《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計（論文）-機(jī)械傳動實驗臺的研究與設(shè)計【全套圖紙】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計（論文）-機(jī)械傳動實驗臺的研究與設(shè)計【全套圖紙】（40頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、1 目目 錄錄 摘要. 第一章 緒論.1 1.1 論文研究的背景和意義.1 1.2 試驗平臺研究的必要性.2 1.3 國內(nèi)外研究的進(jìn)展. .2 1.4 實驗臺的類型.2 1.5 現(xiàn)有試驗裝置的局限.5 1.6 多功能實驗臺的設(shè)計要求和設(shè)計內(nèi)容.5 第二章 試驗臺的總體設(shè)計 6 2.1 實驗臺的總體要求 6 2.2 實驗臺的功能分析與定位.7 2.3 改造方案對比.7 2.4 本實驗臺的優(yōu)點(diǎn)分析.9 第三章 關(guān)鍵零部件的設(shè)計與計算.10 3.1 齒輪的設(shè)計與計算.10 3.2 軸的設(shè)計計算.13 3.3 滾動軸承的選擇與壽命計算.17 3.4 聯(lián)軸器的選擇.18 第四章 傳感器的選擇.20 4.

2、1傳感器.20 2 4.2 傳感器的分類21 4.3 傳感器的選用22 4.4 STY扭矩傳感器的基本原理22 4.5 STY系列扭矩傳感器技術(shù)性能指標(biāo)24 4.6 STY扭矩傳感器安裝使用：24 4.7 使用特別注意事項.25 第五章 數(shù)據(jù)采集與處理.26 5.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu).26 5.2 效率的計算的原理.26 第六章 中心距的設(shè)計.27 6.1 中心距的設(shè)計.27 6.2 理想的中心距.27 第七章 螺旋滾珠式機(jī)械加載器28 7.1 加載器結(jié)構(gòu)原理.28 7.2 螺旋滾珠式機(jī)械加載器的特點(diǎn).29 第八章 總結(jié)29 致謝.30 參考文獻(xiàn).31 3 機(jī)械傳動實驗臺的研究與設(shè)計機(jī)

3、械傳動實驗臺的研究與設(shè)計 摘要摘要: :機(jī)械傳動試驗臺是用試驗的方法研究機(jī)械傳動的各種失效形式并測定其承載 能力、傳動效率及有關(guān)性能的基本手段，長期以來我國的傳動試驗臺的研制基本上還停留 在傳統(tǒng)的人工方式水平上。這些試驗臺都存在一個共同的缺點(diǎn):自動化程度低，無法模擬 實際工況對各種機(jī)械傳動產(chǎn)品進(jìn)行試驗，試驗過程的監(jiān)控及試驗數(shù)據(jù)的采集和處理都較麻 煩且準(zhǔn)確性低。近些年來的研究取得一些進(jìn)步，但目前的絕大多數(shù)實驗臺還只能進(jìn)行恒定 載荷加載或簡單的程序控制階梯加載，實驗結(jié)果與現(xiàn)場測試依然有較大的差距。 本文提出改進(jìn)湘潭大學(xué)機(jī)械原理實驗室的齒輪試驗臺的方案,在成本不高的情況下,增加 其測試功能-可以測量

4、聯(lián)軸器,離合器,帶傳動的效率和壽命,使其成為一臺多功能機(jī)械傳動 試驗臺. 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: : 機(jī)械傳動 齒輪 聯(lián)軸器 離合器 效率 壽命 全套圖紙，加全套圖紙，加153893706153893706 4 Mechanical transmission experiment station designed Research Abstract: Mechanical transmission experiment platform is a basic device for the study of some types of mechanical failure, the transmissi

5、on efficiency, and the related performance of mechanical transmission and the measurement of the load ability. In our country, the ability of studying and designing mechanical transmission experiment platform is still at such stage that the experimental device is operated manually, leaving some comm

6、on shortcomings among those platforms, such as low- automation because they cant simulate real working environment accurately during testing the mechanical products, and the accuracy of acquiring data is low. Although a number of achievements have been made in recently years, these platforms can jus

7、t perform with invariant load or with simple skip load. There is a big gap between experiments and real working environment. This paper presents improved mechanical principle of Xiangtan University laboratory test gear program, the costs are not high in the circumstances, increase its test function

8、- can be measured coupling clutch, belt drive efficiency and lifespan, as a multifunctional mechanical transmission test. KeywordKeyword: Mechanical Transmission Gear Coupling Clutch Efficiency Life 5 第一章第一章 緒論緒論 1.11.1課題來源與意義課題來源與意義 人類為了生存的需要，創(chuàng)造了各種各樣的機(jī)械以達(dá)到減輕體力勞動和提高 生產(chǎn)率的目的。隨著社會的進(jìn)步，機(jī)械已從最初的簡單工具發(fā)展到現(xiàn)在的多

9、功 能、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的現(xiàn)代化系統(tǒng)。 中小功率的機(jī)械傳動產(chǎn)品有著廣泛的應(yīng)用。這一類產(chǎn)品的主要功能和目的 是將其它形式的能量轉(zhuǎn)化為可以直接利用的形式，同時實施規(guī)定的運(yùn)動，完成 相應(yīng)的工作。而所有這些功能和目的都必須通過機(jī)械傳動裝置來完成，因而， 機(jī)械傳動裝置在其中擔(dān)任著重要的角色。從某種意義上說，機(jī)械傳動裝置性能 的好壞決定了機(jī)械傳動的綜合性能。 通常一種新的機(jī)械產(chǎn)品從誕生到使用要經(jīng)歷設(shè)計、試制、定型、大規(guī)模生 產(chǎn)、 銷售等環(huán)節(jié)。上述各環(huán)節(jié)無不滲透著對產(chǎn)品優(yōu)異性能和可靠質(zhì)量的不懈追求。 而對機(jī)械傳動裝置的測試和實驗包括性能測試(如效率、功率、噪聲、振動等特 性)、運(yùn)行監(jiān)測、故障診斷等，是完善一切機(jī)械產(chǎn)

10、品的設(shè)計、制造的手段和方法 以及評價設(shè)備性能優(yōu)劣等不可或缺的重要內(nèi)容，也是設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重 要保障。 因此，針對機(jī)械傳動綜合性能測試的研究已成為現(xiàn)代測試技術(shù)的一個重要 研究方向。構(gòu)建機(jī)械傳動綜合測試系統(tǒng)同樣對機(jī)械傳動設(shè)備的開發(fā)和研究具有 重要理論價值和經(jīng)濟(jì)價值。齒輪是各種機(jī)器上必不可少的傳動零件，對齒輪的 各種性 能進(jìn)行測定是保證齒輪可靠使用的必經(jīng)之路。目前，大部分齒輪試驗臺 設(shè)計只是針對某一種特定的輪副，雖然專用性對于實驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計、試驗成本 帶來一定有利因素，但功能的單一性制約了設(shè)備的使用效率。在此基礎(chǔ)上，開 展多功能組合實驗臺設(shè)計是改進(jìn)原有齒輪試驗臺設(shè)計的一條十分必要而有效的 途徑

