（终稿）机械传动实验台的研究与设计（全套完整有CAD）

陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其种变种工艺溶胶凝胶等生产。

完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。

厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的种变型。

每种工艺技术都有自已的优点和不足。

由于研究开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。

.扭矩传感器的选用试验台使用的传感器是北京金顺达源仪器有限公司生产的扭矩传感器，与该公司生产的扭矩测量卡，计算机配套使用，这是种性能优良，使用方便的扭矩传感器。

应变传感和非接触信号传递技术的成熟为系列扭矩传感器提供了可能和保证.从而系列扭矩传感器也就顺理成章地解决了在扭矩测量中的问题.扭矩测量中由于转速变化引起的扭矩误差问题因为系列扭矩传感器采用了应变技术传感扭矩，所以它不存在扭矩测量中由于转速变化引起的扭矩误差即转速特性误差问题低转速乃至静态时扭矩测量问题扭矩传感器既可以传感高速旋转时的扭矩信号，也同样可以传递低速乃至静态时的扭矩信号而无需附加装置正反转扭矩零点问题扭矩传感器正反转扭矩零点与转向无关，两个零点完全重合，可以连续正反转工作而无需反复调零高超独特的温度补偿技术使得其具有.以上的温度稳定度，从而使得该传感器的温漂性能远远好于同类型和其他类型扭矩传感器。

.扭矩的动态响应问题扭矩传感器的扭矩动态响应完全可以在以上中心频率由于锁相环和光电编码器的应用，极低转速和正反转也能准确地得到测量。

.体积小，重量轻，易于安装使用扭矩传感器的基本原理在系列扭矩传感器的轴上安装有两组旋转变压器，其中组传递电源，另组传递扭矩信号.旋转轴上的应变桥检测到的级扭矩信号被高精度仪表放大器放大后，再经过转换器变换成与扭矩成正比的方波信号。

通过轴上的旋转变压器，非接触地传递到轴外接受器上，从而输出同扭矩成正比的方波频率的数字信号。

系列扭矩传感器可以按要求，输出频率信号，或者标准或的模拟信号，或者等数字接口的方式输出扭矩信号.也可以根据需要选择配套出厂的型液晶显示的二次仪表或者型扭矩测量卡.如果需要测量转速时，只要根据用户的需要在本系列扭矩传感器中安装上专用测速传感器或者光电编码器，特别要提的是附加安装有编码器后，对于那些低转速和需要检测正反转的用户就非常理想了可以检测出正反转向。

.系列扭矩传感器技术性能指标.工作范围.•万•分若干档.扭矩测量精度.，.•.环境温度成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。

德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。

按这种理解，传感器还包含了信号成形器的机械动力设备的扭矩变化是其运行状况的重要信息，扭矩测试是各种机械产品开发质量检验优化控制工况监测和故障诊断等必不可少的内容。

扭矩传感器已广泛应用于各种机械设备的动力驱动系统优化设计和智能控制上。

目前，国内外研制和开发的扭矩传感器种类很多，从原理上讲，主要分为应变型磁弹性型转角型和其他型等四种。

传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把种形式的能量转换成另种形式的能量。

有两类传感器有源的和无源的。

有源传感器能将种能量形式直接转变成另种，不需要外接的能源或激励源。

无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另输入端输入的能量或激励能传感器承担将个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。

其“对象”可以是固体液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态即过程的。

对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。

对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。

按照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。

各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。

传感器可以直接接触被测量对象，也可以不接触。

用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。

与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场无色无味的气体等。

对传感器设定了许多技术要求，有些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。

针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是高灵敏度抗干扰的稳定性对噪声不敏感线性容易调节校准简易高精度高可靠性无迟滞性工作寿命长耐用性可重复性抗老化高响应速率抗环境影响热振动酸碱空气水尘埃的能力选择性安全性传感器应是无污染的互换性低成本宽测量范围小尺寸重量轻和高强度宽工作温度范围.传感器的分类可以用不同的观点对传感器进行分类它们的转换原理传感器工作的基本物理或化学效应它们的用途它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。

.第三章关键零部件的设计与计算.齿轮的设计与计算已知的参数电动机功率最高转速.最大封闭扭矩.材料的选择.由实验台的要求可以知道，两个齿轮箱完全样，因此所设计的次轮完全样，取材料为钢调质硬度为齿数选择.按齿面接触强度设计由文献设计计算公式进行计算，即确定公式中的参数选择载荷系数.计算齿轮的转矩由文献得.由文献表.由文献图的齿轮的接触疲劳强度极限由文献式计算应力循环次数.计算接触疲劳许用应力取失效率为，安全系，由文献式.计算计算齿轮分度圆直径.计算圆周速度.计算齿宽.计算齿宽与齿高之比模数齿高.计算载荷系数根据.动载荷系数.直齿轮，假设弯曲平均应力该轴的截面疲劳强度足够。

.滚动轴承的选择与寿命计算根据轴的结构设计，根据载荷方向知，受轴向载荷，所以可以选择深沟球轴承，初步选择滚动轴承对于具有基本额定动载荷的轴承，当它所受的当量动载荷为时，其寿命计算公式为.年式中的单位为是基本额定动载荷，单位为可，查文献可知为指数，对于滚子轴承，对于球轴承，是轴的转速，是当量动载荷，单位为，式中是轴向载荷，是径向载荷。

