(毕业论文)多功能汽车性能综合试验台设计说明书.doc

摘 要 本设计通过对目前汽车性能单项试验台进行分析 比较的基础上 根据现代汽车 检测的现状和需要 对汽车检测理论和检测方法进行了深入的探讨 并根据检测方法 运用所学知识和查阅有关资料设计开发出一种集动力性 制动性 车速表试验于一身 的多功能汽车性能综合试验台 该试验台是在确定检测参数 如驱动力 底盘功率 制动力 车轮阻滞力后 综 合分析市场上已有的汽车性能单项试验台的基础上设计出来的 它改变了传统的汽车 检测方式 可以在不移动汽车的基础上 检测汽车的驱动功率 各轮的制动力和进行 车速表的校核 该汽车性能综合试验台运用先进的传感器和电子技术作为检测手段 用计算机作为控制和分析中枢 能快速 准确的检测出多项性能参数 为汽车的维护 与保养提供可靠的理论依据 为汽车性能的检测提供可靠有效的检测设备 进一步实 现对现代汽车技术性能全方位检测的目的 本次设计的汽车性能综合试验台主要用于测试中小型车的各种性能参数 它集制 动 底盘测功 车速表校正于一身 具有结构紧凑 维修方便 体积小等优点 关键词 汽车试验台 检测 综合性能 设计 Abstract This design through carries on the analysis in the comparison foundation to the present automobile performance single item test platform according to the modern automobile examination s present situation and the need has carried on the thorough discussion to the automobile examination theory and the examination method and according to the examination method the utilization studies the knowledge to develop one kind of collection power with the consult pertinent data design the brake the speedometer experiment in a body s multi purpose automobile performance comprehensive test platform This test platform is in the determination examination parameter after like the driving influence the chassis power the braking force the wheel hinder the strength in the generalized analysis market in the existing automobile performance single item test platform s foundation designs It changed the traditional automobile detection mode may in does not move in automobile s foundation examines automobile s driver power each wheel braking force and carries on speedometer s examination This automobile performance synthesizes the test platform utilization advanced sensor and the electronic technology takes the examination method takes the control and