油壓減震器試驗臺傳動設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計報告(2012屆)題 目： 油壓減震器試驗臺傳動系統(tǒng)設(shè)計 所 屬 系： 機械工程技術(shù)系 班 級： 機電0911 學(xué) 生 姓 名： 侯海豐 學(xué) 號： 2009529113 同 組 成 員： 丁曉波、方騰飛、高翔、郭通 指 導(dǎo) 教 師： 邱國仙 摘要安全可靠性、平穩(wěn)性和舒適性的研究是目前高速機車運行所面臨的重大課題。油壓減振器作為機車車輛走行機構(gòu)的重要組成部件之一，其性能優(yōu)劣直接影響到機車車輛運行的穩(wěn)定性和安全性，先進、可靠的油壓減振器試驗臺是油壓減振器出廠檢驗及維護保養(yǎng)的關(guān)鍵設(shè)備。本文首先針對機車油壓減振器及其檢測技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀，簡要分析了我國目前鐵路上幾種常見的油壓減振器的原理、作用

2、、性能特點等。同時對國外和國內(nèi)機車油壓減振器試驗臺的結(jié)構(gòu)及優(yōu)、缺點進行了詳細(xì)的分析，結(jié)合我國的實際現(xiàn)狀，提出了低成本微機控制油壓減振器試驗臺的方案。（1）、本試驗臺是根據(jù)最新鐵標(biāo)機車車輛油壓減振器試驗臺技術(shù)條件和機車車輛油壓減振器技術(shù)條件研制的?？煞謩e對垂向和橫向（包括抗蛇行）減振器進行測試，適用于國內(nèi)已有的各種型號的機車減振器的試驗，同時還可滿足歐洲油壓減振器試驗之用。（2）、試驗臺采用齒輪變速加無級變頻調(diào)速，微機控制及閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制技術(shù)，利用正弦激勵振動實現(xiàn)油壓減震器的各項性能測試。在滿足技術(shù)要求的前提下，相比其他測試方案，生產(chǎn)成本更低。同時因采用精密滑軌及同步傳動技術(shù)使設(shè)備的振動更小，噪音

3、更低。（3）、以 windows 操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，借鑒 Microsoft Windows 圖形用戶界面的許多先進特性和設(shè)計思想，利用 windows 系統(tǒng)的多任務(wù)管理功能，采用面向?qū)ο蟮目梢暬幊痰?VB6.0 的語言編制的測試系統(tǒng)軟件，使整個測試系統(tǒng)的人機界面友好，實現(xiàn)了測量、控制、參數(shù)設(shè)定、記錄和數(shù)據(jù)處理的全自動化，使現(xiàn)場操作更便捷。關(guān)鍵詞： 油壓減振器 試驗臺 傳動系統(tǒng)ABSTRACTThe development of Security , reliability, smooth and comfort of high-speed locomotive is currently

4、 a major issue. Oil damper,as the important component of locomotive Running Gear, its performance directly impact the stability and safety of locomotive. Advanced, reliable Test Platform of oil damper is the key equipment for hydraulic test ,inspection and maintenance of oil damper.Based on internal

5、 and international researches about the test technology of oil damper, this paper first briefly analysis the principles ,functions, characteristics and dynamics of several common oil damper on current railway. At the same time, the structure and the advantages and disadvantages of foreign and domest

6、ic locomotive oil damper test platform has been analyzed in the paper. Combined with the status of our country, a program has been proposed of a low-cost computer controlled oil damper test platform.(1) This platform is developed basing on the latest Taiwan Railway superscript"rolling stock oil

7、 damper experimental bench technology" and " Locomotive and Vehicle Structure oil damper technology". It can test the vertical and horizontal (including anti-hunting) dampers, and apply to the test of the various models of the shock absorber,while also meeting the test of European oil

8、 damper.(2) The platform used the gear transmission and no-Frequency Control to change the roll speed, and the computer control and closed-loop speed control technology have been used in the platform. Incentive sine vibration has been used to test the performance of oil dampers. Under the preconditi

9、on of meeting the technical requirements ,the production costs is lower compared to other tests,. At the same time the sophisticated transmission glides and the technology of in-phase transmission have been adopted to absorb smaller vibration and less noise of equipment(3) Using the windows operatin

10、g system as a development platform, referencing to many advanced features and design ideas of graphical Microsoft Windows graphical interface, using the visual object-oriented programming in the language of the VB6.0 test System software, so that the whole testing system is friendly interface and re

11、alize the automatization of the measurement, control, parameter settings, recording and processing of the data, and the scene operation is more convenient.KEY WORDS: oil damper test platform transmission system前言人類的交通史也是人類的發(fā)展史。展望新世紀(jì)，以輪軌系統(tǒng)為主體的我國高速及超告訴列車線路將形成縱橫全國的網(wǎng)絡(luò)。此外，在常速下常導(dǎo)型磁懸浮列車特別寧靜，毫無污染，而且投資小于地鐵，在

12、未來城市交通中，將受到居民的熱烈歡迎。過去，由于列車運行的速度比較低，減振器的作用不太明顯，因此，人們對其沒有給予足夠的重視，所應(yīng)用的減振器性能比較低。如今，“高速重載”是鐵路營運的發(fā)展方向，隨著列車提速進程的加快，機車、車輛運營中出現(xiàn)了很多前所未有的問題，有的在更換減振器后，問題得到了解決。鑒于液壓減振器作為機車車輛走行機構(gòu)的重要組成部件之一，其性能優(yōu)劣直接影響到機車車輛運行的穩(wěn)定性和安全性。因此，在機車車輛運行過程當(dāng)中必須確保減振器能夠保持其性能的可靠性和穩(wěn)定性。所以對于油壓減振器的性能提高是刻不容緩的。目錄1緒論11.1 設(shè)計任務(wù)11.1.1油壓減振器分類31.1.2油壓減振器的作用41

