二次調(diào)節(jié)扭矩伺服加載試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)說明書[帶圖紙]

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　1 緒論52</b></p><p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外二次調(diào)節(jié)技術(shù)研究發(fā)展概況52</p><p>　　1.2 車輛輪橋加載系統(tǒng)概述63</p&g

2、t;<p>　　1.2.1 開放式加載系統(tǒng)74</p><p>　　1.2.2 封閉式加載系統(tǒng)74</p><p>　　1.3 二次調(diào)節(jié)加載系統(tǒng)原理與特點(diǎn)96</p><p>　　1.3.1 原理96</p><p>　　1.3.2 特點(diǎn)107</p><p>　　2 總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)118&l

3、t;/p><p>　　2.1 試驗(yàn)臺(tái)各部分組成及其功用118</p><p>　　2.2 模擬加載系統(tǒng)原理118</p><p>　　3 驅(qū)動(dòng)變速箱的設(shè)計(jì)1411</p><p>　　3.1 傳動(dòng)方案的確定1411</p><p>　　3.2 最大轉(zhuǎn)矩的計(jì)算1512</p><p>　　3

4、.3 齒輪的設(shè)計(jì)1613</p><p>　　3.3.1 選擇齒輪材料1613</p><p>　　3.3.2 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)1714</p><p>　　3.4 軸的設(shè)計(jì)2420</p><p>　　3.4.1Ⅰ軸的設(shè)計(jì)2421</p><p>　　3.4.2 Ⅱ軸的設(shè)計(jì)2623</p>

5、<p>　　3.4.3 Ⅲ軸的設(shè)計(jì)2724</p><p>　　3.4.4 Ⅳ軸的設(shè)計(jì)2824</p><p>　　3.4.5 Ⅴ軸的設(shè)計(jì)2926</p><p>　　4 零件的強(qiáng)度校核3128</p><p>　　4.1 軸的強(qiáng)度校核3128</p><p>　　4.1.1 Ⅰ軸的校核312

6、8</p><p>　　4.1.2 Ⅱ軸的校核3330</p><p>　　4.1.3 Ⅲ軸的校核3734</p><p>　　4.1.4 Ⅳ軸的校核3936</p><p>　　4.1.5 Ⅴ軸的校核4340</p><p>　　4.2 軸承的校核4643</p><p>　　4.3

7、 鍵的校核4744</p><p>　　4.3.1 平鍵的校核4744</p><p>　　4.3.2 花鍵的校核4846</p><p><b>　　5 結(jié)論5047</b></p><p><b>　　致謝5148</b></p><p><b>　　

8、參考文獻(xiàn)5249</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展壯大，對(duì)各種汽車車輛的工作性能和可靠性等的要求也越來越高，尤其是在特殊路況和工作條件下運(yùn)行的越野，大型重載等特種車輛，這方面的要求就更高。對(duì)這種車輛來說，其總體工作性能和可靠性主要取決于它的發(fā)動(dòng)機(jī)和輪橋，發(fā)動(dòng)機(jī)為成型產(chǎn)品，其工作性能和可靠性等指標(biāo)

9、均已通過嚴(yán)格檢測(cè)，設(shè)計(jì)車輛時(shí)按要求選擇即可，而輪橋是另行設(shè)計(jì)的，因此為了提高車輛的工作性能和可靠性，應(yīng)將重點(diǎn)放在輪橋上。對(duì)于新設(shè)計(jì)制造的特種車輛輪橋，需要利用專門的高動(dòng)態(tài)性能固定試驗(yàn)臺(tái)對(duì)其進(jìn)行模擬加載試驗(yàn)，檢測(cè)各項(xiàng)工作性能和可靠性指標(biāo)是否滿足要求。輪橋加載試驗(yàn)臺(tái)，由恒壓油源及管路系統(tǒng)、模擬加載系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)械臺(tái)架四部分組成。恒壓油源為整個(gè)模擬加載單元提供恒定壓力，同各種液壓元件及管路一起構(gòu)成恒壓網(wǎng)絡(luò)。</p><

10、p>　　關(guān)鍵詞：二次調(diào)節(jié);二次原件;驅(qū)動(dòng)變速箱</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Unceasing grows strong along with the automobile profession, and reliable and so on request is also getting higher and hi

11、gher to each kind of automobile vehicles' operating performance, particularly cross country which moves under the special state of roads and the working condition, the large-scale heavy load and so on special purpose

12、 vehicle, this aspect's request is higher. To this kind of vehicles, its overall operating performance and the reliability is mainly decided by its engine and the </p><p>　　Key word: Two adjustments; two

13、 original parts; actuate the gear box</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著汽車行業(yè)不斷發(fā)展壯大，對(duì)各種汽車車輛的工作性能和可靠性等的要求也越來越高，尤其是在特殊路況和工作條件下運(yùn)行的越野，大型重載等特種車輛，這方面的要求就更高。對(duì)這種車輛來說，其總體工作性能和可靠性主要取決于它的發(fā)動(dòng)機(jī)和輪橋，發(fā)動(dòng)機(jī)為

14、成型產(chǎn)品，其工作性能和可靠性等指標(biāo)均已通過嚴(yán)格檢測(cè)，設(shè)計(jì)車輛時(shí)按要求選擇即可，而輪橋是另行設(shè)計(jì)的，因此為了提高車輛的工作性能和可靠性，應(yīng)將重點(diǎn)放在輪橋上。對(duì)于新設(shè)計(jì)制造的特種車輛輪橋，需要利用專門的高動(dòng)態(tài)性能固定試驗(yàn)臺(tái)對(duì)其進(jìn)行模擬加載試驗(yàn)，檢測(cè)各項(xiàng)工作性能和可靠性指標(biāo)是否滿足要求。由于特種車輛輪橋的動(dòng)力輸入輸出軸數(shù)目多，功率大、工作參數(shù)變化范圍大，工況復(fù)雜多變，要對(duì)其進(jìn)行接近實(shí)際條件下的全面試驗(yàn)，在普通試驗(yàn)臺(tái)上是很難完成的。以往對(duì)較簡(jiǎn)單

15、的單項(xiàng)試驗(yàn)如疲勞壽命試驗(yàn)等，可在傳統(tǒng)的液壓式加載試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，但其功率消耗很大，效率很低。對(duì)稍復(fù)雜一些的綜合性能試驗(yàn)，可在電封閉加載試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，但在相同加載功率下，所用電器設(shè)備龐大復(fù)雜，另外雖然可實(shí)現(xiàn)功率回收，提高了效率，但由于其回收功率以電能形式回饋給電網(wǎng)，因而在動(dòng)載變化較大時(shí)，對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大，某些電器元件被燒壞的情況時(shí)</p><p>　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)電液伺服系統(tǒng)仿真與試驗(yàn)設(shè)備研究所，2003年利用二次