11、多功能組合實驗臺能按照機(jī)器零件的工作能力和可靠性的基本準(zhǔn)則進(jìn)行精 度，摩擦損失，強(qiáng)度，剛度，耐熱性和抗震性等多項實驗，在保證評定試驗的 精度和結(jié)果可靠的前提下，達(dá)到快速、簡便可靠的效果。 湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械原理實驗室的齒輪實驗臺是我校80年代從湖南 大 學(xué)購進(jìn)的一臺專利設(shè)備.該實驗臺的功能是測量齒輪的效率和壽命.其最大的 優(yōu)點(diǎn)是具有一套封閉加載系統(tǒng),具有明顯的節(jié)能效果,但是由于其功能單一,不能 滿足現(xiàn)代測試的要求,為了節(jié)約資金,利用其優(yōu)點(diǎn),所以對試驗臺做適當(dāng)?shù)母倪M(jìn), 增加測量帶傳動,聯(lián)軸器,離合器的或其他的傳動件的效率和壽命的功能.使其成 6 為真正的多功能機(jī)械傳動實驗臺. 1.21.2

12、試驗平臺研究的必要性試驗平臺研究的必要性 隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和科研水平的不斷提高，對機(jī)械傳動產(chǎn)品的實驗與檢 測手段不斷提出了更高的要求。傳動試驗臺是用試驗的方法研究機(jī)械傳動的各 種失效形式并測定其承載能力、傳動效率及有關(guān)性能的基本手段，長期以來我 國的傳動試驗臺的研制基本上還停留在傳統(tǒng)的人工方式水平上，主要類型為以 機(jī)械力或液壓力加載的機(jī)械功率流開放式試驗臺，機(jī)械功率流封閉式試驗臺和 用發(fā)電機(jī)作負(fù)載的電功率封閉式試驗臺。這些試驗臺或由于節(jié)能或由于加載方 面各具特色，但都存在一個共同的缺點(diǎn)-自動化程度低，很難按事先設(shè)計的試 驗過程進(jìn)行驗，無法模擬實際工況對各種機(jī)械傳動產(chǎn)品進(jìn)行試驗，因此試驗結(jié) 果

13、與實際情況總免有相當(dāng)距離，這在很大程度上影響了試驗數(shù)據(jù)對機(jī)械傳動產(chǎn) 品的設(shè)計、生產(chǎn)的接 指導(dǎo)作用。傳動試驗平臺大多采用人工操縱方式，試驗過程的監(jiān)控及試驗數(shù)據(jù) 的采集和處理都較麻煩且準(zhǔn)確性低，不易實現(xiàn)多參數(shù)自動控制和失效判定。 1.31.3國內(nèi)外研究的進(jìn)展國內(nèi)外研究的進(jìn)展 隨著機(jī)械傳動技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)各種機(jī)械傳動產(chǎn)品在室內(nèi)距離定載荷壽 命試驗與生產(chǎn)現(xiàn)場試驗結(jié)果有很大的差距，因此國內(nèi)外有關(guān)學(xué)者一直致力于在 實驗室模擬機(jī)械傳動產(chǎn)品的實際工況進(jìn)行機(jī)械傳動產(chǎn)品的壽命和性能試驗。比 如自1989年以來，德國大眾公司、美國GM公司和斯太爾公司都在研制能模擬汽 車行駛工況的傳動系綜合實驗臺，日本也有人在從

14、事有直流電機(jī)模擬發(fā)電機(jī)載 荷的研究并申請了專利。國內(nèi)目前這方面的研究正處于起步階段，從事這方面 研究的局限于高等院校，如重慶大學(xué)，重慶工學(xué)院等相繼建立了機(jī)械傳動試驗 臺。目前絕大多數(shù)實驗臺只能進(jìn)行恒定載荷加載或簡單的程序控制階梯加載， 實驗結(jié)果與現(xiàn)場測試依然有較大的差距. 1.41.4實驗臺類型實驗臺類型 根據(jù)試驗臺的功率的傳遞原理和加載方法的不同，試驗臺可分為開放 功率流式、封閉功率流式和電功率流封閉式三大類。 1.4.11.4.1功率流開放式實驗臺功率流開放式實驗臺 這類實驗臺和一般機(jī)器相似，由三部分組成，只是把一般機(jī)器的工作部分 由一個耗能負(fù)載裝置代替。因此，該類實驗臺設(shè)備通常由原動機(jī)、

15、齒輪裝置和 耗能負(fù)載三部分組成。所謂開放功率流，就是齒輪傳動所傳遞的功率由電動機(jī) 傳來，經(jīng)過齒輪傳動和試驗裝置中的所有傳動件，最后傳到耗能裝置，即加載 裝置。例如圖所示，1是電動機(jī)，2是被實驗的齒輪裝置，3是機(jī)械制動器耗能 裝置，功率流的方向如圖中箭頭所示，很顯然，其功率流只是由電動機(jī)流向耗 能負(fù)載裝置，功率流動方向不是一個封閉回路，而是開放的。 7 開放功率流式就是借助耗能裝置給齒輪傳動加載。耗能裝置所消耗的全部能量， 以及實驗臺各運(yùn)動鏈環(huán)的摩擦損失，都由電動機(jī)供給。開放功率流式實驗臺與 一般的機(jī)械類似，只是最后工作機(jī)部分由一個簡單的耗能裝置代替。為了保證 試驗?zāi)軌蛘＿M(jìn)行，耗能裝置應(yīng)該滿足

16、下列基本要求: 1. 保證載荷穩(wěn)定，并且能平穩(wěn)地加載和改變載荷; 2. 有足夠的設(shè)施能保證能量的有效吸收和散發(fā)，絕大部分的耗能裝置 ，都 是把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌l(fā)出去，因此要有足夠有效的冷卻設(shè)備 1.4.21.4.2電功率流封閉式實驗臺電功率流封閉式實驗臺 根據(jù)使用電機(jī)的不同，電功率流封閉式實驗臺分為直流電機(jī)式、交流 異步電機(jī)式和交流整流子電機(jī)圖 1.2直流電,機(jī)式電封閉試驗臺工作原理圖 直流電機(jī)式電封閉試驗臺工作原理圖 圖為典型的直流電機(jī)式電封閉齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)試驗機(jī)的工作原理圖。試驗機(jī)把兩臺同 型號的他激式直流電機(jī)1, 4同時并接于電源，并用試驗齒輪箱(通常為減速傳動） 和陪試齒輪箱(通常為增速傳

17、動)聯(lián)接起來。電機(jī)啟動后，這兩臺電機(jī)均為電動 機(jī)運(yùn)行，即空載(零扭矩)啟動，整個系統(tǒng)不傳遞功率。如將電機(jī)上的磁場強(qiáng)度 減弱提高其轉(zhuǎn)速，并增強(qiáng)電機(jī)4的磁場強(qiáng)度，這時，電機(jī)1就迫使電動機(jī)4超過其 本身的轉(zhuǎn)速而進(jìn)入發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，電機(jī)4輸出電功率，同時在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生阻力 矩，使試驗傳動件受載。由于電機(jī)4發(fā)出的電功率的極性與電源一致，所以能反 饋給電源線路。這樣，兩臺電機(jī)互為能源又互為負(fù)載而組成了電功率流封閉系 統(tǒng)，實現(xiàn)了節(jié)能目的。試驗臺加 載扭矩大小的控制是通過調(diào)節(jié)兩臺電機(jī)激磁電 流的大小來實現(xiàn)的。即在某一轉(zhuǎn)速下，通過改變發(fā)電機(jī)4和電動機(jī)1的激磁電流 的差值，可以改變發(fā)電機(jī)4的輸出功率，控制其加載扭矩

