【正文】 3 45 號鍛鋼或 ZG3 ZG45 鑄鋼或 HT200、 HT300、 HT350鑄鐵等材料。 （ 2）缸蓋的技術(shù)要求 ① 直徑 d（基本尺寸同缸徑）、 D3（基本尺寸同活塞桿密封圈外徑）的圓柱度公差，應(yīng)按 10 或 11 級精度選取。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 32 （ 1）活塞的材料 液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵（ HT300、 HT350）、鋼（有的在外徑上套有尼龍 6尼龍 1010 或夾布酚醛塑料的耐磨環(huán)）及鋁合金等。 （ 1）缸筒的材料（如圖 所示） 工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械等工作壓力較高的場合，常用 3 45 號鋼的無縫鋼管。 圖 缸筒 （ 2） 缸筒的技術(shù) 要求 ① 缸筒內(nèi)徑 D 采用 H7 或 H8 級配合，表面粗糙度 Ra 值一般為 ~ m，需進(jìn)行研磨 ； ② 。須與缸蓋、管接頭、耳軸等零件焊接的缸筒用 35 號鋼，并在粗加工后調(diào)質(zhì)。 ② 端面 T 對內(nèi)孔 D1 軸線的垂直度公差值，應(yīng)按 7 級精度選取。 ③ 端面 A、 B 與直徑 d 軸心線的垂直公差值，應(yīng)按 7 級精度選取。同時，應(yīng)在導(dǎo)向表面熔堆黃銅、青銅或其他耐磨材料。 圖 液壓缸示意圖 由公式，螺紋處的拉應(yīng)力為 = ZdKF214? （ ） 螺紋處的切應(yīng)力為 =ZdKFdK 31 （ ） 合成應(yīng)力為 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 31 = [ ] （ ） 式中： Z—螺栓數(shù)； K—螺紋擰緊系數(shù)，靜載時，取 K= ；動載時， K= 4； K1—螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取 K1=； d0—螺紋外徑 （ m）； d1—螺紋內(nèi)經(jīng) （ m），當(dāng)采用普通螺紋時： d1= ； [ ]—螺紋材料的許用應(yīng)力（ Pa） [ ]=ns?； s—螺紋材料的屈服點（ Pa）； n—安全系數(shù)，通常取 n= ； F—缸體螺絲處所受的拉力（ N）。因活塞桿一般為細(xì)長桿，當(dāng) Lk （ 10 15） d 時，由歐拉公式推導(dǎo)出 Lk= KFEI?2 (mm) （ ） 式中 ： Fk—活塞桿彎曲失 穩(wěn)臨界壓縮力， N ，（ Fk Fnk,即 Fk 5 7350=36750N）； F—活塞桿縱向壓縮力， N ； nk—安全系數(shù)，通常 nk= 6 ； E—材料的彈性模量，鋼材 E= 105MPa ； I—活塞桿橫截面慣性矩， mm4,圓截面 I=644d?= ； d—活塞桿直徑， mm 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 29 桿強(qiáng)度校核 ssndF ??? ??239。 代入上式得： d= 油口連接螺紋尺寸應(yīng)符合國標(biāo)規(guī)定，由 GB/T28781995 選取 M5 ， 精度為 6H。 的確定 油口包括油口孔和油口連接螺紋。故本設(shè)計不需要緩沖裝置。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 26 表 p 的關(guān)系 工作壓力 p/MPa 10 20 20 速度比 ； 2 2 （ 2）活塞桿結(jié)構(gòu)的確定 活塞桿有實心桿和空心桿兩種，如圖 所示，本試驗臺液壓缸活塞桿采用實心結(jié)構(gòu)，一端經(jīng)螺母與活塞相聯(lián)接，另一端由螺釘與法蘭盤聯(lián)接。本試驗采用 O 形密封圈加擋圈結(jié)構(gòu)。導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)形式有軸套式和端蓋是兩種。 如果導(dǎo)向長度過小將使液壓缸的初始撓度增大（間隙引起的撓度），影響液壓缸的穩(wěn)定性，一般滿足 H + 。 表 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 （摘自 GB/T23481993） (mm) 8 40 125 （ 280） 10 50 （ 140） 320 12 63 160 （ 360） 16 80 （ 180） 400 20 （ 90） 200 （ 450） 25 100 （ 220） 500 32 （ 110） 250 4．液壓缸壁厚和外徑的確定 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 23 表 工程機(jī)械用液壓缸外徑系列 缸徑 /mm 液壓缸外徑 /mm p 16MPa 20 25 40 50 50 50 54 50 60 60 60 63 76 76 83 83 80 95 95 102 102 90 108 108 108 114 100 121 121 121 127 110 133 133 133 140 125 146 146 152 152 由上表確定外徑 D=95mm,則壁厚 ???2 8090? 