基于PLC控制的汽車驅(qū)動(dòng)橋總成性能試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

1、學(xué)號(hào)本 科 畢 業(yè) 論 文 基于PLC控制的汽車驅(qū)動(dòng)橋總成性能試驗(yàn)臺(tái)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)： 學(xué)生姓名： 二一六年四月畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)指導(dǎo)教師工作單位設(shè)計(jì)(論文)題目: 基于PLC控制的汽車驅(qū)動(dòng)橋總成性能試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)，滿足汽車驅(qū)動(dòng)橋總成各項(xiàng)性能試驗(yàn)要求，符合經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的原則；測(cè)控系統(tǒng)要求采用PLC控制系統(tǒng)；試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理有較高的精度：<2%；試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)能自動(dòng)連續(xù)調(diào)整試驗(yàn)速度；試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)能自動(dòng)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制相應(yīng)性能曲線；要求完成的主要任務(wù)及其時(shí)間安排:根據(jù)汽車零部件性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，完成測(cè)控試驗(yàn)臺(tái)總體方

2、案設(shè)計(jì)及論證；完成試驗(yàn)臺(tái)總體技術(shù)方案設(shè)計(jì)，繪制試驗(yàn)臺(tái)原理框圖；完成試驗(yàn)臺(tái)主要裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪制試驗(yàn)臺(tái)總裝配圖和主要零件圖；完成測(cè)試系統(tǒng)硬件和測(cè)控軟件設(shè)計(jì)；編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書；必讀參考資料：1. 張義民.汽車零部件可靠性設(shè)計(jì) M. 北京理工大學(xué)出版社 ， 2000-92. 張建民，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，北京：北京理工大學(xué)出版社，2006.2；3. 趙燕.可編程控制器原理與應(yīng)用. 北京：北京大學(xué)出版，20084. 楊杰民. 現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造M.上海交通大學(xué)出版社，1999，182-2605. 清華大學(xué)汽車工程系. 汽車構(gòu)造M. 人民郵電出版社，2000，25-

3、142 指導(dǎo)教師簽名： 張玉平 教研室主任簽名：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題目基于PLC控制的汽車驅(qū)動(dòng)橋總成性能試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)1. 目的及意義（含國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）汽車驅(qū)動(dòng)橋由差速器、差速器、橋殼、半軸及輪轂組成，它們之間有著嚴(yán)格而精密的配合關(guān)系，如在出廠前不進(jìn)行臺(tái)架實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，就很容易讓一些不合格產(chǎn)品流出公司，進(jìn)入市場(chǎng)。驅(qū)動(dòng)橋常見故障有：正反轉(zhuǎn)噪聲太大、正反轉(zhuǎn)點(diǎn)響、齒輪早期磨損；油封漏洞、主減速器與橋殼結(jié)合面密封不嚴(yán)導(dǎo)致漏油、焊縫漏油、砂孔漏油；軸承異響、差速失靈及制動(dòng)器品質(zhì)低等。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋的廠家較多，品種和規(guī)格也較齊全，其性能和質(zhì)量基本上能夠滿足同道農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)的使用需求，呈現(xiàn)了

4、明顯的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)：由進(jìn)口國(guó)外產(chǎn)品向國(guó)產(chǎn)化發(fā)展，由小作坊向正規(guī)化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，由低端產(chǎn)品向高端產(chǎn)品發(fā)展，由引進(jìn)國(guó)外技術(shù)向自主研發(fā)發(fā)展。在技術(shù)方面，通過(guò)不斷提高自身鍛造技術(shù)及工藝水平來(lái)保證研發(fā)產(chǎn)品制造質(zhì)量；通過(guò)利用先進(jìn)科學(xué)的設(shè)計(jì)輔助手段來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的；通過(guò)不斷學(xué)習(xí)吸收國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)與國(guó)際接軌的目標(biāo)，從而提高產(chǎn)品的核心效力；通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)及方法來(lái)提高產(chǎn)品的性能，滿足市場(chǎng)需求，推進(jìn)機(jī)電一體化進(jìn)程。最近幾年，中國(guó)汽車市場(chǎng)發(fā)展非?？?，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也非常激烈。因此，專業(yè)生產(chǎn)汽車驅(qū)動(dòng)橋的企業(yè)，非常重視產(chǎn)品質(zhì)量，加強(qiáng)在線檢測(cè)，尤其是產(chǎn)品出廠前檢測(cè)，即對(duì)驅(qū)動(dòng)橋總成進(jìn)行臺(tái)架高難檢測(cè)十分必要。這樣可及時(shí)

5、對(duì)調(diào)整失控現(xiàn)象，從面達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量，穩(wěn)定生產(chǎn)過(guò)程，減少產(chǎn)品售后故障，提高顧客滿意度及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的目的。目前，我國(guó)的某些廠家生產(chǎn)出來(lái)的試驗(yàn)臺(tái)，可通過(guò)程序設(shè)定，設(shè)備自行站裝夾來(lái)定位檢測(cè)，傳感器收集相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判定、紀(jì)錄、查詢。國(guó)外有驅(qū)動(dòng)橋總成綜合性能試驗(yàn)臺(tái)采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可對(duì)驅(qū)動(dòng)橋總成進(jìn)行綜合性試驗(yàn)，例如檢測(cè)主減速器、差速器的工作情況，潤(rùn)滑性能及總成及其組件的強(qiáng)度，磨損等，同時(shí)可對(duì)溫度、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、噪聲等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)汽車性能和質(zhì)量要求也愈來(lái)愈高。汽車驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系中的一個(gè)重要總成，其主要功用是傳遞動(dòng)力。為此，本文對(duì)開發(fā)檢測(cè)汽車驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速性能進(jìn)行了

