【正文】 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）。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 29 桿強度校核 ssndF ??? ??239。 的確定 油口包括油口孔和油口連接螺紋。 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。導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)形式有軸套式和端蓋是兩種。 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—缸筒材料的抗拉強度， MPa ； n—安全系數(shù)，取 n=5 ； 即代入 10 8 ?????mm ,取 1=9mm 。 ③ 試驗機結(jié)構(gòu)簡單，制造公益性好，成本低；自動化程度高，運行能耗低，測量精度較高。系統(tǒng)的電磁鐵動作順序如表 所列。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)。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。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。 查《機械設(shè)計手冊》得電動機的技術(shù)參數(shù)，如表 所示，電動機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。如 選用低轉(zhuǎn)速電動機，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。 標(biāo)準(zhǔn)電動機的容量由額定功率表示，所選電動機的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率，容量小于工作要求，則不能保證工作機正常工作，或使電動機長期過載，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。 ⑤ 根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及機械減速機構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動機額定轉(zhuǎn)速。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 。 （ 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。 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。 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)。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 。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)。 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） ： ； ； 。因此，通常將風(fēng)扇效應(yīng)阻力加到總的車輛空氣阻力中。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。 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 是指滾動車輪產(chǎn)生的所有阻力之和，主要包括輪胎滾動阻力分量、道路阻力分量和輪胎側(cè)偏阻力分量。 近年來，我國在輪胎試驗機的設(shè)計研究方面也有了很大的進(jìn)展，出現(xiàn)了多家自行研制和開發(fā)輪胎試驗機的單位和 企業(yè)，開發(fā)出多種類型的輪胎實驗機，如廣州市橡膠工業(yè)制品研究所的雙二位輪胎耐久高速試驗機，天津賽象科技股份有限公司的輪胎高速 /耐久試驗機，國家輪胎質(zhì)檢中心及廣東汕頭橡塑機械所聯(lián)合研制的輪胎強度脫圈靜負(fù)荷試驗機等。然而室外試驗是在真實路面上進(jìn)行的 ,故研究不同性質(zhì)的路面對輪胎力學(xué)特性的影響時 ,室外試驗更容易。研究表明，克服輪胎滾動阻力消耗燃油占普通汽車總油耗的10%以上，減小輪胎滾動阻力可以降低汽車能耗，使汽車行駛的距離更遠(yuǎn)，效率更高。為 研制開發(fā)滾動阻力系數(shù)試驗裝置提供理論參考。s Degree Design of the Testbed for Elasticity Tyre Rotary Drum Candidate： Specialty： Vehicle Engingeering Class： 071 Supervisor： Associate Prof. Heilongjiang Institute of Technology 20xx06 Sensor。 輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗臺的功用 由于輪胎是汽車性能的最終體現(xiàn)者 ,為了滿足汽車的各項性能要求 ,幾十年來對輪胎進(jìn)行了多方面的試驗研究 ,并不斷完善試驗方法和標(biāo)準(zhǔn) ,滿足了現(xiàn)代汽車高速、安全等使用要求。 室內(nèi)試驗主要設(shè)備為轉(zhuǎn)鼓式試驗臺，轉(zhuǎn)鼓試驗臺也稱底盤測功機，是車輛整車室內(nèi)試驗的大型關(guān)鍵設(shè)備之一，它主要用于車輛行駛阻力的模擬，以便用室內(nèi)試驗代替部分道路試驗，因此被廣泛地用于汽車、農(nóng)用運輸車的整車性能試驗、法規(guī)檢測、裝黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 2 配下線調(diào)整、新產(chǎn)品開發(fā)研究等領(lǐng)域。 研究內(nèi)容 本設(shè)計采用的是單滾筒轉(zhuǎn)鼓試驗臺，采用這個方法可以對新胎的滾動阻力進(jìn)行比較，測試時輪胎垂直于轉(zhuǎn)鼓外表面且以穩(wěn)定的狀態(tài)向前自由滾動，而車輪所受的垂直載荷則由液壓加載機構(gòu)進(jìn)行控制。 當(dāng)充氣輪胎在理想路面（通常指平坦的干、硬路面）上直線滾動時，其外緣中 心對稱面與輪胎滾動方向一致，所受到的與滾動方向相反的阻力即為本設(shè)計中所說的輪胎滾動阻力。 