乘用車四分之一懸架試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)

#緒論1.1國外汽車檢測技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r制度化德國的汽車工業(yè)走在世界前列，汽車檢測技術(shù)同樣實(shí)力強(qiáng)勁，這得益于汽車檢測各項(xiàng)技術(shù)的制度化，對汽車安全性以及環(huán)保性檢測有一套行之有效的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，各個汽車檢測場都必須遵守這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及規(guī)章制度，否則會受到嚴(yán)厲的處罰。在日本，汽車的檢測工作由運(yùn)輸省統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)［1］。汽車檢測各項(xiàng)工作由運(yùn)輸省負(fù)責(zé)，相當(dāng)于我國的交通運(yùn)輸部，下轄國有的檢測場以及民營的檢測場，民營檢測場負(fù)責(zé)協(xié)助國有檢測場的檢測維修工作。標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)發(fā)達(dá)國家的汽車檢測有一整套的標(biāo)準(zhǔn)［2］。比如德國和美國，汽車檢測的周期以及檢測步驟都有非常嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，如果違背了安全性以及環(huán)保性檢測，汽車必須在修理站維修合格后方可再次進(jìn)行檢測。智能化、自動化檢測隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車維修行業(yè)中的應(yīng)用。汽車檢測儀采用智能化檢測［3］。取代人工的檢測方法，自動的檢測各種測量參數(shù)，準(zhǔn)確并快速的測量所需參數(shù)，并且能夠打印出測量結(jié)果。中國汽車維修行業(yè)的基本情況上世紀(jì)八十年代，由于汽車保有量較少，維修業(yè)發(fā)展受到了影響，汽車維修的廠家數(shù)量較少，維修的價格昂貴。到1989年，汽車維修的廠家數(shù)量已達(dá)到10萬多家［4］。主要以大型的汽車維修服務(wù)站為主，小型的汽車維修服務(wù)站較少。到了九十年代，汽車維修廠家以及從業(yè)人員開始大幅增加，汽車購車的費(fèi)用以及維修的費(fèi)用依然很高。2004年，全國共有機(jī)動車維修廠家高達(dá)36萬戶之多［5］。維修的車輛數(shù)目由原來的幾十萬輛突破到一億多輛，維修總產(chǎn)值從原來的幾千萬突破到幾十億元，在此期間，我國制定了相對嚴(yán)格的汽車檢測維修技術(shù)規(guī)范，建立了汽車檢測站，對汽車的安全性和環(huán)保性進(jìn)行嚴(yán)格的檢測。1.2.1汽車維修行業(yè)存在的基本問題雖然國內(nèi)的汽車工業(yè)以及檢測維修業(yè)發(fā)展迅速，檢測站和維修站的數(shù)量和質(zhì)量都有提高，維修的質(zhì)量有原來的依靠人力到現(xiàn)在的智能化和自動化的檢測維修，但是問題依然存在，總結(jié)如下：1）服務(wù)的水平和質(zhì)量有待進(jìn)一步提高乘用車的目前已走進(jìn)千家萬戶，汽車維修廠家的數(shù)量有原來的較少數(shù)量到現(xiàn)在的過量，服務(wù)的水平卻并沒有大幅提高。服務(wù)質(zhì)量也參差不齊［6］。這就需要進(jìn)一步提高汽車檢測維修的水平和質(zhì)量。2）市場秩序有待進(jìn)一步規(guī)范由于執(zhí)法監(jiān)督不到位，很多汽修店沒有維修許可證，維修設(shè)施不夠全面。維修店內(nèi)部的設(shè)備擺放混亂［7］。3）維修質(zhì)量得不到保證，行業(yè)的信譽(yù)度較低很多汽修廠的維修質(zhì)量不過關(guān)，主要是維修所使用的配件質(zhì)量較差，許諾的維修保修期可能達(dá)不到。行業(yè)的信譽(yù)度較低［8］。用戶對維修的過程和結(jié)果不滿意的現(xiàn)象較多。4）亂收費(fèi)問題存在在維修過程中，增加維修的項(xiàng)目，延長維修的工時，多收零部件的費(fèi)用，收費(fèi)不夠公開透明等問題依然存在。5）從業(yè)人員素質(zhì)低，技術(shù)水平低根據(jù)中國汽車維修行業(yè)協(xié)會的分析統(tǒng)計(jì)［9］。對980戶汽車維修企業(yè)從業(yè)人員的素質(zhì)進(jìn)行調(diào)查研究，這980戶汽車維修企業(yè)包括48907名維修從業(yè)人員，從事技術(shù)及管理工作的有10699人，占26.2%；具有高中文化程度者占51.5%；具有大專及以上文化程度的僅占10%。1.2.2汽車維修行業(yè)面臨的新形勢1）汽車維修需求量大目前我國汽車的生產(chǎn)量和銷售量已經(jīng)雙雙突破2000萬輛［10］。汽車的很多易耗件需要保養(yǎng)和維修，這對維修廠的數(shù)量和維修質(zhì)量需求旺盛。2004年，中國私人汽車保有量已經(jīng)達(dá)到1365萬輛［11］。