【正文】 的載荷不超過額定值，電動(dòng)機(jī)便不會(huì)過熱，通常不必校驗(yàn)發(fā)熱和啟動(dòng)力矩。 （ 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。選用此表數(shù)值時(shí)，一般取中間值，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 如工作條件差，潤(rùn)滑維護(hù)不良時(shí)應(yīng)取低值，反之取高值。 同一類型的電動(dòng)機(jī)，相同的額定功率有多種轉(zhuǎn)速可供選用。選用高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)則相反。 按照工作機(jī)轉(zhuǎn)速要求和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理傳動(dòng)比范圍，可以推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍，如 wnd niiin )( 21 ????? r/min 式中： nd—電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速范圍， r/min； niii ???2\1 —各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理傳動(dòng)比范圍（見《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表18 或表 132） ； 對(duì) YVP(IP44)電動(dòng)機(jī)，通常多選 用同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min、 1000r/min 或 750r/min的電動(dòng)機(jī)，如無特殊需要，不選用低于 750r/min 的電動(dòng)機(jī)。 4． 估計(jì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)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(dòng)比，取 i0=4； ig—變速器傳動(dòng)比，取 ig=4 。 根據(jù)上述電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)、容量、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 YVP315L14，其額定功率為 160KW，同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min，額定轉(zhuǎn)矩為1025N m,基本符合題目所需的要求。 表 電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 同步轉(zhuǎn)速r/min 標(biāo)稱功率 /KW 額定電流/A 額定轉(zhuǎn)矩/N m 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/kg m2 質(zhì)量 /kg YVP315L14 1500 160 290 1025 1095 圖 YVP315L14 電動(dòng)機(jī)的外形尺寸參數(shù) 表 YVP315L14 電動(dòng)機(jī)的外形 及安裝 尺寸參數(shù) 型號(hào) 安裝尺寸 YVP315L14 H A B C D E F GD G K 315 508 508 216 80 170 22 14 71 28 型號(hào) 外形尺寸 YVP315L14 AB AC AD AA BB HD DA L 628 645 460 120 750 760 45 1450 制動(dòng)電機(jī)的選擇 因?yàn)檩敵龊洼斎牍β氏嗖畈淮?，所以制?dòng)電機(jī)應(yīng)選用跟驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)相同的電機(jī)，因此制動(dòng)電機(jī)的型號(hào)為 YVP315L14。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(cè)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成具有相位差的兩組交流電信號(hào)，這兩組交流電信號(hào)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(cè)轉(zhuǎn)矩成正比。當(dāng)信號(hào)齒輪隨彈性軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于信號(hào)齒輪的齒頂及齒谷交替周期性的掃過磁鋼的底部，使氣隙磁導(dǎo)產(chǎn)生周期性的變化，線圈內(nèi)部的磁通量亦產(chǎn)生周期性變化，使線圈中感生出近似正弦波的交流電信號(hào)。這兩組交流電信號(hào)之間的相位與其安裝的相對(duì)位置及彈性軸所傳遞扭矩的大小及方向有關(guān)。 圖 ： 在彈性軸受扭時(shí)，將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，使兩組交流電信號(hào)之間的相位差發(fā)生變化，在彈性變形范圍內(nèi)，相位差變化的絕對(duì)值與轉(zhuǎn)矩的大小成正比。 圖 ：是 NJ 型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。其中，外齒輪、內(nèi)齒輪是齒數(shù)相同互相脫開不相嚙合的。但是，此時(shí)輸出信號(hào)的頻率不能用來測(cè)量轉(zhuǎn)速。為此，又派生了 NJ*D 型低速系列轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)品。