试验台的设计【开题报告+任务书】【3A0】
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【QC349】汽车变速器性能试验台的设计【开题报告+任务书】【3A0】,qc349,汽车,变速器,性能,机能,试验台,设计,开题,报告,讲演,呈文,任务书,a0
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毕业设计（论文）任务书 学生姓名 袁 搏 系部 汽车 与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 07 指导教师 姓 名 纪峻岭 职称 副 教授 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 汽车变速器性能 试 验台的设计 一、 设计（论文） 目的、意义 1、 设计目的 汽车变速器是汽车上的重要部件，其设计的合理性关系到整车的性能。因此其设计成果必须通过实验进行检验。 汽车变速器性能试验台可以完成变速器机械效率、疲劳寿命和刚度等性能指标的测试。设计的主要内容包括总体结构设计、传动机构设计和驱动机电的选择等。 闭式汽车变速器性能试验台，是应用了闭式功率流的原理，使设计的变速器性能试验台具有节能、操纵方便的特点。即达到节约能源、减小试验人员劳动强度的目的 。 2、 设计意义 变速器性能试验台可以用于进行产品定型试验，完成国家标准规定的试验项目，且与传统汽车变速器性能试验台相比，能充分利用循环功率，具有节约试验中的能源消耗、操控方便等意义。变速器设计的关键是结构设计和各零件材料的选择。通过试验，验证变速器结构形式和材料的选择的可靠性，另一方面也可以及早发现是否由于过设计而成为造成车辆超载的隐患。 二、设计 内容、 研究方法 1、设计内容 完成变速器性能闭式试验台的传动机构设计。 根本机械变速器汽车的结构特点和行驶条件，拟定试验台的基本技术参数，完成变速器性能 闭式试验台的传动机构设计。设计的主要内容包括总体结构设计、传动部件设计和驱动电机的选择等。 2、 设计方法 1） 在调研及查阅资料的基础上，合理确定必要的车辆技术参数作为设计的依据。主要包括试验台满足的测试范围变速器的基本性能指标等； 2） 合理选择电动机的类型和参数 3） 完成变速器试验台传动机构的总布置设计，要求结构合理； 4） 完成动力传递路线设计，要求传递参数综合考虑各因素并经多次反复验算后确定； 5） 总结构设计和零件设计满足机械设计的要求，做必要的力学方面的校核； 6） 设计结果要充分应用闭式功率流的原理。 、设计完成后应提交的 成果 1、 设计说明书一份 要求：内容完整、数据详实、应用性强。 。 2、 图纸 部分 图纸量折合成 0 号图纸 2 张以上 要求： 包括 总成图 和 零件图 各若干张 ， 结构表达清楚，材料选择合理。 四、设计 （论文） 进度安排 （ 1）调研、收集资料、撰写开题报告书和文献综述 第 1（ 2 月 28 日 11 日） （ 2）确定设计参数，选择电动机并确定传动系参数 第 3（ 3 月 14 日 25 日） （ 3）确定设计方案，完成总布置初步设计 第 5（ 3 月 28 日 8 日） （ 4）进行齿轮转动箱体设计 第 7 周（ 4 月 11 日 15 日） （ 5）绘制总体图 第 8（ 4 月 18 日 6 日） （ 6）绘制零件图 第 11（ 5 月 9 日 27 日） （ 7） 撰写设计说明书 第 14 周（ 5 月 30 日 3 日） （ 8）毕业设计审核、修改 第 15（ 6 月 6 日 17 日） （ 9）毕业设计答辩准备及答辩 第 17 周（ 6 月 20 日 24 日） 五、主要参考资料 1 刘惟信 . 汽车设计 . 清华大学出版社 2 陈家瑞 . 汽车构造 ，机械工业出版社 3 王国林 . 汽车底盘构造及维修 ，高等教育出版社 4 齐晓杰 . 汽车液压、液力与气压传动技术，化学工业出版社 5 王世刚 . 机械设计 . 哈尔滨工程大学出版社 6 戴枝荣 . 工程材料 . 高等教育出版社 7 王宝玺 . 汽车拖拉机制造工艺学，机械工业出版社 8 赵桂芝 . 汽车试验学 . 吉林大学出版社 9 王望予 . 汽车设计，机械工业出版社 10 中国汽车工程学会 . 汽车工程手册 . 