【正文】 （ 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 級精度選取。 在初定活塞行程時，主要是從實(shí)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 。 液壓缸活塞運(yùn)動速度在 ，不必采用緩沖裝置；在 設(shè)置緩沖裝置。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(diǎn)到導(dǎo)向套滑動面中點(diǎn)的距離。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(jī)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。 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(jī)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 。 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。 （ 1） 工作機(jī)所需功率 kwkwTnP 35001209550 ?????? ? （ ） 式中： wP —工作機(jī)所需輸入功率， kw； T —工作機(jī)的阻力鉅， N?m； w? —工作機(jī)的效率； wn —工作機(jī)的轉(zhuǎn)速。 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(jī)的溫升限制、過載能力和啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機(jī)功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。 （ 4） 初步確定試驗(yàn)方案 測量并記錄的內(nèi)容包括： ① 試驗(yàn)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(yàn)轉(zhuǎn)鼓半徑 R（ m）； ⑥ 選擇的試驗(yàn)方 法 ??6 。 ISO18164在考慮到各國設(shè)備情況和鼓面曲率對 試驗(yàn)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。 對內(nèi)支撐試驗(yàn)臺而言，離心力的作用可使車輪胎面很容易地固定于試驗(yàn)臺面。 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。 研究內(nèi)容 本設(shè)計采用的是單滾筒轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)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(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。 輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)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(xiàng)性能要求 ,幾十年來對輪胎進(jìn)行了多方面的試驗(yàn)研究 ,并不斷完善試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn) ,滿足了現(xiàn)代汽車高速、安全等使用要求。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。 近年來，我國在輪胎試驗(yàn)機(jī)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(yàn)機(jī)的單位和 企業(yè)，開發(fā)出多種類型的輪胎實(shí)驗(yàn)機(jī)，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(yàn)機(jī)，天津賽象科技股份有限公司的輪胎高速 /耐久試驗(yàn)機(jī)，國家輪胎質(zhì)檢中心及廣東汕頭橡塑機(jī)械所聯(lián)合研制的輪胎強(qiáng)度脫圈靜負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)等。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。 輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺的類型 選擇 根據(jù)滾動面情況的不同，輪胎試驗(yàn)臺基本上可分為三種類型 [2]（見表 的說明） ： ； ； 。實(shí)驗(yàn)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 。 試驗(yàn)步驟 （ 1） 磨合 為了保證測量結(jié)果的重復(fù)性，早開始試驗(yàn)之前，應(yīng)使輪胎有一個初始的磨合過程，然后再使之冷卻。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 。 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(fèi)。 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。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?yàn)槭谴烹娛絺鞲衅鳎谵D(zhuǎn)速過低時仍然不能保證轉(zhuǎn)速的正確測量。系統(tǒng)的電磁鐵動作順序如表 所列。 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 。 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(shí)心桿和空心桿兩種，如圖 所示，本試驗(yàn)臺液壓缸活塞桿采用實(shí)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。 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。 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。 （ 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。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 30 當(dāng)液壓缸支撐長度 LB (10 15)d 時，需驗(yàn)算活塞桿彎曲穩(wěn)定性 Fk=2261 10BLKIE ?? （ ） 式中： Fk—活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮 力， N ； E1—實(shí)際彈性模數(shù)， E1= MPa ； I—活塞桿橫截面慣性矩，對于圓形截面 I=644d? ； K—液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù)，查表取為 K=1 ； LB—伸長時總長度， m ； 若 Fmax sKnF? ,式中 ns 為屈服極限安全系數(shù)， ns 6，則滿足要求。其中較可靠的方法是在液壓缸上設(shè)置排氣塞（排氣閥），排氣塞的位置一般放在液壓缸的端部，雙作用液壓缸則應(yīng)設(shè)置兩個排氣塞。外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置。 技術(shù)特點(diǎn) ① 加載液壓系統(tǒng)采用定量泵供油，復(fù)合缸加載，通過液壓缸的面積變化實(shí)現(xiàn)快慢速自動轉(zhuǎn)換，減小了液壓泵的流量規(guī)格，減小了試驗(yàn)期間的 能耗。這里主要對電液比例加載系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計、分析。這兩組交流電信號的頻率相同且與軸的轉(zhuǎn)速成正比，因此可以用來測量轉(zhuǎn)速。 kw05 46 ??? 總? wd PP （ ） 式中： Pd—工作機(jī)實(shí)際需要的電動機(jī)輸出功率， kw； η 總 —電動機(jī)至工作機(jī)之間傳動裝置的總效率。 ③ 根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。這種損失即為彈性物質(zhì)的遲滯損失。 轉(zhuǎn)鼓表面應(yīng)為光滑的鋼制表面或有紋理的表面，轉(zhuǎn)鼓表面應(yīng)保持清潔。由于弧形支撐面的影響，所有的支撐試驗(yàn)臺基本上都存在測量誤差。由于部分滑動引起輪胎磨損，其能量被轉(zhuǎn)換成熱，由此產(chǎn)生了車輛動力傳動系統(tǒng)不得不克服的附加阻力。為研制開發(fā)滾動阻力系數(shù)試驗(yàn)裝置提供理論參考。室內(nèi)外試驗(yàn)方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)。 輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺是根據(jù)車輪的實(shí)際工作狀態(tài)，開發(fā)可以模擬汽車實(shí)際使用狀態(tài)的摩擦系數(shù)測定系統(tǒng)，探討了轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了車輛行駛阻力在道路上和轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺上等值轉(zhuǎn)換的試驗(yàn)方法，闡述了轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺的總體設(shè)計。而汽車輪胎是汽車重要的部件之一，它的性能對汽車的牽引力、制動性、行駛的平穩(wěn)性、平順性、越野性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接的影響，所以說輪胎的性能直接影響汽車的使用性能。 輪 胎轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺的發(fā)展情況 80 年代中期起，隨著我國加速發(fā)展子午線輪胎的需要，少數(shù)輪胎生產(chǎn)企業(yè)從美國、日本和德國引進(jìn)了帶有滾動阻力試驗(yàn)工位的轉(zhuǎn)鼓式輪胎試驗(yàn)機(jī)，結(jié)合開發(fā)新型子午線輪胎和剖析外國輪胎樣品進(jìn)行了一些輪胎滾動阻力試驗(yàn)。 1．彈性遲滯阻力 胎體變形所引起的輪胎材料遲滯作用是造成輪胎滾動阻力的主要原因。整車道路測試的優(yōu)點(diǎn)是：道路狀況和基本條件是真實(shí)的，但由于輪胎重復(fù)試驗(yàn)所必要的外部環(huán)境，如天氣、道路及交通條件等外在因素的干擾和不定性，測試中很難保證指定的試驗(yàn)參數(shù)。 本設(shè)計選用的就是外支撐試驗(yàn)臺。 5． 試驗(yàn)條件 本項(xiàng)試驗(yàn)的內(nèi)容為在一定的輪胎充氣壓力下測量輪胎的滾動阻力，在試驗(yàn)過程中，允許輪胎氣壓有所增大（封閉式氣壓） 。因此如果以底盤測功機(jī)作為法定計量設(shè)備，其滾簡直徑、中心距、表面處理以及加載方式必須標(biāo)準(zhǔn)化。對于交流異步電動而言，其轉(zhuǎn)速為pfn 60?（ 1s） (r/min)。 4． 估計電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩 T=120N m,且 T， =T i0 ig/2 （ N m） 式中： i0—主減速器傳動比，取 i0=4； ig—變速器傳動比，取 ig=4 。其中，外齒輪、內(nèi)齒輪是齒數(shù)相同互相脫開不相嚙合的?？焖傧滦薪Y(jié)束時，電磁鐵 3YA 通電使換向閥3切換至右位置， b腔與 a 腔連通，缸的作用面積由 Aa增大為 Aa+Ab,液壓泵的壓力油同時進(jìn)入缸的 a 腔與 b 腔， 故系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)入慢速加壓過程（加載試驗(yàn)）， c 腔經(jīng)閥 5和閥 6 向油箱排油。 3．液壓缸的內(nèi)徑計算 本試驗(yàn)液壓缸的設(shè)計按慢下加載過程計算 設(shè)計。 （ 1）活塞桿直徑的確定 查機(jī)械設(shè)計手冊由表 系數(shù) ? 的推薦值，取 ?? ，故 d=40mm(且符合GB/T3211980)， 此時 ， 液壓缸活塞往復(fù)運(yùn)動時的速 比 2222112 ????? dD DAAvv? ，符合表 要求規(guī)定。 液壓缸主