0403241楊勇汽車減震器疲勞試驗機的設(shè)計

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1、畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計方方案案題題 目目 汽車減振器疲勞試驗機的設(shè)計 學(xué)學(xué) 院院 機械工程學(xué)院 專專 業(yè)業(yè) 機械工程與自動化 班班 級級 機自 0703 學(xué)學(xué) 生生 楊勇 學(xué)學(xué) 號號 20070403241 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 楊可森 二一一 年 五 月 三十 日濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- I -摘 要減振器作為車輛的關(guān)鍵部件，由懸架梁和阻尼器組成，減振器要求匹配的好壞對整車的駕駛平穩(wěn)性，操縱的穩(wěn)定性和舒適性等有重要影響。減振器懸架彈簧能緩沖地面對車輛的振動，減少車輛和乘員承受的慣性力。減振器的性能與壽命對車輛極為重要，它是改善車輛行駛的平穩(wěn)性，舒適性，轉(zhuǎn)向操縱性，制動性和安全性。為了保證減振器的各種性能能滿

2、足需要，在批量生產(chǎn)前必須對減振器進行各項指標(biāo)進行式樣的測試。為了測試減振器的疲勞特性，需要專門生產(chǎn)設(shè)計一種試驗機對減振器的壽命進行測試，疲勞機液壓系統(tǒng)設(shè)計的合理性，不僅體現(xiàn)在動態(tài)靜態(tài)疲勞試驗功能的實現(xiàn)、動作要求和保證精度上，還應(yīng)體現(xiàn)在系統(tǒng)效率高、附件匹配設(shè)置合理和輔助功能正確等。在液壓系統(tǒng)設(shè)計中，還應(yīng)考慮系統(tǒng)在正常動作時具有較強的抗污染能力，以降低液壓系統(tǒng)的故障，提高系統(tǒng)的可靠性和工作效率。本減振器疲勞試驗機主要用于測試各種試件的使用壽命，主要由主機、液壓源，控制系統(tǒng)三大部分組成。采用電液伺服系統(tǒng)，多功能全方位的檢測反饋測試系統(tǒng)，能對減振器的工作性能和疲勞性能有很好的檢測和對減振器的改進進行有

3、效的分析。該減振器液壓疲勞試驗機實現(xiàn)了新型的便攜的試驗方法，同時多工位試驗，應(yīng)力位移時時檢測反饋。關(guān)鍵詞：減振器；電液伺服系統(tǒng)；疲勞試驗機；負(fù)反饋;濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- II -ABSTRACTShock absorber is of the key components as vehicles by suspension beam and damper composition, the stand or fall of shock absorber for complete vehicle matching requirements is most important influence of

4、 the stability of driving stability, manipulation and comfort and so .Shock absorber suspension spring can buffer to face the vibration of the vehicle, reduce vehicle and crew to afford the inertial force. Shock absorber performance of vehicle with life, it is important to improve vehicle and steadi

5、ness, comfort, steering control, brake and safety. In order to ensure various properties is able to content the shock absorber in batch production needs, the former must undertake all indexes of shock absorber of style test. In order to test the fatigue property of shock absorber, it need design spe

6、cial production to test of shock absorber of the machines fatigue life, the rationality of the design of dynamic by hydraulic,it reflected not only in the realization of the function of static fatigue test accuracy requirement and guarantee, the action, still should reflect in system of high efficie

7、ncy and accessories matching set reasonable and the auxiliary function correctly, etc. In hydraulic system design, it still should consider system in normal when the movement has stronger ability to fight pollution, in order to reduce hydraulic systems fault, and improve the system reliability and e

8、fficiency. This shock absorber tester is used to test the fatigue specimens, it is composed by the three service of the host,hydraulic fountain, control system. By applying electro-hydraulic servo system, multi-function comprehensive inspection feedback testing system of shock absorber, can the work

9、ing performance and fatigue properties have very good detection and the improvement of shock absorber effective analysis. The shock absorber hydraulic fatigue test enginery achieved new portable test method and multistage test, stress displacement detection feedback.Key words：shock absorber; the ove

