摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)含proe三維及11張CAD圖

摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)含proe三維及11張CAD圖,摩擦,磨擦,離合器,扭轉(zhuǎn),改變,振動(dòng),試驗(yàn)臺(tái),設(shè)計(jì),proe,三維,11,十一,cad 摘 要 離合器是汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，離合器性能參數(shù)是影響動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的關(guān)鍵因素，對(duì)離合器性能參數(shù)進(jìn)行測試，是離合器廠家驗(yàn)證離合器設(shè)計(jì)結(jié)果的重要手段。開發(fā)摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)摩擦離合器生產(chǎn)企業(yè)具有重要的意義。本課題的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。 本試驗(yàn)臺(tái)能完成摩擦離合器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、大性能、小性能、空載、溫升、壽命性能的測試。本試驗(yàn)臺(tái)主要由直流調(diào)速電機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、飛輪、電磁制動(dòng)器、傳感器及機(jī)座構(gòu)成。本次課題首先，通過對(duì)摩擦離合器各扭轉(zhuǎn)振動(dòng)要求進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了其設(shè)計(jì)方案；接著，對(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇；然后，對(duì)各測試項(xiàng)目測試原理及主要構(gòu)成件進(jìn)行了設(shè)計(jì)；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了裝配圖及主要零部件圖。 通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。 關(guān)鍵詞：摩擦離合器，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，試驗(yàn)臺(tái)，設(shè)計(jì) Abstract Clutch is the key component of automobile power transmission system. Clutch performance parameters are the key factors affecting the torsional vibration of power transmission system. Testing clutch performance parameters is an important means for clutch manufacturers to verify the clutch design results. The development of torsional vibration test-bed for friction clutch is of great significance to the production enterprises of friction clutch. The main task of this subject is to design a torsional vibration test-bed for friction clutch. This test-bed can complete the test of speed, torque, large performance, small performance, no-load, temperature rise and life performance of friction clutch. The test-bed is mainly composed of DC speed regulating motor, coupling, reducer, flywheel, electromagnetic brake, sensor and seat. First of all, through the analysis of the torsional vibration requirements of friction clutch, the design scheme is put forward based on the analysis; then, the main technical parameters are calculated and selected; then, the testing principles and main components of each test project are designed; finally, the assembly drawing and the main parts drawing are drawn by AutoCAD drawing software. Through this design, we have consolidated our professional knowledge, mastered the design method of ordinary mechanical products and can skillfully use AutoCAD drawing software, which is of great significance to our future work and life. Key words: Electromagnetic clutch， Performance test， Test-bed， Design 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1研究背景及意義 1 1.2摩擦離合器概述 1 1.2.1簡介 1 1.2.2功能 1 1.2.3類型 2 1.2.4主要組成及工作原理 2 1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3 第2章 總體設(shè)計(jì) 5 2.1設(shè)計(jì)要求 5 2.1.1研究內(nèi)容要求 5 2.1.2參數(shù)要求如下 5 2.2方案設(shè)計(jì) 5 2.2.1總體布置 5 2.2.2各系統(tǒng)方案 6 2.3各項(xiàng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)原理及方法 7 2.3.1轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、大、小扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 7 2.3.2空載扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 8 2.3.3溫升扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 8 2.3.4壽命扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 8 第3章 構(gòu)成件的選擇與設(shè)計(jì) 10 3.1電動(dòng)機(jī)的選擇 10 3.1.1電動(dòng)機(jī)類型選擇 10 3.1.2電機(jī)型號(hào)選擇 10 3.2減速裝置設(shè)計(jì) 10 3.2.1傳動(dòng)比計(jì)算 11 3.2.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 11 3.3傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核 15 3.3.1尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 15 3.3.2強(qiáng)度校核計(jì)算 16 3.4飛輪的設(shè)計(jì) 18 3.5標(biāo)準(zhǔn)件的選擇與校核 20 3.5.1軸承 20 3.5.2聯(lián)軸器 20 3.5.3鍵 21 3.6輔助裝置的選擇 21 3.6.1電磁制動(dòng)器的選擇 21 3.6.2數(shù)據(jù)采集傳感器的選擇 22 3.7底座機(jī)架的設(shè)計(jì) 22 3.7.1機(jī)架的選擇與設(shè)計(jì) 23 3.7.2機(jī)架連接螺栓的校核 23 第4章 基于Pro/E的三維設(shè)計(jì) 26 4.1 Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件概述 26 4.2三維設(shè)計(jì) 27 4.2.1底座 27 4.2.2支座 27 4.2.3主軸 28 4.2.4飛輪 28 4.2.5連接板 28 4.2.6三維裝配 29 總 結(jié) 30 參考文獻(xiàn) 31 致 謝 32 IV 第1章 緒 論 1.1研究背景及意義 離合器是汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，離合器性能參數(shù)是影響動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的關(guān)鍵因素，對(duì)離合器性能參數(shù)進(jìn)行測試，是離合器廠家驗(yàn)證離合器設(shè)計(jì)結(jié)果的重要手段。