CL71离合器试验台传动系统设计

1、目录摘 要3ABSTRACT40 引言51汽车试验简介72试验台实例分析82.1制动器试验台92.2变速箱试验台102.3离合器试验台113离合器试验台的方案设计133.1试验工况的选择133.2离合器试验台总布置164离合器实验台的系统组成174.1动力系统184.1.1电动机型式的选择184.2传动系统204.2.1传动方式的选择204.2.2齿轮类型的选择234.2.3变速方式的选择255结构设计与计算265.1电机型号与安装265.2减速器设计及计算275.3联轴器选择375.4电磁离合器选择386结论407参考文献428译 文439原文说明54摘 要离合器是汽车的重要零部件，而国内离

2、合器的发展尚不成熟，缺乏自主开发的核心技术，因此，对于离合器的研究有着很大的意义。离合器的性能指标的好坏直接关系到汽车整体的质量，离合器试验台是离合器开发与性能改进的重要手段和主要设施。本文进行了摩擦盘离合器实验台的传动系统进行了设计。选择了动机最多工作的转速作为测试转速并根据此转速与所选发动机转速设计了试验台上的减速箱。使得试验台能够模拟离合器的实际工作情况，具有调整机构，通过调节，可测试多种工况下的离合器，并且可以对离合器进行可靠性测试。离合器试验台的结构比较典型，其测试方法具有代表性，其试验过程设计测试技术的许多方面，对离合器试验技术研究有一定的实际意义。关键词：离合器 试验台 传动系统

3、The Transmission of the Clutch Test-beds design ABSTRACTThe automotive clutch is an important part in the development of domestic premature clutch. The lack of self-developed core technologie, therefore, it has a clutch of great significance.Clutch performance indicators have a direct bearing on the

4、 overall vehicle quality, clutch clutch test rig is an important development and performance improvement tools and major facilities. This article has been test-bed friction disc clutch transmission is designed.Choose the motivation to work up to speed as the test speed and speed based on this design

5、 with the selected engine speed gearbox test Makes the clutch test rig to simulate the actual work, with the adjustment of institutions, by regulation, the clutch can test a variety of conditions, and can test the reliability of the clutch.Clutch test-bed structure is typical representativeof its te

6、sting methods, the test process designmany aspects of testing technology, test technology for the clutch has some practical significance.Key words: test-bed friction disc clutch TransmissionSUES CL71离合器试验台传动系统设计王垚辉 0 引言 进入21世纪以来，我国汽车产业高速发展，形成了多品种、全系列的各类整车和零部件生产及配套体系，产业集中度不断提高，产品技术水平明显提升，已经成为世界汽车生产大国

7、。随着私人消费的兴起，轿车需求量开始迅速攀升，并成为推动中国汽车发展的一股重要力量。中国在全球汽车产业中的地位也逐渐上升。如果没有强大的汽车产业，就不大可能具有强大的国家经济实力,汽车产业在某种意义上成为衡量一国经济实力的重要指标1。汽车制造业的发展对中国经济的进步有着实实在在的重大推动作用。汽车产业作为许多发达国家的支柱产业，成为制造业增加值和资本形成的主要来源，并且联动众多相关产业和容纳大量的劳动力就业。正是由于作为加速器的汽车产业的强力推进，发达国家和发展中国家才得以迅速完成工业化，为进入后工业社会奠定了坚实的物质基础和工业力量2。在工业化中期到进入后工业社会之前，一个国家实力的增强，尤

8、其是大国，在很大程度上取决于汽车工业的发展水平。汽车工业之所以能够发挥这样的战略作用，其主要原因在于汽车工业能够直接促进产业结构的升级，提高整个制造业系统的生产效率3。虽然中国正在由汽车大国向汽车强国迈进，产销量是世界第一，但是这并不能掩盖我国汽车行业自身存在的一些问题，并没有缩短我们在核心技术、质量安全标准等方面与发达国家汽车产业间的距离。其原因主要就在于自主开发能力弱，核心技术仍然为汽车跨国集团所掌控，自主发展尚缺乏话语权4。因此，中国首要任务就是自主开发，关键是要有自主知识产权和自己的核心技术。汽车从启动到行驶的整个过程中，经常需要使用离合器。它安装在发动机与变速器之间，汽车从启动到行驶

