【正文】 齒輪齒寬的計(jì)算 齒寬系數(shù) d? 按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置取 d? =。取 ? ，則計(jì)算出應(yīng)用應(yīng)力 31 l im 11 1 1l im 22 2 2435[ ] 696415[ ] 664FF N X STFFF N X STFY Y Y MP aSY Y Y MP aS????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 由圖查得 1 ? ， 2 ? 和 1 ? ， 2 ? 。 由于 ? ， 8 級(jí)齒輪，查圖得， ? 單級(jí)軟齒面齒輪傳動(dòng)，其軸上軸承非對(duì)稱布置，且 ? ? ， 由圖查得， ? ? ，齒寬 1 5 385 144 .18db d mm?? ? ? ?， 取 145b mm? ， 0?? 由表查得， ?? 載荷系數(shù) 1. 1 1. 18 1. 02 1. 1 1. 45 6AvK K K K K??? ? ? ? ? ? 計(jì)算端面和縱面重合度 1211 1 1 1[ 1 .8 8 3 .2 ( ) ] c o s [ 1 .8 8 3 .2 ( ) ] 1 1 .8 0 1 77 7 8 70 .3 1 8 ta n 0dzzz????? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? 由 ?? 和 ?? 查圖，得 ? ? ，取 ? 。 ? ? 。 驗(yàn)算接觸疲勞強(qiáng)度 1122 12 1 .4 5 6 4 5 7 0 4 8 4 .1 7 1 .4 3 11 8 8 .9 2 .5 0 .8 81 3 6 3 1 8 1 .4 35 3 2 .9 [ ]H E HHKT uZ Z Zb d uM P a??????? ? ?? ? ? ???? 安全。 驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度 11 1 11112 2 2122 2 309 053 122 273 7112 .04 [ ]2 2 309 053 122 273 4101 .21 [ ]F Fa SaFF Fa SaFKTY Y Ybd mM P aKTY Y Ybd mM P a????????? ? ? ? ???????? ? ? ? ????? 安全 。 6） 驗(yàn)算 Ⅲ 軸小齒輪和 Ⅳ 軸大齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 根據(jù)材料熱處理，查圖得， lim 1 435F MPa? ? ， lim 2 415F MPa? ? ，取 ? 。 5） 驗(yàn)算 Ⅲ 軸小齒輪和 Ⅳ 軸大齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度 因輕微沖擊。查圖得，??， ??。查表 得， ? 。取 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) ? ，則計(jì)算出應(yīng)用應(yīng)力 lim 11 1 1[] FF N X STF Y Y YS?? ? (332) 435 1 .0 1 .0 2 .01 .2 5? ? ? ? 696MPa? 26 lim 22 2 2[] FF N X STF Y Y YS?? ? 415 1 .0 1 .0 2 .01 .2 5? ? ? ? 664MPa? 由圖查得 1 ? ， 2 ? 和 1 ? ， 2 ? 。 由于 ? ， 5 級(jí)齒輪，查圖得， 動(dòng)載荷系數(shù) ? 單級(jí)軟齒面齒輪傳動(dòng)，其軸上軸承非對(duì)稱布置，且 ? ? ， 由圖查得， 齒向載荷分 25 布系數(shù) ? ?， 齒寬 1 160 88db d mm?? ? ? ?， 0?? 由表查得， 齒間載荷分配系數(shù) ?? 載荷系數(shù) AvK K K K K??? (328) 1 .1 1 .0 1 .0 5 1 .1? ? ? ? ? 計(jì)算端面和縱面重合度 121 1 1 1[ 1 . 8 8 3 . 2 ( ) ] c o s [ 1 . 8 8 3 . 2 ( ) ] 1 1 . 7 6 34 0 8 6zz???? ? ? ? ? ? ? ? (329) 10. 31 8 ta n 0d z?? ? ??? (330) 由 ?? 和 ?? 查圖，得 ? ? ，取 ? 。NNZZ??查圖 得 , 。 