试验篇 六、备注 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 毕业设计（论文） 开题报告 设计（论文）题目 :汽车变速器性能试验台 的 设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 07 学 生 姓 名 : 袁 搏 导 师 姓 名 : 纪峻岭 开 题 时 间 : 2011 年 3 月 11 日 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 毕业设计（论文） 开题 报告 学生姓名 袁 搏 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 07 指导教师姓名 纪峻岭 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 汽车变速器性能试验 台 的 设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 1、 课题研究现状 （ 1） 国外的研究现状 目前，国外变速器台架测试技术已经比较成熟，可以对变速器的一些特性进行检测，如空载或有负荷情况下的加速及减速换挡特性， 1、 2、 3、 4前进挡、倒挡的滑差测定，各种工况下的各种油压等。这些设备技术含量高、测试精度高，但购置费用较 高，只有一些经济发达地区的个别大型维修部门从国外厂家购买了试验台，但仅仅几台试验台远远满足不了我国各地众多轿车维修单位的需要。 目前我国北京四惠汽车修理公司、广东花都汽车修理公司及广西南宁富缘汽车修理有限公司引进了英国公司开发的用于汽车维修行业使用的自动变速器试验台，该试验台能对自动变速器进行动态模拟测试，检测的技术指标包括在不同负荷的控制油压、输入、输出转速、冷却流量、离合器、制动器是否打滑等指标。该机的作用主要在两个方面：其一在自动变速器维修前对自动变速器进行诊断、分析，对以后的维修提供数据；其 二为维修后出厂的自动变速器作性能检测，以保证维修后的出厂质量。其结构可分为自动变速器试验台台架、模拟加载装置、动力供应部分、连接附件、控制台等五个部分组成。3用仪表显示，独立控制，其连接设计了快速连接机构，能对数十种自动变速器进行快速连接其模拟负载装置采用了风冷的电涡流测功机。此设备设计较先进，可以试验多种型号的自动变速器，应用范围较广，特别是快速连接机构值得借鉴，但是设备价格较 昂贵，只有在较大的修理企业且在北京、广东等自动变速器维修量较大的地方才能考虑购买，一般汽车修理企业在产品的价格上较难接受。 （ 2） 国内的研究现状 目前，汽车变速器检测已获得很大发展，但在许多汽车变速器制造和检修企业，尤其是一些小型企业仍采用传统测试方法。在国内的机车检修设备使用单位中，大多数的汽车变速器试验台仍属于触点控制的非标准设备，采用手工调节，人工读表，人工数据处理等。这种传统方法工作效率低、劳动强度大，而且要求测试人员工作时精力高度集中并具有丰富的试验经验，即使这样，测试精度也往往难以保证。由 于其数字化程度低、试验操作繁琐、安全系数低 、 故障率高，报表可信度低，且难以建立完备的机车检修数据信息库，所以成为制约检修生产 信息化和数字化的瓶颈 。 部分国内厂家已经开始了该试验台的研制并取得了一些成绩，但由于技术力量不足， 所开发的试验台技术含量、自动化程度较低，有些项目的测试只能用手动操作，谁确率较低，而且检测项目较少，与国外的产品相比缺乏竞争力，无法替代进口产品。 研制的设备要具有集成化、数字化和智能化的特点，保证测试精度高、重复性好，同时要求简单可靠、成本低。目前，能够满足上述要求，同时具有手 动和自动控 制方式，汽车变速器测试的设备并不多见 。 随着我国汽车保有量的迅速增长，促进了汽车检测维修设备企业的发展，并开始开发研制具有一定水平的检测维修设备。但是由于装备自动变速器的汽车是近几年才大量进入我国，自动变速器检修设备一直处于较低水平，目前国内市场上仅有山西省汽车保修机具供应站生产一种称作“中国首台自动变速器维修专用试验台 的一型自动变速器试验台，该试验台在实验时不装液力变矩器，即不能试验液力变矩器的性能，由于不试验液力变矩器所以该设备结构简单，成本低，售价相对较低该设备采用液压马达进行动力输入，输入额定转矩 为 200N m，输入转矩较小，不能满足大排量汽车自动变速器对自动变速器的检修试验的要求，由于在实验时不装液力变矩器，所以靠试验台提供自动变速器系统油压，这样不能完全模拟实际使用工况，但是可以拆除油底壳进行试验，当阀体漏油时可以一目了然的看到设计的一型电磁阀测试仪可以对种以上车辆的自动变速器进行换挡控制，可以用于试验台检测时使用，也可单独就车路试，此设备值得借鉴。 