畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 等速萬(wàn)向節(jié)周期壽命試驗(yàn)臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)模塊及 PLC 控制設(shè)計(jì)

《畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 等速萬(wàn)向節(jié)周期壽命試驗(yàn)臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)模塊及 PLC 控制設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 等速萬(wàn)向節(jié)周期壽命試驗(yàn)臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)模塊及 PLC 控制設(shè)計(jì)（39頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 學(xué)號(hào) 10110108203 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 等速萬(wàn)向節(jié)周期壽命試驗(yàn)臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)模塊及PLC控制設(shè)計(jì) 教 學(xué) 系：機(jī) 電 工 程 系 指導(dǎo)教師： 專業(yè)班級(jí)：機(jī)制1082班 學(xué)生姓名： 二零一二年五月 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 學(xué)生姓名 曾超 專業(yè)班級(jí) 機(jī)制1082 指導(dǎo)教師 趙燕 工作單位 武漢理工大學(xué) 設(shè)計(jì)(論文)題目: 等速萬(wàn)向節(jié)周期壽命試驗(yàn)臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)模塊及PLC控制設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容： 1. 汽車等速萬(wàn)向節(jié)性能試驗(yàn)臺(tái)主要由工件裝夾及

2、傳送裝置；扭矩、轉(zhuǎn)速、壓力、溫度檢測(cè)及其加載調(diào)節(jié)裝置；萬(wàn)向節(jié)液壓擺動(dòng)裝置等部分組成，其主要技術(shù)特征、動(dòng)作順序要求見附件； 2．對(duì)汽車等速萬(wàn)向節(jié)性能試驗(yàn)臺(tái)組成部分及其主要技術(shù)特征進(jìn)行分析； 3．分析汽車等速萬(wàn)向節(jié)性能試驗(yàn)臺(tái)的垂直運(yùn)動(dòng)模塊工作原理及動(dòng)作順序及其驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)等部件的技術(shù)特征，完成以PLC為核心的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 要求完成的主要任務(wù): 1．?dāng)M定以PLC為控制器核心的控制方案，使得垂直運(yùn)動(dòng)模塊能完成上下20mm的運(yùn)動(dòng)作業(yè)（第3～4周）； 2．設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)電氣原理圖（第5～7周）； 3．設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件和軟件（第8～10周）； 4．設(shè)計(jì)垂直運(yùn)動(dòng)模塊的三維造型設(shè)計(jì)圖

3、，其中有一張以上的手工繪圖，圖紙量為3張1~2#圖紙（第11～12周）。 5. 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書，字?jǐn)?shù)1萬(wàn)字以上。參考文獻(xiàn)不少于10篇，其中不少于2篇外文資料，全部設(shè)計(jì)必須提交電子文檔（第13～15周）。 必讀參考資料： 1.趙燕. 可編程序控制器原理與應(yīng)用.北京: 北京大學(xué)出版社,2009 2.廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.4 3.張運(yùn)剛,宋小春,郭武強(qiáng).從入門到精通——三菱FX2N PLC技術(shù)與應(yīng)用.北京:人民郵電出版社,2007.2 指導(dǎo)教師簽名：

4、 教研室主任簽名： 1.目的和意義： 題目 等速萬(wàn)向節(jié)周期壽命試驗(yàn)臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)模塊及PLC控制設(shè)計(jì) 我國(guó)汽車制造及零部件的制造商一直對(duì)產(chǎn)品的準(zhǔn)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的使用壽命，疲勞及磨損極限的試驗(yàn)感到困擾。因?yàn)閲?guó)外公司如美國(guó)的MTS，德國(guó)的GAT等一直將其試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)實(shí)行對(duì)華禁運(yùn)。我國(guó)汽車制造及零部件的制造公司的產(chǎn)品要做試驗(yàn)，要么送到國(guó)外的機(jī)構(gòu)去做，這種試驗(yàn)費(fèi)用很高，時(shí)間周期很長(zhǎng)；要么花很大的費(fèi)用，引用國(guó)外公司的整套試驗(yàn)設(shè)備但得不到設(shè)備的技術(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車制造及零部件的制造公司的用戶越來(lái)越追求更高的動(dòng)力輸出,機(jī)械效率和耐用性 ，同時(shí)他恩還追求一種能被固定記錄成檢

5、測(cè)數(shù)據(jù)的價(jià)值，現(xiàn)在許多企業(yè)已經(jīng)把檢驗(yàn)作為一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的需求愈加強(qiáng)烈。自主研發(fā)設(shè)計(jì)等速萬(wàn)向節(jié)周期壽命試驗(yàn)臺(tái)不僅突破了美德公司的技術(shù)壁壘，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，而且使用戶大大節(jié)約了費(fèi)用和時(shí)間，也極大的促進(jìn)了我國(guó)試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展。等速萬(wàn)向節(jié)，英文名稱：CV Joint (Constant Velocity Joint)是把兩個(gè)軸線不重合的軸連接起來(lái)，并使兩軸以相同的角速度傳遞運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。是轎車傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要部件，其作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力從變速器傳遞到汽車的驅(qū)動(dòng)輪，滿足轎車傳動(dòng)軸外端轉(zhuǎn)角的要求；將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力平穩(wěn)、可靠的傳遞給車輪；補(bǔ)償轎車內(nèi)端懸架的跳動(dòng)。驅(qū)動(dòng)轎車高速行駛。 前輪驅(qū)動(dòng)汽車的動(dòng)力，要

6、從由發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和主減速器組成的動(dòng)力總成直接傳送到前輪。而前輪既是驅(qū)動(dòng)輪，又是轉(zhuǎn)向輪，轉(zhuǎn)向時(shí)偏轉(zhuǎn)的角度很大，最大可達(dá)40以上。這時(shí)，就不能采用傳統(tǒng)的、偏轉(zhuǎn)角很小的普通萬(wàn)向傳動(dòng)軸了。因?yàn)椋胀ㄈf(wàn)向節(jié)在偏轉(zhuǎn)角大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速和扭矩的較大波動(dòng)。所以，必須應(yīng)用偏轉(zhuǎn)角大、角速度均勻的等速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸才行。等速萬(wàn)向節(jié)的原理和圓錐齒輪嚙合的道理相似，由于傳力點(diǎn)的位置總是處于兩軸夾角的平分面上，因而保證了等速運(yùn)動(dòng)。等速萬(wàn)向節(jié)的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造工藝精密，成本較高，因此還不能完全代替普通萬(wàn)向節(jié)。等速萬(wàn)向節(jié)的出現(xiàn)，大大推動(dòng)了前輪驅(qū)動(dòng)汽車和全輪驅(qū)動(dòng)汽車的發(fā)展。由于等速萬(wàn)向節(jié)傳遞繁重的驅(qū)動(dòng)力矩，隨受負(fù)荷重，傳

7、動(dòng)精度高，需求量很大。 根據(jù)中國(guó)科學(xué)院查新咨詢檢索中心提供的查新報(bào)告，從檢出的文獻(xiàn)看，有可對(duì)汽車等速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸進(jìn)行靜扭斷裂度測(cè)試實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)臺(tái)，機(jī)械封閉功率流齒輪試驗(yàn)臺(tái)，封閉直流電功率型機(jī)械傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，電液比例控制加載機(jī)械閉式變速器試驗(yàn)臺(tái)等多種試驗(yàn)臺(tái)裝置的報(bào)道，未見采用了功率流機(jī)械封閉式試驗(yàn)方式，電液比例液壓連續(xù)加載，靜音滑臺(tái)設(shè)計(jì)及楔式倍壓鎖緊設(shè)計(jì)的，可進(jìn)行周期壽命性能試驗(yàn)的汽車等速萬(wàn)向節(jié)周期循環(huán)壽命試驗(yàn)臺(tái)的報(bào)道。將本課題項(xiàng)目的研究成果與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)的主要性能參數(shù)進(jìn)行比較，我們?cè)谄嚨人偃f(wàn)向節(jié)的封閉式周期循環(huán)壽命試驗(yàn)臺(tái)中的以下創(chuàng)新設(shè)計(jì)屬于國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)：（1）旋轉(zhuǎn)式葉片液壓加載器，具有

