離合器壓盤總成高速破壞試驗臺設計【全套CAD圖紙和畢業(yè)答辯論文】

買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 目 錄 摘要 . I . 1 章 緒論 . 1 合器概述 . 1 響離合器工作性能的因素 . 2 驗臺的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 . 3 課題的研究內容及意義 . 8 第 2 章 高速破壞試驗臺設計方案 . 9 驗臺的設計思路 . 9 驗臺 的 組成 . 9 驗臺 的 分類 . 9 驗臺的實驗原理 . 12 感器的選用 . 13 速傳感器 . 13 敏傳感器 . 14 驗臺的總布置設計 . 15 章小結 . 16 第 3 章 實驗臺的設計計算 . 17 驗臺技術參數及設計流程 . 17 驗臺各總成設計 . 17 動機的選擇 . 17 一級聯(lián)軸器的設計 . 18 傳動比設計 . 18 速器齒輪的設計計算 . 18 速器軸的設計與校核 . 25 二級聯(lián)軸器的設計 . 31 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 最新最全機械畢業(yè)資料 答辯優(yōu)秀 動軸 的設計 . 章小結 . 32 結 論 . 33 參考文獻 . 34 致謝 . 35 買文檔就送 紙全套 Q 號交流 414951605 摘 要 隨著現(xiàn)代汽車發(fā)動機轉速的不斷提高，對離合器也提出了新的要求，除了要求它在高速下仍能保證傳遞發(fā)動機的最大扭矩外，還要求其必須具有足夠的旋轉機械強度，以保證安全可靠的工作。離合器在工作過程中與變速器飛輪相連，其結構構成比較復雜，零件極易在高速旋轉過程中在離心力的作用下，產生破壞，因此開發(fā)其具有破壞性的性能試驗臺，檢驗其承受高速運轉的能力，避免其在使用過程中出現(xiàn)事故是十分必要的。 設計過程中，針對整個試驗臺的性能要求對整個試驗臺進行布置設計，包括電機的選 擇，傳動比的分配，聯(lián)軸器的選擇等。另外，還對對 變 速器中的齒輪，軸，鍵進行設計計算以及強度等的校核計算 ，完成了離合器壓盤總成高速破壞試驗臺的設計。為研制開發(fā)汽車零部件試驗裝置提供理論參考。 關鍵詞 ： 離合器總成；傳動機構；變速器；高速破壞性試驗；試驗臺設計 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 in in to to to In of to a in in of of in so of to to in of is of of of of In in of of of of of a 龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 V 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 1 第 1 章 緒 論 合器概述 離合器是汽車傳動系統(tǒng)中的一種重要的傳動裝置。它主要實 現(xiàn)主動軸和從動軸之間運動和動力的傳遞和脫離。一般地說，離合器可以實現(xiàn)汽車的啟動、停車、換擋、傳動軸在運動中的同步、汽車啟動和超載時的安全保護等功能，此外，還可以實現(xiàn)防止從動軸的逆轉、控制傳遞扭矩的大小、滿足接合時間等方面的要求。 汽車主要使用摩擦離合器。摩擦離合器的傳動原理是依靠本身的工作元件在接合時的摩擦作用來傳遞運動和扭矩。汽車離合器是一種常閉式可操縱離合器，其工作過程通常為工作 脫開 接合的循環(huán)過程。由于是常閉狀態(tài)，所以使離合器通常處于承擔負載的狀態(tài)，只有在偶然或較短暫的時間條件下，才需要通過操縱裝置 加力使接合元件的主動部分和從動部分脫開，即操縱裝置對主動接合元件所施的力為脫開力，而離合器所需的重新接合的壓緊力則是由彈簧力來實現(xiàn)。 汽車離合器是最重要的結構， 保證汽車平穩(wěn)起步汽車由靜止到行駛的過程，其速度由零逐漸增大。