毕业论文---汽车半轴道路模拟试验装置设计

《毕业论文---汽车半轴道路模拟试验装置设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文---汽车半轴道路模拟试验装置设计（22页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 摘要 半轴是变速箱减速器与驱动轮之间传递扭矩的轴，是汽车传递转矩的关键部件。半轴的疲劳强度和汽车安全行驶是紧密相关的。所以半轴的道路模拟试验装置是检测汽车半轴的必要手段，本课题的目的是为了设计出一款适用于半轴的道路模拟装置。本次课题设计出一台能准确模拟出半轴实际工况下的载荷（扭矩与振动）来进行半轴的耐久性试验，在满足试验目的前提下，半轴道路模拟试验装置应具有信号产生系统，电控系统，伺服控制系统，机械执行系统，动力供给系统。本次课题主要设计半轴道路模拟实验装置的动力供给系统和机械执行系统。本课题主要进行机械结构进行设计。 通过查阅资料，了解国内外现状，对比现有的模拟试验试验装置和半轴静扭试验台

2、，确定设计方案，通过设计方案草图，确定设计流程。本次设计包括：非标准件的设计，标准部件的选取，建立试验装置的三维模型，绘出二维整体布置图及其零件图。关键词：道路模拟 载荷 实验装置 半轴 耐久性AbstractAxle is a axis for transmission torque between main retarder and driving wheel.it is the key components of automobile transmission torque. safe drivingis closely related The strength of Axle fati

3、gue .So axle road simulation test device for detecting vehicle axle means necessary,The aim of this project is to design a suitable axle road simulation apparatus.The project to design a machine capable of accurately simulate the actual conditions of the axle loads（torque and vibration）for axle dura

4、bility test.To replace the traditional static axle torsion test bench.Premise to meet the test purposes, axle road simulation test device shall have the signal producing system, electric control system, servo control systems, mechanical execution system, power supply system. The main topic axle road

5、 simulation experimental device designed power supply system and the mechanical execution system.Through access to information, to understand current situation at home and abroad, compared to existing simulation test apparatus and the static axle torsion test bench, to determine design, through desi

6、gn sketches, determine the design process. The design includes: the design of non-standard parts, standard parts selection, three-dimensional model to establish the test device, draw two-dimensional general arrangement drawings and part drawings.Keywords：Road simulationLoad Test Equipment Axle Durab

7、ility. 目录摘要Abstract1绪论11.1课题研究的目的及其意11 1.2道路模拟试验简介1 1.3汽车半轴道路试验模拟的国内外现状3 1.4课题研究内容4 2道路模拟试验装置6 2.1 通用道路模拟试验台装置6 2.2 半轴结构介绍8 2.3 设计方案9 3半轴道路模拟试验台的设计11 3.1 设计流程11 3.2 设计及其强度校检11 3.3 标准部件的选取及其校核19 3.4 三维模型的建立及其二维视图234试验流程265总结与展望27致谢28参考文献291 绪 论 本章介绍了论文研究的背景和研究意义，主要叙述半轴道路模拟试验装置的研究目的和意义，汽车零部件道路模拟试验的试验方

8、法流程及其国内外发展现状及存在的问题、研究意义。1.1课题的研究目的及其意义动态测试是在道路车辆开发过程中的一个重要组成部分。特别是道路情况的模拟，通过实验室试验台的应用载入车辆在真实行驶时的条件。汽车是一种高速的交通工具，自身的零部件在各种工况下受到的载荷也不同，在长期的负荷下有的零部件会发生疲劳损伤，汽车的使用寿命由其零部件的疲劳寿命决定。为了保证汽车的可靠性，近年来,除了在公路或专用车道上进行试车以外,已有可能在实验室里应用与电子测量、调节仪器及模拟、数字计算机相连的伺服液压试验装置模拟汽车在行驶中产生的振动。用这种装置可以在接近实际行驶的条件下,对汽车部件(如变速箱、传动轴、离合器、车

9、架、驾驶室、车身、车轴)以及整个汽车进行试验。在实验室内进行汽车道路模拟试验，运用可靠性试验技术能够克服传统汽车测试的缺点，提高汽车测试的效率。国内外都采用了汽车零部件的道路模拟实验进行测试、检测，只是国内目前这方面的技术不大成熟。汽车道路模拟试验在新车型开发及其重要零部件性能检测中占用极其重要的地位。目前，汽车道路模拟试验在新车型、新技术、新材料的开发和验证方面起着巨大作用，各汽车零部件厂家对所生产的零部件及汽车总装厂在采购、装配前均需对零部件进行道路模拟振动环境试验，以考核零部件的可靠性及环境适应性能。本课题为汽车半轴的道路模拟试验装置的设计，半轴作为汽车传递动力的主要部件，是汽车动力传递