16、調(diào)節(jié)技術(shù)成功研制出“特種車輛輪橋加載試驗(yàn)臺(tái)”，其最大加載功率可達(dá)350kW，可模擬車輛行駛的各種復(fù)雜路況和工作狀態(tài)，對(duì)多軸輸入輸出的輪橋進(jìn)行各種綜合性性能試驗(yàn)，是一種理想的輪橋模擬加載試驗(yàn)設(shè)備，它是國(guó)內(nèi)成功應(yīng)用二次調(diào)節(jié)技術(shù)的首例成型產(chǎn)品。這種基于二次調(diào)節(jié)技術(shù)的加載系統(tǒng)，同傳統(tǒng)的液壓加載系統(tǒng)相比，可回收、儲(chǔ)存、重新利用能量，系統(tǒng)效率高；多個(gè)二次元件聯(lián)合工作，且其驅(qū)動(dòng)、加載功能可互換；數(shù)字控制靈活可靠，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能好。同電氣加載系統(tǒng)相比，功

17、率密度大、重量輕、安裝空間和安裝功率較?。婚]環(huán)控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，回收能量不改變形式而直接回饋給加載系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)的沖擊較小。</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外二次調(diào)節(jié)技術(shù)研究發(fā)展概況</p><p>　　二次調(diào)節(jié)技術(shù)是20世紀(jì)70年代末80年代初開始發(fā)展起來的一種新型靜液傳動(dòng)技術(shù)，近年來越來越受到人們

18、的重視，它在諸如大型加載試驗(yàn)臺(tái)、車輛傳動(dòng)、造船工業(yè)、鋼鐵工業(yè)等許多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，并表現(xiàn)出許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。由于這項(xiàng)技術(shù)的成功利用，使得液壓技術(shù)向前推進(jìn)了一大步。二次調(diào)節(jié)技術(shù)起源于德國(guó)，從事這項(xiàng)技術(shù)的研究也主要限于德國(guó)。目前國(guó)外從事這方面研究的單位主要有德國(guó)漢堡國(guó)防工業(yè)大學(xué)靜液傳動(dòng)和控制實(shí)驗(yàn)室LHAS、亞琛工業(yè)大學(xué)流體傳動(dòng)與控制研究所RWTH和博士力士樂有限公司(Bosch Rexroth GmbH)。國(guó)外該研究方向的代表人物主要有

19、德國(guó)漢堡國(guó)防工業(yè)大學(xué)的H.W.Nikolaus教授、亞琛工業(yè)大學(xué)的W.Backe教授以及力士樂公司的R.Kodak先生等。</p><p>　　1977年，H.W.Nikolaus教授首先提出二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)的概念。1980年，W.Backe教授和H.Murrenhoff先生開始利用單出桿變量油缸的二次元件進(jìn)行液壓直接轉(zhuǎn)速控制的二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研究。1981年，H.W.Nikolaus教授采用雙出桿變量油缸的二次元

20、件進(jìn)行液壓直接轉(zhuǎn)速控制的二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研究。在這種液壓直接轉(zhuǎn)速控制的二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，用測(cè)速泵來作為二次元件輸出轉(zhuǎn)速的檢測(cè)和反饋元件。由于測(cè)速泵的最小感知轉(zhuǎn)速較高，當(dāng)所要求的轉(zhuǎn)速低于最小感知轉(zhuǎn)速時(shí)，不能真實(shí)地檢測(cè)轉(zhuǎn)速值。因此，這種系統(tǒng)的調(diào)速范圍比較小，最低工作轉(zhuǎn)速也比較高。1982年開始研究液壓先導(dǎo)控制二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中有機(jī)液位移反饋調(diào)速和機(jī)液力反饋調(diào)速兩種調(diào)速形式。從1983年開始研究電液轉(zhuǎn)速控制的二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和電液轉(zhuǎn)角控制的二次調(diào)節(jié)系

21、統(tǒng)。在電液控制系統(tǒng)中，用測(cè)速電機(jī)作為二次元件輸出轉(zhuǎn)速的檢測(cè)和反饋元件，它的最小感知轉(zhuǎn)速低，系統(tǒng)的調(diào)速范圍大，消耗的能量少，系統(tǒng)的效率高。此后又有一系列關(guān)于對(duì)二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研究，其中有對(duì)單反饋和雙反饋電液轉(zhuǎn)速控制二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研究等。</p><p>　　1987年，F(xiàn).Metzner為提高系統(tǒng)的控制性能，提出了數(shù)字模擬混合轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)，將經(jīng)過電液力反饋轉(zhuǎn)速控制的二次元件作為被控對(duì)象，用數(shù)字PID控制方法，實(shí)現(xiàn)位置

22、(轉(zhuǎn)角)、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率控制。1993年，W.Backe和Ch.Koegl又研究了轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制的二次調(diào)節(jié)問題，其中包括對(duì)這種系統(tǒng)中兩個(gè)參數(shù)的解耦問題的研究。1994年，R.Kodak先生研究了具有高動(dòng)態(tài)特性的電液轉(zhuǎn)矩控制二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并在四輪驅(qū)動(dòng)車上進(jìn)行了實(shí)物試驗(yàn)。1995年，德國(guó)力士樂公司為德累斯頓工業(yè)大學(xué)內(nèi)燃機(jī)和汽車研究所研制了大功率、用于旋轉(zhuǎn)試件并接近于實(shí)際運(yùn)行條件的二次調(diào)節(jié)反饋控制試驗(yàn)臺(tái)。從此，這一技術(shù)開始逐漸應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際

23、中，并不斷地?cái)U(kuò)大應(yīng)用范圍。目前在德國(guó)，這項(xiàng)技術(shù)已進(jìn)入實(shí)用階段，在許多與液壓相關(guān)的領(lǐng)域獲得了成功利用。以力士樂公司為代表，在二次調(diào)節(jié)技術(shù)方面，具有多項(xiàng)專利技術(shù)，用于二次調(diào)節(jié)的二次元件和控制器等也有多種系列產(chǎn)品。</p><p>　　在國(guó)內(nèi)，從事二次調(diào)節(jié)技術(shù)的研究起步較晚，直到20世紀(jì)80年代末才開始這方面的研究。1989年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的謝卓偉博士首先對(duì)二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理及其機(jī)液，電液調(diào)速特性進(jìn)行了理論分析，并于

24、1990 年在哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程系液壓傳動(dòng)與氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的試驗(yàn)臺(tái)上，用單片機(jī)組成閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究，提出了用變結(jié)構(gòu)PID控制算法來控制二次元件的轉(zhuǎn)速，并取得了一定的成果。1992年，蔣曉夏博士對(duì)二次元件的模型進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化，同時(shí)研究了用微機(jī)控制的二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并引入了僅需要輸入輸出信號(hào)的二次調(diào)節(jié)全數(shù)字自適應(yīng)控制系統(tǒng)。浙江大學(xué)的金力民等根據(jù)二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，研究了低速滯環(huán)問題，并采用非線性補(bǔ)償算法來克服低速滯環(huán)。中國(guó)農(nóng)機(jī)