18、的大小。激磁電流差值 越大，加載扭矩也越大。試驗臺可采用可控硅整流調(diào)速，并采用程序定值控制 器，使試驗機(jī)能實現(xiàn)無級變速和無級變載，從而可實現(xiàn)多階載荷譜的程序疲勞 強(qiáng)度試驗，這是該試驗機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是:電器功率必須大于試驗試件 所需的功率，電器調(diào)試要求高，投資較大。因此，這種試驗機(jī)比較適用于中小 功率的齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)試驗。 交流異步電機(jī)式和交流整流子電機(jī)式是把上述直流電機(jī)式電封閉試驗臺兩 臺直流電機(jī)改為兩臺交流異步電機(jī)或兩臺交流整流子電動機(jī)而成的。下面就交 8 流整流子電機(jī)式作一說明。 三相交流整流子電動機(jī)是在轉(zhuǎn)子的鐵芯上嵌著兩個繞組:一個是普通的三相 交流繞組，另一個是調(diào)節(jié)繞組。調(diào)節(jié)繞組和直

19、流電機(jī)一樣，每個線圈都接到換 向器上，在換向器的表面放著兩套可以作相反方向移動的電刷轉(zhuǎn)盤。在定子鐵 芯上有一套普通的多相繞組，由旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)出電機(jī)的次級電勢。而每相次級 繞組的兩端分別接到換向器端、兩塊電刷轉(zhuǎn)盤的相應(yīng)電刷支桿上。當(dāng)兩塊轉(zhuǎn)盤 上的同相電刷移開一個角度時，相同電刷間產(chǎn)生感應(yīng)電勢;如果這個感應(yīng)電勢和 次級繞組的電勢方向相反，則電極的轉(zhuǎn)速降低，在同步轉(zhuǎn)速以下運(yùn)行;如果這個 感應(yīng)電勢和次級繞組電勢的方向相同，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升，在同步轉(zhuǎn)速以上運(yùn) 行。因此，只要改變同相電刷在電刷轉(zhuǎn)盤上的位置，就可以控制和改變電機(jī)的 轉(zhuǎn)速。在運(yùn)行過程中，只要減慢電機(jī)1的轉(zhuǎn)速，就能使電機(jī)工成為電動機(jī)，而電 機(jī)4

20、成為加載發(fā)電機(jī)。加載發(fā)電機(jī)4也同樣使實驗齒輪受載，同時發(fā)出的電功率 回饋電網(wǎng)，從而形成了電封閉系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)能的目的。 采用這種試驗機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速和加載方便，可進(jìn)行載荷譜 模擬試驗，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，電氣線路也不復(fù)雜，所用零部件均可外購，制造周 期短，很適用于工廠的跑合試驗。 1.4.31.4.3機(jī)械功率流封閉式試驗臺機(jī)械功率流封閉式試驗臺 I齒輪箱 試驗齒輪箱ab一陪試齒輪 a ，b試驗齒輪l，1.聯(lián)軸器2彈性扭桿I 3，7扭矩傳感器4，6彈性聯(lián)軸器 5加載器 如圖所示, 機(jī)械封閉功率流齒輪試驗的總體方案設(shè)計如圖3所示。試驗臺由電動 機(jī)、陪試齒輪箱、被試齒輪箱，加載裝置，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速

21、傳感器五大部分組成，所 有試驗臺零部件都安裝在工作臺上。在設(shè)計中采用兩個相同的被試齒輪，一個 減速，一個增速，且速比相同。當(dāng)被測對象的中心距不同時，改變的僅僅是兩 個被試齒輪箱的中心距，而對于整個試驗臺的傳動路線不會產(chǎn)生影響。這種加 載方法具有簡單可靠，操作方便，可在動態(tài)情況下反向加載，加載范圍大等優(yōu) 點(diǎn). 1.4.3.11.4.3.1 功率流方向的確定功率流方向的確定 機(jī)械封閉功率流試驗臺的功率流的方向，取決于加載器加載力矩的方向和 電動機(jī)的轉(zhuǎn)向(方向總是從主動流向從動)圖為未安裝被試件時陪試齒輪箱傳動 的功率流方向圖，當(dāng)按圖方向加扭矩了1 ，且電動機(jī)的轉(zhuǎn)向為n時，則有： (1)給輪5的力與

22、輪5在回轉(zhuǎn)方向相同，為輸入功； (2)輪2給輪5的力與輪5的回轉(zhuǎn)方向相反，為阻抗功； (3)輪5給輪2的力與輪2的回轉(zhuǎn)方向相同，為輸入功； 9 (4)輪6給輪3的力與輪3的回轉(zhuǎn)方向相反，為阻抗功； (5)輪3給輪6的力與輪6的回轉(zhuǎn)方向相同，為輸入功； (6)輪4給輪6的力與輪6的回轉(zhuǎn)方向相反，為阻抗功； (7)輪6給輪4的力與輪4的回轉(zhuǎn)方向相同，為輸入功。 功率流的方向功率流的方向 1.51.5現(xiàn)有試驗裝置的局限現(xiàn)有試驗裝置的局限 開放式試驗臺加載后，所需功率全部消耗在加載中，損失功率大。它只適 合用于小功率短期工作的齒輪實驗裝置，但由于其結(jié)構(gòu)簡單，目前仍有單位使 用，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。閉

23、齒輪試驗臺分為電封閉式與機(jī)械封閉式兩大類。 電封閉試驗臺，由電動機(jī)帶動實驗齒輪箱，再帶動發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的電動機(jī) 實 驗齒輪箱加載裝置如圖 封閉式試驗裝置發(fā)出的電能又回到電動機(jī)中去，形成封閉系統(tǒng)。它可以節(jié) 約50的電能，但是電動機(jī)與發(fā)電機(jī)的功率至少與實驗齒輪箱的功率相等，因 此，電封閉實驗臺也不適用大功率試驗裝置。適用大功率試驗裝置的是機(jī)械封 閉試驗臺，如圖2所示，通過兩個相同的試驗箱，中間的加載裝置加載。封閉功 率流式試驗臺較制動式試驗有著明顯的優(yōu)越性。 1.61.6多功能實驗臺的設(shè)計要求和設(shè)計內(nèi)容多功能實驗臺的設(shè)計要求和設(shè)計內(nèi)容 對我院實驗室實驗臺的具體情況的考慮,為了降低成本,不在移動實驗

24、臺的 位置,因此實驗臺的底板和電動機(jī)不在重新設(shè)計選擇,與指導(dǎo)老師商討.論證,本 人將齒輪箱作為一個模塊進(jìn)行實驗,在增加聯(lián)軸器離合器的測試,本設(shè)計的要求 如下 實驗臺的總體設(shè)計和工作原理探討 增加實驗臺的測試功能 10 選擇新的傳感器 關(guān)鍵零件的功能分析及剛度,強(qiáng)度校核 中心距的設(shè)計與探討 第二章第二章 多功能實驗臺的總體設(shè)計多功能實驗臺的總體設(shè)計 2.12.1實驗臺的總體要求實驗臺的總體要求 無論是傳動試驗或?qū)嶒炇抑形粗蛩氐奶剿髟囼?，已知因素的驗證試驗， 都應(yīng)該使試驗條件與傳動的實際工作條件一致，而工作條件中主要是載荷和速 度。因此試驗若是在規(guī)定的載荷和速度下，傳動件像工作時那樣轉(zhuǎn)動，即在運(yùn)