10、的枢纽，它的可靠性试验尤为重要，所以本次课题是设计出一套基于汽车传动轴的道路模拟实验装置，以此来检验汽车驱动轴的可靠性，疲劳寿命等参数。 1.2 汽车道路模拟试验简介很多汽车零部件的工况，可以用专门设计的试验台模拟。在模拟的试验台上用飞轮代表汽车行驶时的惯性力，用以试验制动器的性能。用水力或电力测功机代表汽车行驶时的各种阻力，以试验发动机的功率和扭矩等。 早期的试验台结构和试验项目大都比较简单，采用连续的固定载荷循环。但是以固定载荷运行的发动机寿命试验台，不能模拟汽车经常起步、停车，冷却水温低，致使燃烧气体溶于气缸壁上的水中而引起酸性腐蚀，所以这种方法往往不能模拟实际使用情况。30年代以后的试

11、验台已普遍采用模拟实际工况的变载荷、变速或变温等循环。不过，固定载荷试验法仍在使用，这是因为已积累了大量数据，试验结果与实际使用结果的当量关系清楚。 40年代建立累积疲劳损伤理论和50年代建立随机振动理论之后，试验方法又有创新。用仪器测定并记录代表各种道路不平度的路面功率谱，并将它们放大、倍加或综合后，输入试验台控制系统，便可以得到任意的强化倍数或任意的不同路面综合，以进行加速的模拟试验。这种方法和控制系统不但可用于零部件的试验，而且还可用于模拟道路振动情况的电子液压振动试验台（见彩图）和转鼓试验台。汽车在振动试验台上试验时，各车轮下均装设可发出不同频率和振幅的液压振动头，模拟各种不同道路的随

12、机输入。转鼓试验台分为单转鼓式和双转鼓式，它们都能模拟不同的车速和路面情况，以试验整车的动力性，还适用于汽车排气污染的测定。有的转鼓试验台还有施加侧向力的装置。汽车试验中试验台试验的费用最省，试验所需的时间较短，试验条件较易控制，应用范围日益扩大。但这种试验一般多用于单项性能或耐久性试验，或少数相关项目的综合性试验，不能较全面地考核综合性能。 汽车道路模拟试验系统由计算机、测控系统及振动台( 做动器) 组成。在计算机软件的控制下, 生成驱动振动台的驱动信号, 由测控系统输出到振动台实施激振; 同时, 测控系统采集试件和振动台的响应和状态, 并把数据传到计算机中。一次典型的道路模拟试验包含以下步

13、骤:1. 记录汽车行驶的载荷数据, 经采集处理后形成要模拟的期望信号;2 .对系统施加激振( 输入) , 同时采集系统的响应( 输出) , 根据系统的激 和响应信号识别整个振动系统的频响函数矩阵;3.用初始驱动信号去激振系统, 同时测量系统的响应, 与期望信号进行比较后对驱动信号进行修正, 这样反复迭代使实际响应逼近期望响应, 从而获得最终的驱动信号;4 根据不同的试验种类, 输出步骤c 中得到的驱动信号, 进行道路模拟试验和试件性能评估。汽车道路模拟系统, 实现了与之相同的功能, 具有很高的性能价格比。计算机测控系统是道路模拟试验台开发研制过程的关键。分析了道路模拟试验对测控系统的特殊要求,

14、 介绍其组成、结构, 及系统中特殊功能的实现方法, 最后, 通过实验证明了所开发系统的正确性和配置的合理性。其试验流程框架见图1.2.1。 图1.2.1 试验历程1.3汽车半轴道路试验装置国内外现状近10年来经过各种研究和改进国内的模拟试验技术提高到一个新的高度，国内的液压器件厂也开始研制电液伺服试验控制系统。近年来我国也相继出现了室内四通道整车道路模拟试验台、六自由度轮胎耦合道路模拟实验台、汽车悬架减振器电液伺服试验台、汽车传动系统道路模拟试验台架等各种汽车整车、零部件的道路模拟试验台架（例如： MTS320型汽车道路模拟试验机，可用于随机路面激励谱的室内再现、随机不平路面输入下的汽车行驶平

