【文章內(nèi)容簡介】 換。圖 汽車制動試驗臺結(jié)構(gòu)原理示意圖北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）13第三章 制動實驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 引言：汽車制動試驗臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)對制動性能的測量結(jié)果有著重要關(guān)系。只有合理選擇制動試驗臺的設(shè)計參數(shù)，才能提高試驗臺測試的準(zhǔn)確性與可靠性，以及耐用性和使用經(jīng)濟性。本章將分析汽車制動試驗臺主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇方法。制動試驗臺主要結(jié)構(gòu)有車輪、滾筒、電動機、齒輪等。 滾筒選擇 滾 筒 直 徑 的 選 擇目前制動試驗臺多采用滾筒中心距不可調(diào)式。由此，減小滾筒直徑，可使車輪在試驗臺上的安置角增大，增加試驗臺的穩(wěn)定性，提高車輪與滾筒間的蹬著力，節(jié)省驅(qū)，否則車輪的滾動損耗將明顯增加. 本制動試驗臺選取滾筒直徑為420mm 滾筒長度的選擇它取決于受檢車輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)及試驗臺的通用性. 本制動試驗臺選取滾筒長度為220mm 滾簡轉(zhuǎn)速的選擇滾筒轉(zhuǎn)速決定測試車速的高低，為使汽車測試時的條件最大限度地與使用條件一致。但隨著測試車速的提。滾筒線速度即測試車速、可由公式。=2nR確定，本制動試驗臺滾筒轉(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）14 車輪與滾筒間附著系數(shù)的選擇車輛在試驗臺上測試時，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)，才能在滾筒式制動試驗臺上較真實地再現(xiàn)汽車在路面上的制動狀況。但附著系數(shù)。 安置角對測試車輪穩(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阻力。忽略了非測試車輪約束反力的影響，并假設(shè)測試車輪為剛性。車輪有向后移動的趨勢.若車輪在兩滾筒上的安置角過小，車輪將離開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，獲得的測試能力越大,安置角越大則測試過程中的工作穩(wěn)定性越好。所以應(yīng)綜合兩方面的影咱來選擇a角。但最大測試能力的獲得是以測試車輪工作穩(wěn)定為前提的。本實驗臺選擇的是38度。圖 車輪受力分析北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）15 滾筒中心距 L 的選擇當(dāng)測試車輪置于前、后兩滾筒間時。測試車輪半徑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試驗臺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試的最佳狀態(tài)，從而使許多制動力合格的車輛在試驗臺上測試時達(dá)不到規(guī)范要求。本實驗臺通過以上公式計算選定中心距為L=(+420)sin38=602mm 車輪的選擇與計算 車輪直徑計算輪胎直徑=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算：D=14＋1852＝ 毫米。 車輪所需轉(zhuǎn)速計算設(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。 滾筒的計算 滾筒質(zhì)量計算前面所選滾筒直徑為 420mm、長度為 220mm、密度為 *, 同時我們北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）16令滾筒的壁厚為 20mm，由此可得滾筒質(zhì)量為 43kg. 滾筒轉(zhuǎn)動慣量計算 滾筒轉(zhuǎn)動慣量由公式 J=MRR 可得 J=*mm因此所有 8 個滾筒的轉(zhuǎn)動慣量為 *mm 滾筒功率計算車速為 100km/h 時滾筒的角速度為 w=2* 即 w=由 T=Jw 得出滾筒功率為 設(shè)電動機功率傳遞因數(shù)為 則電動機的功率為 W=T/=車速為 80km/h 時滾筒的角速度為 w=2* 即 w=由 T=Jw 得出滾筒功率為 設(shè)電動機功率傳遞因數(shù)為 則電動機的功率為 W=T/=車速為 60km/h 時滾筒的角速度為 w=2* 即 w=79rad/s由 T=Jw 得出滾筒功率為 設(shè)電動機功率傳遞因數(shù)為 則電動機的功率為 W=T/= 電動機的選擇 當(dāng)車速為 100km/h 滾筒功率為 設(shè)電動機功率傳遞因數(shù)為 則所需電動機的功率最少為 W=T/=考慮到整車的平動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，以此來確定發(fā)動機功率。 設(shè)整車質(zhì)量為 2022kg，當(dāng)他速度達(dá)到 100km/h 時，動力從電機傳到滾筒大概需要200s，由此根據(jù)公式 得出整車所需功率為 p=? 考慮到傳遞功率問題，本實驗臺經(jīng)過兩次齒輪傳動，傳動效率查書得 ，經(jīng)過一次皮帶輪傳動，傳動效率查書得為 ，經(jīng)過三次軸承傳動，傳動效率查書得，本實驗臺綜合傳動效率為他們的乘積?？倐鲃有? ???.綜合上述情況，還有各種可能的傳動消耗，經(jīng)過計算查閱資料與設(shè)計手冊，我決定選北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）17取額定功率為 ，同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 的電機。查機械設(shè)計手冊，選擇電機的具體參數(shù)為：電機名稱 Y 系列三相異步電動機類別代號 Y 型號規(guī)格 Y132M4 防護(hù)等級 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)動慣量（kgm^2） .0296噪聲 （dB(A)） 78重量 （kg） 81機座號 132M 國際標(biāo)準(zhǔn)機座號 132M38 最大長度 （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）18齒輪傳動是機械傳動中最重要的轉(zhuǎn)動之一，形式很多，傳遞的功率可達(dá)數(shù)十萬千瓦，圓周速度可達(dá) 200m/s。