【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 換。圖 汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)原理示意圖北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）13第三章 制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 引言：汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)制動(dòng)性能的測(cè)量結(jié)果有著重要關(guān)系。只有合理選擇制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)參數(shù)，才能提高試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試的準(zhǔn)確性與可靠性，以及耐用性和使用經(jīng)濟(jì)性。本章將分析汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇方法。制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)主要結(jié)構(gòu)有車輪、滾筒、電動(dòng)機(jī)、齒輪等。 滾筒選擇 滾 筒 直 徑 的 選 擇目前制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)多采用滾筒中心距不可調(diào)式。由此，減小滾筒直徑，可使車輪在試驗(yàn)臺(tái)上的安置角增大，增加試驗(yàn)臺(tái)的穩(wěn)定性，提高車輪與滾筒間的蹬著力，節(jié)省驅(qū)，否則車輪的滾動(dòng)損耗將明顯增加. 本制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)選取滾筒直徑為420mm 滾筒長(zhǎng)度的選擇它取決于受檢車輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)及試驗(yàn)臺(tái)的通用性. 本制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)選取滾筒長(zhǎng)度為220mm 滾簡(jiǎn)轉(zhuǎn)速的選擇滾筒轉(zhuǎn)速?zèng)Q定測(cè)試車速的高低，為使汽車測(cè)試時(shí)的條件最大限度地與使用條件一致。但隨著測(cè)試車速的提。滾筒線速度即測(cè)試車速、可由公式。=2nR確定，本制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)滾筒轉(zhuǎn)速選取了三種轉(zhuǎn)速，分別為100km/h、80km/h、60km/h.北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）14 車輪與滾筒間附著系數(shù)的選擇車輛在試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試時(shí)，車輪與滾筒的接觸面積小于車輪與地面的接觸面積，且比壓增大，引起滾動(dòng)阻力增加，附著系數(shù)下降。因此只有提高車輪與滾筒間的附著系數(shù)，才能在滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上較真實(shí)地再現(xiàn)汽車在路面上的制動(dòng)狀況。但附著系數(shù)。 安置角對(duì)測(cè)試車輪穩(wěn)定性的影響 車輪安置角是指汽車車輪與滾筒接觸點(diǎn)的切線方向與水平方向的夾角。安置角的大小直接影響到車輪的滾動(dòng)阻力。忽略了非測(cè)試車輪約束反力的影響，并假設(shè)測(cè)試車輪為剛性。車輪有向后移動(dòng)的趨勢(shì).若車輪在兩滾筒上的安置角過(guò)小，車輪將離開(kāi)前滾筒沿后滾筒滑移。若安置角足夠大，則水平力平衡，使車輪在兩滾筒上穩(wěn)定而不脫離前滾筒。由以上分析可知，車輪在滾筒上的安置角越小，獲得的測(cè)試能力越大,安置角越大則測(cè)試過(guò)程中的工作穩(wěn)定性越好。所以應(yīng)綜合兩方面的影咱來(lái)選擇a角。但最大測(cè)試能力的獲得是以測(cè)試車輪工作穩(wěn)定為前提的。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)選擇的是38度。圖 車輪受力分析北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）15 滾筒中心距 L 的選擇當(dāng)測(cè)試車輪置于前、后兩滾筒間時(shí)。測(cè)試車輪半徑R與前后兩滾筒中心距L，車輪在滾筒上安置角的關(guān)系由以下公式確定。即L=2(R+r)sina。但目前使用的滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)大都是滾筒中心距不能調(diào)整的。不能保證所有尺寸的車輪到處于測(cè)試的最佳狀態(tài)，從而使許多制動(dòng)力合格的車輛在試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試時(shí)達(dá)不到規(guī)范要求。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)通過(guò)以上公式計(jì)算選定中心距為L(zhǎng)=(+420)sin38=602mm 車輪的選擇與計(jì)算 車輪直徑計(jì)算輪胎直徑=胎面寬度扁平比2+輪圈直徑我選用的 185/60R14 輪胎，其輪胎直徑可以如下計(jì)算：D=14＋1852＝ 毫米。 車輪所需轉(zhuǎn)速計(jì)算設(shè)車速為 100km/h，取滾筒的直徑為 420mm，根據(jù)公式 dvn?/?得出要達(dá)到車速為 100km/h，滾筒需要的轉(zhuǎn)速為 n=1264 r/min設(shè)車速為 80km/h，取滾筒的直徑為 420mm，根據(jù)公式 /得出車速為 80km/h，滾筒需要的轉(zhuǎn)速為 n=1011 r/min設(shè)車速為 60km/h，取滾筒的直徑為 420mm，根據(jù)公式 dvn?/?得出車速為 60km/h，滾筒需要的轉(zhuǎn)速為 n=758r/min。 