15、顺性试验、等效于汽车试验场的整车可靠性评价试验、汽车振动噪声评价试验、汽车及零部件结构动态特性测试与分析）。由此可见，汽车道路模拟试验台架是开展汽车可靠性、轻量化、减振降噪、平顺性理论研究及关键技术研发的必要装备。 目前汽车的零部件道路仿真试验的实际运用还没普及，其零部件的载荷，以及仿真模拟也与整车不同，比整车更为复杂，同时对试验台架的夹具要求较高，对于不同的汽车，不同的部件对于夹具的强度，大小要求也不一样，初此之外对于个别的部件的载荷谱采集也不可能与实际工况相近。尽管如此，汽车零部件道路模拟试验仍然会是汽车试验的主要手段，它的发展是必然的，在汽车等各个方面广泛的被运用。汽车半轴是汽车传递转矩

16、的枢纽，对于半轴的道路模拟试验装置目前还没有在实际运用中出现，半轴的静扭转试验台只能检测半轴的静载荷，在实际行驶过程中，半轴的载荷是及其复杂的，除了扭矩之外，还受到振动等载荷，准确模拟出汽车半轴的载荷是比较困难的。1.4课题研究内容基于传统的半轴静扭转试验台架只能检验半轴在静态下的疲劳强度，半轴在实际中的载荷不只有扭转，还有各个方向上的振动，为此本次试验台的设计是模拟出半轴在汽车实际运动中受到的扭转疲劳以及振动对于半轴的疲劳寿命影响。在汽车工业中出现了大量的汽车道路模拟的试验装置，其中大多为整车或者适用汽车某个系统的试验装置。本课题的任务要求是：设计一套基于远程参数控制的传动轴道路模拟试验系统

17、，实现传动轴转矩的室内模拟，半轴转矩0-2000N.m。其设计的模拟试验装置包括以下几个系统:信号产生系统，电控系统，伺服控制系统，机械执行系统，动力供给系统。 利用远程参数控制技术模拟出完整的载荷谱，本次设计的方案是利用负载电机和变频控制器模拟出半轴的输入转矩，车轮负载由做功机模拟，并且在车轮端加上自动性作动器模拟汽车在行驶中的振动。计出半轴道路模拟试验装置，能够准备的模拟出半轴在实际工况的载荷，并对半轴的强度，疲劳等方面的分析，来完成对汽车半轴的可靠性进行检测。参照半轴的静扭试验台架作为参照设计出其半轴的夹具，结合现有MTS激振器和控制系统，设计出适合半轴的模拟装置，模拟出半轴在实际道路中

18、所承受的载荷，运用以上现有装置设计出适合半轴的试验装置是可行的。设计本课题的装置可以仿照其他的模拟试验台架，例如整车四通道道路模拟试验装置等，本课题的很多部件都可以参照现有的实验装置，重点是能准确模拟出汽车半轴的实际工况载荷。2. 道路模拟试验装置 本章节介绍了通用道路模拟试验装置的组成及其各个组成系统的功用，半轴的结构和布置形式，以及设计方案的定制。2.1 通用道路模拟试验台装置道路模拟实验主要通过远程参数控制RPC(Remote Parameter Control)来模拟汽车零部件在实际工况下的载荷，从而对部分零部件进行针对性的疲劳试验。室内道路模拟试验是对汽车零部件或者整体车身在真实的工

19、况下的载荷进行采集和处理，得到载荷谱，实验时以载荷谱通过道路模拟试验设备进行实验，实验时试件所受到的载荷与真实载荷相似。为了保证汽车的可靠性，近年来,除了在公路或专用车道上进行试车以外,已有可能在实验室里应用与电子测量、调节仪器及模拟、数字计算机相连的伺服液压试验装置模拟汽车在行驶中产生的振动。用这种装置可以在接近实际行驶的条件下,对汽车部件以及整个汽车进行试验。道路模拟试验的设备是道路模拟机。道路模拟机综合了电子、伺服液压、数字计算机等现代技术、并根据随机过程模拟理论和方法实现多通道的远程参数控制，把室内整车试验技术向前推进了一大步。模拟机可以再现汽车在实际道路上的振动响应，为试验车辆提供一

20、个非常接近于实际行驶条件的可控制、可重复的振动环境，起着“室内道路”的作用。因此道路模拟机可以进行汽车可靠性、耐久性的试验研究，同时也可以对整车结构动力学和汽车振动性能进行研究。通过对试验道路上汽车响应数据进行编辑，去掉对疲劳影响较小的信号，可以强化试验条件，显著地缩短寿命试验的时间，从而加速新产品研究的过程。因此道路模拟机除了用于汽车振动性能，结构应力测试和分析之外，特别适用于新车型一、二轮结构强度的考核试验，可以快速地得到新车型可靠性、耐久性性能方面的结论，而失真度很小，道路模拟机已成为整车室内试验的有效工具。图2.1.1,2.1.2为部分实验装置。 图2.1.1 整车四通道道路模拟试验台