開發(fā)摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)摩擦離合器生產(chǎn)企業(yè)具有重要的意義。 作為傳動(dòng)系統(tǒng)的主打部件，具體工作狀況多變，怎樣去評(píng)估一個(gè)摩擦離合器的性能特性是研究人員和生產(chǎn)廠家所必須解決的重要問題，而各種性能的分析，只能通過在特定的測試臺(tái)上去實(shí)驗(yàn)，模擬，分析。通過離合器測試臺(tái)的分析和實(shí)驗(yàn)，可以盡早了解到離合器在運(yùn)行過程的可能存在的各種隱患，減少維修費(fèi)用，防止出現(xiàn)事故，從而增加了摩擦離合器使用的可靠性，安全性，和經(jīng)濟(jì)效益，故而摩擦離合器測試臺(tái)的設(shè)計(jì)過程變得非常重要，他的性能優(yōu)劣直接聯(lián)系到被測的摩擦離合器的各種性能指標(biāo)的測試結(jié)果，如何進(jìn)一步優(yōu)化測試臺(tái)的設(shè)計(jì)，是我們當(dāng)前研究所需要解決的重要問題，為了實(shí)時(shí)檢測摩擦離合器的操縱性能和安全性能，完成對(duì)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速，溫升等方面的測定，通過測試臺(tái)對(duì)離合器進(jìn)行探討，以掌握離合器的各種性能。 1.2摩擦離合器概述 1.2.1簡介 摩擦離合器是應(yīng)用得最廣也是歷史最久的一類離合器，它基本上是由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組點(diǎn)成。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳動(dòng)動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，而離合器的操縱機(jī)構(gòu)主要是使離合器分離的裝置。 1.2.2功能 摩擦離合器是船舶推進(jìn)軸系的重要部件之一，它利用摩擦面之間的機(jī)械摩擦力，把扭矩由主動(dòng)軸傳到從動(dòng)軸，并且根據(jù)工作需要可使主機(jī)與從動(dòng)軸接合或脫離。通常，以非反轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)(高速柴油機(jī))作為主機(jī)的各種功率的推進(jìn)系統(tǒng)多采用摩擦離合器。近年來，在大功率中速柴油機(jī)單機(jī)或并車傳動(dòng)機(jī)組中，離合器也得到廣泛應(yīng)用。摩擦離合器的作用除傳遞動(dòng)力外，還要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候使主動(dòng)軸與從動(dòng)軸接合或脫開，利于主機(jī)空載啟動(dòng)；多機(jī)并車時(shí)，通過它使部分機(jī)組工作；對(duì)非反轉(zhuǎn)柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)倒車和雙速傳動(dòng)；微速航行。 摩擦離合器一般位于發(fā)動(dòng)機(jī)和齒輪箱之間，或與齒輪組合成具有離合、正倒車功能的齒輪箱總成，是發(fā)動(dòng)機(jī)與軸系之間連接的主要部件。離合器的輸出軸就是齒輪箱的輸入軸。如果發(fā)動(dòng)機(jī)和負(fù)載之間沒有離合器，則發(fā)動(dòng)機(jī)一啟動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生很大的慣性力，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)形成巨大的阻力矩，造成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降甚至熄火。若啟動(dòng)時(shí)有離合器，可先利用離合器將發(fā)動(dòng)機(jī)與齒輪箱分離，然后在加大油門的同時(shí)與離合器逐步接合，經(jīng)過離合器傳動(dòng)的扭矩逐步增加，船舶的推進(jìn)力也逐步增加，當(dāng)推進(jìn)力大于行駛阻力時(shí)，船舶就由靜止?fàn)顟B(tài)開始運(yùn)動(dòng)并逐步加速，因而保證船舶的平穩(wěn)起航是離合器的主要功能之一。離合器的另一個(gè)功能是保證工況切換平穩(wěn)。當(dāng)緊急制動(dòng)時(shí)如果沒有離合器，巨大的慣性力會(huì)使傳動(dòng)系統(tǒng)超負(fù)荷工作，不僅影響傳動(dòng)裝置甚至?xí)茐陌l(fā)動(dòng)機(jī)零部件。此外，離合器和齒輪的組合可使傳動(dòng)裝置具有倒車功能。 1.2.3類型 圓盤摩擦離合器：摩擦件為圓盤，分單盤和多盤兩種，并有干式和濕式之分。單盤式結(jié)構(gòu)簡單，只有一對(duì)摩擦面，從動(dòng)部分慣量很小，散熱性好，調(diào)整方便，分離徹底，但所能傳遞的扭矩小，一般不超過1000牛．米。多盤式有多對(duì)摩擦面，傳遞的扭矩可達(dá)8×106牛．米。如要求傳遞大扭矩，可增加摩擦面對(duì)數(shù)，而不必增大離合器的徑向尺寸和軸向壓緊力，這有利于降低離合器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。多盤式結(jié)構(gòu)緊湊，可采用不同材料的摩擦面，便于制造、安裝和調(diào)整，允許在變速下接合，應(yīng)用廣泛；但摩擦面對(duì)數(shù)過多會(huì)影響離合靈活性，甚至卸去壓緊力后，主、從摩擦件仍不能徹底脫開，造成摩擦面的過量磨損。通常干式摩擦面應(yīng)少于15對(duì)，濕式應(yīng)少于30對(duì)。濕式摩擦離合器的摩擦件浸在油中工作，常為多盤式，比干式磨損小，散熱好，溫升低，壽命長，所能傳遞的扭矩大。 圓錐摩擦離合器：摩擦件為截錐體，分單錐和雙錐兩種。這種離合器結(jié)構(gòu)簡單，接合平穩(wěn)，分離徹底；能產(chǎn)生較大的摩擦力，摩擦面磨損后一般不需人工調(diào)整，由于單錐式只有一對(duì)圓錐摩擦面，雙錐式也只有兩對(duì)摩擦面，如要傳遞大扭矩必須增大錐體的徑向尺寸。減小錐角可增加摩擦力，但內(nèi)外錐面不易分離。通常，摩擦面材料為金屬-金屬時(shí)，錐頂半角應(yīng)不小于7°；為皮革-金屬時(shí)，應(yīng)不小于12°。 1.2.4主要組成及工作原理 摩擦離合器主要構(gòu)成如下： （1）主動(dòng)部分：飛輪、離合器蓋（不是離合器殼）、壓盤； （2）從動(dòng)部分：帶有扭轉(zhuǎn)減振器的從動(dòng)盤組件（從動(dòng)輪轂、從動(dòng)盤本體、摩擦片）； （3）壓緊部分：16個(gè)圓周分布的螺旋彈簧； （4）操縱機(jī)構(gòu)：分離杠桿、帶分離軸承的分離套筒和分離叉（位于離合器內(nèi)部的部分） 發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪是離合器的主動(dòng)件，帶有摩擦片的從動(dòng)盤和從動(dòng)轂借滑動(dòng)花鍵與從動(dòng)軸（即變速器的主動(dòng)軸）相連。壓緊彈簧則將從動(dòng)盤壓緊在飛輪端面上。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩即靠飛輪與從動(dòng)盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動(dòng)盤上，再由此經(jīng)過從動(dòng)軸和傳動(dòng)系中一系列部件傳給驅(qū)動(dòng)輪。壓緊彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩也越大。 由于汽車在行駛過程中，需經(jīng)常保持動(dòng)力傳遞，而中斷傳動(dòng)只是暫時(shí)的需要，因此汽車離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分是經(jīng)常處于接合狀態(tài)的。摩擦副采用彈簧壓緊裝置即是為了適應(yīng)這一要求。當(dāng)希望離合器分離時(shí)，只要踩下離合器操縱機(jī)構(gòu)中的踏板，套在從動(dòng)盤轂的環(huán)槽中的撥叉便推動(dòng)從動(dòng)盤克服壓緊彈簧的壓力向松開的方向移動(dòng)，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動(dòng)力的傳遞。 當(dāng)需要重新恢復(fù)動(dòng)力傳遞時(shí)，為使汽車速度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化比較平穩(wěn)，應(yīng)該適當(dāng)控制離合器踏板回升的速度，使從動(dòng)盤在壓緊彈簧壓力作用下，向接合的方向移動(dòng)與飛輪恢復(fù)接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應(yīng)的摩擦力矩也逐漸增加。