9、的整个过程中，经常需要使用离合器。它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起步，便于换档和减少换档时的冲击；防止变速器等传动系统过载，起到一定的保护作用。离合器类似开关，接合或断离动力传递作用，任何形式的汽车都有离合装置。因此，对汽车离合器系统试验台的研究具有特别重要的意义。在设计离合器试验台时,它的传动系统无疑是很重要的。传动系统就是将动力机的运动和动力经过一定的变换后传递给执行机构或执行构件的中间装置传动系统。传动系统通常由若干基本传动机构通过一定的方式组合而成，它在动力机与执行机构或执行构件之间形成一个传动联系。传动系统就是要把动力机产生的机械能传送到执行机构上去的中间

10、装置。以传递动力为主的传动又称为动力传动，以传递运动为主的传动（如控制传动）称为运动传动。传动系统的作用是，降低或增高动力机的输出速度，以适合执行机构的需要；用动力机进行调整不经济或不可能时，采用变速传动来满足执行机构经常变速的要求；把动力机输出的转矩，变换为执行机构所需要的转矩或力；把动力机输出的等速旋转运动，转变为执行机构所要求的，其速度按某种规律变化的旋转或非旋转运动；实现一个或多个动力机械驱动若干个相同或不相同速度的执行机构；受机体外形、尺寸的限制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与动力机直联时，也常需用传动装置联接。所以，传动系统对于离合器试验台的设计是十分有必要。1汽车试验简介在

11、实际使用环境中、专用试验场中或室内试验台上，按照预定程序对汽车或其零部件、材料等进行的试验，用以判明汽车的技术特性、可靠性、耐久性和环境适应性。早期，汽车仅在完成总装后作短途试验性行驶，以检查其质量。以后对新研制的汽车，在定型前先对若干辆样车进行长距离（各几万至十几万公里）的道路试验。有些汽车制造厂在厂区附近修建专用的试验路段（包括不同路面和坡道）。1924年，美国通用汽车公司在米尔福德市建立了一个专用的汽车试验场。随后，美国和欧洲的汽车公司都先后自建试验场。世界上已有面积 1003500公顷的大小试验场60余处。除了对整车进行试验外，各大汽车厂和专业生产厂还利用室内试验台对主要部件如发动机、

12、化油器、离合器、变速器、驱动轴、转向机、制动器等进行性能、效率、可靠性、耐久性和其他项目的试验。70年代以来，由于模拟理论和电子计算机技术的发展，又研制出由电子系统控制的、模拟实际行驶情况的零部件试验台和整车试验台，原来需要在试验场上试验的许多项目便可在试验室内进行，不但缩短了试验时间而且还能获得可靠的和可比性很高的试验结果。但由于汽车使用条件复杂，最终仍以实际使用的结果和使用者的反映为依据。因此，试验台、试验场试验必须与实际使用的结果相互验证，找出二者之间的当量值。汽车在不同的道路、地理和气候条件下使用，它的性能、效率、可靠性和耐久性等不能只依靠计算，而必须经过试验证实。如果汽车在投入大量生

13、产后，再发现因设计、工艺或采用的材料不当而出现普遍性的缺陷或损坏，工厂和使用者都会蒙受极大的损失。汽车试验可按试验目的、试验对象、试验方法分为三类。按试验目的可分为：（1）质量检查试验、（2）新产品定型试验、（3）科研性试验。按试验对象可分为：（1）整车试验、（2）机构及总成试验、（3）零部件试验。按试验方法可分为：（1）室内台架试验、（2）室外道路与田间试验、（3）试验场试验。汽车试验又可分为三大阶段，试验准备阶段、试验实施阶段及试验总结阶段。其中试验准备阶段又可分为以下几方面1.制定试验大纲2.仪器设备准备3.人员设备和记录表格准备。2试验台实例分析汽车工业是融合机械、电子、冶金、材料等各

14、行各业的先进技术于一身的典范，它在国民经济中占有很重要的地位。近年我国汽车行业发展迅猛，在我国努力赶超世界先进水平的过程中，汽车各个零部件的设计、制造、试验是一个重要的不可或缺的环节。零部件的疲劳寿命试验是汽车研究、设计以及生产过程中重要的组成部分，它能测定汽车零部件的各项性能数据。在研究设计过程中，用试验来检验设计的正确性与合理性；对于发现的问题，通过测试找出存在问题的本质和规律，提供改进的方向和依据；在生产过程中，通过测试检验产品的质量。模拟试验台就是对所要试验的零部件，然后模拟它的实际工作状态。这样得到的信息会比较准确。2.1制动器试验台为了检测制动器的综合性能，必须在专门的制动器试验台