21、架 图2.2.2 MTS320-035四通道（立柱）轮胎耦合道路模拟试验系统道路模拟试验台包括以下几个部分：（1） 油源：为液压系统提供动力。（2） 信号产生系统：包括计算机及其外设、调频磁带记录仪器、函数发生器。主要作用：按照预定程序发出指令信号，不断对试件振动进行检测，分析处理随机数据，迭代逼近功能（建立驱动信号时）。（3） 电控系统：将指令信号处理转变成电驱动信号，通过多重闭环严格控制执行机构，准确完成各种指令动作。（4） 伺服控制系统：主要部件是压力阀，将不断变化的电信号对应装换成动力液压油的流量和压力输出。（5） 机械执行系统：包括作动器、位移传感器、压差传感器、夹具。将动力液压油的

22、流量转换成机械运动，将情况反映到电控系统。（6） 动力供给系统：提供稳定的液压驱动力，包括液压泵、储能器、分油器、液压管等。（7）其试验装置运用于汽车整车，或者汽车单一系统、零部件。也可用于其它类似机械的须检测部件，需要特定的夹具。 道路模拟试验台架与传统试验台相比有点如下:对于结构疲劳寿命试验，可以加速试验过程，缩短开发周期;试验不受外界条件限制，比如：天气、驾驶员感观、道路情况;试验可以连续不中断，强化程度可以改变;可以及时发现汽车及其试验件出现的问题;试验重复性好，精度高，对比性强。2.2 半轴结构介绍半轴是位于差速器与驱动轮之间的传递动力的实心轴，内端用花键与差速器的半轴此轮连接，外端

23、用于凸缘与驱动轮轮毂相连，半轴齿轮的轴颈的孔内，半轴布置简图见图2.2.1,2.2.2：图2.21 半轴布置形式图2.2.2半轴的结构半轴的受力：现代汽车常用的半轴，根据其支承型式不同，有全浮式和半浮式两种。 全浮式半轴只传递转矩，不承受任何反力和弯矩，因而广泛应用于各类汽车上。全浮式半轴易于拆装，只需拧下半轴突缘上的螺栓即可抽出半轴，而车轮与桥壳照样能支持汽车，从而给汽车维护带来方便。 半浮式半轴既传递扭矩又承受全部反力和弯矩。它的支承结构简单、成本低，因而被广泛用于反力弯矩较小的各类轿车上。但这种半轴支承拆取麻烦，且汽车行驶中若半轴折断则易造成车轮飞脱的危险。2.3设计方案设计理论：基于远

24、程参数控制RPC技术在电液伺服道路模拟试验台的广泛应用，参照汽车整车的模拟试验台架，设计出适用于汽车单一的系统或者零部件的模拟试验台架。利用远程参数控制技术模拟出完整的载荷谱，本次设计的方案是利用负载电机和变频控制器模拟出半轴的输入转矩，车轮负载由做功机模拟，并且在车轮端加上自动性作动器模拟汽车在行驶中的振动。所以说本次试验台架设计方案是可行的。 设计参照整车道路模拟试验装置，和半轴静扭试验台作为参考，选择40Kw的三相步进电动机作为扭矩的输出，通过减速机进行增加扭矩。在垂直方向，利用伺服电液作动器，模拟出半轴在垂直方向的载荷，试验装置采用以下部件进行配合安装。 电动机减速机扭矩传感器夹具（法

25、兰式万向节联轴器）车轮夹具（采取车轮固定）作动器设计方案简图见图2.3.1：图2.3.1 半轴道路模拟试验装置方案草图3半轴道路模拟试验台的设计 本章节综合叙述了设计过程，其中包括根据实验方案制定试验流程，进行设计、计算，对于个部件的选择及其强度的校核，绘制3维和2维整体布置图。3.1 试验台设计流程通过计算选择合适功率的电动机，通过电动机输出扭矩模拟发动机的输出。分析其他道路模拟试验装置的结构布置，初步设计出满足本课题的汽车半轴道路模拟试验装置。根据所需要的传动轴数设计出传动轴及其其他非标准件，并进行强度校核。设计出连接件，夹具等其他配套设施。对所选取的部件进行配合安装，绘制装配布置图。3.