10、rall battery solution servosystem; fatigue tester; negative feedback.濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- III -目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 前言 11.1 減振器的概述.1 1.1.1 減振器的發(fā)展1 1.1.2 減振器的組成及作用2 1.2 汽車減振器疲勞試驗機的基本功能及設(shè)計要求21.2.1 汽車減振器疲勞試驗機的發(fā)展歷史.21.2.2 汽車減振器疲勞試驗機的基本功能.31.2.3 汽車疲勞試驗機的設(shè)計要求.31.3 論文研究的意義4第二章 汽車減振器疲勞試驗機總體設(shè)計步驟.52.1 試驗機結(jié)構(gòu)示意圖的確定.52.2 液

11、壓系統(tǒng)原理圖的確定.52.2.1 選擇液壓回路.52.2.2 組成液壓系統(tǒng)的原理圖的初步確定.62.3 液壓系統(tǒng)的計算和選擇主要的液壓元件.72.3.1 本試驗機的設(shè)計的主要技術(shù)指標(biāo).72.3.2 主要液壓元件的的選擇及設(shè)計.82.3.3 液壓輔助元件的的選擇.132.4 測試系統(tǒng)的確定.14 2.4.1 電液伺服系統(tǒng).142.4.2 位移傳感器和力傳感器.15結(jié)論.16參考文獻.17致謝.18濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 1 -第一章第一章 前言1.11.1 減振器的概述1.1.11.1.1 減振器的發(fā)展自從 20 世紀(jì) 60 年代開始，幾乎每年都有很多項減振器的專利出現(xiàn)，尤其以日本和美國居多，我國自

12、從 1956 年一汽底盤分廠按蘇聯(lián)提供的圖紙仿制出國內(nèi)第一支搖臂式汽車減振器，上海汽車底盤廠按美式汽車減振器式樣仿制出出國內(nèi)第一支筒式汽車減振器后，到 20 世紀(jì) 70 年代基本上全部采用了筒式減振器，如圖 1-1。圖 1-1 筒式減振器筒式減振器有單筒式和雙筒式之分。單式減振器對外界碰上比較敏感，而雙筒式減振器可以阻擋外界的側(cè)面碰傷，目前汽車基本上都采用雙向作用式減振器。 ，這種減振器有以下特點：(1)在懸架壓縮行程減振器阻尼力較小，充分利用彈性元件的彈性來緩和沖擊。(2) 在懸架的伸張行程中，減振器阻尼力較大，以實現(xiàn)迅速減振。(3)當(dāng)汽車和車架的相對速度過大時，減振器應(yīng)當(dāng)能自動加大液流通道

13、截面積，使阻尼始終保持在一定范圍內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。到目前為止，汽車減振器技術(shù)的發(fā)展可以分為三個階段：20 世紀(jì) 60 年代以前濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 2 -是定阻尼參數(shù)減振器階段，而后隨著汽車技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對可調(diào)節(jié)減振器性能認(rèn)識的進一步深入，各式各樣的減振器不斷的涌現(xiàn)，不過其主要焦點集中在控制節(jié)流孔流量的變化方面；隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，到 20 世紀(jì) 80 年代以來，計算機技術(shù)在汽車工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，特別是高級轎車的智能化發(fā)展，光電傳感器及超聲波傳感器在汽車技術(shù)發(fā)展方面發(fā)揮了巨大作用，從而實現(xiàn)減振器特性智能化可調(diào)和時時可調(diào)，有力的解決了汽車乘坐舒適性與操縱安全性的矛盾

14、。到目前為止，以第二階段的研究技術(shù)為基礎(chǔ)，大力研究可調(diào)阻尼減振器，特別聚焦在減振液粘度的可調(diào)性方面。近年來學(xué)者們利用磁流體作為減振液通過控制磁場強度也達到調(diào)整減振器性能的要求，大量的研究表明，以磁流體為減振液的阻尼調(diào)節(jié)性能較電流變流體的調(diào)節(jié)性能為好，但是目前兩種方式都沒能做出令人期待的產(chǎn)品模型，任然處于研究階段，減振器的發(fā)展前景也是非常客觀的。1.1.21.1.2 減振器的組成及作用減振器作為汽車的關(guān)鍵部件，由懸架彈簧和阻尼器組成，減振器要求匹配的好壞對整車的駕駛平穩(wěn)，操作的穩(wěn)定性和舒適性等有重要影響。減振器懸架彈簧能緩和地面對車輛的振動，減小車輛和乘員的慣性力。常見的減振器主要是被動振動，減

