【正文】 ，取 ? 。查圖得，??， ??。取 ? ，則計算出應(yīng)用應(yīng)力 l im 11 1 1l im 22 2 2435[ ] 696415[ ] 664FF N X STFFF N X STFY Y Y MP aSY Y Y MP aS????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 由圖查得 1 ? ， 2 ? 和 1 ? ， 2 ? 。 ? ? 。XXZZ??取 ,WZ ? 取,LVRZ ? 取 ? 。 Ⅳ 軸中齒輪傳動幾何尺寸：分度圓直徑 42=336d mm，齒頂圓直徑 42 =348ad mm，齒根圓直徑 42 =321fd mm，基圓直徑 42 =316bd mm，其余傳動幾何尺寸與 Ⅳ 軸大齒輪傳動幾何尺寸相同。 各軸齒輪中心距的確定 1） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距 小齒輪的轉(zhuǎn)矩： 1 N mm? ? ?， 初取 2 ???。 Ⅰ軸最大輸入轉(zhuǎn)速為 2300r/min，二次加載元件最 大排量為 250ml/r，二次加載元件工作壓差為 ，二次加載元件輸出扭矩為 ， Ⅰ 軸最大輸入扭矩為 ， Ⅰ軸最大輸入功率為 。同時，二次元件 2（泵）將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能后又直接回饋給恒壓網(wǎng)絡(luò)，重新用來驅(qū)動二次元件 1（馬達(dá)），在二次元件 1（馬達(dá)）和二次元件 2（泵）之間，功率流形成閉式循環(huán)。二次輸出加載單元主要由雙聯(lián)二次元件、兩個彈性聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器組成，該單元用來模擬傳感器二次輸出端的負(fù)載。 本章針對 減速器模擬 加載 系統(tǒng) ，建立較為精確的數(shù)學(xué)模型。負(fù)載模擬單元產(chǎn)生的液壓能通過液壓網(wǎng)絡(luò)加以回收，并直接反饋給驅(qū)動單元，形成封閉的功率流，從而降低試驗(yàn)?zāi)芎?，系統(tǒng)效率高。驅(qū)動單元由交流 (或直流 )電動機(jī)及附屬裝置組成，驅(qū)動轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)由電機(jī)調(diào)速來實(shí)現(xiàn) 。減速器試驗(yàn)加載系統(tǒng)主要分為開放式和封閉式兩大類。 從以上分析可以得出，實(shí)現(xiàn)各種控制目的的最終控制量是作用在變量液壓缸上，變量液壓缸不同的位置使二次元件有不同的斜盤傾角，即有不同的排量。電動機(jī) 、 恒壓變量泵、蓄能器、安全閥及相應(yīng)的管路等元件構(gòu)成恒壓網(wǎng)絡(luò)，為整個加載系統(tǒng)提供穩(wěn)定的恒壓動力源。由于卷揚(yáng)機(jī)械中有位能變化，采用二次調(diào)節(jié)傳動技術(shù)可以回收其位能。該試驗(yàn)臺能滿足實(shí)際中的嚴(yán)格要求；奔馳汽車公司也將二次調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)用于行駛模擬試驗(yàn)臺 、 以及在無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)的行駛驅(qū)動。 1994 年， 先生研究了具有高動態(tài)特性的電液轉(zhuǎn)矩控制二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并在四輪驅(qū)動車上進(jìn)行了實(shí)物試驗(yàn)。在這種液壓直接轉(zhuǎn)速控制的二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，用測速泵來作為二次元件輸出轉(zhuǎn)速的檢測和反饋元件。系統(tǒng)中可以同時并聯(lián)多個負(fù)載，在各負(fù)載端可分別實(shí)現(xiàn)互不相關(guān)的控制規(guī)律 。對稍復(fù)雜一些的綜合性能試驗(yàn)，可在電封閉加載試驗(yàn)臺上進(jìn)行，但在相同加載功率下，所用電器設(shè)備龐大復(fù)雜，另外雖然可實(shí)現(xiàn)功率回收，提高了效率，可由于其回收功率以電能形式回饋給電網(wǎng)，因而在動載變化較大時，對電網(wǎng)的沖擊較大，某些電器元件被燒壞的情況時有發(fā)生，所以我們要盡量避免它的發(fā)生。我國從 80 年代末從事二次調(diào)節(jié)技術(shù)的研究，目前尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。 1 前言 靜液傳動由于具有功率大 、 密度大 、 易于實(shí)現(xiàn)工作過程的自動化等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用在工程領(lǐng)域中。 國外從 70 年代末開始此項(xiàng)技術(shù)的研究，現(xiàn)已將它應(yīng)用 于造船工業(yè) 、 車輛傳動 、 大型試驗(yàn)臺等領(lǐng)域，取得了顯著的節(jié)能效果。以往對較簡單的單項(xiàng)試驗(yàn)如疲勞壽命試驗(yàn)等，可在傳統(tǒng)的液壓式加載試驗(yàn)臺上進(jìn)行，但其功率消耗很大，效率很低。