發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)殘壓測(cè)量裝置設(shè)計(jì)

1、哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)殘壓測(cè)量裝置設(shè)計(jì)摘 要內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)成為了內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)和科學(xué)研究工作中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用范圍、品種和數(shù)量在持續(xù)擴(kuò)大，內(nèi)燃機(jī)中各系統(tǒng)零件對(duì)其性能、使用壽命等指標(biāo)得要求也越來越高，伴隨著其工業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展。所以，要對(duì)內(nèi)燃機(jī)得工作程序進(jìn)行研究；我們要節(jié)約燃料、增加燃料的種類、以及研究新型結(jié)構(gòu)；我們還要對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研制驚醒滿足要求的進(jìn)化分析，從而符合多種用途的要求，這就是成為了工程技術(shù)人員非常重要的任務(wù)。在其的自動(dòng)控制系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證，我們要進(jìn)行檢測(cè)，把檢測(cè)的數(shù)據(jù)放入到輸入端的求和裝置上，和我們之前假設(shè)的數(shù)值相比較，從而滿足準(zhǔn)確控制的目的

2、。測(cè)量得出的精度決定了自動(dòng)控制系統(tǒng)的精度，所以，被控物理量的測(cè)量裝置是內(nèi)燃機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要組成成分。這個(gè)課題也就成為了內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)的一個(gè)非常重要的組成成分。我們主要對(duì)油管中的殘留壓力進(jìn)行討論研究，檢測(cè)出的殘留壓力信號(hào)由我們?cè)O(shè)計(jì)的油管殘留壓力測(cè)量裝置檢測(cè)出，然后就對(duì)油管中殘留壓力進(jìn)行定性、定量的分析。我們對(duì)此裝置討論研究可以讓我們對(duì)內(nèi)燃機(jī)燃油噴射系統(tǒng)有更多的了解。從而，其壓力特性也有了相對(duì)全全面的認(rèn)識(shí)以及對(duì)測(cè)量控制系統(tǒng)有更多的認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞自動(dòng)控制；內(nèi)燃機(jī)；求和裝置Design of engine fuel injection deviceAbstractThe internal com

3、bustion engine test becomes an important link in the engine production and scientific research. Internal combustion engine application range, species and quantity in the continued to expand, the internal combustion engine in various parts of the system to its performance, use life index requirements

4、 are increasingly high, along with the rapid development of the industrial production and science and technology. So, the study of internal combustion engine working procedures; we want to save fuel, increase fuel type, and the new structure. We also on product design and development woke up to meet

5、 the requirements of evolutionary analysis so as to meet the requirements for a variety of purposes, this is to be the task of the engineering and technical personnel is very important.In the automatic control system to verify, we have to testing, the testing data into to the input end of the summat

6、ion of the device, and before we assumed values compared to meet the purpose of accurate control. The accuracy of the measurement is determined by the accuracy of the automatic control system. Therefore, the controlled physical quantity is the main component of the engine bench test automatic contro

7、l system.This issue has become a very important component of the internal combustion engine testing. We mainly of tubing in the residual pressure to discuss and study, detection of residual pressure signal by our design of tubing residues detected by the pressure measuring device, and then the resid

8、ual pressure in pipe of qualitative and quantitative analysis. We discuss the research on the device, which can give us more knowledge about the fuel injection system of the internal combustion engine. Thus, the pressure characteristics of the system have a relatively comprehensive understanding and

9、 a greater understanding of the measurement and control system.Keywords Internal combustion engine; automatic control; summation device- III -目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景11.2 研究意義11.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析21.4 論文研究的主要內(nèi)容3第2章 壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射裝置概述52.1 燃油噴射系統(tǒng)概述52.2 壓力波動(dòng)的分析62.3 噴油泵的參數(shù)選擇及其對(duì)柴油機(jī)性能的影響72.4 噴油泵的速度

10、特性校正82.5 本章小結(jié)9第3章 測(cè)量控制系統(tǒng)概述103.1 測(cè)量精度113.2 殘留壓力測(cè)量裝置133.2.1 殘留壓力測(cè)量裝置的原理143.2.2 相位調(diào)整143.2.3 測(cè)量線路143.2.4 校驗(yàn)壓電壓力傳感器163.2.5 相關(guān)油管嘴端壓力與針閥壓力室壓力173.3 本章小結(jié)17第4章 機(jī)械傳動(dòng)選用及設(shè)計(jì)計(jì)算184.1 機(jī)械傳動(dòng)的選用184.2 主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算194.2.1 主傳動(dòng)軸的最小直徑：194.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)204.2.3 軸的校核204.3 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算224.3.1 圓錐齒輪的參數(shù)計(jì)算：224.3.2 圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算：244.4 花鍵聯(lián)軸器的計(jì)算25

11、4.5 滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算264.6 鍵的選擇與校核274.7 本章小結(jié)28結(jié)論29致謝30參考文獻(xiàn)31附錄33- V -第1章 緒論1.1 課題背景為了研究討論供油系統(tǒng)噴射特性，柴油機(jī)供油系統(tǒng)多參數(shù)的電測(cè)量成為重要手段之一。還有，我們認(rèn)為多參數(shù)的電測(cè)量是各個(gè)國(guó)家新出現(xiàn)的研制的噴油泵以及噴油嘴性質(zhì)時(shí)的重要考察的任務(wù)之一。也就是說，我們認(rèn)為測(cè)量時(shí)重中之重。在我們剛開始研制壓燃式內(nèi)燃機(jī)的時(shí)候，我么需要使用高壓空氣來完成燃油噴射。博世集團(tuán)是德國(guó)很著名的一家內(nèi)燃機(jī)研制公司，在博世集團(tuán)的1927年，他們開始針對(duì)性的研制以螺旋槽柱塞旋轉(zhuǎn)的方法來檢測(cè)供油量的機(jī)械式噴油噴油泵，現(xiàn)在很多壓燃式內(nèi)燃機(jī)的燃料共給

12、系統(tǒng)依舊沿用這種噴油泵的工作原理?，F(xiàn)在我們都使用各個(gè)國(guó)家最高級(jí)的儀器，例如傳感器、數(shù)據(jù)處理器以及信號(hào)轉(zhuǎn)換器。隨機(jī)誤差非常小，準(zhǔn)確度也很高。我們現(xiàn)在一般用壓電式傳感器來測(cè)量壓力。由于壓電傳感器重量輕、高頻特性優(yōu)良、體積很小、機(jī)械強(qiáng)度高以及具有非常好的輸入輸出線性等好處然后就被大范圍的使用。然而，被接受檢測(cè)的壓力變化幅度非常小，如果被接受測(cè)量的壓力變化非常小時(shí)，壓電晶體的電荷量是很困難的對(duì)于反映到檢測(cè)的數(shù)據(jù)內(nèi)，也就是我們所說的壓電傳感器的低頻的特點(diǎn)不好。因此，有時(shí)候我們檢測(cè)不出這樣的壓力非常有可能是因?yàn)闆]有檢測(cè)出殘留壓力而發(fā)生的。這些都將在下面的論文中予以闡述。1.2 研究意義伴隨著快速發(fā)展的工業(yè)