the analysis main center with the computer can fast the accurate examination many performance parameters provides the reliable theory basis for automobile s maintenance and the maintenance provides the reliable effective check out facility for the automobile performance s examination further realizes to the modern automobile technical performance omni directional examination goal This design s automobile performance synthesizes the test platform mainly to use in testing the middle and small scale vehicle s each performance parameter its collection brake the chassis measurement of power the speedometer adjust in a body has the structure to be compact the service is convenient volume small and so on merits Key words Motor analyzer Examination Overall performance Design 目 录 1 方案设计 1 1 1 总体设计指导思想 1 1 1 1 主要技术参数 1 1 1 2 设计要求 1 1 1 3 基本指导思想 1 1 2 总体方案设计 1 1 2 1 总体设计方案 1 1 2 2 工作原理 3 1 2 3 总体设计方案优化 4 1 2 4 附属装置 4 2 滚筒设计 5 2 1 滚筒试验台最大测试能力 5 2 2 确定滚筒结构 7 2 2 1 滚筒直径和长度 7 2 2 2 滚筒中心距 7 2 2 3 滚筒表面状况 8 2 3稳定性验算 8 2 3 1 制动力验算 8 2 3 2 稳定性验算 9 3 加载装置的选型 11 3 1 选择测功机 11 3 2滚筒与加载装置的匹配 11 3 2 1 加载装置的最大吸收功率 11 3 2 2 确定增速器传动比 i 12 3 2 3 滚筒与加载装置的匹配 13 4 部分传动系统设计 15 4 1 电机的选择 15 4 1 1确定电机功率 15 4 1 2确定电机转速 15 4 1 3确定电机型号 15 4 2传动比的计算与分配 16 4 2 1 总传动比i 16 4 2 2传动比的分配 16 4 3 传动齿轮设计 16 4 3 1 预期寿命 16 4 3 2 蜗轮蜗杆设计 16 4 3 3 直齿圆柱齿轮设计 19 4 4 轴的设计与校核 22 4 4 1 齿轮减速器装配草图 22 4 4 2 涡轮轴的设计 22 4 4 3 涡杆轴的设计 26 4 4 4 大齿轮轴的设计 29 4 5轴承的选用与校核 32 4 5 1蜗轮轴轴承的选用 32 4 6联接件的选用与校核 36 结 论 41 参考文献 42 致 谢 43 1 1 方案设计 1 1 总体设计指导思想 1 1 1 主要技术参数 最大轴负荷 25KN 最大试验车速 120km h 最大测试功率 110kw 最大轴制动力 16KN 制动力测试车速 0 1 0 5km h 1 1 2 设计要求 结构设计合理 工作安全可靠 性能满足要求 体积小 设备使用维修调整方便 试验台能测试中小型 载荷 2 5t 以下 汽车发动机稳态转速下最大扭矩点和最大 功率点之间各转速下的底盘功率 发动机功率 试验台能对中小型车的制动力作稳态测试 试验台能进行车速的校验 在进行底盘测功 制动力测试 车速试验时试验台不允许有运动干涉现象 