【文章內(nèi)容簡介】 5查表22，得接觸系數(shù)；表23精度系數(shù)工作條件無外部沖擊或振動(dòng)的低速場(chǎng)合，速度小于15m/min1~無明顯沖擊或振動(dòng)的場(chǎng)合，速度為15m~60m/min~2有外部沖擊或高速的場(chǎng)合，速度大于60m/min2~查表23，得精度系數(shù)；表24載荷系數(shù)精度等級(jí)2345查表24，得載荷系數(shù)；G=Mg=5000N 滑塊個(gè)數(shù)為4個(gè)， 滑塊重量m=5kg，根據(jù)公式 （212）式中 M工作臺(tái)總質(zhì)量；m滑塊質(zhì)量；n滑塊數(shù)目；g重力加速度，取10.可得每個(gè)滑塊所承受的重力 =1325N 。根據(jù)壽命公式 （213）式中 溫度系數(shù)；接觸系數(shù)；精度系數(shù)；載荷系數(shù)；承受重力；查表可知，當(dāng)使用滾珠時(shí)，K=50Km，Ca=163KN。 經(jīng)計(jì)算，對(duì)于這種輕載的平臺(tái)，選擇HGW 65CA型導(dǎo)軌時(shí)的壽命達(dá)到幾萬小時(shí)，滿足使用要求。導(dǎo)軌的精度選擇導(dǎo)軌的幾何精度主要指的是導(dǎo)軌的直線度和平行度，這里選擇精度2級(jí)。導(dǎo)軌的材料選擇導(dǎo)軌選擇GCr15。主要的處理方法有校直，機(jī)加，校直,淬火，磨削。導(dǎo)軌和滑塊的接觸方式導(dǎo)軌和滑塊的接觸方式有面接觸，主要用在滑動(dòng)導(dǎo)軌中，這里選擇的導(dǎo)軌滑動(dòng)方式都為滾動(dòng)。所以在滾珠和滾柱中選擇。因?yàn)槌休d的平臺(tái)為500kg左右，不是太重，因此選擇滾珠為點(diǎn)接觸，滾珠采用的是線接觸。（3）同步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算：同步帶要求功率P=，帶輪轉(zhuǎn)速n=142rpm，傳遞扭矩為T2=m 。根據(jù)設(shè)計(jì)功率公式 （214）式中 P同步帶所要求傳遞的功率；由查閱相關(guān)表格。 可得。根據(jù) 和，確定同步帶帶型和節(jié)距 L型，節(jié)距小帶輪齒數(shù)根據(jù)帶型及其轉(zhuǎn)速n1，可查得小齒輪的最小齒數(shù)，此處取Z1=12。根據(jù)節(jié)圓直徑公式 （215）式中Z1帶輪齒數(shù)；同步帶節(jié)距；d1小帶輪的節(jié)圓直徑?？傻眯л喌墓?jié)圓直徑 ，查表得外徑。傳動(dòng)比i=1，則大帶輪的齒數(shù)Z2=12，大帶輪的節(jié)圓直徑根據(jù)公式（215)可得，查表得外徑。根據(jù)帶速公式 （216）式中 d1小帶輪的節(jié)圓直徑；n1同步帶傳遞的轉(zhuǎn)速?？傻猛綆мD(zhuǎn)速。根據(jù)基本額定功率公式 （217）式中 查表得，v同步帶轉(zhuǎn)速。可得同步帶基本額定功率 。根據(jù)帶寬公式 （218）可得，查表取75代號(hào)的帶寬因此 傳動(dòng)選用的同步帶為L75；小帶輪 Z1=12 ， ；大帶輪 Z2=12 ， 。（4）連接倆皮帶輪的聯(lián)軸的計(jì)算：要求轉(zhuǎn)速n=142rpm，傳遞功率則根據(jù)軸徑設(shè)計(jì)公式 （219） 可得聯(lián)軸的直徑，d取18mm。聯(lián)軸與皮帶輪軸通過聯(lián)軸器相連接，主要還是依靠平鍵的連接。根據(jù)軸的直徑18mm，查閱平鍵的參數(shù)表，可以得到鍵參數(shù)為進(jìn)行鍵的強(qiáng)度計(jì)算，許用傳遞的扭矩根據(jù)公式（21）可得 m故滿足許用要求。 Y向工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) Y向工作臺(tái)在本文所設(shè)計(jì)的臺(tái)架系統(tǒng)中，被用作為進(jìn)、排氣傳感器的安裝平臺(tái)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)Y方向支柱上滑塊的驅(qū)動(dòng)控制。驅(qū)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)：步進(jìn)電機(jī)（動(dòng)力源）通過倆對(duì)錐齒輪傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給導(dǎo)軌中的豎直絲杠，由絲杠傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌上滑塊的上下移動(dòng)。