13、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)，以及對(duì)內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)零件的性能等指標(biāo)的要求越來越高，內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)成為了內(nèi)燃機(jī)科學(xué)研究和生產(chǎn)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。所以，我們要對(duì)內(nèi)燃機(jī)工作過程進(jìn)行系統(tǒng)的討論研究，以及增大燃料的種類和擴(kuò)大新型結(jié)構(gòu)的研究。我們還要對(duì)設(shè)計(jì)和研制的產(chǎn)品進(jìn)行分析升級(jí)，從而達(dá)到多種用途的需要，這就成為了內(nèi)燃動(dòng)力工程技術(shù)人員非常重要的任務(wù)。在管路中，高壓油管是由噴油泵以及噴油器組合而成的。然而，高壓油管由于常常忍受著高壓脈動(dòng)負(fù)荷以及震動(dòng)，所以高壓油管的組合處時(shí)常的出現(xiàn)漏油以及油管疲勞震裂等等事故。我們按照燃油系統(tǒng)的性質(zhì)以及功能來算出油管外徑、內(nèi)徑以及長(zhǎng)度，有助于維持優(yōu)良的燃燒以及加大噴油嘴的壽命。因?yàn)樵谌康娜加蛪?/p>

14、力系統(tǒng)中，高壓油管也扮演著的重要的角色，所以，本論文所研究的是高壓油管殘留壓力。1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析1908年中國(guó)自主研制出第一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)，又經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)發(fā)生了巨大的變化，逐漸形成建立了相對(duì)完整的內(nèi)燃機(jī)工業(yè)體系，從而也改善了我國(guó)各經(jīng)濟(jì)部門發(fā)展和廣大百姓的生活質(zhì)量。尤其是我國(guó)改革開放之后，根據(jù)人民的生活質(zhì)量以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，我國(guó)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和企業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷的上下調(diào)整。我國(guó)經(jīng)過自主研制以及借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，研制出了豐富的新型產(chǎn)品；我們?yōu)榱隧憫?yīng)國(guó)家有關(guān)的排放法和環(huán)保節(jié)能的要求后，采取了一系列的措施來達(dá)到歐I、歐II、歐III的發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，從而生產(chǎn)了大批可供四輪汽

15、車、兩輪摩托、工程機(jī)械、水上船舶以及農(nóng)業(yè)機(jī)械等設(shè)備合適的發(fā)動(dòng)機(jī)類型。我國(guó)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量有了很大的提升。對(duì)于現(xiàn)在來說，我國(guó)產(chǎn)生了一大批市場(chǎng)占有率很大，比較有發(fā)展?jié)摿Φ拇箢^作用的巨型企業(yè)以及集團(tuán)，許多產(chǎn)品的產(chǎn)量是由這些企業(yè)造成的。還有，我國(guó)為了使內(nèi)燃機(jī)行業(yè)實(shí)現(xiàn)多元化的發(fā)展，我國(guó)還不斷引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)設(shè)備以及技術(shù)。最近幾年，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展一直在上升，由于國(guó)家的宏觀調(diào)控，導(dǎo)致了我國(guó)內(nèi)燃機(jī)行業(yè)發(fā)展有了比較好的上升趨勢(shì)。雖然世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)已經(jīng)好轉(zhuǎn)了許多，我國(guó)內(nèi)燃機(jī)出口數(shù)量也增加了許多，但是，國(guó)內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)很激烈。目前來說，我國(guó)與國(guó)外的發(fā)展最大的差距是高端技術(shù)上的，因此這也成為了我國(guó)內(nèi)燃機(jī)發(fā)展道路上的一大

16、障礙。我國(guó)內(nèi)燃機(jī)企業(yè)經(jīng)過許多年來發(fā)展，不管是產(chǎn)品的數(shù)量還是產(chǎn)品的質(zhì)量都有了巨大的改變，并且成功的進(jìn)出了世界的市場(chǎng)最近幾年，內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的發(fā)展很快，而且不管是內(nèi)燃機(jī)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，還是新產(chǎn)品的大量出現(xiàn)，都有了很大的提高，也導(dǎo)致我國(guó)傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)行業(yè)產(chǎn)生了新的發(fā)展機(jī)遇。這個(gè)行業(yè)伴隨著新開發(fā)的汽車以及最新技術(shù)的要求，滿足體積小、輕量化、大比功率的發(fā)展趨勢(shì)，提升了更換產(chǎn)品技術(shù)的速度。在我國(guó)的“十一五”戰(zhàn)略上，我國(guó)提出了重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品是：開發(fā)以及研制和目前新型內(nèi)燃機(jī)合適的達(dá)到我國(guó)節(jié)能和排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油機(jī)。著力發(fā)展柴油機(jī)高壓噴射技術(shù)是我們?cè)诩夹g(shù)發(fā)展中的重中之重，柴油機(jī)高壓噴射技術(shù)中含有許多個(gè)種類，接下來我們舉例子敘

17、說一下，其中有高壓噴射技術(shù)、電控高壓共軌技術(shù)以及我們還要介紹兩種技術(shù)，一種是電控高壓泵技術(shù)，還有另一種是電控單體泵技術(shù)等。然后我們來談?wù)勱P(guān)于內(nèi)燃機(jī)排氣后處理技術(shù)，在目前我們已經(jīng)有這樣的很多技術(shù)，我們舉幾個(gè)例子來說，一種是四效催化器技術(shù)，另一種是汽油機(jī)稀燃催化轉(zhuǎn)化劑，還有一種就是選擇性催化還原系統(tǒng)技術(shù)等。1.4 論文研究的主要內(nèi)容這個(gè)課題也就變成了內(nèi)燃機(jī)測(cè)驗(yàn)的舉足輕重不可缺少的一員。所以我們要進(jìn)行討論研究油管內(nèi)的殘留壓力，檢測(cè)出的殘留壓力信號(hào)由我們?cè)O(shè)計(jì)的油管殘留壓力測(cè)量裝置檢測(cè)出。對(duì)于柴油機(jī)來說，噴油器總成有著非常非常重要的作用。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、使用性、動(dòng)力性以及可靠性直接受噴油器總成在發(fā)動(dòng)