15、上对所设计的制动器进行模拟实验。吴海超设计的鼓式制动器试验台其结构如图2.1所示，制动器试验台一般有安装了飞轮组主轴、驱动主轴旋转的电动机、底座、施加制动的辅助装机以及测量和控制系统等组成。试验台工作时，电动机拖动主轴的飞轮旋转并达到与设定的车速相当的转速，被实验的制动器安装在主轴的一端，电动机断电同时施加制动，制动器工作时会使主轴减速，当满足设定的结束条件时就完成一次制动。在实际制动过程中，驾驶员踩下制动踏板，通过推杆和制动主缸活塞使制动主缸内的油液在一定压力下流入轮缸，油液推动两个制动轮缸活塞，使两制动蹄绕支撑销转动，上端向两边分开而以其摩擦衬片压紧在制动鼓的内圆上。这样，不旋转的制动蹄就

16、对旋转的制动鼓作用一个摩擦力矩其方向与车轮旋转方向相反。制动鼓将该力矩传到车轮后，由于车轮与路面间的附着作用，车轮对路面作用着一个向前的切向力，路面对车轮作用一个向后的反作用力，即制动力。制动力由车轮经车桥和悬架传给车架及车身，迫使汽车产生一定的减速度。该试验台只可模拟制动器的制动情况无法模拟车辆行驶时的车轮对路面的切向力。图2.1制动器试验台2.2变速箱试验台李凤娥、冯彦锋设计的变速箱试验台分别由驱动系统、加载系统和控制系统等部分组成。控制系统的电柜包括主配电柜、启动柜、电源补偿柜、加载逆变柜。其结构如图2.2所示。其工作原理为本试验台是六挡变速箱总成加载试验用的设备，通过输入电动机驱动，直

17、流电力加载测功机加载，来模拟六挡变速箱总成的工作环境，实现对六挡变速箱总成模拟驱动试验。整个装置由输入电动机提供驱动力，直流电力加载测功机提供负荷。输入转矩转速传感器、输出转矩转速传感器分别安装在六挡变速箱总成的输入端的前方和输出端的后方，直接测量输入六挡变速箱总成和输出六挡变速箱总成的转矩、转速和功率。对这些数值进行比较。从而掌握六挡变速箱总成的质量情况。变速箱是通过不同的齿轮组啮合来变换齿轮比，从而改变输出的转速，动力由输入轴传递到输出轴。该试验台不可模拟实际运行中的变速箱的工况，通过输入电动机驱动，直流电力加载测功机加载，来模拟六挡变速箱总成的工作环境，实现对六挡变速箱总成模拟驱动试验，

18、但不可模拟换挡工况。图2.2变速箱试验台1.输入电动机 2.增速箱 3.输入转矩转速传感器 4、8.承载轴承座 5、7.十字轴式万向联轴器 6.六档变速箱总成 9.输出转矩转速传感器 10.离合器11.直流电力加载测功机2.3离合器试验台张邦成，方勇等人所设计的离合器试验台由主机、控制系统、检测系统这三大部件组成。主机是对离合器综合性能进行检测的基础，控制和检测系统分别完成试验工作的控制与性能检测。试验台主机结构如图3.3所示。其工作原理为直流电机和减速器作为驱动装置，被测离合器的压盘总成与其紧密相连一起旋转；利用步进电机控制离合器操纵机构实现离合器的接合与分离，通过改变步进电机的方向与脉冲信

19、号来调节离合器的接合、分离速度及位移；惯量盘用于模拟汽车的惯性，磁粉制动器用于模拟道路的阻力矩且在停机时提供制动力矩，可通过改变惯量盘和道路阻力矩的大小来模拟不同离合器的使用工况；通过更换花键轴组件可对不同规格的离合器进行综合性能测试。在离合器的工作过程中，当离合器接合，则发动机发出的转矩。通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用，传给从动盘。当离合器分离时，飞轮及压盘与从动盘等脱离接触，中断动力传递，只要离合器操纵机构能达到驾驶员控制离合器的状态情况。该试验台可以模拟汽车行驶时离合器的实际工况，其通过磁粉制动器用于模拟道路的阻力矩且在停机时提供制动力矩，通过改变惯量盘和道路阻力矩的大小来模拟不

20、同离合器的使用工况。图2.3离合器试验台1.直流电机 2.减速器 3.电动滑台及驱动机构 4.集流环及转速传感器5.测力传感器 6.温度传感器 7.被测离合器 8.离合器操纵机构 9.分离套筒 10.扭矩转速传感器 11.惯量盘 12.床身及附属部件 13.磁粉制动器3离合器试验台传动系统的方案设计3.1试验工况的选择按照汽车燃油经济性测试和排放性能测试国家技术标准规定的15工况4循环（图3.3），在每一城市市区工况循环中，汽车行驶的总有效时间为195秒，共运行4个循环（图3.3 a）。另外再增加一个市郊工况循环（图3.3 b），其中的最高车速规定为120 km / h ，有效时间仅为15秒。

