畢業(yè)論文---汽車半軸道路模擬試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　半軸是變速箱減速器與驅(qū)動(dòng)輪之間傳遞扭矩的軸，是汽車傳遞轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵部件。半軸的疲勞強(qiáng)度和汽車安全行駛是緊密相關(guān)的。所以半軸的道路模擬試驗(yàn)裝置是檢測汽車半軸的必要手段，本課題的目的是為了設(shè)計(jì)出一款適用于半軸的道路模擬裝置。</p><p>　　本次課題設(shè)計(jì)出一臺能準(zhǔn)確模擬出半軸實(shí)際工況下的載荷（扭矩與振動(dòng)）來

2、進(jìn)行半軸的耐久性試驗(yàn)，在滿足試驗(yàn)?zāi)康那疤嵯拢胼S道路模擬試驗(yàn)裝置應(yīng)具有信號產(chǎn)生系統(tǒng)，電控系統(tǒng)，伺服控制系統(tǒng)，機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)，動(dòng)力供給系統(tǒng)。本次課題主要設(shè)計(jì)半軸道路模擬實(shí)驗(yàn)裝置的動(dòng)力供給系統(tǒng)和機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)。本課題主要進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　通過查閱資料，了解國內(nèi)外現(xiàn)狀，對比現(xiàn)有的模擬試驗(yàn)試驗(yàn)裝置和半軸靜扭試驗(yàn)臺，確定設(shè)計(jì)方案，通過設(shè)計(jì)方案草圖，確定設(shè)計(jì)流程。本次設(shè)計(jì)包括：非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)部件的

3、選取，建立試驗(yàn)裝置的三維模型，繪出二維整體布置圖及其零件圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：道路模擬 載荷 實(shí)驗(yàn)裝置 半軸 耐久性</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Axle is a axis for transmission torque between main retarder and drivin

4、g wheel.it is the key components of automobile transmission torque. safe driving is closely related The strength of Axle fatigue .So axle road simulation test device for detecting vehicle axle means necessary,The aim of

5、this project is to design a suitable axle road simulation apparatus.</p><p>　　The project to design a machine capable of accurately simulate the actual conditions of the axle loads（torque and vibration）for a

6、xle durability test.To replace the traditional static axle torsion test bench.</p><p>　　Premise to meet the test purposes, axle road simulation test device shall have the signal producing system, electric co

7、ntrol system, servo control systems, mechanical execution system, power supply system. The main topic axle road simulation experimental device designed power supply system and the mechanical execution system.</p>

8、<p>　　Through access to information, to understand current situation at home and abroad, compared to existing simulation test apparatus and the static axle torsion test bench, to determine design, through design ske

9、tches, determine the design process. The design includes: the design of non-standard parts, standard parts selection, three-dimensional model to establish the test device, draw two-dimensional general arrangement drawing

10、s and part drawings.</p><p>　　Keywords： Road simulation Load Test Equipment Axle Durability.</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要Ⅰ</b></p><p>

11、　　AbstractⅡ</p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1課題研究的目的及其意11</p><p>　　1.2道路模擬試驗(yàn)簡介1</p><p>　　1.3汽車半軸道路試驗(yàn)?zāi)M的國內(nèi)外現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4課題研究內(nèi)容4<

12、;/p><p>　　2道路模擬試驗(yàn)裝置6</p><p>　　2.1 通用道路模擬試驗(yàn)臺裝置6</p><p>　　2.2 半軸結(jié)構(gòu)介紹8</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)方案9</p><p>　　3半軸道路模擬試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)流程11</p&g

13、t;<p>　　3.2 設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校檢11</p><p>　　3.3 標(biāo)準(zhǔn)部件的選取及其校核19</p><p>　　3.4 三維模型的建立及其二維視圖23</p><p><b>　　4試驗(yàn)流程26</b></p><p><b>　　5總結(jié)與展望27</b></

14、p><p><b>　　致謝28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　本章介紹了論文研究的背景和研究意義，主要敘述半軸道路模擬試驗(yàn)裝置的研究目的和意義，汽車零部件道路模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)方法流

15、程及其國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題、研究意義。</p><p>　　1.1課題的研究目的及其意義</p><p>　　動(dòng)態(tài)測試是在道路車輛開發(fā)過程中的一個(gè)重要組成部分。特別是道路情況的模擬，通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)臺的應(yīng)用載入車輛在真實(shí)行駛時(shí)的條件。</p><p>　　汽車是一種高速的交通工具，自身的零部件在各種工況下受到的載荷也不同，在長期的負(fù)荷下有的零部件會(huì)發(fā)生疲勞損傷，

16、汽車的使用壽命由其零部件的疲勞壽命決定。為了保證汽車的可靠性，近年來,除了在公路或?qū)Ｓ密嚨郎线M(jìn)行試車以外,已有可能在實(shí)驗(yàn)室里應(yīng)用與電子測量、調(diào)節(jié)儀器及模擬、數(shù)字計(jì)算機(jī)相連的伺服液壓試驗(yàn)裝置模擬汽車在行駛中產(chǎn)生的振動(dòng)。用這種裝置可以在接近實(shí)際行駛的條件下,對汽車部件(如變速箱、傳動(dòng)軸、離合器、車架、駕駛室、車身、車軸)以及整個(gè)汽車進(jìn)行試驗(yàn)。。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行汽車道路模擬試驗(yàn)，運(yùn)用可靠性試驗(yàn)技術(shù)能夠克服傳統(tǒng)汽車測試的缺點(diǎn)，提高汽車測試的效率。

17、國內(nèi)外都采用了汽車零部件的道路模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測試、檢測，只是國內(nèi)目前這方面的技術(shù)不大成熟。汽車道路模擬試驗(yàn)在新車型開發(fā)及其重要零部件性能檢測中占用極其重要的地位。目前，汽車道路模擬試驗(yàn)在新車型、新技術(shù)、新材料的開發(fā)和驗(yàn)證方面起著巨大作用，各汽車零部件廠家對所生產(chǎn)的零部件及汽車總裝廠在采購、裝配前均需對零部件進(jìn)行道路模擬振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)，以考核零部件的可靠性及環(huán)境適應(yīng)性能。</p><p>　　本課題為汽車半軸的道路模擬

18、試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，半軸作為汽車傳遞動(dòng)力的主要部件，是汽車動(dòng)力傳遞的樞紐，它的可靠性試驗(yàn)尤為重要，所以本次課題是設(shè)計(jì)出一套基于汽車傳動(dòng)軸的道路模擬實(shí)驗(yàn)裝置，以此來檢驗(yàn)汽車驅(qū)動(dòng)軸的可靠性，疲勞壽命等參數(shù)。 </p><p>　　1.2 汽車道路模擬試驗(yàn)簡介</p><p>　　很多汽車零部件的工況，可以用專門設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺模擬。在模擬的試驗(yàn)臺上用飛輪代表汽車行駛時(shí)的慣性力，用以試驗(yàn)制動(dòng)器的性能。用