试验台要求工作可靠 稳定 安全 试验时车轮不允许脱出试验台 举系统应被 锁止在最低位置 1 1 3 基本指导思想 根据设计参数和设计要求 我们可以得出本设计的基本指导思想 我们要设计的 是一种多功能综合试验台 它不仅可以测试中型车 小型车 小轿车 微型车 也可 以测试 而且在进行各项测试时不允许有运动干涉 实际应用中底盘测功 制动力测 试均为反力式测量较多 所以在综合考虑各试验台的检测方法的基础上 应用现代先 进技术 就可以设计出一种新型多功能综合试验台 本设计是在综合考虑反力式制动试验台 底盘测功试验台 车速表试验台的基础 上 综合考虑多种检测方法 使检测能满足设计要求 同时使用现代先进技术和设备 设计开发出一种集动力性 制动性和车速表校核于一身的多功能综合试验台 1 2 总体方案设计 1 2 1 总体设计方案 根据调研情况可以发现 制动试验台按不同的分类方法 可以分出不同类型 常 2 见的分类方法有 按试验台测量原理不同 可分为反力式和惯性式两类 按试验台支 承车轮形式不同 可分为滚筒式和平板式两类 按试验台检测参数不同 可分为测制 动力式 测制动距离式和多功能综合式三类 按试验台测量装置至指示装置传递信号 方式不同 可分为机械式 液压式和电气式三类 按试验台同时能测车轴数不同 可 分为单轴式 双轴式和多轴式三类 上述类型中 反力式滚筒制动试验台 测制动力式 获得了广泛的应用 其中 特别是单轴反力式滚筒制动试验台应用最为普遍 国内外汽车检测站所用检测设备多 为这种形式 例如 在日本 反力滚筒试验台是被运输大臣批准的制动检测设备 我 国目前生产和使用的制动试验台绝大多数为反力式滚筒制动试验台 惯性式滚筒制动试验台应用较少 惯性式平板制动试验台在国内有所应用 多功 能综合试验台 不仅能检测车辆制动性能 还具有车速表指示误差的检测和底盘测功 等功能 并能模拟道路行驶 进行加速性能 等速性能 滑行性能和燃油经济性等性 能的试验 在室内检测在用汽车动力性时 采用驱动轮输出功率或驱动力作为诊断参数 须 在底盘测功试验台上进行 按不同的分类方法 底盘测功机可以分出不同的类型 如 果按测功装置中测功器形式不同 底盘测功机试验台可以分为水力式 电力式和电涡 流式三种 如果按测功器冷却方式不同 试验台可分为风冷式 水冷式和油冷式三种 如果按滚筒承载能力不同 底盘测功试验台可以分为小型式 中型式 大型式和特大 型式四种 底盘测功在滚筒式试验台上进行 底盘测功试验台的滚筒相当于连续滚动的路面 被测车辆的车轮在其上滚动 该种试验台滚筒装置的结构形式按支承方式可分为单滚 筒支承和双滚筒支承二种 按滚筒直径分可分为大直径单滚筒式和小直径双滚筒式二 种 按滚筒加载方式分可分为单滚筒加载和双滚筒加载二种 按滚筒表面状况分可分 为光滚筒 滚花滚筒 带槽滚筒 带涂复层滚筒等多种 大直径单滚筒式试验台的滚筒直径比较大 多在 1500mm 2500mm 之间 滚筒直径 愈大 车轮在滚筒上就愈像在平路上滚动 使轮胎与滚筒的滑转率小 滚动阻力小 因此测试精度较高 但加大滚筒直径会受到制造 安装 使用 占地和费用等多方面 的限制 因此滚筒直径不宜过大 所以一般主要用于汽车制造和科研部门 不适用于 汽车维修企业 汽车综合检测站等生产性试验 小直径双滚筒式试验台的滚筒直径比单滚筒小得多 一般在 185mm 400mm 之间 滚筒直径往往随试验台的最大测试车速而定 当随大测试车速高时 直径也大一些 由于滚筒直径相对比较小 车轮与滚筒的接触与在道路上不一样 致使滑移率增大 滚动阻力增大 滚动损失增加 故测试精度较低 但双滚筒试验台具有车轮在滚筒上 的安装 定位方便和制造成本低等优点 因而适用于汽车维修企业和汽车检测站等生 产单位 尤其是单轮双滚筒式得到了广泛应用 3 滚筒与加载装置的连接方式有直列式 交叉式 T 形式 十字形式 横摆式 L 形 式等多种方式 其中横摆式用于高精度的测功机 直列式和 L 形用于一般诊断的测功 机上 常见的车速表试验台有三种类型 无驱动装置的标准型 它依靠被测车轮带动滚 筒旋转 有驱动装置的驱动型 它由电动机驱动滚筒旋转 与制动试验台 底盘测功 