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(hào)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(jì) 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(jì) 19 第 4 章 加載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)及工作原理 1加載液壓缸 ； 2壓力傳感器 ； 3二位四通電磁換向閥 ； 4液控單向閥 ； 5三位四通電磁換向閥 ； 6單向閥 ； 7油箱 ； 8先導(dǎo)式溢流閥 ； 9定量液壓泵 ； 10電液比例溢流閥 圖 電液比例加載系統(tǒng)原理圖 本試驗(yàn)的加載機(jī)構(gòu)主要是用以模擬汽車行駛過程中輪胎所受負(fù)載的加載裝置，由主機(jī)、電液比例加載系統(tǒng)和微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)三部分組 成。 電液比例加載系統(tǒng)的原理圖如圖 所示。系統(tǒng)的執(zhí)行器為三腔（ a、 b、 c 腔，作用面積分別為Aa、 Ab、 Ac）加載液壓缸 1，通過三位四通電磁換向閥 5 和二位四通電磁換向閥 3 改變油液的循環(huán)方式及缸在各工況的作用面積，實(shí)現(xiàn)快慢速及運(yùn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)換；單向閥6 作背壓閥用，以防止缸在上下端點(diǎn)及換向時(shí)產(chǎn)生沖擊。液壓泵可以通過三位黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 四通電磁換向閥 5 的 H 型中位機(jī)能實(shí)現(xiàn)低壓卸荷。快速下行結(jié)束時(shí)，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(shí)進(jìn)入缸的 a 腔與 b 腔， 故系統(tǒng)自動(dòng)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。裝卸試件期間，所有電磁鐵斷電，液壓泵通過閥 5的中位實(shí)現(xiàn)低壓卸荷。 表 液 壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序 工況 1YA 2YA 3YA 快速下行 + 慢速加壓 + + 快速上升 + 微機(jī)測(cè)控系統(tǒng) 圖 微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)原理圖 壓力傳感器 比例控制器 D/A 轉(zhuǎn)換器 A/D 轉(zhuǎn)換器 電磁鐵等 LED 顯示器 單片微機(jī) 程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 試驗(yàn)機(jī)對(duì)試件的加載必須緩慢進(jìn)行，由于負(fù)載條件及安裝空間的限制，直接測(cè)力不易實(shí)現(xiàn)。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(gè)壓力傳感器 2，將檢測(cè)的油壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，送入計(jì)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。系統(tǒng)的功能有：向比例溢流閥的比例控制器、液壓泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、換向閥的電磁鐵發(fā)出控制信號(hào)，使液壓系統(tǒng)按既定要求循環(huán)；將壓力傳感器檢測(cè)油壓輸出的電信號(hào)按照一定關(guān)系轉(zhuǎn)換為所需載荷量 [8]。 ② 通過微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制，檢測(cè)系統(tǒng)油壓，輸入輸出試件的機(jī)和參數(shù)和試驗(yàn)結(jié)果，加載均勻平穩(wěn)、間接測(cè)力，操縱簡(jiǎn)便、易于維護(hù)。 液壓缸的設(shè)計(jì) 液壓缸主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 液壓缸主要尺寸包括缸的內(nèi)徑、長(zhǎng)度、活塞桿的直徑及長(zhǎng)度。本試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)所需要的液壓缸需要自行設(shè)計(jì)。 3．液壓缸的內(nèi)徑計(jì)算 本試驗(yàn)液壓缸的設(shè)計(jì)按慢下加載過程計(jì)算 設(shè)計(jì)。 代入得：?PFD ?? = ? 經(jīng)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)如下表 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列，取 D2 80mm。 6．液壓缸缸底其他尺 寸的確定 如下圖 所示液壓缸缸底的主要尺寸 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 圖 液壓缸缸底示意圖 7．液壓缸缸蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算 如圖 所示，各部分尺寸確定如下 ： 活塞長(zhǎng)度 B=（ ） D=（ ） 80=46 80 mm ,這里取 B=70mm 。必要時(shí)可在導(dǎo)向套和活塞之間安裝一個(gè)隔 套 K，其長(zhǎng)度 C=H （ LA+B） （ ） 式中 : H— 活塞桿導(dǎo)向長(zhǎng)度 ； LA— 全部外伸時(shí)從活塞支撐面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離。 8．導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)的確定 活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對(duì)活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的 密封。