25、 轉(zhuǎn)情況下試驗則最符合實際。 傳動運(yùn)轉(zhuǎn)試驗就是在所要求的轉(zhuǎn)速下,加上規(guī)定的試驗載荷運(yùn)轉(zhuǎn)，所以加載 裝置是試驗臺的重要組成部分。加載裝置不同，試驗臺的性能也不同，試驗臺 的準(zhǔn)確度、適用性和動力消耗等等也就不同。試驗臺應(yīng)該滿足下面的主要要求: 1. 能研究和試驗比較多的影響因素，能適應(yīng)試驗?zāi)康暮鸵?，盡可能做到 一機(jī)多能; 2. 要有適宜的準(zhǔn)確度。試驗臺的載荷、速度和各種測量應(yīng)有足夠的準(zhǔn)確度。 準(zhǔn)確度應(yīng)與試驗?zāi)康南噙m應(yīng)，脫離實際的過高的準(zhǔn)確度也是不合適的: 3 要盡量符合試驗齒輪的實際工作情況，真實性好; 4. 要有足夠的強(qiáng)度和剛度，使用性能好; 5. 要節(jié)省人力物力經(jīng)濟(jì)性好。試驗臺的成本應(yīng)在滿足

26、試驗要求下盡量降低。 試件的拆換，各個參數(shù)的測量、試驗臺的維護(hù)等等要省力方便 ,且節(jié)約動力消 耗。 試驗臺的加載裝置應(yīng)該滿足下列要求: 1. 能夠可靠地加上規(guī)定的試驗載荷，且有足夠的準(zhǔn)確性; 2. 能保證試驗臺在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，載荷不受外來因素的影響; 3. 在試驗臺啟動前和停車后齒輪傳動應(yīng)不受載荷作用，因為實際齒輪傳動 有在傳動才受載，若齒輪傳動運(yùn)轉(zhuǎn)前受載，則試驗結(jié)果就 要有較大誤差; 4.需要時應(yīng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中能方便地按一定規(guī)律改變試驗載荷的數(shù)值和方向 ; 5.加載裝置容易制造、安裝和調(diào)整。 實驗臺的控制裝置應(yīng)滿足下面要求: 1. 能夠在線實時控制轉(zhuǎn)速、負(fù)載的變化，響應(yīng)速度快; 2. 控制精度高

27、，模擬實際工況能力強(qiáng); 3. 抗干擾能力強(qiáng); 4. 操作簡單。 實驗臺對數(shù)據(jù)的采集與處理應(yīng)滿足以下幾個條件: 1. 采樣精度高，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確; 2、 采樣范圍寬，能實現(xiàn)不同頻率下的采樣; 3. 自動處理分析數(shù)據(jù)，得出分析結(jié)果: 11 4. 操作方便，易于控制。 上述的有關(guān)試驗臺加載裝置、控制裝置、數(shù)據(jù)采集處理裝置的要求， 對每一臺試驗臺不易全部滿足。這就要求在設(shè)計齒輪試驗臺時進(jìn)行充分地 調(diào)查研究，結(jié)合試驗?zāi)康暮蜅l件，具體情況具體對待，對各種方案進(jìn)行分 析比較之后，確定出合理的試驗臺方案。 2.22.2實驗臺的功能分析與定位實驗臺的功能分析與定位 本實驗臺的原來功能只是對進(jìn)行效率壽命的測試,作為改進(jìn)

28、裝置,主要是改 變其功能的單一,增加功能.使其可以對離合器.聯(lián)軸器.V帶.鏈等傳動件也可以 測試.因此,將齒輪箱作為模塊進(jìn)行測試,并在增加聯(lián)軸器,離合器的試原理如圖 直流電動機(jī)傳出扭矩由扭矩傳感1采集信號輸入計算機(jī), 扭矩傳到齒輪箱1, 再傳到機(jī)械加載器,傳到齒輪箱2,傳到傳感器2.由傳感器2采集信號到計算機(jī),則 由傳感器12可以測量齒輪箱的效率和壽命,然后扭矩傳到被測試的離合器或聯(lián)軸 器,傳到傳感器3,而傳感器23的信號可以測量它們之間的傳動件的效率和壽命. 扭矩傳到齒輪箱,傳回到電動機(jī),這就是封閉系統(tǒng). 2.32.3改造方案對比改造方案對比 1 1方案一方案一 在電動機(jī)與第一個齒輪箱之間加

29、聯(lián)軸器,離合器等傳動件,其原理如圖 12 缺點(diǎn):根據(jù)現(xiàn)場的測繪情況可知電動機(jī)到齒輪箱空間太小很難安裝兩個傳感 器及測試件, 優(yōu)點(diǎn):齒輪箱位置不再移動和更改. 2方案二如圖所示, 在電動機(jī)與齒輪箱之間加鏈條或帶傳動的測試件 缺點(diǎn): 根據(jù)現(xiàn)場的測繪情況可知傳動臺的寬度為630mm,可以測量的寬度很 有限,這也是本實驗臺底座的缺點(diǎn). 優(yōu)點(diǎn): 齒輪箱位置不再移動和更改. 3方案三如圖所示 本方案將兩個相同齒輪箱作為模塊,而且齒輪箱中的齒輪也一樣.在試驗臺 上進(jìn)行測試,并在兩個齒輪箱之間加被測試的離合器或聯(lián)軸器,根據(jù)現(xiàn)場的測試 知兩個齒輪箱之間的空間比較大,比較合適一些傳動件的測試,并且 13 2.42

30、.4本實驗臺的優(yōu)點(diǎn)分析本實驗臺的優(yōu)點(diǎn)分析 封閉功率實驗臺在機(jī)械制造教學(xué),科研中得到廣泛的應(yīng)用,他的最大的優(yōu)點(diǎn) 是用少的能耗進(jìn)行大功率的實驗,例如進(jìn)行100KW變速器實驗只需1.0KW的電機(jī)在 目前能源緊缺的情況下,封閉式實驗臺的優(yōu)點(diǎn)就顯得尤為突出了。 封閉式實驗中的一個關(guān)鍵部位是加載器.一般加載器有:液壓加載,電封閉加 載,機(jī)械式加載等,前兩種投資大,結(jié)構(gòu)龐大,如液壓加載,必須要有專門的高壓油 泵站,各種閥,管道,回轉(zhuǎn)油缸等,大功率實驗 還要求更大的油泵站.因此.投資很 大。所以在很多場合采用機(jī)械加載簡單投資少,湖南大學(xué)這套專利就是其加載器 -螺旋滾珠式加載器,它可以在不停機(jī)的情況下加載。 1

31、4 第三章第三章 關(guān)鍵零部件的設(shè)計與計算關(guān)鍵零部件的設(shè)計與計算 3.13.1齒輪的設(shè)計與計算齒輪的設(shè)計與計算 已知的參數(shù)電動機(jī)功率P=4KW最高轉(zhuǎn)速n=1000r/min.最大封閉扭矩T=400N m: 1.1.材料的選擇材料的選擇. . 由實驗臺的要求可以知道,兩個齒輪箱完全一樣,因此所設(shè)計的 次輪完全一樣,取材料為45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS齒數(shù)選擇=67 12 ZZ 2.2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 由文獻(xiàn)1設(shè)計計算9公式10-9a)進(jìn)行計算,即 2 3 1 1 2.32.() tE t dH K TZu d u 1)1)確定公式中的參數(shù)確定公式中的參數(shù) (1)選擇載荷系

32、數(shù)1.3 t K (2)計算齒輪的轉(zhuǎn)矩=400 N mm T 3 10 : (3) 由文獻(xiàn)2 9-42 得=0.2 d (4)由文獻(xiàn)1表10-6 =189.8MPa E Z (5)由文獻(xiàn)1圖10-21d的齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPa limH (6)由文獻(xiàn)1式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 15 N=60njLh=60 1000 1(2 8 300 15) =4.32 9 10 (7)計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效率為1%,安全系S=1,由文獻(xiàn)1式(10-12) = =0.9 600=540MPa H limHNH K S 2)2)計算計算 (1)計算齒輪分度圓直徑 = 3 3 2 21.5