在系統(tǒng)中二次元件能無損耗地從恒壓網(wǎng)絡(luò)取 得能量，因而大大地提高了系統(tǒng)效率 。 1981 年， H. 教授采用雙出桿變量油缸的二次元件進(jìn)行液壓直接轉(zhuǎn)速控制的二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研究。 1993 年， 和 又研究了轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制的二次調(diào)節(jié)問題，其中包括對這種系統(tǒng)中兩個參數(shù)的解禍問題的研究。該系統(tǒng)可以使預(yù)選的撇沫泵和傳輸泵設(shè)備的轉(zhuǎn)速保持恒定，并使之 不受由于傳輸介質(zhì)黏度的變化而引起的外加轉(zhuǎn)矩變化的影響；德累斯頓工業(yè)大學(xué)通用試驗(yàn)臺應(yīng)用了二次調(diào)節(jié)反饋控制的四象限運(yùn)轉(zhuǎn) 、 能量回收及高反饋控制精度等特點(diǎn)。系統(tǒng)的損失由液 1. 發(fā)動機(jī) 2. 恒壓變量泵 3. 蓄能器 4. 二次元件 5. 汽車后橋 圖 11 二次調(diào)節(jié)靜液傳動系統(tǒng)在公共汽車中應(yīng)用原理圖 secondquiet fluid drivetrain system in the application of principles of the bus 綜上所述，二次調(diào)節(jié)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)能量回收和重新利用，其主要應(yīng)用在以下幾個 方面： 1) 位能回收 如液壓驅(qū)動的卷揚(yáng)起重機(jī)械。可逆式泵 /馬達(dá)元件與電液伺服閥 、 變量液壓缸 、 2356 789101112131415161718E14轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 1─電動機(jī) 2─恒壓變量泵 3─蓄能器 4─安全閥 5─油箱 6,18─位移傳感器 7,16─變量液壓缸 8,17─電液伺服閥 9,15─可逆式泵 /馬達(dá)元件 10─轉(zhuǎn)速傳感器 11,14─控制器 12─加載對象 13─轉(zhuǎn)矩傳感器 圖 12 二次調(diào)節(jié) 加載 系統(tǒng)原理 Principle diagram of loading system with secondary regulation 位移傳感器等組合在一起，統(tǒng)稱為二次元件。由此可見，該加載系統(tǒng)在工作中不僅減少系統(tǒng)發(fā)熱，而且還可以達(dá)到節(jié)能目的。因此，減速器加載試驗(yàn)臺系統(tǒng)應(yīng)具備扭矩、轉(zhuǎn)速可變化的條件，且其扭矩、轉(zhuǎn)速的變化應(yīng)是可單獨(dú)調(diào)節(jié)的。 1) 電力封閉式加載系統(tǒng)這種加載系統(tǒng)的原理如圖 12 所示。負(fù)載模擬單元由液壓泵及相關(guān)液壓元件等組成，通過控制液壓泵的斜盤擺角，可模擬各種工況下的負(fù)載 轉(zhuǎn)矩。型式檢驗(yàn)主要針對最新研制的減速器的一種檢驗(yàn)方式，包括裝配及連接尺寸檢驗(yàn)，空載試驗(yàn)，效率試驗(yàn)，溫升試驗(yàn)，噪聲試驗(yàn)，超載試驗(yàn)，耐久試驗(yàn)；出廠檢驗(yàn)針對現(xiàn)有成熟減速器進(jìn)行的出廠前檢驗(yàn)，包括裝配及連接尺寸檢驗(yàn)，出廠空載試驗(yàn)，出廠溫升試驗(yàn)，出廠噪聲試驗(yàn)；溫聲試驗(yàn)主要針對檢修完畢的減速器進(jìn)行的性能測試。驅(qū)動單元主要 由兩個 Rexroth 公司的 A4VSO250 型軸向柱塞元件串聯(lián)而成的雙聯(lián)二次元件、兩個彈性聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器組成，該單元用來模擬減速器的驅(qū)動。 當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行工作時，二次元件 1（馬達(dá)）由恒壓網(wǎng)絡(luò)獲取液壓能，并將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械能來驅(qū)動加載試件和二次元件 2（泵），實(shí)現(xiàn)模擬加載。 驅(qū)動變速箱的參數(shù)計算 [6] 圖 31 是驅(qū)動變速箱傳動系統(tǒng)圖 [7] ，從圖中可以看出 Ⅰ 軸 、 Ⅳ 軸分別有滑移齒輪。 各軸齒輪精度均為第 Ⅱ 公差組， Ⅰ 軸的齒輪精度等級為 5， Ⅱ 軸、 Ⅲ 軸的 齒輪精度等級為 7， Ⅳ 軸、 Ⅴ 軸的齒輪精度等級為 8， Ⅵ 軸的齒輪精度等 級為 9。 Ⅳ 軸小齒輪傳動幾何尺寸：分度圓直徑 41=318d mm，齒頂圓直徑 41=330ad mm，齒根圓直徑 41=303fd mm，基圓直徑 41=299bd mm， 齒距直徑 41 = mm，齒厚直徑41= mm，齒槽寬 41= mm，基圓齒距 41 = mm，法向齒距 41 = mm，頂隙 31= mm。NNZZ??查圖 得 , 。