变速箱开式试验台设计（有cad图）.zip

1 变速箱开式试验台设计变速箱开式试验台设计 摘 要 变速器是现代汽车的一个主要装备,其性能直接影响到汽车的动力性、燃油 经济性及驾驶性能等. 研究自动变速器与发动机的联合工作特性,需要对自动变 速器的性能进行台架试。 本文从整体上论述了汽车变速箱性能检测系统的测试原理和设计方案， 并 从硬件和软件两方面详细阐述了汽车变速箱性能检测系统的组成。介绍了汽车变 速器系统综合试验台的主要构成与种类, 着重在机械硬件方面去分析研究开放式 及封闭式汽车变速器系统综合试验台的主要结构、特点及工作原理。 本论文研究的目的、意义：我国汽车工业正处于发展和提升时期，变速器在 汽车上开始大量装备，这对其设计制造、性能检测与维修提出了迫切要求。目前 国产变速器测试设备多为手动、测试精度低、响应速度慢；进口设备，价格较高， 集中在少数企业和地区，这种状况无法满足汽车制造及维修行业的需求。为开发 具有自主知识产权的、适合我国国情的变速器检测备，提出本研究课题。 关键词：变速器, 试验台, 结构, 分析 2 D DE ES SI IG GN N O OF F T TH HE E O OP PE EN NI IN NG G T TR RA AN NS SM MI IS SS SI IO ON N TEST-BEDTEST-BED ABSTRACTABSTRACT The transmission is a main device of modern cars. Its performance directly affects tractate performance, fuel economy and convenient operation of vehicles, etc. Its characteristics must be tested with the test - bed to study the characteristics of the cooperating performance of the engine and the transmission. This paper discuss the test theory and design project of a test System for the performance of Transmission test-bed，and describe the makeup of the system from hardware and software. This paper introduces the main components and types of the comprehensive testing beds for vehicle transmission system with focus on mechanical hardware, the author analyses their main structures, features, and working principle of the open and closed comprehensive testing beds for vehicle transmission system. Motiveandmeaningoftheresearch: Inourcountryautomobile industrypositivebeplacedinshapetime，Transmissionbeginning equippedonalotofmotors，thissituation Inevitably press for its design, test, repair. Present domestic Transmission Test-bed mostly turning by hand, test accuracy is low , respond speed is slow;the import equipment price is higher ,concentrate in the minority. This condition can not satisfy the demand of automobile production and maintenance enterprise. In order to develop the Transmission Test-bed which have independence intelligent property right, we propose this research lesson. KEY WORD：transmission, testing bed, structure, analysis 3 符符 号号 说说 明明 发动机额定功率 PKw 转速 r/min n 传动效率 计算系数K 、 分度圆直径 mm 1 d 2 d a 中心矩 mm 、 齿宽 mm 1 b 2 b 齿轮螺旋角 齿轮模数 mm n m 试验齿轮齿根的弯曲疲劳极限 limF MPa 试验齿轮的应力修正系数 ST Y 弯曲疲劳强度计算的寿命系数 N Y 弯曲强度的最小安全系数 minF S 试验齿轮的接触疲劳极限 lim1H MPa 接触强度的最小安全系数 minH S 接触疲劳强度计算的寿命系数 N Z 工作硬化系数 W Z 齿面许用接触应力 HP MPa 许用弯曲应力 1FP MPa 目目 录录 第一章第一章 前言前言. .1 1.1 研究的目的.1 1.2 研究的依据.2 1.3 试验台的种类.2 4 1.3.1 开式试验台.2 1.3.2 闭式试验台.2 第二章第二章 试验台总体方案的确定试验台总体方案的确定.3 2.1 试验台的基本功能.3 2.2 试验台的测试原理.3 2.3 试验台的基本组成.4 