25、研究所的閆雨良等也進(jìn)行過二次元件調(diào)速特性的試驗(yàn)研究，并且應(yīng)用到遙控裝載機(jī)行走液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中。同濟(jì)大學(xué)范基等進(jìn)行了二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的節(jié)能液壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究。1995 年哈爾濱工業(yè)大學(xué)姜繼海等人采用智能PID、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制等方法，分別對(duì)轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)角控制的二次調(diào)節(jié)進(jìn)行了研究。1997年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的田聯(lián)房博士在國(guó)內(nèi)首次將二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于扭矩伺服加載技術(shù)中，并建立了二次調(diào)節(jié)</p><p>　　國(guó)內(nèi)貴陽航空液壓件廠

26、引進(jìn)了德國(guó)力士樂公司的二次調(diào)節(jié)液壓元件制造技術(shù)。北京理工大學(xué)液壓實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)安裝了德國(guó)力士樂公司生產(chǎn)的二次調(diào)節(jié)扭矩加載實(shí)驗(yàn)臺(tái)。通過對(duì)引進(jìn)的二次調(diào)節(jié)技術(shù)和設(shè)備的消化和吸收，取得了一些階段性成果。</p><p>　　2003年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)電液伺服仿真及試驗(yàn)系統(tǒng)研究所研制的“特種車輛輪橋加載試驗(yàn)臺(tái)”，應(yīng)用德國(guó)Rexroth的二次元件，采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及恒功率控制，系統(tǒng)技術(shù)含量高，可滿足車輛不同

27、路況的模擬加載要求，是國(guó)內(nèi)首例應(yīng)用二次調(diào)節(jié)技術(shù)的成型產(chǎn)品。</p><p>　　1.2 車輛輪橋加載系統(tǒng)概述</p><p>　　車輛在行駛過程中，隨著路面、載荷、車速等因素的變化，輪橋扭矩與轉(zhuǎn)速也是變化的。因此，試驗(yàn)加載系統(tǒng)應(yīng)具備扭矩、轉(zhuǎn)速可變化的條件，且其扭矩、轉(zhuǎn)速的變化應(yīng)是可單獨(dú)調(diào)節(jié)的。根據(jù)加載功率流的循環(huán)情況，車輛輪橋試驗(yàn)加載系統(tǒng)主要分為開放式和封閉式兩大類。</p>

28、<p>　　1.2.1 開放式加載系統(tǒng)</p><p>　　開放式加載系統(tǒng)原理如圖1-1所示。驅(qū)動(dòng)單元由電動(dòng)機(jī)(或內(nèi)燃機(jī)、液壓馬達(dá)等)、調(diào)速器及附屬裝置組成，它負(fù)責(zé)向系統(tǒng)提供動(dòng)力(功率)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)由電機(jī)調(diào)速來實(shí)現(xiàn)；試驗(yàn)單元主要由被測(cè)裝置、變速器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置以及其它一些測(cè)量裝置組成；負(fù)載模擬單元主要由測(cè)功機(jī)(或液壓加載器、磁粉制動(dòng)器等)及附屬裝置組成，加載轉(zhuǎn)矩由測(cè)功機(jī)(或液壓加載器、磁粉制動(dòng)

29、器)調(diào)定。</p><p>　　圖1-1 開放式加載系統(tǒng)原理示意圖</p><p>　　Fig.1-1 Principle diagram of open type loading system</p><p>　　開放式加載系統(tǒng)的工作原理及工作過程比較簡(jiǎn)單，整套設(shè)備的技術(shù)含量低，制造成本相對(duì)較低，但它的致命弱點(diǎn)是需要大功率動(dòng)力，能量無法回收利用，效率低，因此其試驗(yàn)

30、成本相對(duì)于后面所述的封閉式加載系統(tǒng)來說較高。</p><p>　　1.2.2 封閉式加載系統(tǒng)</p><p>　　封閉式加載系統(tǒng)又分為電力封閉式、機(jī)械封閉式和液壓封閉式幾種。</p><p>　　1）電力封閉式加載系統(tǒng)　這種加載系統(tǒng)的原理如圖1-2所示,。驅(qū)動(dòng)單元由交流（或直流）電動(dòng)機(jī)、調(diào)速器及附屬裝置組成，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)由電機(jī)調(diào)速來實(shí)現(xiàn)；試驗(yàn)單元與開放式相同；負(fù)載

31、模擬單元由交流（或直流）發(fā)電機(jī)及附屬裝置組成，負(fù)載轉(zhuǎn)矩由發(fā)電機(jī)形成。負(fù)載發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能通過電網(wǎng)加以回收并反饋給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，形成封閉的功率流，從而降低試驗(yàn)?zāi)芎?，系統(tǒng)效率高。但由于功率回收技術(shù)是一項(xiàng)專業(yè)性非常強(qiáng)的技術(shù)，整套裝置的成本非常高，又由于回收過程的回收效率的影響以及其驅(qū)動(dòng)仍然需要較大的動(dòng)力，所以很難達(dá)到比較理想的狀況。另外，在系統(tǒng)動(dòng)載變化較大時(shí)，可能對(duì)電網(wǎng)造成較大的沖擊。</p><p>　　圖1-2 電力封

32、閉式加載系統(tǒng)原理示意圖</p><p>　　Fig.1-2 Principle diagram of closed type electric loading system</p><p>　　2）機(jī)械封閉式加載系統(tǒng) 這種加載系統(tǒng)的原理如圖1-3所示。它將原來單純由電機(jī)提供功率（轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速），分解為由兩套裝置分別向系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，由轉(zhuǎn)速提供裝置(電動(dòng)機(jī))向系統(tǒng)提供所需要的轉(zhuǎn)速，同時(shí)由

33、轉(zhuǎn)矩施加裝置（液壓加載器）向系統(tǒng)提供試驗(yàn)所需要的轉(zhuǎn)矩。在這個(gè)過程中，轉(zhuǎn)矩被封閉在一個(gè)由兩個(gè)變速傳動(dòng)裝置、兩個(gè)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置、一個(gè)轉(zhuǎn)矩施加裝置、被試件和陪試件所組成的封閉機(jī)械系統(tǒng)中，它不再對(duì)轉(zhuǎn)速提供裝置(電動(dòng)機(jī))產(chǎn)生影響，電動(dòng)機(jī)所提供的動(dòng)力，僅僅是用來平衡系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的機(jī)械損耗，從而降低了電動(dòng)機(jī)的功率消耗。這種加載系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速通過電機(jī)調(diào)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)矩通過調(diào)節(jié)液壓加載器油源系統(tǒng)溢流閥的開啟壓力來設(shè)定，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。因此，這種加載