當(dāng)飛輪和從動(dòng)盤接合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時(shí)，二者可以不同步旋轉(zhuǎn)，即離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和從動(dòng)盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉(zhuǎn)速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時(shí)，汽車速度方能與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。 摩擦離合器所能傳出的最大轉(zhuǎn)矩取決于摩擦面間的最大靜摩擦力矩，而后者又由摩擦面間最大壓緊力和摩擦面尺寸及性質(zhì)決定。故對(duì)于一定結(jié)構(gòu)的離合器來說，靜摩擦力矩是一個(gè)定值，輸入轉(zhuǎn)矩一達(dá)到此值，離合器就會(huì)打滑，因而限制了傳動(dòng)系所受轉(zhuǎn)矩，防止超載。 1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外先進(jìn)工業(yè)國家的汽車產(chǎn)業(yè)大都相當(dāng)發(fā)達(dá)和成熟，一個(gè)非常重要的原因是擁有相當(dāng)豐富和成熟的產(chǎn)品檢測和試驗(yàn)手段。我國的汽車工業(yè)從無到有，發(fā)展相當(dāng)迅速，促進(jìn)了汽車零部件性能試驗(yàn)技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展。許多大中型生產(chǎn)廠家都具備了一定的對(duì)重要零部件進(jìn)行各項(xiàng)性能試驗(yàn)的能力。但總體而言，在這方面我們與國外先進(jìn)水平相比，還是有一定的差距的。單就離合器總成而言目前國內(nèi)許多離合器生產(chǎn)廠家對(duì)離合器總成慣性試驗(yàn)尚處初期階段，只能完成簡單的分合運(yùn)動(dòng)和粗略地記錄運(yùn)行時(shí)間，設(shè)備簡單。許多試驗(yàn)參數(shù)無法調(diào)整檢測和控制，自動(dòng)化程度也很低。通過本課題的研究，能夠比較準(zhǔn)確地綜合評(píng)估離合器的壽命，可以增強(qiáng)國內(nèi)研制類似的汽車零部件試驗(yàn)設(shè)備的能力，推動(dòng)國內(nèi)試驗(yàn)研究技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展。 當(dāng)今世界先進(jìn)工業(yè)國家正處于由“工業(yè)經(jīng)濟(jì)”模式向“信息經(jīng)濟(jì)”模式轉(zhuǎn)變的時(shí)期，其中技術(shù)進(jìn)步因素起著極為重要的作用，它在經(jīng)濟(jì)增長中占7既至80%。以高新技術(shù)為核心，以信息電子化為手段，提高工業(yè)產(chǎn)品附加值，這己經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化的重要發(fā)展目標(biāo)。從我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展史來看，其工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長主要是依靠投入大量資金和勞動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)的，尚未充分發(fā)揮技術(shù)進(jìn)步在工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長中的“二次效益倍增器”的作用。如何加快發(fā)展電子信息技術(shù)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，適應(yīng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，是當(dāng)前我國工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化界研究的重要課題之一。因此，通過本課題的研究可以提高國內(nèi)機(jī)電一體化設(shè)備普及程度，促進(jìn)國內(nèi)機(jī)械制造水平的提高。 第2章 總體設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)要求 2.1.1研究內(nèi)容要求 本課題的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。具體要求如下： （1）熟悉摩擦離合器作用、工作原理及結(jié)構(gòu)； （2）掌握摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)測試要求及測試方法； （3）熟悉摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)常用的結(jié)構(gòu)，掌握摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算原理，方法； （4）完成摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算，完成摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2.1.2參數(shù)要求如下 選定試驗(yàn)臺(tái)參數(shù)要求如下： （1）要求設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)方便摩擦離合器裝卸和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等測試傳感器安裝； （2）要求設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)能滿足不同型號(hào)摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)，可測試最大離合器直徑不低于800mm； （3）要求設(shè)計(jì)的摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，輸入轉(zhuǎn)矩及負(fù)載轉(zhuǎn)矩可調(diào)，輸入轉(zhuǎn)矩及負(fù)載轉(zhuǎn)矩可調(diào)范圍50-1200Nm； （4）要求設(shè)計(jì)的離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，輸入轉(zhuǎn)速可調(diào)，轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍500-4000r/min； （5）要求設(shè)計(jì)的摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái)負(fù)載慣量可調(diào)。 2.2方案設(shè)計(jì) 2.2.1總體布置 根據(jù)設(shè)計(jì)要求所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)能完成摩擦離合器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、空載、溫升、壽命性能的測試。也就是說需要在電機(jī)的帶動(dòng)下模擬實(shí)際工況摩擦離合器在不同轉(zhuǎn)速及負(fù)載狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)需要采集轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、溫升等數(shù)據(jù)。因此初步確定本試驗(yàn)臺(tái)方案如下圖2-1所示。 1-電磁制動(dòng)器，2-轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器，3-慣性飛輪，4-軸承支座，5-振動(dòng)發(fā)生器，6-待測摩擦離合器， 7-連接法蘭，8-減速器，9-單級(jí)齒輪傳動(dòng)，10-聯(lián)軸器，11-直流調(diào)速電機(jī) 圖2-1 摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)臺(tái)簡圖 試驗(yàn)臺(tái)由直流調(diào)速電機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、飛輪、電磁制動(dòng)器（加載、制動(dòng)）、傳感器（采集轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、溫升等數(shù)據(jù)）構(gòu)成。 