有了離合器，在汽車起步時離合器逐漸接合（與此同時，逐漸踩下加速踏板以增加發(fā)動機的輸出轉矩），這樣，離合器所能傳遞的轉矩也就逐漸增大，于是發(fā)動機的轉矩便可有小變大地傳給傳動系，當牽引力足以克服汽車的行駛阻力時，汽車便由靜止狀態(tài)開始緩慢地加速，實現(xiàn)平穩(wěn)起步。汽車在行駛過程中，為了適應行駛條件的變 化，變速器需要經常換用不同的擋位工作，而普通齒輪式變速器換檔時通過撥動換檔機構來實現(xiàn)的，即在用擋位的一對齒輪副退出嚙合，待用擋位的一對齒輪副進入嚙合，換檔時，如果沒有離合器將發(fā)動機與變速器之間的動力暫時切斷，在用擋位齒輪副之間將因壓力很大而難以脫開，待用擋位的齒輪副將因兩者圓周速度不等而難以進入嚙合，即使能進入嚙合也會產生很大的沖擊和噪聲，損壞機件，裝設了離合器后，換檔前先使離合器分離，暫時切斷傳動系動力傳遞，然后再進行換檔操作，以保證換檔操作過程的順利進行，并減輕或消除換檔時的沖擊。當汽車緊急制動時，車輪 突然緊急降速。若發(fā)動機與傳動系剛性連接，將迫使發(fā)動機也隨著急劇降速，其所有運動件將產生很大的慣性力矩，這一力矩作用于傳動系，會造成傳動系過載而使機件損壞，有了離合器，當傳動系承受載荷超過離合器所能傳遞的最大轉矩時，離合器會自動打滑以消除這一危險，從而起到過載保護的作用 1。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 2 響離合器工作性能的因素 1. 原動機特性 不同的原動機具有不同的工作特性，它是影響離合器工作儲備能力的一個重要因素。例如，三相鼠籠電動機具有較硬的自然機械特性，而活塞式內燃機則具有較軟的機械特性。軟特性的原動機在加載后轉速有 較大的降低。離合器接合過程包括了原動機的降速過程，允許有較小的工作儲備來工作，因為主、從動軸離合器是在較低的轉差條件下接合，并在接合后共同以一較低的轉速上升到預定的轉速。離合器的接合是在原動機起啟動后進行的，因此內燃機通常不能帶負載起動，一般必須用離合器來實現(xiàn)與工作機的連接。 2. 負載特性 離合器需要傳遞的負載扭矩有兩種：一種是工作機的正常工作負載，另一種是工作機起動時包括離合器從動部分在內的所有從動質量的慣性負載。如果在起動時就有工作負載，則離合器需傳遞的扭矩就應包括在內。 在起動時，所有從動件的慣量對 離合器需傳遞扭矩的能力影響是很大的，特別是在高轉差條件下，接合大的從動件慣量，慣性負載可以達到很大，有時甚至使工作負載顯得微不足道。在接合過程中，如果要求接合時間過短，則可能導致離合器傳遞扭矩過大，而不得不加大離合器的容量和尺寸；如果接合容量僅僅根據工作負載來選擇，則導致離合器嚴重打滑或接合時間過長 2。在工作時，系統(tǒng)所產生的扭轉振動可能出現(xiàn)很大的振動負載，使離合器或其他傳動件產生破壞。振動的原因是系統(tǒng)受到周期性激振力的作用。這種激振力可以是原動機 (內燃機 )產生的，也可以是工作的脈沖負載。如果系統(tǒng)的固有振 動頻率和激振頻率相等，就會產生共振性振動負載。傳動軸的轉速達到軸系的臨界轉速時，將引起共振。設計時傳動軸的正常工作轉速應當遠離臨界轉速才能使離合器所在的軸系避免共振。 3. 離合器結構因素 影響最大的是接合元件的接合特性。離合器的接合元件分為嚙合與摩擦兩大類，前者屬于剛性接合，后者屬于柔性接合。柔性接合的傳動原理主要是依靠接合元件接觸后的相互壓緊，利用壓緊后產生的摩擦力傳遞扭矩。此外允許在接合過程中有一定程度的打滑。雖然相對打滑在摩擦中會引起能量的損耗，使摩擦元件的溫度迅速升高，甚至有可能使元件遭受很大磨損 導致?lián)p壞，但是只要嚴格控制使用條件，仍能達到預期的壽命。柔性接合的優(yōu)點是能夠使從動部分的轉速較緩慢地上升，減小機械沖擊，使機器的工作狀態(tài)比較平穩(wěn)；但是柔性接合的缺點黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3 是不能以恒定的傳動比進行傳動。 4. 操縱方式 不同的操縱方式也會影響離合器的工作性能，而且在某種程度上也決定了離合器的使用范圍。 5. 安裝位置和精度 各種離合器由于結構特點和工作性能不同，通常要求一定的安裝位置和精度，否則就會影響離合器的正常工作和使用壽命。 