2、课题研究的目的和意义 随着社会的发展，汽车已经进入了千家万户，成为人们出行的很便利的交通工具。使人们的出行不再麻烦，使人们相当依赖的交通工具。 而变速器作为汽车的一部分，控制着汽车行驶时在各种路况时的车速，可以说变速器的性能直接作为这辆汽车好坏的评价 汽车 。 工业的百年历史中，肯定没有任何一个时代的变速器技术能比得上今天那么深入民心和丰富多彩，我们也几乎能断言，在下一个百年，变速器技术对人们购车的影响肯定也比不上我们这个时代 ，因此我们研究汽车变速器性能的试验是十分必要的。 汽车变速器是汽车传动系统的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到传动系统的性能，关系到整车的质量。因此必须进行疲劳寿命试验用来测试和分析汽车变速器的耐久性、使用寿命、传动效率等因素的影 响，以及验证变速器产品结构设计、制造工艺、材料、负荷、转速、润滑条件等参数的合理性，为产品设计与质量评价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。研制自动控制的汽车变速器试验台，实现对各种汽车变速器例行试验，测试其性能、参数等，以检验变速器是否满足有关技术要求的规定；自动记录相应的试验数据并进行分析处理，最后将数据、 特性曲线等试验结果通过报表打印输出。实现汽车变速器测试系统的高精度、速应性、实时性和高抗干扰能力。改变传统的汽车变速器测试方法，大幅度提高工作效率，从而提高汽车变速器检修的速度和质量，降低检修成本，实现检修自动化、数字化、智能化，完成对检修过程的有效记录管理，建立汽车变速器的状态参数数据库，为汽车变速器检修由定期维修向状态维修提供一定的设备基础，提高汽车变速器检修管理水平，从而实现对汽车变速器状态的有效控制，为数字化检修的建设服务。 二、 设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 1、设计内容 完成变速 器性能闭式试验台的传动机构设计。 根本机械变速器汽车的结构特点和行驶条件，拟定试验台的基本技术参数，完成变速器性能闭式试验台的传动机构设计。设计的主要内容包括总体结构设计、传动部件设计和驱动电机的选择等。 2、 拟解决的主要问题 （ 1）进行加载器的结构设计； （ 2）应用工程软件完成加载器的力学分析。 三、 技术路线（研究方法） 调查、研究并查阅资料 确定必要的车辆技术参数包括试验台满足的测试范围变速器的基本性能指标 完成变速器试验台的总布置设计 总体 方案 设计 电机、传感器的选择 传动机构 的设计 加载装置 的设计 图 撰写设计说明书 完成毕业设计 四、 进度安排 （ 1）调研、收集资料、撰写开题报告书和文献综述 第 1（ 2 月 28 日 11 日） （ 2）确 定设计参数，选择电动机并确定传动系参数 第 3（ 3 月 14 日 25 日） （ 3）确定设计方案，完成总布置初步设计 第 5（ 3 月 28 日 8 日） （ 4）进行齿轮转动箱体设计 第 7 周（ 4 月 11 日 15 日） （ 5）绘制总体图 第 8（ 4 月 18 日 6 日） （ 6）绘制零件图 第 11（ 5 月 9 日 27 日） （ 7） 撰写设计说明书 第 14 周 （ 5 月 30 日 3 日） （ 8）毕业设计审核、修改 第 15（ 6 月 6 日 17 日） （ 9）毕业设计答辩准备及答辩 第 17 周（ 6 月 20 日 24 日） 五、 参考文献 1 刘惟信 . 汽车 设计 M清华大学出版社 ,2001. 2 陈家瑞 . 汽车构造 M人民交通出版社， 2001. 3 马秋生 . 机械设计基础 M机械工业出版社， 2005. 4 齐晓杰 . 汽车液压、液力与气压传动技术 M,化学工业出版社 ,5 付百学 . 汽车试验技术 M2007. 6 侯俊，邓楚南 . 汽车自动变速器试验台设计与研究 J,北京汽车， 2006. 7 王宝玺 . 汽车拖拉机制造工艺学 M，机械工业出版社 ,2005. 8 王望予 . 汽车设计 M械工业出版社， 2004. 9 苗鸿宾，乔峰丽，程志刚 . 汽车变速器综合试验台的研制 J2004. 10侯俊，邓楚南 . 汽车自动变速器试验台设计与研究 J2006. 