【《汽车减速器总成磨合机机械结构设计》7300字】

汽车减速器总成磨合机机械结构设计摘要变速箱是一辆汽车的重要部件。传动装置只有在无负载条件下才能工作，而且有关工艺需要经过特殊的试验。齿轮箱是传动系的关键部件，齿轮箱的工作特性对传动系的整体运转效率、寿命等诸多问题有着直接的影响。由于齿轮传动系统各部件的转矩、外径都存在着很大的差别，所以对齿轮传动系统的特殊的机械设计进行了深入的研究。在此基础上，提出了采用合适的研磨装置及研磨方式，以达到最大程度地满足车辆的使用需求，从而提高车辆的工作效率。论文按有关指标对整个加工系统进行了合理的划分，并着重对试验台、液压泵站和机床机构等进行了详细的设计。为了使机床在研磨工艺中达到特殊的要求，对机械头架及有关的常规系统进行了高效的设计。关键词：汽车：减速器总成：磨合机：机械设计目录1引言 引言1.1研究背景与意义从当前实际使用情况来看，很多汽车的齿轮箱在实际使用中都存在着因反冲、漏油或过热等引起的失效现象，严重地影响了汽车的使用寿命。为了最大限度地降低进入市场的劣质品，改善产品的品质，必须研制出一套针对劣质品的吸气系统，并对其安装过程进行详细的分析和监控。与进气系统配合，可为桥架总成运行过程中所引起的噪声及机油温度提供精确的数据。他们为员工精确地评价桥架总成中的工艺、变速箱以及有关的构造，并在适当的时候进行改善，从而改善设备的性能，降低设备失效的可能性，从而降低制造费用。1.2国内外研究现状在汽车行业普遍重视变速器高效节能问题的今天，国内外研究人员从理论分析入手，研究了齿轮搅油损失形成的机理。减速器作为一种重要部件，其工作性能直接影响着整个传动系统运转效果与寿命等诸多问题。搅油损失的理论研究中存在着一些困难：1.齿轮箱在运行过程中，箱体内润滑油和空气受齿轮自旋的影响，互相混合，产生伪单相流，其内部流场力学特性比较复杂；同时箱体中的压力场也十分复杂。2.齿轮搅油可散失热量，造成啮合区温度剧烈变化，继而对润滑油密度及其它特性参数产生影响。目前关于齿轮箱内的搅油损失研究多采用实验测量或数值模拟相结合的方式。学者们鉴于以上的研究困境，对齿轮箱中油液流动状态和能量变换作了科学抽象和简化，由此得到搅油损耗理论模型。Diab等人建立了齿轮泵油CFD模型，该模型可以求解有关齿侧间隙中油流体积改变的连续性方程，研究结果表明由于啮合区泵出润滑油造成功率损耗，是总功耗产生的主要原因，且高速工况比例较高。Changenet等提出了六档手动变速箱功率损失的热网络预测模型，并对其进行了仿真分析，他们综合考虑齿轮摩擦损耗，轴承损耗、油剪切损耗及搅油，还研究了手动变速箱在不同转速，扭矩下传动效率的变化，与此同时，他们还使用变速箱试验台来验证预测模型是否准确。Seetharaman等以齿轮搅油损失形成机制为对象，给出了齿轮副搅油损失预测计算模型，在此模型中，搅油损失被划分为单个齿轮作用于流体引起的周面和端面阻力损失，啮合区域泵油损失，他们也用齿轮效率试验机测定搅油损失，证明计算模型是可靠的。Dai等以流体力学为基础，对螺旋锥齿轮空载损失进行分析，推导得到考虑风阻影响的空载损失解析模型，模型结果和公布的几组试验结果符合得较好，由此证明该解析模型是合理的。阚振广，马彪提出空载和加载工况车辆传动装置功率损失的计算模型，研究表明，搅油损失和离合器带排损失为传动机构主要功率损失。章刚和韦博为定量变速器搅油阻力矩，提出以齿轮搅油力学预测模型，还介绍了搅油损失系数，以校正预测模型，预测结果和试验数据的误差均在合理的范围内。郭栋等选了高速运转的直轮齿副，提出一套搅油损耗预测计算模型，模型中没有考虑风阻的影响，把齿轮搅油的损失分为三部分：齿轮端面的油阻损耗、齿轮周面的油阻损耗和轮齿的挤压损耗，并用多工况台架试验验证计算模型的有效性。1.3研究方法文献分析法。我在明确了研究问题，以线上为主，线下为辅，开展文献调研。线上，一是以各类电子资源数据库为主的学术论文检索，使用较多数据库为CNKI，万方等、中文科技期刊等。对比分析方法。本文对国外有关理论研究结果进行比较分析，并总结经验教训。2磨合机机械设计参数及要求伴随着我国社会经济快速发展，民众消费水平不断提高，整个汽车行业显示出广阔的前景，汽车保有量亦呈逐年上升趋势。