驗臺的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 機械制造業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)的主體，是裝備工業(yè)的支柱產業(yè)。在工 業(yè)化中期，國民經濟增長主要依賴制造業(yè)的高速增長，機械制造業(yè)對整個工業(yè)的發(fā)展起到基礎和支撐作用。機械工業(yè)是國家工業(yè)現(xiàn)代化的基礎和經濟實力的集中表現(xiàn)，也是實現(xiàn)軍事現(xiàn)代化和保障國家安全的基礎。因此，盡管當今世界上發(fā)達國家向以服務業(yè)為重心的后工業(yè)化社會和知識經濟方向發(fā)展，但仍然高度重視機械工業(yè)的發(fā)展，其主導產業(yè)和戰(zhàn)略產業(yè)地位依然牢固，美國、日本、德國擁有世界上最發(fā)達的機械工業(yè)，包括這三大國在內的許多發(fā)達國家都積極采取對策，重塑機械工業(yè)以迎接世界新一輪的產業(yè)結構調整和更加激烈的競爭 3。 當今世界機械工業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn) 全球化、集群化、信息化、服務化、產品高技術化的趨勢。一是全球化戰(zhàn)略已成為機械工業(yè)跨國公司搶占世界市場的首選戰(zhàn)略，跨國公司為克服全球性生產能力過剩和產品生產成本不斷上升的困難，加快了機械工業(yè)結構調整的步伐，紛紛將重心轉向國外，掀起了新的兼并浪潮，規(guī)模越來越大，規(guī)?；a使得壟斷性跨國公司的技術創(chuàng)新和市場主導作用日益增強，例如在電力設備領域，世界前三大公司控制了全球大型電力設備市場的 70%;各大跨國公司在不斷聯(lián)合重組，擴張競爭實力的同時，紛紛收縮戰(zhàn)線，剝離非主營業(yè)務，以精干主業(yè)，提高系統(tǒng)成套能力和個性化、多樣化 市場適應能力 ;作為規(guī)?；a的前提和條件，生產高水平零部件和配套產品的 中場產業(yè) 快速發(fā)展，社會化生產服務體系不斷完善，產業(yè)的國際化步伐不斷加快。二是集群化趨勢不斷增強，同種產業(yè)或相關產業(yè)的制造企業(yè)在同一區(qū)域有機地集聚，通過不斷創(chuàng)新而贏得競爭優(yōu)勢，具有特色的中小企業(yè)發(fā)揮著重要作用。三是機械工業(yè)正向信息化方向邁進，新趨勢主要表現(xiàn)為柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)的開發(fā)與推廣應用，并向制造智能化方向發(fā)展，特別是網絡技術的應用，進一步加速了機械工業(yè)全球化的進程，并正在改變機械工業(yè)的生產和流通方式。四是服務個性化， 為適應市場需求的不確定性和個性化的用戶要求，先進的制造企業(yè)不斷吸收黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 4 各種高新技術和現(xiàn)代管理技術等信息，并將其綜合應用于產品設計、生產、管理、銷售、使用、服務乃至回收的全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈敏及柔性化生產。五是產品高技術化，先進的機械工業(yè)是高新技術的重要組成部分，是促進相關產業(yè)技術升級和發(fā)展的重要依托，隨著信息技術、工業(yè)自動化技術、數控加工技術、機器人技術、先進的發(fā)電和輸配電技術、電力電子技術、新型材料技術和新型生物、環(huán)保裝備技術等當代高新技術成果的應用，使機械產品不斷高技術化，其高新技術含量 已成為市場競爭取勝的關鍵。 在機械系統(tǒng)中，工作機一般都要靠原動機供給一定形式的能量才能工作。但是把原動機和工作機直接連接的情況很少，通常需要在二者之間加入傳遞動力或改變運動狀態(tài)的傳動方式。 機械傳動系統(tǒng)是應用最為普遍的傳動裝置及機器中的重要部件之一，隨著科學的發(fā)展、技術的進步 ,機械傳動系統(tǒng)的傳動方式、方法、承載能力都有了迅速的發(fā)展，人們對產品性能和產品質量提出了更高更嚴格的要求。