11杨志强，俞建祥 . 交流变频器在汽车变速器电封闭试验台中的应用 J开发 ,2003. 12冯瑞，赵秀栩 . 基于电液比例技术的汽车变速器试验台加载系统 J2006. 13 苗鸿宾，乔峰丽，程志刚 . 汽车变速器综合 试验台的研制 J2004. 14 汽车变速器传动系统综合分析 J. 制造技术与机床 , 2007， (9). 15谭罡风等 . 汽车传动系统试验台加载系统研究 J北京汽车， 2006， 01. 16 in 006. 17 a 006( 六、备注 指导教师意见： 签字 ： 年 月 日 本科 学生毕业设计 汽 车变速器 性能 试验台 的 设计 院系 名称 ： 汽车与交通工程学院 专业班级 ： 车辆工程 学生姓名 ： 袁搏 指导教师 ： 纪峻岭 职 称 ： 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院 二一一 年六月 s f o 011龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘 要 汽车变速器是汽车底盘的主要部件，换挡频繁，磨损严重，是汽车早期损坏的主要部件之一。 利用变速器性能试验台研究它的各项使用性能，对节省材料，降低成本，缩短研发周期，提高变速器的性能、使用寿命和工作效率，都是非常必要和重要的，而闭式变速器试验台 具有节约能源的特点，对于降低试验成本有着十分重要的意义。 文中阐述了变速器性能闭式试验台的布置结构和工作原理，在确定了设计方案的基础上完成了试验台传动机构的设计，并对设计的结构进行了布置合理性分析和力学刚度、强度的校核，使得此试验台能够完成如变速器效率试验、磨合试验、齿轮磨损试验，并根据所设计的各部分详细参数，利用软件 制了试验台中传动机构 的整体装配图和传动机构的各部分零件图。 关键词： 汽车变速器；试验台；闭式；传动机构；结构设计；分析 黑龙江工程学院本科生毕业设计 he is on its of to to on is s of s in s of I a on of s s to as in of a of 龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘要 . I . 1章 绪论 . 1 题的来源和意义 . 1 车试验装置的发展概况 . 1 车变速器性能试验台国内外发展概况 . 2 课题的研究内容及主要工作 . 3 第 2章 传动系统的总体设计 . 4 计方案论证 . 4 见的机械式变速器损坏形式 . 4 式试验台与开式试验台比较 . 5 动系统的工作原理 . 9 动电机的选择 . 10 作条件 . 10 择电动机的类型 . 10 感器型号的选择 . 11 章小结 . 11 第 3章 变速机构的设计 . 12 轮的设计与校核 . 12 择齿轮材料及精度等级 . 12 定设计准则 . 12 齿面接触疲劳强度设计 . 12 要尺寸计算 . 14 齿根弯曲疲劳强度校核 . 14 算齿轮的圆周速度 . 15 何尺寸计算 . 15 黑龙江工程学院本科生毕业设计 体结构尺寸的计算 . 15 动机构的设计 . 17 齿轮轴的设计与校核 . 17 齿轮轴的设计与校核 . 21 轴器型号的选择 . 25 的选择与校核 . 26 承型号的选择与校核 . 27 轴上轴承型号的选择与校核 . 27 轴上轴承型号的选择与校核 . 29 承的润滑与密封 . 30 组件轴向固定方式的确定 . 31 承端盖 . 33 轴上轴承端盖 . 33 轴上轴承端盖 . 33 筒 . 34 式油标 . 34 章小结 . 34 第 4章 加载器的设计 . 36 载方法的比较与选择 . 36 杆传动的特点与设计 . 38 杆传动的特点 . 38 杆传动的设计 . 38 的结构设计 . 42 轮轴的设计 . 42 杆轴的设计 . 47 轴器型号的选择 . 51 的选择与校核 . 51 载器箱体 的设计 . 52 承型号的选择与校核 . 53 轮轴上轴承型号的选择与校核 . 53 杆轴上轴承型号的 选择与校核 . 55 承组合设计 . 58 黑龙江工程学院本科生毕业设计 承端盖尺寸 . 59 轮轴上轴承端盖尺寸 . 59 杆轴上轴承端盖尺寸 . 59 章小结 . 60 第 5章 传动轴的设计 . 61 向离合器型号的选择 . 61 向离合器处轴段的设计与校核 . 62 速器间轴段的设计与校核 . 64 章小结 . 