机试验台等组合在一起的综合型 通过以上的调研分析可知 实际中应用较广泛的制动试验台和底盘测功试验台均 为反力式较多 综合考虑制动 底盘测功和车速表试验台都有采用滚筒装置的特点 再结合设计的要求 可以得出总体设计方案为采用反力式双滚筒试验台 滚筒与加载 装置采用直列式联接 其原理图如下 1 1 电涡流测功机 风冷 2 测力机构 3 6 牙嵌式电磁离合器 4 7 15 18 滚筒 5 8 举升机构 9 24 测力杠杆 10 23 压力传感器 11 22 电动机 12 21 联轴器 13 20 减速器 14 19 楔块式离合器 16 磁电式速度传感 器 17 链轮 1 2 2 工作原理 测试制动力时发动机不工作 电机 11 22 带动减速器 13 10 运转 楔块式定向 离合器 14 19 正向接合带动驱动滚筒 15 18 运转 电磁离合器 3 6 分离 以保证测 功机静止 左右从动滚筒相对独立 可以防止运动干涉 进行制动测试时踩下制动踏 板 制动力矩传到驱动滚筒 因为驱动滚筒与减速器同轴 所以制动力矩传到减速器 处于浮动状态减速器壳在力矩作用下旋转 通过与减速器壳连接在一起的测力杠杆就 可以测试出制动力 又因为左右两对滚筒相对独立 所以可以同时测定每个车轮的制 动力 此时工作原理和过程如同单项制动试验台 底盘测功时发动机带动驱动轮运转 电机不工作 制动用单向楔块离合器 14 19 分离 电磁离合器 3 6 接合 试验时驱动轮带动滚筒 4 7 转动 左右两对滚筒通过 电磁离合器 6 连在一起 可以模拟实际路面情况使两轮一起转动 电磁离合器 3 处于 接合状态 加在滚筒上的驱动力传到底盘测功机 就可以测定驱动轮输出功率及驱动 4 力 此时其测试原理和过程如同单项测功试验台 车速校正时楔块式定向离合器 14 19 分离 电磁离合器 6 接合 9 分离 进行车 速校验时发动机带动驱动轮运转 由于电磁离合器 6 接合接近实际情况 实际车速可 以在滚筒 18 轴端由车速传感器经车速指示仪表显示出来 然后与汽车仪表盘上显示的 车速比较即可达到车速校正目的 1 2 3 总体设计方案优化 根据总体方案设计 可以在具体设计过程中 对其布置方案进行优化 1 2 3 1 楔块式定向离合器位置优化 由于楔块式定向离合器必须密封 如果将其置于轴承座内 由于其外径大会造成 轴承座设计困难 如置于滚筒内有维修 滚筒定位困难 如置于两机构之间有增大试 验台尺寸等问题 考虑到它与减速器的位置关系 可以将其至于减速器内 而在减速 器中大齿轮直径比较大 且与滚筒同轴 故可以考虑将楔块式定向离合器与大齿轮制 成一体 这样就可以使布置更为紧凑 且不影响其传动效果 1 2 3 2 举升系统优化 传统的液压举升系统多为两液压缸并联布置 顶部采用滑块装置 防止偏载 如 果将两液压缸改进为串联 然后在两液压缸到达最高点和最低点设置一补偿装置 以 补偿两液压缸因泄漏量不同而引起的升程差距 1 2 4 附属装置 1 2 4 1 测轴重装置 由于举升系统为液压式 所以在液压管路中安装一压力传感器或压力表便可以测 量测试车辆的轴负荷 虽然精度不高 但对于测制动前称轴重是有必要的 1 2 4 2 冷风装置 汽车在滚筒式底盘测功试验台上模拟道路行驶时 虽然驱动轮在滚筒上滚动 但 汽车并没有发生位移 因而缺少迎面风致使发动机冷却系的散热强度相对不足 特别 是在本多功能试验台上测试时间较长 发动机容易过热 所以必须在汽车前面面对散 热器设置移动式冷风机 以加强冷却 长时间测试也提高了轮胎胎面的工作温度 为 延长轮胎的使用寿命 在驱动桥两侧对着驱动轮亦应设置移动式冷风机 加强轮胎散 热 5 2 滚筒设计 试验台的稳定性和测试能力在很大程度上取决于滚筒装置的结构参数和滚筒表面 状况 2 1 滚筒试验台最大测试能力 在非加载情况下 滚筒试验台所能测得的最大制动力可分析如下 假设前后滚筒半径相等且对称布置 假定车轮为刚性车轮 且不考虑水平力的作 用 则车轮在滚筒上制动时受力状态如图 2 1 所示 图 2 1 无约束状态下车轮与滚筒的受力图 由水平面力系的平衡条件可得 0cossinsin 2121 TTNN 2 1 