21、由于试验台测试转速参照上海通用汽车公司生产的乐风轿车发动机转速，因此由车速换算为试验台转速时，需要考虑汽车配置的轮胎外径、减速器减速比和变速器的速比。根据上海通用汽车公司的资料，这种车型的减速比为3.875，配置的变速器为五速变速器，其各档速比见表3.1，轮胎规格为195/65R15。a 市区工况b 市郊工况图3.1 国家技术标准规定的排放性能测试工况表3.1 五速变速器各档速比档位速比符号速比1档it，13.6652档it，21.9993档it，31.4074档it，41.0005档it，50.472倒档it，倒4.096虽然按车速换算为发动机转速时结果并不唯一，而且动力平衡情况实际是不断变

22、化的，但作为试验，不可能包括全部工况，只能按典型运行情况设计试验。考虑到汽车起步与换档，换算时，较低的车速分别按1档、2档、最高档和次高档分别计算；高速时，以最高档或次高档计算。由车速换算为发动机转速按下式计算：式中：n 为发动机转速，r.p.m；V 为汽车速度，km / h；D 为轮胎外径，m；ir 为汽车减速器减速比；it，j 为汽车变速箱各档的速比，j = 1，2，3，4，5。现有ir = 3.875按照轮胎型号的含义，195/65R15型轮胎的轮辋直径为15英寸，扁平率为0.65，轮胎断面宽度为195 mm，故由车速换算得到的不同档位的发动机转速，见表3.2。表3.2 由车速换算得到发

23、动机转速车速 ( km / h )发动机转速 ( r.p.m )1档2档3档4档5档151780970/30356019401367971/50/228022781619764120/546638851834车辆行驶时通常用直接档或超速档，故车速为15 km / h时3档、4档和5档下的发动机转速可能性不大，同样，车速为30 km / h时5档的发动机转速也不大可能；而车速为50 km / h时，车辆又不可能长期以1档和2档行驶；当车速达120 km / h时，3档和4档的发动机转速主要在换档时出现。由上表可见2000 r.p.m左右时的发动机转速是发动机最多工作的转速，所以在试验台设计中选用

24、2000 r.p.m对离合器进行试验。而根据任务书要求试验台最高转速为3000转/分，所以使用减速器。3.2离合器试验台总布置据离合器试验台设计任务、功能设计和选型，通过讨论选择最终确定试验台总布置，如图3.4和3.5所示图3.2离合器试验台正视尺寸布置图图3.3离合器试验台俯视尺寸布置图4离合器实验台的系统组成离合器试验台由动力系统、传动系统及加载系统三大部分组成。离合器试验台通过动力系统提供整个试验台在运行时所需动力。传动系统则将电动机发出的转速传递给被测离合器。加载系统通过产生制动转矩对离合器进行模拟制动效果以此来模拟车辆实际运行中离合器受到的阻力矩。4.1动力系统 4.1.1电动机型式

25、的选择首先从我国常用的几种电动机中选择一种，通过查阅机械设计手册可知，从同种类型中选择适合使用的一种。根据汽车的转动速度，可以模拟在实际中的转动力矩，通过电动机代替发动机提供动力源，有利地实现离合器在转动中分离的工作过程，能充分完成实验台所要设计的效果。通过以下几种电动机进行比较，从中选取最适合实际需要的一种。1.异步电机异步电机是感应电机，定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场。通电启动后，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，即旋转磁场与转子存在相对转速，

26、并与磁场相互作用产生电磁转矩，使转子转起来，实现能量变换。根据我国设计的Y系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭扇冷电动机，其机构简单，工作可靠，价格低廉、维护方便、。适用于不宜燃、无腐蚀性气体和特殊要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等，由于启动性能较好，也适用于某些要求启动转矩较高的机械，如压缩机等，在经常启动、制动和反转的场合，要求电动机转动惯量小和过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机YZ型（笼型）YZR型（绕线型）2.同步电机同步电动机是属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步电动机。正由于