13、.1.3油壓減振器試驗臺的現(xiàn)狀及發(fā)展?fàn)顩r41.1.4油壓減振器試驗臺的組成及種類91.1.5本次設(shè)計的背景、目的意義及要解決的問題92機車車輛減振器試驗臺傳動系統(tǒng)設(shè)計102.1明確原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求102.2各種傳動件的特點、適用場合及傳動方案擬定102.2.1帶傳動特點：102.2.2鏈傳動特點112.2.3齒輪傳動的特點：112.2.4蝸桿傳動特點：112.3.1計算總的功率和轉(zhuǎn)速，確定電機型號122.3.2計算總功率132.4傳動系統(tǒng)動力和運動參數(shù)設(shè)計132.5傳動件主要尺寸和參數(shù)的設(shè)計142.5.1 V帶傳動的設(shè)計142.5.2帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計152.5.3圓柱齒輪傳動設(shè)計152.5.4圓

14、柱蝸桿傳動182.6軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計202.6.1軸的設(shè)計202.7標(biāo)準(zhǔn)件的選擇和設(shè)計262.7.1軸1上鍵的選擇及校核262.7.2軸2齒輪鍵的選擇及校核272.8潤滑與密封282.8.1 潤滑282.8.2密封32結(jié)束語33參考文獻：34致 謝35 1緒論1.1 設(shè)計任務(wù)姓名侯海豐性別男專業(yè)機電一體化技術(shù)班級機電0911學(xué)號2009529113指導(dǎo)教師信息姓名邱國仙聯(lián)系電話e-mail畢業(yè)設(shè)計（論文）題目油壓減震器試驗臺傳動系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）主要內(nèi)容及目標(biāo)要求 內(nèi)容：本課題來源于常州科興鐵路裝備有限公司，該公司長期為各個鐵路段提供油壓減震器新造和維修，因此具有一定的實用價值。鐵路機車車輛

15、在速度大于140km/h時，油壓減震器是重要的裝備。選用性能良好的減震器能大大提高車輛運行平穩(wěn)性，提高車輛運行品質(zhì)，尤其在高速列車上，油壓減震器是必不可少的部件。本試驗臺采用變頻無極調(diào)速，閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制，通過曲柄連桿機構(gòu)產(chǎn)生正弦激勵來實現(xiàn)油壓減震器各項性能的測試。整個測試過程完全自動化，操作只需選定減震器的型號和測試項目即可。測試啟動后，電腦將智能化地完成用戶所選定的各項測試任務(wù)，并記錄下測試數(shù)據(jù)及曲線，供分析及打印測試報告。試驗臺可分別對垂向和橫向減震器進行試驗，最大負(fù)荷30KN，最大安裝尺寸垂向為650mm，橫向為1200mm，可用于國內(nèi)已有的各種型號油壓減震器。技術(shù)參數(shù)最大負(fù)荷： 橫向30

16、KN 垂向30KN減震器最大安裝距離：橫向200mm 垂向650mm設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)行程： 橫向 ±25mm 垂向±25mm減震器活塞速度范圍：橫向0.010.5m/s 垂向 0.040.4m/s變頻器功率： 三相 18.5KW 調(diào)速范圍： 365HZ變頻電機功率：15KW 額定轉(zhuǎn)速：1450轉(zhuǎn)計算機：1MHZ/256M/20G 打印機： Cannon PIXMA iP1000力傳感器： 40KN（0.05級） 位移傳感器： ±40mm（0.5級）油泵電機組：電機: 型號AOZ-7124 120W/220V，1450轉(zhuǎn)/分 油泵 5升/分齒輪箱減速比i：垂向 8.68 ；

17、 橫向高檔8.68 低檔 38.64外形尺寸（長×寬×高）： 2900×1100×2500 重量：約2900k 目標(biāo)要求：1.按規(guī)定格式撰寫文獻綜述、開題報告。2.建立三維模型。3.完成總裝配圖和規(guī)定的零部件圖。4.撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，完成全部研究工作和畢業(yè)論文。5.通過畢業(yè)論文答辯。畢業(yè)設(shè)計（論文）進度安排時間安排預(yù)期完成內(nèi)容及目標(biāo)檢查方式第一周檢索與課題相關(guān)的材料，為畢業(yè)設(shè)計作好準(zhǔn)備工作，并完成開題報告。檢索的資料定期交老師查閱，開題報告交指導(dǎo)老師批閱第二周根據(jù)已知參數(shù)完成總體方案設(shè)計，設(shè)計部件草圖同組成員討論、完善總體方案并上交老師審閱第三周 完成

18、裝配總圖同組成員討論、老師修改第四周完成部件圖及部分零件圖的設(shè)計繪制（各自選擇畫不同的部件及零件圖）同組成員討論、老師修改第五周完成主要零件的加工工藝編制同組成員討論、老師修改后續(xù)時間編寫設(shè)計說明書以及答辯準(zhǔn)備老師批閱、答辯指導(dǎo)教師簽字：年 月 日專業(yè)教研室主任簽字：年 月 日系主任簽字：年 月 日 1.1.1油壓減振器分類從不同的角度出發(fā)，可以把液壓系統(tǒng)分成不同的形式。（1）按油液的循環(huán)方式，液壓系統(tǒng)可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。開式系統(tǒng)是指液壓泵從油箱吸油，油經(jīng)各種控制閥后，驅(qū)動液壓執(zhí)行元件，回油再經(jīng)過換向閥回油箱。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，可以發(fā)揮油箱的散熱、沉淀雜質(zhì)作用，但因油液常與空氣接觸，