6、探討和實(shí)際開發(fā)，其應(yīng)用將有可能提高汽車驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品質(zhì)量。本課題研究的是基于PLC控制的汽車驅(qū)動(dòng)橋總成轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速性能試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)。本課題探究的是，在電機(jī)不同轉(zhuǎn)速下，通過(guò)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器在計(jì)算機(jī)上顯示出驅(qū)動(dòng)橋輸入、輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的變化曲線，檢測(cè)汽車驅(qū)動(dòng)橋轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速性能。 2基本內(nèi)容和技術(shù)方案實(shí)驗(yàn)臺(tái)上分別布置電機(jī)、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和加載器等。電機(jī)正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速可通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)。將各元器件相互之間用聯(lián)接起來(lái)，然后固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上（注意各元器件的同軸度）。驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)軸與傳感器聯(lián)接，兩個(gè)輪轂通過(guò)一個(gè)軸承座支撐起來(lái)。軸承座固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上（保證同軸度）。利用PLC控制變頻器調(diào)整電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和

7、轉(zhuǎn)速，然后通過(guò)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，在計(jì)算機(jī)上顯示出的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速變化曲線（轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速為驅(qū)動(dòng)橋的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速）。從而顯示出在電機(jī)不同的轉(zhuǎn)速下，驅(qū)動(dòng)橋轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的變化來(lái)測(cè)試驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速性能。其總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖1所示 圖1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖3. 進(jìn)度安排：第1周第3周 查找文獻(xiàn)，了解驅(qū)動(dòng)橋的工作原理及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，完成方案設(shè)計(jì)寫出開題報(bào)告。第4周第7周 完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案（機(jī)械裝置設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)）第8周第11周 畫出總裝配圖、主要零件圖、三維圖、操作面板示意圖、接線圖、手繪復(fù)雜三維圖。第12周第13周 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。4指導(dǎo)老師意見：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日注：1. 開題報(bào)告應(yīng)根據(jù)教師

8、下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書，在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立撰寫，在學(xué)院規(guī)定時(shí)間內(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)。 本人簽名： 日期： 目 錄摘 要 1Abstract 21 緒論31.1 驅(qū)動(dòng)橋性能試驗(yàn)系統(tǒng)研

9、究的意義31.2 驅(qū)動(dòng)橋性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)研究的現(xiàn)狀31.3 驅(qū)動(dòng)橋性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)發(fā)展趨勢(shì)42 汽車驅(qū)動(dòng)橋?qū)嶒?yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)52.1 課題的設(shè)計(jì)依據(jù)及檢測(cè)內(nèi)容52.1.1 課題的設(shè)計(jì)依據(jù)52.1.2 課題的檢測(cè)內(nèi)容52.2 驅(qū)動(dòng)橋試驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案62.2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的思路62.2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的示意圖72.3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)72.3.1 電機(jī)選型72.3.2 傳感器選型82.3.3 加載器選型92.3.4 聯(lián)軸器選型92.3.5 鍵的選擇102.3.6 支撐架的設(shè)計(jì)102.3.7 夾具的設(shè)計(jì)132.4 實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)142.4.1 控制元件設(shè)計(jì)142.4.2 控制流程圖設(shè)計(jì)172.4.3

10、控制程序梯形圖設(shè)計(jì)182.4.4 控制電路設(shè)計(jì)193 結(jié)論20參考文獻(xiàn) 21致謝 22附錄 23摘 要驅(qū)動(dòng)橋由傳動(dòng)裝置、主減速器、差速器、車輪和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成，驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端，是汽車整車中主要總成之一，它兼為整車的傳動(dòng)系、行駛系和制動(dòng)系等中的一個(gè)主要環(huán)節(jié)，也影響著整車的諸多性能。而汽車試驗(yàn)是保證產(chǎn)品性能、提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。 首先闡述了課題所研究的意義，介紹了驅(qū)動(dòng)橋試驗(yàn)臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，以及課題在研究過(guò)程中所要完成的內(nèi)容，以及所要做的準(zhǔn)備工作，對(duì)將要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一個(gè)綜合的概述，分析課題設(shè)計(jì)的前提條件，為課題的設(shè)計(jì)作好準(zhǔn)備。然后驅(qū)動(dòng)橋試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)

11、的闡述。首先闡述實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案，檢測(cè)內(nèi)容為驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速性能；確定了設(shè)計(jì)思路，驅(qū)動(dòng)橋性能試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)基于對(duì)車橋的實(shí)際工作環(huán)境和實(shí)際路況的模擬，在此基礎(chǔ)上到達(dá)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速性能的效果，以達(dá)到在實(shí)際生產(chǎn)中降低生產(chǎn)成本，使產(chǎn)品性能最優(yōu)化的效果。模擬測(cè)量汽車驅(qū)動(dòng)橋的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速。然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋的輸入輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速分析驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)效率。 再對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。主要介紹控制元件、控制流程、控制電路和控制程序。實(shí)驗(yàn)臺(tái)利用PLC控制變頻器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)速，達(dá)到檢測(cè)在不同轉(zhuǎn)速下驅(qū)動(dòng)橋轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)效率。從而使實(shí)驗(yàn)臺(tái)盡可能的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、電子化、智能化。關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)橋；轉(zhuǎn)矩

12、轉(zhuǎn)速；試驗(yàn)臺(tái)。ABSTRACTDrive axle by the transmission device, main reducer, differential, and other components of the wheel and drive axle shell, drive axle, at the end of the drive train, and is one of the main assembly in the automotive, it and for the vehicle transmission system, driving system and braki

13、ng system of a main link, also affects the performance of the vehicle .The automobile drive axle test is to ensure that product performance, improve product quality and market competitiveness of the important means.Firstly expounds the significance of topic research, this paper introduces the presen

14、t situation and trend of development of the drive axle test bench, and the subject in the research process to be completed by the content, and have to do the preparatory work, to the test bench design will be conducted a comprehensive overview, analysis the premise condition of project design, to pr

15、epare for the design of the subject. Then the design ideas for drive axle test rig a system in this paper. First in this paper, the overall design scheme of test bench test content for the drive axle of the torque speed performance; Determine the design idea, the design of drive axle performance tes

16、t-bed based on the actual working environment of axle and the actual traffic simulation, on this basis to detect the effect of the drive axle of the torque speed performance, in order to achieve lower production costs in the actual production, the product performance optimization effect. Analog meas