這其中乘用車的數(shù)量要占到一半以上。2）對汽車維修人員的素質(zhì)要求更高隨著汽車電子化和智能化的發(fā)展，很多汽車功能的發(fā)揮，汽車檢測維修儀器的使用，都必須能夠熟練的掌握一門到兩門的外語，并要求能夠看懂電路圖，傳統(tǒng)的機(jī)械修理已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在對維系人員素質(zhì)的要求。3）主管部門應(yīng)該加大監(jiān)管和管理力度國務(wù)院頒布的《條例》和《規(guī)定》的正式施行［12］。嚴(yán)格了管理秩序，提高了監(jiān)管的水平，對汽修行業(yè)人員有了詳細(xì)的規(guī)定，并強(qiáng)化法制觀念，守法經(jīng)營。4）加大對從業(yè)人員中技術(shù)人員的管理和要求《機(jī)動車維修管理規(guī)定》第十一條中，對汽車維修廠應(yīng)該具備的資質(zhì)，維修廠應(yīng)該配備的人員做了較為詳細(xì)的規(guī)定，從事汽車維修業(yè)務(wù)的企業(yè)分為一類、二類、三類，一類和二類的要求和標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，必須有至少1名的技術(shù)人員或者質(zhì)量檢驗(yàn)人員，技術(shù)人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)汽車維修的全過程，質(zhì)量檢驗(yàn)人員負(fù)責(zé)對維修之后的檢驗(yàn)審核，另外，有條件的還需要配備汽車電器、鈑金噴漆的維修服務(wù)人員，這些技術(shù)人員總數(shù)的40%應(yīng)當(dāng)經(jīng)全國統(tǒng)一考試合格。從事三類維修業(yè)務(wù)的，人員有詳細(xì)的分類以及分工，各個工種從事的工作各不相同，按照其經(jīng)營項(xiàng)目分別配備相應(yīng)的機(jī)修、電器、鈑金、涂漆的維修技術(shù)人員；技術(shù)負(fù)責(zé)人員、質(zhì)量檢驗(yàn)人員。5）加入世界經(jīng)濟(jì)貿(mào)易組織市場全面開放后面臨激烈的競爭由于汽車市場在加入世貿(mào)五年后需要對外開放［13］。汽車維修業(yè)很多大型跨國連鎖店來到國內(nèi)建立連鎖店，這些連鎖經(jīng)營店資金實(shí)力雄厚，維修服務(wù)質(zhì)量較高，對國內(nèi)汽車維修也得競爭壓力很大。汽車維修行業(yè)的發(fā)展趨勢交通部發(fā)文指出，先發(fā)展一批實(shí)力雄厚的汽車維修企業(yè)，讓這些企業(yè)做大做強(qiáng)，在統(tǒng)一汽車維修服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下，采取異地設(shè)點(diǎn)或聯(lián)營等形式，服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量保持一致。發(fā)展連鎖經(jīng)營具有很多好處。借鑒國外汽車檢測維修行業(yè)的先進(jìn)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)［14］。優(yōu)化重組小型的汽車檢測維修服務(wù)站，制定嚴(yán)苛的檢測維修服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，連鎖經(jīng)營店的規(guī)模和檢修人員要嚴(yán)格規(guī)范和考核，統(tǒng)一化管理各個檢修連鎖店。汽車懸架性能試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r汽車懸架是乘用車必不可少的機(jī)構(gòu)，不論是乘用車還是商用車，都離不開懸架機(jī)構(gòu)，它關(guān)系到乘用車的乘坐平順性，減緩乘用車車身和車橋的振動，當(dāng)乘用車受到來自地面的沖擊時，或者其他外界的激勵，緩和這些外界激勵造成的沖擊作用，此外還關(guān)系到駕駛?cè)藛T和乘坐人員的安全性與否。所以，設(shè)計(jì)開發(fā)出檢測懸架裝置的工作性能試驗(yàn)臺是十分重要的。汽車懸架裝置檢測方法有三種，包括經(jīng)驗(yàn)法、按壓車體法和試驗(yàn)臺檢測法。經(jīng)驗(yàn)法是通過眼睛觀察，聽取汽車工作時的異響，感知汽車工作時的溫度等方法，判斷懸架裝置的工作情況是否正常。按壓車體法的細(xì)分較多，可以用不同的方法來按壓車體，產(chǎn)生的外在激勵不是相同的，可以是檢測維修人員按壓車體，也可以通過儀器設(shè)備來按壓，儀器設(shè)備可以是試驗(yàn)臺，也可以是其他專用設(shè)備。檢測試驗(yàn)臺法是另外一種比較先進(jìn)的方法，可以快速準(zhǔn)確的檢測出懸架的工作性能，由于外在激勵不同，檢測的參數(shù)和結(jié)果也不同。根據(jù)外在激勵不同，檢測試驗(yàn)臺法有測力式和測位移式兩種類型。(一)懸架檢測臺的結(jié)構(gòu)與檢測方法1．懸架裝置檢測臺的工作原理(1)跌落式懸架裝置檢測臺這種檢測方法較為常見，首先需要把汽車行駛到懸架檢測臺上，使車輪處于檢測臺的中央表面上，采用動力提升汽車，車輪也隨之上升，然后斷開動力，汽車會跌落下來，由于跌落之后會產(chǎn)生振幅，可以使用壓力傳感器來檢測振幅信號，傳輸給控制系統(tǒng)，經(jīng)過分析處理，顯示輸出結(jié)果共檢修人員使用。