0sincoscos 1221 GTTNN k 2 2 0 21 rTTMT 2 3 根据车轮与滚筒的附着条件 其可能测得的最大制动力为 6 NT 11 2 4 NT 22 2 5 式中 滚筒对轮胎的制动力 T1T2 滚筒对轮胎的支承反力 N1N2 轴重 Gk 制动力矩 MT 为车轮与滚筒之间的附着系数 安置角 车轮角速度 车轮半径 r 上列各式经整理后可得 2sin1 cossin 21 G N k 2 6 2sin1 cossin 22 G N k 2 7 由上式可见 由于 与的合力将把车轮压向后滚筒 随着制动力矩 T1T2Gk 增加 越来越大 而越来越小 当趋近于 0 时 即意味着车轮开始脱 MTN2N1N1 离前滚筒 此时上述的平衡式可改写为 0cossin 22 TN 2 8 7 0sincos 22 GTN k 2 9 当车轮抱死时 则由上式可得 NT 22 sincos max2 G N k 2 10 此时 车轮在滚筒上制动时可获得的最大制动力为 sincos max2max G TT k 2 11 由于上式分母的值总是大于 1 所以在上述条件下 试验台所测得的制动力始终小 于 Gk 在滚筒装置的设计中 为了使车轮不脱离前滚筒 即要求 0 则由的表达 N1N1 式可知应使即安置角 但在实际测试中 由于车轮系统不可能是 tan tan 1 刚性系统 水平力也不可能为 0 因此 即使在满足的试验台上测试时 tan 1 车轮仍可能出现脱离前滚筒的现象 但安置角较大时 试验台较稳定 2 2 确定滚筒结构 2 2 1 滚筒直径和长度 滚筒的直径直接影响到车轮与滚筒的接触状况 直径太小时车轮与滚筒的接触面 积减小 比压增大 车轮变形增大滑转率增大 滚动阻力大 在高速下会使传递功率 损失 车轮温度升高加快 选择大直径的滚筒是有利的 因为滚筒曲率半径 2015 大 车轮在滚筒上运转象在道路上行驶时一样 滑转率小 滚动阻力小 因而测试精 度高 但增加滚筒直径会增加成本 因而试验台滚筒直径一般应为 d d k 6 04 0 0 式中 为滚筒直径 为车轮直径 d0dk 滚筒长度主要取决于被测车型所用轮胎的结构参数及试验台的通用性 对于一般 情况下滚筒长度为左右 m1 参考 BD600 型制动试验台及 DCG 10A 型底盘测功机滚筒结构参数 BD600 型制动试验台 最大轴负荷 2500KN 最大制动力 8000N 滚筒直径 205mm 8 滚筒长度 700mm 中心距 456mm DCG 10A 型底盘测功机 最大承载质量 10000kg 最高试验车速 120km h 滚筒直 径 x 长度 370mmx1000mm 滚筒轴距 600mm 所以初定滚筒半径 长度 mm r 110 mml800 2 2 2 滚筒中心距 一般来说 底盘测功机前 后滚筒后中一个作为测试滚筒与加载装置联接 另一 个则可以自由转动的支撑滚筒 图 2 2 表明了驱动轮在汽车试验时的受力情况 当驱 动力以力矩带动滚筒旋转时 车轮受到滚筒对它的反力 T 的作用使驱动轮有向前 Mr 移动的趋势 从而增大 减小 在车轮与滚筒间附着系数为定值时 附着力 N1N2 正比于正压力 因此 把前滚筒作为测试滚筒比把后滚筒作为测试滚筒有利与在车轮 与滚筒间不产生滑移的情况下传递更大的牵引力 滚筒间距 L 的大小对于车轮于滚筒间所能传递的最大牵引力也有影响 此外 滚 筒间距还影响到汽车试验时的稳定性和驶出方便性 图 2 2 测功试验时驱动轮的受力图 测量范围是中小型车 选取中型车 CAT6570EC1 为计算基准 车轮半径 mr32 0 设定车轮与滚筒半径之间的附着系数为 安置角初定为 则滚筒中心距8 0 28 参考资料取 此时修正安置角 mmrl r 404sin2 mml400 7 27 2 400 arcsin r r 结论 取滚筒中心距 CAT6570EC1 车轮安置角 mml400 7 27 9 2 2 3 滚筒表面状况 滚筒的表面状况直接影响到车轮与滚筒的附着状况 影响其测试能力 为提高滚 筒的附着系数 目前小直径滚筒 大都采用带槽滚筒 通过槽齿的几何参数优化 来 提高其附着能力 