19、水力或電力測功機(jī)代表汽車行駛時(shí)的各種阻力，以試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩等。 </p><p>　　早期的試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)項(xiàng)目大都比較簡單，采用連續(xù)的固定載荷循環(huán)。但是以固定載荷運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)壽命試驗(yàn)臺，不能模擬汽車經(jīng)常起步、停車，冷卻水溫低，致使燃燒氣體溶于氣缸壁上的水中而引起酸性腐蝕，所以這種方法往往不能模擬實(shí)際使用情況。30年代以后的試驗(yàn)臺已普遍采用模擬實(shí)際工況的變載荷、變速或變溫等循環(huán)。不過，固定載荷試驗(yàn)法仍在使

20、用，這是因?yàn)橐逊e累了大量數(shù)據(jù)，試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際使用結(jié)果的當(dāng)量關(guān)系清楚。 </p><p>　　40年代建立累積疲勞損傷理論和50年代建立隨機(jī)振動(dòng)理論之后，試驗(yàn)方法又有創(chuàng)新。用儀器測定并記錄代表各種道路不平度的路面功率譜，并將它們放大、倍加或綜合后，輸入試驗(yàn)臺控制系統(tǒng)，便可以得到任意的強(qiáng)化倍數(shù)或任意的不同路面綜合，以進(jìn)行加速的模擬試驗(yàn)。這種方法和控制系統(tǒng)不但可用于零部件的試驗(yàn)，而且還可用于模擬道路振動(dòng)情況的電子液壓振

21、動(dòng)試驗(yàn)臺（見彩圖）和轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺。汽車在振動(dòng)試驗(yàn)臺上試驗(yàn)時(shí)，各車輪下均裝設(shè)可發(fā)出不同頻率和振幅的液壓振動(dòng)頭，模擬各種不同道路的隨機(jī)輸入。轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺分為單轉(zhuǎn)鼓式和雙轉(zhuǎn)鼓式，它們都能模擬不同的車速和路面情況，以試驗(yàn)整車的動(dòng)力性，還適用于汽車排氣污染的測定。有的轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺還有施加側(cè)向力的裝置。汽車試驗(yàn)中試驗(yàn)臺試驗(yàn)的費(fèi)用最省，試驗(yàn)所需的時(shí)間較短，試驗(yàn)條件較易控制，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。但這種試驗(yàn)一般多用于單項(xiàng)性能或耐久性試驗(yàn)，或少數(shù)相關(guān)項(xiàng)目的綜合性試

22、驗(yàn)，不能較全面地考核綜合性能。</p><p>　　汽車道路模擬試驗(yàn)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、測控系統(tǒng)及振動(dòng)臺( 做動(dòng)器) 組成。在計(jì)算機(jī)軟件的控制下, 生成驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺的驅(qū)動(dòng)信號, 由測控系統(tǒng)輸出到振動(dòng)臺實(shí)施激振; 同時(shí), 測控系統(tǒng)采集試件和振動(dòng)臺的響應(yīng)和狀態(tài), 并把數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)中。一次典型的道路模擬試驗(yàn)包含以下步驟:</p><p>　　1. 記錄汽車行駛的載荷數(shù)據(jù), 經(jīng)采集處理后形成要模擬的期望

23、信號;</p><p>　　2 .對系統(tǒng)施加激振( 輸入) , 同時(shí)采集系統(tǒng)的響應(yīng)( 輸出) , 根據(jù)系統(tǒng)的激 和響應(yīng)信號識別整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的頻響函數(shù)矩陣;</p><p>　　3.用初始驅(qū)動(dòng)信號去激振系統(tǒng), 同時(shí)測量系統(tǒng)的響應(yīng), 與期望信號進(jìn)行比較后對驅(qū)動(dòng)信號進(jìn)行修正, 這樣反復(fù)迭代使實(shí)際響應(yīng)逼近期望響應(yīng), 從而獲得最終的驅(qū)動(dòng)信號;</p><p>　　4

24、 根據(jù)不同的試驗(yàn)種類, 輸出步驟c 中得到的驅(qū)動(dòng)信號, 進(jìn)行道路模擬試驗(yàn)和試件性能評估。汽車道路模擬系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)了與之相同的功能, 具有很高的性能價(jià)格比。計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)是道路模擬試驗(yàn)臺開發(fā)研制過程的關(guān)鍵。分析了道路模擬試驗(yàn)對測控系統(tǒng)的特殊要求, 介紹其組成、結(jié)構(gòu), 及系統(tǒng)中特殊功能的實(shí)現(xiàn)方法, 最后, 通過實(shí)驗(yàn)證明了所開發(fā)系統(tǒng)的正確性和配置的合理性。其試驗(yàn)流程框架見圖1.2.1。</p><p>　　圖1.2.1

25、 試驗(yàn)歷程</p><p>　　1.3汽車半軸道路試驗(yàn)裝置國內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p>　　近10年來經(jīng)過各種研究和改進(jìn)國內(nèi)的模擬試驗(yàn)技術(shù)提高到一個(gè)新的高度，國內(nèi)的液壓器件廠也開始研制電液伺服試驗(yàn)控制系統(tǒng)。近年來我國也相繼出現(xiàn)了室內(nèi)四通道整車道路模擬試驗(yàn)臺、六自由度輪胎耦合道路模擬實(shí)驗(yàn)臺、汽車懸架減振器電液伺服試驗(yàn)臺、汽車傳動(dòng)系統(tǒng)道路模擬試驗(yàn)臺架等各種汽車整車、零部件的道路模擬試驗(yàn)臺架（例如

26、： MTS320型汽車道路模擬試驗(yàn)機(jī)，可用于隨機(jī)路面激勵(lì)譜的室內(nèi)再現(xiàn)、隨機(jī)不平路面輸入下的汽車行駛平順性試驗(yàn)、等效于汽車試驗(yàn)場的整車可靠性評價(jià)試驗(yàn)、汽車振動(dòng)噪聲評價(jià)試驗(yàn)、汽車及零部件結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性測試與分析）。由此可見，汽車道路模擬試驗(yàn)臺架是開展汽車可靠性、輕量化、減振降噪、平順性理論研究及關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)的必要裝備。</p><p>　　目前汽車的零部件道路仿真試驗(yàn)的實(shí)際運(yùn)用還沒普及，其零部件的載荷，以及仿真模擬也與