65 结论 . 66 参考文献 . 67 致 谢 . 69 附录 . 70 附录 A 英文文献 . 70 附录 B 中文翻译 . 72 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1章 绪 论 题的来源和意义 我国汽车行业在全世界来说应该属于那种旭日东升，蓬勃发展的一种类型。由于众所周知的原因，我国的汽车工业虽起步于上世纪 50 年代，但却踯躅 于 60 年代，徘徊在 70 年代，直到改革开放我国政府提出把汽车工业作为支柱 性产业重点发展，才开始快速发展。正是由于这些曲折和波折，使我国 汽车 业的设计、制造、应用等各领域的技术水平均大幅落后于其他发达国家，汽车试验领域也 是没有例外。 改革开放以来，受政策的支持和资金的扶持，以及各厂家和相关单位 及 院校的共同努力，我国的汽车工业大 踏步向前发展，取得了不小的进步，我国的汽车产量在 2003年已经跃居世界第 5 位，我国的技术水平也相应 取得了飞速的发展，我国汽车的大量出口已指日可待。作为汽车技术一部分的汽车试验领域也取得了一些显著成果。由于一直紧跟国外先进汽车的试验研究方法，从理论上也达到了较高的水平，基本上达到了世界的平均水平，但是受到技术和成本的限制，尚未普遍应用于科研、教学和生产部门。 汽车零部件试验在汽车设计和制造领域占据重要的地位，因此 试验 台的种类也很多，有的结构简单，但耗费较高，有的现代化程度高， 适合规模大、效益高的大型试验部门使 用，但造价昂贵。而一些小型科研单位以及高等院校受资金、场地、人员、环境等的影响，不可能采用上述那些要求较高的试验台。本课题在于研究一种经济实用而且经久耐用，便于操作，占地较小，适合于室内安装的试验台，以供那些条件有限的单位使用。 汽车变速器是汽车构造上的一个结构复杂、使用条件复杂、可靠性要求高的重要部件，因此从产品开发到生产 直至 使用都要对其进行大量的试验，以确定其各种性能参数，为汽车的生产、销售 以及 维修单位 和 汽车的使用者提供可靠的参考，防止出现重大的事故。在此领域各国都在潜心研究，以不断提高试验的准确性，从 而提供更可靠的试验数据，为社会服务。 车 试验 装置的发展概况 十九世纪下半叶 ,德国的戴姆勒 国的标致公司、美国的福特公司、意大利的菲亚特公司等先后生产出了第一辆汽车。随着科学技术的发展，汽车结构 不断黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 完善，汽车性能也不断提高。由于汽车工业与其他工业、农业、国防和人民的日常 生活密切相关，汽车质量引起人们的广泛重视。二十世纪初期， 美国人亨利 福特创立了流水线作业的生产形式 ， 使生产效率大幅提高 ， 生产成本下降 ， 使用范围急剧扩大 ，汽车的可靠性、寿命和性能方面的问题突出出来，要求开展试验研究工作。 汽 车试验的发展历史经历了大致如下三个阶段： 第一个阶段从十九世纪末叶到第二次世界大战结束，是汽车 试验 的逐步建立，主要包括基本试验台的建立，基本试验规范和标准的形成； 第二个阶段从第二次世界大战结束到上世纪七十年代 ， 由于相邻工业的发展，相邻学科的发展和渗透，使汽车试验理论、试验设备、试验标准和规范有了长足的发展和进步； 第三个阶段的主要标志是电子计算机在汽车试验中的应用和标准法规的完善。 车变速器性能 试验 台国内外发展概况 汽车变速器是汽车构造上的一个结构复杂、使用条件复杂、可靠性要求高的重要部件，因此 从产品开发到生产到使用都要对其进行大量的试验。目前，传统的汽车变速器试验台的形式主要有以下几种： 常见的 开式功率流汽车传动系零部件试验台由驱动装置、加载装置、测量装置、被试装置等四部分组成，如图 示 。 图 式功率流变速器 试验 台 它的特点是：结构简单，试验方法简单，通用性好，但是由于需采用原动机作为驱动电机来驱动，造价高，耗电量大，尤其是做耗时较长的疲劳寿命试验时，更是如此。目前它适 用于科研、教学和小型生产厂，例如吉林大学汽车试验室、哈尔滨齿轮厂研发部等。 机械封闭式试验台，是目前为止国内汽车变速器驱动桥齿轮试验中应用最多的试黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 验台。 它的特点是：结构复杂， 操作较复杂，控制繁琐，通用性差，但是功耗少、投资省，适用于变速器性能试验 。 