15、震效果一般，多用于中小排量的道路摩托車上。目前，較新的減振器多采用半主動減振，他調(diào)整方便，能滿足一定的道路工況，多用于高檔的大排量高速公路賽車和越野車摩托車上面，主動減振性減振器，能適應(yīng)連續(xù)不斷的路面情況，由于制造成本高，目前任然主要應(yīng)用于高檔汽車上。隨著人們生活水平的提高與主要相關(guān)工藝等難關(guān)的攻克，主動減振器將會應(yīng)用于汽車上，是未來高檔汽車減振器的發(fā)展方向。從當(dāng)前社會發(fā)展來看，減振器的需求任然在不斷的擴大，一部汽車如果缺少了減振器就等于是個廢品。但是不同的汽車對配對的減振器的要求不同，車輛行駛時，如果減振器阻力過小，振動將長久持續(xù)，使輪胎接地性差，一旦進入高速行駛時，汽車極容易失去控制造成翻

16、車事故；如果減振器阻力過大，將不可避免產(chǎn)生過大的沖擊力，造成阻尼器原件損壞或妨礙車輪的迅速回彈；如果減振器壓縮阻力大于或等于復(fù)原阻力，在實際使用中車輪會經(jīng)常受到地面的沖擊，尤其當(dāng)汽車駛?cè)氚伎踊蝰傔^凸起物時。阻尼器受壓產(chǎn)生的阻尼力作用與車身，從而對車身形成沖擊，使乘員感到不適。因此，與行駛要求相匹配的減振器極為重要，它能改善車輛行駛的平穩(wěn)性、舒適性、轉(zhuǎn)向操縱性、制動性和安全性等。1.21.2 汽車減振器疲勞試驗機的基本功能及設(shè)計要求1.2.11.2.1 汽車減振器疲勞試驗機的發(fā)展歷史因為工業(yè)制品所遇到的振動幾乎都是隨機振動，所以代替以前的正弦波振動試驗的隨機振動正在加速普及。1990 年出品的振

17、動試驗機【1000 牛頓以上】大約 50%濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 3 -帶有隨機振動控制儀。大型的汽車和部件制造商隨機振動控制儀控制擁有超過了 50%。實際試驗的第一個目標(biāo)理想上是力圖使實驗環(huán)境和試驗環(huán)境一致。實際試驗的第二個目標(biāo)是給出針對下述問題的方法：實際環(huán)境的振動是三軸向同時進行的，而試驗是一個一個地實施的。1990 年三軸同時振動試驗裝置的制造技術(shù)問題被解決了。九十年代的課題是確立試驗標(biāo)準(zhǔn)和降低試驗裝置的生產(chǎn)成本。1.2.21.2.2 汽車減振器疲勞試驗機的基本功能汽車減振器疲勞試驗機原理方框圖，如圖 1-2：圖 1-2 試驗機原理圖汽車減振器試驗機主要應(yīng)用于各個試件的壽命試驗。它主要由主

18、機、液壓源、和控制系統(tǒng)三大部分組成。主機包括液壓缸、機件夾具、力傳感器、位移傳感器等部分組成。是疲勞機的執(zhí)行系統(tǒng)，可以對試件進行加載并由力傳感和位移傳感器將力、位移反饋到控制部分。液壓源是減振器疲勞試驗機的液壓系統(tǒng)，為液壓缸提供具有一定壓力和流量的液壓油，使液壓缸在力循環(huán)和位移循環(huán)控制之下給被測試試件加載，以達到靜態(tài)測力或動態(tài)測力疲勞試驗的目的?？刂撇糠种饕呻娨核欧y、測量傳感器、計算機、打印機及軟件控制系統(tǒng)組成，是減振器疲勞試驗機的操作和指揮系統(tǒng)1.2.31.2.3 汽車疲勞試驗機的設(shè)計要求(1) 試驗機和主機的結(jié)構(gòu)特點及工作原理，主要包括主機動作采用的液壓執(zhí)行元件，個執(zhí)行元件的運動方式、