19、使空氣易于滲入系統(tǒng)，導(dǎo)致機構(gòu)運動不平穩(wěn)等后果。開式系統(tǒng)油箱大，油泵自吸性能好。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的進油管直接與執(zhí)行元件的回油管相連，工作液體在系統(tǒng)的管路中進行封閉循環(huán)。其結(jié)構(gòu)緊湊，與空氣接觸機會少，空氣不易滲入系統(tǒng)，故傳動較平穩(wěn)。工作機構(gòu)的變速和換向靠調(diào)節(jié)泵或馬達的變量機構(gòu)實現(xiàn)，避免了開式系統(tǒng)換向過程中所出現(xiàn)的液壓沖擊和能量損失。但閉式系統(tǒng)較開式系統(tǒng)復(fù)雜，因無油箱，油液的散熱和過濾條件較差。為補償系統(tǒng)中的泄漏，通常需要一個小流量的補油泵和油箱。由于單桿雙作用油缸大小腔流量不等，在工作過程中會使功率利用下降，所以閉式系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般為液壓馬達。（2）按系統(tǒng)中液壓泵的數(shù)目，可分為單泵系統(tǒng)，雙泵

20、系統(tǒng)和多泵系統(tǒng)。（3）按所用液壓泵形式的不同，可分為定量泵系統(tǒng)和變量泵系統(tǒng)。變量泵的優(yōu)點是在調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)，可以充分利用發(fā)動機的功率，但其結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜，成本高，可分為手動變量、盡可能控變量、伺服變量、壓力補償變量、恒壓變量、液壓變量等多種方式。（4）按向執(zhí)行元件供油方式的不同，可分為串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)。串聯(lián)系統(tǒng)中，上一個執(zhí)行元件的回油即為下一個執(zhí)行元件的進油，每通過一個執(zhí)行元件壓力就要降低一次。在串聯(lián)系統(tǒng)中，當(dāng)主泵向多路閥控制的各執(zhí)行元件供油時，只要液壓泵的出口壓力足夠，便可以實現(xiàn)各執(zhí)行元件的運動的復(fù)合。但由于執(zhí)行元件的壓力是疊加的，所以克服外載能力將隨執(zhí)行元件數(shù)量的增加而降低。并聯(lián)系統(tǒng)中

21、，當(dāng)一臺液壓泵向一組執(zhí)行元件供油時，進入各執(zhí)行元件的流量只是液壓泵輸出流量的一部分。流量的分配隨各件上外載荷的不同而變化，首先進入外載荷較小的執(zhí)行元件，只有當(dāng)各執(zhí)行元件上外載荷相等時，才能實現(xiàn)同時動作。此外，還有新型油壓減振器，新型油壓減振器包括一系懸掛用垂向油壓減振器，二系懸掛用垂向、橫向和抗蛇行油壓減振器，以及用于連接車體并驅(qū)動制動單元的耦合減振器。全液壓傳動機械性能的優(yōu)劣，主要取決于液壓系統(tǒng)性能的好壞，包括所用元件質(zhì)量優(yōu)劣，基本回路是否恰當(dāng)?shù)取Ｏ到y(tǒng)性能的好壞，除滿足使用功能要求外，應(yīng)從液壓系統(tǒng)的效率、功率利用、調(diào)速范圍和微調(diào)特性、振動和噪聲以及系統(tǒng)的安裝和調(diào)試是否方便可靠等方面進行。現(xiàn)代

22、工程機械幾乎都采用了液壓系統(tǒng)，并且與電子系統(tǒng)、計算機控制技術(shù)結(jié)合，成為現(xiàn)代工程機械的重要組成部分。1.1.2油壓減振器的作用 減振器的作用:顧名思義就是阻尼振動，已達到舒適性和操縱穩(wěn)定性的目的。 試驗臺的作用:就是檢測減振器是否符合設(shè)計和車輛調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)，以判斷減振器的質(zhì)量狀況。1.1.3油壓減振器試驗臺的現(xiàn)狀及發(fā)展?fàn)顩r油壓減振器試驗臺是檢驗油壓減振器性能的專用設(shè)備，為設(shè)計、制造及檢修減振器的路、段、企業(yè)所不可缺少。我國自50年代末設(shè)計制造了帶油壓減振器的202型客車轉(zhuǎn)向架以后，油壓減振器的使用范圍不斷擴大，品種增多，不僅新造客車用，而且內(nèi)燃機車、電力機車上也用；不僅有國產(chǎn)的垂向、橫向減振器，也有

23、國外的減振器，如波蘭減振器、KONI減振器、DISPEN減振器、SACHS減振器等。為了檢測新造及檢修后的油壓減振器性能，必須要有相應(yīng)的檢測手段 即油壓減振器試驗臺。我國自60年代初即由四方車輛研究所研制了試驗臺，現(xiàn)在我國修、造減振器的單位幾乎全配備了這類試驗臺。隨著我國實施鐵路實施“跨越式”發(fā)展戰(zhàn)略，鐵路快速進入高速發(fā)展時期，油壓減振器作為機車行裝置中重要的部件之一，必須具備適應(yīng)有效地保證高速列車的運行平穩(wěn)與安全的性能。在“高速”這個系統(tǒng)工程中，除了要研制性能優(yōu)良、與機車車輛匹配的減振器之外，具有性能先進、精度較高的檢測手段也是必不可少的。要想檢驗油壓減振器的性能，從原理上說就是把某種已知的

24、激勵作用在減振器上或減振器與設(shè)備共同組成的系統(tǒng)上，并從收集到的響應(yīng)中分析其性能。故試驗臺只要具備一個產(chǎn)生激勵并把它作用在試件上的部分以及接收或記錄試件響應(yīng)的部分即可。因此復(fù)合這個要求的減震器實驗臺有很多，就目前而言，減振器試驗臺按照其作用形式分為機械式、液壓式和其他形式；按照運動控制方式可以分為手動式、開環(huán)式、閉環(huán)式等方式。目前使用范圍最廣的主要是以下三種試驗臺1234567。1、機械測力式試驗臺自60年代起，我國鐵路機車車輛開始使用減振器，多種型式的油壓減振器試驗臺應(yīng)運而生。四方車輛研究所專門研制的框架型、J81型、J85型均屬此類，原蘇聯(lián)各鐵路廠段也多配備了這類試驗臺。過去普遍采用J85型