滾筒的計(jì)算 滾筒質(zhì)量計(jì)算前面所選滾筒直徑為 420mm、長(zhǎng)度為 220mm、密度為 *, 同時(shí)我們北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）16令滾筒的壁厚為 20mm，由此可得滾筒質(zhì)量為 43kg. 滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由公式 J=MRR 可得 J=*mm因此所有 8 個(gè)滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 *mm 滾筒功率計(jì)算車速為 100km/h 時(shí)滾筒的角速度為 w=2* 即 w=由 T=Jw 得出滾筒功率為 設(shè)電動(dòng)機(jī)功率傳遞因數(shù)為 則電動(dòng)機(jī)的功率為 W=T/=車速為 80km/h 時(shí)滾筒的角速度為 w=2* 即 w=由 T=Jw 得出滾筒功率為 設(shè)電動(dòng)機(jī)功率傳遞因數(shù)為 則電動(dòng)機(jī)的功率為 W=T/=車速為 60km/h 時(shí)滾筒的角速度為 w=2* 即 w=79rad/s由 T=Jw 得出滾筒功率為 設(shè)電動(dòng)機(jī)功率傳遞因數(shù)為 則電動(dòng)機(jī)的功率為 W=T/= 電動(dòng)機(jī)的選擇 當(dāng)車速為 100km/h 滾筒功率為 設(shè)電動(dòng)機(jī)功率傳遞因數(shù)為 則所需電動(dòng)機(jī)的功率最少為 W=T/=考慮到整車的平動(dòng)慣量和所需功率與慣性論等所需功率，我決定求出整車所需功率，以此來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)功率。 設(shè)整車質(zhì)量為 2022kg，當(dāng)他速度達(dá)到 100km/h 時(shí)，動(dòng)力從電機(jī)傳到滾筒大概需要200s，由此根據(jù)公式 得出整車所需功率為 p=? 考慮到傳遞功率問(wèn)題，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)經(jīng)過(guò)兩次齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)效率查書(shū)得 ，經(jīng)過(guò)一次皮帶輪傳動(dòng)，傳動(dòng)效率查書(shū)得為 ，經(jīng)過(guò)三次軸承傳動(dòng)，傳動(dòng)效率查書(shū)得，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)綜合傳動(dòng)效率為他們的乘積?？倐鲃?dòng)效率= ???.綜合上述情況，還有各種可能的傳動(dòng)消耗，經(jīng)過(guò)計(jì)算查閱資料與設(shè)計(jì)手冊(cè)，我決定選北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）17取額定功率為 ，同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 的電機(jī)。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇電機(jī)的具體參數(shù)為：電機(jī)名稱 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)類別代號(hào) Y 型號(hào)規(guī)格 Y132M4 防護(hù)等級(jí) IP44 安裝形式 B3 極數(shù) 4 額定功率 （kw） 轉(zhuǎn)速 （r/min） 1440電壓 （V） 380額定電流 （A） 7效率 （%） 87功率因數(shù) （cosφ） .85堵轉(zhuǎn)電流/額定電流 7堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 2最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm^2） .0296噪聲 （dB(A)） 78重量 （kg） 81機(jī)座號(hào) 132M 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)座號(hào) 132M38 最大長(zhǎng)度 （mm） 515最大寬度 （mm） 350最大高度 （mm） 315北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）18齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的轉(zhuǎn)動(dòng)之一，形式很多，傳遞的功率可達(dá)數(shù)十萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá) 200m/s。齒輪傳動(dòng)在農(nóng)林機(jī)械，建筑機(jī)械，冶煉機(jī)械，挖掘機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域都有著較廣的應(yīng)用。齒輪傳動(dòng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)效率最高。如一級(jí)圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的效率可達(dá) 99﹪。這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要，因?yàn)榧词剐侍岣?1﹪，也有很大的經(jīng)濟(jì)意義。結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需空間尺寸一般較小。工作可靠，壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)正確合理，使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可長(zhǎng)達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動(dòng)無(wú)法比擬的。這對(duì)車輛及在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要。傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)獲得廣泛的應(yīng)用，也就是由于這一特點(diǎn)。但是，齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）19場(chǎng)合。因此根據(jù)設(shè)計(jì)需要我們選擇了齒輪傳動(dòng)，主要考慮到傳動(dòng)距離近，傳動(dòng)平穩(wěn)，符合設(shè)計(jì)要求。 車速為 100km/h 時(shí)的齒輪傳動(dòng)（1）由 電 動(dòng) 機(jī) 的 額 定 功 率 ， 可 假 設(shè) 小 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 速 為 n1=1440r/min,大 齒 輪 的轉(zhuǎn) 速 可 由 電 機(jī) 與 滾 筒 的 傳 動(dòng) 比 確 定 ， 即 i=1500/1264=（2）設(shè)齒輪工作壽命為 15 年，每年工作 300 天，單班制。傳動(dòng)機(jī)為一般工作機(jī)，故選用 7 級(jí)精度材料選擇：選擇齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HBS，初選小齒輪齒數(shù) Z 為 20。（3）齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) ??32112. ??????????HEt idKTd?確定公式內(nèi)的個(gè)計(jì)算數(shù)值載荷系數(shù) .?t小齒輪傳遞的功率轉(zhuǎn)矩= ?410?查書(shū)得齒寬系數(shù) =?