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液压机械传动开式试验台设计(有cad原图 文献翻译).rar

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    编号:20181016173630108    类型:共享资源    大小:1.03MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    液压 机械传动 试验台 设计 cad 原图 文献 翻译
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    液压机械传动开式试验台设计摘要燃油经济性和较少的有害气体排放和日益增大的舒适性等要求是现代汽车十分重要的研究课题. 液压机械差速转向机构是利用液压机械无级传动原理,将液压传动与齿轮传动恰当组合的一种新型封闭双功率流传动机构。本文介绍了机——电——液一体化动态仿真试验台的系统结构及性能特点。讨论了系统的动态性能及恒转速控制的原理和基本规律。对部分试验和理论结果进行了分析和研究,分析了车辆动力传动试验台机械测功器的结构和工作原理,提出了机械测功器的控制方案,并进行了仿真计算。针对已有机械传动系统试验台存在的局限性提出了适合于不同传动形式及测试要求的多功能试验台的设计思路,对所涉及的多功能试验台的组成和工作原理进行了分析讨论,给出了不同组合形式时试验台结构及测试控制方法。计算表明,合理的选择可以使测功器获得较好的动态特性。试验结果表明该系统运行稳定、加载方便、节能效果显著,满足了设计的要求。关键词: 车辆传动,动力传动试验台,性能分析,惯量模拟Structure and performance Analysis of the DynamicSimulation Bench for Vehicle Transmission SystemABSTRACTTo satisfy the demand for greeted fuel economy, fewerem jssion and enhanced comfort, which are very important themes for modern automat boilers.The bydro-mechanical differential turning mechanism using hydro-mechanical infinite transmission theory is the new close double flow transmission mechanism being suitably made up of hydraulic transmission and gear transmission.This paper introduces the structure and performance characteristics of an integrated electro-hydro-mechanical control system of the dynamic simulation bench for vehicle transmission. The dynamic performance and the theory and basic law of the constant speed control are discussed.Some theoretical and experimental results are analyzed.The construction and working principles of a power-trans mission test bench and a mechanical dynamometer analyzed .Control policy about the mechanical dynamometer is described,then the matching method of the control system and the pivotal parameter are gained. Dynamic analysis of this model is finally demonstrated in detail。This paper analyses and discusses both composition of the multifunction test and operating principle,and presents test, method of cont to and structures of various combining test .A design idea of multifunction test bed is put forward which is suitable for different driving form and test requirement.The test results show that system runs steadily,saves energy remarkably,loads conveniently, andsatisfies requirement of design。Keywords: Vehicle transmission,Test bench,Performance analysis,Inertia simulat1前 言近几年来,我国的工程车辆工业发展迅猛,而随着汽车工业的崛起也伴随着对于产品的实验与检测手段的落后。