25、試驗臺，其主要技術(shù)參數(shù):偏心軸轉(zhuǎn)速62r/min，可調(diào)滑塊行程0160mm，油壓減振器上、下安裝座距離350-600mm，扭臂長300mm，畫筆桿長720 mm，電源電壓380V，電機5.5kW，外型尺寸1791X1100X899mm;凈重1675kg。現(xiàn)以J85型來說明這類試驗臺的特點。1、減震器(試件)2、假想彈簧3、扭桿臂4、扭桿彈簧(真實彈簧)5、畫筆桿6、繪圖記錄板7、滑塊8、曲柄連桿機構(gòu)圖1-1機械測力式試驗臺J85型試驗臺是一種由曲柄連桿驅(qū)動，彈性扭桿測力和人工處理數(shù)據(jù)的試驗臺。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，由曲柄連桿機構(gòu)8產(chǎn)生一個接近正弦波的激勵，并把它傳給試件1的下端，試件的另端與曲柄杠

26、桿的短臂(扭桿臂3)鉸接，曲柄杠桿固結(jié)在扭桿彈簧4的一端，其長臂即畫筆桿5。曲柄等速回轉(zhuǎn)，滑塊7的運動接近正弦運動，它作用在減振器、曲柄杠桿、扭桿等共同組成的系統(tǒng)上，使之作強迫振動，畫筆桿的擺動量反映了該系統(tǒng)的綜合響應(yīng)。畫筆桿及記錄板6在試驗中自動繪出了示功圖，可從該圖測量數(shù)據(jù)去估算減振器的阻力系數(shù)值。這類試驗臺的結(jié)構(gòu)比較簡單，采用的多系機械零件，成本較低廉?？梢缘玫綔p振器在一定振動速度下的示功圖，其示功圖直觀性很強，如果檢修減振器時并不需要嚴(yán)格的確定阻力系數(shù)的值，憑操作者的經(jīng)驗對同一類型的減振器僅從示功圖是否畸變或示功圖中心直線處的寬度是否基本正常。即可判定所檢修的減振器是否已達到了要求。但

27、是由于工作效率較低，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性較差，以及功能不夠完善，部分減振器不能測試等原因，現(xiàn)己很少采用。2、機械測力式簡單改進版，通過傳感器及微機數(shù)據(jù)處理的試驗臺目前普遍采用J95、J99型試驗合就屬此類。J95型雙向油壓減振器試驗臺是由青島四方車輛研究所研制的鐵路減振器專用試驗設(shè)備，于1998年底通過鐵道部科技成果鑒定。它由機械傳動系統(tǒng)和測試系統(tǒng)組成。機械傳動系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)是電機驅(qū)動，機械傳動，兩套曲柄連桿機構(gòu)組成，可以分別用于垂向和橫向減振器的試驗。其主要技術(shù)參數(shù):垂向及橫向允許鍘試最大減振阻尼力20KN；橫向滑塊往復(fù)頻率0.5Hz,1Hz;垂向滑塊往復(fù)頻率0.25Hz、0.5Hz、1Hz、2Hz；

28、垂向油壓減振器上、下安裝座距離100600mm,橫向油壓減振器左、右安裝座距離100980 mm；電源電壓380V；電機5/7.5KW；外型尺寸2800X900X2000mm;凈重2500Kg。J95型油壓減振器試驗臺的測試系統(tǒng)如圖2所示，由一臺計算機作為數(shù)據(jù)采集處理器，傳感器的信號經(jīng)過放大濾波和A/D轉(zhuǎn)換后進入計算機進行處理。圖1-2數(shù)據(jù)采集與處理圖框在J95型減振器試驗臺基礎(chǔ)上改進為J99型試驗臺。即:測試系統(tǒng)軟件現(xiàn)更新為J99型，雙速電機改為變頻調(diào)速交流電機。該試驗臺性能良好，基本上能滿足生產(chǎn)和檢修的需要。但部分減振器不能測試，全方位研究減振器性能技術(shù)指標(biāo)的功能有所不足。3、 以液壓系統(tǒng)

29、輸入運動，以傳感器、微機等作數(shù)據(jù)采集、處理的試驗臺 德國SACHS公司研制的液壓伺服減振器試驗臺就是其中典型（結(jié)構(gòu)簡圖如圖3所示）。幾乎與機械測力式裝置同時出現(xiàn)的還有用示波器等電測手段來檢測減振器的阻抗力與速度的對應(yīng)關(guān)系，由于種種原因，該裝置未普及。后來，在該裝置的基礎(chǔ)上原蘇聯(lián)又研制了以液壓驅(qū)動、微機控制和處理數(shù)據(jù)的試驗臺。其結(jié)構(gòu)特點是：輸入部分為液壓系統(tǒng)。一般的液壓動力油缸其運動隨時間的變化不可能是正弦波而類似于梯形波，即活塞運行于油缸中部很長一段距離內(nèi)基本保持等速運動，僅在活塞接近兩端時迅速減速制動，然后再向反方向加速。若把多個油缸的運動串接起來，對每一油缸分別加以不同的速度控制，則可以改