17、uring automobile drive axle of input and output torque speed. And then through the analysis of the input and output torque speed drive axle drive axle transmission efficiency. To test bench control system to carry on the detailed introduction. Mainly introduces the control components, control proces

18、s, control circuit and control program. Experiments using PLC control inverter to adjust motor and reversing and speed, to test under different rotational speed drive axle torque speed transmission efficiency. To make the test bench as far as possible the realization of automation, electronic and in

19、telligent. Key words: drive axle; The torque speed; The test bench. 11. 緒論1.1 驅(qū)動(dòng)橋性能試驗(yàn)系統(tǒng)研究的意義汽車驅(qū)動(dòng)橋由差速器、差速器、橋殼、半軸及輪轂組成，它們之間有著嚴(yán)格面精密的配合關(guān)系，如在出廠前不進(jìn)行臺(tái)架實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，就很容易讓一些不合格產(chǎn)品流出公司，進(jìn)入市場(chǎng)。驅(qū)動(dòng)橋常見故障有：正反轉(zhuǎn)噪聲太大、正反轉(zhuǎn)點(diǎn)響、齒輪早期磨損；油封漏洞、主減速器與橋殼結(jié)合面密封不嚴(yán)導(dǎo)致漏油、焊縫漏油、砂孔漏油；軸承異響、差速失靈及制動(dòng)器品質(zhì)低等。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋的廠家較多，品種和規(guī)格也較齊全，其性能和質(zhì)量基本上能夠滿足同道農(nóng)業(yè)機(jī)械和工

20、程機(jī)的使用需求，呈現(xiàn)了明顯的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)：由進(jìn)口國(guó)外產(chǎn)品向國(guó)產(chǎn)化發(fā)展，由小作坊向正規(guī)化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，由低端產(chǎn)品向高端產(chǎn)品發(fā)展，由引進(jìn)國(guó)外技術(shù)向自主研發(fā)發(fā)展。在技術(shù)方面，通過(guò)不斷提高自身鍛造技術(shù)及工藝水平來(lái)保證研發(fā)產(chǎn)品制造質(zhì)量；通過(guò)利用先進(jìn)科學(xué)的設(shè)計(jì)輔助手段來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的；通過(guò)不斷學(xué)習(xí)吸收國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)與國(guó)際接軌的目標(biāo)，從而提高產(chǎn)品的核心效力；通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)及方法來(lái)提高產(chǎn)品的性能，滿足市場(chǎng)需求，推進(jìn)機(jī)電一體化進(jìn)程。最近幾年，中國(guó)汽車市場(chǎng)發(fā)展非常快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也非常激烈。因此，專業(yè)生產(chǎn)汽車驅(qū)動(dòng)橋的企業(yè)，非常重視產(chǎn)品質(zhì)量，加強(qiáng)在線檢測(cè)，尤其是產(chǎn)品出廠前檢測(cè)，即對(duì)驅(qū)動(dòng)橋總成進(jìn)行臺(tái)架檢測(cè)十

21、分必要。這樣可及時(shí)對(duì)調(diào)整失控現(xiàn)象，從面達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量，穩(wěn)定生產(chǎn)過(guò)程，減少產(chǎn)品售后故障，提高顧客滿意度及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的目的。但在我國(guó)，零部件加工制造水平低，偶然因素、人為因素很多，產(chǎn)品質(zhì)量較差，且缺乏相應(yīng)的檢查，檢測(cè)手段也很匱乏，因此零部件組裝后，存在問(wèn)題的可能性較大，對(duì)總成的檢測(cè)主要依靠人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)去聽、去感覺，隨意性較大。因此需要一種驅(qū)動(dòng)橋總成綜合性能檢測(cè)臺(tái)，作為驅(qū)動(dòng)橋總成出廠前的一次綜合檢驗(yàn)，提高產(chǎn)品出廠一次性合格率，希望通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋性能試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，利用試驗(yàn)臺(tái)對(duì)性能的檢測(cè)，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)，汽車高效動(dòng)作，同時(shí)降低成本，且達(dá)到安全可靠的目的，這就是此次研究的意義之所在。1.2 驅(qū)動(dòng)橋性能實(shí)驗(yàn)

22、臺(tái)研究的現(xiàn)狀 我國(guó)國(guó)產(chǎn)車輛生產(chǎn)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷提高，有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在生產(chǎn)技術(shù)上有了很大的進(jìn)步，隨之相應(yīng)的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)試驗(yàn)設(shè)備也有所發(fā)展，但就目前全國(guó)的研究情況來(lái)看，這些裝置還存在許多有待于進(jìn)一步研究的解決。首先存在的問(wèn)題是國(guó)內(nèi)還沒有具體針對(duì)某一式車橋而設(shè)計(jì)的試驗(yàn)設(shè)備，故其試驗(yàn)精度很難達(dá)到要求，也沒有針對(duì)某一式車橋試驗(yàn)設(shè)備的批量生產(chǎn)廠家，況且國(guó)內(nèi)許多諸如驅(qū)動(dòng)橋總成試驗(yàn)的研究發(fā)展自動(dòng)化程度不高，嚴(yán)重成為我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展的瓶頸。 通常，驅(qū)動(dòng)橋總成及其主要零部件也和汽車的其它主要總成及其零部件一樣需要在室內(nèi)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，以考驗(yàn)驅(qū)動(dòng)橋總成及其零部件在汽車整車結(jié)構(gòu)與性能上的適應(yīng)性，以及它們的可靠性、