但由于传统的燃油车以化石能源为燃料，将产生大量的废气，让人们享受到便利生活，能源危机问题和温室效应导致气候问题越来越严重，对民众生产和生活造成巨大影响和伤害。同时作为纯电动汽车的结构也比较简单、传动系统部件较少、能量转化率高，真正实现零排放，零污染新能源汽车，逐渐成为解决能源骤减和环境问题的有效手段之一，因而受到各国政府关注，已成为今后汽车工业界重点关注的领域。基于以上考虑，我国政府先后颁布了很多的文件与政策，不遗余力鼓励和促进新能源汽车产业发展，并列入“中国制造2025”重点产业领域，促进了我国新能源技术持续改进。发展清洁、高效电动汽车，已经成为中国汽车产业绿色发展重大战略举措与必然趋势，有助于碳的碳中和。前置后驱动车辆，又俗名叫后桥，它的作用主要是把发动机经传动系转来的驱动力，根据需要传给驱动轮。驱动器及与之相关的组件主要包括上下摆臂联结组件，减速器和传动轴等、制动器和支承轴总成组成等等。桥壳内穿过半轴，半轴与差速器联动。驱动桥作用可作以下概述川：其一是建立在比较合适减速比的基础上，能够同步进行汽车自体动力性和经济性的增强；第二，能形成可差速的效果，以此来确保车辆在凹凸路面上调节方向或者运行时的安全性，轮胎很少发生甚至没有发生拖滑：与水平地面所成间隙大，本实用新型能够保证车辆具有高度通行性；具有减重功能，继而减轻汽车自体的重量。本文选MAN系行车装置中减速器装置中所设置磨合设备进行分析。装置输入转速，大部分时间设置在600~1300r·min-1。整个磨合过程可达到无级化调速的目的，输入扭矩对上述工艺起主导作用，要求它必须>100nm。这种磨合设备通常都安装有智能加油装置，能够作为加油装备，在轮边和桥包运转中适时提供燃油，实际的操作过程比较简单，给调换操作带来了更多的便利性，鉴于该装置润滑油可重复使用，有利于降低资金投入量。另外在设备的规划设计中，还要保持板簧中心间距在800~1500mm以内，轴中心高程800~1000mm为宜。3磨合机机械的主要设计内容与方法在使用复原总成测试平台时，样品被固定在一种专用的固定装置上，并由液压缸夹持和加压。备用轮胎被一个液压缸带动，刹车轮在两侧相对而立。微机将数据传输给PLC，并起动主驱马达。该电动机采用电磁式控制，由两套电磁式离合器将动力传至两只飞轮及摩擦轮。能量由后备轮传送至制动滚筒和最终传动装置。当刹车时，该离合器会自行松开或发出报警信号。通过对飞轮的转动来仿真汽车在行驶过程中所获得的动力和变速。转矩进给速度传感器对摩擦转矩和速度信号进行测量，压力传感器对制动气室中的输入气压和制动力信号进行测量，噪音传感器是对运转时产生的噪音声压信号进行测量，而温度传感器则是对刹车鼓、主减速器轴承和油封的温度信号进行测量。在检测时，由PC机处理、评定、显示、存储数据，对于不合格或不正常的状况，会有语音及视频报警。再将输入的信息传给PLC,PLC对各元件的动作进行控制。测试时，PC将收集的相关数据进行处理，评判、显示及存储、超标及异常声光报警等。主传动电动机两台，一台液压泵电动机，一台气泵电动机，一台是润滑泵电动机，一台鼓风机电动机。其中，主传动电动机都是10kW或更高三相笼型异步电动机，要用降压起动，启动时，电动机定子绕组加电压减小，当电动机启动时，电压回到额定值，使其工作于额定电压以下，限制启动电流，降低了启动过程中负载电压受到的冲击。剩余电动机为容量小于10kW的三相笼型异步电动机，启动时为直接启动的工作模式。3.1减速器试验台针对汽车减速器磨合机进行了分析和研究，因双级减速器内部结构复杂，当试验方案不同时，不便于拆卸减速器，因此，双级减速器的整体试验台架的试验探究是比较困难。基于以上考虑，本论文采用高速减速器试验台开展了测试工作，它的实物布置图和原理图见图1、图2。1.磁粉制动器；2、6.扭矩转速传感器；3、5.联轴器；4.减速器；7.驱动电机；8.变频柜图1高速减速器试验台实物布置图图2试验台原理图（1）上位机系统上位机系统由工业计算机组成、变频柜与信号采集卡三大部分。系统可通过控制软件对电控监测系统的驱动电机下达命令，同时对信号采集卡采集的温度，扭矩和转速等多种信号进行显示。