8、體積小扭矩大，可在工件旋轉(zhuǎn)中使用的特點(diǎn)。（2）先進(jìn)的靜音滑臺(tái)設(shè)計(jì)，解決了重型滑臺(tái)的無(wú)摩擦，靜音運(yùn)動(dòng)與增大鎖緊加緊面問(wèn)題。(3)楔式倍壓鎖緊機(jī)構(gòu)，可提供11倍的液壓推力的安全鎖緊力。（4）先進(jìn)的電液比例調(diào)壓技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)電子信號(hào)控制調(diào)節(jié)液壓加載系統(tǒng)的扭矩載荷壓力。(5)許用擺角，許用滑移量的微分檢測(cè)技術(shù)。本設(shè)備的功能，技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到和超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，屬于重大技術(shù)集成創(chuàng)新成果，由于采用了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)集成，使得試驗(yàn)臺(tái)具有功率低，性能優(yōu)越，性價(jià)比高的特點(diǎn)，更適合我國(guó)的企業(yè)，意義重大。 2.基本內(nèi)容和設(shè)計(jì)方案： 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

9、 等速萬(wàn)向節(jié)是把兩個(gè)軸線不重合的軸連接起來(lái)，并使兩軸以相同的角速度傳遞運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。是轎車傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要部件，其作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力從變速器傳遞到汽車的驅(qū)動(dòng)輪，滿足轎車傳動(dòng)軸外端轉(zhuǎn)角的要求；將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力平穩(wěn)、可靠的傳遞給車輪；補(bǔ)償轎車內(nèi)端懸架的跳動(dòng)。汽車等速萬(wàn)向節(jié)性能試驗(yàn)臺(tái)主要由工件裝夾及傳送裝置；扭矩，轉(zhuǎn)速，壓力，溫度檢測(cè)及加載調(diào)節(jié)裝置；萬(wàn)向節(jié)液壓擺動(dòng)裝置等部分組成，其主要技術(shù)特征，動(dòng)作順序要求見附件；對(duì)汽車等速萬(wàn)向節(jié)性能試驗(yàn)臺(tái)組成部分及其主要技術(shù)特征進(jìn)行分析； 分析汽車等速萬(wàn)向節(jié)性能試驗(yàn)臺(tái)的垂直運(yùn)動(dòng)模

10、塊工作原理及動(dòng)作順序及其驅(qū)動(dòng)，檢測(cè)等部件的技術(shù)特征，完成以PLC為核心的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 技術(shù)方案： 熟悉試驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)行環(huán)境，分析試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)和功能，依據(jù)試驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)要求和技術(shù)指標(biāo)，可知左、右傳動(dòng)箱、扭矩傳感器、液壓加載器和兩件供試件組成了一個(gè)總傳動(dòng)比為1的封閉式傳動(dòng)鏈，液壓加載器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)雙葉片擺動(dòng)缸，缸體通過(guò)支架、軸與右邊的供試件相連、葉片轉(zhuǎn)子與左邊的傳動(dòng)箱連接，向液壓加載器傳輸壓力油，則葉片轉(zhuǎn)子相對(duì)擺動(dòng)缸體產(chǎn)生扭矩，改變油液壓力則可改變加載扭矩；變頻調(diào)速電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)整個(gè)封閉傳動(dòng)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)補(bǔ)償封閉傳動(dòng)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的功率損失。 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)由推拉液壓缸驅(qū)動(dòng)，可偏轉(zhuǎn)

11、450；回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩終端安裝有死擋鐵，可以調(diào)整最大回轉(zhuǎn)角度；回轉(zhuǎn)角度由與回轉(zhuǎn)軸連接的轉(zhuǎn)角傳感器檢測(cè)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)用于周期疲勞試驗(yàn)和固定式球籠許用擺角檢測(cè)。進(jìn)行周期疲勞試驗(yàn)時(shí)，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)相應(yīng)角度后，由鎖緊液壓缸鎖緊。 右傳動(dòng)箱安裝在立式液壓在滑臺(tái)上，立式滑臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，用于檢測(cè)滑動(dòng)球籠的擺角和滑移量。立式滑臺(tái)向上移動(dòng)的位移用位移傳感器檢測(cè)，根據(jù)幾何關(guān)系可以間接獲得滑動(dòng)球籠的擺角和滑移量。為保證立式液壓滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，設(shè)置了平衡重。體積小。電液比例液壓連續(xù)加載，計(jì)算機(jī)控制，價(jià)格適中。 總體結(jié)構(gòu)采用功率流封閉式：低功耗，其動(dòng)率只有開放式結(jié)構(gòu)的1/4~1/5,本臺(tái)采用22kw。外球籠擺角

12、滑臺(tái)采用靜音滑臺(tái)：驅(qū)動(dòng)力大，驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪音易鎖緊。擺角滑臺(tái)鎖緊機(jī)構(gòu)采用楔式倍壓鎖緊結(jié)構(gòu)：液壓倍增式加楔式機(jī)構(gòu)，鎖緊力達(dá)到液壓驅(qū)動(dòng)的11倍，結(jié)構(gòu)緊湊。傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)方式采用變頻電機(jī)：可由計(jì)算機(jī)控制，可無(wú)極調(diào)速。加載方式采用電液比例連續(xù)雙向旋轉(zhuǎn)液壓加載器：專利液壓加載器，無(wú)泄漏。 圖1 控制系統(tǒng)框圖 3.進(jìn)度安排 (1).擬定以PLC為控制器核心的控制方案，使得垂直運(yùn)動(dòng)模塊能完成上下20mm的運(yùn)動(dòng)作業(yè)（第3~4周）； (2).設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)電氣原理圖（第5~7周）； (3).設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件和軟件（第8~

13、10周； (4).設(shè)計(jì)垂直運(yùn)動(dòng)模塊的三維造型設(shè)計(jì)圖，其中有一張以上的手工繪圖，圖紙量為3張1~2#圖紙（第11~12周）； (5).撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，字?jǐn)?shù)1萬(wàn)字以上。參考文獻(xiàn)不上于10篇，其中不少于2篇外文資料，全部設(shè)計(jì)必須提交電子文檔（第13~15周）。 4.指導(dǎo)老師意見： 指導(dǎo)老師簽名： 年 月 日 注：1. 開題報(bào)告應(yīng)根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書，

14、在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立撰寫，在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始后三周內(nèi)完成； 2．設(shè)計(jì)的目的及意義至少800字，基本內(nèi)容和技術(shù)方案至少400字； 3．指導(dǎo)教師意見應(yīng)從選題的理論或?qū)嶋H價(jià)值出發(fā)，闡述學(xué)生利用的知識(shí)、原理、建立的模型正確與否、學(xué)生的論證充分否、學(xué)生能否完成課題，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。 鄭 重 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。

15、 本人簽名： 日期： 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 1 緒論 3 1.1 研究背景及意義 3 1.2 汽車等速萬(wàn)向節(jié)的概括及重要性 4 1.3 課題研究的意義 5 1.4 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 6 2 周期壽命試驗(yàn)臺(tái)的要求 7 2.1 運(yùn)行環(huán)境 7 2.2 試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)與功能 7 2.3 試驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)要求和技術(shù)指標(biāo) 7 3 周期壽命試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)分析 9 3.1 等速萬(wàn)向節(jié)試驗(yàn)臺(tái)的組成部分 9 3.2 等速萬(wàn)向節(jié)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)

16、計(jì) 9 3.3封閉式試驗(yàn)臺(tái)的功率補(bǔ)償機(jī)理 10 3.3.1 閉式試驗(yàn)臺(tái)的封閉功率 10 3.3.2 功率封閉系統(tǒng)內(nèi)功率流的流動(dòng)方向 11 3.3.3 封閉系統(tǒng)的損耗功率 12 4 液壓系統(tǒng)的技術(shù)特征及其分析 13 4.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 13 4.2 液壓加載系統(tǒng) 14 4.2.1 扭矩傳感器的作用 15 4.2.2 試驗(yàn)臺(tái)液壓加載裝置 15 5 液壓缸設(shè)計(jì) 17 5.1 確定液壓缸的參數(shù) 17 5.2 液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī) 18 5.2.1 液壓泵的最高工作壓力計(jì)算 18 5.2.2 液壓泵的流量計(jì)算 18 5.2.3 確定液壓泵

17、及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的規(guī)格 18 5.3 聯(lián)軸器的選定 19 5.4 液壓控制閥及壓力表 19 5.4.1 液壓閥的類型與性能 19 5.4.2 液壓閥的主要工作尺寸 20 5.5 確定油管尺寸參數(shù) 21 5.6 油箱的設(shè)計(jì) 23 5.6.1 油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 23 5.6.2 油箱的容量計(jì)算 23 6 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 6.1 總體方案設(shè)計(jì) 25 6.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 25 6.2.1 PLC型號(hào)的選擇 25 6.2.2 PLC外圍電路設(shè)計(jì) 26 6.3 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 27 結(jié)