26、2设计及其强度校核电动机的选择参照设计参数，被试变速器输入转矩02000N.m，试验需要通过变频器不断改变电机的转速。此可得驱动电机的转速n和转矩T要求为：根据公式：，得P=37.5Kw。电机的种类很多，然而三相异步电机有以下优点：1.效率高，与传统老系列电机相比，效率挺高许多。2.启动转矩高，尅降低电动机的过安装容量。3.调速范围大，特性硬，精度高。 故本次选择YD2系列变级多速三相异步电动机，选择型号为YD2:280M,额定功率为40Kw，额定转速1800r/min。传动轴的设计 设计半轴试验装置的传动轴，选取材料为40Cr，传动轴选取为实心轴，选取减速机效率为0.95,转速比为10:1到

27、100:1，T为2000N.M，电动机功率为40Kw转速1800r/min.以上为已知参数，初步估算传动轴的直径：由123得出：n=191r/min D=0.056m初步选取轴的直径为60mm，初步设计出轴长450mm，具体尺寸见零件图，以下附结构图，以下对轴进行强度校核： 图3.2.1 传动轴的结构设计轴长450mm，直径60mm，轴肩处直径65mm。具体尺寸见零件图，选取材料为40Cr ，调质处理，花键齿面热加工处理，75MP。受力简图弯矩图：图3.2.2 传动轴弯矩图 弯矩： 计算弯矩：式中是考虑扭转和弯矩的加载情况及产生应力的循环特征差异的系数。因通常由弯矩所产生的弯曲应力是对称循环的

28、变应力，而扭转所产生的扭转切应力则常常不是对称循环的变应力，故在求计算弯矩时，必须计及这种循环特性差异的影响。即当扭转切应力为静应力时取0.3；扭转切应力为脉动循环变应力时，取0.6；若扭转切应力亦为对称循环变应力时，则取1。本次选取取0.6。按照第三强度理论校核： 由于轴有键槽，花键故选取3 个截面进行校核，每个截面所取的键：花键处：花键尺寸D=60mm，d=54.1,mm键处：57.38MP 花键处 63.75Mp 故该轴满足强度要求。轴扭转刚度校核，挠度校核：当量直径：扭转角： T轴受到扭矩，N.mm；G轴材料的抗剪切弹性模量，MPa，对于钢材选取G=8.1*104MPa；Ip轴截面的极

29、惯性矩；挠度： y= 由得出 y=0.025mm，=0.57=0.003-0.005l y，一般取0.5-1 故满足要求。花键的设计 因为传递的扭矩较大，花键选择渐开线花键，选取模数为m=2.0，压力角为30。花键设计长度外花键l=60mm，D=60mm，d=54.1mm，di=58mm。齿面热处理。以下为花键的强度校核：式中：载荷分配不均系数，与齿数相关，一般选取=0.7-0.8； z花键的齿数，设计齿数为29； l齿的工作长度； h花键齿侧面的工作高度，对于渐开线花键，压力角为30时，h=m； dm花键平均直径，渐开线花键取分度圆直径；由公式得出：=86.73Mp =100-140Mpa（

30、材料力学表6-3） 所以设计花键满足强度要求。花键的具体参数：花键模数：2.0mm，齿顶隙：0.0605mm，节圆直径：58mm，花键的具体尺寸见图3.2.3。图3.2.3 花键参数轴承座支撑的设计 为了便于安装和节约材料，本次设计轴承座的支撑座为工型结构示意图见图3.2.4。图3.2.4轴承座支撑 较短端和轴承座通过4个M16的螺栓连接，将轴承座固定，下端通过螺栓和试验台架上的T型槽连接。法兰的设计 设计法兰带内花键，主要用来连接轴和扭矩传感器，夹具等，法兰选取规格为DN50，外径为140mm，螺栓孔距为110mm，螺栓直径为采用M12紧固螺栓链接，设计螺栓数为4，设计厚度为20mm。见图3

31、.2.5,3.2.6。扭矩传感器法兰传动轴法兰，花键链接夹具夹具选择输出端为法兰式万向节法兰盘，由于装夹带有万向节的半轴，末端采用固定螺纹盘通过螺栓连接半轴的凸缘，见图3.2.6,3.2.7。 图3.2.6 法兰式万向节联轴器 图3.2.7 凸缘螺栓紧固夹具试验台架导轨设计半轴道路模拟试验装置在工作状态中，由于作动器的上下振动，导致半轴偏离试验装置的轴向位置。这种情况下，半轴会受到试验两端的挤压力或者拉力作用，这种状况的发生会导致半轴在除受到正常工况下的载荷之外还受到了一个由试验装置施加的拉力或者压力，从而影响了试验的精度。如果试验装置施加的力过大可能会损害试验装置。为了避免以上状况的发生在我

