（毕业设计图纸全套）汽车变速器性能试验台的设计（含说明书）

这种加载机构常与扭力杆和刻度盘合用。

这种加载方法操作费力兼加运加载时与静止加载时的负荷不同即转运后出现“负荷重新分配”现象，静止加载时与转运中封闭回路各处的扭矩分配关系不同所以影响负荷的准确性，但是影响不大，而且体积较小，安装容易。

平衡力矩加载法这种加载法又称“反作用力矩加载法”或“摇摆箱加载法”。

用于机械封闭式变速器试验台时，将被试变速器采用平衡支承法安装即变速器两端支承在有滚动轴承的支架上，使变速器能绕其主轴旋转定角度，在与变速器壳体相联的力臂外端吊定质量的重块，使力臂上的力矩与变速器在试验负荷作用下壳体上的反作用扭矩相平衡，按重块的质量即可计算出试验扭矩。

这种加载方法的优点很多，如结构简单，试验负荷准确，运转中能观察到试验负荷的变化，还可以在试验中出现损坏如轴断裂等或试验台发生严重故障等而导致试验负荷发生较大变化的情况下，通过安装在力臂上下的限位开关作用实现自动停车等等。

因此，这种加载方法直被广泛采用。

行星机构加载法这种加载方法是借助于行星加载器施加载荷的。

行星机构有圆柱齿轮式和圆锥齿轮式两种。

这两种加载方法的优点是在试验台运转中能调整和改变负荷便于实现变负荷试验，其缺点是加载机构复杂，制造难度大。

因此，国内很少采用这种加载方法。

液压加载法液压加载法是利用压力油推动液压加载器的转子相对于定子旋转定角度加载的。

常用的液压加载器有叶片式和凸轮或斜齿式两种。

在采用液压加载法时，虽然能根据油压计算负荷，但不够精确。

因此常配备扭矩测量仪监视负荷的变化。

液压加载法的优点是在运转中可以非常方便地调整或改变负荷，便于进行变负荷试验。

但使用中必须经常监视和调整负荷，因油路故障和油温变化等原因都会影响负荷的稳定性。

液压加载器的结构复杂除加载器之外，还要配备旋转密封阀和液压源站等，加工精度要求也较高。

因此，在等负荷试验中不宜采用。

因为液压加载器的油温等因素变化对负荷时时都有影响，所以液压加载器即便用在变负荷试验中，也要通过闭环系统控制和调整负荷，以便弥补油压的波动对负荷造成的影响。

在国内外，有多种变速器总成寿命的试验及评价方法。

近十年来，国内的试验及评价方法已经有了很大的改进，如改单挡位试验为多挡位循环试验改简单对比评价方法为指定通用评价指标评价变速器总成寿命的方法等。

现将国内外几种常用的试验及评价方法简述如下强化试验法强化试验是为了缩短试验时间，而在变速器第轴施加等于或者大于发动机最大扭矩的试验方法。

在强化试验中，负荷的确定即强化系数的选取是根据预定达到的目标损坏形式来选择的。

般是根据变速器中有关齿轮的计算应力值，并参照相近车型变速器寿命试验数据来确定的。

在上海大众宝来.车型所用的变速器齿轮工艺试验中，按照疲劳试验时变速器第轴扭矩规定为•发动机最大扭矩，即强化系数.弯曲疲劳试验时变速器第轴扭矩定为•即强化系数为.，获得了满意的试验效果。

这种强化试验方法，对试验结果的评价，只能用此对比的方法，用于工艺性试验是最合适的。

单挡位寿命试验方法在试验方法标准制定之前对于新设计的变速器总成的定型试验，多数采用单挡位试验方法，即只试验Ⅰ挡最多ⅡⅢ两个挡，然后将试验结果与旧车型或者同类车型进行比较，借以评价被试变速器的好坏。

这种试验及评价方法显然不够科学，试验挡位少，暴露的问题不够全面。

另外，对试验结果的评价，完全依赖于同类车型的试验数据，这也很不合理，尤其是在缺乏对比数据时，就更难下结论了。

挡位循环试验法最近几年，参考有关资料，并结合国内部分生产厂家的试验数据，制定了我国载货汽车变速器总成挡位循环试验方法及评价指标，即标准及汽车机械式变速器台架试验标准以下简称标准。