27、整車不同，比整車更為復(fù)雜，同時(shí)對試驗(yàn)臺架的夾具要求較高，對于不同的汽車，不同的部件對于夾具的強(qiáng)度，大小要求也不一樣，初此之外對于個(gè)別的部件的載荷譜采集也不可能與實(shí)際工況相近。盡管如此，汽車零部件道路模擬試驗(yàn)仍然會(huì)是汽車試驗(yàn)的主要手段，它的發(fā)展是必然的，在汽車等各個(gè)方面廣泛的被運(yùn)用。</p><p>　　汽車半軸是汽車傳遞轉(zhuǎn)矩的樞紐，對于半軸的道路模擬試驗(yàn)裝置目前還沒有在實(shí)際運(yùn)用中出現(xiàn)，半軸的靜扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺只能檢測半

28、軸的靜載荷，在實(shí)際行駛過程中，半軸的載荷是及其復(fù)雜的，除了扭矩之外，還受到振動(dòng)等載荷，準(zhǔn)確模擬出汽車半軸的載荷是比較困難的。</p><p><b>　　1.4課題研究內(nèi)容</b></p><p>　　基于傳統(tǒng)的半軸靜扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺架只能檢驗(yàn)半軸在靜態(tài)下的疲勞強(qiáng)度，半軸在實(shí)際中的載荷不只有扭轉(zhuǎn)，還有各個(gè)方向上的振動(dòng)，為此本次試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)是模擬出半軸在汽車實(shí)際運(yùn)動(dòng)中受到的扭

29、轉(zhuǎn)疲勞以及振動(dòng)對于半軸的疲勞壽命影響。</p><p>　　在汽車工業(yè)中出現(xiàn)了大量的汽車道路模擬的試驗(yàn)裝置，其中大多為整車或者適用汽車某個(gè)系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置。本課題的任務(wù)要求是：設(shè)計(jì)一套基于遠(yuǎn)程參數(shù)控制的傳動(dòng)軸道路模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩的室內(nèi)模擬，半軸轉(zhuǎn)矩0-2000N.m。其設(shè)計(jì)的模擬試驗(yàn)裝置包括以下幾個(gè)系統(tǒng):信號產(chǎn)生系統(tǒng)，電控系統(tǒng)，伺服控制系統(tǒng)，機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)，動(dòng)力供給系統(tǒng)。</p><p

30、>　　利用遠(yuǎn)程參數(shù)控制技術(shù)模擬出完整的載荷譜，本次設(shè)計(jì)的方案是利用負(fù)載電機(jī)和變頻控制器模擬出半軸的輸入轉(zhuǎn)矩，車輪負(fù)載由做功機(jī)模擬，并且在車輪端加上自動(dòng)性作動(dòng)器模擬汽車在行駛中的振動(dòng)。計(jì)出半軸道路模擬試驗(yàn)裝置，能夠準(zhǔn)備的模擬出半軸在實(shí)際工況的載荷，并對半軸的強(qiáng)度，疲勞等方面的分析，來完成對汽車半軸的可靠性進(jìn)行檢測。</p><p>　　參照半軸的靜扭試驗(yàn)臺架作為參照設(shè)計(jì)出其半軸的夾具，結(jié)合現(xiàn)有MTS激振器和控

31、制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出適合半軸的模擬裝置，模擬出半軸在實(shí)際道路中所承受的載荷，運(yùn)用以上現(xiàn)有裝置設(shè)計(jì)出適合半軸的試驗(yàn)裝置是可行的。設(shè)計(jì)本課題的裝置可以仿照其他的模擬試驗(yàn)臺架，例如整車四通道道路模擬試驗(yàn)裝置等，本課題的很多部件都可以參照現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置，重點(diǎn)是能準(zhǔn)確模擬出汽車半軸的實(shí)際工況載荷。</p><p><b>　　道路模擬試驗(yàn)裝置</b></p><p>　　本章節(jié)介紹了

32、通用道路模擬試驗(yàn)裝置的組成及其各個(gè)組成系統(tǒng)的功用，半軸的結(jié)構(gòu)和布置形式，以及設(shè)計(jì)方案的定制。</p><p>　　2.1 通用道路模擬試驗(yàn)臺裝置</p><p>　　道路模擬實(shí)驗(yàn)主要通過遠(yuǎn)程參數(shù)控制RPC(Remote Parameter Control)來模擬汽車零部件在實(shí)際工況下的載荷，從而對部分零部件進(jìn)行針對性的疲勞試驗(yàn)。室內(nèi)道路模擬試驗(yàn)是對汽車零部件或者整體車身在真實(shí)的工況下的載荷

33、進(jìn)行采集和處理，得到載荷譜，實(shí)驗(yàn)時(shí)以載荷譜通過道路模擬試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)試件所受到的載荷與真實(shí)載荷相似。為了保證汽車的可靠性，近年來,除了在公路或?qū)Ｓ密嚨郎线M(jìn)行試車以外,已有可能在實(shí)驗(yàn)室里應(yīng)用與電子測量、調(diào)節(jié)儀器及模擬、數(shù)字計(jì)算機(jī)相連的伺服液壓試驗(yàn)裝置模擬汽車在行駛中產(chǎn)生的振動(dòng)。用這種裝置可以在接近實(shí)際行駛的條件下,對汽車部件以及整個(gè)汽車進(jìn)行試驗(yàn)。</p><p>　　道路模擬試驗(yàn)的設(shè)備是道路模擬機(jī)。道路模

34、擬機(jī)綜合了電子、伺服液壓、數(shù)字計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代技術(shù)、并根據(jù)隨機(jī)過程模擬理論和方法實(shí)現(xiàn)多通道的遠(yuǎn)程參數(shù)控制，把室內(nèi)整車試驗(yàn)技術(shù)向前推進(jìn)了一大步。模擬機(jī)可以再現(xiàn)汽車在實(shí)際道路上的振動(dòng)響應(yīng)，為試驗(yàn)車輛提供一個(gè)非常接近于實(shí)際行駛條件的可控制、可重復(fù)的振動(dòng)環(huán)境，起著“室內(nèi)道路”的作用。因此道路模擬機(jī)可以進(jìn)行汽車可靠性、耐久性的試驗(yàn)研究，同時(shí)也可以對整車結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和汽車振動(dòng)性能進(jìn)行研究。通過對試驗(yàn)道路上汽車響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，去掉對疲勞影響較小的信號，可

35、以強(qiáng)化試驗(yàn)條件，顯著地縮短壽命試驗(yàn)的時(shí)間，從而加速新產(chǎn)品研究的過程。因此道路模擬機(jī)除了用于汽車振動(dòng)性能，結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試和分析之外，特別適用于新車型一、二輪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的考核試驗(yàn)，可以快速地得到新車型可靠性、耐久性性能方面的結(jié)論，而失真度很小，道路模擬機(jī)已成為整車室內(nèi)試驗(yàn)的有效工具。圖2.1.1,2.1.2為部分實(shí)驗(yàn)裝置。</p><p>　　圖2.1.1 整車四通道道路模擬試驗(yàn)臺架</p><p&