33、58 400 102.6.6621 3755.9 0.0164 0.4 676750 A FEA K F mK F b =200.182mm 2 4 3 1.3 400 10189.8 2 1540 (2)計算圓周速度v v=10.476m/s 3 3 1 1.648 10 1.3 VAtAt K K FKdd 3.14 200.182 1000 60 1000 (3)計算齒寬b b=0.2 200.182=53.51 d 1t d (4)計算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù)m=200.182/67=2.988 1t d z 齒高h(yuǎn)=2.25m=6.732 b/h=7.427 (5)計算載荷系數(shù)

34、根據(jù)v=2.8m/s動載荷系數(shù)=1.12; V K 直齒輪,假設(shè)/b,該軸的截面D疲勞強(qiáng)度足夠。 P S 3.33.3滾動軸承的選擇與壽命計算滾動軸承的選擇與壽命計算 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,根據(jù)載荷方向知,受軸向載荷,所以可以選擇深溝球軸承,初 步選擇滾動軸承:6213 對于具有基本額定動載荷C的軸承，當(dāng)它所受的當(dāng)量動載 荷為P時，其壽命計算公式為 =321866.10h37年 66 3 101044 ()() 6060 1000 1.640 h C L n P : 式中：的單位為 h Lh -是基本額定動載荷，單位為可KN,查文獻(xiàn)3可知C=44KNC -為指數(shù)，對于滾子軸承，對于球軸承，10/3

35、3 -是軸的轉(zhuǎn)速，=1000nn/minr -是當(dāng)量動載荷,P 單位為,式中是軸向載荷，是徑向載荷。 ra PXFYFkN a F r F 其中的徑向載荷即為由外界作用到軸上的徑向力在各軸承上的徑向載 r F 23 荷；但其中的軸向載荷并不完全由外界的軸向作用力產(chǎn)生，而是應(yīng)該根據(jù) a F ae F 整個軸向載荷（包括因徑向載荷產(chǎn)生的派生軸向力）之間的平衡條件得出,而 r F d F 由題意知深溝球軸承只承受徑向載荷X=1，Y=0,即1367.02N r F 實際中,在許多支撐中還會出現(xiàn)一些附加載荷,如沖擊力,不平衡作用力,慣性力, 以及軸撓曲或軸承座變形產(chǎn)生的附加力等等,因此可對當(dāng)量動載荷乘勝

36、一個根據(jù) 經(jīng)驗而定的載荷系數(shù),有文獻(xiàn)1表13-6查得=1.2 所以 p f p f P=1640.424N=1.64KN p f r F 3.43.4聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇 3.4.1. 彈性聯(lián)軸器 1.1.概述概述 彈性聯(lián)軸器除了能補(bǔ)償兩軸相對位移，降低對聯(lián)軸器安裝的精確對中要求 外，更重要的是能夠緩和沖擊，改變軸系的自振頻率，避免發(fā)生嚴(yán)重的危險性 振動。 彈性聯(lián)軸器利用彈性元件的彈性變形來補(bǔ)償兩軸相對位移，因而可動元件之 間的間隙小，特別適宜于需要經(jīng)常起動或逆轉(zhuǎn)的傳動。 對彈性聯(lián)軸器的要求有： （1）.強(qiáng)度高，承載能力大，在有可能發(fā)生扭振或存在瞬時尖峰載荷的場合， 要求聯(lián)軸器的許用瞬時最

37、大轉(zhuǎn)矩為許用長期轉(zhuǎn)矩的三倍以上。 （2）.彈性高，阻尼大，具有足夠的減震能力，把沖擊和振動產(chǎn)生的振幅降低 到允許的范圍以內(nèi)。 （3）具有足夠的補(bǔ)償能力，滿足安裝和工作時兩軸發(fā)生相對位移的需要。 （4）工作可靠，性能穩(wěn)定； （5）結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，裝拆方便，維護(hù)容易，價格低廉。 2. 彈性柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu) 根據(jù)封閉式齒輪試驗臺各方面的要求,以及彈性柱銷聯(lián)軸器的特點(diǎn),在封閉式 齒輪試驗臺中所用的聯(lián)軸器均使用彈性柱銷聯(lián)軸器。 彈性柱銷聯(lián)軸器利用若干非金屬材料制成的柱銷置于兩半聯(lián)軸器凸緣上的孔中， 以實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接。由于柱銷與柱銷孔為間隙配合，且柱銷富有彈性， 因而獲得補(bǔ)償兩軸相對位移和

38、緩沖性能。為了改善柱銷與柱銷孔的接觸條件和 補(bǔ)償性能，柱銷的一端制成鼓型。 柱銷的材料目前主要用MC尼龍6制成，其抗拉強(qiáng)度,其抗彎強(qiáng)度 2 /54mmN ，抗壓強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度。 2 /70mmN 2 /60mmN 2 /52mmN 彈性柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，裝拆更換方便，不需潤滑，并有 24 較好的耐磨性。但尼龍易吸潮變形，尺寸穩(wěn)定較差，導(dǎo)熱率低，使用時應(yīng)注意 環(huán)境的影響。 彈性柱銷聯(lián)軸器的許用兩軸相對位移：徑向位移軸向,25 . 0 15 . 0 mmY 位移角位移。,35 . 0mmX 300 因為從電動機(jī)輸出的軸直徑為38mm的軸，傳感器為標(biāo)準(zhǔn)件，選用的是小徑 為38mm的，因

39、此彈性柱銷聯(lián)軸器選用HL3型的，許用轉(zhuǎn)矩為630N.m的。 3.4.23.4.2聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇 1使用兩組聯(lián)軸器，將傳感器安裝在動力源和負(fù)載之間，用撓性、彈性聯(lián)軸 器，以保證同心度要求.安裝完成后，可以板動主軸在不同的角度，扭矩零點(diǎn)變 化在0.1%-0.2%之內(nèi)，否則就要考慮重新安裝 所以傳感器選用彈性柱銷聯(lián)軸器， HL7 聯(lián)軸器 GB5014-85 HL7 聯(lián)軸器 GB5014-85 38 60 45 60 ZC JB 38 60 7 38 60 ZC HL JB 2電動機(jī)輸出軸的聯(lián)軸器 HL7 聯(lián)軸器 GB5014-85 38 60 7 38 60 ZC HL JB 3齒輪箱輸出

40、軸的聯(lián)軸器 HL7 聯(lián)軸器 GB5014-85 HL7 聯(lián)軸器 GB5014-85 45 84 7 45 84 ZC HL JB 45 84 7 38 84 ZC HL JB 第四章第四章 傳感器的選擇傳感器的選擇 4.1 傳感器 信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要 在傳感器的開發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測量和控制系統(tǒng)中得 到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元， 傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部 件，作為系統(tǒng)中的一個結(jié)構(gòu)組成，其重要性變得越來越明顯。 最廣義地來說，傳感器是一種能把物理量

41、或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的 器件。國際電工委員會(IEC:International Electrotechnical Committee)的 定義為：“傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量 的信號”。按照Gopel等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件” 25 ，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)能力的傳感器”。傳感 器是傳感器系統(tǒng)的一個組成部分，它是被測量信號輸入的第一道關(guān)口 。 進(jìn)入傳感器的信號幅度是很小的，而且混雜有干擾信號和噪聲。為了方便隨后 的處理過程，首先要將信號整形成具有最佳特性的波形，有時還需要將信號線 性化，該工作