第三章第三章 试验台的基本结构设计试验台的基本结构设计.8 3.1 联轴器的选择.8 3.1.1 变速器输入轴后的联轴器.8 3.1.2 升速器后的联轴器.9 3.1.2 发动机后的联轴器.9 3.2 升速器的设计 .10 3.2.1 斜齿圆柱齿轮传动设计.10 3.2.2 低速轴的设计. .11 3.2.2 高速轴的设计.14 3.2.4 键的强度校核.16 3.2.5 升速器附件设计.19 3.3 升速齿轮箱的简单设计.19 3.4 扭矩转速传感器的选择.22 3.5 传动结构的设计.22 第四章第四章 试验台性能匹配试验台性能匹配. .23 4.1 测功机用途及使用范围.23 4.2 测功机结构及原理.24 4.3 测功机工作特性.24 4.4 试验台的匹配原则.26第第 五章五章 结论结论.28 参考文献参考文献.29 致谢致谢.30 5 第一章第一章前前 言言 21 世纪是汽车工业飞速发展的时代, 汽车工业逐步成为许多国家的支柱产业, 6 为了控制汽车产品质量, 提高汽车的品质, 势必对其总成及零部件提出更高更严 格的要求。传动系是汽车实现发动机动力输出到行驶的必需系统, 变速器是汽车 传动系中一个重要总成, 为了对变速器产品结构和零部件的性能、寿命进行测试 和分析, 为产品设计与质量评价提供可靠的科学依据, 缩短产品的开发周期和提 高产品质量。因此, 对汽车变速器系统综合试验台的研究具有特别重要的意义。 1.11.1 研究的目的及意义 近几年来, 国外一些大公司相继成功研制出了先进的液压机械无级变速箱, 并将其应用于推土机、装载机等工程车辆上, 在车辆传动技术领域取得了重大突 破。东方红1302R是一款装有液压机械无级变速器的拖拉机，拖拉机在农田作业, 农田基本建设,农业运输以及在抽水、脱粒、农产品加工等固定作业中用途十分 广泛。因此,拖拉机技术的发展对全面实现农业机械化起着至关重要的作用。变 速器是实现拖拉机性能的关键部分,该试验台研究的目的就是改善拖拉机的动力 性和燃油经济性,提高其作业效率。 在大、中型拖拉机上,液压机械无级变速器将会有更广泛的应用,相信该试验 台的研制为其可提高车辆动力性、经济性、生产效率和操作自动化,简化驾驶员 操作,也为综合控制拖拉机传动系提供可能。 1 1.2 2 研究的内容和依据 依据新型变速箱性能试验和燃油经济性的测试来设计。研究的内容：对试验 台的试验原理进行设计；选择电涡流测功机为功率吸收装置；设计或选择升速装 置。 1 1.3 3 汽车变速器性能试验台的种类 汽车在行驶过程中，随着路面、载荷、车速等因素的变化，变速器所传递的 扭矩与转速也是变化的。因此，试验台应具备转速、载荷可变化的条件，且其转 速、载荷的变化也是可单独调节的。 汽车变速器性能试验台主要分为开放式试验台和封闭式试验台。 7 1.3.11.3.1 开放式试验台开放式试验台 开放式试验台是最先出现的一种试验台，它的主要结构流程为： 功率输入动力区试验区模拟负载区功率损耗 各部分的组成及功用为： 1、动力区由内燃机、调速器及附属装置组成，它负责向系统提供动力(功率)， 其中包括转速和扭矩。 2、试验区由被测装置、变速器、扭矩转速测量装置及其它一些测量装置组 成。 3、模拟负载区主要由测功机及附属装置组成。 开放式试验台整套系统的工作原理及工作过程简单，制造成本较低，它的弱 点是能量无法反馈使用。 1.3.21.3.2 封闭式试验台封闭式试验台 封闭式试验台分为电力封闭式试验台和机械封闭式试验台。 交流电力封闭式试验台是在上述开放式试验台的基础上发展起来的试验设备,主要 结构流程为： 功率补偿区动力区试验区模拟负载区 电网 从流程中可以看出,交流电力封闭式试验台的设计思想就是在原有开放式试验 台的基础上加一套动力回收装置,将系统消耗的能量通过电网加以回收,从而降低 试验能耗。但由于动力回收技术是一项专业性非常强的技术,整套装置的成本非常 高,又由于回收过程的回收效率的影响以及其动力区仍然需要较大的动力,所以很 难达到比较理想的状况。 直流电力封闭式试验台是在上述交流电力封闭式的基础上发展起来的试验设 备,主要结构流程为： 功率补偿区动力区试验区模拟负载区 直流电源 从流程中可以看出,直流电力封闭式试验台的设计思想就是在原交流电力封闭 8 式的基础上采用直流驱动电机,将发电机负载发出的电能反馈回直流电机加以回收,形 成封闭的功率流,从而降低试验能耗。该试验台架结构比较简单,能量反馈利用,节 能效果也比较好,它是一较好的选择方案。 第二章第二章 试试 验验 台台 总总 体体 方方 案案 的的 确确 定定 2.12.1 试验台的基本功能 9 1.能测试变速器的传动效率； 2.能测试液压机械无级变速器液压路的输出功率液压功率分流比； 3.能测试柴油机的燃油经济性。 2.22.2 试验台的测试原理 1、 通过测量变速器的输入输出功率，然后得到变速器的传动效率。实现这 一测量的过程是：在变速器输入端安装扭矩转速传感器测得输入转矩。在变 1 M 速器输出端连接加载器实现变速器制动。在加载器和变速器之间安装扭矩转速传 感器，测量输出扭矩。将测得的和值代入下式中计算，得 2 M （2-1） 2 1 M Mi 式中变速器传动效率； 作用在变速器第一轴上的输入转矩； 1 M 作用在变速器第二轴上的输入转矩； 2 M i变速器所测档位的传动比。 2、 液压功率分流比定义为液压机械无级变速器中液压路的输出功率，即经 液压路传递到行星排的输入功率与变速器总输出功率的比值（不计功率损失） 。 通过测得液压路的扭矩转速，然后用下式即可 （2-2） sSs bdd pM n pM n 式中 液压功率分流比 太阳轮输入转矩 S M 太阳轮输入功率 多挡有级变速箱输入转矩 s p d M 变速器输出功率 、太阳轮、变速箱的输入转速 b p s n d n 3、 通过在输油路上安装油耗仪，测量燃油消耗量来测试柴油机的燃油消 f G 耗率。将测得值代入下式 10 （