齿轮性能综合试验台
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第二章 系统总体方案
齿轮试验台的主要技术性能
1)试验控制方式：自动测试循环/手动调试
2)试验台模拟加载状态：加载轴负荷0～5T，无级可调。
3)制动器加载磨合；
运行噪声及异响检测
试验台控制计算机具有制动参数和传动转矩、转速、功率、噪声、温升的参数采集、计算、判断、显示、存储和输出功能；
试验台控制计算机具有产品工艺参数设定、修改功能；参数修改权限确认功能；开机自检功能；单步调试功能；程序检测功能；
1.3 课题任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.4 本论文的主要研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
第二章 系统总体方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
该综合试验台集机、电为一体，通过安装不同精度不同形式的齿轮，利用扭矩、转速、温度等传感器来进行实时采集和处理各种现场数据，对其综合性能进行测试。
1.2 国内外的研究状况
目前，我国以上海汽车齿轮总厂、陕西法士特公司为代表的骨干齿轮制造企业和研究所，完成汽车齿轮、摩托车齿轮、工程机械齿轮传动、农机齿轮、工业齿轮变速箱和高速重载齿轮、特殊专用齿轮传动、齿轮专用装备等各类产品的技术引进和消化，使我国齿轮传动制造业近十年得到了跨越式的发展。
编号
本科生毕业设计
齿轮性能综合试验台
The Subject of Graduation Project
学生姓名
专业
机械设计制造及其自动化
学号
指导教师
分院
机电工程分院
年月
摘 要
本文开发了一种齿轮综合性能试验台系统，该系统利用加载一定质量的砝码，在电动机转速一定的情况之下，通过改变磁粉制动器来检测数据现场显示、存储及输出，并根据预先输入计算机的分组参数进行产品质量性能判断。本系统是典型的机电一体化系统。
2.1试验系统的组成及控制原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
2.2机械系统的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
第三章机械结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
通过制动器磨合以及增减砝码来改变轴承游隙和齿轮精度试验，从而获得扭矩、转速、温度、噪声等传感器实时采集和处理各种现场数据；并且对多路传感器信号通过串、并口的同时采集及抗干扰措施。
2.2机械系统的工作原理：
该系统利用加载一定质量的砝码，在电动机转速一定的情况之下，通过改变磁粉制动器来检测数据现场显示、存储及输出，并根据预先输入计算机的分组参数进行产品质量性能判断。
对于磁粉制动器，它是根据电磁原理和利用磁粉传递转矩的，它具有激磁电流和传递转矩基本成线性关系，在同滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，响应速度快、结构简单等优点，可以说磁粉制动器是一种多用途、性能优越的自动控制元件。这也正是本系统选用它的原因。
5.特殊、专用车轮传动方面，如非圆齿轮、塑料齿轮、粉末冶金齿轮、小模数齿轮等，我国目前没有形成龙头企业，企业的技术潜力尚待发挥。
6.齿轮专用装备方面，近五年来民营企业发展较快，国有企业发展比较慢。大多数国有齿轮装备制造企业的装备可靠性指标进步较慢，致使齿轮行业的大部分主导精加工装备仍是以进口为主。部分齿轮企业装备国产化的希望主要有：秦川机床厂的蜗杆砂轮磨齿机；重庆机床厂、南京二机长的数控机床；螺旋锥齿轮磨齿机床的研制成功；天津元昊公司数控螺旋锥齿轮切齿机床的批量供货；杭州天辰精密齿轮检具、量具、夹具；长城润滑油对齿轮行业的润滑市场服务。这些都让我国齿轮行业看到了自立创新、自主发展的希望。
This task had developed a sort of the gear integration capability test-bed system.This system using load to acertaintymolar poise.at the circumstance of electromotor rotate speed has been defined,via altering magnetic induction arrestor to survey the display of data、storage and output,and also accoding input the computer grouping parameter to carry through judgment of production quality. This system is a typical example that simulate the robot with themachineandelectrons.