36、gt;　　圖2.2.2 MTS320-035四通道（立柱）輪胎耦合道路模擬試驗(yàn)系統(tǒng)</p><p>　　道路模擬試驗(yàn)臺包括以下幾個(gè)部分：</p><p>　　油源：為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。</p><p>　　信號產(chǎn)生系統(tǒng)：包括計(jì)算機(jī)及其外設(shè)、調(diào)頻磁帶記錄儀器、函數(shù)發(fā)生器。主要作用：按照預(yù)定程序發(fā)出指令信號，不斷對試件振動(dòng)進(jìn)行檢測，分析處理隨機(jī)數(shù)據(jù)，迭代逼近功能（建立

37、驅(qū)動(dòng)信號時(shí)）。</p><p>　　電控系統(tǒng)：將指令信號處理轉(zhuǎn)變成電驅(qū)動(dòng)信號，通過多重閉環(huán)嚴(yán)格控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，準(zhǔn)確完成各種指令動(dòng)作。</p><p>　　伺服控制系統(tǒng)：主要部件是壓力閥，將不斷變化的電信號對應(yīng)裝換成動(dòng)力液壓油的流量和壓力輸出。</p><p>　　機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)：包括作動(dòng)器、位移傳感器、壓差傳感器、夾具。將動(dòng)力液壓油的流量轉(zhuǎn)換成機(jī)械運(yùn)動(dòng)，將情況反映到電控

38、系統(tǒng)。</p><p>　　動(dòng)力供給系統(tǒng)：提供穩(wěn)定的液壓驅(qū)動(dòng)力，包括液壓泵、儲能器、分油器、液壓管等。</p><p>　　（7）其試驗(yàn)裝置運(yùn)用于汽車整車，或者汽車單一系統(tǒng)、零部件。也可用于其它類似機(jī)械的須檢測部件，需要特定的夾具。</p><p>　　道路模擬試驗(yàn)臺架與傳統(tǒng)試驗(yàn)臺相比有點(diǎn)如下:</p><p>　　①對于結(jié)構(gòu)疲勞壽命試驗(yàn)，可

39、以加速試驗(yàn)過程，縮短開發(fā)周期;</p><p>　?、谠囼?yàn)不受外界條件限制，比如：天氣、駕駛員感觀、道路情況;</p><p>　　③試驗(yàn)可以連續(xù)不中斷，強(qiáng)化程度可以改變;</p><p>　?、芸梢约皶r(shí)發(fā)現(xiàn)汽車及其試驗(yàn)件出現(xiàn)的問題;</p><p>　?、菰囼?yàn)重復(fù)性好，精度高，對比性強(qiáng)。</p><p>　　2.2

40、 半軸結(jié)構(gòu)介紹</p><p>　　半軸是位于差速器與驅(qū)動(dòng)輪之間的傳遞動(dòng)力的實(shí)心軸，內(nèi)端用花鍵與差速器的半軸此輪連接，外端用于凸緣與驅(qū)動(dòng)輪輪轂相連，半軸齒輪的軸頸的孔內(nèi)，半軸布置簡圖見圖2.2.1,2.2.2：</p><p>　　圖2.21 半軸布置形式</p><p>　　圖2.2.2半軸的結(jié)構(gòu)</p><p>　　半軸的受力：現(xiàn)代汽車常

41、用的半軸，根據(jù)其支承型式不同，有全浮式和半浮式兩種。 全浮式半軸只傳遞轉(zhuǎn)矩，不承受任何反力和彎矩，因而廣泛應(yīng)用于各類汽車上。全浮式半軸易于拆裝，只需擰下半軸突緣上的螺栓即可抽出半軸，而車輪與橋殼照樣能支持汽車，從而給汽車維護(hù)帶來方便。 半浮式半軸既傳遞扭矩又承受全部反力和彎矩。它的支承結(jié)構(gòu)簡單、成本低，因而被廣泛用于反力彎矩較小的各類轎車上。但這種半軸支承拆取麻煩，且汽車行駛中若半軸折斷則易造成車輪飛脫的危險(xiǎn)。</p>&

42、lt;p><b>　　2.3設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　設(shè)計(jì)理論：基于遠(yuǎn)程參數(shù)控制RPC技術(shù)在電液伺服道路模擬試驗(yàn)臺的廣泛應(yīng)用，參照汽車整車的模擬試驗(yàn)臺架，設(shè)計(jì)出適用于汽車單一的系統(tǒng)或者零部件的模擬試驗(yàn)臺架。利用遠(yuǎn)程參數(shù)控制技術(shù)模擬出完整的載荷譜，本次設(shè)計(jì)的方案是利用負(fù)載電機(jī)和變頻控制器模擬出半軸的輸入轉(zhuǎn)矩，車輪負(fù)載由做功機(jī)模擬，并且在車輪端加上自動(dòng)性作動(dòng)器模擬汽車在行駛中的

43、振動(dòng)。所以說本次試驗(yàn)臺架設(shè)計(jì)方案是可行的。 </p><p>　　設(shè)計(jì)參照整車道路模擬試驗(yàn)裝置，和半軸靜扭試驗(yàn)臺作為參考，選擇40Kw的三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為扭矩的輸出，通過減速機(jī)進(jìn)行增加扭矩。在垂直方向，利用伺服電液作動(dòng)器，模擬出半軸在垂直方向的載荷，試驗(yàn)裝置采用以下部件進(jìn)行配合安裝。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)→減速機(jī)→扭矩傳感器→夾具（法蘭式萬向節(jié)聯(lián)軸器）→車輪夾具（采取車輪固定

44、）→作動(dòng)器</p><p>　　設(shè)計(jì)方案簡圖見圖2.3.1：</p><p>　　圖2.3.1 半軸道路模擬試驗(yàn)裝置方案草圖3半軸道路模擬試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)</p><p>　　本章節(jié)綜合敘述了設(shè)計(jì)過程，其中包括根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案制定試驗(yàn)流程，進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算，對于個(gè)部件的選擇及其強(qiáng)度的校核，繪制3維和2維整體布置圖。</p><p>　　3.1 試驗(yàn)

