毕业设计（论文）-二次调节加载试验台设计.docx
前言2I结论31.1 国内外二次调节技术研究发展概况31.2 车辆轮桥加领系统概述41.2.1 开放式加载系统51.2.2 封闭式加我系统51.3 二次调节加载系统原理与特点71.3.1 原理71.3.2 特点82总体的结构设计92.1 试验台各部分组成及其功用92.2 模拟加栽系统原理93驱动变速箱的设计123.1 传动方案的确定123.2 般大转矩的计0133.3 齿轮的设计143.3.1 选择齿轮材料143.3.2 确定齿轮传动精度等级143.4 轴的设计213.4.1 I轴的设计213.4.2 II轴的设计233.4.3 W轴的设计243.4.4 IV轴的设计253.4.5 V轴的设计264零件的强度校核284.1 轴的强度校核284.1.1 I轴的校核284.1.2 I1.轴的校核304.1.3 IH轴的校核344.1.4 IV轴的校核364.1.5 V轴的校核404.2 轴承的校核424.3 键的校核4443.1平键的校核444.3.2花健的校核455结论47致谢48参考文献48前言随着汽车行业的不断发展壮大，对各种汽车车辆的工作性能和可靠性等的要求也越来越高，尤其是在特殊路况和工作条件下运行的越野，大型重教等特种车辆，这方面的耍求就更高。对这种车辆来说，其总体工作性能和可靠性主要取决于它的发动机和轮桥，发动机为成型产品，其工作性能和可靠;性等指标均已通过严格检测，设计车辆时按要求选择即可，而轮桥是另行设计的，因此为J'提高车辆的工作性能和可靠性,应将重点放在轮桥上.对于新设计制造的特种车辆轮桥，需要利用专门的高动态性能固定试验台对其进行模拟加我试效，检测各项工作性能和可弊性指标是否满足要求。由于特种车辆轮桥的动力输入输出轴数目多，功率大、工作参数变化范围大，工况纪杂多变，要对其进行接近实际条件下的全面试脸，在普通试脸台上是很难完成的。以往对较简单的单项试验如疲劳寿命试验等,可在传统的液压式加载试验台上进行，但其功率消耗很大，效率很低。对稍豆杂一些的综合性能试验,可在电封闭加载试险台上进行，但在相同加效功率下，所用电器设备庞大第杂，另外虽然可实现功率回收，提而效率，但由丁其回收功率以电能形式回馈给电网，因而在动载变化较大时，对电网的冲击较大，某些电器元件被烧坏的情况时有发生。哈尔滨工业大学电液伺服系统仿真与试验设备研究所,2003年利用二次调节技术成功研制出“特种车辆轮桥加载试验台”，其最大加载功率可达350kW可模拟车辆行驶的各种复杂路况和工作状态，对多轴输入输出的轮桥进行各种综合性性能试验，是一种理想的轮桥模拟加载试验设缶，它是国内成功应用二次调打技术的首例成型产品。这种基于二次调节技术的加载系统，同传统的液压加载系统相比，可回收、储存、重新利用能量，系统效率高：多个二次元件联合工作，且其驱动、加栽功能可互换：数字控制灵活可靠，系统动态性能好。同电气加载系统相比，功率密度大、重员轻、安装空间和安装功率较小：闭环控制动态响应快，回收能量不改变形式而直接回馈给加载系统，对电网的冲击较小。于二次调节加载系统可充分利用计算机控制的优越性，使加载参数（转矩和转速）的调节非常灵活方便，所以系统的睁、动态性能好，可对各种发杂工况进行模拟。因此，将这种二次调节式加载系统用于下辆轮侨模拟加载试验，是十分理想的。1.3二次调节加载系统原理与特点1.3.1 原理二次调节加载系统原理如图1-5所示。可逆式泵/马达元件9（或15）与电液伺服阀8（或17）、变量液压缸7（或16）、位移传感器6（或18）等组合在一起，统称为二次元件。电动机1、恒压变量泵2、蓄能器3、安全阀4及相应的管路等元件构成恒压网络，为整个加载系统提供稳定的恒压动力源。元件9和15以乐力耦联方式并联于恒压网络上，两元件机械端口之间通过转速转矩传感器10、13以及加载对象12刚性地连接在一起.元件9为马达工况，为加载系统提供所需的郸动转速，它同电液伺服阀8、变量液压缸7、位移传感洛6、转速传感器10和捽制错11构成转速控制系统。元件15为泵工况，实现对加载对象12的加载，它同电液伺服阀17、变量液压缸16、位移传感器18、转矩传感器13和控制潺14构成转矩控制系统，1电动机2恒压变城泵3-常住器，1安全观5油箱6,18T1.移传那器7,11变玳液压缸8,17电液伺服阀9,15可逆式泵/马达元件IO-转速传感器U,M控制器12加栽对象13一转雄传感涔图1-5二次调节加我系统原理Fig.1-5Princip1.ediagramof1.oadingsystemwithsecondaryregu1.ation在该加我系统中，转速控制系统和转矩控制系统为典型的电液伺服系统，二者相互独立,可分别进行调节，以满足加载系统对转速和转矩的不同要求。系统工作时，由控制器11和14分别向电液伺服阀8和17发出电信号，通过阀控缸机构（前置级排量控制）改变元件9和15的斜盘摆向，从而使其排量发生变化，以适应外负载转速和转矩的变化。另外，当系统进行工作时，元件9（马达）由恒压网络获取液压能，并聘其转换成机械能来期动加载对象12和元件15（泵），实现加载,元件15（泵）将机械能转换成液压能后又直接回馈给恒压网络，重新用来驱动元件9（马达），在元件9（马达）和元件15（泵）之间形成闭式循环。