Ⅴ 軸中齒輪傳動(dòng)幾何尺寸：分度圓直徑 52=444d mm，齒頂圓直徑 52 =456ad mm，齒 24 根圓直徑52 =429fdmm，基圓直徑 52 =417bd mm，其余傳動(dòng)幾何尺寸與 Ⅳ 軸小齒輪傳動(dòng)幾何尺寸相同。 Ⅳ 軸小齒輪傳動(dòng)幾何尺寸：分度圓直徑 41=318d mm，齒頂圓直徑 41=330ad mm，齒根圓直徑 41=303fd mm，基圓直徑 41=299bd mm， 齒距直徑 41 = mm，齒厚直徑41= mm，齒槽寬 41= mm，基圓齒距 41 = mm，法向齒距 41 = mm，頂隙 31= mm。 Ⅱ 軸中齒輪傳動(dòng)幾何尺寸：分度圓直徑 22=332d mm，齒頂圓直徑 22 =340ad mm，齒根圓直徑 22 =322fd mm，基圓直徑 22 =312bd mm，其余傳動(dòng)幾何尺寸與 Ⅰ 軸大齒輪傳動(dòng)幾何尺寸相同。 各軸齒輪精度均為第 Ⅱ 公差組， Ⅰ 軸的齒輪精度等級(jí)為 5， Ⅱ 軸、 Ⅲ 軸的 齒輪精度等級(jí)為 7， Ⅳ 軸、 Ⅴ 軸的齒輪精度等級(jí)為 8， Ⅵ 軸的齒輪精度等 級(jí)為 9。圖 32 為變速箱傳動(dòng)比的分配。 驅(qū)動(dòng)變速箱的參數(shù)計(jì)算 [6] 圖 31 是驅(qū)動(dòng)變速箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖 [7] ，從圖中可以看出 Ⅰ 軸 、 Ⅳ 軸分別有滑移齒輪。 12 由于二套二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)同樣設(shè)置有轉(zhuǎn)速傳感 器和轉(zhuǎn)矩傳感器，可以任意將其調(diào)整為轉(zhuǎn)速控制狀態(tài)（作為驅(qū)動(dòng)單元）和轉(zhuǎn)矩控制狀態(tài) （ 作為加載單元），因此可以按被試件的要求，設(shè)置其中一套二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為驅(qū)動(dòng)單元，另外 1 套作為加載單元。 當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，二次元件 1（馬達(dá)）由恒壓網(wǎng)絡(luò)獲取液壓能，并將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)加載試件和二次元件 2（泵），實(shí)現(xiàn)模擬加載。其中模擬加載系統(tǒng)為整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的核心部分，也是本課題的研究對(duì)象。驅(qū)動(dòng)單元主要 由兩個(gè) Rexroth 公司的 A4VSO250 型軸向柱塞元件串聯(lián)而成的雙聯(lián)二次元件、兩個(gè)彈性聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器組成，該單元用來模擬減速器的驅(qū)動(dòng)。恒壓油源為整個(gè)模擬加載單元提供恒定壓力，同各種液壓元件及管路一起構(gòu)成恒壓網(wǎng)絡(luò)。型式檢驗(yàn)主要針對(duì)最新研制的減速器的一種檢驗(yàn)方式，包括裝配及連接尺寸檢驗(yàn)，空載試驗(yàn)，效率試驗(yàn)，溫升試驗(yàn)，噪聲試驗(yàn)，超載試驗(yàn)，耐久試驗(yàn)；出廠檢驗(yàn)針對(duì)現(xiàn)有成熟減速器進(jìn)行的出廠前檢驗(yàn)，包括裝配及連接尺寸檢驗(yàn)，出廠空載試驗(yàn)，出廠溫升試驗(yàn)，出廠噪聲試驗(yàn)；溫聲試驗(yàn)主要針對(duì)檢修完畢的減速器進(jìn)行的性能測(cè)試。由于二次調(diào)節(jié)加載系統(tǒng)可充分利用計(jì)算機(jī)控制的優(yōu)越性，使加載參數(shù) (轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 )的調(diào)節(jié)非常靈 活方便，所以系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能好，可對(duì)各種復(fù)雜工況進(jìn)行模擬。負(fù)載模擬單元由液壓泵及相關(guān)液壓元件等組成，通過控制液壓泵的斜盤擺角，可模擬各種工況下的負(fù)載 轉(zhuǎn)矩。 