a）本測試臺(tái)擬采用離合器起步慣性飛輪，采用電磁制動(dòng)器制動(dòng)慣性飛輪，同時(shí)在慣性各種性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以對(duì)第一個(gè)離合器施加生產(chǎn)阻力矩。 b）這種測量數(shù)據(jù)，如溫升，扭矩，轉(zhuǎn)速等訊號(hào)均由所布置的傳感器所獲得，采用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器測量從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速和傳遞的扭矩，采用溫度傳感器測量溫度，通過制動(dòng)離合器制動(dòng)并模擬汽車起步工況時(shí)的載荷。 2.2.2各系統(tǒng)方案 （1）試驗(yàn)環(huán)境 常見的環(huán)境條件有溫度、濕度、電場磁場等，有些情況下也對(duì)振動(dòng)、沖擊等環(huán)境條件提出專門的試驗(yàn)要求。溫度、濕度、電場、磁場等試驗(yàn)環(huán)境可用帶自動(dòng)控制系統(tǒng)的專門試驗(yàn)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，如溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)等，而振動(dòng)沖擊等環(huán)境試驗(yàn)則要在專門試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。 （2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 零部件的性能試驗(yàn)往往是在運(yùn)行的情況下進(jìn)行的，這時(shí)需要可調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。目前較常使用的驅(qū)動(dòng)裝置有直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置等，根據(jù)摩擦離合器特性本次選用直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)。 （3）加載系統(tǒng) 被試件的加載方式有多種，如定幅加載、周期變幅加載、程序控制載荷譜隨機(jī)加載等。方式不同，加載系統(tǒng)復(fù)雜程度也不同、為適應(yīng)不同的試驗(yàn)載荷，加載系統(tǒng)要求對(duì)受控參量可調(diào)。加載手段有機(jī)械、液壓、電磁等多種，而動(dòng)力的提供大多以電力為基礎(chǔ)。在離合器總成參數(shù)測試系統(tǒng)中，采用電磁加載系統(tǒng)作為其加載部分的動(dòng)力執(zhí)行元件。它具有好的可控性和較大的驅(qū)動(dòng)力，響應(yīng)速度快，控制精度高，并能達(dá)到較好的穩(wěn)定性。 （4）參數(shù)測量系統(tǒng) 在試驗(yàn)過程中，要使用各種傳感器和數(shù)據(jù)記錄、采集設(shè)備，以獲得被測對(duì)象在運(yùn)行中的各種參數(shù)，經(jīng)過處理后得到反映其性能的各項(xiàng)指標(biāo)。對(duì)于不同的試驗(yàn)和參數(shù)，所要求的測量精確度各不相同，因此對(duì)試驗(yàn)用的傳感器必須進(jìn)行精確度等級(jí)的標(biāo)定，以確保試驗(yàn)結(jié)果的精確性。測試儀器還應(yīng)定期檢定。為確保試驗(yàn)中采集到的數(shù)據(jù)的精確度和減少噪聲干擾，通常要根據(jù)試驗(yàn)要求進(jìn)行各種處理和變換，以得到可靠的最終檢測結(jié)果。 （5）設(shè)備控制系統(tǒng) 在產(chǎn)品試驗(yàn)中通常要對(duì)被試對(duì)象的驅(qū)動(dòng)、加載、運(yùn)行過程以及信號(hào)適調(diào)、處理、顯示等進(jìn)行各種控制，以確保測量及試驗(yàn)過程的正確進(jìn)行和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集。離合器總成試驗(yàn)臺(tái)的具體構(gòu)成還將在后面分別加以論述。 2.3各項(xiàng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)原理及方法 本次設(shè)計(jì)的摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)臺(tái)，要求能完成摩擦離合器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、大性能、小性能、空載、溫升、壽命性能的測試，下面對(duì)各扭轉(zhuǎn)振動(dòng)原理及方法進(jìn)行說明。 2.3.1轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、大、小扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 探討摩擦離合器的動(dòng)作特性行為中，需要研究的主要參數(shù)為: 1、從離合器摩擦環(huán)開始?jí)壕o直至開始產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩所需的時(shí)間； 2、從離合器摩擦環(huán)開始?jí)壕o到轉(zhuǎn)矩上升至80%公稱動(dòng)轉(zhuǎn)矩所需的時(shí)間；3、從離合器摩擦環(huán)松開開始到轉(zhuǎn)矩下降至10%公稱動(dòng)轉(zhuǎn)矩所需的時(shí)間。 首先，使被測離合器與機(jī)架保持固定，然后使摩擦離合器壓緊，讓其的主動(dòng)側(cè)與從動(dòng)側(cè)在靜止?fàn)顟B(tài)下保持連接。然后，在主動(dòng)側(cè)施加某一扭矩，使這扭矩傳遞到從動(dòng)側(cè)， 并在示波器上示出。之后，松開離合器，離合器被動(dòng)側(cè)的力矩衰減過程由力矩變換器送到示波器上記錄。 測定力矩消滅時(shí)間：先在離合器主動(dòng)側(cè)施加一額定力矩，然后切松開源，使力矩慢慢衰減至原來的10%，這個(gè)過程所要經(jīng)歷的時(shí)間，即為力矩消滅時(shí)間。 2.3.2空載扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 在試驗(yàn)臺(tái)上安裝好被測離合器，使其處于非勵(lì)磁狀態(tài)，對(duì)離合器的從東側(cè)制動(dòng)使其保持靜止，然后起動(dòng)原動(dòng)機(jī)，此時(shí)飛輪和被測離合器的主動(dòng)側(cè)上升到規(guī)定轉(zhuǎn)速，待穩(wěn)定后測出轉(zhuǎn)速。這時(shí)將試驗(yàn)裝置用的離合器電源切斷，被測離合器壓緊，制動(dòng)力矩產(chǎn)生，并將試驗(yàn)裝置用的離合器被動(dòng)側(cè)、飛輪、被測離合器的主動(dòng)側(cè)均制動(dòng)停止。通過轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器測取被測摩擦離合器從動(dòng)部分轉(zhuǎn)速為零、主動(dòng)摩擦片瞬時(shí)轉(zhuǎn)速為1000r/min，以及其以下各轉(zhuǎn)速點(diǎn)的摩擦力矩，即為被試離合器從動(dòng)部分固定，主動(dòng)部分以不同轉(zhuǎn)速強(qiáng)制滑摩時(shí)的動(dòng)摩擦力矩，測量次數(shù)不小于10次，取其算術(shù)平均值。 2.3.3溫升扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 為了做出摩擦離合器的溫升曲線而對(duì)他進(jìn)行溫升的實(shí)驗(yàn)，通過溫升曲線來知道被測的摩擦離合器是否可以投入使用，繪制溫升曲線需要從摩擦離合器通電開始到達(dá)到穩(wěn)定的溫升標(biāo)準(zhǔn)這一段時(shí)間內(nèi)的溫度采樣值。每一采樣時(shí)刻的溫升值是根據(jù)填埋在離合器摩擦盤內(nèi)的熱電偶傳感器獲得的。那么，如何判斷試品是否達(dá)到穩(wěn)定的溫升標(biāo)準(zhǔn)呢？普遍認(rèn)為，當(dāng)被測離合器達(dá)到溫升標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即使連續(xù)通電一小時(shí)，摩擦環(huán)溫度也不會(huì)上升1攝氏度，達(dá)到溫升標(biāo)準(zhǔn)后，就可以畫溫升曲線。并對(duì)被測離合器的溫升性能做出評(píng)估。 在控制系統(tǒng)中，可以對(duì)離合器每隔十五分鐘采樣一次溫度，而溫升差值則是每小時(shí)采樣一次，所以，溫升差值必須從第五個(gè)采樣點(diǎn)開始進(jìn)行計(jì)算。 2.3.4壽命扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 摩擦離合器的使用壽命是一個(gè)十分關(guān)鍵的性能指標(biāo)。壽命測試通常是通過抽樣檢測，對(duì)試品進(jìn)行反復(fù)的通松開，使之吸合，啟動(dòng)負(fù)載，松開，拋開負(fù)載，知道離合器失效為止。