18、機(jī)上的安裝以及噴油器總成的噴射性能的影響。在新的產(chǎn)品的試驗(yàn)制作過程中，為了使柴油機(jī)滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，我們就要對(duì)噴油器做非常多的調(diào)試。還有就是在其使用的過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能下降很多時(shí)候是因?yàn)閲娪推靼l(fā)生故障，有時(shí)候還不能運(yùn)轉(zhuǎn)。噴油器總成的功能作用是：1. 為了促進(jìn)燃油在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的著火燃燒，我們需要將特定數(shù)量的具備適合噴射壓力的燃油霧化。2. 對(duì)于無渦流的開式燃燒室，噴油器總成的安裝準(zhǔn)確度是非常值得注意的事情，因此我們需要通過借助空氣渦流將燃油噴注而且還要力求均勻分布到氣缸的燃燒室。就平常講噴油嘴偶件、噴油器體、調(diào)壓裝置、油管接頭、緊帽等是噴油器總成的構(gòu)成部件。噴油壓力對(duì)燃油消耗率的影響：燃油消耗率

19、下降影響是由于噴油壓力提高造成的。因此最近幾年我們有升高噴油壓力的向往，甚至可以說我們要用高壓噴射。說一個(gè)我們大家都知道的事件，在較大的柴油機(jī)上，有的噴油壓力甚至可以超過100MPA之后，特別是大型集團(tuán)MAN，MAN集團(tuán)的58/64系列柴油機(jī)，他的噴油壓力的峰值可以超過1MPA。而且這個(gè)公司想把小型高速柴油機(jī)的噴油壓力提高到140MPA。我們可以詳細(xì)的來說說壓力波的傳播狀況。我們把出油閥弄開時(shí)，離著噴油泵一端距離比較近的從而產(chǎn)生的壓力波要向噴油器那邊走動(dòng)。通過L/a（L高壓油管長(zhǎng)度，a聲速）然后就可以通往噴油器那邊了?；蛘哒f如果頭一個(gè)壓力波的力量較弱時(shí)，針閥不能夠被弄開，這樣話就很容易導(dǎo)致壓力

20、波往回彈射，向著噴油泵那邊走動(dòng)，被反射回來的壓力波經(jīng)過L/a又回到了噴油泵這邊，在加上這邊又剛剛出現(xiàn)的壓力波，兩者混合到一起，然后再一次重復(fù)上述的過程。如果說在壓力傳播的過程中，壓力傳播讓針閥弄開的壓力比噴油器那邊的小時(shí)針閥弄開，噴油出現(xiàn)，這個(gè)時(shí)候傳播到噴油器端的部分壓力依舊反射回去。針閥關(guān)上之后，油管里的壓力依舊會(huì)來回波動(dòng)，假如這個(gè)波動(dòng)較大會(huì)導(dǎo)致針閥再次打開，導(dǎo)致非正常噴油，引起燃燒惡化。由于存在上面說的壓力波動(dòng)的現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致真實(shí)的噴油順序不同于柱塞的供油順序。這也就是我們?yōu)槭裁凑務(wù)撚凸軆?nèi)殘留壓力的重要因素。我們對(duì)此裝置討論研究可以讓我們對(duì)內(nèi)燃機(jī)燃油噴射系統(tǒng)有更多的了解。從而，其壓力特性也有

21、了相對(duì)全全面的認(rèn)識(shí)以及對(duì)測(cè)量控制系統(tǒng)有更多的認(rèn)識(shí)。第2章 壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射裝置概述2.1 燃油噴射系統(tǒng)概述燃油噴射裝置是柴油機(jī)的重要組成部分，我們需要對(duì)燃油噴射系統(tǒng)做大量豐富的測(cè)試，以便來獲取更好的優(yōu)良的指標(biāo)。我們通過大量的實(shí)踐以及試驗(yàn)來說明了我們對(duì)目前柴油機(jī)噴射裝置的明確需要達(dá)到的條件是：我們要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)噴入氣缸，與此同時(shí)還要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)精確的掌握每一個(gè)循環(huán)的噴射量，換句話說也就是需要具備有適當(dāng)?shù)膰娪吐省?. 我們要有能柴油機(jī)負(fù)荷以及轉(zhuǎn)速變化的、準(zhǔn)確度是±1A的噴油提前角，從而提高柴油機(jī)的性能、煙度、噪聲以及排放。2. 另外只有有了非常大的噴射壓力以及強(qiáng)空氣渦流的直噴式

22、（非直噴式）柴油機(jī)，我們才能夠讓柴油與空氣摻和在一起。圖2-1燃油系統(tǒng)像上圖3-1的全部燃油系統(tǒng)由低壓油路（高壓油管、輸油泵、噴油器、油箱、噴油泵、燃料濾清器）以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。噴油系統(tǒng)是由高壓油路組建的，這也就成為了全部燃料系統(tǒng)的主要部分，我們把這樣的系統(tǒng)叫做泵-管-嘴系統(tǒng)。我們把上述的系統(tǒng)分為兩種，一種叫做柱塞式噴油泵，另一種叫做分配式噴油泵。我們討論柱塞式噴油泵，在其每個(gè)氣缸里都有柱塞元件，另外氣缸數(shù)的數(shù)量和多缸內(nèi)燃機(jī)所用的柱塞數(shù)是一樣的并且是一個(gè)整體，這就是合成式噴油泵：另外還有一種單體噴油泵，它是由單獨(dú)的柱塞元件所建立的噴油泵。在內(nèi)燃機(jī)上的噴油系統(tǒng)正是因?yàn)橛捎诟邏河凸艿姆植枷鄬?duì)靈活便

23、捷，也就是上述的泵-管-嘴燃料供給系統(tǒng)，另外我們已經(jīng)有了很長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)以及理論，導(dǎo)致這樣的系統(tǒng)仍然在很多種的壓燃式內(nèi)燃機(jī)上大量的使用。但是，也有不好的方面?，F(xiàn)在我們正在研制開發(fā)各種高壓、電控的燃料噴射系統(tǒng)，以便來達(dá)到壓燃式內(nèi)燃機(jī)所需要的，有關(guān)其不停地更新?lián)Q代以及越來越嚴(yán)厲的排放以及噪聲的法律上的有關(guān)規(guī)定。2.2 壓力波動(dòng)的分析由于高速柴油機(jī)僅有15度35度的曲軸轉(zhuǎn)角，所以燃油噴射的持續(xù)時(shí)間非常短暫。由于噴油泵里的柱塞不是按照一樣的速度來提供油的，因此又在這樣非常少的時(shí)間里，高壓油管中的壓力有了較高的上下起伏。就是因?yàn)檫@樣的高壓系統(tǒng)里燃油壓力起伏很不平穩(wěn)，還有就是起伏較快的明顯特點(diǎn)，因此這里產(chǎn)生