18、束語(yǔ) 29 參考文獻(xiàn) 30 致謝 31 摘 要 伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的日益提高，汽車不再是人們可望而不可及的目標(biāo)，中國(guó)每年對(duì)汽車的需求量也在以驚人的速度增長(zhǎng)。2010年我國(guó)也正式成為世界第一的汽車消費(fèi)國(guó)。汽車發(fā)展生產(chǎn)方面也取得了巨大的進(jìn)步，但是汽車零部件的質(zhì)量卻有許多不盡人意之外。等速萬(wàn)向節(jié)是汽車行駛過(guò)程中保證安全性，可靠性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵零部件，其質(zhì)量直接影響汽車在行駛中的安全性和可靠性。而汽車的安全與否又直接影響到人們的生命安全和切身利益。 為了對(duì)汽車等速萬(wàn)向節(jié)的綜合性能進(jìn)行評(píng)估，需要有一臺(tái)性能可靠，先進(jìn)的性能試驗(yàn)臺(tái)。本試驗(yàn)臺(tái)主要是完

19、成周期循環(huán)壽命試驗(yàn)。 本論文首先介紹了論文研究的目的和意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。其中介紹了汽車等速萬(wàn)向節(jié)的性能試驗(yàn)臺(tái)組成部分及其主要技術(shù)特征。分析了性能試驗(yàn)臺(tái)的工作原理及動(dòng)作順序及其驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)等部件的技術(shù)特征，完成了以PLC為核心的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：汽車等速萬(wàn)向節(jié)，周期壽命，試驗(yàn)臺(tái)，控制系統(tǒng) ABSTRACT Along with Chinas rapid economic development, increasing peoples standard of liv

20、ing, the car is no longer miles away goal, Chinas annual demand for cars is growing at an alarming rate. In 2010 China has officially become the worlds first automobile consumption country. Development of automobile production has also made great progress, but the quality of auto parts has many unsa

21、tisfactory. Constant velocity universal joint is in the running process of the automobile to guarantee the safety, reliability and stability of the key component, its quality directly affects the running vehicle safety and reliability. The safety of car and has a direct influence to the safety of pe

22、oples life and interests. For constant velocity universal joint of automobile comprehensive performance evaluation, needs to have a reliable performance, advanced performance test bench. The test stand is mainly to complete the cycle life test. This paper introduces the purpose and signifi

23、cance of research, research status at home and abroad. Which introduced a constant velocity universal joint of automobile performance test rig components and its main technical features. Analysis of the performance test bench working principle and action sequences and their driver, testing and other

24、 parts of the technical features, complete with PLC control as the core of the electrical control system design. Key words: automobile constant velocity universal joint; the cycle life; bedstand , control system 1 緒論 汽車工業(yè)的發(fā)展，及用戶對(duì)汽車使用，轉(zhuǎn)向的更高追求，要求汽車有更好的動(dòng)力

25、性，操縱性，及舒適性，促使了對(duì)等速萬(wàn)向節(jié)更高的要求。前輪必須具有轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)兩種功能，作為轉(zhuǎn)向輪，要求車輪能在一定的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)任意偏轉(zhuǎn)某一角度，作為驅(qū)動(dòng)輪，則要求半軸在車輪偏轉(zhuǎn)過(guò)程中以相同的角速度不斷地把動(dòng)力從主減速器傳遞到車輪。在這樣倆個(gè)不重合，且位置還經(jīng)常變化的兩軸間傳遞動(dòng)力的機(jī)構(gòu)就是等速萬(wàn)向節(jié)。在現(xiàn)代汽車上，等速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置是由等速萬(wàn)向節(jié)，傳動(dòng)軸，和支承組成。等速萬(wàn)向節(jié)把兩軸連接起來(lái)，并使兩軸以相同的角速度傳遞動(dòng)力。 等速萬(wàn)向節(jié)，英文名稱：CV Joint (Constant Velocity Joint)是把兩個(gè)軸線不重合的軸連接起來(lái)，并使兩軸以相同的角速度傳遞運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。是轎車

26、傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要部件，其作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力從變速器傳遞到汽車的驅(qū)動(dòng)輪，滿足轎車傳動(dòng)軸外端轉(zhuǎn)角的要求；將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力平穩(wěn)、可靠的傳遞給車輪；補(bǔ)償轎車內(nèi)端懸架的跳動(dòng)。驅(qū)動(dòng)轎車高速行駛。 前輪驅(qū)動(dòng)汽車的動(dòng)力，要從由發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和主減速器組成的動(dòng)力總成直接傳送到前輪。而前輪既是驅(qū)動(dòng)輪，又是轉(zhuǎn)向輪，轉(zhuǎn)向時(shí)偏轉(zhuǎn)的角度很大，最大可達(dá)40以上。這時(shí)，就不能采用傳統(tǒng)的、偏轉(zhuǎn)角很小的普通萬(wàn)向傳動(dòng)軸了。因?yàn)椋胀ㄈf(wàn)向節(jié)在偏轉(zhuǎn)角大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速和扭矩的較大波動(dòng)。所以，必須應(yīng)用偏轉(zhuǎn)角大、角速度均勻的等速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸才行。等速萬(wàn)向節(jié)的原理和圓錐齒輪嚙合的道理相似，由于傳力點(diǎn)的位置總是處于兩軸夾角的平分面上，因而保證了

27、等速運(yùn)動(dòng)。等速萬(wàn)向節(jié)的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造工藝精密，成本較高，因此還不能完全代替普通萬(wàn)向節(jié)。等速萬(wàn)向節(jié)的出現(xiàn)，大大推動(dòng)了前輪驅(qū)動(dòng)汽車和全輪驅(qū)動(dòng)汽車的發(fā)展。由于等速萬(wàn)向節(jié)傳遞繁重的驅(qū)動(dòng)力矩，隨受負(fù)荷重，傳動(dòng)精度高，需求量很大。 1.1 研究背景及意義 一個(gè)國(guó)家汽車工業(yè)和一個(gè)汽車企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力取決于裝備的先進(jìn)性和制造成本。反之，汽車產(chǎn)品的發(fā)展，必然伴隨著制造裝備的發(fā)展。近年大量先進(jìn)數(shù)控設(shè)備的采用，使我國(guó)轎車裝備整體上進(jìn)入柔性化時(shí)代，支撐著我國(guó)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展。按照發(fā)展總戰(zhàn)略，2020年，我國(guó)汽車產(chǎn)量將達(dá)到1400——1800萬(wàn)輛，居世界第一，并邁向世界汽車產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)，其標(biāo)志之一

28、是，擁有先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)制造裝備?，F(xiàn)在汽車的發(fā)展方向是向更舒適、安全、適用方向；發(fā)展環(huán)保、節(jié)能型汽車的發(fā)展方向。但是最基本最重要的還是安全性能。而汽車零部件的性能直接影響和決定了汽車整車的性能（包括安全性能）。而萬(wàn)向節(jié)裝置就是汽車中非常重要的一個(gè)部件。在汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)或其他系統(tǒng)中，經(jīng)常采用萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)一對(duì)軸線相交且相對(duì)位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動(dòng)力傳遞。萬(wàn)向傳動(dòng)裝置一般主要由萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸組成，有時(shí)還有中間支承。汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中，萬(wàn)向節(jié)是一個(gè)比較重要的組成部分，它直接影響汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的工作狀況，從而影響到汽車駕駛的安全，因此對(duì)汽車萬(wàn)向節(jié)的檢測(cè)是非常重要的。汽車萬(wàn)向節(jié)需要檢測(cè)的主要參數(shù)包括

29、扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度、磨損、壽命、擺角和軸向滑移量等。 我國(guó)汽車制造及零部件的制造商一直對(duì)產(chǎn)品的準(zhǔn)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的使用壽命，疲勞及磨損極限的試驗(yàn)感到困擾。因?yàn)閲?guó)外公司如美國(guó)的MTS，德國(guó)的GAT等一直將其試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)實(shí)行對(duì)華禁運(yùn)。我國(guó)汽車制造及零部件的制造公司的產(chǎn)品要做試驗(yàn)，要么送到國(guó)外的機(jī)構(gòu)去做，這種試驗(yàn)費(fèi)用很高，時(shí)間周期很長(zhǎng)；要么花很大的費(fèi)用，引用國(guó)外公司的整套試驗(yàn)設(shè)備但得不到設(shè)備的技術(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車制造及零部件的制造公司的用戶越來(lái)越追求更高的動(dòng)力輸出,機(jī)械效率和耐用性 ，同時(shí)他恩還追求一種能被固定記錄成檢測(cè)數(shù)據(jù)的價(jià)值，現(xiàn)在許多企業(yè)已經(jīng)把檢驗(yàn)作為一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的需求愈加強(qiáng)烈。自主