30、善梯形波的形狀。若采用一套電液伺服系統(tǒng)再加上閉環(huán)控制，則輸入波形的可控度是相當(dāng)高的，既可以輸入不同振幅與頻率的正弦波，也可以模仿在線路上運行時的隨機波。由于輸運動的可控性相當(dāng)好，試件兩端的相對運動速度及試件的最大可能阻抗力予先均可控制；又由于用傳感器把機械訊號轉(zhuǎn)變成電訊號，故不必再用扭桿來測力，減振器另端也可固定不動，所測的阻抗力中排除了彈性元件的阻抗力，減振器兩端的相對運動排除扭桿簧后也變得簡單和一致，加以數(shù)據(jù)的檢測與處理中排除了人為因素，故所得結(jié)果可比度較好，可信度也提高了。液壓伺服試驗臺與常用的電機驅(qū)動機械式偏心掄試驗臺相比有以下主要特點:工作范圍比較廣，特別是對低速時減振力大的減振器，

31、能比較真實地反映其非線性特性。對高速度時的性能測試，能在規(guī)定空程中迅速達到，而且動態(tài)剛度由伺服系統(tǒng)自動控制。 不但能實現(xiàn)正弦波測試，而且可以產(chǎn)生任意形狀的波形，同時能對動態(tài)阻尼及動態(tài)剛度進行測試。設(shè)備需要專門的工作環(huán)境及嚴(yán)格的維護保養(yǎng)，故不適合在一般基層單位用。價格昂貴。1-上橫梁;2-減振器垂向試驗位置;3-減振器橫向試驗位置圖1-3 SACHS液壓伺服減振器試驗臺簡圖圖中的實線為垂向減振器的試驗位置2，虛線為橫向減振器的試驗位置。液壓伺服裝置可實現(xiàn)以下要求：最大行程士125mm；最大靜態(tài)測試力63KN；最大動態(tài)測試力50KN。它采用高精度的力傳感器和位移傳感器，并用計算機進行數(shù)據(jù)處理、顯示

32、和打印，操作方便，試驗精度高。該試驗臺不僅能滿足歐洲鐵路減振器性能標(biāo)準(zhǔn)的測試，還有一些其他的特殊性能。發(fā)展趨勢分析：l、工裝夾具的通用性和方便性 目前國內(nèi)外所使用油壓減震器接頭形式很多，而且結(jié)構(gòu)類型和尺寸大小有 很多差異，這樣就給各個生產(chǎn)廠，車輛段、車輛廠以及檢驗單位對減振器的檢驗帶來許多問題。特別是減振器新鐵標(biāo)TBT14912004機車車輛油壓減震器技術(shù)條件中規(guī)定對于減振器的阻尼力測試時應(yīng)去除彈性節(jié)點，而做耐久測試時又必須附帶彈性節(jié)點。這樣對工裝夾具就有更高的要求，如何設(shè)計出更加方便快捷的夾緊裝置，對提高測試精度和測試效率起到重要作用。 2、安裝距離調(diào)整的便捷性 現(xiàn)在我國國內(nèi)所使用的機車車輛

33、車型很多，減振器的類別和尺寸之間有很 大差異，因此具有方便快捷的安裝距離調(diào)整對于提高減振器檢驗效率起到舉足輕重的作用。在這方面，油壓伺服試驗臺具有較強的優(yōu)勢。 3、試驗臺試驗速度、試驗振幅和試驗頻率調(diào)整的便捷化和隨機化 生產(chǎn)廠家所給出減振器性能參數(shù)基本上都是基于某一速度點下的阻尼值，而減振器實際的阻尼性能并不是完全線性的，特別是生產(chǎn)過程控制不嚴(yán)時其性 能與設(shè)計要求存在更大的差異。為了更好的檢測減振器的性能，需要檢測減振 器在不同速度、不同振幅、不同頻率下的阻尼特性，因此需要試驗臺調(diào)整的便 捷化；減振器實際在裝車使用時其振動形式并非頻率和幅值均固定的簡諧振動，而是隨機振動。為使試驗臺仿真效果更加

34、逼真，需要試驗臺的隨機化。 4、 試驗臺應(yīng)該能夠檢測減振器的動態(tài)性能 減振器的阻尼特性有靜態(tài)阻尼特性和動態(tài)阻尼特性之分。所謂靜態(tài)阻尼特性是不計減振器結(jié)構(gòu)和液體剛度產(chǎn)生的動態(tài)影響，力和速度之間沒有相位變化 時的特性，它是建立在減振器做大振幅和低頻運動的基礎(chǔ)上的阻尼特性。動態(tài)阻尼特性是考慮減振器結(jié)構(gòu)(如兩端彈性節(jié)點、儲油缸具有空氣囊等)和液體剛度影響時的阻尼特性，它使減振器的力、速度和位移之間具有一定的相位差。 現(xiàn)今所使用豹減振器試驗臺一般只能夠通過載荷和位移傳感器測定出FS 曲線、FV曲線，而不能夠精確的測定力、速度和位移之間的相位關(guān)系。不能夠給出減振器的動態(tài)阻尼特性。隨著機車車輛的運行速度的日

35、益提高，列車振動劇烈，起到減振作用的油壓減震器基本上工作在高頻狀態(tài)，從而這種建立在低頻運動基礎(chǔ)上的靜態(tài)阻尼特性參數(shù)對整個走行部分設(shè)計已經(jīng)不太適合。因此能夠反映減振器實際狀態(tài)的動態(tài)阻尼性能參數(shù)對整個走行部分的設(shè)計起到指導(dǎo)性意義。 5，試驗步驟的程序化，自動化 為了使減振器試驗臺具有更好的操作性和更高的效率，應(yīng)該使減振器試驗 臺能夠提前設(shè)定所需要的試驗參數(shù)，如測試振幅、頻率、速度、測試開始時間和測試結(jié)束時問等，并能夠在測試過程中適時通過死循環(huán)回饋進行檢測測試數(shù)據(jù)，與設(shè)定值進行比較并進行相應(yīng)的調(diào)整。 6、試驗臺應(yīng)能夠測定減振器商低溫狀態(tài)下的性能 油壓減震器依靠液壓油在減振器拉壓過程中通過小孔產(chǎn)生的阻