34、系統(tǒng)不適用于動(dòng)態(tài)模擬加載試驗(yàn)。</p><p>　　圖1-3 機(jī)械封閉式加載系統(tǒng)原理示意圖</p><p>　　Fig.1-3 Principle diagram of closed type mechanical loading system</p><p>　　3）液壓封閉式加載系統(tǒng) 這種加載系統(tǒng)的原理如圖1-4所示。驅(qū)動(dòng)單元由油源、液壓馬達(dá)及相關(guān)液壓元件組成

35、，它負(fù)責(zé)向系統(tǒng)提供動(dòng)力(功率)，通過對(duì)液壓馬達(dá)流量和斜盤擺角的調(diào)節(jié)，來滿足對(duì)不同驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速的要求；試驗(yàn)單元與前述系統(tǒng)相同；負(fù)載模擬單元由液壓泵及相關(guān)液壓元件等組成，通過控制液壓泵的斜盤擺角，可模擬各種工況下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。負(fù)載模擬單元產(chǎn)生的液壓能通過液壓網(wǎng)絡(luò)加以回收，并直接反饋給驅(qū)動(dòng)單元，形成封閉的功率流，從而降低試驗(yàn)?zāi)芎?，系統(tǒng)效率高。系統(tǒng)加載過程中所形成的動(dòng)載影響，基本被限制在液壓系統(tǒng)內(nèi)部，對(duì)電網(wǎng)的沖擊很小。</p><

36、p>　　圖1-4 液壓封閉式加載系統(tǒng)原理示意圖</p><p>　　Fig.1-4 Principle diagram of closed type hydraulic loading system</p><p>　　如果將圖1-4中的液壓馬達(dá)和液壓泵換成二次元件，就構(gòu)成了二次調(diào)節(jié)加載系統(tǒng)。由于二次調(diào)節(jié)加載系統(tǒng)可充分利用計(jì)算機(jī)控制的優(yōu)越性，使加載參數(shù)（轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速）的調(diào)節(jié)非常靈活方便

37、，所以系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能好，可對(duì)各種復(fù)雜工況進(jìn)行模擬。因此，將這種二次調(diào)節(jié)式加載系統(tǒng)用于車輛輪橋模擬加載試驗(yàn)，是十分理想的。</p><p>　　1.3 二次調(diào)節(jié)加載系統(tǒng)原理與特點(diǎn)</p><p><b>　　1.3.1 原理</b></p><p>　　二次調(diào)節(jié)加載系統(tǒng)原理如圖1-5所示?？赡媸奖?馬達(dá)元件9（或15）與電液伺服閥8（或17）

38、、變量液壓缸7（或16）、位移傳感器6（或18）等組合在一起，統(tǒng)稱為二次元件。電動(dòng)機(jī)1、恒壓變量泵2、蓄能器3、安全閥4及相應(yīng)的管路等元件構(gòu)成恒壓網(wǎng)絡(luò)，為整個(gè)加載系統(tǒng)提供穩(wěn)定的恒壓動(dòng)力源。元件9和15以壓力耦聯(lián)方式并聯(lián)于恒壓網(wǎng)絡(luò)上，兩元件機(jī)械端口之間通過轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器10、13以及加載對(duì)象12剛性地連接在一起。元件9為馬達(dá)工況，為加載系統(tǒng)提供所需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速，它同電液伺服閥8、變量液壓缸7、位移傳感器6、轉(zhuǎn)速傳感器10和控制器11構(gòu)成轉(zhuǎn)速

39、控制系統(tǒng)。元件15為泵工況，實(shí)現(xiàn)對(duì)加載對(duì)象12的加載，它同電液伺服閥17、變量液壓缸16、位移傳感器18、轉(zhuǎn)矩傳感器13和控制器14構(gòu)成轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。</p><p>　　1─電動(dòng)機(jī) 2─恒壓變量泵 3─蓄能器 4─安全閥 5─油箱 6,18─位移傳感器7,16─變量液壓缸 8,17─電液伺服閥 9,15─可逆式泵/馬達(dá)元件 10─轉(zhuǎn)速傳感器 11,14─控制器 12─加載對(duì)象 1

40、3─轉(zhuǎn)矩傳感器</p><p>　　圖1-5 二次調(diào)節(jié)加載系統(tǒng)原理</p><p>　　Fig.1-5 Principle diagram of loading system with secondary regulation</p><p>　　在該加載系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)為典型的電液伺服系統(tǒng)，二者相互獨(dú)立，可分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足加載系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩

41、的不同要求。系統(tǒng)工作時(shí)，由控制器11和14分別向電液伺服閥8和17發(fā)出電信號(hào)，通過閥控缸機(jī)構(gòu)（前置級(jí)排量控制）改變?cè)?和15的斜盤擺角，從而使其排量發(fā)生變化，以適應(yīng)外負(fù)載轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變化。另外，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，元件9（馬達(dá)）由恒壓網(wǎng)絡(luò)獲取液壓能，并將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)加載對(duì)象12和元件15（泵），實(shí)現(xiàn)加載，元件15（泵）將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能后又直接回饋給恒壓網(wǎng)絡(luò)，重新用來驅(qū)動(dòng)元件9（馬達(dá)），在元件9（馬達(dá)）和元件15（泵）之間形成

42、閉式循環(huán)。</p><p>　　這樣，恒壓油源所提供的液壓能只是用來補(bǔ)償系統(tǒng)的容積損失和機(jī)械損失，而驅(qū)動(dòng)元件9（馬達(dá)）所需的大部分能量都來自元件15（泵）。此外，在該加載系統(tǒng)中，沒有節(jié)流元件，因而避免了節(jié)流損失。由此可見，該加載系統(tǒng)在工作中不僅減少系統(tǒng)發(fā)熱，而且還可以達(dá)到節(jié)能目的。</p><p><b>　　1.3.2 特點(diǎn)</b></p><p

43、>　　同傳統(tǒng)的加載系統(tǒng)相比，二次調(diào)節(jié)加載系統(tǒng)有如下一些特點(diǎn)：</p><p>　　1） 多個(gè)二次元件可聯(lián)合工作于一個(gè)恒壓網(wǎng)絡(luò)上，每一二次元件可單獨(dú)進(jìn)行調(diào)節(jié)，且既能工作于泵工況，又能工作于馬達(dá)工況，因此可方便地實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和加載功能的互換。</p><p>　　2） 通過對(duì)二次元件斜盤擺角的自動(dòng)調(diào)節(jié)，可靈活方便地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)性能好。</p&g

44、t;<p>　　3） 可實(shí)現(xiàn)能量回收、儲(chǔ)存和重新利用，系統(tǒng)效率高。</p><p>　　4） 功率密度大、重量輕、安裝空間和設(shè)置功率較小。</p><p>　　5） 系統(tǒng)開環(huán)速度剛度近似為零，轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)易受負(fù)載干擾的影響。低速穩(wěn)定性較差，使運(yùn)行最低轉(zhuǎn)速和控制精度受到一定限制。</p><p><b>　　2 總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b>