课题的研究内容及主要工作 利用机械闭式功率流原理，设计 一套变速 器机械效率、刚度、疲劳强度和润滑测试装置 的传动机构 ， 要求设计并研究可靠的 传动 系统的结构。由于封闭式功率流试验台只需在事先给系统加载的情况下，选择小的测功机（仅提 供封闭系统消耗的机械损失功率），即可完成机械效率的测定以及用时较长的疲劳寿命和润滑等的试验，具有功耗少、投资省、耗电少的特点，而且变速器的机械效率高、功率损失小，因此， 本课题 将对这种试验台的 传动 系统部分进行研究。 在这部分 里主要完成 传动机构 的设计（包括升速器 、 传动轴 和锁止装置的 设计 、加载器的设计 ） 以及电动机及传感器、单向离合器的选型。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第 2章 传动 系统的总体设计 计方案论证 本次设计的题目是 汽车 变速器性能闭式试验台 的 设计，是在目前现有的开式试验台的基础上进行的 一次改进性设计。 见的机械式变速器损坏形式 变速器外壳的主要损坏形式是壳体开裂。损坏原因是其强度不够或存在铸造缺陷，在齿轮径向分力的作用下开裂。也常出现因变速器内的金属块（如断齿、轴承碎块等）挤压进齿轮啮合处而将壳体胀裂的情况。 变速器齿轮的损坏形式主要有以下几种： （ 1）轮齿折断 轮齿折断是指齿轮的一个或多个齿的整体或其局部的折断，轮齿折断通常有疲劳折断和过载折断两种。 （ 2）齿面点蚀 轮齿进入啮合时，轮 齿齿面接触处在法向力的作用下将产生很大的接触应力，脱离啮合后接触 应力 即消失。对齿廓工作面上某一固定点来说，它受到的是近似于脉动变化的接 触 应力。如果接触应力超过了轮齿材料的接触疲劳极限时，齿面上出现不规则的细微的疲劳裂纹，随着裂纹的蔓延、扩展而导致齿面表层上的金属微粒剥落，形成麻点状的凹坑，这种现象称为齿面疲劳点蚀。点蚀发生后，破坏了齿轮的正常工作，引起振动和噪声。 实践表明，由于轮齿在节线附近啮合时，同时 啮合 的齿对数少，且轮齿间相对滑动速度小，润滑油膜不易形成，所以点蚀首先出现在靠近节线的齿根表面上。 一般闭式传动中 软齿面 易发生点蚀失效 ， 设计时就 应 保证齿面有足够的接触强度。 （ 3）齿面胶合 在高速重载的齿轮 传动中，由于齿面间的压力较大，相对滑动速度较高，因而发热量大，使 啮合区温度升高、油膜破裂而引起润滑失效，相啮合两个齿面的局部金属直接接触并在瞬间互相粘连。当两齿面相对转动时 ，较软齿面上的金属从表面被撕落下来，而在齿面上沿滑动方向出现条状 伤痕，这种现象称为齿面胶合。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 在低速重载的传动中，由于齿面间压力大，因而不易形成油膜，也会出现胶合。 （ 4）齿面磨损 齿面磨损是齿轮在啮合传 动过程中，轮齿接触表面上的材料摩擦损耗的现象。齿轮的磨损有磨粒磨损和跑合磨损两种。 （ 5）塑性变形 当 轮齿材料较软而载荷较大时，轮齿表面的材料将沿着摩擦力方向发生塑性变形，导致主动轮齿面节线附近出现凹沟，从动轮齿面节线附近出现凸棱，齿面的 正常 齿形被破坏，影响齿轮的正常啮合，这种现象称为齿面塑性变形。这种失效主要出现在低速、过载严重和起动频繁的齿轮传动中。 变速器轴类零件的损坏形式主要有： （ 1）断裂 （ 2）花键磨损 因花键磨损而导致轴类零件报废，多见于变速器第一轴与离合器从动盘连接的花键，主要由于侧键磨损严重而报废。 （ 3）轴颈剥落 由于变速器第二轴有的部位以轴颈作为轴承内滚道用，直接与滚 针接触 ， 所以在使用过程中易于出现轴颈剥落。 在变速器中，滚动轴承的损坏主要有： （ 1）滚子、滚道表面剥落（接触疲劳）。 （ 2）保持架断裂。 （ 3）内外圈断裂。 同步器的失效，主要是由于同步环磨损，致使后备行程消失造成的。 式试验台与开式试验台比较 国内外变速器总成疲劳试验台的形式很多，但就其功率循环的方式而言，都可以归纳为两大类，即开式试验台和闭式试验台，现分别 阐述 如下 ： 开式试验台与闭式试验台相比较而言各有各的优点和缺点 ， 开式试验台的特点 是：由驱动电机输出功率，通过被试变速器和陪试变速器后，即被负载装置（各种测功机）全部吸收并消耗掉，下图为几种方案（图中的几种联接方式都是针对变速器传动效率黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 试验的，但也可以用来进行变速器总成疲劳试验，只是不需要测量输出扭矩的装置）。 