27、这样，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功率因数的。同步电机可以通过调节励磁电流使它在超前功率因数下运行，有利于改善电网的功率因数，因此，大型设备，如大型鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机等，常用同步电动机驱动。低速的大型设备采用同步电动机时，这一优点尤为突出。此外，同步电动机的转速完全决定于电源频率。频率一定时，电动机的转速也就一定，它不随负载而变。这一特点在某些传动系统，特别是多机同步传动系统和精密调速稳速系统中具有重要意义。同步电动机的运行稳定性也比较高。同步电动机一般是在过励状态下运行，其过载能力比相应

28、的异步电动机大。3.变频电机变频电机采用高分子绝缘材料及真空压力浸漆制造工艺以及采用特殊的绝缘结构，使电气绕组采用绝缘耐压及机械强度有很大提高，足以胜任马达之高速运转及抵抗变频器高频电流冲击以及电压对绝缘之破坏。平衡质量高，震动等级为R级（降振级）机械零部件加工精度高，并采用专用高精度进口轴承，可以高速运转。强制通风散热系统，全部采用进口轴流风机超静音、高寿命，强劲风力。保障马达在任何转速下，得到有效散热，可实现高速或低速长期运行。对普通异步电动机来说，在设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数。而变频电动机，由于临界转差率反比于电源频率，可以在临界转差率接近1时直接启动，

29、因此，过载能力和启动性能不在需要过多考虑，而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。通过比较和论证，选用三相异步电动机主要考虑是，在实际的应用方面，实验台上的使用是通过教学和科研来使用的，不是在实际生活中使用，使用上的要求不一定像理论上那么高，且异步电机结构简单，制造方便，运行性能好，并可节省各种材料，价格便宜。4.2传动系统4.2.1传动方式的选择1.齿轮传动齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。如图4.1所示。图4.1 齿轮传动示意图按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。

30、齿轮传动是指用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递任意两轴之间的运动和动力。齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。齿轮的失效形式：齿轮折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形。2.带传动带传动采用啮合型V带传动。V带的横截面呈等腰梯形，传动时,V带的两个侧面和轮槽接触。槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。V带传动的传动比大，结构紧凑。带传动会由于带的弹性变形引起弹性滑动。带传动经过长期磨损后张紧力会有所影响，张尽力不够或皮带包角不够

31、都会影响试验的准确性。如图4.2所示。皮带轮传动的优点有：皮带轮传动能缓和载荷冲击；皮带轮传动运行平稳、低噪音、低振动；皮带轮传动的结构简单，调整方便；皮带轮传动对于皮带轮的制造和安装精度不象啮合传动严格；皮带轮传动具有过载保护的功能；皮带轮传动的两轴中心距调节范围较大。皮带传动的缺点有：皮带轮传动有弹性滑动和打滑，传动效率较低和不能保持准确的传动比；皮带轮传动传递同样大的圆周力时，轮廓尺寸和轴上压力比啮合传动大；皮带轮传动皮带的寿命较短。各类机械设备的皮带轮的直径等尺寸都是自己根据减速比配的，根据工作转速与电机的转速自己设计。图4.2 带传动示意图3.链传动链传动制造与安装精度要求较低，成本

32、低。但是链传动运转时候不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后容易发生跳齿，工作时有噪声，不适合高速传动。如图4.3所示。图4.3 链传动示意图由于电机与减速器间的距离不大，故不采用链传动，且链传动磨损后容易发生跳齿，会导致卡死并损坏试验台。虽然结构紧凑，传递稳定，但是磨损后会发生弹性变形，影响了试验的准确性甚至会破坏试验台，带传动经过长期磨损后张紧力会有所影响，张尽力不够或皮带包角不够都会影响试验的准确性，所以也不取用。相比之下齿轮传动比较直接，虽然齿轮传动也会发生失效，但是可以从齿轮的材料等方面去解决那些失效问题。且齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。

33、相比之下齿轮传动更适合于此次的试验台设计。4.2.2齿轮类型的选择齿轮可按齿形、齿轮外形、齿线形状、轮齿所在的表面和制造方法等分类。 齿轮的齿形包括齿廓曲线、压力角、齿高和变位。渐开线齿轮比较容易制造，因此现代使用的齿轮中 ，渐开线齿轮占绝对多数，而摆线齿轮和圆弧齿轮应用较少。 在压力角方面，小压力角齿轮的承载能力较小；而大压力角齿轮，虽然承载能力较高，但在传递转矩相同的情况下轴承的负荷增大，因此仅用于特殊情况。而齿轮的齿高已标准化，一般均采用标准齿高。变位齿轮的优点较多，已遍及各类机械设备中。 另外，齿轮还可按其外形分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮 ；按齿线形状分为直齿轮、斜齿