（1）絲杠的計(jì)算選型：擬定的滾珠絲杠的公稱直徑為32mm，導(dǎo)程為10mm，傳感器及平臺(tái)質(zhì)量M=100kg，導(dǎo)向面的摩擦系數(shù)，假設(shè)平臺(tái)在初始狀態(tài)下，在2s內(nèi)需要移動(dòng)20cm到達(dá)指定測(cè)量的位置。下面首先進(jìn)行平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算：。根據(jù)公式（23）可得平臺(tái)的平均速度 假設(shè)電機(jī)啟停階段均為勻加速運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)公式（24）可得最大速度 。根據(jù)公式（25）可得啟停階段的加速度 根據(jù)扭矩公式 （220） 其中導(dǎo)程，正效率根據(jù)下圖28得，在豎直絲杠的情況下，壓緊力有限，得。圖28 滾珠絲杠的正反效率圖因此，獲得所需推力的驅(qū)動(dòng)扭矩T=m 平臺(tái)的最大速度，絲杠的導(dǎo)程，則可得絲杠的最大轉(zhuǎn)速。因此根據(jù)公式（21）可得絲杠傳動(dòng)所要求的最大功率（2）根據(jù)上述的絲杠傳動(dòng)所要求的參數(shù)，最終都需要通過倆對(duì)錐齒輪來進(jìn)行傳動(dòng)。接下來進(jìn)行錐齒輪的設(shè)計(jì)校核。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以先用公式（221）進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)一些參數(shù)先做假設(shè)，然后再對(duì)之前假設(shè)的進(jìn)行計(jì)算修正。 (221)具體傳動(dòng)參數(shù)如下：傳遞功率，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=660rpm,傳動(dòng)比i=1，長期雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，可不考慮壽命等因素。齒輪加工多為刨齒，軟齒面。齒輪材料40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241HB286HB，取平均硬度260HB；取Z1=20，Z2=iZ1=20，估計(jì)，由相關(guān)資料選取8級(jí)精度；查表得使用壽命,動(dòng)載系數(shù)。估計(jì)， 齒向載荷分布系數(shù)由查表得 因此根據(jù)載荷系數(shù)公式 （222）可得載荷系數(shù) 。傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩根據(jù)公式（21）可得 T1=854Nmm彈性系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 接觸疲勞極限 , 接觸最小安全系數(shù) 接觸壽命系數(shù) 許用接觸應(yīng)力 小輪大端分度圓直徑 d1 取 根據(jù)公式（221）可得 驗(yàn)算 滿足轉(zhuǎn)速要求 10mm （與原估計(jì)相仿）確定傳動(dòng)主要尺寸大端模數(shù)m 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表 取m=實(shí)際大端分度圓直徑d 錐距 R 齒寬 b （3）驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的選擇：因?yàn)閭鬟f過程中，傳動(dòng)比i=1，因此轉(zhuǎn)速同步，皆為n=660rpm，功率因摩擦等損耗，略有損失，忽略不計(jì)，則功率為p=，根據(jù)公式（21）可得，步進(jìn)電機(jī)需要的扭矩為T=m。電機(jī)安全系數(shù)取3較為合理，因此電機(jī)軸輸出扭矩，轉(zhuǎn)速n=660rpm 滿足步進(jìn)電機(jī)的正常轉(zhuǎn)速，因此可以不使用減速裝置。57系列步進(jìn)電機(jī)的最大扭矩可以達(dá)到3Nm 符合驅(qū)動(dòng)要求。故選用57步進(jìn)電機(jī)。第三章 冷試臺(tái)架的結(jié)構(gòu)與建模隨著測(cè)控技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，柴油機(jī)的在線檢測(cè)技術(shù)也得到了空前的發(fā)展。