30、研發(fā)設(shè)計(jì)等速萬(wàn)向節(jié)周期壽命試驗(yàn)臺(tái)不僅突破了美德公司的技術(shù)壁壘，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，而且使用戶大大節(jié)約了費(fèi)用和時(shí)間，也極大的促進(jìn)了我國(guó)試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展。 1.2 汽車等速萬(wàn)向節(jié)的概括及重要性 以汽車等速萬(wàn)向節(jié)為例，等速萬(wàn)向節(jié)，英文名稱：CV Joint (Constant Velocity Joint) 等速萬(wàn)向節(jié)，是主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速（角速度）相等的萬(wàn)向節(jié)。在前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，其前橋都裝有等速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸（驅(qū)動(dòng)兼轉(zhuǎn)向）。原因是節(jié)約能源的需求促進(jìn)了汽車輕量化發(fā)展，前輪驅(qū)動(dòng)和四輪驅(qū)動(dòng)的汽車無(wú)需傳統(tǒng)汽車的傳動(dòng)軸，直接把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力由變速器通過(guò)等速萬(wàn)向節(jié)傳遞到驅(qū)動(dòng)輪，減少了傳動(dòng)的功率損失。現(xiàn)在，世界

31、上約有85%的轎車和輕型貨車裝有等速萬(wàn)向節(jié)。下圖是球籠式等速萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)組成圖1—1。 圖1-1 球籠式汽車等速萬(wàn)向節(jié) 1-主動(dòng)軸； 5-鋼帶箍； 3-外罩； 4- 鋼球； 6-體質(zhì)架（球籠）； 8- 球形殼（外殼道）。 前輪驅(qū)動(dòng)汽車的動(dòng)力，要從由發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和主減速器組成的動(dòng)力總成直接傳送到前輪。而前輪既是驅(qū)動(dòng)輪，又是轉(zhuǎn)向輪，轉(zhuǎn)向時(shí)偏轉(zhuǎn)的角度很大，最大可達(dá)400以上。這時(shí)，就不能采用傳統(tǒng)的、偏轉(zhuǎn)角很小的普通萬(wàn)向傳動(dòng)軸了。因?yàn)?，普通萬(wàn)向節(jié)在偏轉(zhuǎn)角大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速和扭矩的較大波動(dòng)。所以，必須應(yīng)用偏轉(zhuǎn)角大、角速度均勻的等速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸才行。 等速萬(wàn)向節(jié)的原理和圓錐齒輪嚙合的

32、道理相似，由于傳力點(diǎn)的位置總是處于兩軸夾角的平分面上，因而保證了等速運(yùn)動(dòng)。等速萬(wàn)向節(jié)的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造工藝精密，成本較高，因此還不能完全代替普通萬(wàn)向節(jié)。 等速萬(wàn)向節(jié)是把兩個(gè)軸線不重合的軸連接起來(lái)，并使兩軸以相同的角速度傳遞運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。是轎車傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要部件，其作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力從變速器傳遞到汽車的驅(qū)動(dòng)輪，滿足轎車傳動(dòng)軸外端轉(zhuǎn)角的要求；將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力平穩(wěn)、可靠的傳遞給車輪；補(bǔ)償轎車內(nèi)端懸架的跳動(dòng)。驅(qū)動(dòng)轎車高速行駛。 由于等速萬(wàn)向節(jié)傳遞繁重的驅(qū)動(dòng)力矩，隨受負(fù)荷重，傳動(dòng)精度高，需求量大，又是安全件，因此其主要零件均采用精鍛加工面成。 由此可見，等速萬(wàn)向節(jié)是汽車行駛過(guò)程中保證安全性

33、、可靠性和穩(wěn)定性能的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量直接影響汽車在行駛中的安全性和可靠性，而汽車的安全與否又直接影響到人們的生命安全和切身利益。所以汽車萬(wàn)向節(jié)相關(guān)性能的檢測(cè)顯得尤為重要。 圖1-2 汽車等速萬(wàn)向節(jié)在汽車上的安裝位置 1.3 汽車萬(wàn)向節(jié)檢測(cè)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，萬(wàn)向節(jié)是一個(gè)比較重要的組成部分，它直接影響汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作狀況，從而影響到汽車駕駛的安全。傳動(dòng)軸一端是固定式球籠萬(wàn)向節(jié)（簡(jiǎn)稱ＲＦ節(jié)），另～端式伸縮式球籠萬(wàn)向節(jié)（簡(jiǎn)稱ＤｏＪ節(jié)），中間是軸身。汽車萬(wàn)向節(jié)需要檢測(cè)的主要參數(shù)有軸向間隙、扭轉(zhuǎn)間隙、擺角、擺動(dòng)力矩、轉(zhuǎn)動(dòng)力矩、軸向滑移量、滑移特性等，目前國(guó)內(nèi)的

34、汽車傳動(dòng)軸，測(cè)試效率和測(cè)試自動(dòng)化程度都比較底。尚無(wú)一次安裝可完成多項(xiàng)性能檢測(cè)的試驗(yàn)臺(tái)。在６０年代，德國(guó)的ＧＫＮ設(shè)計(jì)制造了測(cè)驗(yàn)上述八項(xiàng)參數(shù)的等速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸八功能試驗(yàn)機(jī)，一次安裝可以連續(xù)測(cè)試，這種設(shè)備由于設(shè)計(jì)精巧，至今還在使用。該試驗(yàn)臺(tái)的顯著特點(diǎn)是一次裝夾可以進(jìn)行八項(xiàng)功能的測(cè)試，但是八項(xiàng)功能的測(cè)試必須經(jīng)過(guò)八次手工操作分別完成，而且數(shù)據(jù)需人工記錄，限制了測(cè)試效率的進(jìn)一步提高。隨著電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，測(cè)試技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一些應(yīng)用機(jī)械、力學(xué)原理、傳感器技術(shù)及計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)而研制出的智能化程度較高的萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸綜合測(cè)試設(shè)備。劉溫增在《氣液轉(zhuǎn)換器在汽車萬(wàn)向節(jié)檢測(cè)儀上的應(yīng)用》一文中論述到：

35、利用氣液轉(zhuǎn)換器來(lái)檢測(cè)汽車萬(wàn)向節(jié)，氣液轉(zhuǎn)器是將空氣壓力轉(zhuǎn)換成相同大小的液壓力的元件。作為推動(dòng)執(zhí)行器的有壓力流體，使用氣壓力比液壓力簡(jiǎn)便，但空氣有壓縮性，不能達(dá)到定速運(yùn)動(dòng)和低速平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，中停時(shí)的準(zhǔn)確度也不高。氣液轉(zhuǎn)換器是一個(gè)油面處于靜壓狀態(tài)的垂直放置的油筒，上部接氣源，部與擺動(dòng)缸相連。試驗(yàn)機(jī)主要由主機(jī)、電控柜和夾具三部分組成。主機(jī)由主機(jī)箱加載系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)及變頻調(diào)速系統(tǒng)組成。試驗(yàn)時(shí)將萬(wàn)向節(jié)外圈通過(guò)氣動(dòng)夾緊系統(tǒng)固定，加載桿一端置于其內(nèi)圈，氣液轉(zhuǎn)換器與擺動(dòng)缸組成的加載系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)擺臂擺動(dòng)，擺臂與加載桿剛性連接，給萬(wàn)向節(jié)內(nèi)圈施加垂直于軸線的負(fù)載，同時(shí)電機(jī)帶動(dòng)萬(wàn)向節(jié)外圈旋轉(zhuǎn)，此時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)矩傳感器測(cè)量試

36、件在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的最大擺矩，同時(shí)通過(guò)光電編碼器測(cè)量其最大擺角，并分別在電控柜面板上顯示出來(lái)。目前雖然存在一些對(duì)萬(wàn)向節(jié)檢測(cè)的試驗(yàn)臺(tái)，但是其檢測(cè)能力的自動(dòng)化程度很低。有些甚至要手工操作來(lái)測(cè)量。 1.4 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 根據(jù)中國(guó)科學(xué)院查新咨詢檢索中心提供的查新報(bào)告，從檢出的文獻(xiàn)看，有可對(duì)汽車等速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸進(jìn)行靜扭斷裂度測(cè)試實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)臺(tái)，機(jī)械封閉功率流齒輪試驗(yàn)臺(tái)，封閉直流電功率型機(jī)械傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，電液比例控制加載機(jī)械閉式變速器試驗(yàn)臺(tái)等多種試驗(yàn)臺(tái)裝置的報(bào)道，未見采用了功率流機(jī)械封閉式試驗(yàn)方式，電液比例液壓連續(xù)加載，靜音滑臺(tái)設(shè)計(jì)及楔式倍壓鎖緊設(shè)計(jì)的，可進(jìn)行周期壽命性能試驗(yàn)的汽車等速萬(wàn)向節(jié)周期循環(huán)壽