23、耐久性和其它性能。目前，我國(guó)的某些廠家生產(chǎn)出來(lái)的試驗(yàn)臺(tái)，可通過(guò)程序設(shè)定，設(shè)備自行站裝夾來(lái)定位檢測(cè)，傳感器收集相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判定、紀(jì)錄、查詢。驅(qū)動(dòng)橋總成試驗(yàn)臺(tái)可進(jìn)行：（1）驅(qū)動(dòng)橋總成靜扭試驗(yàn)；（2）驅(qū)動(dòng)橋總成齒輪疲勞試驗(yàn)；（3）驅(qū)動(dòng)橋總成錐齒輪支撐剛性試驗(yàn)等。國(guó)外有驅(qū)動(dòng)橋總成綜合性能試驗(yàn)臺(tái)采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可對(duì)驅(qū)動(dòng)橋總成進(jìn)行綜合性試驗(yàn)，例如檢測(cè)主減速器、差速器的工作情況，潤(rùn)滑性能及總成及其組件的強(qiáng)度，磨損等，同時(shí)可對(duì)溫度、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、噪聲等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。以水力測(cè)功器加載的形式驅(qū)動(dòng)橋試驗(yàn)臺(tái)也被俄羅斯莫斯科小型汽車制造廠和高爾基汽車制造廠所采用。隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)汽車性能和質(zhì)量要求也

24、愈來(lái)愈高。汽車驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系中的一個(gè)重要總成，其主要功用是傳遞動(dòng)力。國(guó)外汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪及其它零部件制造基本是自動(dòng)化，零部件質(zhì)量檢測(cè)零部件制造過(guò)程同步進(jìn)行，而國(guó)內(nèi)汽車驅(qū)動(dòng)橋制造水平與國(guó)外相比存在較大差距，產(chǎn)品質(zhì)量一致性較差?？傊?，國(guó)內(nèi)與國(guó)外在這方面的研究水平還是存在差距的。主要是在軟件方面，國(guó)外的檢測(cè)水準(zhǔn)顯得更加全面，更加智能化，這也是我們的目標(biāo)。1.3 驅(qū)動(dòng)橋性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)發(fā)展趨勢(shì) 驅(qū)動(dòng)橋總成是汽車的關(guān)鍵部件之一，其制動(dòng)性能直接關(guān)系到汽車行駛安全，對(duì)整車質(zhì)量質(zhì)量影響很大。在安全性越來(lái)越成為汽車工業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)的今天，對(duì)制動(dòng)性能的檢測(cè)要求也越來(lái)越高。驅(qū)動(dòng)橋總成試驗(yàn)系統(tǒng)則是在汽車生活過(guò)程中對(duì)驅(qū)動(dòng)橋總

25、成性能進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，檢測(cè)試驗(yàn)合格的車橋才能用于裝車。這不僅有利于提高汽車總裝下線后的整車質(zhì)量，減少返修和調(diào)整工作量，而且可利用檢測(cè)結(jié)果分析和改進(jìn)驅(qū)動(dòng)橋總成在設(shè)計(jì)或加工裝配中存在的問(wèn)題。隨著汽車電子化發(fā)展，自動(dòng)化越高，對(duì)傳感器的依賴程度也就越大。汽車用傳感器的種類多樣化和使用數(shù)量的增加，使得傳感器朝著多功能化、集成化、智能化和微型化方向發(fā)展。這些將使未來(lái)的智能化集成傳感器不僅能提供用于模擬和處理的信號(hào)，而且還能對(duì)信號(hào)作放大等自理；同時(shí)它還能自動(dòng)進(jìn)行校正，具有較強(qiáng)的抵抗外部電磁干擾能力，保證傳感器信號(hào)的質(zhì)量不受影響，即使在特別嚴(yán)酷的使用條件下仍能保持較高的精度；另外，它還具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便的優(yōu)

26、點(diǎn)?？傊?，驅(qū)動(dòng)橋的綜合性能試驗(yàn)臺(tái)會(huì)朝著電子化、自動(dòng)化、智能化、多功能化的方向發(fā)展。2. 汽車驅(qū)動(dòng)橋?qū)嶒?yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)2.1 課題的設(shè)計(jì)依據(jù)及檢測(cè)內(nèi)容2.1.1 課題的設(shè)計(jì)依據(jù)驅(qū)動(dòng)橋一般由傳動(dòng)裝置、主減速器、差速器、車輪和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。（1） 主減速器 主減速器一般用來(lái)改變傳動(dòng)方向，降低轉(zhuǎn)速，增大扭矩，保證汽車有足夠的驅(qū)動(dòng)力和適當(dāng)?shù)乃俣?。主減速器類型較多，有單級(jí)、雙級(jí)、輪邊減速器等。（2） 差速器差速器用以連接左右半軸，可使兩側(cè)車輪以不同角速度旋轉(zhuǎn)同時(shí)傳遞扭矩。保證車輪的正常滾動(dòng)。有的多橋驅(qū)動(dòng)的汽車，在分動(dòng)器內(nèi)或在貫通式傳動(dòng)的軸間也有差速器，稱為橋間差速器。其作用是在汽車轉(zhuǎn)彎或在不平坦的路面上行駛時(shí)

27、，使前后驅(qū)動(dòng)車輪之間產(chǎn)生差速作用。目前大多數(shù)汽車采用行星齒輪式差速器，普通錐齒差速器由兩個(gè)或四個(gè)圓錐行星齒輪、齒輪軸、兩個(gè)圓錐半軸齒輪和左右差速器殼等組成。（3） 半軸半軸是將差速器傳來(lái)的扭矩再傳給車輪，驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)汽車行駛的實(shí)心軸。（4） 橋殼驅(qū)動(dòng)橋殼的主要功用是支撐汽車質(zhì)量，并承受由車輪傳來(lái)的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車駕（或車身）；同時(shí)，它又是主減速器、差速器、半軸的裝配基體。驅(qū)動(dòng)橋的作用是：通過(guò)主減速器齒輪的傳動(dòng)，降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩；主減速器采用錐齒輪傳動(dòng)，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向；通過(guò)差速器可以使內(nèi)外側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，適應(yīng)汽車的轉(zhuǎn)向要求；通過(guò)橋殼和車輪，實(shí)現(xiàn)承載及傳力作用。驅(qū)