45、臺設(shè)計(jì)流程</p><p>　　①通過計(jì)算選擇合適功率的電動(dòng)機(jī)，通過電動(dòng)機(jī)輸出扭矩模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。</p><p>　?、诜治銎渌缆纺M試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)布置，初步設(shè)計(jì)出滿足本課題的汽車半軸道路模擬試驗(yàn)裝置。</p><p>　　③根據(jù)所需要的傳動(dòng)軸數(shù)設(shè)計(jì)出傳動(dòng)軸及其其他非標(biāo)準(zhǔn)件，并進(jìn)行強(qiáng)度校核。</p><p>　?、茉O(shè)計(jì)出連接件，夾具等其

46、他配套設(shè)施。</p><p>　?、輰λx取的部件進(jìn)行配合安裝，繪制裝配布置圖。</p><p>　　3.2設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核</p><p><b>　?、匐妱?dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　參照設(shè)計(jì)參數(shù)，被試變速器輸入轉(zhuǎn)矩0—2000N.m，試驗(yàn)需要通過變頻器不斷改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。此可得驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T要求

47、為：</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　根據(jù)公式：，得P=37.5Kw。電機(jī)的種類很多，然而三相異步電機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1.效率高，與傳統(tǒng)老系列電機(jī)相比，效率挺高許多。</p><p>　　2

48、.啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高，尅降低電動(dòng)機(jī)的過安裝容量。</p><p>　　3.調(diào)速范圍大，特性硬，精度高。</p><p>　　故本次選擇YD2系列變級多速三相異步電動(dòng)機(jī)，選擇型號為YD2:280M,額定功率為40Kw，額定轉(zhuǎn)速1800r/min。</p><p><b>　　②傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)半軸試驗(yàn)

49、裝置的傳動(dòng)軸，選取材料為40Cr，傳動(dòng)軸選取為實(shí)心軸，選取減速機(jī)效率為0.95,轉(zhuǎn)速比為10:1到100:1，T為2000N.M，電動(dòng)機(jī)功率為40Kw轉(zhuǎn)速1800r/min.以上為已知參數(shù)，初步估算傳動(dòng)軸的直徑：</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p><b&g

50、t;　?、?lt;/b></p><p><b>　　由123得出：</b></p><p>　　n=191r/min D=0.056m</p><p>　　初步選取軸的直徑為60mm，初步設(shè)計(jì)出軸長450mm，具體尺寸見零件圖，以下附結(jié)構(gòu)圖，以下對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核：</p><p>　　圖3.2.1 傳動(dòng)軸的

51、結(jié)構(gòu)</p><p>　　設(shè)計(jì)軸長450mm，直徑60mm，軸肩處直徑65mm。具體尺寸見零件圖，選取材料為40Cr ，調(diào)質(zhì)處理，花鍵齒面熱加工處理，75MP。</p><p><b>　　受力簡圖彎矩圖：</b></p><p>　　圖3.2.2 傳動(dòng)軸彎矩圖</p><p><b>　　彎矩：</

52、b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p><b>　　計(jì)算彎矩：</b></p><p><b>　　⑤</b></p><p>　　式中α是考慮扭轉(zhuǎn)和彎矩的加載情況及產(chǎn)生應(yīng)力的循環(huán)特征差異的系數(shù)。因通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對稱循環(huán)的變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)

53、所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常常不是對稱循環(huán)的變應(yīng)力，故在求計(jì)算彎矩時(shí)，必須計(jì)及這種循環(huán)特性差異的影響。即當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)取α≈0.3；扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取α≈0.6；若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，則取α＝1。本次選取取α≈0.6。</p><p>　　按照第三強(qiáng)度理論校核：</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>

54、;　　由于軸有鍵槽，花鍵故選取3 個(gè)截面進(jìn)行校核，每個(gè)截面所取的</p><p><b>　　鍵：</b></p><p><b>　　花鍵處：</b></p><p>　　花鍵尺寸D=60mm，d=54.1,mm</p><p>　　鍵處：57.38MP 花鍵處 63.75Mp</p&g

55、t;<p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　故該軸滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　軸扭轉(zhuǎn)剛度校核，撓度校核：</p><p><b>　　當(dāng)量直徑：</b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　扭轉(zhuǎn)角

56、： </p><p><b>　　⑧</b></p><p>　　T——軸受到扭矩，N.mm；</p><p>　　G——軸材料的抗剪切彈性模量，MPa，對于鋼材選取G=8.1*104MPa；</p><p>　　Ip——軸截面的極慣性矩；</p><p><b>　　撓度：

57、 </b></p><p>　　y= ⑨</p><p><b>　　由⑦⑧⑨得出</b></p><p>　　y=0.025mm，=0.57°</p><p>　　=0.003-0.005l ＞y，一般取0.5-1 故滿足要求。</p><p>

58、<b>　?、刍ㄦI的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　因?yàn)閭鬟f的扭矩較大，花鍵選擇漸開線花鍵，選取模數(shù)為m=2.0，壓力角為30°。花鍵設(shè)計(jì)長度外花鍵l=60mm，D=60mm，d=54.1mm，di=58mm。齒面熱處理。</p><p>　　以下為花鍵的強(qiáng)度校核：</p><p><b>　　①</b><

59、;/p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)相關(guān)，一般選取=0.7-0.8；</p><p>　　z——花鍵的齒數(shù)，設(shè)計(jì)齒數(shù)為29；</p><p>　　l——齒的工作長度；</p><p>　　h——花鍵齒側(cè)面的工作高度，對于漸開線花鍵，壓力角為30&

60、#176;時(shí)，h=m；</p><p>　　dm——花鍵平均直徑，漸開線花鍵取分度圓直徑；</p><p><b>　　由公式①得出：</b></p><p><b>　　=86.73Mp</b></p><p>　　=100-140Mpa（材料力學(xué)表6-3）</p><p>

61、;<b>　?。?lt;/b></p><p>　　所以設(shè)計(jì)花鍵滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　花鍵的具體參數(shù)：花鍵模數(shù)：2.0mm，齒頂隙：0.0605mm，節(jié)圓直徑：58mm，花鍵的具體尺寸見圖3.2.3。</p><p>　　圖3.2.3 花鍵參數(shù)</p><p><b>　?、茌S承座支撐的設(shè)計(jì)<

62、/b></p><p>　　為了便于安裝和節(jié)約材料，本次設(shè)計(jì)軸承座的支撐座為工型結(jié)構(gòu)示意圖見圖3.2.4。</p><p>　　圖3.2.4軸承座支撐</p><p>　　較短端和軸承座通過4個(gè)M16的螺栓連接，將軸承座固定，下端通過螺栓和試驗(yàn)臺架上的T型槽連接。</p><p><b>　?、莘ㄌm的設(shè)計(jì) </b>