这样，恒压油源所提供的液压能只是用来补偿系统的容积损失和机械损失，而驱动元件9（马达）所需的大部分能量都来自元件15（泵）。此外，在该加载系统中，没有节流元件，因而避免了节流损失。由此可见，该加载系统在工作中不仅减少系统发热，而且还可以达到节能目的.1.3.2 特点同传统的加载系统相比，二次调节加载系统有如下些特点：D多个二次元件可联合工作丁一个恒压网络上，每一二次元件可单独进行调节，且既能工作于泉工况，又能工作于马达工况，因此可方便地实现驱动和加载功能的互换。2）通过对二次元件斜盘撰角的自动调节，可灵活方便地实现转角、转速、转矩和功率的计算机数字控制，系统静动态性能好.3）可实现能量回收、储存和重新利用，系统效率高。4）功率密度大、重用轻、安装空间和设置功率较小。5）系统开环速度刚度近似为零，转速控制系统易受负载干扰的影响.低速稳定性较差，使运行最低转速和控制精度受到一定限制。11338.36X257.5+12384.98X(257.5+492)_网网831175XOZ面（水平面）的支反力RF,1.x(2+)+F,5×*一1.+j+=4855.22N=3780.07N4127.16x(492+425.5)+450«.13x425.51175Fx+ix(八+/Jh+h+b41.27.1.6257.5+4508.13x(257.5+492)1175XOY面上的弯矩fciV=RA»X八=13338.16x257.5=弘34576.2N.mm/C"=RarX(/2+/3)=10384.83×(492+425.5)=9528081.53N.mmfdR“x(+2)=13338.16×(257.5+492)=9996950.92N.mmM(Y2<,Rmxh=10384.83×425.5=4418745.17N.mmXOZ而上的考矩cziRz×i=4855.22x257.5=1250219.15N.mmMCZIA=RHz×(2+3)=3780.07x(492+425.5)=3468214.23N.mmcz2%=Rzx(+2)=4855.22×(257.5+492)=363898739N.mmM<z2=Rf1.ZX/3=3780.07×425.5=1.608419.79N.mm合成弯矩Mc=.Wo-.+Mrzx,:=3434576.2-+1250219.1.52=3655046.05N.11nMCIG=QmOIf1+7(Z6=9528()81.532+3468214.23*=IO1.39667.04N.EMC2f,:=Mcrik+MCZ2A;=9996950.922+3638987.392-10638668.0!N.mMC2(1=M<r2(i+MCY2(,=4418745.172+16()8419.79-=4702374.20N.nun取危险被而按当盘弯矩验算直径，危脸被而齿轮1右端。险算直径._JMcifirf11w,V1.-1J=#0638668%.H',""0.1.×6()合格。4.1.3川轴的校核同理由I轴的校核公式4-1-4-22得，当传动比I=1.8h=6°XOY面(垂直而的支反力D_F,1×(2+3)+F,2×3/1+6+616969.76×(I46+91)+24412.64×911184+j+16969.76X127+24412.64×(127+146八.=1.=7449.16N1184XOZ面(水平面)的支反力”,M2+J+”,2X3/1+/2+/36I76.99×(146+911.)+8886.2×91.I,、1184-'JZOI.O.”,x+",2x(+2)/1+/:+/36176.99×127+6370.28×(127+146)1184一二2/11.3UNXoY面上的弯矩c>14=Ra>,X=33933.04×I27=4309521.48X.mmMeTM,=R*X(/2+/J=7449.I6×(46+9I)=7873762.12N.nunfo2A=RA>x(+2)=33933.24×(I27+146)=7916402.59M.nunMcY2iBYx3=7449.16×911.=6786i84.76N.EXOZ面上的弯矩jVfcz1,-Rz×=I235I.69×127=1568664.63N.rr11=2711.50x(146+911)=2866()55.5ON.innMCZ2>=AZx(1.t+h)=12351.69x(127+146)=3372011.37N.mm(72(=RZ×1=2711.50×91.1.=2470176.50N.mm合成弯矩MC1.1.qMmx,+M=4309521.48-+1568664.63*=458614().44N.ER_F,1.×1.1.+F,2×(h+h)_8551.84X130+11827.33X(130+300)力久月<)、119()XOY面上的弯矩MeHA=RAyX=4I679.1.1.×I30=5418284.3N.IanMcrG=RBr×(2+,1)=14307.63x(30()+760)=66()87.8N.mmMc2=Rr×(1+2)=41679.1.1.×(1.30+300)=17922017.3N.nunAfcn疔=ReyK/3=I43O7.63×760=10873798.8N.mmXOZ面上的弯矩>W<za=Raz×=15I7I.20xI30=1972256.0N.min,W<zm,=R皿x(2+3)