32、将夹具的一段安装在导轨上，在振动过程中通过夹具在导轨上的滑动来调节半轴所需要的水平距离。导轨设计为等腰梯形装。设计图见图3.2.8。图3.2.8 夹具及其梯形导轨支撑板 图3.2.9 试验台基座车底盘道路模拟试验装置，包括基座，包括上平板、下平板以及连接上下平板的支撑结构；固定机械装置，固定机械装置为弧形中空结构结连接于基座。其在平台高处安装电动机，减速机与电动机阶梯布置，输出轴也减速机呈垂直布置，在左端较低处安装4个作动器施加竖直方向上的振动载荷。其面板采用T型槽形式，T型槽是工业量具的一种，主要用来固定工件，装配设备，维修设备的基础工作平台。T型槽的优点在于方便安装其他紧固部件，T型槽的材

33、质是高强度铸铁HT200-300，工作面硬度为HB170-240，经过两次人工处理（人工退火600度-700度或自然时效2-3年）使它的精度稳定，耐磨性能好。其T型槽规格：A=18mm，H=36mm，B=32mm，C=14mm，其中T型槽间距P选择100mm，T型槽倒角为C1。图3.2.10,3.2.11。 图3.2.10 T 型槽结构示意图其中T型槽应该满足以下标准：1、T型槽平板工作面上不应有锈迹、划痕、碰伤及其他影响使用的外观缺陷。2、T型槽平板工作面上不应有砂孔、气孔、裂纹、夹渣及缩松等铸造缺陷。各铸造表面应彻底清除型砂，且表面平整、涂漆牢固，各税边应修钝。3、T型槽在平板的相对两侧面

34、上，应有安装手柄或吊装位置的设置、螺纹孔或圆柱孔。设置吊装位置时应考虑尽量减少因吊装而引起的变形。4、T型槽平板应经稳定性处理和去磁。5、T型槽平板工作面与侧面以及相邻两侧面的垂直公差为12级（按GB118480形状位置公差规定）。6、T型槽平板工作面的硬度应为HB170220或187255之间。3.3标准件的选取及其校核轴承选择由于实验台架不需要较高的临界转速，故选择圆柱滚子轴承，型号NU213E ，尺寸系列代号02，外径120mm内径65mm，宽度23mm.图3.3.1 圆柱滚子轴承计算轴承的寿命：式中 ： 为指数，对于滚子轴承选10/3； C为轴承额定动载荷； P轴承的实际载荷；计算出：

35、L=23847.3h，对于利用率较高的机械预期计算寿命为20000-30000h，本次选择轴承的使用寿命计算为23847h，满足要求。减速机的选择 由于在实际试验台架的工作中，半轴是固定的，不会转动，根据前面计算得出，40kw的电动机输出2000N.m的扭矩，额定转速是191r/min，实际中电动机达到额定功率，转速是接近额定转速的，所以在这里我选择在电机输出端加上减速器，降低电动机的转速，增加输出扭矩。 图3.2.2 减速机 该减速机可实现10:1到30:1的传动比，安装形式为立式，可满足3000-5000N.m的扭矩传递。输出端和电动机输出轴通过键连接（平键规格12*45.3*6），同时与

36、电机法兰通过螺栓连接。输出孔和设计出的传动轴通过键连接，平键规格为22*80*14。扭矩传感器的选择转矩传感器在电动机、发动机、发电机、风机、搅拌机、卷扬机、钻探机械等众多的旋转动力测试系统中及数控机械加工中心，自动机床等机电一体化设备中已获得广泛的应用。传统的转矩传感器通常采用电阻应变桥来检测转矩信号，并采用导电滑环来耦合电源输入及应变信号输出。试验装置最大扭矩为设计扭矩2000N.M，为此选择量程为2000-3000N.m的扭矩传感器。轴承座选择根据轴承的大小选择标准的轴承座，选择型号为SN513，内直径为65mm，外直径为120，紧定度为H313。连接件的选择在设计半轴道路试验模拟装置中