5．液壓缸缸底厚度確定 選擇缸底為平面型，則厚度 1 可以按照四周鑲住的圓盤強(qiáng)度進(jìn)行近似計算 ,則 1 () 式 中 ： D2 近似認(rèn)為為液壓缸內(nèi)徑 D ， m ； P—筒內(nèi)最大工作壓力， MPa ,取 P ； p—筒底材料許用壓力， MPa ,取npp ?? ?； b—缸筒材料的抗拉強(qiáng)度， MPa ； n—安全系數(shù)，取 n=5 ； 即代入 10 8 ?????mm ,取 1=9mm 。 1． 加載的最大載荷 由所查資料常用轎車輪胎的承載指數(shù)范圍多為 450kg~540kg，其中奔馳 A 級高達(dá)750kg，即 F mg 750kg 2．確定系統(tǒng)的工作壓力 表 液壓缸工作壓力與負(fù)載之間的關(guān)系 負(fù)載 F/KN 5 5 10 10 20 20 30 30 50 50 工作壓力P/MPa 5 10 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 22 根據(jù)表 液壓缸工作壓力與負(fù)載之間的關(guān)系及負(fù)載 F=7350N，取本設(shè)計的液壓缸工作壓力 P=。 ③ 試驗機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造公益性好，成本低；自動化程度高，運(yùn)行能耗低，測量精度較高。圖 是微機(jī)測控系統(tǒng)的原理方塊圖。系統(tǒng)的電磁鐵動作順序如表 所列。 車輪放好后，電磁鐵 1YA 通電使換向閥 5 切換至左位，液壓泵 9 的壓力油經(jīng)閥 5進(jìn)入液壓缸 1 的小腔 a，同時導(dǎo)通液壓控單向閥 4，壓力油的作用面積 Aa較小，因而活塞（桿）及壓頭快速下行接近試件，缸的大腔 c在經(jīng)閥 4 和 3 向中腔 b中補(bǔ)油的同時，將少量油液通過閥 5 和 6 排回油箱。系統(tǒng)的油源為定量液壓泵 9，其最高工作壓力由先導(dǎo)式溢流閥 8 設(shè)定，試驗時的加載荷速度（實質(zhì)為升壓速度）由電液比例溢流閥 10進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控調(diào)節(jié)。 表 傳感器外形及安裝尺寸 型號 額定轉(zhuǎn)矩 A B D G L H h I S K NJ2 1000 170 200 46 14 490 340 110 106 18 圖 NJ 型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器安裝尺寸 圖 NJ2 軸端視圖 本章小結(jié) 本章介紹了交流變頻調(diào)速電機(jī)的原理，然后通過運(yùn)算對電動機(jī)的類型、容量、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了估算，從而確定了電動機(jī)的型號，并 選擇了一個合適的傳感器用來測驅(qū)動輪胎的轉(zhuǎn)矩和作用于轉(zhuǎn)鼓的制動力矩，并介紹了所選傳感器的工作原理。解決的辦法是建議用戶另外增加轉(zhuǎn)速傳感器（如 NJ0、 NJ1D、 NJ2等）或者在傳感器上 增加一個轉(zhuǎn)速傳感器（如NJ NJ4 等），因為是磁電式傳感器，在轉(zhuǎn)速過低時仍然不能保證轉(zhuǎn)速的正確測量。其結(jié)構(gòu)與圖一的工作原理圖差 別是很大的，其中，為了提高測量精度及信號幅值， 兩端的信號發(fā)生器是由安裝在彈性軸上的外齒輪、安裝在套筒內(nèi)的內(nèi)齒輪、固定在機(jī)座內(nèi)的導(dǎo)磁環(huán)、磁鋼、線圈及導(dǎo)磁支架組成封閉的磁路。當(dāng)彈性軸不受扭時，兩 組交流電信號之間的相位差只與信號線圈及齒輪的安裝相對位置有關(guān)，這一相位差一般稱為初始相位差，在設(shè)計制造時，使其相差半個齒距左右，即兩組交流電信號之間的初始相位差在 180 度左右。 NJ 型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理如圖 ,在彈性軸的兩端安裝有兩只信號齒輪，在兩齒輪的上方各裝有一組信號線圈，在信號線圈內(nèi)均裝有磁鋼，與信號齒輪組成磁電信號發(fā)生器。 查《機(jī)械設(shè)計手冊》得電動機(jī)的技術(shù)參數(shù)，如表 所示，電動機(jī)的安裝及外形黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 尺寸，如圖 及表 所示。 這里初選同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 的電動機(jī)。如 選用低轉(zhuǎn)速電動機(jī)，因極數(shù)較多而外廓尺寸及重量較大，故價格較高，但可使傳動裝置總傳動比及尺寸減小。 （ 2） 電動機(jī)的輸出功率 總?wd PP ? （ ） 式中，總效率 總? 按下式計算： 8 6 2222??????? 