34、轮、人字齿轮、曲线齿轮；按轮齿所在的表面分为外齿轮、内齿轮；按制造方法可分为铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮等。 齿轮的制造材料和热处理过程对齿轮的承载能力和尺寸重量有很大的影响。20世纪50年代前，齿轮多用碳钢，60年代改用合金钢，而70年代多用表面硬化钢。按硬度 ，齿面可区分为软齿面和硬齿面两种。 软齿面的齿轮承载能力较低，但制造比较容易，跑合性好， 多用于传动尺寸和重量无严格限制，以及小量生产的一般机械中。因为配对的齿轮中，小轮负担较重，因此为使大小齿轮工作寿命大致相等，小轮齿面硬度一般要比大轮的高。硬齿面齿轮的承载能力高，它是在齿轮精切之后 ，再进行淬火、表面淬火或渗碳淬火处理，

35、以提高硬度。但在热处理中，齿轮不可避免地会产生变形，因此在热处理之后须进行磨削、研磨或精切 ，以消除因变形产生的误差，提高齿轮的精度。相比之下使用硬齿面的斜齿轮更适合于此次的试验台设计。4.2.3变速方式的选择常见的三种变速：1.专门的变频电机，这个是利用变频器变频来实现对电动机的调速范围大且连续，精确度高。2.调速电动机，转速可以按照被驱动设备的要求在一定范围内进行调节变化的电动机。本身有若干个接线端子，通过调速开关控制不同的接线端子，来实现电动机在不同速度上的调节。这种调速是固定的，不能连续调速。常见的是双速电机高低两个档。3。接下来是变速箱，变速箱是装有变速机构的箱形部件。主要由齿轮和轴

36、组成。变速箱可依靠通过不同的齿轮组合产生变速变矩，也可依靠液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。或者是通过离合器来使 齿轮组合产生变速变矩，在这次实验中我们采用了第三种，使用离合器来变速变矩。 为了变速箱能够达到试验要求的转速，在变速箱内加入了电磁离合器。电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。电磁离合器可分为：干式单片电磁离合器，干式多片电磁离合器，湿式多片电磁离合器，磁粉离合器，转差式电磁离合器等。电磁离合器工作方式又可分为：通电结合和断电结合。通过通电和断电，可以控制齿轮的啮合方式，产生不同的齿轮组合，从而达到变速的目地。5结构设计与计算5.1电机型号为合理设计传动装置，根据

37、工作机主动轴转速要求和各传动副的合理传动比范围，可推算出电动机转速的可选范围，又根据任务书要求试验台功率为80Kw，试验台最高转速为3000转/分。于是选用80Kw的电动机型号：Y280M-2 额定功：90KW,见表5.1所示表5.1电机外型尺寸kw 外形尺寸 型号 功率 电压 L L1 L2 H H1 H2 H3 H4 H5 B1 B2 B3 Y280M-2903801860357 448 627 355 280 680 170 170 350 300 300 底座尺寸 B4 A1 A2 A3 A4 A5 d1 d2 340250 250 65841945718 24电动机尺寸：电动机的外型

38、及安装尺寸如表所示，查电机技术参考书。5.2减速器设计及计算1.运动参数及动力参数的计算（1）计算各轴的转数： 轴：n 轴： （2）计算各轴的功率：轴：轴： 2.计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为： 轴： 轴： 3.计算各轴的输出功率：由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：故：轴承轴承计算各轴的输出转矩：由于轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率：则：轴承轴承轴承轴承4.齿轮传动的设计：(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为45号钢调质，齿面硬度为250HBS，大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为200HBS。齿轮精度初选8

39、级(2)、初选主要参数 , 查表得齿宽系数=0.4(3）按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 确定各参数值载荷系数 取小齿轮名义转矩 材料弹性影响系数 区域系数 重合度系数 =许用应力 查得按一般可靠要求取=1 则 取两式计算中的较小值，即于是 = =96.64 mm(4)确定模数 =/96.64/32=3.02 取标准模数值=3(5) 按齿根弯曲疲劳强度校核计算 校核式中小轮分度圆直径=332=96mm齿轮啮合宽度=0.496=38.4mm复合齿轮系数=4.38 =3.95重合度系数 =0.25+0.75/1.69=0.6938许用应力 =410MPa =280Mpa 查表，取SF=