尤其是目前,我国制造汽车尚在起始阶段,还不成熟.但作为经济发展支柱的汽车工业,必然要在当今技术潮流中疾进,而以后汽车传动系统发展方向是以自动变速器技术(自动变速器和液压机械转向装置)为核心,所以为了给汽车自动传动产品完善设计理念、交检产品性能,控制产品的质量,提高汽车的品质,势必对其零部件提出更高更严格的要求。传动系是汽车实现发动机动力输出到行驶的必须系统,变速器是汽车传动系中一个重要总成,为了对变速器产品结构和零部件的性能、寿命进行测试和分析。为产品设计与质量评价提供可靠的科学依据,缩短产品的开发周期和提高产品质量;避免在用户使用中出现质量问题,减少售后服务的工作量,节约资金,降低成本,提高产品的市场信誉度。所以传动系统试验台的研究将为汽车、拖拉机的新技术改造提供试验平台,有力推动农业机械行业科研水平的提高具有特别重要的意义。车辆传动系是车辆的重要组成部分,其作用不仅是为了实现减速(或者增速) 、转换系统的运动传递路线、使各运动构件协调配合工作;同时还把原动机输出的功率和转矩传递到驱动轮、或者其它执行机构上克服行驶阻力或工作阻力而做功。实现传动路线、传动方向的转换和传递动力是车辆传动系的两个基本任务。1 传统系统结构介绍及功用传统的履带式车辆传动系和汽车传动系相似,主要由用于切断动力的离合器、变换档位的变速器、起主要减速作用的主减速器、起差速作用的差速器、轮边差速及用于转向的轮边制动器组成;现代履带车辆传动系不断采用新技术、新结构,经过多年的发展和改进,逐步形成了现代履带车辆传动系。现代履带车辆传动系,将液压机械无级变速传动技术应用于变速机构取代了原来的离合器与固定轴式齿轮箱组成的变速机构,其中以双(多)功率流多段无级变速传动为代表;差速及转向装置由液压机械复合转向取代,形成主要由行星排和液压马达、液压泵组成的液压机械连续无级传动的复合转向。液压机械无级变速传动以液压机械式无级自动变速器(HMT)为主,主要由多档自动变速器、液压变量泵和定量马达构成的液压变速装置、将机械和液压动力合成的行星齿轮机构三部分构成。液压机械传动是一种液压功率流与机械功率流2并联的新型传动形式,通过机械传动实现传动高效率,通过液压传动与机械传动相结合实现机械传动无级变速。与传统的机械式变速器相比,液压机械式无级自动变速器有以下特点:①能自动适应负荷和行驶阻力的变化,实现无级调速,保证发动机工作在最佳工作点,有利于提高其动力性、燃油经济性和工作效率。②以液体为传力介质,使传动系动载大为减轻,易防止超载和发动机熄火,可大大提高有关零部件的寿命,对工作条件恶劣的农业机械和工程机械尤为重要。③行驶平稳,能吸收衰减振动、冲击和噪声,提高乘坐舒适性。④能以很低的车速稳定行驶,可提高坏路上的通过性和低速作业质量。⑤操作轻便,便于实现换档自动化,降低驾驶员劳动强度。⑥体积小,重量轻,惯性小,结构紧凑,节省材料,易于布置。国外实际试验资料表明:装备无级自动变速器的拖拉机的作业性能显著提高,不仅能降低操作强度,提高车辆作业速度,改善作业质量,而且可以大幅度提高拖拉机的动力性和燃油经济性,统计对比数据表明生产效率提高 12~16%,燃油消耗率降低 8~10%,具有明显经济性,并减少了排放。有此可见液压机械无级变速传动系统有着很广阔的市场,它不仅提高了工作效率,而且改善了驾驶员工作的环境。车辆传动试验台是对车辆传动系的主要传动部件和装置变速器、差速与转向部件等进行综合性能测试的试验设备。通过试验来检验传动装置设计的合理性,加工、制造、装配和调试的工艺性。对试验结果的深入分析有助于了解和评定传动部件和装置的综合机械性能,同时也为工程设计人员提供实践的参考资料和设计依据。随着车辆传动系向高速比、大功率、低噪声等方向的飞速发展,人们对于车辆传动系的性能提出了更高的要求,因此,对传动试验台的深入研究具有重要的实际应用意义。2 国内外的现状国外很早就开始了这方面的研究,如除美国 Gleason 公司在五十年代就设计出的用轮系作为加载系统的传动试验台的方案之外,比较著名的还有美国国家航空航天局(NASA)下属的 Lewis 研究中心、前苏联中央机械制造与设计研究院、美国通用动力公司、德国 RENK 公司、日本明电舍动力公司、日本丰田汽车公司、美国伊利诺斯大学机械工程系、法国 Skoda 公司等。从试验台方案的设计到最终的样品制造他们都进行了大量的研究工作,形成了系列化的设计模式。3从国内来看,对于传动试验台的研究起步相对较晚,始于八十年代初期,国内较早从事这方面研究工作的单位有北京理工大学、重庆大学、郑州机械研究所、长春汽车研究所等单位。他们先后建立起了各种形式的传动试验台,这些试验台的建立从理论上和实践上都取得了很大的进步,积累了丰富的经验,代表着我国机械传动试验设备的发展水平。国内外对机械传动测试系统大多是采用传统固定式的实验室测试系统,而外国的一些数据采集/处理系统,其基本通道 64 路,可扩展到 2048 路。对于多路信号,通过软件控制,采用数据串、并行传输方式,实现高速采样。此类系统一般都建立在专用硬件和软件基础上,系统庞大、昂贵,硬、软件的技术支持及维护高度依赖于供应商。国内的许多大学及科研机构也开发了具有一定功能的机械传动测试系统,如机械传动多功能试验台等。这些测试系统的开发填补了国内机械传动测试领域的空白。总体分析,目前,国内传动性能试验台还停留在人工水平上,虽在市场上有着各具特色的传动系统实验台,但是仔细分析就不难发现,都存在着一个共同的特点:自动化程度低;人机界面不友好,测试过程中依赖于测试者的经验;无法模拟实际工况对各种机械传动产品性能的影响, 由于测试对象的多样性和复杂性,在没有对测试对象的动态特性进行系统和理论分析,不可能适用于所有机械传动设备。