28、動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端，是汽車整車中主要總成之一，它兼為整車的傳動(dòng)系、行駛系和制動(dòng)系等中的一個(gè)主要環(huán)節(jié)，也影響著整車的諸多性能。2.1.2 課題的檢測(cè)內(nèi)容（1）檢測(cè)產(chǎn)品品種：江鈴汽車專用車廠生產(chǎn)的后驅(qū)動(dòng)橋；（2）額定承載2000kg，自重141kg；（3）實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速：正轉(zhuǎn)02000r/min,反轉(zhuǎn)0750r/min；（4）加載扭矩：01000NM；（5）最大橋包直徑：440mm；（6）輪輞規(guī)格：6.5H；輪轂直徑d=120mm；（7）主減速比：i=4.556；（8）輪距：1700mm；圖2.1 非斷開式后驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)2.2 驅(qū)動(dòng)橋試驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案2.2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的思路驅(qū)動(dòng)橋試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)基

29、于對(duì)車橋的實(shí)際工作環(huán)境和實(shí)際路況的模擬，在此基礎(chǔ)上到達(dá)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)橋的各種性能，降低生產(chǎn)成本，使產(chǎn)品性能最優(yōu)化。用變頻電機(jī)來(lái)模擬動(dòng)力源，將電機(jī)與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器通過(guò)聯(lián)軸器連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器另一端與聯(lián)軸器聯(lián)接，然后將驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)軸接在聯(lián)軸器的另一端。驅(qū)動(dòng)橋的輪轂用一對(duì)軸承通過(guò)一對(duì)軸承座，墊在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。使驅(qū)動(dòng)橋水平放置，然后將后橋定位并夾緊。在驅(qū)動(dòng)橋兩個(gè)輪轂上各加載一個(gè)加載器，用來(lái)模擬汽車在行駛過(guò)程中與地面之間產(chǎn)生的摩擦力。接著在兩個(gè)加載器的另一端軸各連接一個(gè)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，模擬測(cè)量汽車驅(qū)動(dòng)橋的輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速。各軸之間均用聯(lián)軸器聯(lián)接。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制流程為：PLC控制變頻器調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，將動(dòng)力然后聯(lián)軸器帶動(dòng)

30、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，然后通過(guò)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，在計(jì)算機(jī)上顯示出的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速變化曲線（轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速為驅(qū)動(dòng)橋的輸入轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速）；動(dòng)力再由驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)軸經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)各傳動(dòng)系統(tǒng)傳到輪轂，然后傳給加載器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，在工控機(jī)上顯示出的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速變化曲線（即為驅(qū)動(dòng)橋的輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速）。從而測(cè)出在電機(jī)不同的轉(zhuǎn)速下，驅(qū)動(dòng)橋轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的變化，在計(jì)算機(jī)上顯示出的曲線可分析出驅(qū)動(dòng)橋轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的效率，即為驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速性能。2.2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的示意圖電機(jī)將動(dòng)力通過(guò)聯(lián)軸器、傳感器、聯(lián)軸器依次傳給驅(qū)動(dòng)橋后橋的傳動(dòng)軸，然后動(dòng)力從傳動(dòng)軸經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)各傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到輪轂，再傳到加載器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器。利用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的輸入、

31、輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速來(lái)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速性能。實(shí)驗(yàn)臺(tái)示意圖如圖2.2所示：圖2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)示意圖2.3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)2.3.1 電機(jī)選型出于對(duì)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速：正轉(zhuǎn)02000r/min，反轉(zhuǎn)0750r/min；加載扭矩01000NM等因素的考慮，加之實(shí)驗(yàn)中要改變轉(zhuǎn)速，所以需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置既要提供足夠的動(dòng)力，又要能夠?qū)崿F(xiàn)變速。所以選用變頻電機(jī)，變頻電機(jī)采用“電動(dòng)機(jī)+變頻器”的交流調(diào)速方式，使機(jī)械自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率大為提高，且能使設(shè)備小型化。綜全考慮，選用YVF2系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)電機(jī)型號(hào)YVF2-315L-1。電機(jī)功率160kw，轉(zhuǎn)矩1018.5NM。其工作原理：變頻器是利用電力半導(dǎo)體器

32、件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源心供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為三相橋式逆變器，且輸出為PWM小型，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。2.3.2 傳感器選型機(jī)械元件在轉(zhuǎn)矩作用下都會(huì)產(chǎn)生一定程度的扭轉(zhuǎn)變形，故轉(zhuǎn)矩有時(shí)又稱為扭矩（torsional moment）。轉(zhuǎn)矩是各種工作機(jī)械傳動(dòng)軸的基本載荷形式，與動(dòng)力機(jī)械的工作能力、能源消耗、效率、運(yùn)轉(zhuǎn)壽命及安全性能等因素緊密聯(lián)系。本實(shí)驗(yàn)選用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)

33、速傳感器。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器安裝于功率傳動(dòng)軸之間，它和TR-1型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率測(cè)量?jī)x及CZ型磁粉制動(dòng)器配合使用，可以測(cè)量各種發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、液壓泵、齒輪箱等動(dòng)力機(jī)械及傳動(dòng)機(jī)械在0-6000轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理圖如圖2.3所示：圖2.3 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器工作原理圖轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器作用特點(diǎn)：（1）信號(hào)輸出可任意選擇波形-方波或脈沖波；（2）檢測(cè)精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)；（3）不需反復(fù)調(diào)零即可；連續(xù)測(cè)量正反扭矩；（4）既可測(cè)量靜止所知，也可測(cè)量動(dòng)態(tài)扭矩；（5）體積小、重傳感器可脫離二次儀表獨(dú)立使用，只要按插座針號(hào)提供+15V，-15V（200mA）的電源，即可輸