查得材料的彈性影響系數(shù) =由圖查出齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 =550MpaHim?北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）20圖 接觸疲勞強(qiáng)度極限由公式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù): N=60nj hlN——應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。n——齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min。j——齒輪每轉(zhuǎn)一周時(shí)，同一齒面嚙合次數(shù)?！X輪的工作壽命，單位為 N=60nj =601440830015=hl 910由圖查得接觸疲勞壽命系數(shù) =北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）21 圖 接觸疲勞壽命圖計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1﹪，安全系數(shù) S=1，由公式=H?NimKS S——疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。 ——考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)，稱為壽命系數(shù)。HN ——齒輪的疲勞極限。im?得 = =550=550MPaH?NiKS（4）計(jì)算小齒輪分度園圓徑=??32112. ??????????HEt ZidTd?（5）計(jì)算圓周速度=??nvt?（6）計(jì)算齒寬 b b= d=25mmd?（7）計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）22確定齒輪模數(shù) m 初定齒輪齒數(shù) Z=20m= =齒高 h=== b/h=25mm/=（8）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) =，7 級(jí)精度，由圖算得動(dòng)載荷系數(shù) =? VK動(dòng)載系數(shù) KV　　計(jì)算公式：式中 K K2系數(shù)按下表選取K1 K2齒輪 II 組精度齒輪種類5 6 7 8 9各種精 度等級(jí)直齒輪 斜齒輪 　表 1 精度表因齒輪直齒輪，假設(shè) KAFt/b＜100(N/mm)由表 查得 = =1FK?H影響 KHα 、 KFα 的主要因素有：輪齒嚙合剛度，基節(jié)偏差，重合度，載荷，跑合情況及齒向修形等。北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）23　 　 KHα 、 KFα 可按下表選?。?KAFt/b ≥100(N/mm) ＜100(N/mm)精度等級(jí) II 組 5 6 7 8 9 5 級(jí)以下KHα經(jīng)表面硬化的直齒輪 KFα KHα經(jīng)表面硬化的斜齒輪 KFα ② ①KHα未經(jīng)表面硬化的直齒輪 KFα KHα未經(jīng)表面硬化的斜齒輪 KFα ①表 2 系數(shù)選擇表①若 ，則取 ②對(duì)修形齒輪，取 KHα ＝ KFα ＝1。查表得實(shí)用系數(shù) ＝1A北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）24表 3 使用系數(shù)表查得 7 級(jí)精度 齒輪相對(duì)支撐對(duì)稱時(shí)＝+ + bHK?2d?310?將數(shù)代入后得＝+ + 25＝??查得 ＝?K＝ ＝1＝??（9）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑d＝ ＝（10） 計(jì)算模數(shù) m m＝d/z＝＝（11）按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算使用系數(shù) KA 工作機(jī)工作特性原動(dòng)機(jī)工作特性 均勻平穩(wěn) 輕微振動(dòng) 中等振動(dòng) 強(qiáng)烈振動(dòng)均勻平穩(wěn) 輕微振動(dòng) 中等振動(dòng) 強(qiáng)烈振動(dòng) 注：對(duì)于增速傳動(dòng)，建議取表中值的 倍。北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）25由公式 M≥ ??32FaSdYKTz????????確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值查彎曲疲勞強(qiáng)度 ＝380MpaFE?σ FE的計(jì)算公式為式中 YST為試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)， YST＝。 σ Flim可按圖 查取，對(duì)于循環(huán)載荷下工作的齒輪（如行星齒輪、中間齒輪等）應(yīng)將查取數(shù)據(jù)乘以 。圖 調(diào)質(zhì)鋼（①含碳量＞%）由表查彎曲疲勞壽命系數(shù) ＝北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）26圖 表查彎曲疲勞壽命系數(shù)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝，由公式得 ＝ ＝380/＝?NFEKS計(jì)算載荷系數(shù) K＝ ＝1＝??查取齒形系數(shù) ＝查取應(yīng)力校正系數(shù) ＝/ ＝＝?設(shè)計(jì)計(jì)算 ＝???m由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力。可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)。就近取整數(shù) m＝3z＝d/m＝大齒輪齒數(shù)為 =*= 取 =342 2z（12）幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑 =84mm mzd1?北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）27 102mm?mzd2中心距 =93mm1a?齒輪寬度 b= =25mmd?1 齒輪傳動(dòng)分析 齒輪傳動(dòng)的作用是將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速分別降為所需的三種轉(zhuǎn)速，即所需的三種車速。不同的轉(zhuǎn)速切換是通過(guò)電磁離合器來(lái)控制的，主動(dòng)軸上的三個(gè)主動(dòng)齒輪分別與三個(gè)電磁離合器相連，且與從動(dòng)齒輪分別嚙合，電磁離合器通過(guò)電磁圈控制齒輪與軸的嚙合，當(dāng)電磁離合器發(fā)揮作用時(shí)，主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速便經(jīng)過(guò)減速后傳給從動(dòng)軸，當(dāng)電磁離合器不發(fā)揮作用時(shí)，齒輪雖然嚙合，但不把動(dòng)力傳遞給從動(dòng)軸，因此是