但这种带槽滚筒测试时 对轮胎的损伤比较厉害 因此在滚筒直径 较大时 趋向于采用带涂复层的光滑滚筒 可使摩檫系数增大到 0 75 以上 本设计采 用表面粘砂滚筒 摩檫系数取 0 8 2 3 稳定性验算 2 3 1 制动力验算 对于中型车 取 0 6 根据车轮受力情况如图 2 3mr32 0 Gk 地 F 地 所示 在水平面力系可以列出下列平衡方程 F NN cossincossin 21 2 12 GNN k sincossincos 21 2 13 图 2 3 制动试验时车轮的受力图 MT 化简得 KN F G N k 4 9 2sin1 sincossincos 21 10 KN F G N k 0 16 2sin1 sincoscossin 22 车轮总制动力 T KNKNT NN 1632 20 0 164 98 0 21 综述 采用双滚筒制动对中型车满足要求 对于小型车选取 红旗轿车 此时 安置角mr275 0 KN Gk 9 1102752 400 arcsin 2 arcsin 0 r r L 3 31 此时总制动力 也满足要求 KNKN F T Gk 7 61 7 2cos2sin sincos 所以本试验台采用单滚筒制动 在测试能力上可以满足技术要求 2 3 2 稳定性验算 测试车辆在试验台上进行制动力测试 底盘测功时 实际操作过程中一般都会采 用三角木楔住非检测车轮 以使制动时静摩擦力增大 因为检测的目的是检测制动器 的制动性能 看能否达到安全行驶的基本要求 这与汽车在路面上行驶制动情况没有 关系 采用三角木楔可以保证汽车在测试是不会脱离试验台 稳定性可以得到保证 且不会影响测试结果 11 3 加载装置的选型 3 1 选择测功机 通过调研可知 加载装置是用来吸收和测量驱动轮上的功率和牵引力 常用的有 水力测功机 电力测功机和电涡流测功机三种 目前底盘测功机上大多采用电涡流测 功机 这是由于它测量精度高 振动小 结构简单和使用维修方便等优点 并且具有 宽广的转速范围和功率范围 这种测功机主要由定子和转子两部分组成 定子四周装 有激磁绕组 转子的轴和试验台主滚筒相连 齿轮形的转子则在激磁绕组中转动 当 激磁绕组通过直流电时形成磁场 随着齿形转子的转动将使磁通量不断发生变化 因 而在定子中产生涡电流 该涡电流产生对转子起制动作用的磁场 于是对主动滚筒造 成一定的阻力矩 该阻力矩即吸收了汽车驱动轮的驱动功率 同时又对滚筒加载 只 要变动定子的激磁电流 就可以自由的控制测功机吸收的扭矩 因而能比较容易地实 现控制的自动化 定子中因涡电流产生的热量通常采用风冷或水冷方式进行冷却 所 以电涡流测功机在底盘测功试验台上应用比较广泛 因此本试验台采用风冷式电涡流 12 测功机 3 2 滚筒与加载装置的匹配 3 2 1 加载装置的最大吸收功率 选择测功机时 应使试验台所需的加载特性曲线包络在测功机外特性曲线之内 如图 3 1 所示 试验台所需的加载功率可按下式确定 NNNNN ToppfTPc 3 1 式中 消耗于汽车传动系的功率 NTP 消耗于车轮在滚筒上克服滚动阻力的功率 Nf 试验台传动面构所消耗的的功率 Np 试验台测功机吸收的功率 NTop 假设车轮在滚筒上的滚动阻力系数与道路行驶时的滚动阻力系数相等 并使台试 消耗的功率等于路试消耗的功率 则在等速时测功机所需要的功率为 NNNN pfnTop 3 2 式中 汽车等速运行时克服空气阻力所需的功率 N 克服汽车从动车轮滚动阻力所需的功率 Nfn 图 3 1 滚筒与加载装置匹配曲线 1 电涡流测功机外特性曲线 2 试验台的加载特性曲线 13 试验台传动机构所消耗的功率 Np 当汽车在加速运行时 NNNNNNN jppjnjfnTop 3 3 式中 加速时 克服汽车运动质量的惯性阻力所消耗的功率 Nj 克服汽车从动轮滚动阻力所消耗的功率 Njn 克服试验台旋转质量的惯性阻力所消耗的功率 Njp 在粗略计算时 加载装置的功率可按下式选用 cT cTopNN 3 4 式中 汽车传动系统传动效率 一般取 0 85 0 90 T 试验台的传动效率 一般取 0 80 0 85 c 3 2 2 