為了對機械傳動系統(tǒng)的性能、壽命進行測試和分析 ,為產品設計與質量評價提供可靠的科學依據，縮短產品的開發(fā)周期和提高產品質量，適應產品小批 量、多品種的發(fā)展趨勢。 機械傳動試驗臺是對常見的傳動部件和裝置如 :鏈傳動、帶傳動、減速器、變速箱等進行綜合性能測試的試驗設備。通過試驗來檢驗傳動裝置設計的合理性，加工、制造、裝配和調試的工藝性。對試驗結果的深入分析將有助于了解和評定傳動部件和裝置的綜合機械性能同時也為工程設計人員提供實踐的參考資料和設計依據。隨著機械工業(yè)向著高速比、大功率、低噪聲等方向飛速發(fā)展，人們對于機器傳動系統(tǒng)的性能提出了更高的要求，因此，本文對于傳動試驗臺的深入研究將具有重要的實際應用意義。 國外較早地開始了這方面的研究，如美國 司在五十年代就設計出了用輪系作為加載系統(tǒng)的傳動試驗臺的方案。比較著名的還有美國國家航空航天局 (屬的 究中心、前蘇聯(lián)中央機械制造與設計研究院、美國通用動力公司、德國 司、日本明電舍動力公司、日本豐田汽車公司、美國伊利諾斯大學機械工程系、法國 司等。從試驗臺方案的設計到最終的樣品制造他們都進行了大量的研究工作，形成了系列化的設計模式。 從十九世紀年至今，隨著汽車的誕生與發(fā)展，歐美國家對汽車離合器的研究從簡單到復雜、再到現(xiàn)在的智能化，他們對離合器的研究一直處于領先 地位，特別是歐美國家對汽車離合器的研究從簡單到復雜、再到現(xiàn)在的智能化，他們對離合器的研究一直處于領先地位，特別是奧迪公司對離合器實驗臺的開發(fā)技術。使得他們對離合器的性能研究有了突飛猛進的發(fā)展，在九十年代他們就使用上了雙黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 離合器技術，正是有了實驗臺發(fā)展，才使得他們對離合器的開發(fā)得以進步，相應在研究離合器的性能時，也開發(fā)了許多型號的檢測離合器各種性能的實驗臺，特別是離合器試驗臺模擬機是對真實的離合器性能試驗臺的微型化、模型化處理。如德國大眾汽車集團開發(fā)的離合器，最為先進獨特，它很少以外觀“嘩眾取寵”，其內在表現(xiàn)只 有那些親身感受過的人才能領略。并且在 2002 年度，該公司把電子技術與離合器相結合起來，使離合器更加智能化，正是他們有先進的研發(fā)技術，同時也說明，歐美國家正是有了先進的檢測技術，使得他們的產品更加先進，安全可靠 4。 與國外相比，國內對于傳動試驗臺的研究起步相對較晚。研究工作始于八十年代初期。國內較早從事這方面研究工作的主要單位有重慶大學、鄭州機械研究所、長春汽車研究所、西安重型機械研究所、西安理工大學、合肥工業(yè)大學、四川工業(yè)學院、西安減速機廠、西安公路交通大學等單位。他們先后建立起了各種形式的傳動試驗臺， 這些試驗臺的建立從理論上和實踐上都取得了很大的進步，積累了豐富的經驗，代表著我國機械傳動試驗設備的發(fā)展水平。因此 ,對機械傳動系統(tǒng)多功能試驗臺的研究具有特別重要的意義。 現(xiàn)代的機械傳動試驗臺正朝著電封閉功率流式的方向深入發(fā)展。采用電封閉功率流的試驗臺易于控制，易于設計制造，各組成部分之間逐漸模塊化、單元化，以便于使用和維護。在其組成上，原動機采用電動機，負載裝置采用發(fā)電機。由于直流電動機具有易于控制、運行平穩(wěn)和機械特性硬等優(yōu)點，因此在電封閉試驗臺中處于主導地位，作為負載的發(fā)電機也多采用直流發(fā)電機，直流發(fā)電機 發(fā)出的電能可以直接回饋給電動機，不需要逆變環(huán)節(jié)。這樣就可以大大地簡化試驗臺的組成，降低系統(tǒng)的復雜程度。 在控制系統(tǒng)上，早期建立的試驗臺沒有專門的控制系統(tǒng)，僅靠機構組合及傳動零件間的嚙合作用來實現(xiàn)特定的加載功能。隨著加載技術的不斷發(fā)展，逐漸開始采用繼電器控制來完成簡單的控制操作 5?，F(xiàn)代傳動試驗臺已經廣泛地應用電子技術和現(xiàn)代控制理論來實現(xiàn)試驗過程的自動控制，如電動機的啟動、轉速調節(jié)、力矩調節(jié)以及試驗過程的自動監(jiān)測、保護等功能。 超速試驗是利用高速旋轉所產生的強大離心力在超出旋轉構件實際轉速 1 至幾倍的工況下， 對構件預加載荷，來驗證旋轉構件工作安全可靠性的一種試驗方法。