(2)共振式懸架裝置檢測臺如圖1-1所示，通過試驗(yàn)臺的電動機(jī)、偏心輪、蓄能飛輪和彈簧組成的激振器，通過控制電源系統(tǒng)的通斷，汽車在檢測臺上下震動，檢測汽車懸架裝置產(chǎn)生的振動。圖1-1共振式懸架試驗(yàn)臺1-蓄能飛輪；2-電動機(jī)；3-偏心輪；4-激振彈簧；5-臺面；6-測量裝置測力式懸架裝置檢測臺和測位移式懸架裝置檢測臺，它們的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。由于共振式懸架裝置檢測臺性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠，因此應(yīng)用廣泛。

圖1-2測力式和測位移式懸架試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)a）測位移式；b）測力式1、6-車輪；2-位移傳感器；3-偏心輪；4-力傳感器；5-偏心軸2．共振式懸架裝置檢測臺的結(jié)構(gòu)（1）機(jī)械部分機(jī)械部分是該懸架試驗(yàn)臺的硬件部分［15］。關(guān)系到試驗(yàn)臺工作測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠性包括箱體部分，給其他機(jī)械部分提供支撐和約束作用，包括兩套振動系統(tǒng)，振動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，里面是懸架試驗(yàn)臺的核心部件，結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。由偏心軸、激振板、支承臺面、激振彈簧、驅(qū)動電機(jī)、蓄能飛輪和傳感器等構(gòu)成。圖1-3共振式減振試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)示意圖2）電子電器控制部分這部分是懸架試驗(yàn)臺的重要集成部分，相當(dāng)于人體的大腦，主要由微機(jī)、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、電磁繼電器及控制軟件等組成。控制軟件起到橋梁作用，它可以有效連接懸架裝置試驗(yàn)臺電子電器控制部分與機(jī)械部分，它的工作流程如1-4所示。

id眾完顯示記錄圖id眾完顯示記錄圖1-4軟件工作流程圖繪制曲綾/醴示於數(shù)設(shè)試便器初姑］5T（二）懸架裝置工作性能的診斷標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：對于最大設(shè)計(jì)車速±100km/h、軸載質(zhì)量＜1500kg的載客汽車，應(yīng)用懸架檢測臺按規(guī)定的方法進(jìn)行檢測懸架特性，受檢車輛的車輪在受外界激勵振動下測得的吸收率，即被測汽車共振時的最小動態(tài)車輪垂直載荷F與靜態(tài)車min輪垂直載荷W的百分比值A(chǔ)（又稱車輪接地性指數(shù)），不應(yīng)小于40%，同軸左右輪吸收率之差不得大于15%。表1-1車輪接地性指數(shù)參考標(biāo)準(zhǔn)車輪接地性指數(shù)（%）車輪接地狀態(tài)車輪接地性指數(shù)（％）車輪接地狀態(tài)60?100優(yōu)秀20?30差45?60良好1~20很差30?45一般0車輪與地面脫離汽車減振試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)汽車減振器工作原理該減振器的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，由于各個物體都有自身的固有頻率，這是物體的固有屬性，電機(jī)的頻率和車輪的頻率不同，電機(jī)是主動件，車輪是從動件，電機(jī)的頻率高于車輪，所以飛輪掃頻激振過程，頻率逐漸減小，可以掃到車輪的頻率，由此產(chǎn)生共振。測量此時的振動頻率、振幅、輸出振動波形曲線［16］。以此評價汽車懸架減振器性能。滑動。而蓋板滑動的距離同樣是由傳感器把信號傳給電腦，再由電腦控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)通過查閱國家標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該檢測對象是乘用車，要求懸架試驗(yàn)臺每根軸承載質(zhì)量在It,不能超過最大檢測質(zhì)量1.5t,試驗(yàn)臺擬由兩臺Y100L系列電機(jī)帶動。合適的選擇電機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速以及額定功率［17］。該電機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為1420r/min,額定功率為3kw。