45、;</p><p>　　2.1 試驗(yàn)臺(tái)各部分組成及其功用</p><p>　　輪橋加載試驗(yàn)臺(tái)如圖2-1所示，由恒壓油源及管路系統(tǒng)、模擬加載系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)械臺(tái)架四部分組成。恒壓油源為整個(gè)模擬加載單元提供恒定壓力，同各種液壓元件及管路一起構(gòu)成恒壓網(wǎng)絡(luò)。恒壓油源主要由兩臺(tái)Rexroth的A4VSO180DP型軸向柱塞式恒壓變量泵和一臺(tái)雙聯(lián)葉片式定量泵組成，柱塞泵為系統(tǒng)提供恒定的高壓油源，葉片

46、泵為二次元件及主泵提供背壓，并通過給系統(tǒng)補(bǔ)充冷油的方式來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的冷卻。當(dāng)然，油源部分還包括高低壓溢流閥、卸荷閥、蓄能器、油液過濾器及風(fēng)冷卻器等。模擬加載系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)對(duì)象車輛輪橋的驅(qū)動(dòng)和加載的模擬，它包括驅(qū)動(dòng)單元、二次輸出加載單元、左右輪邊加載單元。驅(qū)動(dòng)單元主要由兩個(gè)Rexroth公司的A4VSO250型軸向柱塞元件串聯(lián)而成的雙聯(lián)二次元件、兩個(gè)彈性聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和四檔驅(qū)動(dòng)變速器組成，該單元用來模擬車輛發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。二次輸出加載單

47、元主要由雙聯(lián)二次元件、兩個(gè)彈性聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和三檔二次輸出變速器組成，該單元用來模擬車輛傳動(dòng)橋二次輸出端的負(fù)載。左、右輪邊加載單元完全相同，主要由單個(gè)二次元件、兩個(gè)彈性聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和三檔輪邊變速器組成，該單元用來模擬車輛輪邊（或</p><p>　　2.2 模擬加載系統(tǒng)原理</p><p>　　圖2-2為輪橋模擬加載系統(tǒng)的原理圖。由圖可見，四套二次元件的液壓端口共同并聯(lián)于

48、恒壓網(wǎng)絡(luò)上，機(jī)械端口通過各轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器、彈性聯(lián)軸器、變速器、加載對(duì)象輪橋等連接在一起。二次元件1工作于馬達(dá)工況，用來模擬車輛發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸動(dòng)力，它同轉(zhuǎn)速傳感器、控制器1等構(gòu)成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)；二次元件2、3、4工作于泵工況，分別用來對(duì)車輛傳動(dòng)橋二次輸出端、左右輪邊進(jìn)行加載，為轉(zhuǎn)矩控制方式，它們同各相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩傳感器、控制器2、3、4。</p><p>　　1-PC機(jī)(上位機(jī)) 2-工控機(jī)（下位機(jī)） 3-采集卡&l

49、t;/p><p>　　4-彈性聯(lián)軸器（8個(gè)） 5-轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器（4個(gè)） 6-齒輪聯(lián)軸器（4個(gè)）</p><p>　　圖2-1 輪橋加載試驗(yàn)臺(tái)組成</p><p>　　Fig.2-1 Constitution of loading test rig of wheels and transmission bridges</p><p>　　分別構(gòu)成

50、二次輸出、左右輪邊加載轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。在各轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，都包含有內(nèi)環(huán)和外環(huán)兩種控制回路，由對(duì)應(yīng)于各二次元件的電液伺服閥、變量液壓缸、位移傳感器LVDT構(gòu)成前置級(jí)排量控制回路（內(nèi)環(huán)），再加上相應(yīng)的二次元件、轉(zhuǎn)速感器或轉(zhuǎn)矩傳感器，就構(gòu)成了轉(zhuǎn)速控制回路或轉(zhuǎn)矩控制回路（外環(huán)）。</p><p>　　圖2-2 模擬加載系統(tǒng)原理圖</p><p>　　Fig.2-2 Principle

51、diagram of simulation loading system</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，二次元件1（馬達(dá)）由恒壓網(wǎng)絡(luò)獲取液壓能，并將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)加載對(duì)象輪橋和二次元件2、3、4（泵），實(shí)現(xiàn)模擬加載。同時(shí)，二次元件2、3、4（泵）將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能后又直接回饋給恒壓網(wǎng)絡(luò)，重新用來驅(qū)動(dòng)二次元件1（馬達(dá)），在二次元件1（馬達(dá)）和二次元件2、3、4（泵）之間，功率流形成閉式循環(huán)。這樣，恒

52、壓油源所提供的液壓能只是用來補(bǔ)償系統(tǒng)的容積損失和機(jī)械損失，而驅(qū)動(dòng)二次元件1（馬達(dá)）所需的大部分能量</p><p>　　都來自二次元件2、3、4（泵）。因此，該加載系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能量回收與利用，系統(tǒng)效率高。</p><p>　　由于四套二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)同樣設(shè)置有轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器，可以任意將</p><p>　　其調(diào)整為轉(zhuǎn)速控制狀態(tài)（作為驅(qū)動(dòng)單元）和轉(zhuǎn)矩控制狀態(tài)（作為加

53、載單元），</p><p>　　因此可以按被試件的要求，設(shè)置其中一套二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為驅(qū)動(dòng)單元，另外1套、2套或3套作為加載單元，構(gòu)成Ⅱ軸、Ⅲ軸或Ⅳ軸復(fù)合加載系統(tǒng)。</p><p>　　3 驅(qū)動(dòng)變速箱的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 傳動(dòng)方案的確定</p><p>　　二次調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)臺(tái)是一個(gè)大型的試驗(yàn)裝置，這樣大功率，高負(fù)載的大型實(shí)驗(yàn)臺(tái)，由雙聯(lián)

54、二次元件、驅(qū)動(dòng)變速器、傳動(dòng)橋、二次輸出變速器、左右輪加載單元、控制系統(tǒng)、液壓機(jī)械支架、試驗(yàn)臺(tái)組成。驅(qū)動(dòng)變速器和二次輸出變速器是這個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)最核心的部分。而國(guó)內(nèi)的大部分都達(dá)不到使用得標(biāo)準(zhǔn)，只能購(gòu)買進(jìn)口產(chǎn)品。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)變速箱如圖3-1，其中Ⅰ軸、Ⅴ軸為具有可滑移齒輪的特殊軸，輸入功率為254.92 kW，輸入軸轉(zhuǎn)速為，總效率為84%，二次元件中液壓馬達(dá)的排量為250r/l。</p>