24、了一下的三種狀況：燃油的可壓縮性:在壓力上下起伏比較小時(shí)，此時(shí)也就是我們一般所說的液體是不可壓縮的。然而，恰恰在燃油系統(tǒng)中的壓力上上下下起伏很不平穩(wěn)，因此我們一定要把燃油的可壓縮性思考在內(nèi)。柴油體積每減小1%壓力變化大約是25MPA，本身數(shù)值不大。由于供油量在循環(huán)的時(shí)候自身非常小，然而高壓管路里積攢的燃油比每一次循環(huán)的供油量多不少，因此把這部分燃油給壓縮了。燃油的可壓縮性可用壓縮系數(shù)表示 （m2/N）或者可以寫成 （m2/N）體積上下起伏很不平穩(wěn)是由于壓力起伏較大以及容積較大。當(dāng)壓力變化在（23）×107Pa時(shí)，=（45）×10-10m2/N壓縮系數(shù)的倒數(shù)叫做燃油的彈性系數(shù)

25、EE=（22.5）×109 （N / m2）管路的容積變化:鋼管本身具有彈性，這是因?yàn)楦邏河凸芤话惚缓癖跓o縫鋼管制造，所以鋼管會(huì)在高壓的環(huán)境下產(chǎn)生變大。當(dāng)油管中壓力變化為P時(shí)，管子內(nèi)徑改變量為：式中 r高壓油管的內(nèi)半徑R高壓油管的外半徑u泊桑系數(shù)，鋼u=0.3 E彈性模數(shù)，鋼E=2.2×1011 N / m2從上面的式子可以知道，管子的內(nèi)徑、長(zhǎng)度、容積會(huì)隨著壓力的變大而增大高壓系統(tǒng)中的燃油傳播致使出現(xiàn)了彈性振動(dòng)，這是由于高壓系統(tǒng)可以看作為彈性系統(tǒng)。之所以看做彈性系統(tǒng)是因?yàn)槿加途哂械目蓧嚎s性和管路是比較富有彈性的。在我們提供由的過程時(shí)，出油閥在弄開之前，柱塞活動(dòng)只是使泵油室里

26、的燃油壓力提高；打開出油閥的一瞬間，自泵油室過來的燃油給予了高壓油管靠近噴油泵一端的燃油壓力沖擊，其附近出現(xiàn)了一小部分的壓力增大，出油閥弄開后柱塞活動(dòng)把燃油往高壓油管那邊推1。2.3 噴油泵的參數(shù)選擇及其對(duì)柴油機(jī)性能的影響關(guān)于提高噴油壓力的措施還是比較豐富的，舉幾個(gè)例子來說，提高柱塞直徑，提高柱塞的供油快慢等等；這樣可以減少高壓系統(tǒng)的阻力，也就能夠減少高壓燃料的能量損失；假如說高壓噴射帶來燃燒的速度提高，那么也就會(huì)減少未燃燒的碳?xì)浠衔颒C的排放，而且也不會(huì)使燃油經(jīng)濟(jì)惡化。上面的問題會(huì)在下面的論文中給予解釋。 所謂的動(dòng)態(tài)測(cè)量，我們要用一套電器裝備來查出噴油器針閥弄起的時(shí)間，燃燒性能直接受噴油提

27、前角的影響，這樣的動(dòng)態(tài)檢測(cè)是很麻煩的，所以一般的柴油機(jī)的檢測(cè)所說的測(cè)量供油量提前角。所謂的靜態(tài)測(cè)量，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于靜止的情況，然后從進(jìn)油孔關(guān)閉的時(shí)候來確定測(cè)算。因此，真實(shí)狀態(tài)的噴油提前角會(huì)跟我們通過靜態(tài)檢測(cè)測(cè)出的提前角的數(shù)據(jù)有比較明顯的區(qū)別，噴油延遲角x即： =s+x式中：供油提前角s噴油提前角x噴油延遲角x受大量條件的影響。轉(zhuǎn)速變大會(huì)使噴油延遲角也跟著增加，也就是說不同的轉(zhuǎn)速和高壓油管長(zhǎng)度可以使噴射推遲角發(fā)生改變；如果我們?cè)龃笥凸艿拈L(zhǎng)度的話，那么也會(huì)加長(zhǎng)兩樣事情，一個(gè)是壓力傳播的時(shí)間，另一個(gè)是噴油延遲角。供油提前角會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)的性能受到許多方面的影響，舉幾個(gè)較重要的例子來說，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、壓

28、力升高率p/還有就是最高燃燒壓力。假如說供油提前角提高的有點(diǎn)過分，那么說導(dǎo)致的后果是增加燃燒量，而且在壓縮的順序中，燃油的燃燒效率會(huì)提高而且還會(huì)致使其馬力的減少。在這個(gè)過程中還會(huì)出現(xiàn)另一種現(xiàn)象，當(dāng)增加的時(shí)候會(huì)致使燃燒壓力的峰值非常迅速的加大，工作時(shí)聽到“嘎嘎”的震動(dòng)聲，速度不是很良好，很難開啟發(fā)動(dòng)；我們打個(gè)比方說，我們假設(shè)供油提前角非常的弱小，假設(shè)的后果是燃料它不能夠在指點(diǎn)的附近快捷的燃燒，再往后增加燃料，再進(jìn)一步說燃燒的速度會(huì)在噴油后提高，導(dǎo)致?lián)胶驮谝黄鸬挠蜌庥蟹浅２缓玫木鶆蛐?。假設(shè)我們要想讓燃燒的速度提高，就在這個(gè)時(shí)候我們還要想想性能優(yōu)化這方面，那么我們想讓噴油持續(xù)角在高速柴油機(jī)全負(fù)荷的

29、狀態(tài)的下低于25A，同時(shí)還要噴油持續(xù)角在中速柴油機(jī)的狀態(tài)下不超過3040A，也就是說我們要讓供油持續(xù)角限制在一定的范圍內(nèi)。還有兩種情況需要我們考慮，一種是柱塞的直徑增加會(huì)明顯提高驅(qū)動(dòng)力，還有一種是柱塞速度的增大不但會(huì)容易磨損柱塞而且還會(huì)提高傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力，因此我們慎重合理的決定柱塞的直徑和速度，不但具備優(yōu)良的性能，還要保證有充分的使用壽命5。2.4 噴油泵的速度特性校正我們了解一下噴油泵的速度特性，她是這么定義的，假設(shè)噴油泵油量控制機(jī)構(gòu)維持靜止時(shí)，轉(zhuǎn)速的改變會(huì)致使供油量變化的特性。我們還要知道柴油機(jī)負(fù)荷的改變還可以通過供油量的變化來實(shí)現(xiàn)，也就是所謂的每一次循環(huán)供油量要隨著平均有效壓力的增加而增