記錄離合器的有效使用次數(shù)，并檢查是否符合標(biāo)準(zhǔn)，以判斷器件的壽命。有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器從壽命試驗(yàn)臺(tái)上讀出主電機(jī)和離合器的轉(zhuǎn)速變化情況，后臺(tái)控制系統(tǒng)通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，對(duì)離合器是否失效做出判定。 離合器的可靠壽命與多種因素有關(guān)，它不僅與離合器本身的性能有關(guān)，而且還與現(xiàn)場使用條件有關(guān)離合器的本身性能包括摩擦片的結(jié)構(gòu)、配對(duì)材料的選用加工工藝和摩擦片表面的處理工藝等等現(xiàn)場使用條件包括慣性負(fù)載的大小、轉(zhuǎn)速的高低操作頻率的多少、潤滑條件的好壞(對(duì)濕式離合器)等等根據(jù)人們的公認(rèn)看法，離合器的可靠壽命是由它工作時(shí)的連接次數(shù)來確定， 而這種連接次數(shù)是在保證離合器所傳遞的扭矩能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)起動(dòng)(或制動(dòng))規(guī)定的負(fù)載，即離合器的可靠壽命次數(shù)，是主動(dòng)側(cè)以某一轉(zhuǎn)速n1，旋轉(zhuǎn)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)起動(dòng)規(guī)定的負(fù)載，使從動(dòng)側(cè)的轉(zhuǎn)速n2從由零升速到n2=n1，或使從動(dòng)側(cè)的轉(zhuǎn)速由n2=n1減速到零。 設(shè)加速時(shí)間為T，鍵入控制系統(tǒng)，再由系統(tǒng)測出n2由零加速到n1所需的時(shí)間為t，將測出的t與T相比，若t 則認(rèn)為離合器可靠的工作了一次，則壽命計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，若t，則認(rèn)為離合器非可靠的工作了一次，則故障計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，當(dāng)故障計(jì)數(shù)器的次數(shù)啊等于3時(shí)，則自動(dòng)停止實(shí)驗(yàn)，可靠壽命計(jì)數(shù)器所記下的次數(shù)即為離合器的可靠壽命次數(shù)。 第3章 構(gòu)成件的選擇與設(shè)計(jì) 3.1電動(dòng)機(jī)的選擇 3.1.1電動(dòng)機(jī)類型選擇 電動(dòng)機(jī)的類型選擇，應(yīng)符合下列規(guī)定（GB50055-93第2.2.2條）： （1）機(jī)械對(duì)起動(dòng)、調(diào)速及制動(dòng)無特殊要求時(shí)，應(yīng)采用籠型電動(dòng)機(jī)，但功率較大且連續(xù)工作的機(jī)械，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理時(shí)，宜采用同步電動(dòng)機(jī)； （2）符合下列情況之一時(shí)，宜采用繞線式電動(dòng)機(jī)： a. 重載起動(dòng)的機(jī)械，選用籠型電動(dòng)機(jī)不能滿足起動(dòng)要求或加大功率不合理時(shí)； b. 調(diào)速范圍不大的機(jī)械，且低速運(yùn)行時(shí)間較短時(shí)。 （3）機(jī)械對(duì)起動(dòng)、調(diào)速及制動(dòng)有特殊要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)的類型及其調(diào)速方式應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。在交流電動(dòng)機(jī)不能滿足機(jī)械要求的特性時(shí)，宜采用直流電動(dòng)機(jī)。交流電源消失后必須工作的應(yīng)急機(jī)組，亦可采用直流電動(dòng)機(jī)。 變負(fù)載運(yùn)行的風(fēng)機(jī)和泵類機(jī)械，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理時(shí)，應(yīng)采用調(diào)速裝置，并應(yīng)選用相應(yīng)類型的電動(dòng)機(jī)。 綜合考慮，選用直流調(diào)速電機(jī)。 3.1.2電機(jī)型號(hào)選擇 對(duì)于長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大或很少辯護(hù)的，在常溫下工作的電動(dòng)機(jī)來說，選擇容量時(shí)，只需使電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過其額定值，電機(jī)就不會(huì)因?yàn)檫^載而導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，此時(shí)就可以參考電機(jī)的額定功率等于或略大于電動(dòng)機(jī)所需的功率，即，選擇相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，而不必在做發(fā)熱計(jì)算。 技術(shù)指標(biāo)中最大轉(zhuǎn)矩1 =1200Nm，轉(zhuǎn)速： =500—4000rpm，則電動(dòng)機(jī)所需的功率為： 故確定電機(jī)型號(hào)為：Z4-112/4-1，其額定功率11KW，滿載轉(zhuǎn)速3000r/min。 3.2減速裝置設(shè)計(jì) 3.2.1傳動(dòng)比計(jì)算 最大傳動(dòng)比為： 故采用單級(jí)齒輪傳動(dòng)即可，下面對(duì)單級(jí)齒輪傳動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。 3.2.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1）選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 采用7級(jí)精度由表6.1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)，取 （2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 確定公式各計(jì)算數(shù)值 ① 試選載荷系數(shù) ② 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ③ 小齒輪相對(duì)兩支承對(duì)稱分布，選取齒寬系數(shù) ④ 由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù) ⑤ 由圖6.14按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ⑥ 由式6.11計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ⑦ 由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) ⑧ 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 ⑨ 計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計(jì)算圓周速度v 計(jì)算齒寬b 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計(jì)算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù) 假設(shè)，由表查得 由表6.2查得使用系數(shù).1 由表查得 查得 故載荷系數(shù) ⑩ 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 ? 