63、;</p><p>　　設(shè)計(jì)法蘭帶內(nèi)花鍵，主要用來連接軸和扭矩傳感器，夾具等，法蘭選取規(guī)格為DN50，外徑為140mm，螺栓孔距為110mm，螺栓直徑為采用M12緊固螺栓鏈接，設(shè)計(jì)螺栓數(shù)為4，設(shè)計(jì)厚度為20mm。見圖3.2.5,3.2.6。</p><p>　　圖3.2.5 扭矩傳感器法蘭 圖3.2.6 傳動(dòng)軸法蘭，花鍵鏈接</p><p&g

64、t;<b>　?、迠A具</b></p><p>　　夾具選擇輸出端為法蘭式萬向節(jié)法蘭盤，由于裝夾帶有萬向節(jié)的半軸，末端采用固定螺紋盤通過螺栓連接半軸的凸緣，見圖3.2.6,3.2.7。</p><p>　　圖3.2.6 法蘭式萬向節(jié)聯(lián)軸器 圖3.2.7 凸緣螺栓緊固夾具</p><p><b>　?、咴?/p>

65、驗(yàn)臺架導(dǎo)軌設(shè)計(jì)</b></p><p>　　半軸道路模擬試驗(yàn)裝置在工作狀態(tài)中，由于作動(dòng)器的上下振動(dòng)，導(dǎo)致半軸偏離試驗(yàn)裝置的軸向位置。這種情況下，半軸會(huì)受到試驗(yàn)兩端的擠壓力或者拉力作用，這種狀況的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致半軸在除受到正常工況下的載荷之外還受到了一個(gè)由試驗(yàn)裝置施加的拉力或者壓力，從而影響了試驗(yàn)的精度。如果試驗(yàn)裝置施加的力過大可能會(huì)損害試驗(yàn)裝置。</p><p>　　為了避免以上狀

66、況的發(fā)生在我將夾具的一段安裝在導(dǎo)軌上，在振動(dòng)過程中通過夾具在導(dǎo)軌上的滑動(dòng)來調(diào)節(jié)半軸所需要的水平距離。導(dǎo)軌設(shè)計(jì)為等腰梯形裝。設(shè)計(jì)圖見圖3.2.8。</p><p>　　圖3.2.8 夾具及其梯形導(dǎo)軌支撐板</p><p>　?、嘣囼?yàn)臺架布置見圖3.2.9</p><p>　　圖3.2.9 試驗(yàn)臺基座</p><p>　　車底盤道路模擬試

67、驗(yàn)裝置，包括基座，包括上平板、下平板以及連接上下平板的支撐結(jié)構(gòu)；固定機(jī)械裝置，固定機(jī)械裝置為弧形中空結(jié)構(gòu)結(jié)連接于基座。其在平臺高處安裝電動(dòng)機(jī)，減速機(jī)與電動(dòng)機(jī)階梯布置，輸出軸也減速機(jī)呈垂直布置，在左端較低處安裝4個(gè)作動(dòng)器施加豎直方向上的振動(dòng)載荷。其面板采用T型槽形式，T型槽是工業(yè)量具的一種，主要用來固定工件，，裝配設(shè)備，維修設(shè)備的基礎(chǔ)工作平臺。T型槽的優(yōu)點(diǎn)在于方便安裝其他緊固部件，T型槽的材質(zhì)是高強(qiáng)度鑄鐵HT200-300，工作面硬度為H

68、B170-240，經(jīng)過兩次人工處理（人工退火600度-700度或自然時(shí)效2-3年）使它的精度穩(wěn)定，耐磨性能好。其T型槽規(guī)格：A=18mm，H=36mm，B=32mm，C=14mm，其中T型槽間距P選擇100mm，T型槽倒角為C1。圖3.2.10,3.2.11。</p><p>　　圖3.2.10 T 型槽結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　其中T型槽應(yīng)該滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：</p>

69、<p>　　1、T型槽平板工作面上不應(yīng)有銹跡、劃痕、碰傷及其他影響使用的外觀缺陷。</p><p>　　2、T型槽平板工作面上不應(yīng)有砂孔、氣孔、裂紋、夾渣及縮松等鑄造缺陷。各鑄造表面應(yīng)徹底清除型砂，且表面平整、涂漆牢固，各稅邊應(yīng)修鈍。</p><p>　　3、T型槽在平板的相對兩側(cè)面上，應(yīng)有安裝手柄或吊裝位置的設(shè)置、螺紋孔或圓柱孔。設(shè)置吊裝位置時(shí)應(yīng)考慮盡量減少因吊裝而引起的變形

70、。</p><p>　　4、T型槽平板應(yīng)經(jīng)穩(wěn)定性處理和去磁。</p><p>　　5、T型槽平板工作面與側(cè)面以及相鄰兩側(cè)面的垂直公差為12級（按GB1184—80《形狀位置公差》規(guī)定）。</p><p>　　6、T型槽平板工作面的硬度應(yīng)為HB170—220或187—255之間。</p><p>　　3.3標(biāo)準(zhǔn)件的選取及其校核</p>

71、;<p><b>　?、佥S承選擇</b></p><p>　　由于實(shí)驗(yàn)臺架不需要較高的臨界轉(zhuǎn)速，故選擇圓柱滾子軸承，型號NU213E ，尺寸系列代號02，外徑120mm內(nèi)徑65mm，寬度23mm.</p><p>　　圖3.3.1 圓柱滾子軸承</p><p><b>　　計(jì)算軸承的壽命：</b><

72、;/p><p><b>　　①</b></p><p>　　式中 ： 為指數(shù)，對于滾子軸承選10/3；</p><p>　　C為軸承額定動(dòng)載荷；</p><p><b>　　P軸承的實(shí)際載荷；</b></p><p>　　計(jì)算出：L=23847.3h，對于利用率較高的機(jī)械預(yù)期計(jì)算

73、壽命為20000-30000h，本次選擇軸承的使用壽命計(jì)算為23847h，滿足要求。</p><p><b>　?、跍p速機(jī)的選擇</b></p><p>　　由于在實(shí)際試驗(yàn)臺架的工作中，半軸是固定的，不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)前面計(jì)算得出，40kw的電動(dòng)機(jī)輸出2000N.m的扭矩，額定轉(zhuǎn)速是191r/min，實(shí)際中電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定功率，轉(zhuǎn)速是接近額定轉(zhuǎn)速的，所以在這里我選擇在電機(jī)輸

74、出端加上減速器，降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，增加輸出扭矩。</p><p>　　圖3.2.2 減速機(jī)</p><p>　　該減速機(jī)可實(shí)現(xiàn)10:1 到30:1 的傳動(dòng)比，安裝形式為立式，可滿足3000-5000N.m的扭矩傳遞。輸出端和電動(dòng)機(jī)輸出軸通過鍵連接（平鍵規(guī)格12*45.3*6），同時(shí)與電機(jī)法蘭通過螺栓連接。輸出孔和設(shè)計(jì)出的傳動(dòng)軸通過鍵連接，平鍵規(guī)格為22*80*14。</p>