30、加，換句話說就是兩者成正比，所以我們可以知道噴油泵的速度特性會(huì)直接影響柴油機(jī)的速度特性。通過認(rèn)真的解析噴油泵的速度，我們還可以認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)速的增加會(huì)致使供油量的加大。從另一方面說假設(shè)關(guān)閉柱塞上端的進(jìn)，回油孔時(shí)，這是從理論方面討論的。我們從實(shí)際方面來談?wù)?，由于?jié)流的作用，假設(shè)我們還未能夠關(guān)閉柱塞上端油孔的情況下，這個(gè)時(shí)候出油閥會(huì)提前弄開，這是由于柱塞積攢的油量未能夠按照預(yù)定的時(shí)間流出油孔的結(jié)果，從而致使油泵室內(nèi)的壓力加大。2.5 本章小結(jié)本章介紹了壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射裝置，很詳細(xì)的介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)是如何噴油的以及燃油的可壓縮性、噴油器的總成、壓力波動(dòng)的分析、噴油泵的參數(shù)選擇及其對(duì)柴油機(jī)性能的影響等等。

31、第3章 測(cè)量控制系統(tǒng)概述首先我們解釋一下信息，信息是通過信號(hào)來傳遞的，所謂的信號(hào)就是我們說的物理量。信號(hào)可以分為好幾類，其中包括：光電信號(hào)、力信號(hào)、以及光信號(hào)等等，上述的這些類別也都屬于具體物理量。電信號(hào)有著其它物理量不可比擬的優(yōu)越性，其中表現(xiàn)在好幾個(gè)方面，例如：變換、運(yùn)用、處理以及傳輸?shù)?，所以信?hào)也就是我們現(xiàn)在目前最普遍最方便應(yīng)用的一種物理量。也導(dǎo)致了我們普遍的把其他非信號(hào)常常變?yōu)殡娦盘?hào)。所以，測(cè)試系統(tǒng)概略圖框能夠用下圖來表示出來：圖3-1 測(cè)試系統(tǒng)的大致框圖我們應(yīng)該了解知道，在全部的測(cè)試系統(tǒng)中不都是具有上述圖的全部環(huán)節(jié)，特別指出鏈接以及傳輸環(huán)節(jié)，他們倆個(gè)都是用的虛線。真實(shí)情況中，傳輸可以在

32、一個(gè)環(huán)節(jié)到另一個(gè)環(huán)節(jié)的過程存在。我們想要通過測(cè)試過程來得到信息，想要的信息有可能存在于我們不確定的可檢測(cè)的信號(hào)里，另外還有一種則是與上一種正好相反的。關(guān)于第二個(gè)可能，我們希望能夠通過合適的措施讓被測(cè)對(duì)象出現(xiàn)其他的信號(hào)。我們根據(jù)上述圖框可以了解到，所有的測(cè)量?jī)x器的成分都是一樣的，其中包括效用件、感受件以及中間件。然后我們可以概略的說明下上述三個(gè)元件。1. 感受件：感受件是通過與被測(cè)對(duì)象直面相關(guān)，然后使用某種手段測(cè)量后得到被測(cè)參數(shù)的浮動(dòng)，也就在這時(shí)產(chǎn)生信號(hào)向周圍擴(kuò)散。2. 中間件：我們一說起中間件顧名思義就是起鏈接起傳遞的，中間件的具體的來說就是將收集來的信號(hào)完完整整的傳給效用件，這種是最簡(jiǎn)單的中

33、間件。像這種最簡(jiǎn)單的中間件也有一定的局限性，它局限在傳輸較近的距離以及較強(qiáng)的靈敏度。3. 效用件：解釋到這里我們對(duì)效用件也應(yīng)該有了大概的認(rèn)識(shí)，效用件從中間件接收信號(hào)，然后把收到來的信號(hào)送到檢測(cè)者，從而檢測(cè)者把被測(cè)數(shù)量顯示出來。說到效用件我們不得不說說指示件，它是我們所說的效用件中最簡(jiǎn)單最經(jīng)常使用的儀器。指示儀的原理是這樣的，被測(cè)參數(shù)的瞬間數(shù)值是通過標(biāo)尺以及指針的相對(duì)位置來反應(yīng)的。3.1 測(cè)量精度在測(cè)量中我們最大的愿望就是獲取真值，一般我們用A字母代表真值。我們來解釋一下真值的定義，真值就是真實(shí)現(xiàn)實(shí)中客觀存在的數(shù)值。然后我們來述說一下測(cè)量的定義，測(cè)量就是我們?nèi)祟愂褂锰囟ǖ膬x器通過特定的理論方法測(cè)

34、出的物理數(shù)值。但是，我們往往由于各種因素會(huì)導(dǎo)致真值的誤差，很難測(cè)出理論上的真值。我們可以用一個(gè)定義來定義這種現(xiàn)象，我們通常把這種現(xiàn)象叫做待測(cè)物理量的測(cè)量誤差，我們可以做以下解釋，我們測(cè)量后得到的數(shù)值一般都是近似值，一般用來代表。假設(shè)用X表示待測(cè)物理量的測(cè)得值，我們可以定義誤差的數(shù)學(xué)表達(dá)式是：= X- A很容易看的出，由于X可能比A大或者比A小，一次可能是正值或者負(fù)值。上述中我們提到的近似值，這種情況是由于各種因素導(dǎo)致不可避免的誤差存在，如果我們根據(jù)各種因素的影響來對(duì)誤差進(jìn)行分類的話，我們可以將誤差分為以下幾類。1. 系統(tǒng)誤差：首先我們來解釋一下什么是系統(tǒng)誤差，系統(tǒng)誤差就是我們?cè)谔囟ǖ沫h(huán)境和條件

35、下進(jìn)行多次對(duì)被測(cè)對(duì)象的測(cè)量后得出的數(shù)值，然后數(shù)值一種情況是不變，另一種情況是遵循我們不知道的規(guī)律變化。說到這兒我們必須說說誤差產(chǎn)生的原因，可以分為以下幾類，包括儀器誤差、安裝誤差、條件誤差以及理論方法誤差。從我們多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以得知，一個(gè)具體的誤差我們并不能很精確的把它歸到哪兒一類，因此可以說上面所說的分類不是十分精確。但是有一點(diǎn)我們是可以確定的，那就是系統(tǒng)誤差往往是有規(guī)律產(chǎn)生的，而且我們通常能夠預(yù)知以及掌控出現(xiàn)的原因。2.偶然誤差：接下來我們解釋一下偶然誤差，我們還可以把偶然誤差叫做隨機(jī)誤差。我們?cè)诃h(huán)境以及條件不變的情況下經(jīng)過多次對(duì)特定不變的被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量得出的數(shù)值，然而得出的這些數(shù)值的