3.在工业通用变速箱领域，SEW等一批国外独资企业的进入激活了中国工业通用变速箱企业为代表，在产品系列化、模块化、质量与技术水平方面，最近五年有了突飞猛进的发展，形成了与国际品牌的激烈竞争。我国企业生产的部分产品达到了国际水平，有部分产品已经出口欧美。
4.在高速重载齿轮传动制造方面，我国有已南京高精齿轮股份有限公司（南京高速齿轮箱厂）、重庆齿轮箱厂、杭州前进齿轮箱集团、郑州机械研究所、洛阳中重减速机公司、沈阳矿山减速机公司为代表的企业。这些企业在引进技术的过程中，为我国大型成套装备配套与船舶工业的发展做出了重大贡献。
该试验台主要由机械系统和测控系统组成。其中机械系统主要包括：齿轮传动机构，传感器的固定机构，轴承的固定机构，增速器机构，加载装置，磁粉制动器，皮带轮，皮带，交流电机，联轴器，扭矩传感器，砝码。测控系统主要包括：传感器，信号调理装置，信号采集与控制装置和单片机。
关键词：齿轮 传感器 砝码
Abstract
3.1直齿圆柱齿轮设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3.2 传感器选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
第四章电气系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ห้องสมุดไป่ตู้37
图1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38
图2．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38
Keywords:gear sensor poise
第一章 绪 论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1 课题研究的目的和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.2 国内外的研究状况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.汽车手动变速箱（含重、中、轻、微），轿车变速箱，摩托车齿轮、工程机械换挡变速箱，大、中型农机变速传动的配套，已经基本立足国内生产，基本满足了主机厂的配套需要，并已经有部分齿轮件出口或变速箱出口。在汽车自动变速箱方面，目前仍被进口产品控制。
2.在车辆驱动桥、主被动螺旋锥齿轮、直齿锥齿轮及轮边减速机方面，大部分能满足国内配套需要。以东风车桥为代表的驱动桥与锥齿轮产业正在整合重组发展，已经看到快速发展的希望。
图3．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39
第一章绪 论
1.1 课题研究的目的和意义
随着科技的进步，人类的生活可谓日新月异，一日千里，只有紧跟着科技的脉搏，才可能创造更高生产力，才能创造更多的经济财富，提高国家的综合实力，增加国际威望。这就迫切需要我们研制高尖端的科技产品，如何提升，这就需要我们在日常生活中能够将有潜在使用价值的东西挖掘出来，以备进一步的研究及开发利用，如本课题所研究的齿轮综合性能试验台，它就是一种很实用的科研产品。
This test-bed had two kinds mostly components :mechanism system and measurecontrollingsystem.The mechanism mostlyinclude:gear transmission framework,fasten framework of the sensor,fasten framework of bearing,speed up framework,loading epuipment, magnetic induction arrestor,strap wheel,strap,altering electrical motor,join axis organ,wrest sensor,poise.The measure controlling system mostly include:sensor,signal dispose setting,signal collection and controlling setting and SCM.
虽然前景令人振奋，但专家也指出，同欧、美、日相比，中国齿轮行业还存在一定差距，主要表现为：自主创新能力不足、新品开发慢。如在汽车自动变速箱方面，目前仍被进口产品控制；在特殊、专用齿轮传动方面，我国目前还没有形成龙头企业，企业的技术潜力尚待发挥。尤其是塑料齿轮在国外的应用越来越普遍，但在我国并未得到应有重视，已远远落后世界水平；国产齿轮装备水平从整体上看，仍与欧、美、日存在较大差距，特别是高端产品、自动化产品不足，齿轮行业的大部分主导精加工装备仍以进口为主。此外还存在着市场竞争无序、企业管理薄弱、信息化程度低、从业人员综合素质有待提高的问题。
4.4 交流电机及其控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
4.5程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31
致 谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36
试验齿轮制造精度对轴线回转精度、传动的震动与噪声的影响；
试验轴承精度、轴承预紧量和支撑刚度等对轴线回转精度、传动的震动与噪声的影响；
试验齿轮润滑和轴承润滑对传动震动温升和噪声的影响。
2.1试验系统的组成及控制原理