這種以實際構件經受應力考核來確定構件可靠性的試驗方法稱為超速試驗技術是超應力技術的一個分支。超速試驗必須在確保安全的專門試驗設備 超速試驗機中進行。 高速旋轉構件的理論計算十分必要。它是設計的基本前提。隨著材料科學、黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 斷裂理論的發(fā)展以及計算機技術的綜合應用，理論計算更趨近實際情況。但是復雜零件的局部結構可能存在應力集中，材料內部存在內應力或材料本身組織不均以及材料中可能存在三向應力，使理論計算與實際工況仍存在一定差異，甚至較大差異。在這種情況下 超速試驗技術幾乎成為確保高速大應力旋轉構件工作可靠性的唯一手段。在發(fā)達國家，超速試驗機在生產高速旋轉機械的企業(yè)中已成為不可缺少的關鍵設備。 1982 年我國一機部部標 8O汽車離合器臺架試驗方法 的試驗項目中把 “ 高速破壞試驗 ” 列為汽車離合器 6 項臺架試驗之一，明確指出試驗目的是 “ 確定離合器壓盤和從動盤在一定超速工況下的可靠性 ” 這一標準的實旋，將為我國汽車離合器的使用可靠性提高到一個新水平，也為超速試驗技術在我國的推廣應用開辟了廣闊的前景。 隨著現(xiàn)代汽車發(fā)動機轉速的不斷提高，對離合器也提出了新 的要求，除了要求它在高速下仍能保證傳遞發(fā)動機的最大扭矩外，還要求其必須具有足夠的旋轉機械強度，以保證安全可靠的工作。離合器在工作過程中與變速器飛輪相連，其結構構成比較復雜，零件極易在高速旋轉過程中在離心力的作用下，產生破壞，因此開發(fā)其具有破壞性的性能試驗臺，檢驗其承受高速運轉的能力，避免其在使用過程中出現(xiàn)事故是十分必要的。 展和應用 高速旋轉機件由于失效而爆破的例子屢見不鮮。如導至飛機墜毀，壓縮機葉輪飛裂，離合器、飛輪爆炸，離心機轉子爆炸等，嚴重事故不僅造成重大經濟損失，并對設備和 生命安全造成很大威脅。嚴酷的事實迫使人們開始研究事故發(fā)生的原因并極力找出其解決辦法 。 美國是最早研究并推廣超速技術的國家。 1943 年，美國 G E 公司首次利用超速試驗研究汽輪機輪盤的強度。經過數十年的發(fā)展與完善，目前已有美、英、日、法、意、瑞典、原蘇聯(lián)和原捷克等國家建立了各種超速裝置。其中美國的本的三菱、丸和電機，西德的 公司已系列地生產各種超速試驗設備。最大的可容納試件重 4 t，直徑 2.5 m，最大試驗轉速達 25 萬 r 1948 年美國 西屋公司建立了高溫超速試驗臺以進行噴氣發(fā)動機葉輪的熱超速試驗。 1 947 年，麻省理工學院在超速試驗基礎上對輪盤強度進行了研究。超速試驗研究工作得到許多生產廠家的支持。 1 974 年起 9 年間，美國的 司共售出大小超速試驗臺 60 臺套。其中汽車工業(yè)如 6 臺， 車公司 4 臺，意大利 車公司 1 臺。在英國的航空公司中，僅 R R 公司就擁有各種超速試驗機 12 臺。目前國外的航黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 空和汽車工業(yè)中，各企業(yè)都擁有數臺超速試驗機。 日本對超速試驗技術 的研究比美國晚 10 年。三菱重工橫濱造船所于 60 年代中期制造了高溫高速試驗臺，以后又生產了其他形式的超速裝置數十臺 原蘇聯(lián)于 1 970 年在試驗盤直徑為 500 500 基礎上，又建成盤徑 1500 達 6 t 的超速試驗裝置 一 1500，用于 W 汽輪機輪盤的超速試驗。 原捷克 為發(fā)展 200 輪機，于 1969 年建立了一個研究輪盤爆裂強度和確定材料斷裂韌性的超速試驗坑。 目前，各國的離合器高速破壞性試驗臺的最高轉速多在 20000r/右。英國 司于 60 年代研 制的一種離合器高速破壞性試驗臺設計原理如下：零件破壞時刻的判定，是借助于裝在破壞艙頂部角落里的傳聲器實現(xiàn)的。當零件破壞時，傳聲器將此時的聲響傳至控制間的揚聲器，操作者聽見聲音后，立即記錄下當時的轉速表讀數，即為破壞轉速。當然，對于零件破壞時的轉速，現(xiàn)在已經能比較容易地實現(xiàn)自動記錄了。 在試驗時，如果被試離合器壓盤及蓋總成中某個零件斷裂、飛出，就會造成旋轉件的不平衡。