8 圖 14 電力封閉式加載系統(tǒng)原理示意圖 Principle diagram of closed type electric loading system 負(fù)載發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能通過電網(wǎng)加以回收并反饋給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，形成封閉的功率流，從而降低試驗(yàn)?zāi)芎?，系統(tǒng)效 率高。 1) 電力封閉式加載系統(tǒng)這種加載系統(tǒng)的原理如圖 12 所示。試驗(yàn)單元主要由被測(cè)裝置、減速器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置以及其它一些測(cè)量裝置組成 。因此，減速器加載試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)具備扭矩、轉(zhuǎn)速可變化的條件，且其扭矩、轉(zhuǎn)速的變化應(yīng)是可單獨(dú)調(diào)節(jié)的。通過改變二次元件斜盤擺角的方向 （ 過零點(diǎn) ） 來改變二次元件的轉(zhuǎn)向 ； b 由于二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)是壓力耦聯(lián)系統(tǒng)，所以二次元件的流量與其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的乘積成比例； c 它是壓力耦聯(lián)系統(tǒng)，系統(tǒng)中的壓力基本保持不變。由此可見，該加載系統(tǒng)在工作中不僅減少系統(tǒng)發(fā)熱，而且還可以達(dá)到節(jié)能目的。系統(tǒng)工作時(shí)，由控制器 11 和 14 分別向電液伺服閥 8 和 17 發(fā)出電信號(hào)，通過閥控缸 機(jī)構(gòu)（前置級(jí)排量控制）改變兩個(gè)可逆式泵 /馬達(dá)元件的斜盤擺角，從而使其排量發(fā)生變化，以適應(yīng)外負(fù)載轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變化。可逆式泵 /馬達(dá)元件與電液伺服閥 、 變量液壓缸 、 2356 789101112131415161718E14轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 1─電動(dòng)機(jī) 2─恒壓變量泵 3─蓄能器 4─安全閥 5─油箱 6,18─位移傳感器 7,16─變量液壓缸 8,17─電液伺服閥 9,15─可逆式泵 /馬達(dá)元件 10─轉(zhuǎn)速傳感器 11,14─控制器 12─加載對(duì)象 13─轉(zhuǎn)矩傳感器 圖 12 二次調(diào)節(jié) 加載 系統(tǒng)原理 Principle diagram of loading system with secondary regulation 位移傳感器等組合在一起，統(tǒng)稱為二次元件。對(duì)于多臺(tái)周期性工作設(shè)備可共用一個(gè)動(dòng)力能源 ,這樣既節(jié)省了費(fèi)用 ,又節(jié)約了能源 ,這在流水作業(yè)的機(jī)械和液壓實(shí)驗(yàn)裝置中十分常見。系統(tǒng)的損失由液 1. 發(fā)動(dòng)機(jī) 2. 恒壓變量泵 3. 蓄能器 4. 二次元件 5. 汽車后橋 圖 11 二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)在公共汽車中應(yīng)用原理圖 secondquiet fluid drivetrain system in the application of principles of the bus 綜上所述，二次調(diào)節(jié)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)能量回收和重新利用，其主要應(yīng)用在以下幾個(gè) 方面： 1) 位能回收 如液壓驅(qū)動(dòng)的卷揚(yáng)起重機(jī)械。如圖 11 所示，改造后的市區(qū)公共汽車由恒壓變量泵 2 和二次元件 4 組成的軸向柱塞單元驅(qū)動(dòng)。該系統(tǒng)可以使預(yù)選的撇沫泵和傳輸泵設(shè)備的轉(zhuǎn)速保持恒定，并使之 不受由于傳輸介質(zhì)黏度的變化而引起的外加轉(zhuǎn)矩變化的影響；德累斯頓工業(yè)大學(xué)通用試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用了二次調(diào)節(jié)反饋控制的四象限運(yùn)轉(zhuǎn) 、 能量回收及高反饋控制精度等特點(diǎn)。