该试验台主要由机械系统和测控系统组成。其中机械系统主要包括：齿轮传动机构，传感器的固定机构，轴承的固定机构，增速器机构，加载装置，磁粉制动器，皮带轮，皮带，交流电机，联轴器，扭矩传感器，砝码。测控系统主要包括：传感器，信号调理装置，信号采集与控制装置和单片机。该系统的整体框图如图2-1所示。
4.1计算机检测系统的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
4.2 电气系统的基本组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
4.3 电气系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
齿轮试验台的主要技术性能
1)试验控制方式：自动测试循环/手动调试
2)试验台模拟加载状态：加载轴负荷0～5T，无级可调。
3)制动器加载磨合；
运行噪声及异响检测
试验台控制计算机具有制动参数和传动转矩、转速、功率、噪声、温升的参数采集、计算、判断、显示、存储和输出功能；
试验台控制计算机具有产品工艺参数设定、修改功能；参数修改权限确认功能；开机自检功能；单步调试功能；程序检测功能；
1.3 课题任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.4 本论文的主要研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
第二章 系统总体方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
该综合试验台集机、电为一体，通过安装不同精度不同形式的齿轮，利用扭矩、转速、温度等传感器来进行实时采集和处理各种现场数据，对其综合性能进行测试。
1.2 国内外的研究状况
目前，我国以上海汽车齿轮总厂、陕西法士特公司为代表的骨干齿轮制造企业和研究所，完成汽车齿轮、摩托车齿轮、工程机械齿轮传动、农机齿轮、工业齿轮变速箱和高速重载齿轮、特殊专用齿轮传动、齿轮专用装备等各类产品的技术引进和消化，使我国齿轮传动制造业近十年得到了跨越式的发展。
编号
本科生毕业设计
齿轮性能综合试验台
The Subject of Graduation Project
学生姓名
专业
机械设计制造及其自动化
学号
指导教师
分院
机电工程分院
年月
摘 要
本文开发了一种齿轮综合性能试验台系统，该系统利用加载一定质量的砝码，在电动机转速一定的情况之下，通过改变磁粉制动器来检测数据现场显示、存储及输出，并根据预先输入计算机的分组参数进行产品质量性能判断。本系统是典型的机电一体化系统。
2.1试验系统的组成及控制原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
2.2机械系统的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
第三章机械结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
通过制动器磨合以及增减砝码来改变轴承游隙和齿轮精度试验，从而获得扭矩、转速、温度、噪声等传感器实时采集和处理各种现场数据；并且对多路传感器信号通过串、并口的同时采集及抗干扰措施。
2.2机械系统的工作原理：
该系统利用加载一定质量的砝码，在电动机转速一定的情况之下，通过改变磁粉制动器来检测数据现场显示、存储及输出，并根据预先输入计算机的分组参数进行产品质量性能判断。
对于磁粉制动器，它是根据电磁原理和利用磁粉传递转矩的，它具有激磁电流和传递转矩基本成线性关系，在同滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，响应速度快、结构简单等优点，可以说磁粉制动器是一种多用途、性能优越的自动控制元件。这也正是本系统选用它的原因。
5.特殊、专用车轮传动方面，如非圆齿轮、塑料齿轮、粉末冶金齿轮、小模数齿轮等，我国目前没有形成龙头企业，企业的技术潜力尚待发挥。
6.齿轮专用装备方面，近五年来民营企业发展较快，国有企业发展比较慢。大多数国有齿轮装备制造企业的装备可靠性指标进步较慢，致使齿轮行业的大部分主导精加工装备仍是以进口为主。部分齿轮企业装备国产化的希望主要有：秦川机床厂的蜗杆砂轮磨齿机；重庆机床厂、南京二机长的数控机床；螺旋锥齿轮磨齿机床的研制成功；天津元昊公司数控螺旋锥齿轮切齿机床的批量供货；杭州天辰精密齿轮检具、量具、夹具；长城润滑油对齿轮行业的润滑市场服务。这些都让我国齿轮行业看到了自立创新、自主发展的希望。
This task had developed a sort of the gear integration capability test-bed system.This system using load to acertaintymolar poise.at the circumstance of electromotor rotate speed has been defined,via altering magnetic induction arrestor to survey the display of data、storage and output,and also accoding input the computer grouping parameter to carry through judgment of production quality. This system is a typical example that simulate the robot with themachineandelectrons.