齒輪傳動在農(nóng)林機械，建筑機械，冶煉機械，挖掘機械等各個領(lǐng)域都有著較廣的應(yīng)用。齒輪傳動有以下幾個特點：效率高 在常用的機械傳動中，以齒輪轉(zhuǎn)動效率最高。如一級圓柱齒輪轉(zhuǎn)動的效率可達(dá) 99﹪。這對大功率傳動十分重要，因為即使效率提高 1﹪，也有很大的經(jīng)濟意義。結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需空間尺寸一般較小。工作可靠，壽命長 設(shè)計正確合理，使用維護(hù)良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達(dá)一、二十年，這也是其他機械傳動無法比擬的。這對車輛及在礦井內(nèi)工作的機器尤為重要。傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪轉(zhuǎn)動獲得廣泛的應(yīng)用，也就是由于這一特點。但是，齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）19場合。因此根據(jù)設(shè)計需要我們選擇了齒輪傳動，主要考慮到傳動距離近，傳動平穩(wěn)，符合設(shè)計要求。 車速為 100km/h 時的齒輪傳動（1）由 電 動 機 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 與 滾 筒 的 傳 動 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。傳動機為一般工作機，故選用 7 級精度材料選擇：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）齒面接觸強度設(shè)計 ??32112. ??????????HEt idKTd?確定公式內(nèi)的個計算數(shù)值載荷系數(shù) .?t小齒輪傳遞的功率轉(zhuǎn)矩= ?410?查書得齒寬系數(shù) =?查得材料的彈性影響系數(shù) =由圖查出齒輪接觸疲勞強度極限 =550MpaHim?北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）20圖 接觸疲勞強度極限由公式計算應(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，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）21 圖 接觸疲勞壽命圖計算接觸疲勞許用應(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）計算小齒輪分度園圓徑=??32112. ??????????HEt ZidTd?（5）計算圓周速度=??nvt?（6）計算齒寬 b b= d=25mmd?（7）計算齒寬與齒高之比 b/h北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）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）計算載荷系數(shù)根據(jù) =，7 級精度，由圖算得動載荷系數(shù) =? VK動載系數(shù) KV　　計算公式：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）23　 　 KHα 、 KFα 可按下表選?。?KAFt/b ≥100(N/mm) ＜100(N/mm)精度等級 II 組 5 6 7 8 9 5 級以下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對修形齒輪，取 KHα ＝ KFα ＝1。查表得實用系數(shù) ＝1A北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）24表 3 使用系數(shù)表查得 7 級精度 齒輪相對支撐對稱時＝+ + bHK?2d?310?將數(shù)代入后得＝+ + 25＝??查得 ＝?K＝ ＝1＝??（9）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑d＝ ＝（10） 計算模數(shù) m m＝d/z＝＝（11）按齒根彎曲強度計算使用系數(shù) KA 工作機工作特性原動機工作特性 均勻平穩(wěn) 輕微振動 中等振動 強烈振動均勻平穩(wěn) 輕微振動 中等振動 強烈振動 注：對于增速傳動，建議取表中值的 倍。北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）25由公式 M≥ ??32FaSdYKTz????????確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值查彎曲疲勞強度 ＝380MpaFE?σ FE的計算公式為式中 YST為試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)， YST＝。 σ Flim可按圖 查取，對于循環(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）26圖 表查彎曲疲勞壽命系數(shù)計算彎曲疲勞許用應(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)計計算 ＝???m由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力?？扇∮蓮澢鷱姸人愕玫哪?shù)。就近取整數(shù) m＝3z＝d/m＝大齒輪齒數(shù)為 =*= 取 =342 2z（12）幾何尺寸計算分度圓直徑 =84mm mzd1?北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）27 102mm?mzd2中心距 =93mm1a?齒輪寬度 b= =25mmd?1 齒輪傳動分析 齒輪傳動的作用是將電動機的轉(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)速切換是通過電磁離合器來控制的，主動軸上的三個主動齒輪分別與三個電磁離合器相連，且與從動齒輪分別嚙合，電磁離合器通過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，主動齒輪的轉(zhuǎn)速便經(jīng)過減速后傳給從動軸，當(dāng)電磁離合器不發(fā)揮作用時，齒輪雖然嚙合，但不把動力傳遞給從動軸，因此是