r電機(jī)握動架?測力傳圖r電機(jī)握動架?測力傳圖2-2試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)示意圖此檢測臺由電機(jī)帶動的偏心機(jī)構(gòu)產(chǎn)生振動［18］。此部分由同相位偏心軸外套圓柱滾動軸承組成。直線滾動導(dǎo)向柱由直線導(dǎo)軌和直線滾動軸承、法蘭及密封氈組成，該裝置把振動現(xiàn)狀與豎直方向。其他起穩(wěn)定保持作用的裝置有帶立式座的球軸承起支撐作用，并保持軸的穩(wěn)定。飛輪儲存電機(jī)的能量并產(chǎn)生掃頻激震。檢測臺設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1）此檢測臺只用于轎車懸架系統(tǒng)的檢測，所以振動板的長度應(yīng)該滿足各種輪距的轎車。2）該試驗(yàn)臺應(yīng)用于轎車的檢測，但必須使其他車輛（卡車、貨車、農(nóng)用車等）能順利通過，所以在振動板上應(yīng)該設(shè)置一個蓋板。在蓋板的設(shè)計(jì)時應(yīng)該考慮滿足小車（輪距750mm）,大車（輪距2500mm）能順利通過。3）考慮到汽車振動時可能脫離檢測臺，為了安全，使蓋板在移開時至少有200mm。零部件設(shè)計(jì)電機(jī)的設(shè)計(jì)已知實(shí)驗(yàn)臺要求頻率為23Hz，故所選用的電機(jī)轉(zhuǎn)速為n=1440r/min。選用Y系列三相異步電機(jī)，該系列電動機(jī)使用轉(zhuǎn)差率無特殊要求的機(jī)械拖動上，也可以用于啟動靜止和慣性負(fù)載比較大的機(jī)械上。采用新型電磁材料及優(yōu)質(zhì)絕緣材料，因而體積小，重量輕，性能好，結(jié)構(gòu)牢靠，維修方便，運(yùn)行可靠。計(jì)算電機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩偏心軸的平均偏心距離：偏心軸在轉(zhuǎn)動過程中的位移是：S=5(1-cos0)故對S進(jìn)行積分可得偏心軸的平均位移,即：TOC\o"1-5"\h\zS=J2兀5(1-cos0)d0/2兀=5mm(3-1)0在對s進(jìn)行求導(dǎo)，可得偏心軸的速度函數(shù)，即：v=也=埜=0.005sin0=0.005sin0x3dtdtdtdt=2兀x23x0.005xsin0=0.7222sin0(3-2)速度曲線如圖3-2所示：圖3-2速度曲線示意圖對速度函數(shù)進(jìn)行積分，可得偏心軸的平均速度，即v=i2兀0.7222sin0d0/2兀=0.552m/s0平均功率：Tnp=dd=5.6kw9550

(3-3)故此電機(jī)的功率為：P/2=2.8kw綜上所述：選Y100L2—4繞線型三相異步發(fā)動機(jī)。電壓380V。參數(shù)如下：額定功率：3Kw額定電流：6.8A轉(zhuǎn)速：1420r/min效率：82%功率因數(shù)：0.82震動速度：1.8mm/s電機(jī)的過載能力校驗(yàn)T=2.3T=T=2.3T=89.7maxNT丄KK2XTT=0.9U<T'X0.852x4T=2.6TNN(3-4)max經(jīng)過校驗(yàn)，證明此電機(jī)殼承受未過載。備注：(電機(jī)選取雙外延軸型，一面與連軸器連接，另一面與儲能飛輪連接。)偏心軸的設(shè)計(jì)軸的材料選45鋼，查表得材料機(jī)械性能數(shù)據(jù)為：強(qiáng)度極限屈服極限彎曲極限o=650MPabo=355MPaso=275MPa-1調(diào)質(zhì)處理：剪切疲勞極限：t廠155MPa許用應(yīng)力：[o]=60MPa—1彈性模量：E=2.15x105MPa3.2.1軸的受力分析受力圖：受力圖：圖3-3軸的受力圖彎矩圖：扭矩圖：3.2.2確定軸頸參數(shù)軸同時受彎矩和扭矩的作用，產(chǎn)生彎矩和扭矩變形，且彎曲變形較大，所以按扭矩組合變形來來初步估算軸頸。彎矩為：M=mgc/2=1500x9.8x0.05/2=367.5N?M扭矩為：T=9549P/N=9549x3/1440=19.894N?M二20N?M則實(shí)際扭矩：T'=K?T=1.3x20=26N?M有第三強(qiáng)度理論得出：a=1/w1M2+T2<Q］Y「-1其中彎矩模量：W二兀d3/32則：d>3：'32/兀［a］；M2+T2◎45mm軸上有鍵槽,所以軸頸應(yīng)以一定比例放大，且為保證偏心距為5mm,階梯軸為45mm,即：d1=(1+5%)d=(1+5%)x45=47.25mm將其值取為55mm。d=d+2a=60mm21其中：(a>(0.07-0.1)d)

軸的疲勞強(qiáng)度校核綜合考慮載荷與軸頸的影響，可以看出C受力最大，所以確定C處為危險截面只要保證其強(qiáng)度即可保證整個軸的使用要求，則對危險截面進(jìn)行校核計(jì)算安全系數(shù)：截面上的抗彎摩量：W=0.1x453=9112.5mm3截面上的抗扭摩量：w=0.2x453=18225mm3T作用在截面上的彎矩：M=367500Nmm作用在截面上的扭矩為：T=26000N■mm截面上的彎曲應(yīng)力為：G=M/W=367500/9112.5=40.3N/mm2b截面上的扭轉(zhuǎn)剪切力為：T=T/W=26000/18225=1.4N/mm2tT由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得：有效應(yīng)力集中系數(shù)尺寸因數(shù)：表面質(zhì)量因數(shù)0.84P=1由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得：有效應(yīng)力集中系數(shù)尺寸因數(shù)：表面質(zhì)量因數(shù)0.84P=1K=1.85G￡=0.78T=1.58T帶入公式得：275x1x0.84n=275x1x0.84n=GkP￡Gg1——Gmax1.85x4.3(3-5)帶入公式得：n=T(P,n=T(P,1+屮)TTmax=109.3(3-6)(3-7)綜合以上兩種因素總安全系數(shù)得：(3-7)=3.098■[n]所以該軸滿足疲勞強(qiáng)度的要求。