37、，大多数采用法兰连接，设计法兰采用M12六角头螺栓全螺纹C级GB/T5781-2000和轻型弹簧垫圈GB/T 859-1987，在紧固轴承座轴承座支撑座，电动机以及减速机选取螺栓为M16六角头螺栓全螺纹GB/T5783-2000，同时采用重型弹簧垫圈 GB/T 7244-1987与之配合。减速机输出轴与传动轴之间采用平键连接，选取平键的型号为普通平键 GB1096-79。平键尺寸80mm*22mm*14mm。螺栓强度校核：选择螺栓强度合金钢材料，淬火并回火处理，抗拉强度为200Mpa，屈服强度为1080MPa，性能等级为10.9.设定安全系数为2.5.螺栓危险截面拉伸应力：对于连接轴承座的螺栓

38、只承受预紧力的螺栓连接，根据第四强度理论计算：，选择为M16螺栓，预紧力为带入标准值，得出=756.57MPa，故满足强度要求。 对于法兰盘连接螺栓，除了拉伸强度外还需要考虑抗扭转强度：螺栓危险截面扭转应力：其中tan取值为0.05，tan=0.17，取值为1.04-1.08。其中预紧力F=，T为试验台设计承受最大转矩，R为安装螺栓半径，带入计算出=937.63MPa，故法兰盘螺栓满足强度要求。液压伺服激振器的选择 伺服作动器是一液压执行机构，能把来自液压源的液压能转换为机械能，也可根据需要通过产品自带的位移传感器或行程开关进行伺服控制。用于执行主控制器的命令，控制负载的速度、方向、位移、力，

39、同时反馈给主控制器信号输出力大，运行位置准确，体积小等特点。电液伺服作动器是液压伺服控制中的重要组成部分。主要由液压伺服阀、液压作动筒、位移传感器、压力传感器、载荷传感器、减震器等元件组成。伺服作动器已广泛应用于航空、发电、炼钢、汽车、船舶、材料试验等行业。可按用户要求设计制造各种专用伺服作动器。液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、

40、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。液压缸的种类多种多样，其中根据安装结构可以分为液压缸的形式多种多样，分类方法也各不相同，按照运动形式可分为推力液压缸和摆动液压缸，在生产中应用最多的是推力液压缸，在推力液压缸中，根据液压力作用方式的不同，又有单作用和双作用之分，根据结构形式的不同，又有柱塞、活塞、伸缩式之分；根据组合方式的不同，又有串联，增压和齿条活塞式之分。从结构上分：四拉杆式、无拉杆式。从安装形式分：前法兰式、后法兰式、前绞轴式、后绞轴式、中间绞轴式、前支脚式、后支脚式等，本次试验装置选择前法兰式，行程可调，后端采用螺栓加固限制器自由度只允许

41、在垂直方向运动，选取数量为4。 图3.2.3 电液伺服作动器3.4试验装置三维模型的建立及其二维视图 三维草图的建立，本次绘制采用solidworks制图软件进行绘制组装：图3.3.1 半轴道路模拟试验装置整体布置三维模型设计实验装置二维草图见图3.3.2,3.3.3。 图3.3.2 半轴道路模拟试验装置二维图（主视图） 图 3.3.3 半轴道路模拟试验装置二维图（俯视图） 以上图示为设计的半轴道路模拟试验装置的三维视图，由电机输出扭矩，通过减速器增加扭矩，减速器通过传动轴输出，在减速机到半轴万向节夹具之间，有一个扭矩传感器，2个轴承支撑座，轴与轴之间通过法兰连接，轴与法兰之间通过花键连接，在

42、半轴凸缘夹具端，下面由4个液压伺服激振器支撑，提供垂直方向上的载荷。试验台面为T型槽，方便安装其配饰件。本试验装置对于汽车半轴具有通用性，使用成本较低，可用来在试验室进行半轴道路模拟试验，正确评价半轴的疲劳强度及其寿命。4试验流程汽车零部件道路模拟试验主要在于其载荷谱的采集，载荷谱的重现主要理论依据在于RPC远程控制参数，利用RPC技术迭代所得的反应路面情况的加载谱。将在实际道路行驶中采集得到的各种响应输出信号，与试验台加载设备上的响应输出信号进行不断的比较，反复回馈迭代进行修正，这样得到的加载谱就能够在试验台上再现各种不同路面工况下的路面激励。其实现过程主要为以下5个步骤：1、采集记录有限实