36、變化是沒有規(guī)律的。3.粗大誤差：最后我們來說一說粗大誤差這個(gè)概念，粗大誤差顧名思義就是獲得的數(shù)值與真實(shí)值相差很大。我們可以列舉幾個(gè)事例說說，像是計(jì)算產(chǎn)生的誤差、我們記錄時(shí)記錯(cuò)產(chǎn)生的誤差等等。對(duì)于粗大誤差我們我們只能認(rèn)真的去進(jìn)行測(cè)量以盡可能的去避免粗大誤差的產(chǎn)生，還有關(guān)于粗大誤差我們不能夠找出其規(guī)律。用壓電式壓力傳感器測(cè)壓的測(cè)量系統(tǒng)的物理量轉(zhuǎn)換過程如下：圖3-2測(cè)量系統(tǒng)的物理量轉(zhuǎn)換過程其中：AVL8QP3000型壓電傳感器的儀器誤差A(yù)VL3059電荷放大器的誤差12位A/D轉(zhuǎn)換板的轉(zhuǎn)換精度該測(cè)量系統(tǒng)誤差：即 用應(yīng)變式壓力傳感器測(cè)壓的測(cè)量系統(tǒng)的物理量轉(zhuǎn)換過程如下：圖3-3壓力傳感器測(cè)壓的測(cè)量系統(tǒng)的

37、物理量轉(zhuǎn)換過程其中：BPR-2/100型應(yīng)變式壓力傳感器的儀器誤差：e1S2%CDV-110A型應(yīng)變儀的線性誤差e2S=±0.1%12位A/D轉(zhuǎn)換板的模數(shù)轉(zhuǎn)換精度該測(cè)量系統(tǒng)也是串聯(lián)式測(cè)量系統(tǒng)，因此其測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度泵端壓力以及嘴端壓力的波形是由壓電式壓力傳感器測(cè)出來的，而且兩者分別與用應(yīng)變式壓力傳感器測(cè)壓的殘留壓力波形迭加，得到的泵端壓力，嘴端壓力的測(cè)量精度：3.2 殘留壓力測(cè)量裝置接下來我們介紹兩種等流體參量的測(cè)量，一種是壓力另一種是流量，這兩種等流體參量的測(cè)量應(yīng)用于大量的工程界，這對(duì)于我們學(xué)機(jī)械的來說也是必不可少的一部分。之后我們可以把上面兩種做成測(cè)量?jī)x器，我們來介紹一下測(cè)量?jī)x

38、器的原理以及結(jié)構(gòu)，他們兩者會(huì)有較大的不同。他們的原理以及結(jié)構(gòu)是這樣的，他們需要使被測(cè)對(duì)象的壓力以及流量變成我們可以感應(yīng)的元素，這個(gè)元素我們把它叫做中間機(jī)械量，然后我們?cè)賹⒅虚g機(jī)械量變成電量以便用對(duì)應(yīng)的傳感器能夠識(shí)別出。還有一點(diǎn)使我們應(yīng)該指出說明的，我們測(cè)量壓力以及流量的儀器的精確度與自身的相關(guān)，而且還和由傳感器、連接管道等組成的流體系統(tǒng)的特性有關(guān)12。3.2.1 殘留壓力測(cè)量裝置的原理接下來我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量裝置，我們要用這個(gè)測(cè)量裝置來對(duì)殘留壓力進(jìn)行測(cè)量。我們來談?wù)勗O(shè)計(jì)的首要想法，首先我們要瀏覽豐富的相關(guān)書籍，然后再根據(jù)噴油泵來制定具體的測(cè)量裝置。壓力表以及傳感器能夠獲得供油結(jié)束后高壓油管中

39、的殘留壓力，這是由于柱塞上的環(huán)槽導(dǎo)致測(cè)量油路和高壓油管一樣。觀察壓力的方式有兩種，一種是直接獲取壓力表的表盤上的值，另一種是我們通過看看壓力的改變規(guī)律。由傳感器采集、信號(hào)轉(zhuǎn)換儀轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理儀記錄下來的壓力波形，可以得到在一定工況下，一段凸輪軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)壓力波動(dòng)的情況13。3.2.2 相位調(diào)整我們首先轉(zhuǎn)一下油泵凸輪軸，然后再這個(gè)缸就可以回到開始供油的地方，從而我們才能測(cè)得與油泵相連接的高壓油管的殘留壓力，接下來我們?cè)俎D(zhuǎn)一下測(cè)量裝置。剩下的就是需要用聯(lián)軸節(jié)把油泵試驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力輸出端和油泵凸輪軸分別與殘留壓力測(cè)量裝置傳動(dòng)軸的兩端相連接。也就是說，我們就可以說我們對(duì)應(yīng)了兩者的相位，分別是油泵的相位與殘留

40、壓力測(cè)量裝置的相位。3.2.3 測(cè)量線路接下來我們首先談?wù)剳?yīng)變效應(yīng)，說到應(yīng)變效應(yīng)我們必須先解釋一下應(yīng)變式傳感器。應(yīng)變式傳感器是用來測(cè)量殘留壓力的，它是傳感器的一種。然后我們就可以述說一下應(yīng)變效應(yīng)了，當(dāng)其的電阻值產(chǎn)生改變的時(shí)候，這是由于使導(dǎo)體發(fā)生機(jī)械變形，我們就把這種現(xiàn)象叫做應(yīng)變效應(yīng)。在我們生活中我們常常用金屬絲來作為應(yīng)變片，其電阻絲電阻變化率在彈性范圍內(nèi)可用下式表示： 式中k為常數(shù)，其值約在.1.63.6之間； 為應(yīng)變。此式表示金屬電阻絲電阻變化率與應(yīng)變成線性關(guān)系，而應(yīng)變靈敏系數(shù)k即為此直線的斜率，這就是電阻應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變的理論基礎(chǔ)。我們來述說一下應(yīng)變片的問題，應(yīng)變片是一種敏感元件，它在對(duì)構(gòu)件

41、進(jìn)行測(cè)量時(shí)會(huì)發(fā)生形狀上的變化。在我們現(xiàn)實(shí)實(shí)踐中溫度的改變會(huì)對(duì)應(yīng)變片會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的影響，因此我們?cè)趯?duì)應(yīng)變式傳感器的溫度補(bǔ)償這個(gè)情況非常的重視，也正因?yàn)闇囟鹊母淖儗?dǎo)致應(yīng)變片的電阻與應(yīng)變不能夠出現(xiàn)我們所想要看到的單值函數(shù)的現(xiàn)象。截止到現(xiàn)在我們普遍使用的變壓式壓力傳感器有一下幾種形式，一種是管式，另一種是平膜式，然后還有一種是懸鏈膜片-應(yīng)變筒式。以上這幾種形式的傳感器有一樣的工作原理，首先應(yīng)變片是貼在彈性敏感元件上，然后其應(yīng)變片通過感受周圍的壓力變化來測(cè)量流體的壓力。我們?cè)O(shè)計(jì)所使用的傳感器形式是懸鏈膜片-應(yīng)變筒式，傳感器使用的型號(hào)是BPR-2/100型，我們之所以選擇這種形式的傳感器是有原因的，下面我