軸的撓度校核該軸的撓度曲線如圖3-6所示為圖3-6撓度曲線由撓曲線可以看出軸的中心處撓度最大：PL2LI=1max8EJf=f=竺cd3EJJ=nd4/64經(jīng)計(jì)算得:f

cfmaxE=2.15x105MpP=mg/2(3-8)=f=0.045mm

d=0.103mm<[f]=0.5mm所以該軸滿足變形要求3.3軸上鍵的強(qiáng)度校核軸與聯(lián)軸器之間選用GB1096-1979普通半圓頭平鍵。尺寸為：b=10mm,h=8mm,l=50mm。鍵在工作的工程中，需要考慮需用壓應(yīng)力的大小，不能超過最大值。查手冊得許用壓應(yīng)力=100?120MPa。普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為:2Tx103o=<Q]MPapkldP2x26x103o==8.254MPa<P0.5x8x45x35所以該鍵滿足許用擠壓強(qiáng)度，設(shè)計(jì)合理。Q]=100MPaP3.4聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺選用滾子聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器優(yōu)點(diǎn)很多，用于傳遞兩軸之間有一定角度的動力，有一定的位移補(bǔ)償能力，允許兩軸的角度可達(dá)1度，徑向位移一般在0.2~1mm范圍內(nèi)，其大小取決與聯(lián)軸器的尺寸和鏈的節(jié)距。該聯(lián)軸器的型號為：GB6069-85GL5,許用轉(zhuǎn)矩為：T=250Nm，許用轉(zhuǎn)速為：n=3150r/min,該實(shí)驗(yàn)臺的實(shí)際轉(zhuǎn)矩為：T=26Nm<T，故該聯(lián)軸器滿足要求。max偏心軸軸承的設(shè)計(jì)該軸承承受主要的載荷，因?yàn)橐蟮霓D(zhuǎn)速較大，且要求的旋轉(zhuǎn)精度較高，所以選用單列向心球軸承（GB/T276-94深溝球軸承60000型03系列），基本額定動載荷C為59.23KN。采用彈性擋圈和軸肩來軸向固定，且軸承和軸的配合采用過渡配合偏心軸承的壽命計(jì)算：L=竺X（c）￡P(guān)=fXRn60npp(3-9)其中：c:基本額定動載荷n:軸承轉(zhuǎn)速(3-9)P：當(dāng)量動載荷￡:滾子軸承為3f=1.0~1.2P計(jì)算得：L=6056hn所以選擇的軸承滿足設(shè)計(jì)要求。軸承座的設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)臺所承受的基本載荷是：C=1500X9.8=14.7KN，軸承選用帶頂絲外球面向心球軸承（JB1642-75）90511型。軸承座選用外球面向心軸承立式軸承（JB1634-75）,軸承座型號為：Z609，該軸承座的基本額定載荷是24.5KN，符合設(shè)計(jì)要求。飛輪的設(shè)計(jì)達(dá)到需要的頻率后，停止電機(jī)，由飛輪儲存起來的電機(jī)的能量就釋放出來，這些能量最終會被摩擦副、輪胎、傳動副和減振器吸收，其中主要被減振器吸收。減振器中的阻力F與減振器的振動速度V之間的關(guān)系是：F=8v8為減震器阻尼系數(shù)阻尼系數(shù)§的確定：（3-10）8=2*：'Cmm為彈簧上質(zhì)量，*為相對阻尼系數(shù)，取申=0.35ssc為懸架系統(tǒng)垂直剛度，取c=30000N/m，故有：

§二2x0.35xJ30000x1000二3795由上面的公式得：F=§v=3795x0.552=2095N設(shè)飛輪需要n轉(zhuǎn)才能停下來，由能量守恒得:nFS=十nFS=十I?22令n=230，故I=2nFS_460I=2nFS_460x2095x0.012①2（23x2兀）2=0.554Kg?m2取飛輪的寬度為71mm，材料為HT200，由:I=mR2~1~I=mR2~1~pVR22v兀Bd432得：l32Ip兀Bx1000_|32x7.8x兀x0.071x1000?223.得：d—4—4Q223.14I40.554取d=230mm。滾動導(dǎo)向柱的設(shè)計(jì)由于承載球與軸呈點(diǎn)接觸，故使用載荷小。鋼球的運(yùn)動狀態(tài)是滾動狀態(tài)，摩擦阻力小，精度較高，此部分是使受載荷的鋼球與軸作滾動接觸。直線運(yùn)動球軸承的優(yōu)點(diǎn)：1．節(jié)省能源，得到較高速度。2．重負(fù)荷下，磨擦系數(shù)極小，精度保持不變。3．這種軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，全國通用，制造成本及其安裝成本低，結(jié)構(gòu)簡單且質(zhì)量輕。