37、命試驗(yàn)臺(tái)的報(bào)道。將本課題項(xiàng)目的研究成果與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)的主要性能參數(shù)進(jìn)行比較，我們?cè)谄嚨人偃f(wàn)向節(jié)的封閉式周期循環(huán)壽命試驗(yàn)臺(tái)中的以下創(chuàng)新設(shè)計(jì)屬于國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)：（1）旋轉(zhuǎn)式葉片液壓加載器，具有體積小扭矩大，可在工件旋轉(zhuǎn)中使用的特點(diǎn)。（2）先進(jìn)的靜音滑臺(tái)設(shè)計(jì)，解決了重型滑臺(tái)的無(wú)摩擦，靜音運(yùn)動(dòng)與增大鎖緊加緊面問(wèn)題。(3)楔式倍壓鎖緊機(jī)構(gòu)，可提供11倍的液壓推力的安全鎖緊力。（4）先進(jìn)的電液比例調(diào)壓技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)電子信號(hào)控制調(diào)節(jié)液壓加載系統(tǒng)的扭矩載荷壓力。(5)許用擺角，許用滑移量的微分檢測(cè)技術(shù)。本設(shè)備的功能，技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到和超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，屬于重大技術(shù)集成創(chuàng)新成果，由于采用了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)集

38、成，使得試驗(yàn)臺(tái)具有功率低，性能優(yōu)越，性價(jià)比高的特點(diǎn)，更適合我國(guó)的企業(yè)，意義重大。 2 周期壽命試驗(yàn)臺(tái)的要求 2.1 運(yùn)行環(huán)境 （1）供電電源要求：交流380V+5%~-5%,50kw (2) 控制柜接地要求：接地電阻<=4Ω （3）環(huán)境濕度<=85% (4) 環(huán)境溫度-5C~60C （5）液壓油：46號(hào)或以上，潤(rùn)滑油：20號(hào)或以上 （6）傳感器，變頻器等儀器儀表依照相關(guān)的說(shuō)明書的

39、要求使用 2.2 試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)與功能 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以進(jìn)行周期壽命性能試驗(yàn)，試驗(yàn)臺(tái)的主體結(jié)構(gòu)：左、右傳動(dòng)箱、扭矩傳感器、液壓加載器和兩件供試件組成了一個(gè)總傳動(dòng)比為1的封閉式傳動(dòng)鏈，液壓加載器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)雙葉片擺動(dòng)缸，缸體通過(guò)支架、軸與右邊的供試件相連、葉片轉(zhuǎn)子與左邊的傳動(dòng)箱連接，向液壓加載器傳輸壓力油，則葉片轉(zhuǎn)子相對(duì)擺動(dòng)缸體產(chǎn)生扭矩，改變油液壓力則可改變加載扭矩；變頻調(diào)速電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)整個(gè)封閉傳動(dòng)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)補(bǔ)償封閉傳動(dòng)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的功率損失。 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)由推拉液壓缸驅(qū)動(dòng)，可偏轉(zhuǎn)450；回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩終端安裝有死擋鐵，可以調(diào)整最大回轉(zhuǎn)角度；回轉(zhuǎn)角度由與回轉(zhuǎn)軸連接的轉(zhuǎn)角傳感器檢測(cè)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)

40、用于周期疲勞試驗(yàn)和固定式球籠許用擺角檢測(cè)。進(jìn)行周期疲勞試驗(yàn)時(shí)，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)相應(yīng)角度后，由鎖緊液壓缸鎖緊。 右傳動(dòng)箱安裝在立式液壓在滑臺(tái)上，立式滑臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，用于檢測(cè)滑動(dòng)球籠的擺角和滑移量。立式滑臺(tái)向上移動(dòng)的位移用位移傳感器檢測(cè)，根據(jù)幾何關(guān)系可以間接獲得滑動(dòng)球籠的擺角和滑移量。為保證立式液壓滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，設(shè)置了平衡重。 立柱安裝在機(jī)械滑臺(tái)上。在安裝不同型號(hào)的等速萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸試件時(shí)，用機(jī)械滑臺(tái)來(lái)調(diào)整距離。 用位移傳感器測(cè)試防塵罩的外徑差。位移傳感器用磁性座安裝于防塵罩的外部。 2.3 試驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)要求和技術(shù)指標(biāo) （1） 試件長(zhǎng)度范圍：500~1200mm （2） 工件安裝角度:外球籠偏

41、擺角度0~45，內(nèi)球籠偏擺角度0~22，試驗(yàn)時(shí)擺角可在此角度范圍內(nèi)調(diào)整 （3）內(nèi)球籠升程:<=400mm （4）轉(zhuǎn)速0~1200Nm；扭矩測(cè)量精度：+-1% （5）扭矩范圍：0~1200r/min范圍內(nèi)可調(diào)，轉(zhuǎn)速控制精度：+-1% （6）最高轉(zhuǎn)速：0~1200轉(zhuǎn)/min(扭矩值<=500Nm)；最低200轉(zhuǎn)/min(扭矩值<=1200Nm),最大試驗(yàn)功率<=60KW （7）紅外傳感器實(shí)現(xiàn)即時(shí)測(cè)量傳動(dòng)軸外球籠處升溫狀況，溫度達(dá)到120C時(shí)停機(jī) （8）根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的不同，可以顯示溫度，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩等參數(shù)。檢測(cè)報(bào)告可以打印輸出，檢測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可存入數(shù)據(jù)庫(kù)。 （9）測(cè)試臺(tái)應(yīng)配有過(guò)壓，過(guò)

42、流，缺相保護(hù)和緊急停機(jī)裝置。 （10）測(cè)試臺(tái)工作方式：連續(xù)200小時(shí)以上或循環(huán)計(jì)數(shù)107次。 3 周期壽命試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)分析 3.1等速萬(wàn)向節(jié)試驗(yàn)臺(tái)組成部分 如圖3一1所示，汽車等速萬(wàn)向節(jié)封閉式試驗(yàn)臺(tái)主要由變頻調(diào)速電機(jī)、傳動(dòng)箱、加載系統(tǒng)、支撐箱、升降工作臺(tái)等部分組成。試驗(yàn)臺(tái)中沿封閉環(huán)形布置的液壓加載器、支撐箱、右傳動(dòng)箱(1:1傳動(dòng)比)、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、左傳動(dòng)箱(1:1傳動(dòng)比)及兩件被試件一起組成了一個(gè)總傳動(dòng)比為1的封閉式傳動(dòng)鏈。其中，液壓加載器是給傳動(dòng)鏈提供扭矩動(dòng)力的設(shè)備，它是雙葉片的液壓擺動(dòng)缸，通過(guò)支架、

43、聯(lián)軸器與右邊的試件相連接;液壓擺缸中的葉片轉(zhuǎn)子則與左邊的傳動(dòng)箱連接。當(dāng)向液壓加載器中輸入壓力油時(shí)，葉片轉(zhuǎn)子相對(duì)擺動(dòng)缸體產(chǎn)生扭矩，改變油液的壓力就可改變加載扭矩的大小。變頻調(diào)速電機(jī)的作用是用于驅(qū)動(dòng)整個(gè)封閉式傳動(dòng)鏈按給定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，并補(bǔ)償封閉式傳動(dòng)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的功率損失。圖2一1中的支撐箱(包括支撐箱本身)及其左半部分固定安裝在一個(gè)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)由推拉液壓缸驅(qū)動(dòng)，可以讓外球籠實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)角度0一45度(水平方向);回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其兩個(gè)端點(diǎn)處安裝有擋鐵，用以調(diào)整最大回轉(zhuǎn)角度;回轉(zhuǎn)角度由安裝在回轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)角傳感器檢測(cè)，并將信號(hào)傳送到工控機(jī)。在安裝不同型號(hào)的等速萬(wàn)向傳動(dòng)軸試件時(shí)，由于傳動(dòng)軸的長(zhǎng)