确定增速器传动比 i 汽车在底盘测功机上试验时 加载装置能否正常稳定的工作 除与最大吸收功率 有关外 还取决于传递到加载装置的功率和转速的关系曲线是否在加载装置的包络线 之内 如图 3 1 所示 为此 常常需要在滚筒机构与加载装置之间设置具有合理传动 比的增速器 但是 由于底盘测功机所测车型繁多 要绘出测试每一种车型时的加载装置吸收 的功率与转子转速之间的关系曲线并检查这些曲线是否全部在加载装置特性曲线所包 络是非常繁琐的 在实际考察加载装置与滚筒机构的匹配时 可以求出每种车型在测 试其最大功率和最大扭矩点功率时传递到加载装置的功率和转速 在传递到加载装置 的功率小于其最大吸收功率的前提下 还须检查加载装置转速的分布范围是否位于其 功率 转速特性曲线上最大加载扭矩开始点的转速至最高允许转速的中部 n1n2 3 2 3 滚筒与加载装置的匹配 测试时滚筒的最高车速 最大试验车速 hkm 120 表 3 1 试验车型技术参数 车型 rpm kwP nN rpm mNM nn rpm KN n N n m i0r0 14 CAT6570E C1 3200 70 1800 235 1800 3 44 5 8330 32 上述车型加在滚筒上的功率和转速分别为 1 ig cT ctopNN 3 5 取 0 87 0 83 则有 T c 表 3 2 试验车型匹配参数 车型 rpm kw n rpm kw Nm CAT6570EC 1 1596 55 50 7 987 32 由以上数据可得滚筒与加载装置的特性匹配曲线 图 3 2 滚筒与加载装置特性匹配曲线 1 DW100 测功机外特性曲线 2 滚筒与加载装置匹配特性曲线 由上图可看到传递到加载装置的功率和转速的关系曲线 2 在加载装置的包络线 1 之内 所以选择 DW100 型测功机不需要变速装置 合理确定滚筒机构设计参数可减小车轮在滚筒上的滚动阻力 增大所能传递的驱 动力并保持测试时驱动轮的稳定性 15 4 部分传动系统设计 4 1 电机的选择 4 1 1 确定电机功率 根据公式计算所需电机功率 3600 max v p FFfxb 式中 最大制动力 Fxbmax 16 滚动阻力 Ff 滚动阻力系数 f 测试车速 取 0 3km h v 传动系总效率 取 0 7 过载系数 取 1 1 根据设计技术要求确定数据可得 11 25 0 0150 2 22 f G fKN F max 8 xb KN F 所以电机功率 3600 max v p FFfxb kw07 1 7 03600 10001 13 02 08 4 1 2 确定电机转速 根据反力式制动试验台的实际要求 测试转速非常低 因而对减速器的传动比要 求比较高 所以选用同步转速为中等的 1000 满载转速为 940的电机 rpm n rpm 4 1 3 确定电机型号 由上述计算结果可知 选取 Y100L 6 型三相异步电机 其主要参数如下 表 4 1 Y100L 6 型电机参数 满载 型号 功率 kw 转速 rpm 电流 A 效 率 功率 因数 堵转转矩 额定转矩 堵转电流 额定电流 最大转矩 额定转矩 Y100L 61 5 9403 9777 50 742 06 02 0 其主要尺寸 输出轴径 D 28mm 长度 E 60mm 座中心高 H 100mm 4 2传动比的计算与分配 4 2 1 总传动比i 由滚筒的线速度 测试车速可知 滚筒的转速 所hkmv 3 0 min 2 7 2 60 1 r r v n 以 总传动比 6 130 2 7 940 1 n n i 4 2 2 传动比的分配 17 根据调研结果 设计的减速器为蜗轮 直齿圆柱齿轮减速器 总传动比为 6 130 i 设蜗轮蜗杆传动比为 直齿圆柱齿轮传动比为 查 机械设计 课程设计 可知 iwig 所以 取 6 22 满足要求 则此时总传动比 i ig 06 0 03 0 8 79 3 igigiw 由代入及就可以得测试车速修正为132622 iiigw i n n i 1 r v n 2 60 1 0 295km h 4 3 传动齿轮设计 4 3 1 预期寿命 预期使用寿命为 15 年 