4．節(jié)省給油手續(xù)，達(dá)到簡化潤滑保養(yǎng)的目的。5．由于在軸承的外側(cè)采用油封，并且數(shù)量是兩個，可以有效防止灰塵進(jìn)入內(nèi)部。綜上所訴，采用帶有直線軸承的滾動導(dǎo)向柱作為該實(shí)驗(yàn)臺的重要組成部分之一。由三個部分組成：直線軸承上體（套筒）、直線軸承下體（心軸）、直線軸承。直線軸承上體和振動板聯(lián)結(jié)，下體與底板聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)件均采用M8的六角螺釘，上體采用套筒式，下體采用滾柱式，上體與下體之間用滾動直線運(yùn)動球軸承聯(lián)結(jié)，直線運(yùn)動球軸承（GB/T16940-1997），型號為LBP405260，直線運(yùn)動球軸承固定在上體內(nèi)，上面由上體的空間定位，下面有一擋圈，用緊定螺釘固定在上體上。直線滾動軸承采用循環(huán)運(yùn)動，以增加運(yùn)動的流暢性，減少磨損，延長零件使用壽命。直線軸承下體的強(qiáng)度校核：由于下體承受的彎矩，則：

M二1500x9.8x0.9十2二6615Nm由強(qiáng)度校核公式：16M16M162Mb===(3-11)bW皿3兀d3(3-11)'16故：d==d==33.8mm沁34mm取下體的直線為40mm,故滿足強(qiáng)度要求。3.9彈簧的設(shè)計(jì)選擇初始數(shù)據(jù)該結(jié)構(gòu)使用的彈簧為拉伸彈簧。材料選50CV，該彈簧具有很好的機(jī)械強(qiáng)度，熱ra加工工藝優(yōu)異，回火穩(wěn)定。以下為該彈簧的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：最大拉力P=679Nmax最小拉力P=366Nmin工作行程h=5mm載荷作用次數(shù):N>106屬I類初算彈簧剛度：P'=(P-P)/h=62.6N/mmaxmin查設(shè)計(jì)手冊：取d=5,D=25P=822.78x0.875=719.9N/mmax(3-12)Gd478450x54(3-12)n===6.278D3P'8x253x62.62取n=7，實(shí)際剛度P'=62.6x6.26/7=56.0N/m選初拉力P=231N0最小載荷下的變形：F=(P-P)/P'=(366-231)/56.0=2.41mm1min0最大載荷下的變形F=2.41+5=7.41mm2彈簧外徑：D=D+d=30mm2彈簧內(nèi)徑：D=D-d=20mm1自由長度：H=(n+1)h+2d=76.35mm01最小載荷下的長度：H=H+F=76.35+2.41=78.76mm101最大載荷下的長度：H=H+F=76.35+7.41=83.76mm202展開長度：L=兀D+2兀D=785.4mmn彈簧的校核1.驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度及靜強(qiáng)度安全系數(shù)因?yàn)閺椈梢惺艽笥?06次循環(huán)載荷，故為I類載荷，需要進(jìn)行疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算。查得當(dāng)C=25/5=5時，K=1.311t二8kPD/兀d3二359.64MPamaxmax2t二359.64x366/679二193.86MPamin安全系數(shù)：取二0.3幻t=0.5^c二1765MPapbsbb(3-13)S=(+0.75i)/t二(0.33x1765+0.75x193.867359.6牡2.02>[S]0minmaxS=0.5x1765/359.6牡2.46>[S]故疲勞強(qiáng)度足夠。2.共振驗(yàn)算f=r歸<0.5f2兀wr即f=0.025vv11.5(3-14)故彈簧安全3.10傳感器的設(shè)計(jì)在檢測過程中，采集的數(shù)據(jù)為振動板所受的壓力，所以選擇的傳感器型號為H9G(雙剪梁傳感器)，該傳感器具有高精度、高可靠性、密封結(jié)構(gòu)、密封性好、抗偏載能力強(qiáng)。輸入紅里■1T綠輸岀它的接線方式為：白輸入紅里■1T綠輸岀它的接線方式為：白輸出〔一〉圖3-7傳感器線路圖輸入〔一〉該類型傳感器的技術(shù)指標(biāo)：技術(shù)指標(biāo)：量程：2t~5t額定載荷T2,3,4,5精度等級%F.S溫度對輸出靈敏度影響％F.S/10°C0.05輸出靈敏度mv/v2.0+0.1溫度對零點(diǎn)輸出影響%F.S/10C0.05非線性%F.S溫度補(bǔ)償范圍C-10+40遲滯%F.S允許使用溫度范圍C-35+65重復(fù)性%FS0.050.10.1推薦激勵電壓V912(DC)蠕變％FS/30min0.050.10.1允許激勵電壓V618(DC)輸入阻抗Q700+7安全過載范圍%F.S150輸出阻抗Q700+7極限過載范圍%F.S300絕緣電阻MQ±5000(50DVC)防護(hù)等級IP67零點(diǎn)輸出%F.S1.53.11振動板的設(shè)計(jì)振動板直接與車輪接觸，承受汽車的總質(zhì)量。因此，振動板需要能夠承受一定的彎矩，有一定的剛度。