44、度不一，可用機(jī)械滑臺(tái)來(lái)調(diào)整安裝距離。右傳動(dòng)箱由升降工作臺(tái)帶動(dòng)在垂直滑軌上做垂直上下運(yùn)動(dòng)，用于實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向節(jié)的內(nèi)球籠的偏擺運(yùn)動(dòng)(最大角度22度)。 圖3-1 等速萬(wàn)向節(jié)性能試驗(yàn)臺(tái)示意圖 3.2 等速萬(wàn)向節(jié)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 汽車等速萬(wàn)向節(jié)的產(chǎn)品規(guī)格很豐富，尺寸分布也較大。由于等速萬(wàn)向節(jié)要求做的是產(chǎn)品性能試驗(yàn)，檢測(cè)項(xiàng)目較多，試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，主要參數(shù)為扭矩和轉(zhuǎn)速。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可以得到萬(wàn)向節(jié)在試驗(yàn)臺(tái)上的安裝要求和試驗(yàn)時(shí)的動(dòng)作要求，根據(jù)扭矩和轉(zhuǎn)速的大小，可以估算封閉式試驗(yàn)臺(tái)所需的最低功率，從而得到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率和調(diào)速范圍，以及傳感器的類型和技術(shù)要求。由此可設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)。

45、 根據(jù)汽車等速萬(wàn)向節(jié)產(chǎn)品的規(guī)格和性能試驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，周期循環(huán)試驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)要求如下: (1)試驗(yàn)臺(tái)采用封閉式結(jié)構(gòu)，可連續(xù)循環(huán)加載的方式; (2)工件安裝角度:內(nèi)球籠偏擺角范圍22度，外球籠擺動(dòng)角范圍0一45度，試驗(yàn)時(shí)在此角度范圍內(nèi)的擺動(dòng)、旋轉(zhuǎn)可自動(dòng)調(diào)整，升降工作臺(tái)用于調(diào)整內(nèi)球籠的擺角，可產(chǎn)生相應(yīng)的滑移量。 圖3-2 封閉式等速萬(wàn)向節(jié)周期循環(huán)試驗(yàn)臺(tái)原理框圖 3.3 封閉式試驗(yàn)臺(tái)的功率補(bǔ)償機(jī)理 封閉式試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資小、耗能少、使用經(jīng)濟(jì)，所以在齒輪及其傳動(dòng)裝置試驗(yàn)研究中得到廣泛的應(yīng)用。它所采用的加載裝置能將換能器所消耗的能量一部分轉(zhuǎn)換為其它形式的能量再回輸給系統(tǒng)

46、，功能裝置只需要提供試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)回轉(zhuǎn)時(shí)所消耗的功率，從而減少了能量的浪費(fèi)。按封閉功率流的性質(zhì)有電封閉式、液壓封閉式和機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)。 本試驗(yàn)臺(tái)以齒輪及其傳動(dòng)裝置為例，研究用機(jī)械方法構(gòu)成的功率流封閉式試驗(yàn)臺(tái)的工作原理及有關(guān)問(wèn)題。 3.3.1 閉式試驗(yàn)臺(tái)的封閉功率 單對(duì)齒輪閉式試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖2一1所示。圖中，齒輪1和2是被試的一對(duì)齒輪。同時(shí)，設(shè)置另一對(duì)齒輪3和4，然后用軸I把齒輪1和4連接起來(lái)，用軸II、III，通過(guò)加載裝置5把齒輪2和3連接起來(lái)，6為驅(qū)動(dòng)裝置—如電動(dòng)機(jī)。這樣，齒輪1、2、3、4和軸I、n、m就構(gòu)成了一個(gè)機(jī)械式封閉系統(tǒng)。顯然，這個(gè)封閉系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的條件是系統(tǒng)的總

47、傳動(dòng)比為1，即: 圖3-3 單對(duì)齒輪閉式實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作原理圖 為給被試的一對(duì)齒輪加上載荷，可通過(guò)加載裝置設(shè)法在軸II和軸III上施加一個(gè)大小相等、方向相反的力矩T。顯然，通過(guò)封閉傳動(dòng)鏈，同時(shí)也使軸I發(fā)生了扭轉(zhuǎn)。這就是說(shuō)，齒輪1、2、3、4和軸I、II、III同時(shí)處于內(nèi)扭矩T的作用下，亦即在整個(gè)封閉系統(tǒng)中保留了扭矩T的作用，即加上了載荷。此內(nèi)扭矩T稱為封閉扭矩(亦即加載扭矩)。若使封閉傳動(dòng)系統(tǒng)以角速度w運(yùn)轉(zhuǎn)，則上述加了載荷的封閉系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)將伴隨著功率的傳遞，即在封閉系統(tǒng)中就有Tw的功率在用而復(fù)始地循環(huán)傳遞。必須指出:Tw是封閉扭矩T與封閉系統(tǒng)轉(zhuǎn)速w的乘積，它具有功率的量綱，但它不是由外力所

48、產(chǎn)生的功率提供的;此外，Tw也不可能輸出到封閉系統(tǒng)之外。所以， Tw叫做循環(huán)功率或封閉功率(功率流)。顯然，循環(huán)功率不是由驅(qū)動(dòng)裝置提供的;驅(qū)動(dòng)裝置只是使系統(tǒng)能夠以w的速度運(yùn)轉(zhuǎn)而已。 封閉系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生因摩擦、攪油等引起的功率損失。這部分功率損失由驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)補(bǔ)償。這就是說(shuō)，驅(qū)動(dòng)裝置輸入到封閉系統(tǒng)的功率僅是使封閉系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)的功率，即用于補(bǔ)償封閉系統(tǒng)內(nèi)的摩擦損耗的功率。由于摩擦損耗功率很小，因此需要的驅(qū)動(dòng)裝置的功率也就很小。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般僅為封閉功率的十分之一到五分之一左右，它與被試裝置的傳動(dòng)效率及傳遞功率大小、試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)箱傳動(dòng)效率等有關(guān)。 這樣，封閉系統(tǒng)內(nèi)可以有

49、很大的循環(huán)功率以滿足試驗(yàn)功率的要求，而完成試驗(yàn)所消耗的能量則相對(duì)很小，這是閉式試驗(yàn)臺(tái)的最大優(yōu)點(diǎn)。 總之，通過(guò)加載裝置可以改變封閉扭矩T的大小，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置可以改變封閉系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。，從而獲得不同的封閉功率，即試驗(yàn)功率。驅(qū)動(dòng)裝置只需提供補(bǔ)償封閉系統(tǒng)內(nèi)摩擦損耗的功率。采用控制技術(shù)，可以很方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加載與自動(dòng)調(diào)速。 3.3.2 功率封閉系統(tǒng)內(nèi)功率流的流動(dòng)方向 封閉系統(tǒng)中功率流的流動(dòng)方向取決于加載方向和驅(qū)動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)方向。功率流總是從主動(dòng)齒輪開始，依嚙合次序從主動(dòng)齒輪流向從動(dòng)齒輪。所謂主動(dòng)齒輪是旋轉(zhuǎn)方向與作用在該齒輪上的力矩方向相反的齒輪。反之，稱為從功齒輪。 汽車等速萬(wàn)向節(jié)周期

50、壽命試驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)分為獨(dú)立的傳動(dòng)系統(tǒng)和加載系統(tǒng)兩部分，各自承擔(dān)不同的任務(wù)。 軸I、II的轉(zhuǎn)速以w1、w2的方向如圖2一3所示。圖中，Z2對(duì)Z1的外力矩，即齒輪Z1受到的外力矩為T21，其方向與轉(zhuǎn)速w1方向相反，故Z1為主動(dòng)齒輪;Z1對(duì)Z2的外力矩，即齒輪Z2受到的外力矩為T12.其方向與轉(zhuǎn)速方向相同，故Z2為從動(dòng)齒輪。 圖3-4 功率流方向 按上述規(guī)定，圖3-4封閉功率流按Z1—Z2--軸II—Z3—Z4軸I—Z1的方向流動(dòng)，即封閉功率Nf按順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)。當(dāng)力矩方向不變而改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向，或轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變而改變力矩方向時(shí)，封閉功率Nf的流動(dòng)方向?qū)㈦S之改變。但同時(shí)改變轉(zhuǎn)動(dòng)方