42、是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電路完成的。在某些情況 下，這些電路的一部分是和傳感器部件直接相鄰的。成形后的信號隨后轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號，并輸入到微處理器。 德國和俄羅斯學(xué)者認(rèn)為傳感器應(yīng)是由二部分組成的，即直接感知被測量信號的 敏感元件部分和初始處理信號的電路部分。按這種理解，傳感器還包含了信號 成形器的機(jī)械動力設(shè)備的扭矩變化是其運(yùn)行狀況的重要信息, 扭矩測試是各種 機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)、質(zhì)量檢驗、優(yōu)化控制、工況監(jiān)測和故障診斷等必不可少的內(nèi)容。 扭矩傳感器已廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備的動力驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計和智能控制上。 目前,國內(nèi)外研制和開發(fā)的扭矩傳感器種類很多,從原理上講,主要分為應(yīng)變型、 磁彈性型、轉(zhuǎn)

43、角型和其他型等四種。 傳感器系統(tǒng)的性能主要取決于傳感器，傳感器把某種形式的能量轉(zhuǎn)換成另 一種形式的能量。有兩類傳感器：有源的和無源的。有源傳感器能將一種能量 形式直接轉(zhuǎn)變成另一種，不需要外接的能源或激勵源。 無源傳感器不能直接轉(zhuǎn) 換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵能傳感器承擔(dān)將某個 對象或過程的特定特性轉(zhuǎn)換成數(shù)量的工作。其“對象”可以是固體、液體或氣 體，而它們的狀態(tài)可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)(即過程)的。對象特性被轉(zhuǎn)換 量化后可以通過多種方式檢測。對象的特性可以是物理性質(zhì)的，也可以是化學(xué) 性質(zhì)的。按照其工作原理，傳感器將對象特性或狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成可測定的電學(xué) 量，然后將此電信號

44、分離出來，送入傳感器系統(tǒng)加以評測或標(biāo)示。 各種物理效 應(yīng)和工作機(jī)理被用于制作不同功能的傳感器。傳感器可以直接接觸被測量對象， 也可以不接觸。用于傳感器的工作機(jī)制和效應(yīng)類型不斷增加，其包含的處理過 程日益完善。 與當(dāng)代的傳感器相比，人類的感覺能力好得多，但也有一些傳感器比人的 感覺功能優(yōu)越，例如人類沒有能力感知紫外或紅外線輻射，感覺不到電磁場、 無色無味的氣體等。 對傳感器設(shè)定了許多技術(shù)要求，有一些是對所有類型傳感器都適用的，也 有只對特定類型傳感器適用的特殊要求。針對傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)在不同 場合均需要的基本要求是： 1)高靈敏度 2)抗干擾的穩(wěn)定性(對噪聲不敏感) 3) 線性 容易調(diào)節(jié)(

45、校準(zhǔn)簡易) 4)高精度 5)高可靠性 6)無遲滯性 7)工作壽命長(耐用性) 8)可重復(fù)性 9)抗老化 10)高響應(yīng)速率 11) 抗環(huán)境影響(熱、振動、酸、堿、空氣、水、塵埃)的能力 12)選擇性 13) 安 全性(傳感器應(yīng)是無污染的) 14)互換性 15)低成本 寬測量范圍 16) 小尺寸、重量輕和高強(qiáng)度 寬工作溫度范圍 4.2傳感器的分類 可以用不同的觀點(diǎn)對傳感器進(jìn)行分類：它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本 物理或化學(xué)效應(yīng))；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工 藝等。 4.2.14.2.1根據(jù)傳感器工作原理根據(jù)傳感器工作原理 可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類,傳感器工作原

46、理的分類物理傳感器 26 應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、 磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。 化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器， 被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。有些傳感器既不能劃分到物理類， 也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的?；瘜W(xué)傳感器 技術(shù)問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價格問題等，解決了這 類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會有巨大增長。 常見傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和工作 原理見下表。 4.2.24.2.2按照其用途按照其用途 傳感器可分類為： 壓力敏和力敏傳感器 位置傳感

47、器 液面?zhèn)鞲衅?能耗 傳感器 速度傳感器 熱敏傳感器 加速度傳感器 射線輻射傳感器 振動傳感器 濕敏傳感器 磁敏傳感器氣敏傳感器 真空度傳感器 生物傳感器等。 以其輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為： 模擬傳感器將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。 數(shù)字傳感器將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接 轉(zhuǎn)換)。 數(shù)字傳感器將被測量的信號量轉(zhuǎn)換成頻率信號或短周期信號的輸出(包 括直接或間接轉(zhuǎn)換)。 開關(guān)傳感器當(dāng)一個被測量的信號達(dá)到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng) 地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。 在外界因素的作用下，所有材料都會作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。它 們中的那些對外界作用最敏感的材

48、料，即那些具有功能特性的材料，被用來制 作傳感器的敏感元件。從所應(yīng)用的材料觀點(diǎn)出發(fā)可將傳感器分成下列幾類： (1)按照其所用材料的類別分：金屬 聚合物 陶瓷 混合物 (2)按材料的物理性質(zhì)分：導(dǎo)體絕緣體半導(dǎo)體 磁性材料 (3)按材料的晶體結(jié)構(gòu)分：單晶多晶非晶材料 與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開發(fā)工作，可以歸納為下述三個方向： (1)在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)，然后使它們能在傳感器技 術(shù)中得到實際使用。 (2)探索新的材料，應(yīng)用那些已知的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來改進(jìn)傳感器技術(shù)。 (3)在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反應(yīng)，并在傳感器技術(shù) 中加以具體實施。 現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進(jìn)展取

49、決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開 發(fā)強(qiáng)度。傳感器開發(fā)的基本趨勢是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。 按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為： 集成傳感器薄膜傳感器厚膜傳感 器 陶瓷傳感集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制 造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。 薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形 成的。使用混合工藝時，同樣可將部分電路制造在此基板上。 厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常 是Al2O3制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。 陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(

50、溶膠-凝膠等)生產(chǎn)。 完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結(jié)。厚膜和陶 27 瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性，在某些方面，可以認(rèn)為厚膜工藝是 陶瓷工藝的一種變型。 每種工藝技術(shù)都有自已的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開發(fā)和生產(chǎn)所需的資本 投入較低，以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合 理。 4.34.3扭矩傳感器的選用扭矩傳感器的選用 試驗臺使用的傳感器是北京金順達(dá)源儀器有限公司生產(chǎn)的sty扭矩傳感器, 與該公司生產(chǎn)的扭矩測量卡,計算機(jī)配套使用,這是一種性能優(yōu)良,使用方便的扭 矩傳感器。應(yīng)變傳感和非接觸信號傳遞技術(shù)的成熟為sty系列扭矩傳感器提供了 可能和保

51、證.從而sty系列扭矩傳感器也就順理成章地解決了在扭矩測量中的問 題: a.扭矩測量中由于轉(zhuǎn)速變化引起的扭矩誤差問題:因為 sty 系列扭矩傳感器 采用了應(yīng)變技術(shù)傳感扭矩,所以它不存在扭矩測量中由于轉(zhuǎn)速變化引起的扭矩誤 差即轉(zhuǎn)速特性誤差問題. b.低轉(zhuǎn)速乃至靜態(tài)時扭矩測量問題:sty 扭矩傳感器既可以傳感高速旋轉(zhuǎn)時 的扭矩信號,也同樣可以傳遞低速乃至靜態(tài)時的扭矩信號而無需附加裝置. c. 正反轉(zhuǎn)扭矩零點(diǎn)問題:sty 扭矩傳感器正反轉(zhuǎn)扭矩零點(diǎn)與轉(zhuǎn)向無關(guān),兩個 零點(diǎn)完全重合,可以連續(xù)正反轉(zhuǎn)工作而無需反復(fù)調(diào)零. d .高超獨(dú)特的溫度補(bǔ)償技術(shù)使得其具有 0.01/以上的溫度穩(wěn)定度，從 而使得該傳感器的