此外，蓋板與稱重傳感器相連，為了減小傳感器的規(guī)格，選取帶有加強(qiáng)筋的鋁合金板，即滿足強(qiáng)度要求，又減輕了質(zhì)量。初步取振動板長L=685mm,寬B=265mm,高H=35mm。因?yàn)檎駝影迮c傳感器相連接，振動板的變形對傳感器的影響很大，所以應(yīng)該根據(jù)振動板的剛度要求(f<0.3mm)來設(shè)計(jì)。振動板的受力形式相當(dāng)于簡支梁，且力作用于中心位置，所以在中心處的撓度最大，校驗(yàn)此處的撓度即可。對振動板進(jìn)行簡化模型，則計(jì)算如下：f=PL3/48EJ(3-15)max其中J分為兩部分，一部分是：J=bh3/12111另一部分肋板是：J=bh3/12i22f=0.243mm<0.3mmmax所以振動板滿足設(shè)計(jì)要求的剛度。蓋板設(shè)計(jì)蓋板的作用是防止大車經(jīng)過實(shí)驗(yàn)臺時壓壞實(shí)驗(yàn)臺，要承受大車的質(zhì)量的蓋板必須有一定的強(qiáng)度，同時應(yīng)該盡量減小蓋板的質(zhì)量，來減小驅(qū)動電機(jī)的功率，因此考慮以上兩個因素將蓋板設(shè)計(jì)成三角筒型，在中間加若干筋。初步確定蓋板的總長為1000mm，總寬為450mm，總高為60mm,筋的厚度為2mm，筋與筋之間的距離為60mm。3.12.1校核蓋板的剛度對蓋板進(jìn)行分析，可以簡化成間支梁，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算為：f=PL3/48EJmaxJ=bh3/12其中P為汽車的重力，L為蓋板的寬度，b為蓋板的理論長度，h為蓋板的高度f=1500x9.8x0.4503x12十48x2.10x1011x18x4x10-3x0.063max=0.41mm<[f]=0.5mm所以蓋板滿足剛度要求。計(jì)算蓋板的質(zhì)量(3-16)M=pv=[2x0.233x1x0.002+(0.06x0.45+0.06x0.45/2)(3-16)x0.002x18]x7.8=37.3kg考慮焊接等因素蓋板的總質(zhì)量達(dá)到45kg。驅(qū)動蓋板的電動機(jī)設(shè)計(jì)已知蓋板的運(yùn)動速度為4m/min。考慮到各種因素，蓋板的質(zhì)量為50kg。根據(jù)這些已知條件，由公式p=Fv計(jì)算電機(jī)的功率：P=FV=Mgfv=50x9.8x0.18x4+60=5.88W取與減速器匹配的120W電動機(jī)。Y系列(IP44)三相異步電動機(jī)，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。減速器的設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)臺選擇單級蝸輪蝸桿減速器，由于渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)的傳動比可在10~80范圍內(nèi)變化。且蝸輪蝸桿減速器傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，考慮到電機(jī)法蘭的影響，減速器輸出軸的齒輪不能太大，所以取減速器傳動比為65。齒輪齒條的設(shè)計(jì)該齒輪設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，壓力角?為20度，模數(shù)m取2.5mm。材料選擇為40Cr。3.15.1齒輪初步設(shè)計(jì)所選用的為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，正常齒制：h*=1，c*=0.25a減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速為：n=N/65=1440/65=22.15r/min角速度為：W=2兀n=44.3兀/60rad/s分度圓半徑：R=V/W=4/60=0.0287m=28.7mm44.3兀/60齒頂高：h=h*m=1x2.5=2.5mmaa齒根高：h=(h*+c*)m=3.125mmfa齒全高：h=h+h=5.625mmaf頂隙：c=c*m=0.625mm齒頂圓直徑：d=d+2h=62.4mmaa齒根圓直徑：d=d-2h=51.15mmff節(jié)圓直徑：d=57.4mm齒距：p二兀m=7.85mm分度圓齒厚：s二兀m/2=3.9mm分度圓齒間距：e=Km/2=3.9mm齒寬：B=KxMcn其中：K為齒寬系數(shù)：一般情況下，直齒輪取為：4.4~7在此取值為6cM為法向模數(shù)n則：B=2.5x6=15mm齒數(shù)Z為：Z=d/m=22.96233.15.2齒條的設(shè)計(jì)齒條齒廓曲線是直線，所以齒廓上各點(diǎn)的法線是平行的，齒條做平動，齒條齒廓上各點(diǎn)的壓力角均相等，等于齒條齒廓的傾斜角，均為標(biāo)準(zhǔn)值20度，齒距大小均為：p=nm二7.85mm。4技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)不能單單強(qiáng)調(diào)是否能實(shí)現(xiàn)功能，現(xiàn)在的市場是消費(fèi)者為主體的市場，市場競爭異常激烈。盈利是每個企業(yè)生產(chǎn)的命脈，產(chǎn)品設(shè)計(jì)成敗,最終由消費(fèi)者來裁判。