55、<p>　　圖3-1 驅(qū)動(dòng)變速箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖</p><p>　　Fig. 3-1 driven transmissions drivetrain system</p><p>　　如何分配各級(jí)傳動(dòng)比，是傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中又一個(gè)重要問題。傳動(dòng)比分配的合理，可以見效傳動(dòng)裝置的外廓尺寸和重量，達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊，降低成本的目的，還可以得到較好的潤(rùn)滑條件。</p><p&g

56、t;<b>　　分配傳動(dòng)比如下：</b></p><p><b>　?。ㄗ畲髠鲃?dòng)比）</b></p><p><b>　?。ㄗ钚鲃?dòng)比）</b></p><p>　　3.2 最大轉(zhuǎn)矩的計(jì)算</p><p><b>　　二次元件的輸出轉(zhuǎn)距</b></p

57、><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 ——二次元件中液壓馬達(dá)的壓力差，MPa;</p><p>　　——二次元件中液壓馬達(dá)的排量，r/ml;</p><p>　　——二次元件的效率，%。</p><p><b>　　由式（3-1）得，</b><

58、;/p><p><b>　　=</b></p><p>　　=1058.92 N.m</p><p><b>　　二次元件的輸出功率</b></p><p><b>　　（3-2）</b></p><p>　　式中 ——二次元件中液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速，r/m

59、in;</p><p>　　——二次元件中液壓馬達(dá)的壓力差，MPa;</p><p>　　——二次元件中液壓馬達(dá)的排量，r/ml;</p><p>　　——二次元件的效率，%。</p><p><b>　　由式（3-2）得，</b></p><p><b>　　=</b>&l

60、t;/p><p><b>　　=254.92kW</b></p><p>　?、褫S (3-3)</p><p><b>　　kW</b></p><p><b>　　(3-4)<

61、;/b></p><p>　?、蜉S (3-5)</p><p><b>　　kW</b></p><p><b>　　(3-6)</b></p><p><b>　　(3-7)<

62、;/b></p><p><b>　　由Ⅱ軸公式，同理得</b></p><p>　?、筝S 232.73kW， 638.89r/min， 3478.80N.m</p><p>　?、糨S 223.49kW， 399.31r/min，5345.04N.m</p><p>　?、踺S

63、 214.62kW， 255.97r/min，8007.27N.m</p><p>　　其中 ——聯(lián)軸器效率，取0.99。</p><p>　　——軸承效率，取0.99。</p><p>　　——齒面摩擦損耗效率，取0.97。</p><p><b>　　3.3 齒輪的設(shè)計(jì)</b></p>

64、;<p>　　3.3.1 選擇齒輪材料</p><p>　　小齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，；大齒輪選用45號(hào)鋼 ，正火處理，；按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，分度圓上的壓力角；對(duì)于正常齒，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)。</p><p>　　3.3.2 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)</p><p>　　按下式估取圓周速度：</p><p><b>　　(3

65、-8)</b></p><p><b>　　m/s</b></p><p>　　同理，可得其它齒輪的圓周速度： m/s； m/s； m/s； m/s。各軸齒輪精度均為第Ⅱ公差組，Ⅰ軸齒輪精度等級(jí)為5，Ⅱ軸齒輪精度等級(jí)為6，Ⅲ軸、Ⅳ軸齒輪精度等級(jí)為7，Ⅴ軸齒輪精度等級(jí)為8。 </p><p><b>　　1）計(jì)算許用應(yīng)力&l

66、t;/b></p><p><b>　　(3-9)</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　(3-10)</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　主動(dòng)輪和從動(dòng)輪齒

67、面硬度為230HBS和170HBS，并查參考資料得， =570Mpa, =520Mpa,查參考資料得， =1.0， =1.1, =1.0, =1.0, =1.0, =0.92, =1.0。</p><p>　　= (3-11)</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=

68、 (3-12)</p><p><b>　　=</b></p><p>　　2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距</p><p><b>　　小齒輪轉(zhuǎn)距</b></p><p><b>　　(3-13)</b></p>

69、;<p>　　初取，取，查參考資料得，,。</p><p><b>　　確定中心距</b></p><p><b>　　(3-14)</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=262.21mm</b><

70、;/p><p><b>　　取a=265mm</b></p><p>　　估計(jì)模數(shù)m= a=265=mm,取m=5mm。</p><p><b>　　各輪齒數(shù) </b></p><p><b>　　(3-15)</b></p><p><b>　　

71、(3-16)</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　實(shí)際傳動(dòng)比 </p><p><b>　　(3-17)</b></p><p><b>　　傳動(dòng)比誤差</b></p><p><b&g

72、t;　?。?-18）</b></p><p><b>　　許用。</b></p><p><b>　　分度圓直徑</b></p><p><b>　　(3-19)</b></p><p><b>　　mm</b></p><

73、p><b>　　(3-20)</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　驗(yàn)算圓周速度 </b></p><p><b>　　(3-21)</b></p><p>　　選擇5級(jí)精度的齒輪合適。</p>

74、<p>　　3）驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度</p><p>　　因液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，有輕微沖擊，查參考資料得，，由于速度v=21.06m/s,5級(jí)精度齒輪 ，查參考資料得，軸上軸承不對(duì)稱分布，且，查參考資料得，齒寬b=mm。取b=92mm, 。</p><p><b>　　查參考資料得</b></p><p>　　載荷系數(shù)

75、 </p><p><b>　?。?-22）</b></p><p><b>　　=1.144</b></p><p>　　計(jì)算端面和縱向重合度 </p><p><b>　　（3-23）</b></p><p>　　由和，查參考資料得，，取u=2。&

76、lt;/p><p><b>　?。?-24）</b></p><p>　　=469.52MPa </p><p><b>　　安全。</b></p><p>　　4）驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p>　　根據(jù)材

77、料熱處理，查參考資料得，查參考資料得，，則計(jì)算出許用應(yīng)力</p><p><b>　?。?-25）</b></p><p><b>　　（3-26）</b></p><p><b>　　由參考資料得，</b></p><p><b>　　驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度</b&

78、gt;</p><p><b>　?。?-27）</b></p><p><b>　　=93.14MPa</b></p><p><b>　?。?-28）</b></p><p><b>　　=82.62MPa</b></p><p&g

79、t;<b>　　安全。</b></p><p>　　5）齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸</p><p><b>　　分度圓直徑</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>&l

80、t;b>　　齒頂圓直徑</b></p><p><b>　　(3-29)</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　(3-30)</b></p><p><b>　　mm</b></p>

81、<p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p><b>　　(3-31)</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　(3-32)</b></p><p><b>　　mm</b>&

82、lt;/p><p><b>　　中心距</b></p><p><b>　　(3-33)</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　齒寬</b></p><p>　　mm, +5~10mm, 取mm&

83、lt;/p><p><b>　　同理得</b></p><p>　　當(dāng)Ⅰ軸Ⅱ軸間傳動(dòng)比 =1.6時(shí)，齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm<