51、向和力矩方向，則主動(dòng)齒輪不變，封閉功率流動(dòng)方向不變。 3.3.3 封閉系統(tǒng)的損耗功率 如前所述，封閉系統(tǒng)中封閉功率Nf是不會(huì)損失的，損耗的只是摩擦功率。如圖3-5所示，設(shè)功率流按Z4-一Z3一軸III、II一Z2一Z1一軸I一Z4的方向流動(dòng)，那么，由驅(qū)動(dòng)裝置提供給封閉系統(tǒng)的損耗功率，將隨著功率流的流動(dòng)而逐漸消耗在各摩擦副中。在圖2一4所示情況下，齒輪4右端為電動(dòng)機(jī)功率NS輸入端，加上封閉循環(huán)功率Nf，功率為最大，即Nf+Ns。該功率經(jīng)過(guò)傳動(dòng)齒輪副4、3的傳遞，損耗Nb后，從齒輪3左端輸出時(shí)，功率己減為(Nf十Ns一Nb)。該功率經(jīng)由軸III、11輸入傳動(dòng)齒輪2，而傳動(dòng)齒輪副2、1又

52、有損耗Na，所以，該功率傳給軸I時(shí)，已經(jīng)減至Nf+Ns一(Na+Nb)。總損耗的功率Na+Nb 由電機(jī)功率Ns來(lái)彌補(bǔ)，即Ns=Na+Nb。不言而喻，通過(guò)軸I傳至齒輪4左端的功率又恢復(fù)為Nf。 圖3-5 封閉系統(tǒng)的損耗功率原理圖 如果將齒輪l、2、3、4看成是兩個(gè)傳動(dòng)箱，將兩個(gè)被試的汽車等速萬(wàn)向節(jié)總成(可視為一種傳動(dòng)裝置)背靠背(為了保證總傳動(dòng)比為1)串聯(lián)在圖2一5的軸I或軸II中，就可以對(duì)它們進(jìn)行壽命等試驗(yàn)。 4 液壓系統(tǒng)的技術(shù)特征及其分析 汽車等速萬(wàn)向節(jié)綜合性能試驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)有兩套:液壓加載系統(tǒng)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 4.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)

53、 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要用于驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。包括回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的鎖緊以及立式液壓滑臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖如下圖4-1所示 圖4-1 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和立式滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖 1-電磁溢流閥； 2-壓力表開關(guān) ；3-壓力表； 4-液控單向閥； 5-疊加式雙向節(jié)流閥； 6-電磁換向閥；7-雙液壓閥； 8-推拉液壓缸；9-電磁換向閥 ；10-壓力傳感器； 11-鎖緊液壓缸 ；12-壓力繼電器； 13-立式液壓缸； 14-行程閥； 15-疊加式雙向節(jié)流閥；16-電磁換向閥 ；17-電動(dòng)機(jī) ；18-高壓液壓泵； 19-過(guò)

54、濾器 ；20-液壓油箱。 系統(tǒng)有三個(gè)執(zhí)行元件：推拉缸8負(fù)責(zé)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)，鎖緊缸11負(fù)責(zé)工作臺(tái)的鎖緊、放松、立式缸13負(fù)責(zé)立式液壓滑臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)。 為使液壓傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)17在空載下啟動(dòng)，應(yīng)使電磁鐵7YA得電，此時(shí)電磁溢流閥1處于卸荷狀態(tài)。系統(tǒng)工作時(shí)，電磁鐵7YA應(yīng)失電。 當(dāng)電磁鐵2YA得電時(shí)，液壓油進(jìn)入推拉缸有桿腔，無(wú)桿腔回油，推拉缸拉動(dòng)工作臺(tái)順時(shí)針回轉(zhuǎn)；當(dāng)電磁鐵1YA得電時(shí)，液壓油進(jìn)入推拉缸無(wú)桿腔，有桿腔回油，推拉缸推動(dòng)工作臺(tái)逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，回到原位。 當(dāng)電磁鐵3YA得電時(shí)，液壓油進(jìn)入鎖緊缸無(wú)桿腔，有桿腔回油，鎖緊缸驅(qū)動(dòng)夾緊工作臺(tái)順時(shí)針回轉(zhuǎn)；當(dāng)電磁鐵4Y

55、A得電時(shí)，液壓油進(jìn)入鎖緊缸有桿腔，無(wú)桿腔回油，鎖緊缸松夾。 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)液壓回路和鎖緊回路之間設(shè)置了互鎖回路，只有當(dāng)鎖緊缸正處于松夾狀態(tài)時(shí)，油路壓力升高，液控順序閥4才會(huì)接通通向推拉缸的進(jìn)油路，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)才能運(yùn)動(dòng)。元件11和13是兩個(gè)壓力繼電器，利用或松夾后，壓力升高，使電器觸點(diǎn)閉合而發(fā)出鎖緊缸已經(jīng)夾緊或已經(jīng)松夾的信號(hào)，便于計(jì)算機(jī)控制試驗(yàn)臺(tái)后續(xù)的試驗(yàn)程序。元件10是壓力傳感器，其作用是：在進(jìn)行固定式籠擺角檢測(cè)時(shí)，若出現(xiàn)實(shí)際擺角小于許用擺角的情況，防止損壞試件。不需要使用壓力傳感器時(shí)，電磁閥9切斷油路，保護(hù)壓力傳感器。 當(dāng)電磁鐵5YA得電時(shí)，液壓進(jìn)入立式缸下腔，上腔回油，立式液

56、壓滑臺(tái)上行；當(dāng)電磁鐵6YA得電時(shí)，液壓油進(jìn)入立式缸上腔，下腔回油，立式液壓滑臺(tái)下午。與下腔油路連接的壓力傳感器18的作用是：在進(jìn)行滑動(dòng)式球籠擺角和滑移量檢測(cè)時(shí)，若出現(xiàn)實(shí)際小于許用擺的情況，此時(shí)壓力會(huì)出現(xiàn)突然升高現(xiàn)象，計(jì)算機(jī)捕捉到此信號(hào)后，會(huì)控制立式液壓滑以換向，防止損壞試件。不需要使用壓力傳感器時(shí)，電磁閥19切斷油路，保護(hù)壓力傳感器。 4.2 液壓加載系統(tǒng) 本試驗(yàn)臺(tái)的加載裝置的動(dòng)力采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。液壓扭矩加載器是一種新型的扭矩加載裝置，相對(duì)于機(jī)械加載器而言，它具有更好的工作平穩(wěn)性和過(guò)載保護(hù)能力。液壓扭矩加載系統(tǒng)原理圖如圖2-7所示。 在裝卸試件時(shí)，加載系統(tǒng)用于調(diào)整液壓加載器缸體

57、和葉片轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置，便于試件的裝卸。當(dāng)電磁鐵1YA得電時(shí)，加載器正轉(zhuǎn)，電磁鐵2YA復(fù)電時(shí)，加載器反轉(zhuǎn)，調(diào)速閥4用地調(diào)節(jié)加載器擺動(dòng)的速度，同時(shí)減小加載壓力的脈動(dòng)。閥7是背壓閥，使得加載器擺動(dòng)平穩(wěn)。 在進(jìn)行周期疲勞壽命試驗(yàn)時(shí)，加載器缸體和葉片轉(zhuǎn)子是同步旋轉(zhuǎn)的。加載系統(tǒng)用于控制加載壓力，從而控制加載扭矩。加載方向與封閉傳動(dòng)鏈的轉(zhuǎn)向有關(guān)，加載時(shí)就根據(jù)方向保持電磁鐵1YA或2YA得電；計(jì)算機(jī)通過(guò)模擬通道控制施加在比例溢流閥3的比例電磁鐵上的電流，即可控制系統(tǒng)壓力，改變加載扭矩的大小。 液壓扭矩加載由液壓源和電液比例控制液壓加載器組成。液壓源將油泵電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能，液壓加載

58、器將壓力能轉(zhuǎn)換為對(duì)傳動(dòng)系施加的轉(zhuǎn)矩機(jī)械能。液壓加載方案與其它機(jī)械加載比較，有一些突出優(yōu)點(diǎn):體積小，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，液壓元件標(biāo)準(zhǔn)化程度高，加載平穩(wěn)。扭矩加載液壓系統(tǒng)原理圖如圖2一7所示。扭矩加載控制方法:扭矩傳感器將檢測(cè)的扭矩信號(hào)送給工控機(jī)，工控機(jī)將此信號(hào)與設(shè)定的扭矩?cái)?shù)據(jù)比較，將比較信息進(jìn)行處理，進(jìn)而對(duì)液壓加載系統(tǒng)進(jìn)行控制，直到扭矩傳感器所檢測(cè)的信號(hào)與設(shè)定的數(shù)據(jù)相同，液壓系統(tǒng)不再加載和卸載。試驗(yàn)中采用交流變頻調(diào)速電機(jī)進(jìn)行萬(wàn)向節(jié)的速度控制。通過(guò)需控制調(diào)速電機(jī)的速度即可控制萬(wàn)向節(jié)工件的轉(zhuǎn)速。 圖4-2 液壓加載系統(tǒng)原理圖 1、5-電磁換向