42、們述說下它的工作原理。由于流體壓力作用于傳感器的膜片導(dǎo)致圓筒片發(fā)生形變。我們接著來介紹一下圓筒片的結(jié)構(gòu)，我們上述所說的應(yīng)變片就把它順著軸的方向放在了圓筒薄壁部分的外表面上，然后再與測(cè)量電路相連接，在上述兩者中間還要有補(bǔ)償片以及工作片搭在一起的半橋。就這樣后我們就能獲得輸出的電壓值。我們上述所說的膜片可以分具體分為兩部分，一種是內(nèi)部分，另一種是外部分。我們都知道膜片具有較弱的抗彎強(qiáng)度，而且它的徑向具有懸鏈線形的剖面。因此我們可以得到應(yīng)變筒的軸向壓應(yīng)變：式中:P被測(cè)壓力（Pa）A應(yīng)變筒的橫截面積（m2）E應(yīng)變筒材料的彈性模量（N/ m2）A1承壓膜片的有效工作面積（m2）我們?yōu)榱思訌?qiáng)傳感器的靈敏度

43、，我們需要提高有效工作面積，這就需要我們把加大應(yīng)變筒的外徑，然而這也導(dǎo)致了提高了與膜片的接觸面積，這所有的情況都是在外殼內(nèi)徑不變時(shí)。由于上述的情況還需要我們值得注意的是溫度的影響，因此我們應(yīng)該使大圓面積的稍微比小圓面積大，這樣一來也就使承壓面積減少。我們總結(jié)一下以上所有的東西可以讓我們知道把應(yīng)變儀器接收到的微應(yīng)變量變成電信號(hào)傳遞到數(shù)據(jù)處理器中，然后再進(jìn)行一下數(shù)字量與模擬量的相互轉(zhuǎn)化，這樣我們就可以獲得最后測(cè)得的壓力值14。我們由上文闡述中可以獲得兩種組合方式，一種是并聯(lián)組合，另外一種是串聯(lián)組合。接下來我們分析一下兩種組合的各個(gè)優(yōu)缺點(diǎn)。首先串聯(lián)組合中阻抗大且較小的時(shí)間常數(shù)、輸出較大的電壓、較小的

44、電容，因此串聯(lián)組合非常適合測(cè)量電路輸入阻抗非常大以及輸出信號(hào)的情況。然后說一下并聯(lián)組合，并聯(lián)組合正好與串聯(lián)相反，因此適合輸出的場(chǎng)合。我們?yōu)榱顺浞钟行У陌褖弘娦?yīng)的好處淋漓盡致的用在傳感器上，還要把電荷放大器配合壓電傳感器的使用，因此我們必須整一個(gè)放大器放在前面，這些都是為了減小電纜長(zhǎng)度對(duì)傳感器靈敏度的影響。我們可以把壓電傳感器看做成電源，這需要使用電荷放大器作為前提。電荷放大器具有高增益以及反饋電容Cf的運(yùn)算放大器。假設(shè)省去電阻R，那么它的等效電路就跟下圖所示的一樣：圖3-4等效電路圖圖3-2中A為運(yùn)算放大器，其開環(huán)增益為A，Cf為反饋電容。通過上圖我們可以知道這個(gè)放大器由負(fù)反饋電路并聯(lián)一個(gè)電

45、壓，假如我們?cè)诜糯笃鬏斎攵诉@個(gè)角度看來，那么它相當(dāng)于輸入端阻抗和Cf（1+A）的反饋輸入阻抗并聯(lián)。我們還可以看出為了提高輸入回路的時(shí)間常數(shù)，我們只能通過壓電傳感器向外界發(fā)出電荷，然后就可以給全部的電容充電，因此這個(gè)時(shí)候的反饋電容Cf也就在輸入端提高了（1+A）倍，此時(shí)放大器輸入端的電壓為為：e當(dāng)A遠(yuǎn)大于1時(shí) ： 放大器的輸入電壓eO為：式中的負(fù)號(hào)表示本極的輸出與輸入極性相反。從上面的公式我們還可以知道，放大器的輸出不受電聯(lián)分布Cc和放大系數(shù)他倆的之約，而是只受反饋電容量還有電荷量的影響，我們可以知道這個(gè)性質(zhì)是電荷放大器的重要的有點(diǎn)。3.2.4 校驗(yàn)壓電壓力傳感器我們首選需要做的是標(biāo)定變壓式壓力

46、傳感器，這個(gè)我們可以使用活塞式壓力計(jì)來確定就可以了。接下來我們還需要標(biāo)定壓電式傳感器，這個(gè)我們可以按照目前我們使用的雅典觸感器的靈敏度值來確定。在接下來需要我們做的是我們首先把應(yīng)變式傳感器和壓電式傳感器進(jìn)行串聯(lián)，再次，我們把串聯(lián)好的上述兩者連接在高壓油管的嘴端，然后按照附表中的那樣整理好。我們測(cè)量得出的油泵轉(zhuǎn)速為800RPM。壓電式傳感器測(cè)得的最高壓力：PPMAX=26.159MPA應(yīng)變式傳感器測(cè)得的最高壓力：PSMAX=25.250MPA兩者的相對(duì)誤差為：3.2.5 相關(guān)油管嘴端壓力與針閥壓力室壓力接下來我們談?wù)勧橀y壓力室壓力以及還有還要敘述一下與油管嘴端壓力的關(guān)系。首先我們要闡述一下他們兩

47、者的相位差是不同的，這是因?yàn)樵诟邏河吐分械膫鞑サ膲毫Σㄔ斐傻?。但是上述中所說的他倆隨著負(fù)荷以及轉(zhuǎn)速的改變而在趨勢(shì)上大概上一樣15。3.3 本章小結(jié)本章主要介紹了測(cè)量系統(tǒng)的概述，從測(cè)量原理的介紹到測(cè)量裝置的選用，而且我們還很詳細(xì)的介紹殘壓測(cè)量裝置的工作原理。第4章 機(jī)械傳動(dòng)選用及設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 機(jī)械傳動(dòng)的選用我們現(xiàn)在來談?wù)剻C(jī)械傳動(dòng)的選用，通過上一章對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的概述以及我們對(duì)殘壓測(cè)量裝置原理和結(jié)構(gòu)的分析后可以基本上有了對(duì)機(jī)械傳動(dòng)該如何選擇。經(jīng)過重重的考慮我們最終選用圓錐直齒輪的一級(jí)傳動(dòng)，這是由于我們經(jīng)過對(duì)油管殘留壓力實(shí)驗(yàn)裝置的認(rèn)真考慮得出的結(jié)果。然后接下來我們使測(cè)試油泵和聯(lián)軸節(jié)、油泵試驗(yàn)臺(tái)和花鍵聯(lián)