84、/b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　mm, mm, mm。<

85、/p><p>　　當(dāng)軸2和軸3間的傳動(dòng)比=1.8，齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b&g

86、t;</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　mm, mm, mm</p><p>　　當(dāng)軸3和軸4間的傳動(dòng)比=1.6，齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸<

87、;/p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b><

88、;/p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　mm, mm, mm。</p><p>　　當(dāng)軸4和軸5間傳動(dòng)比=1.56，齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸</p><p><b>　　mm</b></p&

89、gt;<p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p&

90、gt;<p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　當(dāng)軸4和軸5間傳動(dòng)比=1.3，齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b>&l

91、t;/p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b>&l

92、t;/p><p>　　mm, mm, mm。</p><p><b>　　3.4 軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.4.1 Ⅰ軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　1）作用在齒輪上的圓周力、徑向力、和軸向力的大小如下：</p><p><b>　　當(dāng)傳動(dòng)比時(shí)</b></p&

93、gt;<p><b>　　圓周力：</b></p><p><b>　　(3-34)</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　徑向力：</b></p><p><b>　　(3-35)</b

94、></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　軸向力：</b></p><p><b>　　(3-36)</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　由4-1~4-3的計(jì)算公式

95、得</p><p><b>　　當(dāng)傳動(dòng)比</b></p><p>　　10223.26N, 3720.96N, 0N</p><p>　　2) 確定Ⅰ軸的最小直徑</p><p>　　選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，按公式初估軸的最小直徑，查表取A=110，可得：</p><p>　　=A

96、 (3-37)</p><p><b>　　=110×</b></p><p>　　=52.66mm </p><p><b>　　3) 聯(lián)軸器的選擇</b></p><p><b>　　聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計(jì)算：</b>

97、;</p><p><b>　　(3-38)</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=1676614.6 N.mm</p><p>　　式中 ——根據(jù)工作情況選??；</p><p>　　根據(jù)工作要求選用GB5014—85的HL型彈性柱銷聯(lián)軸

98、器，型號(hào)為HL5，許用轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　Ⅰ軸聯(lián)軸器的孔徑mm，因此取軸段1的直徑mm。聯(lián)軸器的輪轂總寬度mm（Y型孔軸），與軸配合的轂孔長(zhǎng)度mm。</p><p><b>　　4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度：</p><p>　　軸段1的長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器配合段轂

99、孔長(zhǎng)度（L=112mm）略短mm，取mm。</p><p>　　軸段2的直徑mm；根據(jù)軸承端面結(jié)構(gòu)軸承端蓋厚12mm，經(jīng)計(jì)算此軸段2處選用氈圈油封作為密封裝置。初步確定軸段2的長(zhǎng)度。</p><p>　　軸段3該段安裝滾動(dòng)軸承?？紤]軸承承受徑向力，選擇深溝球軸承。取軸段直徑mm，選用GB/T276-1994深溝球軸承60000型02系列6215型兩個(gè)，尺寸：=；在軸承左邊安裝一個(gè)彈性擋圈，

100、尺寸為mm；為拆裝方便軸段3長(zhǎng)度mm。</p><p>　　軸段4 為了軸承的軸向定位，軸段4右端制出定位軸肩，取軸肩高度h=5mm（h>0.07d3），所以軸段4的直徑mm，考慮到箱體的鑄造誤差，滾動(dòng)軸承應(yīng)距箱體內(nèi)壁有一段距離s,現(xiàn)取s=8mm。此軸安裝了滑移齒輪，為了使滑移齒輪有一定的空間滑動(dòng)，軸段長(zhǎng)度應(yīng)取mm。</p><p>　　軸段5 該段安裝滾動(dòng)軸承，直徑mm，長(zhǎng)度取mm

101、。</p><p>　　5) 軸上零件的周向定位</p><p>　　聯(lián)軸器與軸的軸向定位采用GB1096—79型的A型普遍平鍵定位，按d=55mm,平鍵截面尺寸為：，L=96mm,聯(lián)軸器與軸的配合為H7/t6；軸上滑移齒輪采用矩形花鍵進(jìn)行周向定位，尺寸為：。</p><p>　　6）確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　各軸肩圓角半徑

102、取4,軸端倒角取2×45°。</p><p>　　3.4.2 Ⅱ軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　1）同理，由Ⅰ軸的設(shè)計(jì)中的計(jì)算公式4-1~4-3可得</p><p>　　當(dāng)傳動(dòng)比，時(shí), N； N， N； N, N, N。</p><p>　　當(dāng)傳動(dòng)比，時(shí), N； N， N；N； N，N。</p><p

103、>　　2) 確定Ⅱ軸的最小直徑</p><p>　　選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，按公式初估軸的最小直徑，查表取A=110，可得：</p><p>　　=A (3-39)</p><p><b>　　=110×</b></p><p>　

104、　=65.46 mm </p><p><b>　　3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度：</p><p>　　軸段1 此軸軸端用擋圈定位，按軸段1的直徑 mm，取軸用彈性擋圈直徑 mm。軸段1安裝了兩個(gè)GB/T276-1994的6222型深溝球軸承，尺寸為；軸承端蓋厚14.4mm；軸段1長(zhǎng)度mm

105、。</p><p>　　軸段2 軸段1右端制出定位軸肩，取軸肩高度h=7.5mm（h>0.07d1），所以軸段2的直徑mm；取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離,考慮到箱體的鑄造誤差，滾動(dòng)軸承應(yīng)距箱體內(nèi)壁有一段距離s,現(xiàn)取s=8mm。軸段2上安裝了三個(gè)齒輪為了固定齒輪位置，加四個(gè)軸用彈性擋圈，擋圈直徑mm，估算 mm。</p><p>　　軸段3 該段安裝滾動(dòng)軸承，直徑 mm，長(zhǎng)度取mm。<

106、/p><p>　　4) 軸上零件的周向定位</p><p>　　齒輪與軸的周向定位采用A型平鍵聯(lián)接，軸段直徑mm，選用鍵的尺寸為：。</p><p>　　5）確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　各軸肩圓角半徑取4,軸端倒角取2×45°。</p><p>　　3.4.3 Ⅲ軸的設(shè)計(jì)</p&g

107、t;<p>　　1）同理，由Ⅰ軸的設(shè)計(jì)中可得</p><p><b>　　N； N；N；</b></p><p><b>　　N； N；N。</b></p><p>　　2) 確定Ⅲ軸的最小直徑</p><p>　　選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，按公式初估軸的最小直徑，查表取A=1

108、10，可得：</p><p>　　=A (3-40)</p><p><b>　　=110×</b></p><p>　　=78.56 mm </p><p><b>　　3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p>&

109、lt;p>　　按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度：</p><p>　　軸段1 此軸軸端用擋圈定位，按軸段1的直徑mm，取軸用彈性擋圈直徑mm。軸段1安裝了兩個(gè)GB/T276-1994的6322型深溝球軸承，尺寸為：；軸承端蓋厚24mm；軸段1長(zhǎng)度mm。</p><p>　　軸段2 軸段1右端制出定位軸肩，取軸肩高度h=5mm（h>0.07d1），所以軸段2直徑mm；，考慮到箱