43、际道路行驶时车辆的原始信号。对原始信号进行处理得到室内模拟实验所需要的响应信号。2、用白噪声信号通过电液伺服控制系统驱动机械液压装置，对实验系统加载，计算输入谱、输出谱、互谱，求出试验系统的频率响应函数。3、根据逆频率响应函数和期望响应，计算生成道路模拟试验初始驱动信号。4,、迭代过程：由于试验系统是非线性的，通过迭代逐渐修正初始驱动信号，从而得到最终的驱动信号。5. 用驱动信号反复激励试件，对试件不同测试目标进行不同的试验。半轴道路模拟试验装置的试验流程主要步骤和以上所叙述的方法大体上一样，采集准确的实际工况下的原始信号为试验的第一步骤，然后吧原始信号导入到计算机，使用试验装置加载，通过计算

44、机的计算反求出试验需要的驱动信号。计算机通过驱动信号让电动机输出实际的半轴载荷，进行试验。5总结以上是本次毕业设计的全部内容，在绪论中主要叙述了：道路模拟试验技术在汽车开发和检测中的广泛运用，半轴的简要介绍，半轴道路模拟试验的重要性，以及本次设计课题的可行性分析。之后着重介绍了设计方案，设计的流程及其试验方法，其中包括了部分零部件的校核。通过设计计算，半轴道路模拟试验装置如下图： 主要部件包括三相异步电机，扭矩传感器，减速机，作动器，及其半轴安装夹具。本次设计试验装置适用于半轴转矩为0-2000N.M范围。该装置可以准确模拟出半轴在实际工况中的载荷，对半轴进行高精度的疲劳强度检测。本装置的优点

45、如下：比起传统的半轴静扭试验台，半轴道路模拟试验装置能更准确的模拟出出半轴的动载荷。试验精度较高，试验结论不受外界因素影响。试验周期容易控制，使用长时间的试验，且试验载荷可以通过人为改变。 本试验装置的不足之处在于，不能适用于大中型汽车半轴的试验;同时试验台架体积过于太大，难以扩大使用范围。另外因为全浮式半轴只传递转矩，不承受任何反力和弯矩，与独立悬挂配合有利于提高车辆的舒适性，因而广泛应用于各类汽车上。半浮式半轴既传递扭矩又承受全部反力和弯矩。所以在试验过程中由于液压缸提供的竖直方向上的振动会导致半浮式半轴会承受到弯矩反力，所以会影响其试验的精度。致谢转瞬之间，大学生涯即将结束，毕业设计写到

46、这里，意味着历时三个月的毕业设计临近尾声。3个月来我学到了很多，也有了很多感概。我能顺利完成本次课题的毕业设计，我要感谢我的指导老师邹老师，是邹老师的监督和耐心的指导我才能完成这次毕业设计。起初我对这个课题只是略知一二，通过老师的解惑指导，结合自己查询的资料，我才发现做毕业设计没有想象中的那么无力。同时我也感谢我的同学抽出自己的时间教我运用各种三维软件，耐心的指导我。回想过去，心中太多的感谢，借此机会由衷的感谢你们，今天有你们的帮助，让我受益良多。参考文献1 陈家瑞.汽车构造（下册）M.5.吉林：人民交通出版社，2006:40-862 濮良贵.机械设计，西北工业大学机械原理及机械零件教研室3

47、王忘予.汽车设计，机械工业出版社4 余志生.汽车理论，机械工业出版社5 陈漫，马彪，曹毅.车辆试验台测试系统设计方法探讨J，北京理工大学20036 付白学.汽车实验技术 ，北京理工大学出版社7 沈宏杰，周鋐.汽车零部件道路模拟加载谱研究期刊 ，汽车工程8 何泽民; 管迪华; 王霄锋; 陈其中; 王秋景; 张丙军; 王德俊.汽车零部件 道路模拟疲劳试验技术的研究科技成果南京汽车制造厂; 清华大学; 东北工学院9 王跃武.汽车零部件的道路模拟实验台理论与试验研究，东北大学硕士论文.10杨裕根.现代工程图学，北京邮电大学出版社11刘洪文.材料力学，高等教育出版社12胡仁喜.solidworks2012机械设计从入门到精通，机械工业出版社13许红平，应富强.机械传动系统多功能试验台的设计研究，机电工程 2003，314克里普，R. A.道路仿真模拟，SAE号文件720095（1972）15闻邦椿.机械设计手册，机械工业出版社16何泽民.道路模拟试验技术的研究及其在汽车零部件疲劳试验中的应用D 北京：清华大学,199017汽车工程手册.试验篇,2001年 北京 机械工业出版社18刘红杰主编.机械制图M,2002年.重庆 重庆大学出版社19赵振起.机械制图手册M,1986年.国防工业出版社20网页资料参考. MTS ，中国知网