其中的径向载荷即为由外界作用到轴上的径向力在各轴承上的径向载荷但其中的轴向载荷并不完全由外界的轴向作用力产生，而是应该根据整个轴向载荷包括因径向载荷产生的派生轴向力之间的平衡条件得出，而由题意知深沟球轴承只承受径向载荷即.实际中，在许多支撑中还会出现些附加载荷，如冲击力，不平衡作用力，惯性力，以及轴挠曲或轴承座变形产生的附加力等等，因此可对当量动载荷乘胜个根据经验而定的载荷系数，有文献表查得.所以.联轴器的选择.弹性联轴器.概述弹性联轴器除了能补偿两轴相对位移，降低对联轴器安装的精确对中要求外，更重要的是能够缓和冲击，改变轴系的自振频率，避免发生严重的危险性振动。

弹性联轴器利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴相对位移，因而可动元件之间的间隙小，特别适宜于需要经常起动或逆转的传动。

对弹性联轴器的要求有.强度高，承载能力大，在有可能发生扭振或存在瞬时尖峰载荷的场合，要求联轴器的许用瞬时最大转矩为许用长期转矩的三倍以上。

.弹性高，阻尼大，具有足够的减震能力，把冲击和振动产生的振幅降低到允许的范围以内。

具有足够的补偿能力，满足安装和工作时两轴发生相对位移的需要。

工作可靠，性能稳定结构简单，体积小，重量轻，装拆方便，维护容易，价格低廉。

.弹性柱销联轴器的结构根据封闭式齿轮试验台各方面的要求，以及弹性柱销联轴器的特点，在封闭式齿轮试验台中所用的联轴器均使用弹性联轴器．加载器如图所示，机械封闭功率流齿轮试验的总体方案设计如图所示。

试验台由电动机陪试齿轮箱被试齿轮箱，加载装置，转矩转速传感器五大部分组成，所有试验台零部件都安装在工作台上。

在设计中采用两个相同的被试齿轮，个减速，个增速，且速比相同。

当被测对象的中心距不同时，改变的仅仅是两个被试齿轮箱的中心距，而对于整个试验台的传动路线不会产生影响。

这种加载方法具有简单可靠，操作方便，可在动态情况下反向加载，加载范围大等优点功率流方向的确定机械封闭功率流试验台的功率流的方向，取决于加载器加载力矩的方向和电动机的转向方向总是从主动流向从动图为未安装被试件时陪试齿轮箱传动的功率流方向图，当按图方向加扭矩了，且电动机的转向为时，则有给轮的力与轮在回转方向相同，为输入功轮给轮的力与轮的回转方向相反，为阻抗功轮给轮的力与轮的回转方向相同，为输入功轮给轮的力与轮的回转方向相反，为阻抗功轮给轮的力与轮的回转方向相同，为输入功轮给轮的力与轮的回转方向相反，为阻抗功轮给轮的力与轮的回转方向相同，为输入功。

功率流的方向.现有试验装置的局限开放式试验台加载后，所需功率全部消耗在加载中，损失功率大。

它只适合用于小功率短期工作的齿轮实验装置，但由于其结构简单，目前仍有单位使用，其结构原理如图所示。

闭齿轮试验台分为电封闭式与机械封闭式两大类。

电封闭试验台，由电动机带动实验齿轮箱，再带动发电机，发电机的电动机实验齿轮箱加载装置如图封闭式试验装置发出的电能又回到电动机中去，形成封闭系统。

它可以节约的电能，但是电动机与发电机的功率至少与实验齿轮箱的功率相等，因此，电封闭实验台也不适用大功率试验装置。

适用大功率试验装置的是机械封闭试验台，如图所示，通过两个相同的试验箱，中间的加载装置加载。

封闭功率流式试验台较制动式试验有着明显的优越性。

.多功能实验台的设计要求和设计内容对我院实验室实验台的具体情况的考虑，为了降低成本，不在移动实验台的位置，因此实验台的底板和电动机不在重新设计选择，与指导老师商讨.论证，本人将齿轮箱作为个模块进行实验，在增加联轴器离合器的测试，本设计的要求如下实验台的总体设计和工作原理探讨增加实验台的测试功能选择新的传感器关键零件的功能分析及刚度，强度校核中心距的设计与探讨第二章多功能实验台的总体设计.实验台的总体要求无论是传动试验或实验室中未知因素的探索试验，已知因素的验证试验，都应该使试验条件与传动的实际工作条件致，而工作条件中主要是载荷和速度。

因此试验若是在规定的载荷和速度下，传动件像工作时那样转动，即在运转情况下试验则最符合实际。

传动运转试验就是在所要求的转速下，加上规定的试验载荷运转，所以加载装置是试验台的重要组成部分。

加载装置不同，试验台的性能也不同，试验台的准确度适用性和动力消耗等等也就不同。

试验台应该满足下面的主要要求.能研究和试验比较多的影响因素，能适应试验目的和要求，尽可能做到机多能.要有适宜的准确度。

研制基本上还停留在传统的人工方式水平上，主要类型为以机械力或液压力加载的机械功率流开放式试验台，机械功率流封闭式试验台和用发电机作负载的电功率封闭式试验台。

这些试验台或由于节能或由于加载方面各具特色，但都存在个共同的缺点自动化程度低，很难按事先设计的试验过程进行验，无法模拟实际工况对各种机械传动产品进行试验，因此试验结果与实际情况总免有相当距离，这在很大程度上影响了试验数据对机械传动产品的设计生产的接指导作用。

传动试验平台大多采用人工操纵方式，试验过程的监控及试验数据的采集和处理都较麻烦且准确性低，不易实现多参数自动控制和失效判定。

.国内外研究的进展随着机械传动技术的发展，人们发现各种机械传动产品在室内距离定载荷寿命试验与生产现场试验结果有很大的差距，因此国内外有关学者直致力于在实验室模拟