36、尼力來工作，因此溫度對減振器的性能有很大的影響，而我國的實際條件決定我國的列車運行過程中所經(jīng)歷的溫差變化很大。要全面衡量減振器的性能，需要進行高低溫方面的測試和研究7。1.1.4油壓減振器試驗臺的組成及種類減振器試驗臺一般有液壓伺服式和機械式兩種。液壓式主要由液壓伺服系統(tǒng)、控制器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、工控機、作動缸、軟件和機器框架組成。機械式主要由曲柄滑塊機構(gòu)、伺服電機（或電機+變頻調(diào)速）、控制器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、工控機、軟件和機器框架組成。1.1.5本次設(shè)計的背景、目的意義及要解決的問題背景：隨著社會的不斷發(fā)展，人們對汽車的要求也越來越高。包括有汽車的動力性、經(jīng)濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性、平順性、通過

37、性等性能的要求。減震器是安裝在車體與負(fù)重輪之間的一個阻尼元件，其作用是衰減車體的振動并阻止共振情況下車體振幅的無限增大，能減小車體振動的振幅和振動次數(shù)，因而能延長彈性元件的疲勞壽命和提高人乘車的舒適性8.長期以來，人們對汽車的平順性一直都在研究，在技術(shù)上也有重大的改進。減震器是改善汽車平順性的最好途徑。意義：油壓減振器是軌道交通車輛走行機構(gòu)的重要部件之一，其性能優(yōu)劣直接影響到行車的安全性和舒適性。由于鐵路的提速和城市軌道交通的迅速發(fā)展，凸顯出對高性能油壓減振器的需求，但國內(nèi)生產(chǎn)的油壓減振器還不能滿足這種需求，這種狀況是由于減振器試驗設(shè)備落后造成的10。為了盡快改變這種現(xiàn)狀，鐵道部在近年來引進、

38、消化國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合油壓減震器產(chǎn)品技術(shù)條件的修改，對原有標(biāo)準(zhǔn)TB/T2229-1991進行了全面的修訂，編制了新的試驗臺驗收標(biāo)準(zhǔn)TB/T2229-2004。因此，設(shè)計油壓減振器試驗臺就具有十分重要的實際意義。課題將要解決的問題：1、總體熟悉課題涉及到的基礎(chǔ)知識，弄清油壓減震器的結(jié)構(gòu)、分類、工作原理、作用、主要技術(shù)參數(shù)、特點等等。2、油壓減震器特性分析，油壓減震器阻力的特性計算，影響減震器阻力特性的主要因素。寫開題報告。3、機車車輛減震器試驗臺傳動系統(tǒng)設(shè)計，計算總功率和轉(zhuǎn)速，傳動系統(tǒng)動力和運動參數(shù)設(shè)計4、設(shè)計三維建模，完成總裝配圖和規(guī)定的零部件圖。撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，完成全部研究工作和

39、畢業(yè)論文。2機車車輛減振器試驗臺傳動系統(tǒng)設(shè)計2.1明確原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 變頻電機功率： 15KW額定轉(zhuǎn)速： 1450轉(zhuǎn)齒輪箱減速比i： 垂向 8.68 橫向 高檔 8.68 低檔 38.64設(shè)計要求1設(shè)計說明書是敘述性文件，用來說明設(shè)計依據(jù)、設(shè)計意思、設(shè)計過程及設(shè)計方案的選擇和優(yōu)缺點等，要求內(nèi)容完整、文字簡明通順、書寫整齊清潔。2說明書中所列計算過程正確、引用的重要數(shù)據(jù)及公式須注明出處，并附有與計算有關(guān)的必要簡圖。3設(shè)計說明書須按統(tǒng)一發(fā)給的十六開報告紙書寫，注明頁次與編寫目錄，并與設(shè)計圖紙一起裝訂成冊，交給指導(dǎo)教師審定。了解各種傳動的特點、適用場合，然后確定擬定傳動方案；根據(jù)傳動總功率傳動比

40、選擇適的電機類型；根據(jù)原始數(shù)據(jù)設(shè)計系統(tǒng)動力和運動參數(shù)、傳動件主要尺寸和參數(shù)、軸的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)件的選擇以及潤滑和密封性。2.2各種傳動件的特點、適用場合及傳動方案擬定2.2.1帶傳動特點：傳動帶具有良好的彈性，能夠緩和沖擊，吸收震動因此傳動平穩(wěn)，無噪聲；傳動帶與帶輪是通過摩擦力傳遞運動和動力的。因此過載時，傳動帶再輪緣上會打滑，從而可以避免其他零件的損壞，起到安全保護的作用。但傳動效率低，帶的使用壽命短，軸、軸承承受的壓力較大；結(jié)構(gòu)簡單、制造和安裝精度要求低，使用維護方便；適宜用在兩軸中心距較大的場合，但外廓尺寸較大。 適用場合：帶傳動具有傳動平穩(wěn)、吸震等特點，且能起過載保護的作用。但由于它是靠摩

41、擦力來工作的，再傳遞同樣功率的情況下，但帶速較低時，傳動結(jié)構(gòu)尺寸較大。為了減小帶傳動的結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)將其布置在高速級。2.2.2鏈傳動特點鏈傳動是具有中間撓性體的嚙合傳動，有以下優(yōu)點：沒有彈性滑動和打滑；平均傳動比準(zhǔn)確；傳動效率高；可用在兩軸中心距較大的傳動；承載能力較大；在同樣使用條件下，結(jié)構(gòu)尺寸較帶傳動緊湊；鏈條對軸的作用力較小；能在溫度較高、有水或油等惡劣環(huán)境下工作。鏈傳動的主要缺點為：瞬時傳動比不穩(wěn)東，傳動平穩(wěn)性差；工作時沖擊和噪聲較大；磨損后易發(fā)生脫齒；只能用于平行軸間地傳動。適用場合：鏈傳動通常用于要求有準(zhǔn)確的平均傳動比，兩軸平行且中心距較大，不易應(yīng)用帶傳動和齒輪傳動的場合。因鏈傳動