75、<p><b>　?、叟ぞ貍鞲衅鞯倪x擇</b></p><p>　　轉(zhuǎn)矩傳感器在電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、鉆探機(jī)械等眾多的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力測試系統(tǒng)中及數(shù)控機(jī)械加工中心， 自動(dòng)機(jī)床等機(jī)電一體化設(shè)備中已獲得廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩傳感器通常采用電阻應(yīng)變橋來檢測轉(zhuǎn)矩信號，并采用導(dǎo)電滑環(huán)來耦合電源輸入及應(yīng)變信號輸出。試驗(yàn)裝置最大扭矩為設(shè)計(jì)扭矩2000N.M，為此選擇量程為20

76、00-3000N.m的扭矩傳感器。</p><p><b>　　④軸承座選擇</b></p><p>　　根據(jù)軸承的大小選擇標(biāo)準(zhǔn)的軸承座，選擇型號為SN513，內(nèi)直徑為65mm，外直徑為120，緊定度為H313。</p><p><b>　?、葸B接件的選擇</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)半軸道路

77、試驗(yàn)?zāi)M裝置中，大多數(shù)采用法蘭連接，設(shè)計(jì)法蘭采用M12六角頭螺栓全螺紋C級GB/T5781-2000和輕型彈簧墊圈GB/T 859-1987，在緊固軸承座軸承座支撐座，電動(dòng)機(jī)以及減速機(jī)選取螺栓為M16六角頭螺栓全螺紋GB/T5783-2000，同時(shí)采用重型彈簧墊圈 GB/T 7244-1987與之配合。</p><p>　　減速機(jī)輸出軸與傳動(dòng)軸之間采用平鍵連接，選取平鍵的型號為普通平鍵 GB1096-79。平鍵尺

78、寸80mm*22mm*14mm。</p><p>　　螺栓強(qiáng)度校核：選擇螺栓強(qiáng)度合金鋼材料，淬火并回火處理，抗拉強(qiáng)度為200Mpa，屈服強(qiáng)度為1080MPa，性能等級為10.9.設(shè)定安全系數(shù)為2.5.</p><p>　　螺栓危險(xiǎn)截面拉伸應(yīng)力：</p><p><b>　　①</b></p><p>　　對于連接軸承座的

79、螺栓只承受預(yù)緊力的螺栓連接，根據(jù)第四強(qiáng)度理論計(jì)算：，選擇為M16螺栓，預(yù)緊力為帶入標(biāo)準(zhǔn)值，得出=756.57MPa＜，故滿足強(qiáng)度要求。 </p><p>　　對于法蘭盤連接螺栓，除了拉伸強(qiáng)度外還需要考慮抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度：</p><p>　　螺栓危險(xiǎn)截面扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　

80、其中tan取值為0.05，tan=0.17，取值為1.04-1.08。其中預(yù)緊力F=，T為試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)承受最大轉(zhuǎn)矩，R為安裝螺栓半徑，帶入計(jì)算出=937.63MPa，故法蘭盤螺栓滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　?、抟簤核欧ふ衿鞯倪x擇</p><p>　　伺服作動(dòng)器是一液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能把來自液壓源的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，也可根據(jù)需要通過產(chǎn)品自帶的位移傳感器或行程開關(guān)進(jìn)行伺服控制。用于執(zhí)行主控

81、制器的命令，控制負(fù)載的速度、方向、位移、力，同時(shí)反饋給主控制器信號輸出力大，運(yùn)行位置準(zhǔn)確，體積小等特點(diǎn)。電液伺服作動(dòng)器是液壓伺服控制中的重要組成部分。主要由液壓伺服閥、液壓作動(dòng)筒、位移傳感器、壓力傳感器、載荷傳感器、減震器等元件組成。伺服作動(dòng)器已廣泛應(yīng)用于航空、發(fā)電、煉鋼、汽車、船舶、材料試驗(yàn)等行業(yè)?？砂从脩粢笤O(shè)計(jì)制造各種專用伺服作動(dòng)器。液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。

82、用它來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可免去減速裝置，并且沒有傳動(dòng)間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因此在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比；液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置組成。緩沖裝置與排氣裝置視具體應(yīng)用場合而定，其他裝置則必不可少。液壓缸的種類多種多樣，其中根據(jù)安裝結(jié)構(gòu)可以分為液壓缸的形式多種多樣，分類方法也各不相同，按照運(yùn)動(dòng)形式可分為推力液壓缸和擺動(dòng)液壓缸，在生產(chǎn)中</p&g

83、t;<p>　　圖3.2.3 電液伺服作動(dòng)器</p><p>　　3.4試驗(yàn)裝置三維模型的建立及其二維視圖</p><p>　　三維草圖的建立，本次繪制采用solidworks制圖軟件進(jìn)行繪制組裝：</p><p>　　圖3.3.1 半軸道路模擬試驗(yàn)裝置整體布置三維模型</p><p>　　設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置二維草圖見圖3.3.2

84、,3.3.3。</p><p>　　圖3.3.2 半軸道路模擬試驗(yàn)裝置二維圖（主視圖）</p><p>　　圖 3.3.3 半軸道路模擬試驗(yàn)裝置二維圖（俯視圖）</p><p>　　以上圖示為設(shè)計(jì)的半軸道路模擬試驗(yàn)裝置的三維視圖，由電機(jī)輸出扭矩，通過減速器增加扭矩，減速器通過傳動(dòng)軸輸出，在減速機(jī)到半軸萬向節(jié)夾具之間，有一個(gè)扭矩傳感器，2個(gè)軸承支撐座，軸與軸之間通

85、過法蘭連接，軸與法蘭之間通過花鍵連接，在半軸凸緣夾具端，下面由4個(gè)液壓伺服激振器支撐，提供垂直方向上的載荷。試驗(yàn)臺面為T型槽，方便安裝其配飾件。</p><p>　　本試驗(yàn)裝置對于汽車半軸具有通用性，使用成本較低，可用來在試驗(yàn)室進(jìn)行半軸道路模擬試驗(yàn)，正確評價(jià)半軸的疲勞強(qiáng)度及其壽命。</p><p><b>　　4試驗(yàn)流程</b></p><p>