110、體的鑄造誤差，滾動(dòng)軸承應(yīng)距箱體內(nèi)壁有一段距離s,現(xiàn)取s=8mm。軸段2上安裝了兩個(gè)齒輪，為了固定齒輪位置，加兩個(gè)軸用彈性擋圈，擋圈直徑mm，估算mm。</p><p>　　軸段3 該段安裝滾動(dòng)軸承，直徑mm，長(zhǎng)度取mm。</p><p>　　4) 軸上零件的周向定位</p><p>　　齒輪與軸的周向定位采用A型平鍵聯(lián)接，軸段直徑mm，選用兩個(gè)鍵，鍵的尺寸為：。&l

111、t;/p><p>　　5）確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　各軸肩圓角半徑取4,軸端倒角取2×45°。</p><p>　　3.4.4 Ⅳ軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　1）同理，由Ⅰ軸的設(shè)計(jì)中的計(jì)算公式4-1~4-3可得</p><p>　　當(dāng)傳動(dòng)比，時(shí), N； N， N； N, N, N。&

112、lt;/p><p>　　當(dāng)傳動(dòng)比，時(shí)N； N， N； N； N， N；</p><p>　　2) 確定Ⅳ軸的最小直徑</p><p>　　選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，按公式初估軸的最小直徑，查表取A=110，可得：</p><p>　　=A (3-41)</p>

113、<p><b>　　=110×</b></p><p>　　=90.65 mm </p><p><b>　　3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度：</p><p>　　軸段1 此軸軸端用擋圈定位，按軸段1的直徑mm，取軸用彈性擋圈

114、直徑mm。軸段1安裝了兩個(gè)GB/T276-1994的6232型深溝球軸承，尺寸為；軸承端蓋厚24mm；軸段1長(zhǎng)度mm。</p><p>　　軸段2 軸段1右端制出定位軸肩，取軸肩高度h=12.5mm（h>0.07d1），所以軸段2直徑mm；取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離mm，考慮到箱體的鑄造誤差，滾動(dòng)軸承應(yīng)距箱體內(nèi)壁有一段距離s,現(xiàn)取s=8mm。軸段2上安裝了一個(gè)固定齒輪和兩個(gè)滑移齒輪，為固定好不動(dòng)的齒輪，在齒輪右

115、邊加一個(gè)軸用彈性擋圈, 擋圈直徑mm，估算mm。</p><p>　　軸段3 該段安裝滾動(dòng)軸承，直徑mm，長(zhǎng)度取mm。</p><p>　　4) 軸上零件的周向定位</p><p>　　定齒輪與軸的周向定位采用A型平鍵聯(lián)接，軸段直徑mm，選用鍵的尺寸為：，滑移齒輪與軸的聯(lián)接采用花鍵，尺寸為：</p><p><b>　　。</

116、b></p><p>　　5）確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　各軸肩圓角半徑取4,軸端倒角取2×45°。</p><p>　　3.4.5 Ⅴ軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　1）同理，由Ⅰ軸的設(shè)計(jì)中可得</p><p>　　當(dāng)傳動(dòng)比時(shí), N, N，N；</p><p

117、>　　當(dāng)傳動(dòng)比時(shí), N, N, N。</p><p>　　2）確定Ⅴ軸的最小直徑</p><p>　　選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，按公式初估軸的最小直徑，查表取A=110，可得：</p><p>　　=A (3-42)</p><p><b>　　=110&

118、#215;</b></p><p>　　=103.73 mm </p><p><b>　　3) 聯(lián)軸器的選擇</b></p><p><b>　　聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計(jì)算：</b></p><p><b>　　(3-43)</b></p><p>

119、;<b>　　=</b></p><p>　　=12800000N.mm</p><p>　　式中 ——根據(jù)工作情況選??；</p><p>　　根據(jù)工作要求選用GB/T5015—1985的ZL型彈性柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)為ZL8，許用轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　Ⅰ軸聯(lián)軸器的孔徑mm，因此取軸段1的直徑mm。聯(lián)軸器的輪轂總

120、寬度mm（Y型孔軸），與軸配合的轂孔長(zhǎng)度mm。</p><p><b>　　4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度：</p><p>　　軸段1的長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器配合段轂孔長(zhǎng)度（L=212mm）略短2~3mm，取mm。</p><p>　　軸段2的直徑mm；根據(jù)軸承端面結(jié)構(gòu)軸承端

121、蓋厚24mm，經(jīng)計(jì)算此軸段2處圓周速度v=1.47m/s<5m/s所以選用公稱直徑為132mm內(nèi)徑為108mm的氈圈油封作為密封裝置。初步確定軸段2的長(zhǎng)度。</p><p>　　軸段3 該段安裝滾動(dòng)軸承?？紤]軸承承受徑向力，選擇深溝球軸承。取軸段直徑mm，選用兩個(gè)GB/T276-1994的6222型深溝球軸承，尺寸為；安裝兩個(gè)彈性擋圈，尺寸為mm；；軸段3長(zhǎng)度mm。</p><p>

122、　　軸段4 為了軸承的軸向定位，軸段4右端制出定位軸肩，取軸肩高度h=5mm（h>0.07d3），所以軸段4的直徑mm，考慮到箱體的鑄造誤差滾動(dòng)軸承應(yīng)距箱體內(nèi)壁有一段距離s,現(xiàn)取s=8mm。此軸安裝了滑移齒輪，為了使滑移齒輪有一定的空間滑動(dòng)，軸段長(zhǎng)度應(yīng)取mm。</p><p>　　軸段5 該段安裝滾動(dòng)軸承，直徑mm，長(zhǎng)度取mm。</p><p>　　5) 軸上零件的周向定位</

123、p><p>　　聯(lián)軸器與軸的軸向定位采用GB1096—79型的A型普遍平鍵定位，按d=100mm平鍵截面尺寸：，L=190mm,聯(lián)軸器與軸的配合為H7/t6；齒輪與軸的周向定位采用矩形花鍵聯(lián)接，軸段直徑mm，選用鍵的尺寸為：</p><p>　　6）確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　各軸肩圓角半徑取4,軸端倒角取2×45°。 </

124、p><p><b>　　4 零件的強(qiáng)度校核</b></p><p>　　4.1 軸的強(qiáng)度校核</p><p>　　4.1.1 Ⅰ軸的校核</p><p><b>　　1） 當(dāng)傳動(dòng)比時(shí)</b></p><p>　　XOY面（垂直面）的支反力</p><p>

125、<b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　XOZ面（水平面）的支反力 </p><p>&l

126、t;b>　　（4-3）</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　XOY面上的彎矩 </p><p><b&g