42、能在惡劣條件下工作，故在礦山、冶金建筑、石油、農(nóng)業(yè)和化工機械中獲得廣泛應(yīng)用。通常，鏈傳動的傳遞功率P100KW，鏈速v15m/s，傳動比i6，中心距a8m，效率=0.94-0.962.2.3齒輪傳動的特點：瞬時傳動比（兩齒輪瞬時角速度之比）恒定；傳動功率范圍大；效率高（=0.92-0.98）；壽命長；結(jié)構(gòu)緊湊。工作可靠性高；傳遞空間位置兩軸間的運動以及功率和速度適用范圍廣等。但齒輪傳動的制造和安裝精度要求高，低精度的齒輪會產(chǎn)生有害的沖擊、噪聲和震動；不適用于遠(yuǎn)距離傳動。適用場合：齒輪傳動具有承載能力大、效率高、允許速度高、尺寸緊湊、壽命長等特點，因此在傳動裝置中一般應(yīng)首先采用齒輪傳動。由于斜齒

43、圓柱齒輪傳動的承載能力和平穩(wěn)性比直齒圓柱齒輪傳動好，故在高速級胡要求傳動平穩(wěn)的場合，常采用圓柱齒輪傳動。2.2.4蝸桿傳動特點：傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)；但傳動效率低尤其在低速時，其效率更低，且蝸桿尺寸大，成本高。適用場合；常用于中小功率、間歇工作或要求自鎖的場合。為了提高傳動效率、減小蝸桿傳動尺寸。通常將其布置在高速級。此外開式齒輪傳動由于潤滑條件差和工作環(huán)境惡劣，磨損快，壽命短，故應(yīng)將其布置在低速級。錐齒輪傳動，當(dāng)其尺寸太大時，加工困難，因此將其布置在高速級并限制傳動比，以控制其結(jié)構(gòu)尺寸。2.3傳動方案的設(shè)計(1) 輸入軸通過皮帶輪和發(fā)動機相連，軸上連接齒輪。 (2) 軸Z4和輸入軸Z

44、2嚙合時，它們一起旋 轉(zhuǎn)，軸輸出一個轉(zhuǎn)速；軸Z3和輸入Z1嚙合時，它們一起旋轉(zhuǎn)，軸輸出另一個轉(zhuǎn)速。(3)軸Z7和輸入軸Z2嚙合時，它們一起旋 轉(zhuǎn)，軸輸出一個轉(zhuǎn)速。圖2-1傳動方案設(shè)計圖2.3.1計算總的功率和轉(zhuǎn)速，確定電機型號電動機的選擇(1)選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式工業(yè)上一般采用三相交流電動機。而且Y系列三相交流電動機由于具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護方便等優(yōu)點。油壓減震器試驗臺傳動系統(tǒng)對電動機的轉(zhuǎn)動慣量和啟動力矩的要求較小，故選用Y系列三相異步交流電動機。(2)確定電動機的轉(zhuǎn)速電動機的同步轉(zhuǎn)速越高，外形尺寸就越小，價格越低。在一般機械中，應(yīng)用的最多的是同步轉(zhuǎn)速為1500或1000r/min

45、的電動機。根據(jù)要求電動機的額定轉(zhuǎn)速為1450r/min故選用同步轉(zhuǎn)速1500r/min的電動機。(3)確定電動機的功率和型號電動機所需功率Pd=15KW額定轉(zhuǎn)速n=1450r/min查表16-1 9（1） 得電動機型號為Y160L4滿載轉(zhuǎn)速Nm=1460r/min機座中心高：160mm電動機總長：645mm電機主軸伸出段長：110mm2.3.2計算總功率圓柱齒輪傳動(8級精度油潤性)效率1=0.97蝸桿傳動（單頭蝸桿油潤性）效率2=0.75聯(lián)軸器（彈性聯(lián)軸器）傳動效率3=0.99V帶傳動效率4=0.95傳動裝置的總效率=1222354=0.462.4傳動系統(tǒng)動力和運動參數(shù)設(shè)計1、分配傳動比 取

46、帶輪傳動比為帶輪傳動比i帶=3.17，橫向高檔i高 =8.68；取Z2Z4齒輪傳動比i1=3，z5z6蝸桿傳動比i2 = i高/i1=8.68/3=2.8933 取i2 =2.89，橫向低速檔傳動比橫i低=i3i2=38.64,Z5Z6蝸桿傳動比i2 =2.89則Z1Z3齒輪傳動比i3=i低/ i2=13.37垂向傳動比i垂=8.6，齒輪Z2Z7傳動比i4=3,Z8Z9傳動比i5=2.89 ，2、傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 (1)各軸的轉(zhuǎn)速nm=1460r/min n=nm/i帶=460.57 r/min n高=n/i1=153.52 r/minn低=n/i3=34.45 r/minn高=n

47、高/i2=53.12r/min n低=n低/i2=11.92r/minn=n/i4=153.52 r/minn=n/i5=53.12 r/min(2)各軸輸入功率計算Pd=15KWP=Pd34=14.11 KWP=P12 =13.54 KWP=P23=10.06 KWP=P12 =13.54 KWP=P23=10.06 KW(3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩計算Td=9550Pd/nm=98.12NT=9550P/n=292.57NT高=9550 P/n高=842.28NT低=9550P/n低=3753.47NT高=9550P/n高=1808.60NT低=9550 P/n低=8059.82NT=9550 P/