52、溫漂性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于同類型和其他類型扭矩傳感器。 e.扭矩的動態(tài)響應(yīng)問題:sty 扭矩傳感器的扭矩動態(tài)響應(yīng)完全可以在 1ms 以 上(中心頻率 10KC). f. 由于鎖相環(huán)和光電編碼器的應(yīng)用，極低轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)也能準(zhǔn)確地得到測 量。 g.體積小，重量輕，易于安裝使用. 4.44.4 STYSTY扭矩傳感器的基本原理扭矩傳感器的基本原理 在 sty系列扭矩傳感器的軸上安裝有兩組旋轉(zhuǎn)變壓器，其中一組傳遞電源， 另一組傳遞扭矩信號.旋轉(zhuǎn)軸上的應(yīng)變橋檢測到的m級扭矩信號被高精度儀表 放大器放大后,再經(jīng)過/轉(zhuǎn)換器變換成與扭矩成正比的方波信號。通過軸上 的旋轉(zhuǎn)變壓器,非接觸地傳遞到軸外接受器上，從而輸出同扭矩

53、成正比的方波頻 率的數(shù)字信號。 28 扭矩傳感器原理框圖 扭矩信號 15 sty系列扭矩傳感器可以按要求,輸出頻率信號,或者標(biāo)準(zhǔn)05V或4-20mA的 模擬信號,或者485/CAN 等數(shù)字接口的方式輸出扭矩信號.也可以根據(jù)需要選擇 配套出廠的sty-100型液晶顯示的二次儀表或者sty-100型扭矩測量卡. 如果需要測量轉(zhuǎn)速時，只要根據(jù)用戶的需要在本系列扭矩傳感器中安裝上 專用測速傳感器或者光電編碼器,特別要提的是附加安裝有編碼器后，對于那些 低轉(zhuǎn)速和需要檢測正反轉(zhuǎn)的用戶就非常理想了(可以檢測出正反轉(zhuǎn)向)。 4.54.5 STYSTY系列扭矩傳感器技術(shù)性能指標(biāo)系列扭矩傳感器技術(shù)性能指標(biāo) 1.

54、工作范圍 ： 0.1m-5萬Nm（分若干檔） 2. 扭矩測量精度： 0.1%，0.2%（FS） 3.環(huán)境溫度 ： 0 -50 C C 4. 響 應(yīng) ： 100 s 5、溫度穩(wěn)定度： 0.01/ C 6. 輸 出 信 號 : 頻率輸出： 零 扭 矩: 10 KHZ左右 正向滿量程: 15 KHZ 左右 反向滿量程: 5 KHZ左右 0-12v 負(fù)載電流作強(qiáng)度或壽命試驗時，應(yīng)該注意由于運(yùn)轉(zhuǎn)時間長，為了防止由于振動等原 32 因引起加載器螺旋松動而使載荷下降，應(yīng)用擰緊加載螺旋端的螺釘. 第六章第六章 中心距的設(shè)計中心距的設(shè)計 6.16.1中心距的設(shè)計中心距的設(shè)計 由于本試驗臺是改進(jìn)設(shè)計,考慮成本及試

55、驗臺不再移動,并且底座是鑄鐵材料,及 其形狀的限制,所以只好將原來的底座改進(jìn),-即在底座上鉆一系列的孔,被 試驗的齒輪箱中心距應(yīng)該按照設(shè)計的孔的地距離而定 6.26.2理想的中心距理想的中心距 理想的中心距是將底座做成T型槽,中心距的問題可以很好的解決 如圖 33 第七章第七章 螺旋滾珠式機(jī)械加載器螺旋滾珠式機(jī)械加載器 7.1 1加載器結(jié)構(gòu)原理加載器結(jié)構(gòu)原理 螺旋滾珠式機(jī)械加載器結(jié)構(gòu)原理如圖所示。其實現(xiàn)加載的過程是這樣的： 旋轉(zhuǎn)加載螺旋（2）使其作軸向移動，通過滾動軸承及橫鍵（3），拉桿（4）， 推(或拉)動套筒（6）也作軸向移動。由于套筒兩端裝有兩圈鋼珠，鋼珠的一半 嵌在套筒內(nèi)，與套筒在圓周

56、上及軸向均不能相對運(yùn)動，鋼珠的另一半又相應(yīng)的 嵌在左右螺旋槽輪（5，7）的螺旋槽中，（槽的截面為半圓形），套筒（6）的 軸向移動通過兩端的鋼珠，迫使左右螺旋槽輪（5，7）作反向旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過聯(lián)軸 器（1，8），使圖中的a,a齒輪反向旋轉(zhuǎn)，再通過與之嚙合的b,b齒輪，使 聯(lián)接b,b齒輪的扭力軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彈性變形，這種彈性變形的恢復(fù)力使兩對齒輪 a,b和a,b齒面受壓，達(dá)到增加齒面載荷的目的。 與加載螺旋（2）相連的滾珠軸承外圈是不旋轉(zhuǎn)的，而內(nèi)圈，橫鍵（3）， 拉桿（4），套筒（6），左右螺旋槽輪（5，7）等部件都是在實驗轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn) 的，也即加載螺旋（2）的運(yùn)動與試驗臺是否處于運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，因此，可以實

57、 現(xiàn)在空載啟動，在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下改變載荷。加載螺旋（2）可以手動控制，也可以 用渦輪蝸桿機(jī)動控制（圖中未畫出）。 加載螺旋（2）正反向旋轉(zhuǎn)，使套筒（6）可以左右移動，從而迫使左右螺 旋槽輪（5，7）改變方向旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)齒輪正反方向被加上載荷。如圖所示，套 筒（6）移動的方向不同，也即使齒輪所受載荷的方向亦不同。 34 1.，8聯(lián)軸器 2加載器 3橫鍵 4拉桿 5，7左右螺旋槽輪 6套筒 螺旋滾珠式機(jī)械加載器結(jié)構(gòu)圖 由圖中可以看出，當(dāng)套筒（6）使兩圈鋼珠原始位置在左右螺旋槽輪 （5，7）的中間位置時，左右移動套筒，可使被試齒輪正反方向加上載荷。若 套筒（6）使兩圈鋼珠的原始位置在左右螺旋槽輪（5，7）

58、的一端（最左或最右） ，則套筒（6）向另一端（向右或向左）移動的距離將加大一倍，就可使被試齒 輪在一個方向上加上兩倍于雙向加載時的載荷，即如果加載器設(shè)計為正反向最 大扭距為1000N.M時，若作為單向加載用，則可達(dá)到2000N.M，使加載器的使用 范圍擴(kuò)大。7.27.2螺旋滾珠式機(jī)械加載器的特點(diǎn)螺旋滾珠式機(jī)械加載器的特點(diǎn) 螺旋滾珠式機(jī)械加載器除了結(jié)構(gòu)簡單，投資少，操作方便可靠的優(yōu)點(diǎn)外， 最大的特點(diǎn)是實現(xiàn)了在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)逐漸改變載荷的大小和方向，更能真實地反映 生產(chǎn)實際。同時，節(jié)省試驗時間，如測傳動效率只需十多分鐘就可完成，對機(jī) 械系統(tǒng)及 7.37.3螺旋滾珠式機(jī)械加載器的特點(diǎn)螺旋滾珠式機(jī)械加載器的