借鑒前輩運(yùn)用于實(shí)際的關(guān)于柴油機(jī)冷試臺(tái)架的經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)，本章節(jié)嘗試以上一章所進(jìn)行的臺(tái)架系統(tǒng)分類、計(jì)算為基礎(chǔ)，用NX 。結(jié)合收集的國內(nèi)外參考資料，并且參考了冷試臺(tái)架的結(jié)構(gòu)功能以及傳感器解決方案，現(xiàn)設(shè)計(jì)的冷試臺(tái)架模型如圖 所示，其主要的結(jié)構(gòu)包括框架基座、同步帶導(dǎo)軌傳動(dòng)系統(tǒng)、錐齒輪絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)、扭矩測(cè)試系統(tǒng)、機(jī)油壓力溫度探頭總成、進(jìn)排氣壓力探頭總成、驅(qū)動(dòng)接口總成、位置傳感器系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)。冷試臺(tái)架的組成如下：管道狀的底座和支撐主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的支座，以及安裝機(jī)油壓力溫度傳感器、進(jìn)排氣壓力傳感器的立柱和X向平臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的支撐底座。待測(cè)柴油機(jī)安裝在工作臺(tái)上，由同步帶傳送系統(tǒng)（模型繪出但導(dǎo)軌長度被縮減）輸送到測(cè)試臺(tái)架指定位置（由安裝在臺(tái)架、工作臺(tái)上的位置傳感器確定）。柴油機(jī)進(jìn)入時(shí)會(huì)有一個(gè)RF測(cè)試系統(tǒng)會(huì)讀取其標(biāo)志號(hào)信息，并由PC端存儲(chǔ)，然后將柴油機(jī)定位夾緊，傳感器密封和對(duì)接，接著冷測(cè)試開始，結(jié)束后由同步帶系統(tǒng)釋放回原位，PC端的所得測(cè)試數(shù)據(jù)會(huì)被寫入硬盤中，以供后期查驗(yàn)。圖31 柴油機(jī)冷試臺(tái)架模型所搭建的柴油機(jī)冷試臺(tái)架如上圖31所示，其部分組成列舉如下：表3 1 發(fā)動(dòng)機(jī)冷試臺(tái)架主要結(jié)構(gòu)表Item項(xiàng)目Description描述Item項(xiàng)目Description描述1電磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)6進(jìn)排氣壓力傳感器2扭矩傳感器7機(jī)油壓力溫度傳感器3Y向平臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)8框架底座4位置傳感器系統(tǒng)9導(dǎo)軌絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)5X向工作臺(tái)10導(dǎo)軌同步帶傳動(dòng)系統(tǒng) 主軸傳動(dòng)系統(tǒng)在所設(shè)計(jì)的冷試臺(tái)架中，主軸傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括電磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)、剛性聯(lián)軸器、扭矩傳感器、驅(qū)動(dòng)接口總成等。 (1)電磁驅(qū)動(dòng)（滑差）電機(jī)在此冷試臺(tái)架中，用電磁調(diào)速電機(jī)來驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)，滿足1501500rpm轉(zhuǎn)速以及大扭矩啟動(dòng)的要求，在柴油機(jī)不點(diǎn)火的情況下進(jìn)行冷試，使得檢測(cè)結(jié)果更為精確，與熱測(cè)試相比，測(cè)試過程無燃油消耗，高效環(huán)保。參考電磁調(diào)速電機(jī)的外形，所建電機(jī)模型如下32所示。圖32 電磁調(diào)速電機(jī)（2） 剛性聯(lián)軸器 主軸傳動(dòng)系統(tǒng)中的聯(lián)軸器用于連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸與扭矩傳感器軸，用于傳遞主軸扭矩。選用剛性聯(lián)軸器的原因主要是電機(jī)與扭矩傳感器在安裝前都需要嚴(yán)格對(duì)中，不會(huì)產(chǎn)生軸心偏移等問題。剛性聯(lián)軸器實(shí)物圖如圖33所示，利用