34、出阻抗和扭矩成正比的等方波或脈沖波頻率信號(hào)。量輕、易于安裝。（6）測(cè)量范圍：0-10000NM標(biāo)準(zhǔn)可選，非標(biāo)準(zhǔn)2萬(wàn)NM、3萬(wàn)NM、5萬(wàn)NM、8萬(wàn)NM、10萬(wàn)NM、15萬(wàn)NM、20萬(wàn)NM、50萬(wàn)NM、100萬(wàn)NM、200萬(wàn)NM可定制，特殊量程定制。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器1（驅(qū)動(dòng)橋輸入轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速）根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象驅(qū)動(dòng)橋及電機(jī)選型，出于對(duì)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速：正轉(zhuǎn)02000r/min，反轉(zhuǎn)0750r/min；加載扭矩01000NM等和電機(jī)功率160kw，轉(zhuǎn)矩1018.5NM以及保證聯(lián)軸器在連接時(shí)能夠較好的連接（電動(dòng)機(jī)主軸直徑為80mm），查表可知在滿足以上條件是，傳感器的主軸尺寸須在60、63、65、70、71、75、80由

35、此選擇出最為符合本實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器LDN-08D型動(dòng)態(tài)扭矩傳感器（主軸直徑為75mm，最大扭矩為5000NM）。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器1、3（驅(qū)動(dòng)橋輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器2和3都是檢測(cè)驅(qū)動(dòng)橋輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速，與驅(qū)動(dòng)橋的輸入轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速相差不大，所以傳感器b和c選擇與驅(qū)動(dòng)橋的輸入轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器同一型號(hào)的傳感器。2.3.3 加載器選型選用加載器給驅(qū)動(dòng)橋左右兩個(gè)輪轂各聯(lián)接一個(gè)加載來(lái)模擬汽車行駛過(guò)程中與地面產(chǎn)生的摩擦力。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)驅(qū)動(dòng)橋的輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速。所選加載器的額定扭矩、功率、轉(zhuǎn)速等均要達(dá)到驅(qū)動(dòng)橋的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。綜合考慮實(shí)驗(yàn)要求，選擇型號(hào)為HS5000-100RB的液壓動(dòng)態(tài)扭矩加載器。HS5000-1

36、00RB加載器，扭矩加載器HS系列是由一個(gè)液壓擺動(dòng)缸和一個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭組成。液壓擺動(dòng)缸是依據(jù)旋轉(zhuǎn)葉輪原理制成。液壓旋轉(zhuǎn)接頭的作用是液壓介質(zhì)傳遞到旋轉(zhuǎn)的液壓擺缸內(nèi)。液壓油驅(qū)動(dòng)葉片扭矩角，同時(shí)也具有潤(rùn)滑和冷卻作用。液壓旋轉(zhuǎn)接頭配有伺服閥，壓力傳感器及蓄能器（高頻扭矩轉(zhuǎn)換時(shí)需要）。通過(guò)軟管與液壓供應(yīng)站連接。加載器軸端與法蘭的連接采用150錐形接觸，及液壓無(wú)間隙式靜配合連接。特點(diǎn)：非接觸式密封技術(shù)；配備液壓靜態(tài)閥；高于0.1%的調(diào)節(jié)精度；高動(dòng)態(tài)響應(yīng)；高應(yīng)用頻率范圍；高啟動(dòng)速度；堅(jiān)固耐用的結(jié)構(gòu)；超長(zhǎng)使用壽命。所選加載器的規(guī)格型號(hào)尺寸為：HS2500100RB額定扭矩：2500NM；最大扭矩：5000NM；直

37、徑224mm；主軸直徑90mm；重量：55kg。2.3.4 聯(lián)軸器聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)心傳遞所知的機(jī)械零件。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。剛性聯(lián)軸器的特點(diǎn)：重量輕，超低慣性和高靈敏度；免維護(hù)，超強(qiáng)抗油和耐腐蝕性；無(wú)法容許偏心，使用時(shí)就讓軸盡量外露主體材質(zhì)可選鋁合金/不銹鋼；固定方式有夾緊、頂絲固定。（1）聯(lián)軸器1 聯(lián)軸器1連接在電動(dòng)機(jī)與傳感器之間。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，選擇普通的剛性聯(lián)軸器（GY型凸緣聯(lián)軸器）。主動(dòng)端d=80mm，從動(dòng)端d=75mm， 根據(jù)剛性聯(lián)軸器型號(hào)規(guī)格尺寸表查得選擇型號(hào)為GY8聯(lián)軸器GB/T 5843-2003。（2）

38、聯(lián)軸器2 聯(lián)軸器2的作用是將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器與驅(qū)動(dòng)橋后橋的傳動(dòng)軸聯(lián)接起來(lái)，可選擇普通的剛性聯(lián)軸器（GY型凸緣聯(lián)軸器）。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器作為主動(dòng)端，傳動(dòng)軸d=75mm，驅(qū)動(dòng)橋作從動(dòng)端，查得后橋的傳動(dòng)軸d=90mm，所以選擇GY9聯(lián)軸器GB/T 5843-2003。（3）聯(lián)軸器3、4聯(lián)軸器3和4是驅(qū)動(dòng)橋輪轂左右兩端連接加載器的。由于驅(qū)動(dòng)橋輪子大小一致，所以輪轂兩端對(duì)稱，所選加載器型號(hào)應(yīng)該一致。輪轂作為主動(dòng)端直徑為120mm，加載器的連接軸作用從動(dòng)端，軸直徑為90mm。所以選擇型號(hào)為GY10聯(lián)軸器GB/T 5843-2003。（4）聯(lián)軸器5、6 聯(lián)軸器5和6是與輪轂兩端連接的加載器分別與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器聯(lián)

39、接聯(lián)軸器。由于驅(qū)動(dòng)橋兩端輪轂對(duì)稱，所以聯(lián)軸器型號(hào)相同。主動(dòng)端加載器軸直徑為90mm，從動(dòng)端轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器軸直徑為75mm。所以選擇型號(hào)為GY9聯(lián)軸器GB/T 5843-2003。2.3.5 鍵的選擇平鍵，是依靠?jī)蓚€(gè)側(cè)面作為工作面，靠鍵與鍵槽側(cè)面的來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩的鍵。平鍵分為普通型平鍵、薄型平鍵、導(dǎo)向型平鍵、滑鍵四種。普通平鍵對(duì)中性好，定位精度高，折裝方便，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定，用于高速或承受沖擊、變載荷的軸；薄型平鍵用于薄壁結(jié)構(gòu)和傳遞轉(zhuǎn)矩較小的地方；導(dǎo)向型平鍵用螺釘把鍵固定在軸上，用于軸上的零件沿軸移動(dòng)量不大的場(chǎng)合；滑鍵固定在輪轂上，軸上零件帶著鍵作軸向移動(dòng)，用于軸上零件沿軸移動(dòng)量較大的場(chǎng)