40、1.25 则 计算大小齿轮的并进行比较 取较大值代入公式进行计算 则有=69.19故满足齿根弯曲疲劳强度要求(6)几何尺寸计算 =332=96 mm =348=144 mm(7)验算初选精度等级是否合适齿轮圆周速度 =3.141003000/(601000)=15.7m/s选择8级精度合适。(8)另外两对齿轮 为方便计算,选择相同模数,由于齿轮比已知可得=120=60 =1805.齿轮轴的设计(1)按扭转强度估算轴的直径选用45#调质，硬度217255HBS轴的输入功率为=76.05KW 转速为=3000r/min查得，取c=118(2)确定轴各段直径和长度从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与

41、轴通过键联接，则轴应该增加5%，取D1=30mm，右起第二段直径取D2=35mm该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，30mm，则取第二段的长度L2=70mm。 右起第三段，选用花键轴承,那么该段的外径为D3=50mm，内径为D3=40mm，长度为L3=170mm。右起第四段，该段为齿轮轴段，取D4=52mm，长度取L4= 40mm。右起第五段，该段为台阶，D5=60mm，长度取L5= 5mm。右起第六段，该段为齿轮轴段，齿轮做在轴上，D5=36mm，长度取L5= 135mm (3)求齿轮上作用力的大小、方向 齿轮分度圆直径：=100mm作用在齿轮上的转矩为：=3.

42、52105 Nmm 求圆周力：=2/=23.52105/100=704N 求径向力=704=256.24N(4)轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：=/2 =352 N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则=0那么=62/124=128.12 N(5)弯矩右起第四段剖面C处的弯矩：水平面的弯矩：=62=93.93 Nm垂直面的弯矩：=62=34.19Nm合成弯矩： (6)转矩= /2=90.9Nm(7)当量弯矩 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： (8)判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量

43、弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知=112.77Nm ,查得:=60Mpa 则：= /= /(0.13)=112.771000/(0.1443)=13.24右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： = /= /(0.13)=541000/(0.1303)=2013.11 所以确定的尺寸是安全的 。6.输出轴的设计计算(1)按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质，硬度217255HBS轴的输入功率为=72.28 KW 转速为=2000r/min查得，取c=118d(2)确定轴各段直径和长度从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加

44、5%，取48mm，选用HL4J1型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为L1=84mm,轴段长L1=82mm右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取52mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为30mm，故取该段长为L2=74mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6211型轴承，其尺寸为dDB=5510021，那么该段的直径为55mm，长度为L3=36右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为372mm，则第四段的直径取60mm,齿轮宽为b=60mm，为

45、了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=58mm右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为66mm ,长度取L5=10mm (3)求齿轮上作用力的大小、方向 大齿轮分度圆直径：=372mm作用在齿轮上的转矩为：=5.34105Nmm 求圆周力：=2/=25.34105/372=2871N 求径向力Fr=2871=1044.8N(4)轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力：=/2 = 1435.5N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么=62/124=717.75 N(5)弯矩 右起第四段剖面C处的弯矩： 水平面的弯

46、矩：=62= 89 Nm 垂直面的弯矩：=62=44.5 Nm 合成弯矩：(6)转矩= /2=534 Nm(7)当量弯矩 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： (8)判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知=320.4 ,=60Mpa 则：= /= /(0.13)=320.41000/(0.1603)=14.83右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： = /= /(0.13)=320.41000/(0.1453)=27.56 所以确定的尺寸是安全的 。5.3联轴器计算及

47、选择1.减速器与被测件联轴器选择(1)类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。(2)载荷计算计算转矩=1.5549.35=823.95Nm其中为工况系数，=1.5(3)型号选择根据，轴径，轴的转速， 查得选用HL4J1型弹性柱销联，其额定转矩T=1250Nm, 许用转速n=4000r/m ,故符合要求。2.电动机与减速器联接联轴器选择(1)类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。(2)载荷计算计算转矩=1.591.92=137.93Nm，其中为工况系数，=1.5(3)型号选择根据，轴径，轴的转速，

48、查得选用TL6型弹性柱销联，其额定转矩T=250Nm, 许用转速n=3300r/m ,故符合要求。5.4电磁离合器的选择通过在网上查找我们找到了可以用于这次设计的牙嵌离合器。DLY5（EZE系列）牙嵌式有滑环电磁离合器是一种用于机械传动系统中,借助电磁力操作,使旋转运动的驱动侧部分与从动侧部分相结合或分离,从而实现动力和运动传递的执行元件.离合器的标准工作电压为直流24伏.在一般情况下,只需采用开关、按钮、接触器、行程开关等普通电器元件组成的简单电路，就能方便的对其实现自动、远程控制，从而满足机械传动系统的变速、换向、起动及定位等各种要求。该系列离合器是借助端面细牙的啮合来传递力矩的，因此与相