在如此高的轉速下，即使是微小的不平衡，也會長生很大的離心力，它作用于試驗臺本身和驅動裝置的軸和軸承上，將有損于試驗臺。為了避免這種情況，在被試壓 盤及蓋總成與驅動裝置之間，增加一個相當于保險銷的連接法蘭。該法蘭的軸頸斷面系數設計的很小。一旦平衡遭到破壞，新的不平衡量所產生的彎矩，就會將連接法蘭的軸頸折斷，因而使整個被試總成與驅動裝置脫開，從而使試驗臺得到保護。 當然，該項試驗所用的試驗設備還有許多不同的結構形式，如有的應用直流電動機作為動力，經齒輪升速箱升速后，驅動被試件，這樣可使試驗的操縱控制較為簡單，占地面積也可縮小。 國內自 60 年代開始引進原蘇聯(lián)資料，但直到 70 年代才陸續(xù)在一些學校、研究單位建成這種設備。 70 年代中期又 引進一些超速試驗臺，但這些試驗臺體積龐大，結構復雜，價格昂貴，難以推廣使用。 80 年代中期，我國開始獨立設計汽車離合器的超速試驗臺。它們的體積較小，重量較輕，安裝方便，價格低廉，安全可靠。試驗參數如轉速、加速度、恒速時間等均由微機控制，預先設定。試驗后數據圖表及報告可一次打印完成，自動化程度高。 超速試驗機就是在這個基礎上進一步完善起來的。 我國超速試驗技術的應用仍十分落后，目前國內生產的絕大部分旋轉機械產黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 品沒有應用超速試驗技術。而引進國外技術生產的壓縮機，透平轉子、離心機、離合器、燃汽輪機、飛 輪和砂輪等產品都規(guī)定要進行超速試驗?？梢哉f，沒有進行超速試驗的高速旋轉構件均潛伏著危險性。而一旦嚴格地實行超速試驗技術，已經發(fā)生的許多事故實際上都有可能避。 隨著現(xiàn)代汽車發(fā)動機轉速的不斷提高，對離合器了新的要求，除了要求它在高速下仍能保證傳遞發(fā)動機的最大扭矩外，還要求其必須具有足夠的旋轉機械強度，以保證安全可靠的工作。離合器在工作過程中與變速器飛輪相連，其結構構成比較復雜，零件極易在高速旋轉過程中在離心力的作用下，產生破壞，因此開發(fā)其具有破壞性的性能試驗臺，檢驗其承受高速運轉的能力，避免其在使用過程中出現(xiàn)事 故是十分必要的。 課題的研究內容 離合器在工作過程中與變速器飛輪相連，其結構構成比較復雜，零件極易在高速旋轉過程中在離心力的作用下，產生破壞，因此開發(fā)其具有破壞性的性能試驗臺，檢驗其承受高速運轉的能力，避免其在使用過程中出現(xiàn)事故是十分必要的。 本設計主要內容如下： （ 1）離合器 壓盤總成高速破壞試驗 臺 的總體結構設計 ； （ 2） 試驗臺各部件結構形式的確定及附件的選擇 ； （ 3） 傳動 機構的設計； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 第 2 章 高速破壞試驗臺設計方案 驗 臺的設計思路 驗臺的組成 本 試驗 裝置為模塊化結構，由 三 大模塊組成，分別為： 動力源模塊（電動機部分）； 傳動裝置模塊（減速器及其他傳動部件組成傳動系統(tǒng)）； 離合器樣品倉。 將這三大模塊用圖表示，如圖 示。 圖 合器高速破壞試驗臺原理圖 從圖 以看出，整個試驗臺由驅動裝置發(fā)出 動力 ，通常用作驅動裝置的有發(fā)動機、電動機等 ;動力 經過傳動裝置得到想要的轉速；最后 將轉速傳遞到被試件，考驗其耐高速性能。 驗臺 的 分類 機械傳動試驗臺從工作原理 上可以分為開放功率流式試驗臺和封閉功率流式試驗臺。下面分別對它們的組成及特點作簡要介紹。 a)開放功率流式 圖 放功率流式原理 試驗臺的輸入功率由原動機提供，經過被試裝置傳遞至負載裝置。負載裝置采用純粹的耗能部件，如磁粉制動器、電渦流測功機等，傳遞到負載裝置的功率被負載裝置完全消耗掉，同時給被試裝置施加了載荷。由于整個試驗臺的功率流向未形成回路，故稱其為開放功率流式 6。 原動機傳感器 被試裝置 傳感器 負載裝置 測量裝置 控制臺 驅動裝置 離合器樣品倉 傳動裝置 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 開放式功率流式試驗臺的主要優(yōu)點是 :結構簡單、制造安裝方便、加載穩(wěn)定可 靠、能夠方便地進行不同功率和各種形式的被試裝置的測試試驗，但是，由于功率流開放使得動力消耗大，造成能量的巨大浪費，試驗費用較高，這類試驗大多用于中小功率、非長期運轉的試驗。 