（2）动力驱动与监测系统动力驱动及监测系统由扭矩转速传感器组成、驱动电机，温度传感器三大部分。其中，所述驱动电机与所述支座固定连接，且与所述上位机连接，能实现高转速减速器旋转驱动；扭矩转速传感器能够对齿轮减速器输入端与输出端的扭矩和转速进行监测与测量，传感器最大转矩范围为±50N·m，精度为±0.0001N·m；温度传感器能够检测油液的温度，一旦油液温度高于试验条件规定的范围时，然后停止测试，使油温降低，然后再继续测试。（3）机械系统就机械系统而言，主要分联轴器、磁粉制动器及减速器三大部分。其中，减速器内测试件采用单级直齿轮副，就是实验中的研究目标，齿轮副的参数见表1。表1齿轮副参数齿轮齿数模数（mm)齿宽（mm)压力角（o)主动齿轮2522420从动齿轮5022420在对高转速减速器的内部流场进行实验研究时，使用已有扭矩转速传感器，易测得数据有扭矩值，转速值等，故本次试验将以研究不同输入转速、以浸油深度范围内减速器搅油功率损失为主要研究工作，制定了相关试验方案。为了提高测试效率，采用了高精度扭矩转速传感器对被测减速器进行实时监测。高速减速器台架试验工作油液选机型75W-90型润滑油，认为油温高于50°C时，将使温度传感器精度降低，对试验测量不利，所以，试验温度定为40°C。为了验证所设计润滑油在实际应用中其性能是否满足相关标准要求，通过对不同类型润滑油进行了一系列的理化分析以及摩擦磨损试验。该型润滑油在油温40°C条件下，其密度及运动粘度参数见表2。表2油液物性参数表因考虑不同输入转速，浸油深度等因素，减速器搅油过程中功率损失变化规律，针对这2个影响因素拟定出相应试验工况见表3，各浸油深度在不同输入转速时，各与试验工况相对应。为了提高测试效率，采用了高精度扭矩转速传感器对被测减速器进行实时监测。其中，浸油深度0mm、-10mm和-20mm表示试验时润滑油的深度水平分别位于齿轮副的中轴线上、中轴线下10mm，中轴线下20mm，特定初始状态浸油深度图见图3。表3试验工况图3试验中的初始浸油深度在测试时，减速器输入转速由上位机系统控制，在测试工况下按一定转速增量逐渐提高至目标转速。通过改变各个参数来研究它们对各工况下传动系统搅油功率损失大小的影响程度以及变化规律。试验台工作一定时间，使减速器中润滑油温度满足测试要求，当输入转速到达稳定状态时，系统为稳态温度，着手收集试验数据。为了保证试验过程中测得的扭矩和功率值能够准确地反映出实际工况中电机的运行状况，对试验过程中采集到的所有信号分别采用不同方法处理。针对扭矩数据获取问题，考虑了各输入转速下以60s为间隔的测试。对采集得到的数据分别采用最小二乘法和多项式拟合法拟合出对应于不同输入转速下的误差曲线并计算其标准差。在这之前，首先在一个较长时间段内测试扭矩数据采集情况，这样就保证了试验台在各输入转速工作60s时段内实测扭矩数据可看作稳态数据。通过对整个过程中不同时刻扭矩值进行分析，得出各阶段扭矩均值和方差变化曲线。选择后20s扭矩数据在时域内平均，所得测量平均值就是减速器所受扭矩。3.2试验台箱体多用减速器壳来执行试验台架设计任务。具体设计阶段，研磨台箱体内两端部均按顺序加工制作了四个1M8规格螺纹孔，采用10.9等级的M8内六角螺栓与连接轴连接、研磨台箱体间建立衔接关系，然后通过滚动轴承和连接轴连接、轴承支架达到联接的目的。在上述的设计过程当中，主减速器高速率研磨时产生的热也需要考虑，为了避免轴承烧损问题发生，建议在主减速器工作时，在试验箱内加入适量的齿轮油，必须附加油设备，故需要在某连接轴上开加油孔，给研磨阶段向试验台箱注入齿轮油，创造了方便的条件。欲将主减速器切实地牢固地固定在对应的试验台箱体中，则需要在相应的箱体上开一定的位销孔，然后，在销孔中设置定位销。由于箱体与支撑架之间为联接固定，提出了在支架轴承固定处应设计位置利于固定的销套管。为了保证支撑架具有较强的承载箱体和主减速器构件自体重量以及在试验研究阶段所形成冲击力的能力，需要在支撑架体两端各焊一块16mm厚钢板，其功能在于增强支撑架强度。采用螺栓衔接方式，将支撑架和底座设施相连接，焊接侧板与配套主板。