曲线国外些厂家消耗很多变速器齿轮进行了大量的寿命试验，并绘制出各挡齿轮的曲线即齿轮台架试验台寿命与试验负荷的关系曲线，这样只要给定个负荷，就可查出各挡齿轮相应的台架试验寿命。

总结上述可知在等幅载荷试验中，采用盘式加载法加载最合适在变负荷试验中，采用行星机构加载法或液压加载法较好。

因为本试验台是为变速器总成效率试验而设计的，就效率试验的特点而言，应该是负荷稳定。

所以选用平盘式加载法加载最合适。

同时盘式加载法加载结构简单，试验负荷准确，所以本试验台设计方案中采用盘式加载法加载。

.蜗杆传动的特点与设计蜗杆传动的特点蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动与动力。

蜗杆传动由蜗杆与蜗轮组成，般蜗杆主动蜗轮从动，作减速运动。

与齿轮传动相比，蜗杆传动具有下列特点传动比大结构紧凑在般传动中在分度机构中只传递运动可达，因而结构紧凑。

传动平衡噪声低由于蜗杆齿连续不断地与蜗轮齿相啮合，同时，蜗杆蜗轮啮合时为线接触，因而传动平稳，噪声低。

可具自锁性当蜗杆的螺旋线升角小于啮合副材料的当量摩擦角，蜗杆传动具有自锁性。

即只能蜗杆带动蜗轮，而蜗轮不能带动蜗杆。

在起重装置等机械中经常利用此自锁性。

效率低因为蜗杆蜗轮在啮合处有较大的相对滑动，因而磨损大，发热量大，效率低。

般传动效率为，具有自锁性的蜗杆传动效率为，故蜗杆传动主要用于中小功率传动。

成本高为减少蜗杆传动啮合处的摩擦和磨损，控制发热和防止胶合，蜗轮常采用青铜材料制造，因此成本增高。

蜗杆传动的设计根据已知条件设计闭式蜗杆传动，蜗轮输出的转矩•，由于整个加载过程是通过人手旋转套在蜗杆上的手柄来完成加载，因此蜗轮蜗杆的转速都不高，取蜗轮转速，蜗杆转速，得到传动比。

加载机构载荷平稳，单向运转，具有自锁功能。

由于蜗杆传动的相对滑动速度很大，必须进行热平衡计算，校核蜗杆传动的工作温度是否过高，因此估计加载器的散热面积.。

选择传动的类型和材料考虑到传递的功率不大，转速较低，选用蜗杆传动。

查有关蜗杆材料手册，选择蜗杆材料为号钢，调质处理用于不重要传动，齿面粗糙度.查有关蜗轮材料手册，选择蜗轮轮缘材料为锡青铜，砂模铸造单侧受载。

按蜗轮齿面接触疲劳强度设计确定蜗杆头数，蜗轮齿数具有自锁功能的蜗杆传动蜗杆头数根据传动比，得。

确定载荷系数.，载荷分布系数.，取动载荷系数.初估。

则••.确定模数和蜗杆分度圆直径，蜗轮分度圆直径查有关蜗杆传动手册，取，.则计算蜗杆导程角，滑动速度，蜗轮切向速度.由于此蜗杆传动具有自锁功能，需小于，现求得蜗杆导程角，满足条件。

因此初选.合适。

计算总效率根据.，查相关手册得，满足蜗杆传动自锁条件。

校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度确定蜗轮齿形系数当量齿数.根据.，.，按插值法，查手册求。

然而在手册中没有时对应的齿形系数值。

因此为了进行齿根弯曲疲劳强度校核，根据数值的变化规律按比例适当扩大值，取.，.时，。

确定蜗轮螺旋角系数校核蜗轮弯曲强度弯曲强度足够。

蜗杆蜗轮各部分尺寸计算中心距.，中心距圆整为蜗杆头数蜗轮齿数齿形角型蜗杆轴向齿距•蜗杆分度圆直径蜗杆齿顶圆直径蜗杆齿根圆直径.蜗杆齿顶高顶隙.蜗杆齿根高汽车变速器性能试验台的设计摘要输入轴前陪试变速器输入轴后连接转矩转速传感器。

由于市面上传感器的型号很多，只需根据需要选择个能够满足要求的传感器即可。

型扭矩传感器通过弹性轴两组磁电信号发生器，把被测转矩转速转换成具有相位差的两组交流电信号，这两组交流电信号的频率相同且与轴的转速成正比，而其相位差的变化部分又与被测转矩成正比。