86、;　　汽車零部件道路模擬試驗(yàn)主要在于其載荷譜的采集，載荷譜的重現(xiàn)主要理論依據(jù)在于RPC遠(yuǎn)程控制參數(shù)，利用RPC技術(shù)迭代所得的反應(yīng)路面情況的加載譜。將在實(shí)際道路行駛中采集得到的各種響應(yīng)輸出信號，與試驗(yàn)臺加載設(shè)備上的響應(yīng)輸出信號進(jìn)行不斷的比較，反復(fù)回饋迭代進(jìn)行修正，這樣得到的加載譜就能夠在試驗(yàn)臺上再現(xiàn)各種不同路面工況下的路面激勵(lì)。其實(shí)現(xiàn)過程主要為以下5個(gè)步驟：</p><p>　　1、采集記錄有限實(shí)際道路行駛時(shí)車輛的

87、原始信號。對原始信號進(jìn)行處理得到室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)所需要的響應(yīng)信號。</p><p>　　2、用白噪聲信號通過電液伺服控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械液壓裝置，對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)加載，計(jì)算輸入譜、輸出譜、互譜，求出試驗(yàn)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。</p><p>　　3、根據(jù)逆頻率響應(yīng)函數(shù)和期望響應(yīng)，計(jì)算生成道路模擬試驗(yàn)初始驅(qū)動(dòng)信號。</p><p>　　4,、迭代過程：由于試驗(yàn)系統(tǒng)是非線性的，通過迭代

88、逐漸修正初始驅(qū)動(dòng)信號，從而得到最終的驅(qū)動(dòng)信號。</p><p>　　5. 用驅(qū)動(dòng)信號反復(fù)激勵(lì)試件，對試件不同測試目標(biāo)進(jìn)行不同的試驗(yàn)。</p><p>　　半軸道路模擬試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)流程主要步驟和以上所敘述的方法大體上一樣，采集準(zhǔn)確的實(shí)際工況下的原始信號為試驗(yàn)的第一步驟，然后吧原始信號導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)，使用試驗(yàn)裝置加載，通過計(jì)算機(jī)的計(jì)算反求出試驗(yàn)需要的驅(qū)動(dòng)信號。計(jì)算機(jī)通過驅(qū)動(dòng)信號讓電動(dòng)機(jī)輸出實(shí)際

89、的半軸載荷，進(jìn)行試驗(yàn)。</p><p><b>　　5總結(jié)</b></p><p>　　以上是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部內(nèi)容，在緒論中主要敘述了：道路模擬試驗(yàn)技術(shù)在汽車開發(fā)和檢測中的廣泛運(yùn)用，半軸的簡要介紹，半軸道路模擬試驗(yàn)的重要性，以及本次設(shè)計(jì)課題的可行性分析。之后著重介紹了設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)的流程及其試驗(yàn)方法，其中包括了部分零部件的校核。通過設(shè)計(jì)計(jì)算，半軸道路模擬試驗(yàn)裝置如下

90、圖：</p><p>　　主要部件包括三相異步電機(jī)，扭矩傳感器，減速機(jī)，作動(dòng)器，及其半軸安裝夾具。本次設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置適用于半軸轉(zhuǎn)矩為0-2000N.M范圍。該裝置可以準(zhǔn)確模擬出半軸在實(shí)際工況中的載荷，對半軸進(jìn)行高精度的疲勞強(qiáng)度檢測。本裝置的優(yōu)點(diǎn)如下：</p><p>　?、俦绕饌鹘y(tǒng)的半軸靜扭試驗(yàn)臺，半軸道路模擬試驗(yàn)裝置能更準(zhǔn)確的模擬出出半軸的動(dòng)載荷。</p><p>

91、　?、谠囼?yàn)精度較高，試驗(yàn)結(jié)論不受外界因素影響。</p><p>　?、墼囼?yàn)周期容易控制，使用長時(shí)間的試驗(yàn)，且試驗(yàn)載荷可以通過人為改變。</p><p>　　本試驗(yàn)裝置的不足之處在于，不能適用于大中型汽車半軸的試驗(yàn);同時(shí)試驗(yàn)臺架體積過于太大，難以擴(kuò)大使用范圍。另外因?yàn)槿∈桨胼S只傳遞轉(zhuǎn)矩，不承受任何反力和彎矩，與獨(dú)立懸掛配合有利于提高車輛的舒適性，因而廣泛應(yīng)用于各類汽車上。半浮式半軸既傳遞扭

92、矩又承受全部反力和彎矩。所以在試驗(yàn)過程中由于液壓缸提供的豎直方向上的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致半浮式半軸會(huì)承受到彎矩反力，所以會(huì)影響其試驗(yàn)的精度。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　轉(zhuǎn)瞬之間，大學(xué)生涯即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)寫到這里，意味著歷時(shí)三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)臨近尾聲。3個(gè)月來我學(xué)到了很多，也有了很多感概。</p><p>　　我能順利完

93、成本次課題的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我要感謝我的指導(dǎo)老師*老師，是*老師的監(jiān)督和耐心的指導(dǎo)我才能完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。起初我對這個(gè)課題只是略知一二，通過老師的解惑指導(dǎo)，結(jié)合自己查詢的資料，我才發(fā)現(xiàn)做畢業(yè)設(shè)計(jì)沒有想象中的那么無力。同時(shí)我也感謝我的同學(xué)抽出自己的時(shí)間教我運(yùn)用各種三維軟件，耐心的指導(dǎo)我。</p><p>　　回想過去，心中太多的感謝，借此機(jī)會(huì)由衷的感謝你們，今天有你們的幫助，讓我受益良多。</p><

94、p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造（下冊）[M].5.吉林：人民交通出版社，2006:40-86</p><p>　　[2] 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)，西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室</p><p>　　[3] 王忘予.汽車設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[4]

95、余志生.汽車?yán)碚?，機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[5] 陳漫，馬彪，曹毅.車輛試驗(yàn)臺測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法探討[J]，北京理工大學(xué)2003</p><p>　　[6] 付白學(xué).汽車實(shí)驗(yàn)技術(shù) ，北京理工大學(xué)出版社</p><p>　　[7] 沈宏杰，周鋐.汽車零部件道路模擬加載譜研究[期刊] ，汽車工程</p><p>　　[8] 何澤民;

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97、，高等教育出版社</p><p>　　[12]胡仁喜.solidworks2012機(jī)械設(shè)計(jì)從入門到精通，機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[13]許紅平，應(yīng)富強(qiáng).機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)多功能試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)研究，機(jī)電工程</p><p><b>　　2003，3</b></p><p>　　[14]克里普，R. A.道路仿真模擬，S

98、AE號文件720095（1972）</p><p>　　[15]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[16]何澤民.道路模擬試驗(yàn)技術(shù)的研究及其在汽車零部件疲勞試驗(yàn)中的應(yīng)用[D] 北京：清華大學(xué),1990</p><p>　　[17]汽車工程手冊.試驗(yàn)篇,2001年 北京 機(jī)械工業(yè)出版社</p><