40、合。實(shí)驗(yàn)中，總共用到12個(gè)鍵。根據(jù)設(shè)計(jì)，選擇普通平鍵。分別為：（1）聯(lián)軸器1的兩個(gè)鍵分別為： 鍵1：b=22mm，h=14mm，L=70mm的圓頭普通平鍵（A型）：鍵A22×70GB/T 1096-2003 鍵2：b=20mm，h=12mm，L=70mm的圓頭普通平鍵（A型）：鍵A20×70GB/T 1096-2003（2）聯(lián)軸器2的兩個(gè)鍵分別為： 鍵3：b=20mm，h=12mm，L=70mm的圓頭普通平鍵（A型）：鍵A20×70GB/T 1096-2003 鍵4：b=25mm，h=14mm，L=70mm的圓頭普通平鍵（A型）：鍵A25×70GB/T

41、1096-2003（3）聯(lián)軸器3和4的兩個(gè)鍵分別相同： 2鍵5、6：b=32mm，h=18mm，L=70mm的圓頭普通平鍵（A型）：鍵A32×70GB/T 1096-2003 2鍵7、8：b=25mm，h=14mm，L=70mm的圓頭普通平鍵（A型）：鍵A25×70GB/T 1096-2003（4）聯(lián)軸器5和6的兩個(gè)鍵分別相同： 2鍵9、10：b=25mm，h=14mm，L=70mm的圓頭普通平鍵（A型）：鍵A25×70GB/T 1096-2003 2鍵11、12：b=20mm，h=12mm，L=70mm的圓頭普通平鍵（A型）：鍵A20×70GB/T 1

42、096-20032.3.6 支撐架的設(shè)計(jì)（1）電動(dòng)機(jī)支撐架的設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)外殼直徑為645mm，驅(qū)動(dòng)橋最大橋包直徑約為440mm，電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)橋體積較大，電動(dòng)機(jī)底座支撐架不易過(guò)高；另外，為保證電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，可以在電動(dòng)機(jī)的底下墊一塊鋼板，然后用螺栓，將電機(jī)固定在底座上。所以用一塊30mm高的鋼板將電動(dòng)機(jī)墊起來(lái)即可。（選用M24×100mm×4個(gè)）如圖2.4所示：圖2.4 電動(dòng)機(jī)支撐架設(shè)計(jì)圖（2）轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器1號(hào)支撐架的設(shè)計(jì)由于轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器對(duì)于電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)橋而言，相對(duì)較小，所以，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的支撐架應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)時(shí)，高度應(yīng)當(dāng)適當(dāng)高。并且，將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器用螺栓固

43、定在支撐架上，而支撐架通過(guò)螺栓固定在底座鋼板上。為方便螺栓與螺母配合，支撐架與傳感器連接面，令螺栓孔較支撐架要突出。支撐架與底座配合安裝，設(shè)計(jì)時(shí)為安裝方便，將支撐架的下端設(shè)計(jì)成與上端同樣的形狀，用螺栓連接。所以轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的支撐架設(shè)計(jì)如圖2.5所示：（3）轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器2號(hào)、3號(hào)支撐架的設(shè)計(jì)因?yàn)?號(hào)與3號(hào)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器與兩個(gè)加載器是對(duì)稱安裝在驅(qū)動(dòng)橋兩個(gè)輪轂的兩端，所以可以將兩個(gè)傳感器的支撐架設(shè)計(jì)成一樣的，然后對(duì)稱安裝即可。在更換檢測(cè)樣品時(shí)，傳感器不需要拆卸下來(lái)，所以設(shè)計(jì)的時(shí)候可以直接用螺栓將其固定在支撐架上，然后將支撐架同樣用螺栓固定在底座板上。由于驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)軸是水平放置的，所以可以想像成

44、傳動(dòng)軸的中心線和兩個(gè)輪轂中心所在中心線在同一個(gè)水平面上，即傳感器2、3號(hào)與1號(hào)的中心線在同一水平面上。傳感器2、3號(hào)與1號(hào)都是同一種傳感器，所以它們的下底面在同一平面上，且它們距底座的高度是相等的，所以它們的支撐架可以設(shè)計(jì)成一樣的。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器2號(hào)和3號(hào)的設(shè)計(jì)圖如圖2.5所示：圖2.5 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器支撐架設(shè)計(jì)圖（4）加載器支撐架的設(shè)計(jì) 加載器的規(guī)格型號(hào)為：HS2500100RB，這種加載器的底座帶有螺絲孔，可以像轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器一樣用螺絲固定。加載器的直徑為224mm，相對(duì)于電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋來(lái)說(shuō)相對(duì)較小，輪轂的中心距底座距離為360mm，所以加載器中心距離底座248mm，即支撐架的高度為248

45、mm。為方便螺栓與螺母配合，支撐架與加載器連接面，令螺栓孔比支撐架要突出。支撐架與底座配合安裝，設(shè)計(jì)時(shí)為安裝方便，將支撐架的下端設(shè)計(jì)成與上端同樣的形狀突出部分用于螺栓連接。所以加載器支撐架的設(shè)計(jì)圖如圖2.6所示。圖2.6 加載器支撐架設(shè)計(jì)圖2.3.7 夾具的設(shè)計(jì)（1）軸承的選型 軸承是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中一種重要零部件。它的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)數(shù)度。軸承的作用是支撐字面解釋就是用來(lái)承軸的，支撐的實(shí)質(zhì)就是能夠承擔(dān)徑向載荷。也可以理解為它是用來(lái)固定軸的，就是固定軸使其只能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而控制其軸向和徑向的移動(dòng)。如果電機(jī)沒有軸承的話根本就不能工作，因?yàn)檩S可能向任何