每年工作 200 个工作日 没天工作 5 小时 则预期工作时 间 h Lh4 3 2 蜗轮蜗杆设计 由于蜗轮蜗杆传动的滑动速度比较大 摩擦和发热剧烈 因此要求蜗轮蜗杆副材 料具有较好的耐磨性和抗胶合能力 计算项目计算与说明主要结果 选择材料及热 处理方式 确定齿数 蜗杆材料选用 45 钢 表面淬火处理 齿面 硬度 45HRC 蜗轮材料选用 FAlC e Z u 3 10 砂模铸造 确定蜗杆齿数 由 机械设计基础 表 11 2 z1 计算项目计算与说明主要结果 18 蜗轮转速 按蜗轮齿面接 触疲劳强度确 定主要参数 蜗轮传递的转 矩 mN T 2 确定载荷系数 K 确定许用接触 应力 H 确定弹性系数 确定蜗杆模数 m 和分度圆直 径d1 取 2 则 44 z1zizw12 442 min 7 42 22 940 1 2 r i n n w 根据 机械设计基础 式 11 18 md 2 1 确定主要参数 H E K z Z T 2 9000 2 2 由 初取则由 机械设计基2 1 z 80 0 础 式 11 12 得 7 42 80 0 5 1 95499549 2 2 n p T ed 4 268 mN 由 机械设计基础 表 11 8 查得 9 0 KA 因工作比较平稳变化较小 蜗轮材料软易磨损 取 则0 1 kV 0 1 K 0 9 KKKVA K 1 0 1 0 0 9 由估计的滑动速度 查 机械设计sm vs 2 基础 表得 PaH M210 弹性系数 p z a E M156 根据 H E K z Z Tmd 2 9000 2 2 2 1 9000 619 7 查9 0 21044 156 2 4 268 mm 3 2 z1 44 2 z min 7 42 2 r n 268 4N m T2 K 0 9 mmm4 mm d 40 1 19 机械设计基础 表 11 1 得 mmmmm d 40 4 1 计算项目计算与说明主要结果 验算相对滑动 速度及总效 vs 率 由得 2 0 40 24 tan 1 1 d z m 3 11 20m s 查 机械设计基础 cos10060 11 nd vs 表 11 5 得 则此时涡轮蜗杆传动总90 3 v 效率 v tan tan 96 0 95 0 96 0 95 0 原假设不 747 0 739 0 09 3 3 11tan 3 11tan 8 0 符合 取 74 0 74 0 20 验算涡轮齿根 弯曲强度 确定Y F2 确定许用弯曲 应力 F 确定Y N 验算 当时 5730 75KW 故采用 20A 链条 节距 p 31 75mm 由式 13 21 2 12 2 2 2 0 210 zz a zza L p p p 4217 75 31 400 2 17 1 z 17 2 z KW pc 1 1 mm P 75 31 42 Lp 计算项目计算与说明主要结果 验算链速 链轮分度 圆直径 链轮齿顶 园直径 齿根园直 由式 13 19 sm p v nz 06 0 100060 1 775 3117 100060 11 mm z p d 4 176 17 180 sin 75 31 180 sin mmpd dda 197 0 1975 3125 1 4 17625 1 1 smv 06 0 mmd 4 176 mm da 197 45 径 mmd ddf 4 157 0 19 4 176 1 mm df 4 157 结 论 本设计是通过调研对目前汽车性能单项试验台进行分析 比较的基础上 运用所 学知识和查阅有关资料设计出一种集动力性 制动性 车速表试验于一身的多功能汽 46 车性能综合试验台 对以下几个方面进行研究和探讨 设计方案方面 在对汽车动力 性 制动性 车速表校核等试验装置的调研基础上 结合各装置的优缺点 提出多种 设计方案 综合比较结合设计指导要求 最后选择双滚筒试验台 机械设计方面 机 械传动部分设计为设计的主要内容 通过查阅资料和参考同类型的试验台 确定滚筒 尺寸并进行验算 减速器的设计为此部分设计重点 作了详细的计算与说明 工程图 纸方面 在设计计算的基础上 绘制了试验台总装