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析就尤為重要。對于汽車減振試驗(yàn)臺來說，可以降低其生產(chǎn)成本，提高其耐久性能，從而提高產(chǎn)品的使用價值。在本次汽車減振試驗(yàn)臺設(shè)中，本著上述原則，我考慮了許多因素之后，選擇了諧振式振動機(jī)構(gòu)，這也是為市場需求考慮的，現(xiàn)在市場上汽車減振試驗(yàn)臺分為跌落法試驗(yàn)臺和共振式試驗(yàn)臺兩種，共振式因?yàn)槠浞€(wěn)定性好，精度高，試驗(yàn)準(zhǔn)確，操作方便等諸多優(yōu)點(diǎn)已被大家所認(rèn)可，另外我也參考了許多文獻(xiàn)，力爭我的設(shè)計(jì)能有所創(chuàng)新，故本次設(shè)計(jì)我采用當(dāng)今比較先進(jìn)的試驗(yàn)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的激振機(jī)構(gòu)更加緊湊，在運(yùn)動和力的傳遞上更加精確，從而系統(tǒng)的運(yùn)動靈敏度得到提高。這也是我本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)之處，因?yàn)樵O(shè)計(jì)不能一直仿造以前現(xiàn)成的東西，更需要創(chuàng)新，這也是一個設(shè)計(jì)人員要考慮的。在本設(shè)計(jì)中，主要考慮到用于轎車日常檢測，其價格必須低廉，而且具有一定的性價比。因此，在材料的選擇上，箱體選擇標(biāo)準(zhǔn)槽鋼作為其試驗(yàn)臺架，軸承選用常用標(biāo)準(zhǔn)滾動軸承。這些材料和標(biāo)準(zhǔn)件可在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提下價格相對便宜。另外，從零件選擇上，多選用標(biāo)準(zhǔn)件，少選用特別加工的零件。這樣可節(jié)省成本。另外，從工藝看，在達(dá)到設(shè)計(jì)要求前提下，盡量簡化結(jié)構(gòu)，使加工省時，這樣生產(chǎn)效率就會提高。零件選用時盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件，提高了系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化程度，大大降低了產(chǎn)品的造價。由于本次設(shè)計(jì)中，時間緊，工作量大，經(jīng)驗(yàn)少，知識也有一定的局限，會存在一定不足之處，所以需不斷試驗(yàn)以應(yīng)用于生產(chǎn)。5總結(jié)與體會此論文對汽車減振試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)進(jìn)行了充分說明，從理論上驗(yàn)證了這種試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的可行性。本設(shè)計(jì)的主要工作：1開始設(shè)計(jì)前，對該類試驗(yàn)臺進(jìn)行了查閱資料，分析市場類似產(chǎn)品。2查閱了相關(guān)各類資料、書籍，機(jī)械手冊。了解汽車懸架系統(tǒng)的作用和工作原理。完成相關(guān)設(shè)計(jì)，計(jì)算和校核。繪制汽車減振試驗(yàn)臺相關(guān)圖紙。在這半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多東西，鍛煉了我獨(dú)立思考的能力。在朱老師的幫助下，我能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯誤，并進(jìn)行了修改，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠不斷完善。本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文所有內(nèi)容主要是減振試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)的整個過程，利用對零部進(jìn)行工藝性分析，設(shè)計(jì)出適合本試驗(yàn)臺的激振和傳動裝置，以達(dá)到使用要求，提高使用性。在設(shè)計(jì)過程中，真正地體現(xiàn)了自我動手、自主設(shè)計(jì)，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，翻閱了大量相關(guān)專業(yè)書籍，提高了動腦、動手的能力。但是本設(shè)計(jì)還有些地方還需要改進(jìn)。1應(yīng)對減振試驗(yàn)臺做進(jìn)一步的研究，尋求不同的檢測參數(shù)，從而更加精確地確定各種因素。2車型選擇比較單一，應(yīng)該擴(kuò)大車型的實(shí)驗(yàn)范圍。總之，隨著汽車檢測技術(shù)的日新月異，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車減振試驗(yàn)技術(shù)將會上一個新的臺階。參考文獻(xiàn)CourtlyR