59、特點(diǎn) 35 螺旋滾珠式機(jī)械加載器除了結(jié)構(gòu)簡單，投資少，操作方便可靠的優(yōu)點(diǎn)外， 最大的特點(diǎn)是實現(xiàn)了在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)逐漸改變載荷的大小和方向，更能真實地反映 生產(chǎn)實際。同時，節(jié)省試驗時間，如測傳動效率只需十多分鐘就可完成，對機(jī) 械系統(tǒng)及電網(wǎng)負(fù)荷均無沖擊損害。 第八章總結(jié)第八章總結(jié) 本文的設(shè)計方案是在原來齒輪實驗臺的基礎(chǔ)上，利用電動機(jī)、齒輪箱、加載 裝置、傳感器等一些簡單的零件組成新的裝置，在此裝置中能進(jìn)行齒輪.齒輪箱.聯(lián) 軸器,離合器的效率壽命實驗，具有簡單可靠、快速方便、加載范圍大等優(yōu)點(diǎn)， 有效地完善了對試驗臺的功能。整個試驗臺以工業(yè)控制計算機(jī)機(jī)作為控制、數(shù) 據(jù)采集與處理中心，通過多功能數(shù)據(jù)采集卡分別

60、實現(xiàn)對載荷轉(zhuǎn)速的控制，通過 扭矩轉(zhuǎn)速卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。該課題的研究綜合了電、機(jī)等學(xué)科內(nèi)容。本課題研 究的 目的之一是彌補(bǔ)機(jī)械工程學(xué)院齒輪試驗臺的不足。 本課 題完成了以下方面的工作: 1.完成了實驗臺的整體設(shè)計改進(jìn)工作; 2.完成了裝配圖及其他圖紙的繪制 3.對了軸,齒輪.軸承等關(guān)鍵零件進(jìn)行了校核 4.更換了原來的傳感器,并配備了工控機(jī). 近半年的畢業(yè)設(shè)計,感受頗多,在開始拿到設(shè)計課題的時候,是無從下手,經(jīng) 過到實驗室的現(xiàn)場測繪,老師得講解及自己查閱資料,漸漸才有了眉目.在進(jìn)行 CAD繪圖時,發(fā)現(xiàn)自己原來的學(xué)得那點(diǎn)東西遠(yuǎn)不夠.于是請教很多同學(xué),現(xiàn)在有很 多同學(xué)請教我了。 畢業(yè)設(shè)計讓我學(xué)到很多東西

61、,查閱文獻(xiàn),綜合應(yīng)用知識,以及繪圖等方面的能 36 力。 我同時也體會到,人只有不斷地學(xué)習(xí)才能進(jìn)步! 致致 謝謝 半年的畢業(yè)設(shè)計中，感謝我的導(dǎo)師梁以德教授,本設(shè)計的研究工作都是他的 悉心指導(dǎo)下完成的，從設(shè)計方案的選擇到說明書撰寫完成的每一個環(huán)節(jié)，自始 自終得到了他的指導(dǎo)和幫助，為此他付出了大量的心血和精力。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹?學(xué)態(tài)度、豐富的學(xué)識和對學(xué)科發(fā)展的獨(dú)到見解讓我深感敬佩。在他的悉心指導(dǎo) 和關(guān)心幫助下，我順利完成了學(xué)業(yè)，他樸實的作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和理論聯(lián) 系實際的學(xué)術(shù)風(fēng)格都給學(xué)生以深刻的影響和教誨。 值此畢業(yè)之際，特向?qū)煴硎咀钫\摯的謝意! 37 參考文獻(xiàn) 1 西北工業(yè)工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械

62、零件教研室編著.濮良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計.第七 版.北京:高等教育出版社,2005 2 朱龍根主編.簡明機(jī)械聯(lián)檢設(shè)計手冊 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997 3 唐增寶,何永然,劉安俊主編.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計.武漢:華中理工大學(xué)出版社,1995 4 廖念釗,古瑩菴,莫雨松,李碩根,楊興駿編.互換性與技術(shù)測量.北京:中國計量出版社, 2000 5 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編. 理論力學(xué)第六版.北京: 高等教育出版社,2002 6 西北工業(yè)工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編著.孫恒,陳作模主編.機(jī)械設(shè)計.第六版. 北京:高等教育出版社,2004 7 陳鐵鳴主編. 新編機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計圖冊.北京

63、: 高等教育出版社,2003 8 周良德.朱泗芳等編著.現(xiàn)代工程圖學(xué).長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社.2000 9 周增文主編.機(jī)械加工工藝基礎(chǔ).長沙:中南大學(xué)出版社.2003 10 羅迎社主編.材料力學(xué).武漢:武漢:武漢理工大學(xué)出版社.2001 38 替換離合器體系替換離合器體系 為什么和什么時候為什么和什么時候 這是關(guān)于機(jī)械壓力機(jī)離合器制動器狀態(tài)變化的細(xì)節(jié), 集中討論當(dāng)替換修理 時的這種離合器。 作者羅伯特 在金屬成型并制造的過程中,車間將確定無疑的面臨替換的選擇或改造機(jī)床 的原動機(jī)或離合器制動器閘。在北美洲大多數(shù)鍛壓設(shè)備依賴于離合器煞車變速, 除非機(jī)器是由借助于液壓缸傳動或類似地氣壓缸控制的液

64、壓技術(shù)型零件組成. 這個離合器制動器是機(jī)械鍛壓設(shè)備、電動壓力機(jī)、冷彎沖壓機(jī)、切變、纏 卷裝置、截流裝置、回轉(zhuǎn)塔式?jīng)_頭沖床、鍛壓機(jī)、壓出流水線和許多的其他的 有關(guān)機(jī)器的關(guān)鍵性部件。它借助于飛輪將助推器的回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的或刀 具夾緊元件線性運(yùn)動. 在機(jī)器第一次動作開始時、該離合器連接或加倍該飛輪 的回轉(zhuǎn)質(zhì)量至定位的夾具原動機(jī)元件、在它的往復(fù)運(yùn)動中依次移動活塞. 在停 機(jī)信號發(fā)生時,該制動器停止原動機(jī)元件和滑塊（或活塞）的運(yùn)動. 通用的離合器制動系統(tǒng)通用的離合器制動系統(tǒng) 離合器制動系統(tǒng)有許多的型號.通用的主要包括: 與夾鉗軸套制動器相連接的完全旋轉(zhuǎn)體離合器與夾鉗軸套制動器相連接的完全旋轉(zhuǎn)體離合器

65、. . 這些單位形原動機(jī)基于長夾具和人工加料的機(jī)床. 根據(jù)現(xiàn)行的美國國家標(biāo) 準(zhǔn)協(xié)會乘員安全與衛(wèi)生局的標(biāo)準(zhǔn),促進(jìn)這些原動機(jī)加工成具有十足功能的在完 全成為旋轉(zhuǎn)體之前也不會停止機(jī)床運(yùn)動的機(jī)械很難. 這些離合器經(jīng)常依賴雙頭 螺栓與脊柱的嚙合或其他的機(jī)械的嚙合,此嚙合僅僅在頂端位置解開. 氣壓傳動的分離離合器和制動器；單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)體離合器氣壓傳動的分離離合器和制動器；單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)體離合器。 在二十世紀(jì)中期,由于具有在一次動作上任一點(diǎn)解開的能力,氣壓傳動的分 離離合器和制動器風(fēng)靡一時. 但是這些器械有一缺點(diǎn):當(dāng)在雙機(jī)組之間定時之時 以波段重疊著稱的狀態(tài)將發(fā)生 ,在該離合器解開之前,當(dāng)離合器嚙合在一起或者 嚙合著手時允許該制動器繼續(xù)有效. 如果該離合器廢棄