b)封閉功率流式 封閉功率流式試驗臺的組成原理如圖 圖 閉功率流式原理 通過機械或電氣控制方法將試驗臺中的能量構成一封閉循環(huán)系統(tǒng)，以此實現(xiàn)試驗能量的循環(huán)利用，可大大減小試驗臺的能量消耗，節(jié)省能源。采用這種原理設計的試驗臺被稱為封閉功率流式試驗臺。根據構成封閉功率流 方法的不同，它又可分為電封閉功率流式試驗臺和機械封閉功率流式試驗臺兩大類型。 該種類型的試驗臺在結構上與開放功率流式相似，不同之處在于負載裝置具有功率回收功能。從原動機發(fā)出的功率可以部分地反饋回原動機，既達到了加載的目的，又實現(xiàn)了節(jié)能。封閉功率流式試驗臺除了具有開放功率流式的優(yōu)點外，還具有節(jié)能的優(yōu)點，節(jié)能效果可達 50%左右，因而它適用于較大功率的被試裝置進行長期的運轉試驗。 試驗臺的負載裝置是用來對被試裝置進行加載的，是試驗臺重要的組成部分。加載方式的不同對于試驗臺的性能有著重要的影響。常見的機械傳動試驗臺的加載方式主要有機械加載、液壓加載、電力加載。在傳動試驗臺發(fā)展的初期階段，大多采用機械加載方式。常見的機械式加載裝置主要有搖擺齒輪箱、輪系、彈性扭力桿等。機械式加載具有較大的力矩放大能力，適用于大功率和大扭矩的場合。其缺點是結構復雜，加載裝置中的受力零件易被磨損而引起功率的損失，易產生振動和噪聲，且在加載器的設計與制造時對于零件的材料和熱處理有較高的要求，制造成本高。 隨著生產的不斷發(fā)展，機械加載方式已逐漸被其它的加載方式所取代。液壓原動機傳感器 被試裝置 傳感器 負載裝置 測量裝置 控制臺 能量回饋 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 加載方式是指采用液壓泵、旋轉液壓伺服器等作為負載裝置。液壓加載可以實現(xiàn)較大 的加載功率，利用液壓加載控制系統(tǒng)可以在加載過程中改變載荷。液壓加載的缺點就是加載過程中載荷是脈動性的，液壓缸油路系統(tǒng)的泄漏也易造成加載不平穩(wěn)，而且由于液體會被壓縮，因而在小功率條件下的試驗結果不準確。目前，試驗臺采用液壓加載方式的單位有 :西安重型機械研究所、廣西汽車拖拉機研究所、山東科技大學等單位 7。 電力加載的方式是指利用電渦流測功機、磁粉制動器、發(fā)電機等作為負載裝置。電力加載具有運行平穩(wěn)、易于控制、加載精度高等優(yōu)點，特別是利用發(fā)電機作為加載裝置，可以將機械能轉化為電能并回饋給原動機，實現(xiàn)了能量的回收 。目前電力加載的方式得到了廣泛采用，國內采用電力加載方式的單位有 :重慶大學、鄭州機械研究所、吉林工業(yè)大學合肥業(yè)大學、西安理 工 大學 、浙江大學 等單位。 另外，機械傳動試驗臺的傳動系的布置方案有垂直和平行兩種。平行傳動是指對于整個傳動系來說，輸入軸和輸出軸是平行布置的。示。 圖 行軸式機械傳動 而垂直軸式機械傳動指傳動系統(tǒng)的輸入軸和輸出軸是垂直布置的。圖 垂直機械傳動方案的簡圖。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 圖 直軸式機械傳動 驗 臺的 試驗 原理 機械傳動系統(tǒng)性能分 析一般通過觀察傳動系統(tǒng)工作情況和分析機械性能參數曲線來得到。要觀察系統(tǒng)傳動是否平穩(wěn)、有否噪聲。要分析系統(tǒng)的傳動比、效率在轉速不變的情況下，隨轉矩變化的曲線，轉速可在高速、中速范圍內取幾個恒定的值進行測量；傳動比、效率在轉矩不變的情況下，隨轉速變化的曲線，轉矩可在大負荷、中負荷范圍內取幾個恒定的值進行測量。通過對某種機械傳動裝置和傳動方案性能參數曲線的測試、來分析比較機械傳動的性能特點 12。 試驗 臺通過轉電機輸出基本的一些動力參數，這些參數也是整個傳動系統(tǒng)的輸入參數。而傳動系的輸出端接入離合器樣品中。這樣 就可以對所要試驗的離合器樣品輸入要求的轉速。 試驗 臺可替代傳統(tǒng)的單一試驗臺進行有關類型機械傳動的基本 試驗 。