當(dāng)輪胎等效系統(tǒng)滾動時，對應(yīng)的“彈簧 阻尼單元”便開始做功，并將其轉(zhuǎn)化為熱，所產(chǎn)生的彈性 遲滯阻力等于消耗的阻尼與行駛距離之比。實際上，式 表達(dá)的各個分量（如彈性分量與摩擦分量）均無法單獨分開測量，因此有用的還是綜合表達(dá)式。 對內(nèi)支撐試驗臺而言，離心力的作用可使車輪胎面很容易地固定于試驗臺面。通過變換 不同滾板，可在一定條件下實現(xiàn)道路條件的改變，同樣也適用于 濕道路條件，但由于支撐面振動可能會產(chǎn)生測量誤差。 ISO18164在考慮到各國設(shè)備情況和鼓面曲率對 試驗結(jié)果的影響后，一方面作出了轉(zhuǎn)鼓直徑應(yīng)在 ～ 3m之間的規(guī)定；另一方面指出，在不同直徑的轉(zhuǎn)鼓上測得的輪胎滾動阻力值也不同，并給與了校正公式。C 。 （ 4） 初步確定試驗方案 測量并記錄的內(nèi)容包括： ① 試驗轉(zhuǎn)鼓速度 v（ km/h）； ② 垂直于轉(zhuǎn)鼓表面的輪胎載荷 W； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 ③ 充氣壓力； ④ 驅(qū)動輪胎的轉(zhuǎn)矩 tT ，作用于轉(zhuǎn)鼓的制動力矩 dT ； ⑤ 試驗轉(zhuǎn)鼓半徑 R（ m）； ⑥ 選擇的試驗方 法 ??6 。 （ 4） 滾筒中心距 L 是指底盤測功機前后兩排滾筒支承軸線之間的距離，隨著滾筒中心距的增加，汽車車 輪的安置角隨之增大，前后滾筒對車輪支承力也隨之增大，這樣將導(dǎo)致車輛在測功機臺架上的運行滾動阻力增加。 ② 根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動頻率程度等要求，并考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。 交流電機包括異步電機和同步電機兩類。 （ 1） 工作機所需功率 kwkwTnP 35001209550 ?????? ? （ ） 式中： wP —工作機所需輸入功率， kw； T —工作機的阻力鉅， N?m； w? —工作機的效率； wn —工作機的轉(zhuǎn)速。 按照工作機轉(zhuǎn)速要求和傳動機構(gòu)的合理傳動比范圍，可以推算電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍，如 wnd niiin )( 21 ????? r/min 式中： nd—電動機可選轉(zhuǎn)速范圍， r/min； niii ???2\1 —各級傳動機構(gòu)的合理傳動比范圍（見《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表18 或表 132） ； 對 YVP(IP44)電動機，通常多選 用同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min、 1000r/min 或 750r/min的電動機，如無特殊需要，不選用低于 750r/min 的電動機。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 16 傳感器的基本原理 NJ型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的基本原理是：通過彈性軸、兩組電磁傳感器，把被測轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成具有相位差的兩組交流電信號，這兩組交流電信號的頻率相同且與軸的轉(zhuǎn)速成正比，而其相位差的變化部分又與被測轉(zhuǎn)矩成正比。 圖 ：是 NJ 型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器機械結(jié)構(gòu)圖。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 圖 NJ 型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器工作原理 圖 NJ 型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器電信號輸出 圖 NJ 型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器機械結(jié)構(gòu) 圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 傳感器尺寸結(jié)構(gòu)的確定 選定 NJ 型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的外形及安裝尺寸見表 、圖 和圖 。液壓泵可以通過三位黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 四通電磁換向閥 5 的 H 型中位機能實現(xiàn)低壓卸荷。即通過電液比例溢流閥控制液壓系統(tǒng)工作油壓的變化率，通過 圖 中設(shè)置的兩個壓力傳感器 2，將檢測的油壓轉(zhuǎn)換為電信號，送入計算機并按有關(guān)算法進(jìn)行處理，即可間接得到要求的加載荷大小。本試驗臺設(shè)計所需要的液壓缸需要自行設(shè)計。必要時可在導(dǎo)向套和活塞之間安裝一個隔 套 K，其長度 C=H （ LA+B） （ ） 式中 : H— 活塞桿導(dǎo)向長度 ； LA— 全部外伸時從活塞支撐面中點到導(dǎo)向套滑動面中點的距離。 （ 2） 活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu) 活塞與缸體之間既有相對運動，又需要使液壓缸各腔之間不漏油，因此在結(jié)構(gòu)上應(yīng)慎重 考慮。 液壓缸活塞運動速度在 ，不必采用緩沖裝置；在 設(shè)置緩沖裝置。通過薄壁孔的流量按下式計算 Q=CA =CA m3/s () 式中： C—流量系數(shù)，接頭處大孔與小孔之比大于 7 時 C= ，小于 7 時 C= ； A— 油孔的截面積 ， m2； —液壓油的密度， kg/m3； P1—油孔前腔壓力， Pa； P2—油孔后腔壓力， Pa； P—油孔前、后腔壓力差。 在初定活塞行程時，主要是從實際工作需要長度來考慮，但這一工作行程并不一定是液壓缸的穩(wěn)定性所允許的行程，為了計算行程，首先應(yīng)計算出活塞桿的最大允許長度 Lk 。 當(dāng)缸蓋本身又是活塞桿的導(dǎo)向套時，缸蓋最好選用鑄鐵。 （ 2） 活塞技術(shù)要求 ① 活塞外徑 D 對內(nèi)孔 D1 的徑向跳動公差值，按 8 級