将传感器的这两组电信号用专用屏蔽电缆线送入型扭矩测量仪或装有扭矩卡的计算机，即可得到转矩转速及功率的精确值。

型扭矩传感器与型扭矩仪或卡配套使用，是种测量各种动力机械转动力矩转速及机械功率的精密测量仪器。

其用途十分广泛，在电机风机水泵齿轮及减速箱铁路机车汽车拖拉机飞机船舶矿山机械液压气动元件等几乎所有机械制造部门及其科研院所大专院校均有广泛的应用。

.本章小结本章分析比较了开式试验台与闭式试验台的优缺点，在此基础上对设计方案的可行性进行了可靠的论证，确定了传动机构总体布置方案，阐述了传动系统的各部分工作原理，在粗估整个试验台的功率损失后，为系统选择电动机的型号及传感器的型号。

第章变速机构的设计由驱动电机的参数可见，电机最大转速为，最大转矩为.•。

为满足系统所需高转速小转矩的需要，应增加套变速机构，即升速器。

升速器由单级斜齿圆柱齿轮副构成，主要功能是在电动机带动变速器旋转过程中提高输出轴的转速，降低转矩。

升速器的设计包括齿轮轴箱体的设计以及计算，轴承的选择与校核，油封的选择等，该套升速机构的传动比为。

.齿轮的设计与校核选择齿轮材料及精度等级制造齿轮最常用的材料为号钢，号钢经过不同的热处理方法可以满足不同的应用范围。

正火是将钢件加热到相变点以上，保温段时间，然后在空气中冷却，冷却速度比退火快，常用来处理低碳和中碳结构钢材及渗碳零件，使其组织细化，增加强度及韧度，减小内应力，改善切削性能。

调质处理是在淬火后高温回火，用来使钢获得高的韧度和足够的强度，很多重要零件是经过调质处理的。

在此次设计中，小齿轮选用号钢调质，硬度为大齿轮选号钢正火，硬度为。

因为该升速机构的转速较高，初选级精度，要求齿面粗糙度。

确定设计准则由于该升速机构为闭式齿轮传动，且两齿轮均为齿面硬度小于等于的软齿面，齿面点蚀是主要的失效形式，应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。

按齿面接触疲劳强度设计.转矩.•.•.载荷系数设齿轮按级精度制造，取载荷系数.。

.齿数，螺旋角和齿宽系数小齿轮取，则大齿轮齿数，初选。

因单级直齿圆柱齿轮为对称布置，而齿轮表面均为软齿面，查机械设计手册，确定选取。

.弹性系数查有关齿轮手册，得.。

.许用接触应力查有关齿轮手册，得.查手册，得.，故取标准模数。

.确定中心距和螺旋角.考虑到实际情况，结合变速器的外形尽寸发现中心距太小，整个机构地运转的过程中会发生干涉，需加大中心距。

因此重选，以达到加大中心距的目的。

.圆整后取中心距为圆整中心距后确定的螺旋角为主要尺寸计算取，为了补偿安装误差，通常使小齿轮齿宽略大些。

按齿根弯曲疲劳强度校核如，则校核合格。

确定有关系数与参数.当量齿数.齿形系数查有关齿轮手册，得.，.差值法。

.应力修正系数查有关齿轮手册，得.，.差值法。

.许用弯曲应力查手册，得.，.，.齿根弯曲强度校合格。

验算齿轮的圆周速度由齿轮的圆周速度公式求得齿轮的圆周速度最大值为.，查有关齿轮设计手册，先择齿轮精度为级，与预选值相符。

几何尺寸计算.大齿轮，由于，因此采用轮腹式结构。

.小齿轮，由于，因此采用实体式结构。

.箱体结构尺寸的计算有关箱体结构尺寸的计算可以查阅减速器设计资料，根据箱体主要结构尺寸计算公式求得的尺寸值如下所示。

箱体壁厚.，取。

箱盖壁厚.，取。

箱盖凸缘厚.。

箱座凸缘厚度.。

箱座底凸缘厚度.。

地脚螺钉直径.，取。

地脚螺钉数目。

轴承旁联接螺栓直径，取。

盖与座联接螺栓直径。

联接螺栓的间距。

轴承端盖螺钉直径.，取。

定位销直径，取。

至箱壁距离。

，至凸缘边缘距离，。

轴承旁凸台半径。

凸台高度以便于扳手操作为准，取。

外箱壁至轴承座端面距离，取。

大齿轮顶圆内箱壁距离.，取。

齿轮