驱动电机） 传感器） 功机） （ a）被试变速器位于传感器中间式（ b）传感器位于两变速器间式（ c）无传感器式 图 用开式试验台测定变速器效率的装置示意图 由图 见，开式试验台的机构简单，它主 要是由驱动电机、负载装置、被试变速器和陪试变速器几部分组成： （ 1）驱动电机 驱动电机多用转速可调的直流电机或电力测功机。 （ 2）负载装置 负载装置种类很多，常见的有：直流电机或电力测功机（作为负载装置用时是发电机）、电涡流测功机、水力测功机 （其负荷调节较为困难，不易稳定，所以在变速器试验台中这些年已很少使用了） 和磁粉加载器 。 这种负荷装置是近几年才用于汽车 试验 领域的，其主要特点是：负荷控制方便 、噪声小 、 低速加载性能好 ， 但其滑差功率小（大 扭矩 时允许的转速很低），所以只适用于小吨位车辆变 速器疲劳寿命试验。 上述四种负载装置中，目前应用最多的是电涡流测功机和电力测功机。 （ 3）载荷测定装置 如果应 力测功机作为驱动装置，则载荷即可应用测功设备配备的测力装置测量，若应用其他电机驱动，则多使用 扭矩 测量仪。 （ 4）陪试变速器的作用 开式试验台的结构对陪试变速器的要求与机械封闭式变速器试验台不同。在机械封闭式试验台上，陪试变速器的速比一定要与被试变速器相同，而且每次 试验 时一定要挂同一挡位。在开式试验台上，陪试变速器实际只起到一般升降速器的作用，为了黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 满足负载装置的特性要求，而利用 它将转速变到一定范围。因此，陪试变速器的速比可以与被试变速器不同。这一特点显示了如下优越性：可以选用被试变速器承载能力大得多的变速器做为陪试变速器，使其在试验中根本不会损坏。这样， 既 可以降低陪试变速器的损耗，又能减少拆装工作量，缩短试验辅助时间，加快 试验 进度。这一点是闭式变速器试验台难以办到的。 因此，开式试验台的优缺点归纳为： 优点：降低陪试变速器的损耗，缩短试验辅助时间，加快试验进度。此外还有结构简单，控制方便和便于进行变负荷试验等优点。 缺点：试验功率不能循环，能量不能反馈，而是全变为热能散失 掉了，所以耗电量大，不适用于进行大吨位车辆的变速器试验。 所谓闭式是 对 功率或能量封闭循环而言，按此意义闭式试验台又可分为两类：机械封闭式和电封闭式。 （ 1）电封闭式 电 封闭式试验台的机械装置与开式试验台相同，但其负载必须是电机或者 发电机，所发电流通过控制系统反馈到驱动电机或输入电网，以便达到能量循环的目的。因此，电封闭式试验台耗能少，适用于大吨位车辆的变速器试验。 但是，电封闭试验台的缺点是操纵控制系统结构复杂，造价高。 （ 2）机械封闭式试验台 机械封闭式试验台，是目前为止国内汽车变 速器驱动桥齿轮试验中应用最多的试验台，其结构形式和加载方式有多种方案。介绍如下： 尽管机械封闭式变速器疲劳试验台都是由两个辅助齿轮箱、两个变速器通过传动轴和联轴器连接而成的， 但因其布置方案不同，可以分为如下三种布置方式的机械封闭式试验台， a 方案是两个变速器并联； b、 c 两种方案是两个变速器串联的。 三种方案各有特点，下面对它们一一进行论述： a 方案的特点是：两个辅助齿轮箱的受力情况不同 ， 与变速器第一轴相连的辅助齿轮箱承受的 扭矩 小，但转速高。与变速器第二轴连接的辅助齿轮箱承受的 扭矩 大但转速低，这种方案的优点是： 可以使辅助齿轮箱的速比不等于 1，即让陪试变速器的扭矩 低于被试变速器的 扭矩，从而可以大大提高被试变速器的寿命。但 因此 也 会 使 试 验台的震动和噪声加大，这也是不利的。 方案 b 和 c 相比较，因为方案 b 是辅助齿轮箱与两个变速器的第一轴相连，所以受力较小，因而辅助齿轮箱及其内部的零件可以尺寸较小，但是这种方案因为辅助齿 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 轮箱和与其相联的传动轴转速较高，所以试验台的噪声和振动较大。与之相反， c 方案的两个辅助齿轮箱受力虽大但转速较低（尤其是在试验低速挡时），所以在试验中噪声小，振动轻。因此，可将试验转速提高，加快试验进度，只 要辅助齿轮箱的设计尺寸加大，使其有足够的使用寿命， c 方案也是可取的。 （ a）两个变速器不同轴布置（ b）两变速器同轴 相对布置（ c）两变速器同轴相反布置 图 械封闭式变速器试验台 传动机构 三种布置方 案 示意图 但是方案 c 也有一个不足之处，从上图可以看出 驱动电机与被试变速器同处在一个轴上，由于变速器的转速较高，电机很难达到变速器各种工况下的转速要求， 为此，将方案 c 的电机驱动部位移到 另外一个回路轴上，辅助箱内采用齿轮传动，电机输出轴与大齿轮轴通过 联轴器连接在一起，变速器输入轴与 小齿轮轴通过联轴器连接在一起，达到升速的目的，即 下图所示的 为 机械封闭式变速器性能闭式 试验台的最佳方案 。 图 械封闭式变速器性能闭式试验台 传动系统 布置 示意图 机械闭式试验台与电封闭式试验台相比，它们的共同点就是耗能少，适用于大吨位车辆的变速器试验，但是电封闭试验台操纵控制系统复杂，造价高，所以很少被采电 机 齿 轮 箱 加 载 器 齿 轮 箱 传感器 变速器 传感器 传感器 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 用。因此，我们这次选择机械封闭式试验台，而不选择电封闭式试验台。 机械闭式与机械开式试验台相比，它们有各自的优点和 缺点，开式试验台的优点为降低陪试变速器的损耗，减少拆装工作量，缩短 试验 辅助时间，结构简单，控制方便和便于进行变负荷 试验 等优点。缺点为 试验 功率不能循环能量不能反馈，而是全部变为热能散失掉了，所以耗电量大，不适于进行较大吨位车辆的变速器试验，而闭式试验台正好弥补了这一缺点，它通过能量循环，实现了能量再利用。因而大大节省了能量，可以进行较大吨位的车辆的变速器试验。但 闭式试验台缺点是难以降低陪式变速的损耗， 为了降低噪声，必须增大尺寸。但是这些缺点若通过合理的优化设计是可以避免或降低的。 综上所述，本次设计采用机械闭 式试验台，是合理的也是最佳的。 动 系统的 工作原理 传动 系统组成 如图 示， 该试验台 传动 系统是由 驱动电机 、转矩传感器、转矩加载器、两个齿轮箱、传动轴和两个变速器（ 一个被 试 变速器，一个陪 试 变速器）组成的一个封闭的传动系统。 传动 系统的 工作过程 为 ： 系统工作中应控制并读取转速，一方面在试验中保持系统工作转速不变，另一方面要对系统进行多种转速情况下试验，因此应选择调速电机并采用操纵方便数据读取准确的单片机通过键盘对系统进行模式输入 。 为使小功率驱动电机能正常驱动系统，保持系统运转，并且保证所测试变速器满足在实际状态工作的条件，应事先给系统加载，以使内部保持有相当的内力 转矩，因此设有转矩加载装置，转矩加载装置形式多样，传统的加载方式为平衡力矩加载法和行星齿轮加载法，在应用中不便于对变速器进行加载，为使加载方式可靠、操纵方便，本课题采用蜗轮蜗杆加载方式 。通过旋转蜗杆和观察转矩转速传感器上的读数，控制加载力矩的大小。 另外，由于蜗轮蜗杆的相互制约，系统被锁死，保持系统储备内力而不运转。 工作时由电动机驱动系 统。动力既经辅助齿轮箱经传动轴带动变速器输入轴转动并同时带动辅助齿轮箱从动齿轮转动。由于变速器输入轴和输出轴转速不同，为保证系统主动部分轴及齿轮转速一致，特增加一台陪试变速器，而且保持两台变速器相对布置即被试变速器的输出轴和陪试变速器的输出轴相连，动力传递的方式是 ： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 图 力传递路线 则所测机械效率为 : =12 （ 度、强度和润滑试验 这些试验为长期试验， 一方面要测定变速器工作到疲劳失效的时间及早期失效发生的部位，另一方面要根据观察并测定在各 挡 位工作参数的变化情况。由于变速器从开始正常工作到发生疲劳失效需很长的时间，因此在 试验 台上需要按与实际相近的循环作长期连续的工作。在此期间要加强对系统尤其是对箱体的冷却。 动电机的选择 作 条件 本 试验 台选择宝来（ 动挡）汽车变速器技术参数为基 准。该车发动机的最大功率 120800r/最大转矩 220Nm/4700r/了满足 试验 台应用的广泛性，选择储备系数 K= 宝来汽车的各挡传动比如下表所示。 表 来汽车各挡传动比 挡 位 1 档 2 档 3 档 4 档 5 档 倒 档 传动比 选择电动机的类型 试验台总传动效率等于各传动件传动效率的乘积，查阅相关手册得齿轮传动的效率为 动轴承的传动效率为 速器的传动效率为 轴器的传动效率为 试验 台总传动效率 = 此试验台在工作过程中损失的功率由电机提供，根据宝来汽车发动机的最大功率120800r/定电机所
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