如： V 帶傳動 試驗 、同步帶傳動 試驗 、擺線針輪傳動 試驗 和進行多級組合傳動系統(tǒng)布置優(yōu)化 試驗 。如：鏈 齒輪及齒輪 鏈組合 試驗 ；鏈 蝸輪蝸桿及蝸輪蝸桿 鏈組合 試驗 ；鏈 擺線針輪及擺線針輪 鏈組合 試驗 等 26 組機械傳動方案測試搭接 試驗 。 個 試驗 臺的總布置設計 通過上面介紹的實驗臺的組成示意圖，綜合各種傳動系統(tǒng)方案的方便性，本次設計選用下面的布置方案： 動力從電機輸出，然后經過聯(lián)軸器，再經過傳動系統(tǒng)中的增減速機構 ，增減速機構的輸出端接一個聯(lián)軸器，聯(lián)軸器接離合器試驗樣品。 對于傳動系統(tǒng)中的增減速機構，可以根據前面所列舉的實驗方案以及分析各黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 13 種傳動的優(yōu)缺點來選擇本次畢業(yè)設計所用的傳動系統(tǒng)的結構。鏈傳動雖然具有傳動效率高，結構較為緊湊。但是，由于鏈傳動一般用于高溫，轉速較低的情況，而且在兩根平行軸間只能用于同向回轉的傳動，運轉時不能保持恒定的瞬時傳動比，磨損后易發(fā)生跳齒 ， 效率較低，但是帶傳動結構簡單，具有良好的撓性，具有過載打滑保護作用，可實現(xiàn)的中心距較大。對于減速器，齒輪傳動效率高，結構緊湊，工作可靠，壽命長，傳動比穩(wěn)定 等優(yōu)點。而蝸輪傳動比大，結構也緊湊，沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低，具有自鎖性。但是蝸桿傳動由于摩擦與磨損嚴重，通常都用有色金屬制造蝸輪。這樣制造的成本就很高。為了使結構簡單，設計的實驗臺空間小。采用齒輪傳動的減速器為本次設計的傳動減速機構。綜合以上分析，選擇以下所示的圖 為本次設計的整個試驗臺的傳動方案簡圖 14。 1 電機； 2 皮帶輪； 3 傳動皮帶； 4 被試件； 5 破壞艙 圖 個試驗臺的傳動方案圖 章小結 本章確定了機械傳動試驗臺的實驗原理，分析了試驗臺的組成和分類，并根據離合器試驗的要求，確定出離合器壓盤及蓋總成高速破壞試驗臺的傳動方案和總體布置方案。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 14 第 3 章 試驗 臺的設計計算 驗臺技術參數及設計流程 1. 已知條件 設計參數：傳動系的輸出 轉速為 20000r/作條件：載荷沖擊小 2. 機械傳動系統(tǒng)方案設計 （見圖 示） 圖 驗臺傳動系統(tǒng)方案 驗 臺 結構 設計 動機的選擇 根據本次畢業(yè)設計的要求，傳動系的輸出轉速為 20000r/考車輛發(fā)動機的基本參數，而且本次設計所用的電機是用于做實驗臺用的，所以根據需要，選擇 Y 系列 （ 相異步電機系列中的 號的電機，該電機的參數為： 功率： p 55速： n 3000r/據 轉速，功率和扭矩的關系，可以計算出電機的輸出扭矩為： 1 19 5 5 0 9 5 5 0 5 51753000 g （ 式 中： 1T 扭矩，單位為 電機選擇 試驗臺機構設計 變速機構 傳動裝置 參數計算與分析 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 15 P 功率，單位為 1n 電機的轉速 由于從電機輸出的功率至傳動系統(tǒng)還要經過聯(lián)軸器，轉速器等機械傳動機構。功率經過這些機構時會有功率的損失。假設經過聯(lián)軸器的效率假定為 99，經過減速器中每一 級傳動的效率為 97。則本次設計的綜合試驗臺的減速器的輸入扭矩為： 1 0 . 9 9 1 7 5 0 . 9 9 1 7 3T T N m 一級聯(lián)軸器的設計 由于本次設計選的是 號的電機，根據電機的基本結構尺寸，得知電機輸出軸的軸徑為 65出軸的伸出長度為 142合聯(lián)軸器的參數和結構尺寸，選擇第一級聯(lián)軸器的型號為 傳動比的設計 本次設計采用的傳動系統(tǒng)中只有減速器用來增速，因此設計要求的離合器樣品的轉速即為減速器的輸出轉 速。因此，整個減速器的輸出轉速為 20000r/以，整個減速器的總傳動比為： 0120000 6 . 6