計(jì)算模數(shù)ｍ （3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 ①確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.2，由式得 計(jì)算載荷系數(shù) ② 查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 ③ 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 ④ 計(jì)算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大 ⑥ 設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)4.87，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m＝5mm 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取　 大齒輪齒數(shù)　取 （4）幾何尺寸計(jì)算 ① 計(jì)算分度圓直徑 ② 計(jì)算中心距 ③ 計(jì)算齒寬寬度取B2=45mm， B1=50mm 圓柱齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下： 序號(hào) 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 20，60 2 模數(shù) m 5mm 3 分度圓直徑 100mm，300mm 4 齒頂高 5mm 5 齒根高 6.25mm 6 全齒高 11.25mm 7 頂隙 1.25mm 8 齒頂圓直徑 110mm，310mm 9 齒根圓直徑 93.75mm，293.75mm 10 中心距 200mm 3.3傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核 3.3.1尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）傳動(dòng)軸上的功率P1，轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1 ，， （2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且傳動(dòng)軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑，為了與電機(jī)直接保持一致。?。?。 （3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 ① 為了滿足大帶輪的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長度。 ② 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6208，故，，軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度軸肩高度，取，因此，取。 ③ 齒輪處由于齒輪分度圓直徑，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度B=95mm，齒故取。另考慮到齒輪端面與箱體間距10mm以及兩級(jí)齒輪間位置配比，取，。 （4）軸上零件的周向定位 查機(jī)械設(shè)計(jì)表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面。 3.3.2強(qiáng)度校核計(jì)算 （1）求作用在軸上的力 已知高速級(jí)蝸輪的分度圓直徑為，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則 （2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于6208型深溝球軸承，由手冊(cè)中查得a=18mm。因此，軸的支撐跨距為L1=90mm。 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， ， C截面彎矩M 總彎矩 扭矩 （3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力： 已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。 （4）鍵的選擇 采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。 3.4飛輪的設(shè)計(jì) 當(dāng)輸出扭矩大于阻力矩時(shí)，飛輪就將多余的功吸收而使轉(zhuǎn)速略增；當(dāng)阻力矩大于輸出扭矩時(shí)，飛輪則將其儲(chǔ)存的能量放出，此時(shí)飛輪的動(dòng)能減小，而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速略減。可見飛輪是一種動(dòng)能儲(chǔ)存器，它起著調(diào)節(jié)曲軸轉(zhuǎn)速變化穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的作用。 在飛輪的設(shè)計(jì)中，我們先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定出其外徑、內(nèi)徑和厚度b，然后在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)其進(jìn)行校核。 圖3-8（《汽油機(jī)設(shè)計(jì)》楊連生圖5-45） 尺寸的初步確定： 飛輪外徑＝（2.5~3.5）S=220~308 mm 取=260mm； 輪緣厚度h=()=13~26mm取h=25mm =-2h=210mm； 取 b=60mm； 飛輪的圓周速度： v===68m/s 由于v50~80 m/s 因此選取的合格。 表3-1 不同缸數(shù)i四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩不均勻系數(shù)和盈虧功系數(shù) （《汽油機(jī)設(shè)計(jì)》 袁兆成 表3-1） i 1 10~20 1.1~1.8 2 8~15 0.5~0.8 3~4 5~10 0.2~0.4 6 1.5~3.5 0.06~0.1 8 0.6~1.2 0.01~0.03 12 0.2~0.4 0.005~0.01 由任務(wù)給定的數(shù)據(jù)，選取各種相關(guān)系數(shù)： 運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)=； 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量占汽油機(jī)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的分?jǐn)?shù)=0.85； 盈虧功系數(shù)=0.6； 飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： = =0.5172802404（kg） 由初步確定的尺寸按5-2式可計(jì)算出飛輪的重量： HT250的密度，取7.34 =154.3510272（N） 再由式5-3可計(jì)算出假設(shè)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： =0.342663218（kg） 由于，所以，此飛輪合格。 3.5標(biāo)準(zhǔn)件的選擇與校核 3.5.1軸承 根據(jù)前述計(jì)算選用的軸承為6208型深溝球軸承。 ① 由滾動(dòng)軸承樣本可查得，軸承背對(duì)背或面對(duì) 面成對(duì)安裝在軸上時(shí)，當(dāng)量載荷可以按下式計(jì)算： ② 計(jì)算動(dòng)量載荷 在設(shè)計(jì)時(shí)選用6208深溝球軸承，查手冊(cè)知 根據(jù)，查得 查得 所以 ③ 校核軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 已知，所以 故選用該軸承合適。 3.5.2聯(lián)軸器 根據(jù)聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩選擇聯(lián)軸器的類型； 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩： 式中 ——理論轉(zhuǎn)矩，N.m ——驅(qū)動(dòng)功率，kW ——工作轉(zhuǎn)速，r/min ——?jiǎng)恿C(jī)系數(shù)；電動(dòng)機(jī)取1.0 ——工況系數(shù)，查表可得取1.25 ——啟動(dòng)頻率，查表可得啟動(dòng)頻率120時(shí)，可取1.0 溫度系數(shù)，查表可得，取1.0 ——公稱轉(zhuǎn)矩，N.m，見各聯(lián)軸器參數(shù)表。 代入各數(shù)據(jù)可得： 考慮到電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑是42mm，主軸端部軸徑為40mm，兩端的軸徑不同，且必須滿足，最終確定聯(lián)軸器型號(hào)為型——無沉孔基本型聯(lián)軸器。 3.5.3鍵 （1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 （2）校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長度 合適。 3.6輔助裝置的選擇 3.6.1電磁制動(dòng)器的選擇 磁粉制動(dòng)器是根據(jù)電磁原理和利用磁粉傳遞轉(zhuǎn)矩的。其具有激磁電流和傳遞轉(zhuǎn)矩基本成線性關(guān)系的特點(diǎn)。在同滑差無關(guān)的情況下能夠傳遞一定的轉(zhuǎn)矩，具有響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單、無污染、無噪音、無沖擊振動(dòng)節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。是一種多用途、性能優(yōu)越的自動(dòng)控制元件?，F(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于造紙、印刷、 塑料、橡膠、紡織、印染、電線電纜、冶金、壓片機(jī)以及其他有關(guān)卷取加工行業(yè)中的放卷和收卷張力控制。