當(dāng)導(dǎo)向套采用非耐磨材料時(shí)，其內(nèi)圈還可裝設(shè)導(dǎo)向環(huán)，用作活塞桿的導(dǎo)向。 圖 液壓缸導(dǎo)向套示意圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 9．液壓缸活塞行程 L 的確定 液壓缸行程 L 主要依據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求而定，且為了簡(jiǎn)化工藝和降低成本取表 中標(biāo)值，現(xiàn)取 L=250mm 。 （ 2） 活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu) 活塞與缸體之間既有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，又需要使液壓缸各腔之間不漏油，因此在結(jié)構(gòu)上應(yīng)慎重 考慮。 （ 1）活塞桿直徑的確定 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)由表 系數(shù) ? 的推薦值，取 ?? ，故 d=40mm(且符合GB/T3211980)， 此時(shí) ， 液壓缸活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速 比 2222112 ????? dD DAAvv? ，符合表 要求規(guī)定。速比不宜過大或過小，以免產(chǎn)生過大的背壓或造成因活塞桿太細(xì)導(dǎo)致穩(wěn)定性不好。 圖 活塞桿 緩沖裝置是為了防止或減小液壓缸活塞在運(yùn)動(dòng)到兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，因慣性力造成的沖撞。 液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度在 ，不必采用緩沖裝置；在 設(shè)置緩沖裝置。 為使液壓缸運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，在新裝上液壓缸以后，必須將缸內(nèi)的空氣排出。 由于本試驗(yàn)液壓缸工作壓力較小且速度等要求不高故可采用使液壓缸反復(fù)運(yùn)動(dòng)，直到運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的方法進(jìn)行排氣。液壓缸的進(jìn)、出油口可布置在端蓋或缸筒上。通過薄壁孔的流量按下式計(jì)算 Q=CA =CA m3/s () 式中： C—流量系數(shù)，接頭處大孔與小孔之比大于 7 時(shí) C= ，小于 7 時(shí) C= ； A— 油孔的截面積 ， m2； —液壓油的密度， kg/m3； P1—油孔前腔壓力， Pa； P2—油孔后腔壓力， Pa； P—油孔前、后腔壓力差。 液壓缸主要部分 的 校核 對(duì)最終采用的缸筒壁厚應(yīng)進(jìn)行四方面的驗(yàn)算： 額定壓力 PN 應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全 則， PN 1221 )(D DDa ??MPa （ ） 或 PN 4412213)(DDDDa??? MPa （ ） 同時(shí)，額定壓力也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生，即 PN ） PRl MPa （ ） 此外，尚需驗(yàn)算缸筒徑向變形 D 應(yīng)處在允許范圍內(nèi) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 D=EDPr ))(( 221221 vDD DD ??? m （ ） 式中， 變形量 D 不應(yīng)超過密封圈允許范圍。 代入得： 由式（ ）得： 2 )(320 22 ?= MPa 故符合強(qiáng)度條件； 由式（ ）得： 2 4422 )(320 ?? ?= MPa 故符合強(qiáng)度條件； 由式（ ）得： MPl g 5 8 ~8 1 3 )~(2 ???? 符合強(qiáng)度條件； 由式（ ）得： D= ) 9 9 ( 22 225 ???? ??= mm ； 由式（ ）得： = lgDD1= 540 lg8095= 2=3 符合強(qiáng)度條件 ； 綜上所述，缸筒壁符合各校核要求。4 （ ） 式中 ： F’—液壓缸最大載荷，即 Fmax , N； S—材料的屈服極限， S=600MPa； ns—屈服極限安全系數(shù)，取 n=5。 在初定活塞行程時(shí)，主要是從實(shí)際工作需要長(zhǎng)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(jì)算行程，首先應(yīng)計(jì)算出活塞桿的最大允許長(zhǎng)度 Lk 。 將數(shù)據(jù)代入并化簡(jiǎn)后得： Lk=320367501600= mm 所以， L=250mm時(shí)，符合穩(wěn)定性要求 。 如圖 所示本試驗(yàn) LB=1031mm ，故滿足穩(wěn)定性要求。 代入得， 352MPa 所以液壓缸上個(gè)螺紋聯(lián)接均符合強(qiáng)度要求。 當(dāng)缸蓋本身又是活塞桿的導(dǎo)向套時(shí)，缸蓋最好選用鑄鐵。如果采用在缸蓋中壓入導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)時(shí)，導(dǎo)向套的材料則應(yīng)為耐磨鑄鐵、青銅或黃銅等。 ② D3 與 d 同軸度公差值為 。 ④ 導(dǎo)向孔的表面粗糙度為 m。 （ 2） 活塞技術(shù)要求 ① 活塞外徑 D 對(duì)內(nèi)孔 D1 的徑向跳動(dòng)公差值，按 8 級(jí)精度選取。 ③ 外徑 D 的圓柱度公差值，按 10 或 11 級(jí)精度選取。其中， 20 號(hào)鋼用得較少，因其較軟，機(jī)械強(qiáng)度也低，加工粗糙度不易保證。不與其它零件焊接的缸筒，常用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，調(diào)制處理的目的是保證強(qiáng)度高、加工性好，一般調(diào)質(zhì)到HB241～