取 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) ? ，則計算出應(yīng)用應(yīng)力 lim 11 1 1[] FF N X STF Y Y YS?? ? (332) 435 1 .0 1 .0 2 .01 .2 5? ? ? ? 696MPa? 26 lim 22 2 2[] FF N X STF Y Y YS?? ? 415 1 .0 1 .0 2 .01 .2 5? ? ? ? 664MPa? 由圖查得 1 ? ， 2 ? 和 1 ? ， 2 ? 。查圖得，??， ??。 6） 驗(yàn)算 Ⅲ 軸小齒輪和 Ⅳ 軸大齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 根據(jù)材料熱處理，查圖得， lim 1 435F MPa? ? ， lim 2 415F MPa? ? ，取 ? 。 驗(yàn)算接觸疲勞強(qiáng)度 1122 12 1 .4 5 6 4 5 7 0 4 8 4 .1 7 1 .4 3 11 8 8 .9 2 .5 0 .8 81 3 6 3 1 8 1 .4 35 3 2 .9 [ ]H E HHKT uZ Z Zb d uM P a??????? ? ?? ? ? ???? 安全。 由于 ? ， 8 級齒輪，查圖得， ? 單級軟齒面齒輪傳動，其軸上軸承非對稱布置，且 ? ? ， 由圖查得， ? ? ，齒寬 1 5 385 144 .18db d mm?? ? ? ?， 取 145b mm? ， 0?? 由表查得， ?? 載荷系數(shù) 1. 1 1. 18 1. 02 1. 1 1. 45 6AvK K K K K??? ? ? ? ? ? 計算端面和縱面重合度 1211 1 1 1[ 1 .8 8 3 .2 ( ) ] c o s [ 1 .8 8 3 .2 ( ) ] 1 1 .8 0 1 77 7 8 70 .3 1 8 ta n 0dzzz????? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? 由 ?? 和 ?? 查圖，得 ? ? ，取 ? 。 齒輪齒寬的計算 齒寬系數(shù) d? 按齒輪相對軸承為非對稱布置取 d? =。取 ? ，則計算出應(yīng)用應(yīng)力 31 l im 11 1 1l im 22 2 2435[ ] 696415[ ] 664FF N X STFFF N X STFY Y Y MP aSY Y Y MP aS????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 由圖查得 1 ? ， 2 ? 和 1 ? ， 2 ? 。 ? ? 。 驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度 11 1 11112 2 2122 2 309 053 122 273 7112 .04 [ ]2 2 309 053 122 273 4101 .21 [ ]F Fa SaFF Fa SaFKTY Y Ybd mM P aKTY Y Ybd mM P a????????? ? ? ? ???????? ? ? ? ????? 安全 。 5） 驗(yàn)算 Ⅲ 軸小齒輪和 Ⅳ 軸大齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度 因輕微沖擊。查表 得， ? 。 由于 ? ， 5 級齒輪，查圖得， 動載荷系數(shù) ? 單級軟齒面齒輪傳動，其軸上軸承非對稱布置，且 ? ? ， 由圖查得， 齒向載荷分 25 布系數(shù) ? ?， 齒寬 1 160 88db d mm?? ? ? ?， 0?? 由表查得， 齒間載荷分配系數(shù) ?? 載荷系數(shù) AvK K K K K??? (328) 1 .1 1 .0 1 .0 5 1 .1? ? ? ? ? 計算端面和縱面重合度 121 1 1 1[ 1 . 8 8 3 . 2 ( ) ] c o s [ 1 . 8 8 3 . 2 ( ) ] 1 1 . 7 6 34 0 8 6zz???? ? ? ? ? ? ? ? (329) 10. 31 8 ta n 0d z?? ? ??? (330) 由 ?? 和 ?? 查圖，得 ? ? ，取 ? 。 Ⅴ 軸中齒輪傳動幾何尺寸：分度圓直徑 52=444d mm，齒頂圓直徑 52 =456ad mm，齒 24 根圓直徑52 =429fdmm，基圓直徑 52 =417bd mm，其余傳動幾何尺寸與 Ⅳ 軸小齒輪傳動幾何尺寸相同。 Ⅱ 軸中齒輪傳動幾何尺寸：分度圓直徑 22=332d mm，齒頂圓直徑 22 =340ad mm，齒根圓直徑 22 =322fd mm，基圓直徑 22 =312bd mm，其余傳動幾何尺寸與 Ⅰ 軸大齒輪傳動幾何尺寸相同。圖 32 為變速箱傳動比的分配。 12 由于二套二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)同樣設(shè)置有轉(zhuǎn)速傳感 器和轉(zhuǎn)矩傳感器，可以任意將其調(diào)整為轉(zhuǎn)速控制狀態(tài)（作為驅(qū)動單元）和轉(zhuǎn)矩控制狀態(tài) （ 作為加載單元），因此可以按被試件的要求，設(shè)置其中一套二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為驅(qū)動單元，另外 1 套作為加載單元。其中模擬加載系統(tǒng)為整個試驗(yàn)臺的核心部分，