磁粉制動(dòng)器還經(jīng)常被用于傳動(dòng)機(jī)械的測功加載和制動(dòng)等。磁粉制動(dòng)器和磁粉離合器經(jīng)常配對(duì)使用，所以電磁制動(dòng)器選為與FL400離合器相配套的FZ400型。 3.6.2數(shù)據(jù)采集傳感器的選擇 （1）轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的選擇 采用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器測量傳遞的摩擦力矩和從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速，目前都是比較固定的型號(hào)，主要根據(jù)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速或功率來選擇，不需要很復(fù)雜的選型，我們選用型號(hào)為LDN-08D傳感器。 LDN-08D數(shù)字轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器是國內(nèi)新開發(fā)的測量精度和可靠性高的新產(chǎn)品，它不需要調(diào)零即可連續(xù)傳遞正負(fù)轉(zhuǎn)扭矩信號(hào)，檢測精度高，穩(wěn)定性好，抗干擾性強(qiáng)，沒有集流環(huán)等磨損件，可以長期高速運(yùn)行，體積小，重量輕，可以任意位置位置、任意方向安裝。 （2）溫度傳感器的選擇 溫度傳感器按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。熱電偶是溫度測量中最常用的溫度傳感器。其主要好處是寬溫度范圍和適應(yīng)各種大氣環(huán)境，而且結(jié)實(shí)、價(jià)低，無需供電，也是最便宜的。 測量精度和溫度測量范圍的選擇：使用溫度在1300~1800℃，要求精度又比較高時(shí)，一般選用B型熱電偶；要求精度不高，氣氛又允許可用鎢錸熱電偶，高于1800℃一般選用鎢錸熱電偶；使用溫度在1000~1300℃要求精度又比較高可用S型熱電偶和N型熱電偶；在1000℃以下一般用K型熱電偶和N型熱電偶，低于400℃一般用E型熱電偶；250℃下以及負(fù)溫測量一般用T型電偶，在低溫時(shí)T型熱電偶穩(wěn)定而且精度高。本次離合器溫升測試的范圍大概為室溫—450，所以選用K型熱電偶。 3.7底座機(jī)架的設(shè)計(jì) 在機(jī)器中支承或容納零部件稱為機(jī)架。如支承罐的塔架、容納傳動(dòng)齒輪的減速器的殼體，機(jī)床的床身等等統(tǒng)稱為機(jī)架。 3.7.1機(jī)架的選擇與設(shè)計(jì) 進(jìn)行機(jī)架結(jié)構(gòu)形式的選擇是一個(gè)較復(fù)雜的過程，對(duì)結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件截面和結(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均需要結(jié)合具體的情況進(jìn)行仔細(xì)的分析。對(duì)結(jié)構(gòu)方案要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。由于各種設(shè)備有不同的規(guī)范和要求，制定統(tǒng)一的機(jī)架結(jié)構(gòu)選擇方法較困難。但是，可以利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識(shí)提出下列一般的規(guī)則。這些規(guī)則是為了節(jié)約材料在選擇形式時(shí)應(yīng)遵守的一般規(guī)律。 （1）結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布情況要與材料的性能相適應(yīng)，以便發(fā)揮材料的優(yōu)點(diǎn)。軸力較彎矩能更充分地利用材料。桿件受軸力作用時(shí)，截面上的材料分布是均勻的，所有材料都能得到充分利用。但在彎矩作用下截面的應(yīng)力分布是不均勻的，所以材料的應(yīng)力分布不夠經(jīng)濟(jì)。 機(jī)械結(jié)構(gòu)中許多構(gòu)件所受的都是沿垂直于桿軸的方向作用的。彎矩沿桿變化很迅速。有垂直載荷處，彎矩曲線有曲率，且曲率與載荷集度成正比。最大的彎矩限于一小段內(nèi)，在較長段內(nèi)材料不能充分利用，這是彎曲構(gòu)件不經(jīng)濟(jì)的另一原因。 （2）結(jié)構(gòu)的作用在于把載荷由施力點(diǎn)傳到基礎(chǔ)。載荷傳遞的路程愈短，結(jié)構(gòu)使用的材料愈省。 （3）結(jié)構(gòu)的連續(xù)性可以降低內(nèi)力，節(jié)省材料。 綜合考慮機(jī)器的工作時(shí)所受的力，我選用機(jī)體材料HT200鑄造機(jī)架，力學(xué)性能：=200MPa， =340MPa.適于制造箱體、底座類零件。 3.7.2機(jī)架連接螺栓的校核 在校核之前我們必須算出皮帶通過帶輪作用于軸上的力，因?yàn)檫@個(gè)力是直接通過機(jī)架傳遞給螺栓的。下面是求對(duì)軸作用力的公式： ——軸所受的拉力 單位N： z ——皮帶根數(shù)，從同組人員那得到的數(shù)據(jù)為5根； ——單根皮帶初拉力 單位N； ——小帶輪的包角； ——計(jì)算功率=，工況系數(shù)，P實(shí)際功率； ——帶輪的圓周速度 單位m/s； ——小帶輪的包角系數(shù)； q——每米帶長的質(zhì)量 單位kg/m。 根據(jù)機(jī)架的受力位置我們得到這樣一個(gè)力學(xué)模型如圖3-6： 圖3-6 機(jī)架的受力模型 ——螺栓對(duì)機(jī)架的作用力 單位 。 由于是四個(gè)螺栓作用我們根據(jù)關(guān)系可以得到： 由公式及已知的數(shù)據(jù)我們可以得到。再參照選粉機(jī)電機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)時(shí)螺栓連接處預(yù)緊力一般取以上，所以螺栓的總受力為安全起見下面就可以根據(jù)公式求拉應(yīng)力： ——螺栓受到的拉應(yīng)力 單位； S ——螺栓的截面積 單位。 由于我們選的是M16的螺栓，危險(xiǎn)截面對(duì)應(yīng)螺紋小徑處的面積約為140，根據(jù)公式（3-8）得43，除拉應(yīng)力外，在螺栓受拉的過程中還受到螺紋副間摩擦阻矩的作用產(chǎn)生切應(yīng)力，對(duì)于M10～M64的螺栓=0.5，再根據(jù)第四強(qiáng)度理論：57Mpa 螺栓的抗拉伸強(qiáng)度極限為，動(dòng)載情況下許用應(yīng)力安全系數(shù)為S=2.5～4，我們?nèi)?計(jì)算得到許用應(yīng)力[]==82.5Mpa，由于，所以滿足要求。 第4章 基于Pro/E的三維設(shè)計(jì) 4.1 Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件概述 Pro/Engineer這個(gè)軟件是美國一家公司研發(fā)的，是屬于CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer最有名的就是數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)化技術(shù)用的是最早的，現(xiàn)在三維軟件里面，它占據(jù)的地位是很高的。這個(gè)軟件是現(xiàn)在機(jī)械行業(yè)里面可以作為標(biāo)準(zhǔn)的，現(xiàn)在也是用的最多的一種CAD/CAM/CAE軟件，尤其是在我們國家，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候主要使用的軟件。 Pro/Engineer和WildFire就是PTC對(duì)外宣稱的軟件的名字，不過我們國家的使用者用的這個(gè)軟件，這么多名字說的都是Pro/Engineer軟件。 Pro/E對(duì)于參數(shù)化的設(shè)計(jì)是第一個(gè)提出來的，并且在對(duì)這些問題進(jìn)行解決的時(shí)候用的是一個(gè)數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行的。下面來介紹： （1）設(shè)計(jì)參數(shù)化 對(duì)于產(chǎn)品來說，把它們當(dāng)做是幾何模型，不管有多么復(fù)雜，都可以將結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，數(shù)量是很多的，不管哪一種結(jié)構(gòu)，約束的時(shí)候用有限的參數(shù)來進(jìn)行。在零件的板塊下，想要隱藏實(shí)體是沒有辦法的。 （2）基于特征建模 Pro/E這個(gè)系統(tǒng)是在特征上的實(shí)體模型，設(shè)計(jì)人員用的是一些智能特征將模型生成出來，那么對(duì)草圖就可以任意的進(jìn)行勾畫了，想將模型改變也是比較簡單的。 （3）單一數(shù)據(jù)庫（全相關(guān)） Pro/Engineer在同一的幾層數(shù)據(jù)庫上進(jìn)行建立，以前的系統(tǒng)都是在很多個(gè)數(shù)據(jù)庫上建立的。