这样就使试验数据准确性难以保证。3 简单介绍设计研发的试验台常见的车辆传动试验台一般都由驱动装置、加载装置、测量装置,被试装置等四部分组成,其基本组成见图 1-1。试验动力由驱动装置发出,经测量装置、被试装置传递到加载装置。测量装置用来测量出动力传递过程中的一些基本机械参量,主要有转速、扭矩,经过数据处理后可得到系统的功率、效率等。通常用作驱动装置的有发动机、电动机等;用作测量装置的为转速-扭矩传感器;用作加载装置的有齿轮箱、发电机、液压缸、磁粉制动器、电涡流测功机等。图 A 传动试验台的基本构成机械传动试验台从工作原理上可以分为:开放功率流式试验台和封闭功率驱动装置→测量装置→被测装置→测量装置→加载装置4流式试验台。3.1 开式试验台原理和结构开式试验台组成原理如图 1-2 动力传动试验台主要由原动机、转速转矩传感器、传动装置、电涡流测功机、惯量装置、机械测功机、试验台监控系统等设备组成。原动机(内燃机或电动机)和传动装置是车辆原有的动力传动装置在试验台上的再现,是试验台的被试设备;转速转矩传感器用来测量试验台的转速、转矩;惯量装置用于模拟车辆加减速过程中所受到的惯性力;机械测功器和电涡流测提供制动力矩;试验台监控系统用以完成试验台的控制和试验数据的采集和分析。图 B 开式试验台原理图3.2 闭式试验台原理和结构闭式试验台根据能量循环形式可分为电封闭式试验台(如图 1-3 所示)和机械封闭式试验台(如图 1-4 所示)两种:电封闭式试验台机械部分与开式试验台相似,但其负载装置必须是电机,即负载电机成为发电机,所发电流经过控制系统反馈到驱动电机或输入电网,以达到能量循环的目的(所谓“闭式”即是指功率或能量封闭循环) 。电封闭式试验台从原动机发出的功率可以部分地反馈回原动机,既达到了加载的目的,又实现了节能。机械封闭式试验台的能量主要在传动箱、陪试装置、被试装置、加载装置之间流动,原动机所消耗的功率主要用于克服系统中摩擦损失所消耗的功。该种形式的试验台是目前国内汽车变速器及驱动桥齿轮实验中应用最多的试验台。原动机→转速转矩传感器→传动装置→转速转矩传感器→电涡流→惯量装置↓ ↓ ↑ ↑↓ → 测量装置 → ↑→ → → → → 控制系统 → → → → → → → →5驱动装置 传感器 被试装置 传感器 加载装置测量装置控制系统能量回馈图 C 封闭式试验台组成原理图原动机传 动箱传 动 箱陪试装置被试装置加载装置图 D 机械封闭式试验台基本组成有以上试验台结构结合本次设计,分析可得如下注意事项和设计时主要遇到的问题:⑴ 联轴器的选择和参数匹配;⑵ 扭矩传感器的选择;⑶ 电涡流测功机的选择;⑷ 惯性飞轮组的选择;⑸ 升速箱的设计:① 升速箱结构的选择;② 升速箱传动比的确定;③ 齿轮参数的确定;④ 轴与齿轮的强度校核以及轴承的选定与寿命校核。6第一章 性能试验台的结构分析1 建立试验台的依据参照中华人民共和国汽车行业标准中 JB 3987-85《汽车机械式变速器台架试验方法》 、 《小客车及卡车自动变速器试验规范》 、JB3784-84《汽车转向台架试验方法》和双流传动多段式自动变速器传动特点,为从事开发、设计传动系提供一种通用性强、操纵简单、成本低、精度及自动化程度高、检测速度快的实验系统。2 设计试验台功能目的根据国家标准与传动系装车需要完成的性能试验,本传动试验台需要具备的功能如下:(1)能用于 200 马力以下的工程机械、拖拉机和汽车传动系试验,能对双流无级变速装置进行检测,并实现动态加载。(2)由计算机操纵控制,具有模拟车辆行驶中的道路阻力等阻力特性,模拟拖拉机-农具机组农业作业的随机过程的能力。(3)具有高度的自动化水平,能自动完成传感器标定,自动完成选定试验,实时控制,实时显示或打印转速、扭矩、功率、油温、油压、油耗等,自动绘制出被测变速器在模拟试验中的有关动态特性曲线和换挡过程曲线。(4)显示与控制界面友好,便于操作。3 试验台测定参数(1)传动效率与输出速度关系曲线;(2)扭矩比与输出速度曲线;(3)输入速度与输出速度曲线;(4)输出扭矩与输出速度曲线;试验中需测取的参数主要有:变速器输入轴的转速、转矩,变速器输出轴的转速、转矩,传动系输出轴的转速、转矩,测功机的转速、转矩4 系统的设计4.1 方案的比较与选择目前,机械传动试验台加载方式主要分为两大类:开放式和封闭式。封闭式有分机械封闭和电封闭两类。7开放式方案与封闭方案比较:,封闭式试验台加工量大,能量可以回馈但传动效率不高,且结构复杂在运转中载荷的改变不易实现,力矩不易控制试验性能不够稳定;开放式试验台,系统输入的试验功率耗能比较大,能量不宜回收,但系统结构简单,成本低可以满足一般要求不高的性能试验。故此次设计选用系统方案为开式试验台。4.2 系统框图和原理1-1 开式试验台原理图4.3 试验台的基本构成有以上原理图对传动试验台基本类型的分析及对试验台试验项目与功能的分析,设计如图 4.2-1 所示开式结构的传动系试验台构成方案:试验台主要由原动机、转矩转速传感器、被试变速箱、加载装置、联轴器、升速变速箱、惯性飞轮组、被试转向驱动桥,信号采集与控制系统、传动系油温控制系统组成。 (这里采集系统采用车辆研究所研究的 PCM-3132,故这里未画出其图,只画机械部分原理图)本试验台组成形式采用框架式组合结构,其试验范围具有很强的可伸缩性,试验范围较宽。将传动系中的转向装置后面部分去掉,将加载装置移至变速器后,在接转速传感器,增加油耗仪等设备,适当更改机算计程序,即可得到一台变速器性能试验台;将变速器后面去掉,将加载装置移至其后,更改计算机程序,即
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