为了确保支撑架在加工和制造过程中，必须把加工时机定在框架焊接工序之后，并且对轴承档的配合方位角规格尺寸进行严格监督和控制。3.3床体结构在磨合机设备设计中，机床结构是一个重要依据，床身的结构与设备的强度有关、使用年限的长短。为了更加有效地提高设备的强度值，即便是处于受力状态下形体也不发生显著改变，就需要在实践中必须严格按照有关工艺标准的要求进行处理，争取设计成T形的盒状。选用20钢板，对箱体和底座进行了制造和加工，这类材料持高度焊接性能，能够获得整体性拼装焊接效果，对于焊缝处建议采取角焊的形式。在具体的焊接过程中，必须确保焊缝表面的凭据，光滑和平整，避免了裂纹，气孔的形成、断续和其他质量问题。完成机床设备的整体焊接之后，应采用地脚螺栓，使之牢固地固定于规定的地面。在设备工作台的合适位置安T型槽，为工装所处的方位角在后期的动态调整创造了方便的条件。主电机应安装于机床内，并且对变频调速进行了科学的规划和设计，在等速同步带的支持下，平稳地将设备转矩集成到主轴箱内，在上述整个传送过程中，都应保持装置安稳。另外在机床设备的后期安装中，要以机床现实条件状况为基础，在合适的位置增加防护罩，一方面，保证了设备的各个部分都得到了有效的保养，另一方面，有利于提高整体的美观性。3.4主轴箱主轴箱作为磨合剂中最核心的设备，以整体焊接结构为依据，实施主轴箱设计任务，这个设备是通过螺钉连接到一个特定的平台上的。在安装头框架时，应采用深槽滚珠轴承，以满足电动机的转速及负荷转矩需求。利用同步带，头架上的主电机将所产生的扭矩传递到主轴的后端，主轴以传递扭矩为载体，从而达到与桥组件内法兰的高效连接，这就是制动作用，十字形驱动轴和安装在单元内的楔形吊具，可以抵消桥总成在现实运转阶段由于异常情况所形成的轴向载荷，这就可以确保该装置在达到由不同桥总成所制定的磨合标准所需要的条件，使设备传动过程安稳性最大化。3.5传动系统在特定的设计阶段，要兼顾以下几个方面：（1）科学地选择输送带型号：在各种传输结构中，链条上，同步带上、通常采用V带和平带等传动。就上述传动形式而言，同步带所持适用性强，在使用时，性能波动性不大，不需要共同使用润滑剂，所成转矩损失亦较低。根据磨合机在现实运转时对队传送力矩的要求，并结合使用场地的实际情况，以及参照不同的传输皮带所持的性能和适用的条件，选择最合适同步传送带，该装置所选同步传送带安装有H型梯形齿，周节距12.7mm，顺序是基础可以达到更好的传送效果。（2）同步带传送有关测算工作等内容：以上已提到，电机的输入转速在600~1300r·min-1之间，根据实况制定了选择齿数为28同步带，根据电机和主轴的轴径，对轴内孔的规格进行规划。就现实设计而言，要严格按照过盈配合的规范要求进行，对设备的加工范畴进行合理设置。结合目前所掌握传动比情况、电机功率及其他参数，建立合理测算方法和公式，然后对传送带的分类进行了科学的甄别。（3）科学整顿，同步制造：根据同步带所在方位角，对装置设计和安装过程进行了合理的整顿，必须设计一套有针对性的方案、更具创造性的设备，以现实运转同步带，输送带为目标，落实整改措施，保持和推动它安稳的运转过程，使传动阶段的扭矩损失量最小化。3.6液压泵站以磨合机在野外工作的实际需要作为标杆，对系统运转功率进行合理规划、压力，流量等多个参数，然后根据液压设备具体运行要求和规律，科学地选择系统内部的控制元件来进行仪表、主要有电机泵和控制阀，对于所选元件装配，调试，确保系统运行时，不会出现漏油的不良现象。在液压泵站的设计中，要综合考虑桥总成各系统在现实运转时油量的多少，设置好系统总流量，力求和设备真正运转需求统一起来。对整个体系来说，有很多工况需加油，故建议泵出口的位置至少安装2支注油枪，给注油加油的工艺创造了方便的条件。在系统的设计阶段，安全阀也需要加装，为了确保液压系统能够长期处于安全状态、在平稳运行条件下，使得系统的操作过程更具有便捷性，有利于提高电泵使用年限。

4结语在完成磨合机设备的制造工艺后，要求有比较高强度对应磨合实验，以此确保该装置的各项使用性能均十分良好，与此同时，液压泵站系统、机械传动装置和实际工作情况都非常平稳。在进行减速器总成磨合机设计