48、n=842.28NT=9550 P/n=1808.60N2.5傳動件主要尺寸和參數(shù)的設(shè)計2.5.1 V帶傳動的設(shè)計已知電機功率P=15KW，轉(zhuǎn)速nm=1450r/min，傳動比i1=3.17每天工作8小時。(1)設(shè)計計算項目、設(shè)計計算設(shè)計項目設(shè)計計算設(shè)計說明1確定計算功率Pd=KaP=1.0*15=15kW查表11.5（2）取工況系數(shù)Ka=1.02選V帶型號B型根據(jù)n1=1460r/minPd=19.5kW查圖11.8 得3確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=150mmdd2=idd1(1-)=3.17*150*(1-0.01)=470.75mm取dd2=475mmdd1查表11.6dd2又結(jié)合圖11.8

49、查表11.64驗算V帶速度v=dd1nm/(60*100)=11.47m/sv在5-25m/s之間，合適5初定中心距取a0=700mm中心距不大于800mm6確定帶的基準(zhǔn)長Ld=2a0+/2(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0=2419.4mm取Ld=2500mm由表11.2向接近的標(biāo)準(zhǔn)值圓整7度計算實際中心距A=Ld/4-（dd1+dd2）/8=379.7mmB=(dd2-dd1)2/8=13203.13mma=A+361.33=741.36mmamin=a-0.015Ld=703.86mmamax=a+0.03Ld=816.36mm計算amin與amax便于安裝和調(diào)整中心距8驗算

50、小帶輪包角1=180o-（dd2-dd1）/a*57.3o=154.88o1>120o9確定v帶根數(shù)Z=Pd/(P1+P)KaKl=4.225取z=4由表11.3查得P1=3.22kWP=0.46kW表11.4得Ka=0.93表11.2得Kl=1.0310計算初拉力Fo=500（2.5-Ka）/Kazv+qv2=298.32N查表11.1得B型號帶q=0.17kg/m11計算帶作用在軸上的力Fr=2zF0sina0/2=1907.2N設(shè)計軸及選擇軸承時使用設(shè)計結(jié)果:4根帶 B2500GB/T11544-19972.5.2帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計小帶輪dd1=150mm，采用實心輪。小帶輪安裝在電動機

51、軸上故小帶輪軸口直徑ds=42mm凸緣直徑的db=（1.8-2）ds=75.6-84mm取db=80mm齒頂圓直徑de=dd+2ha=150+2*3.5=157mm輪轂長度L=（1.5-2）ds=63-84V帶寬B=（z-1）e+2f=82mm。大帶輪dd2=475mm,采用腹板式。按表11.1和圖11.3中公式尺寸確定結(jié)構(gòu)尺寸，hamin=3.5mm，取ha=3.75mm，輪緣外徑=da2=dd2+2ha=482.5mm取基準(zhǔn)線至槽低深hf=11mm；取輪緣厚度=15mm；基準(zhǔn)寬度bd=14.0mm槽鍥角=38o腹板厚度S=18mm。取輪緣寬度B=6mm，輪轂長度L=70mm，軸孔徑d=40

52、mm。2.5.3圓柱齒輪傳動設(shè)計軸軸上齒輪z2和z4傳動，z2齒輪轉(zhuǎn)速n2=460.57r/min，z4齒輪轉(zhuǎn)速n4=153.52r/min齒輪z2傳遞的功率P=14.11kW軸1和軸4上齒輪z7與z4相同故只設(shè)計其一軸軸上齒輪z1和z3傳動，z1齒輪轉(zhuǎn)速n1=460.57r/min，z3齒輪轉(zhuǎn)速n3=34.45r/min齒輪z1傳遞的功率P=14.11kW(1)選擇材料和確定許用應(yīng)力按表13.9選用齒輪的材料為Z2齒輪：45號合金鋼 表面淬火 HB1=217-255 Z4齒輪：45號合金鋼 表面淬火 HB2=217-255 Z1齒輪：45號合金鋼 調(diào)質(zhì)HB1=241-286Z3齒輪：45號合

53、金鋼 調(diào)質(zhì)HB3=241-286根據(jù)齒輪硬度的中間值(HB1=236 HB2=236)由圖13.26查的齒輪的解除疲勞極限為HIim2=510MPa HIim4=510MPaHIim1=600MPa HIim3=600MPa對一般裝置，由表13-1314查得齒面接觸疲勞強度的最小安全系數(shù)為SHmin1=1 SHmin2=1由式13-2514求的兩齒輪的許用接觸用力為H2=HIim2/ SHmin=510MPaH4=HIim4/ SHmin=510MPaH1=HIim1/ SHmin=600MPaH3=HIim3/ SHmin=600MPa按解除疲勞強度計算齒輪的主要尺寸 計算z2齒輪所需傳遞的

54、轉(zhuǎn)矩T1 計算z1齒輪所需傳遞的轉(zhuǎn)矩T2T1=9550P/n2=9550*14.11/460.57=292.57N*mT2=9550P/n1=9550*14.11/460.57=292.57N*m選定載荷系數(shù)K查表13.10的K1=1.1 K2=1.1計算齒數(shù)比u1u1=z4/z2=n2/n4=460.57/153.52=3u2=z3/z1=n1/n3=460.57/34.45=13.37選擇齒寬系數(shù)¤根據(jù)齒輪為硬齒、和齒輪在軸承間不對稱布置查表13.15得¤1=0.5 ¤2=0.5選擇材料彈性系數(shù)ZE根據(jù)兩齒輪都是優(yōu)質(zhì)碳素鋼，查表13.11，取ZE1=189.8mmZE2=189.8mm計算小齒輪的分度圓直徑d1、d2由公式（13.22）得d290.6取d2=96mm確定齒輪的模數(shù)因中心距a1=d2/2(1+u)=192 mmm1=(0.01-0.02)a=1.