什么是單一數(shù)據(jù)庫，就是我們所用的這些資料，全部是從一個(gè)庫來。換句話來說，在這個(gè)設(shè)計(jì)里面，不管哪里有變化，都會(huì)在這個(gè)設(shè)計(jì)流程中體現(xiàn)。這樣特別的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)跟工程設(shè)計(jì)都結(jié)合起來，這樣就可以跟設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)合。這個(gè)好處就讓設(shè)計(jì)變得更好，產(chǎn)品質(zhì)量更好，產(chǎn)品在市面上銷售的更好，價(jià)格也降低了。這 Pro/Engineer是軟件包，不是板塊，就是系統(tǒng)的組成，它的功能有參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色，實(shí)體或線框造型，完整工程圖的產(chǎn)生及不同視圖展示。Pro/Engineer這個(gè)系統(tǒng)是功能定義的，用不一樣的設(shè)計(jì)功能就可以實(shí)現(xiàn)了，這樣來對(duì)形體進(jìn)行建立，工程師在用的時(shí)候更加自然，更加的質(zhì)管，不需要使用很復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)。它在進(jìn)行修改的時(shí)候非常便利，那么設(shè)計(jì)就更加好了。在平面上可以看到造型，并且可以發(fā)送到繪圖機(jī)上，還可以對(duì)它進(jìn)行打印。Pro/Engineer能夠把三維還有二維的圖紙傳送到別的軟件上，這樣一來軟件的功能就更強(qiáng)了。在一個(gè)用戶使用的時(shí)候，它的設(shè)計(jì)能力是更加多的，可以進(jìn)行組裝，分析運(yùn)動(dòng)，分析人機(jī)工程，還要能夠?qū)⒐こ虉D紙都畫出來，并且打印機(jī)，不管是黑白的還是彩色的，不管是三維圖紙還是二維圖紙，都是可以打印出來的。下面介紹Pro/Engineer的作用： （1）可以進(jìn)行特征的驅(qū)動(dòng)，比方說倒角，腔，還有殼等等； （2）可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，參數(shù)實(shí)際上就是大小，圖紙里面的特點(diǎn)，負(fù)荷，還有邊界的一些要求等等； （3）從這些零部件的特征，載荷的要求跟特征數(shù)據(jù)之間有什么關(guān)系，所以需要設(shè)計(jì)出來； （4）可以對(duì)體型大的，組合件復(fù)雜的進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （5）對(duì)使用的完全相關(guān)性進(jìn)行連貫，不管什么地方有改變，那么跟他們有關(guān)聯(lián)的地方肯定會(huì)有改變。別的輔助板塊對(duì)于Pro/ENGINEER的基本功能進(jìn)一步進(jìn)行擴(kuò)大。 4.2三維設(shè)計(jì) 4.2.1底座 底座如下圖示： 圖4-1底座 4.2.2支座 支座如下圖示： 圖4-2支座 4.2.3主軸 主軸如下圖示： 圖4-3主軸 4.2.4飛輪 飛輪如下圖示： 圖4-4 飛輪 4.2.5連接板 連接盤如下圖示： 圖4-5 連接盤 4.2.6三維裝配 圖4-6 試驗(yàn)臺(tái)裝配 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識(shí)水平。 這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在，提高是有限的但卻是全面的，正是這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我積累了許多實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝起來，也必然讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。 論文一開始對(duì)千斤頂國內(nèi)還有國外的狀況進(jìn)行了分析，并且對(duì)摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)，還有原理進(jìn)行了分析，將總方案設(shè)計(jì)出來；之后，對(duì)于零部件的技術(shù)數(shù)據(jù)算出來，并且對(duì)他們進(jìn)行校核，之后校核這些零部件的強(qiáng)度；之后用三維軟件對(duì)摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)作進(jìn)行了仿真；之后，將摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的裝配圖紙畫出來，將主要零部件圖紙都畫出來。 設(shè)計(jì)這個(gè)摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)之后，對(duì)他們的強(qiáng)度進(jìn)行校核，并且詳細(xì)了解千斤頂?shù)墓ぷ鲿r(shí)候的原理，構(gòu)造，還有特征等，之前對(duì)于工藝這方面的了解是不多的，現(xiàn)在為了將處理工藝的辦法知道的更多，對(duì)于千斤頂?shù)臉?gòu)造也知道的更多。用CAD的時(shí)候，我的熟練程度也提高了很多，并且還知道怎么樣使用粗糙度，使用公差來對(duì)表格進(jìn)行查詢。三維軟件在繪圖的時(shí)候，繪畫的辦法是比較多的，之前的建模是比較簡單的，現(xiàn)在會(huì)對(duì)一些復(fù)雜的模型來進(jìn)行建立。 不過，我自身的專業(yè)水平?jīng)]有多高，所以寫論文的時(shí)候，有些地方肯定還不夠完善，比方說，設(shè)計(jì)螺紋傳動(dòng)，校核螺紋傳動(dòng)的時(shí)候，選用數(shù)據(jù)的時(shí)候還有簡化力學(xué)模型的時(shí)候，經(jīng)驗(yàn)比較少；在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的時(shí)候，對(duì)于生產(chǎn)工藝性沒有進(jìn)行完整的考慮等等。所以，我還是需要不斷的積累工作經(jīng)驗(yàn)。 一句話，完成論文之后，設(shè)計(jì)的這個(gè)摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)是非常合理的，工作時(shí)候非?？煽浚⑶倚阅苓€很不錯(cuò)，這樣一來對(duì)于設(shè)計(jì)摩擦離合器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的過程就有了大致的了解，對(duì)于將來的設(shè)計(jì)還有加工都是有很大的好處的。并且，對(duì)我在學(xué)校里面學(xué)到的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了再一次的溫習(xí)，比方說機(jī)械原理，機(jī)械制圖，材料學(xué)等等；對(duì)于設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的辦法現(xiàn)在也是非常熟悉的，用AutoCAD畫圖也更加的熟練，對(duì)于我將來的工作來說，積累了一定的工作經(jīng)驗(yàn)。 參考文獻(xiàn) [1]劉治平，章青編.機(jī)電傳動(dòng)控制［M］.天津：天津大學(xué)出版社，2007. 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John Wiley and Sons， Inc， 2008. 致 謝 時(shí)光轉(zhuǎn)瞬即逝，一轉(zhuǎn)眼四年的時(shí)間已經(jīng)過去。在這四年的大學(xué)生活中，我汲取了老師們傳授的知識(shí)，認(rèn)識(shí)了很多人也結(jié)交了許多的朋友。在論文將要完成之際，我要對(duì)我的指導(dǎo)老師和同組同學(xué)的幫助表示衷心而誠摯的感謝。 首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師，在拿到課題的時(shí)候，老師給了我許多建議和相關(guān)資料，讓我沒有什么思緒的腦子里漸漸有了清晰的思路。在我不懂對(duì)其產(chǎn)生疑惑時(shí)，老師不厭其煩的給我講解。經(jīng)過老師熱情和悉心的指導(dǎo)，我的論文最終即將完稿。您的負(fù)責(zé)和對(duì)學(xué)術(shù)的專業(yè)、嚴(yán)謹(jǐn)。都是我值得去學(xué)習(xí)和努力的。 其次，我還要感謝學(xué)院的全體領(lǐng)導(dǎo)和老師，讓我學(xué)習(xí)到了專業(yè)的知識(shí)，才有此基礎(chǔ)去寫論文。同時(shí)我還要感謝我同組的同學(xué)，我們互幫互阻，共同討論彼此的優(yōu)缺點(diǎn)，彌補(bǔ)自己的不足之處，使得彼此的論文更加完善。也要感謝我的家人還有同學(xué)朋友們，是他們的鼓勵(lì)和支持才讓給我順利的完成了自己的學(xué)業(yè) 我會(huì)銘記老師的教誨，不辜負(fù)那些幫助過我的人！也祝各位同學(xué)前程似錦，老師們身體健康、工作順利！ 32