49、同规格的摩擦片式离合器相比，体积小，无摩擦发热，断电后完全分离，无空载力矩，而且既能适应于湿式工作也能适用于干式工作。离合器为刚性结合，它只能在转速较低的条件下结合，若在静止时或在相对转速同步的情况下结合则最为适宜。离合器在下列条件下能可靠的工作：1.周围空气温度为-5-+40。2.在无爆炸危险的介质中，且介质中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃。3.离合器需在有润滑油的条件下工作。4.离合器线圈的电压波动不超过+5%和-15%的额定电压。5.离合器安装地点的海拔不超过2000米。 表5.1离合器主要性能参数 图5.1离合器外形图5.2离合器安装尺寸表5.2离合器尺寸参数由力矩轴： 轴：

50、 根据力矩和转速的需要，选择了规格为63A以及100A的离合器作为变速箱上的离合器使用。6结论本文按照设计任务书的要求，对离合器试验台的传动系统进行了设计和分析，并对它们的主要性能和参数进行了计算。在本设计中，对试验台传动系统方案进行了讨论，在此基础上提出多种方案进行横向对比，选出最适合的方案。进而设计了最为合理的传动系统。同时对各个零件进行了校核分析。离合器试验台是进行离合器工况模拟试验的设备，是不可缺少的测试设备。它主要对离合器在模拟工作情况下进行耐久和性能试验，也可以用于其他不同规格的离合器器的性能试验、耐久试验。它的传动系统也能更好的帮助测试。从整体上来说，本次设计完成了任务书所布置的

51、任务，在各方面的计算也完全符合要求，完成了离合器试验台传动系统的设计，完成了任务要求。但我认为毕竟理论与实际还是有一定的差距，可能所做的设计还未在实际情况下实践过，还需要用实践来改进此方案。参考文献1胡子正，杨小波等.汽车传动系扭振特征辨识J.汽车工程，1992(1):1317.2杨可桢，程光蕴.机械设计基础(第八版)M .北京：高等教育出版社，1999. 3美A. H. 伯尔著,汪一麟译. 机械分析与机械设计M. 北京:机械工业出版社,1988.4濮良贵 纪名刚. 机械设计M.北京：高等教育出版社,1996.5机械设计手册联合编写组编. 机械设计手册化学工业出版社,1979.6成大先机械设计

52、手册M.北京:化学工业出版社,1993.7淮良贵机械零件M.北京:高等教育出版社,1982.8明平顺，李晓霞.汽车可靠性技术M.北京：人民交通出版社，2005.9付树占，孙涛，张并男.简易疲劳寿命试验台设计J.山西：山西机械 2000：110-112.10关文达主编.汽车的离合器机构J.北京中国社会劳动保障出版社，2001(3):3337.12王昆，何小柏，汪信远等.机械设计基础课程设计M.北京：高等教育出版社，1995.13段广汉, 舒森茂等,离合器结构图册Z. 北京国防工业出版社, 1985.14于朋，徐颧等.机械设计M.北京:机械工业出版社.1991.15陈汉汛，杨慧萍，郑安文等.摩托车

53、自动变速离合器工作特性测量研究J.武汉理工大学学报，2001,23(9): 50-52.16徐刚，周鋐，陈栋华，等.基于虚拟试验台的疲劳寿命预测研究J.同济大学学报（自然科学版）2009.1，37（1）：97-100.17Injin Choi, Kunwoo Lee. Evaluation of surfaces for automobile body styling. Computer Graphics International Proceedings, 1996(3):2326.18CEN Da-bing，WANG Rong.Finite Element Analysis of Gian

54、t-Tir Hydraulic Vulcanization MachineC.PROCEEDINGS OF THE THIRD INTERNATIONAL CONFERENCE ON MECHANICAL ENGINEERING AND MECHANICS，2005.译 文课题：制动系统的分析，可靠性测试和控制的实验台关键词：汽车驾驶 - 制动 - 自动化，汽车驾驶 - 制动 - 数学模型， 汽车 - 自动控制摘要：在这个项目中，作者调查的动力和制动控制系统的可靠性使用测试台是一种林肯城市轿车制动系统。该项目的目标是 ：1）实验表征制动系统; 2）取得良好的制动非线性模型系统; 3）执行可靠性的制动控制系统的分析，以及4）制定算法刹车制动故障检测和可靠性增强。通过使用制动试验台，在制动执行器系统的动态特性进行了实验研究。基于实验结果显示，两款车型都获得了第一次 - 整个刹车一执行系统，为液压执行器等。高效的控制器设计，