3.在工业通用变速箱领域，SEW等一批国外独资企业的进入激活了中国工业通用变速箱企业为代表，在产品系列化、模块化、质量与技术水平方面，最近五年有了突飞猛进的发展，形成了与国际品牌的激烈竞争。我国企业生产的部分产品达到了国际水平，有部分产品已经出口欧美。
4.在高速重载齿轮传动制造方面，我国有已南京高精齿轮股份有限公司（南京高速齿轮箱厂）、重庆齿轮箱厂、杭州前进齿轮箱集团、郑州机械研究所、洛阳中重减速机公司、沈阳矿山减速机公司为代表的企业。这些企业在引进技术的过程中，为我国大型成套装备配套与船舶工业的发展做出了重大贡献。
该试验台主要由机械系统和测控系统组成。其中机械系统主要包括：齿轮传动机构，传感器的固定机构，轴承的固定机构，增速器机构，加载装置，磁粉制动器，皮带轮，皮带，交流电机，联轴器，扭矩传感器，砝码。测控系统主要包括：传感器，信号调理装置，信号采集与控制装置和单片机。
关键词：齿轮 传感器 砝码
Abstract
3.1直齿圆柱齿轮设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3.2 传感器选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
第四章电气系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ห้องสมุดไป่ตู้37
图1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38
图2．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38
Keywords:gear sensor poise
第一章 绪 论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1 课题研究的目的和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.2 国内外的研究状况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.汽车手动变速箱（含重、中、轻、微），轿车变速箱，摩托车齿轮、工程机械换挡变速箱，大、中型农机变速传动的配套，已经基本立足国内生产，基本满足了主机厂的配套需要，并已经有部分齿轮件出口或变速箱出口。在汽车自动变速箱方面，目前仍被进口产品控制。
2.在车辆驱动桥、主被动螺旋锥齿轮、直齿锥齿轮及轮边减速机方面，大部分能满足国内配套需要。以东风车桥为代表的驱动桥与锥齿轮产业正在整合重组发展，已经看到快速发展的希望。
图3．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39
第一章绪 论
1.1 课题研究的目的和意义
随着科技的进步，人类的生活可谓日新月异，一日千里，只有紧跟着科技的脉搏，才可能创造更高生产力，才能创造更多的经济财富，提高国家的综合实力，增加国际威望。这就迫切需要我们研制高尖端的科技产品，如何提升，这就需要我们在日常生活中能够将有潜在使用价值的东西挖掘出来，以备进一步的研究及开发利用，如本课题所研究的齿轮综合性能试验台，它就是一种很实用的科研产品。
This test-bed had two kinds mostly components :mechanism system and measurecontrollingsystem.The mechanism mostlyinclude:gear transmission framework,fasten framework of the sensor,fasten framework of bearing,speed up framework,loading epuipment, magnetic induction arrestor,strap wheel,strap,altering electrical motor,join axis organ,wrest sensor,poise.The measure controlling system mostly include:sensor,signal dispose setting,signal collection and controlling setting and SCM.
虽然前景令人振奋，但专家也指出，同欧、美、日相比，中国齿轮行业还存在一定差距，主要表现为：自主创新能力不足、新品开发慢。如在汽车自动变速箱方面，目前仍被进口产品控制；在特殊、专用齿轮传动方面，我国目前还没有形成龙头企业，企业的技术潜力尚待发挥。尤其是塑料齿轮在国外的应用越来越普遍，但在我国并未得到应有重视，已远远落后世界水平；国产齿轮装备水平从整体上看，仍与欧、美、日存在较大差距，特别是高端产品、自动化产品不足，齿轮行业的大部分主导精加工装备仍以进口为主。此外还存在着市场竞争无序、企业管理薄弱、信息化程度低、从业人员综合素质有待提高的问题。
4.4 交流电机及其控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
4.5程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31
致 谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36
试验齿轮制造精度对轴线回转精度、传动的震动与噪声的影响；
试验轴承精度、轴承预紧量和支撑刚度等对轴线回转精度、传动的震动与噪声的影响；
试验齿轮润滑和轴承润滑对传动震动温升和噪声的影响。
2.1试验系统的组成及控制原理
该试验台主要由机械系统和测控系统组成。其中机械系统主要包括：齿轮传动机构，传感器的固定机构，轴承的固定机构，增速器机构，加载装置，磁粉制动器，皮带轮，皮带，交流电机，联轴器，扭矩传感器，砝码。测控系统主要包括：传感器，信号调理装置，信号采集与控制装置和单片机。该系统的整体框图如图2-1所示。
4.1计算机检测系统的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
4.2 电气系统的基本组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
4.3 电气系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25