48、軸器分別相連接。之所以這樣布置是由于我們充分考慮到使用上的方便以及結(jié)構(gòu)上的簡(jiǎn)單化等優(yōu)點(diǎn)。我們知道在機(jī)械全部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，齒輪機(jī)構(gòu)是我們最普遍使用的一種，相對(duì)于其他機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)有著不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。我們可以舉幾個(gè)例子來說說，像是具有較高的傳遞效率、具有比較穩(wěn)定的特點(diǎn)、使用的功率比較廣泛以及具有較長(zhǎng)的壽命，最優(yōu)良的性能是可以在任意兩軸間傳動(dòng)。但是齒輪機(jī)構(gòu)也有不好的地方，像是它需要較高的成本，對(duì)于制造和安裝都要求具有很好的精度。如下圖所示：圖4-1 圓錐齒輪的一級(jí)傳動(dòng)我們接下來談?wù)勫F齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其可以看做是一對(duì)節(jié)圓錐做純滾動(dòng)，這種機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)廣泛適合兩相交軸間的傳動(dòng)。我們把錐齒輪可以分為三類，分別是

49、曲齒、直齒以及斜齒，我們選用的是直齒錐齒輪。由上文的介紹我們選的是一級(jí)傳動(dòng)因此選用的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的直齒圓錐齒輪傳動(dòng)。4.2 主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算由我們?cè)O(shè)計(jì)的殘壓測(cè)量裝置的受力分析可知，我們的軸是傳動(dòng)軸。根據(jù)主傳動(dòng)軸上的零件以及零件的固定可得軸上零件裝配與軸的結(jié)構(gòu)圖傳動(dòng)軸上的零件圖與軸結(jié)構(gòu)圖：圖4-2主傳動(dòng)軸上零件圖與軸的結(jié)構(gòu)圖4.2.1 主傳動(dòng)軸的最小直徑：我們按照實(shí)際情況，選用45鋼作為傳動(dòng)軸的材料，傳遞功率為5KW，軸的轉(zhuǎn)速為1200RPM。傳動(dòng)軸只受轉(zhuǎn)矩的作用，可直接按許用切應(yīng)力設(shè)計(jì)其軸徑。有材料力學(xué)可知，實(shí)心圓軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：由此得到軸的基本直徑式中, d軸的直徑，mm； tT軸的扭剪

50、切應(yīng)力，MPa； T軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nmm； P軸傳動(dòng)的功率，k W； n軸的轉(zhuǎn)速，r/min； WT軸的抗扭剖面系數(shù)，mm3，其中WT=d3/160.2d3 許用扭剪應(yīng)力，MPa; C計(jì)算常數(shù)，取決于軸的材料及受載情況。查表得45鋼相應(yīng)得C值應(yīng)為118107綜合已知條件代入上式得 最小軸徑應(yīng)為17.7419.56扭矩計(jì)算：N.mm 考慮到軸上將布置鍵槽所以需將軸徑增大3%，然后將軸徑圓整。4.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）各軸段直徑的確定：滾動(dòng)軸承處軸段，=100mm.滾動(dòng)軸承選取30211，其尺寸為=100mm×180mm×37mm×34mm。：過渡軸段，=105m

51、m。：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求，=115mm。：低速機(jī)大齒輪處軸段，=110mm。：滾動(dòng)軸承處軸段，=95mm。（2）各軸段長(zhǎng)度的確定:由聯(lián)軸器的轂孔寬和箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，=220mm。：由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系等確定=64mm。：過渡軸段，=59mm。：軸環(huán)，=5mm。：低速極大齒輪處軸段，=95mm。：由滾動(dòng)軸承及裝配關(guān)系等確定，=64mm。4.2.3 軸的校核（1）計(jì)算齒輪受力，NN（2）作簡(jiǎn)圖如下各支點(diǎn)位置由軸上相關(guān)尺寸確定。（3）計(jì)算軸的支反力、水平支反力： N （4-1） N （4-2）垂直面支反力： N （4-3） N （4-4）（4）軸的彎矩計(jì)算：截面處的水平

52、彎距： N·mm （4-5）截面處的垂直彎距： N·mm （4-6） 截面處的合成彎距： （4-7） = =184390.89 N·mm（5）作彎矩圖（6）按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度，取，則有 （4-8）MPa ，故強(qiáng)度足夠。圖4-1 軸的力學(xué)模型及彎矩、轉(zhuǎn)矩圖4.3 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1 圓錐齒輪的參數(shù)計(jì)算： 軸的交角: 根據(jù)實(shí)際工況及經(jīng)驗(yàn)值定 分度圓錐角(節(jié)錐角) 模數(shù)(大端)m由經(jīng)驗(yàn)確定m=1 分度圓直徑d 齒頂高h(yuǎn)a 查表得 齒根高h(yuǎn)f 全齒高h(yuǎn) 齒頂圓直徑da 齒根圓直徑df 錐距(節(jié)錐長(zhǎng))R 齒頂角a 正常收縮齒 齒根角 =0.0386 齒

53、頂錐角a 正常收縮齒° 齒根錐角f 齒寬b 根據(jù)實(shí)際工況取6 齒頂高投影n 齒寬的投影e 取4 從錐頂?shù)酱蠖送鈭A的距離A 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求取21 從支承端面到大端外圓的距離M 根據(jù)結(jié)構(gòu)定為10 齒輪厚度H 周節(jié)p 4.3.2 圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算：齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算公式： 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 齒面接觸疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算公式齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式4.4 花鍵聯(lián)軸器的計(jì)算根據(jù)實(shí)際工況選定花鍵聯(lián)軸器的齒數(shù)Z=86m=0.5 標(biāo)準(zhǔn)壓力角為30°,選用30°的圓齒根1.分度圓直徑 2.基圓直徑: D查表得 cos30°3.齒距P 4.花鍵作用齒厚上偏差查GB/T3478.1表23、圖3得 5.花鍵大徑基本尺寸Dee 6.外花鍵大徑上偏差查GB/T3478.1為-0.0437.外花鍵大徑公差查GB/T3478.1表25為0.1 花鍵的下偏差為-0.1438.外花鍵漸開線起始圓直徑最大值 綜合以上結(jié)果代入上式得花鍵小徑基本尺寸:10.30°圓齒根Die 11.外花鍵小徑公差取 同大徑:基本齒厚S 12.作用齒厚最大值13.實(shí)際齒厚最小值查GB/T3478.1 實(shí)際齒厚最大值Smax 查GB/T3478.1續(xù)表8 15.實(shí)際作用齒厚最小值 16.齒形裕度 17.齒根圓最小曲率半徑 18.查GB