46、方向運(yùn)動(dòng)，而電機(jī)工作時(shí)要求軸只能作轉(zhuǎn)動(dòng)。從理論上來(lái)講不可能實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的作用，不僅如此，軸承還會(huì)影響傳動(dòng)，為了降低這個(gè)影響在高速軸的軸承上必須實(shí)現(xiàn)良好的潤(rùn)滑，有的軸承本身已經(jīng)有潤(rùn)滑，叫做預(yù)潤(rùn)滑軸承，而大多數(shù)的軸承必須有潤(rùn)滑油，負(fù)責(zé)調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦不僅會(huì)增加能耗，而且更容易損壞軸承。 輪轂的直徑為120mm，所以所選軸承的內(nèi)徑為120mm。要求所選軸承能滿足實(shí)驗(yàn)對(duì)象的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，軸承的寬應(yīng)該稍大些，所以選用型號(hào)為6324的深溝球軸承，內(nèi)徑120mm，外徑260mm，寬55mm，重量14.78kg。（2）軸承座的設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)開始后，雖然輪轂會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但是在輪轂的兩端各加載了一個(gè)加載器，加載器會(huì)用支撐架

47、固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，這就相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)橋的夾具，所以在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋的夾具時(shí)，只需要設(shè)計(jì)一個(gè)軸承座用以支撐輪轂的重量即可。設(shè)計(jì)夾具時(shí)用一對(duì)軸承座在驅(qū)動(dòng)橋輪轂的兩端，輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸承也起到作用。然而軸承在輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，為避免軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)滑動(dòng)，所以要設(shè)計(jì)一個(gè)夾具固定軸承的裝置。將軸承座上端設(shè)計(jì)成U形槽，軸承放進(jìn)去后只會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。為方便驅(qū)動(dòng)橋的安裝與拆卸，軸承座與底座連接面用螺栓聯(lián)接，將軸承座底端較突出一部分，方便螺栓的安裝。夾具設(shè)計(jì)圖如圖2.7所示：圖2.7 軸承座設(shè)計(jì)圖2.4 實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.4.1 控制元件設(shè)計(jì)（1）PLC的選型可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而

48、設(shè)計(jì)。它采用了可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作竺，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破鱌LC主要用來(lái)控制加載器的運(yùn)行和電機(jī)的啟動(dòng)、停止，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，加速、減速。用PLC控制整個(gè)系統(tǒng)，不僅要能通過(guò)程序進(jìn)行自動(dòng)控制，也能進(jìn)行手動(dòng)控制。實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)示意圖如圖2.8所示：圖2.8 控制系統(tǒng)示意圖實(shí)驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)可通過(guò)傳感器直接測(cè)量，對(duì)采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再由顯示器顯示出來(lái)，處理信號(hào)的電路模塊和PLC顯示器組成一個(gè)系統(tǒng)

49、，可實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速性能的自動(dòng)控制檢測(cè)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，所需PLC的I/O分配表如表2.1所示表2.1 PLC的I/O分配表輸入輸出X0急 停Y0變頻器運(yùn)行/停止X1啟 動(dòng)Y1變頻器正/反轉(zhuǎn)信號(hào)X2停 止Y2變頻器頻率增加/減小信號(hào)X3自 動(dòng)Y3加載器1總開關(guān)X4手 動(dòng)Y4加載器2總開關(guān)X5電機(jī)正轉(zhuǎn)X6電機(jī)反轉(zhuǎn)X7電機(jī)停止X8頻率增加X9頻率減小本實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制的系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，總共只有15個(gè)輸入、輸出端口。三菱公司FX系列產(chǎn)品適應(yīng)面廣，是國(guó)內(nèi)使用最廣泛的PLC系列產(chǎn)品這一。FX系列產(chǎn)品中，有4個(gè)子系列，根據(jù)FX系列PLC的性能對(duì)比，選擇三菱繼電器輸出型，輸入、輸出點(diǎn)數(shù)均為16，輸入、輸出電壓為24

50、V，PLC電源電壓為220V。（2）變頻器的選型變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)整的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。匯川MD320變頻器輸入輸出端子：5個(gè)DI（雙向輸入，1個(gè)高速），2個(gè)AI，2個(gè)DO（1個(gè)高速口），1個(gè)AO，1

51、個(gè)繼電器（可擴(kuò)展I/O）?？蓪?shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易PLC16段定時(shí)遠(yuǎn)行。（3） 數(shù)據(jù)采集卡的選型數(shù)據(jù)采集（DAQ），是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采非電量或電量信號(hào)，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析，處理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)或者其他專用測(cè)試平臺(tái)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集的目的是為了測(cè)量電壓、電流、溫度、壓力或聲音等物理現(xiàn)象。基于PLC的數(shù)據(jù)采集，通過(guò)模塊化硬件、應(yīng)用軟件和計(jì)算機(jī)的結(jié)合，進(jìn)行測(cè)量。盡管數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)不同的應(yīng)用需求有不同的定義，但各個(gè)系統(tǒng)采集、分析和顯示信息的目的卻都相同。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整合了信號(hào)、傳感器、激勵(lì)器、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和應(yīng)用軟件。本實(shí)驗(yàn)中，所用到的傳感器有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，選用研華PCI-1711多功能數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行處理，再通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。圖2.9為研華PCI-1711多功能數(shù)據(jù)采集卡。圖2.9 研華PCI-1711多功能數(shù)據(jù)采集卡2.4.2 控制流程設(shè)計(jì) 本實(shí)驗(yàn)的PLC系統(tǒng)控制流程圖如圖2.10所示：圖2.10 控制流程圖2.4.3 控制程序設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)的控制程序梯形圖如圖2.11所示：圖2.11 控制程序梯形圖2.4.4 控制電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)控制電路如圖2.12所示：圖2.12 控制電路圖3. 結(jié)論通過(guò)實(shí)際使用確定其可靠性和有效性，