滾筒聯(lián)軸器軸承總 ???? 其中 軸承? 、 聯(lián)軸器? 、 滾筒? 分別為傳動裝置中每一傳動副，每對軸承、每個聯(lián)軸器的效率，其概略值見《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表 。 標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)的容量由額定功率表示，所選電動機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率，容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動機(jī)長期過載，發(fā)熱大而過 早損壞，容量過大，則增加成本，并且由于功率和功率因數(shù)而造成浪費。對交流同步電動機(jī)而言，同步電機(jī)轉(zhuǎn)速為pfn 601 ?(r/min),實際使用中同步電 動機(jī)的極對數(shù) p 固定，因此只有采用變壓變頻（ VVVF）調(diào)速。 ⑤ 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速。所選電動機(jī)功率應(yīng)大于或等于計算所需的功率，按靠近的功率等級選擇電動機(jī)，負(fù)荷率一般取 ~。同時也分析了滾動阻力對汽車底盤輸出功率測定值的影響 。 綜上所述滾筒直徑、安置角、滾筒表面質(zhì)量、滾筒中心距對滾動阻力有很大的影響，由于部分底盤測功機(jī)僅顯示功率吸收裝置的吸收功率，所以同一輛車在不同臺架黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 上測得的數(shù)值不同。 （ 2） 在加工過程中滾筒的橢圓度、同軸度越小，輪胎在滾筒上的運(yùn)轉(zhuǎn)就越平穩(wěn)，當(dāng)車速一定時滾動阻力系數(shù)的波動范圍就越小，所以說，滾動阻力系數(shù)隨滾筒加工精度的提高而減小。 滾動阻力對汽車底盤輸出功率測定值的影響分析 車輪滾動時 ，輪胎與路面的接觸區(qū)域產(chǎn)生法向、切向的相互作用力以及相應(yīng)的輪胎和支承路面的相對剛度決定了變形的特點。 試驗步驟 （ 1） 磨合 為了保證測量結(jié)果的重復(fù)性，早開始試驗之前，應(yīng)使輪胎有一個初始的磨合過程，然后再使之冷卻。 (2)轉(zhuǎn)鼓表面溫度 注意確保測量開始時轉(zhuǎn)鼓表面的溫度與室溫大致相同。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 附著系數(shù)隨速度增加而下降的原因較為復(fù)雜，一方面是由于滾筒圓周速度提高，接觸面的溫升加快，很快在滾筒表面形成 了一層橡膠膜，降低了附著系數(shù)。但是該公式系一近似計算公式，輪胎與轉(zhuǎn)鼓接觸面上的力分布的改變并非一簡單的幾何形狀的改變，還與輪胎各部件剛度等諸多因素有關(guān) [4]。實驗中測出驅(qū)動輪胎的轉(zhuǎn)矩 tT 和作用于轉(zhuǎn)鼓的制動力矩 dT ，則滾動阻力系數(shù) f 為 )( rRWr rTRTf dt ??? （ ） 式中 ： tT — 驅(qū)動輪胎的轉(zhuǎn)矩 ； dT — 轉(zhuǎn)鼓的制 動力矩 ； R — 轉(zhuǎn)鼓的半徑 ； r — 輪胎的動力半徑 ； W — 作用于輪胎上的垂直載荷 。為解決滾板的導(dǎo)向問題，需要的技術(shù)成本較高，另外，滾板的磨損也增加了運(yùn)行成本。如果滾動卷筒半徑與車輪半徑相比較大，其測量誤差就可控制在較小范圍內(nèi)。因此，內(nèi)支撐試驗臺特別適合于進(jìn)行不同類型 路面的試驗，比如確定輪胎濕胎面的滾動特性。 輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗臺的類型 選擇 根據(jù)滾動面情況的不同，輪胎試驗臺基本上可分為三種類型 [2]（見表 的說明） ： ； ； 。 滾動阻力系數(shù)的測定方法 一般可采用兩種不同的方法測量輪胎的總滾動阻力，即整車道路測試和室內(nèi)臺架黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 測試。因此，通常將風(fēng)扇效應(yīng)阻力加到總的車輛空氣阻力中。 2．摩擦阻力 在圖 所示的輪胎等效系統(tǒng)模型中，由一系 列彈簧 阻尼組成的單元連續(xù)滾動進(jìn)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 入輪胎接觸 印跡區(qū)，由此相應(yīng)的輪胎外圓圓弧就被壓成對應(yīng)的弦長，即“輪胎接地長度” 。對這樣一個過程，可用圖 所示的 輪胎等效系統(tǒng)模型來加以解釋。 根據(jù)作用機(jī)理的不同，輪胎滾動阻力還可以進(jìn)一步分解為彈性遲滯阻力、摩擦阻力和風(fēng)扇效應(yīng)阻力，分別介紹如下 [1]。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 第 2 章 總體方案的確定 轉(zhuǎn)鼓試驗臺的確定 輪胎滾動阻力力學(xué)特性 車輪滾動阻力