59、閥；2-精過(guò)濾器；3-電業(yè)比例溢流閥；4-調(diào)速閥；6-液壓加載器；7-單向閥；8-壓力表；9-壓力表開關(guān)；10-高壓液壓泵；11-電動(dòng)機(jī)；12-過(guò)濾器；13-列管式油冷卻器；14-回油油箱。 加載扭矩大小的控制采用恒值閉環(huán)控制方式。計(jì)算機(jī)是控制器，比例溢流閥和液壓加載器是執(zhí)行器，而扭矩傳感器是檢測(cè)器。控制器將實(shí)測(cè)的扭矩值與希望恒定的扭矩值進(jìn)行比較得出偏差，然后根據(jù)偏差的大小和方向，產(chǎn)生控制信號(hào)去控制比例溢流閥改變系統(tǒng)壓力，最后使輸出扭矩盡可能接近希望的扭矩。這個(gè)動(dòng)態(tài)的調(diào)整過(guò)程是迅速、可靠的。 4.2.1扭矩傳感器的作用 由于系統(tǒng)要在特定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速下運(yùn)作，故對(duì)扭矩轉(zhuǎn)速精確

60、檢測(cè)是必須的，其目的主要是讓計(jì)算機(jī)控制電液比例溢流閥和補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)，使試驗(yàn)扭矩和轉(zhuǎn)速為規(guī)定的數(shù)值。 4.2.2 試驗(yàn)臺(tái)液壓加載裝置 試驗(yàn)臺(tái)的液壓扭矩加載器采用外置式2葉片擺動(dòng)液壓缸結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)見圖2--9。 試驗(yàn)臺(tái)中沿封閉環(huán)形布置的液壓加載器、支撐箱、右傳動(dòng)箱(1:1傳動(dòng)比)、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、左傳動(dòng)箱(1:1傳動(dòng)比)及兩件被試件一起組成了一個(gè)總傳動(dòng)比為1的封閉式傳動(dòng)鏈。其中，液壓加載器是給傳動(dòng)鏈提供扭矩動(dòng)力的設(shè)備，它是雙葉片的液壓擺動(dòng)缸，通過(guò)支架、聯(lián)軸器與右邊的試件相連接;液壓擺缸中的葉片轉(zhuǎn)子則與左邊的傳動(dòng)箱連接。當(dāng)向液壓加載器中輸入壓力油時(shí)，葉片轉(zhuǎn)子相對(duì)擺動(dòng)缸體產(chǎn)生

61、扭矩，改變油液的壓力就可改變加載扭矩的大小為了實(shí)現(xiàn)加載液壓系統(tǒng)的自動(dòng)連續(xù)加載和卸載，系統(tǒng)的壓力必須連續(xù)可調(diào)。為此采用電液比例溢流閥來(lái)調(diào)整系統(tǒng)壓力，這樣就可以用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)扭矩的調(diào)節(jié)與控制。 由于加載液壓系統(tǒng)在試驗(yàn)臺(tái)工作過(guò)程中一直處于運(yùn)行狀態(tài)，油溫高，因此裝備了冷卻裝置。同時(shí)配有油溫繼電器以監(jiān)控油溫，該信號(hào)接入計(jì)算機(jī)。由于加載器葉片的為2片，在加載和換向時(shí)會(huì)由于這種非線性而對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生液壓脈沖沖擊。要實(shí)現(xiàn)加載器這種液壓沖擊機(jī)械系統(tǒng)的自動(dòng)平穩(wěn)控制，從簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度考慮，沖擊系統(tǒng)壓力應(yīng)該在數(shù)字信號(hào)控制下無(wú)級(jí)變化輸出;同時(shí)，系統(tǒng)壓力和葉片轉(zhuǎn)子流量也必須能在數(shù)字信號(hào)控制下無(wú)級(jí)變化

62、輸出，為此在液壓系統(tǒng)中采用電液伺服閥控制、電液比例閥控制來(lái)調(diào)整液壓系統(tǒng)的壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些量的無(wú)級(jí)變化輸出，這樣就可以用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)扭矩的調(diào)節(jié)與控制。 圖4-3 葉片式擺動(dòng)液壓缸結(jié)構(gòu)示意圖 5 液壓缸設(shè)計(jì) 5.1 確定液壓缸的參數(shù) 對(duì)于夾緊缸，預(yù)選夾緊缸的工作壓力為4，最大負(fù)載為。為了滿足工作臺(tái)上升下降的速度相等，并減小液壓泵的流量，今將液壓缸的無(wú)干腔作為主工作腔，考慮到工作臺(tái)下降時(shí)，工作臺(tái)自重采用液壓方式平衡。根據(jù)受力情況，取活塞桿的外徑d和液壓缸的內(nèi)徑D之比為1：2?；赜捅硥毫?，則有動(dòng)力

63、平衡方程 式（1） 式中 D------------液壓缸的內(nèi)徑， ； d------------活塞桿的外徑，； ----------液壓缸的機(jī)械效率，估算為0.97； -----------液壓缸工作壓力，； -----------液壓缸回油腔背壓力，； -----------負(fù)載壓力，。 可求出夾緊液壓缸的內(nèi)徑D為 按GB/T2348-1993，取標(biāo)準(zhǔn)值，則 據(jù)此，可計(jì)算得液壓缸的有效作用面積 A和實(shí)際工作壓力為

64、 液壓缸的最小工進(jìn)速度為，二位四通電磁閥24Z-10B的最小穩(wěn)定流量為0.05L/min，則 ，液壓缸能達(dá)到所需轉(zhuǎn)速。 對(duì)于定位缸和回轉(zhuǎn)缸，經(jīng)受力分析及考慮到液壓缸的剛性及美觀，將其活塞桿直徑取為 根據(jù)其受力情況及其工作性質(zhì)，夾緊液壓缸工作時(shí)所需流量最大。 5.2 液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī) 5.2.1 液壓泵的最高工作壓力計(jì)算 液壓缸的工作壓力為4，而壓力繼電器的調(diào)整壓力應(yīng)比液壓缸的最高壓力大0.5，因油路簡(jiǎn)單，進(jìn)油路元件較少，故進(jìn)油路壓力損失估取為0.5 。 則小流量泵的最高壓力P=4+0.5+0.5=5。

65、 泵的額定壓力≥（1.25～1.6）P=1.255=6.25 5.2.2 液壓泵的流量計(jì)算 液壓泵的額定流量為25L/min。 5.2.3 確定液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的規(guī)格 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，選用規(guī)格相近的YBX-B*N變量葉片泵。該泵的輸出流量可根據(jù)載荷變化自行調(diào)節(jié)，記載調(diào)壓彈簧的壓力調(diào)定情況下，出口壓力升到一定值以后，流量隨壓力增加而減少，直至零。根據(jù)這一特性，它特別適用于作容積調(diào)速的液壓系統(tǒng)中的動(dòng)力源。 它的主要參數(shù)是：最大排量25mL/r, 壓力調(diào)節(jié)范圍2.0～7.0 ，額定轉(zhuǎn)速時(shí)1500r/m 即其流量是251500=37.5 L/min. 用下式

66、計(jì)算其驅(qū)動(dòng)功率： 式（2） 式中 ------液壓泵的額定壓力，； ------液壓泵的額定流量，； -------液壓泵的總效率，從規(guī)格表中查出； --------轉(zhuǎn)換系數(shù)：一般液壓泵，；恒功率變量液壓泵， =0.4；限壓式變量葉片泵， ； ------液壓泵實(shí)際工作的最大壓力，。 選總效率為0.7， 則求出 查表得，選用Y100L2-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為3，轉(zhuǎn)速1420r/min. 5.3 聯(lián)軸器的選定 根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)和液壓泵的型號(hào)及其相應(yīng)的尺寸規(guī)格（見參考文獻(xiàn)8） 選取 , 聯(lián)軸器： 主動(dòng)端：J型軸孔，A型鍵槽， 從動(dòng)端：型軸孔，B型鍵槽， 5.4 液壓控制閥及壓力表 5.4.1 液壓閥的類型與性能 液壓控制閥是液壓技術(shù)中品種與規(guī)格最多、應(yīng)用最廣泛、最活躍的元件，常用液壓控制閥的類型與性能見下表。 表 5.1 性 能 類