目 前在德國(guó)，這項(xiàng)技術(shù)已進(jìn)入實(shí)用階段，在許多與液壓相關(guān)的領(lǐng)域獲得了成功利用。 1993 年， 和 又研究了轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制的二次調(diào)節(jié)問題，其中包括對(duì)這種系統(tǒng)中兩個(gè)參數(shù)的解禍問題的研究。 1982 年開始研究液壓先導(dǎo)控制二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中有機(jī)液位移反饋調(diào)速和機(jī)液力反饋調(diào)速兩種調(diào)速形式。 1981 年， H. 教授采用雙出桿變量油缸的二次元件進(jìn)行液壓直接轉(zhuǎn)速控制的二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研究。目前國(guó)外從事這方面研究的單位主要有德國(guó)漢堡國(guó)防工業(yè)大學(xué)靜液傳動(dòng)和控制實(shí)驗(yàn)室 LHAS、亞深工業(yè)大學(xué)流體傳動(dòng)與控制研究所 RWTH 和博士力士樂有限公司 ((Bosch Rexroth GmbH)。在系統(tǒng)中二次元件能無損耗地從恒壓網(wǎng)絡(luò)取 得能量，因而大大地提高了系統(tǒng)效率 。這種加載系統(tǒng)與傳統(tǒng)的變量泵 定量馬達(dá)系統(tǒng)不同，它采用帶有儲(chǔ)能器的恒壓中心油源（一次元件）實(shí)現(xiàn)與各個(gè)單獨(dú)調(diào)節(jié)回路（二次元件）之間的壓力藕聯(lián)，該系統(tǒng)具有能量可回收利用，效率高，可以多用戶并行工作，遠(yuǎn)離動(dòng)力源，沖擊小，噪聲底，系統(tǒng)控制性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此被認(rèn)為是液壓領(lǐng)域的重大突破。以往對(duì)較簡(jiǎn)單的單項(xiàng)試驗(yàn)如疲勞壽命試驗(yàn)等，可在傳統(tǒng)的液壓式加載試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，但其功率消耗很大，效率很低。 2 1 緒論 課題研究目的和意義 世界在發(fā)展，科技在進(jìn)步。 國(guó)外從 70 年代末開始此項(xiàng)技術(shù)的研究，現(xiàn)已將它應(yīng)用 于造船工業(yè) 、 車輛傳動(dòng) 、 大型試驗(yàn)臺(tái)等領(lǐng)域，取得了顯著的節(jié)能效果。 二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)是近年新發(fā)展起來的節(jié)能系統(tǒng)。 1 前言 靜液傳動(dòng)由于具有功率大 、 密度大 、 易于實(shí)現(xiàn)工作過程的自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用在工程領(lǐng)域中。它具有一系列的獨(dú)特特點(diǎn)，越來越引起了人 們的重視。我國(guó)從 80 年代末從事二次調(diào)節(jié)技術(shù)的研究，目前尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。對(duì)于新設(shè)計(jì)制造的減速器，需要利用專門的固定試驗(yàn)臺(tái)對(duì)其進(jìn)行加載試驗(yàn)，檢測(cè)各項(xiàng)工作性能和可靠性指標(biāo)是否滿足要求。對(duì)稍復(fù)雜一些的綜合性能試驗(yàn)，可在電封閉加載試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，但在相同加載功率下，所用電器設(shè)備龐大復(fù)雜，另外雖然可實(shí)現(xiàn)功率回收，提高了效率，可由于其回收功率以電能形式回饋給電網(wǎng)，因而在動(dòng)載變化較大時(shí)，對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大，某些電器元件被燒壞的情況時(shí)有發(fā)生，所以我們要盡量避免它的發(fā)生。 近年來我國(guó)開始利用二次調(diào)節(jié)技術(shù)研制新型加載試驗(yàn)設(shè) 備，在這種二次調(diào)節(jié)加載技術(shù)的理論與應(yīng)用方面，