19、行程、動作循環(huán)、以及動作時間是否需要同步或者互鎖等。(2) 汽車疲勞試驗機對液壓傳動系統(tǒng)的性能要求，主要包括各執(zhí)行元件在各工作階段的承受的壓力、負(fù)載的大小、傳動的平穩(wěn)性、換向定位的精確性以及對系統(tǒng)濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 4 -的效率、溫度等的要求。(3)主機對液壓傳動系統(tǒng)控制技術(shù)的要求。主要包括伺服放大器的抗干擾，顯示器的準(zhǔn)確性，位移和負(fù)載傳感器的靈敏度，計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性(4) 主機的使用條件及工作環(huán)境的要求，如溫度、室溫、震動沖擊過大、是否具有腐蝕、最大承載等情況。1.31.3 論文研究的意義目前國外的減振器生產(chǎn)有著完整的工藝過程，由于注重研發(fā)，產(chǎn)品的種類很多，已形成系列化，跟新?lián)Q代比較快

20、。我國的減振器研究和使用較晚，相比于國外減振器設(shè)計的先進行、科學(xué)性和成熟性，我國的起點相對較低，為了更好的發(fā)展汽車減振器，對汽車減振器疲勞試驗機的性能和測試精度都要有相當(dāng)嚴(yán)格的要求，由于國外企業(yè)技術(shù)的保密，我國汽車減振器疲勞試驗機任停滯在對進口產(chǎn)品的測繪與仿制階段缺乏實質(zhì)性的基礎(chǔ)理論研究和強有力的技術(shù)支撐。我國減振器試驗機行業(yè)迫切要求提高我們的自主開發(fā)能力。本課題擬定在對減振器試驗機的結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計參數(shù)、設(shè)計方法進行理論研究的基礎(chǔ)上，進行針對性的改進設(shè)計。濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 5 -第二章第二章 汽車減振器疲勞試驗機總體設(shè)計步驟2.12.1 試驗機的結(jié)構(gòu)示意圖的確定試驗機采用電液伺服控制，

21、試驗振幅、試驗力、試驗頻率連續(xù)可調(diào)，試件采用四工位裝夾試驗 PC 機進行控制并顯示記錄實驗結(jié)果。主機采用兩點框架結(jié)構(gòu)，作動器下置，位移傳感器內(nèi)置于作動器的活塞內(nèi)。油源設(shè)計考慮調(diào)壓精度，過載保護，油溫控制，噪音等因素。綜上試驗機的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖 2-1：圖 2-1 試驗機的結(jié)構(gòu)示意圖2.22.2 液壓系統(tǒng)原理圖的選定2.2.12.2.1 選擇液壓回路(1)確定供油方式濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 6 -由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖知，系統(tǒng)中的液壓缸在工作時，負(fù)載較大，運行速度比較緩慢而且要求速度均勻平穩(wěn)，考慮到各缸的運行時間，故采用內(nèi)嚙合齒輪泵供油，流量需要按照設(shè)計要求而確定。(2)擬定調(diào)速方式在此類機床液壓系統(tǒng)中，液

22、壓缸的運行速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥，根據(jù)速度負(fù)載的特性，采用可調(diào)節(jié)流閥。這種調(diào)速方式調(diào)節(jié)范圍大，不宜堵塞，通過閥的流量受溫度的影響比較小，內(nèi)漏小，進油腔與出油腔的壓力差小，一般不超過 0.4Mpa.(3)選擇換向與速度換接回路本試驗機選用三位四通電磁換向閥（如圖 2-2）的快慢速換接回路，它的結(jié)構(gòu)簡單，是液壓制系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換元件。利用通電電磁鐵的吸引力推動滑閥閥芯的移動改變油流的通斷，來實現(xiàn)執(zhí)行元件的換向、啟動、停止。圖 2-2 滑閥和液壓缸的組合2.2.22.2.2 組成液壓系統(tǒng)的原理圖的初步確定在主回路初步選定的基礎(chǔ)上，需要在增加一些輔助回路即可組成一個完整的液壓系統(tǒng)，液

23、壓系統(tǒng)原理圖如下所示。如在油箱里放置溫度計 2，以便觀測液壓油的實時溫度，在液壓泵進口設(shè)置一個濾油器 3，在出口設(shè)置一個單向閥，在單向閥出口設(shè)置一個壓力表，以便觀測系統(tǒng)運行時的工作壓力等等。濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 7 -圖 2-3 液壓系統(tǒng)原理圖 1油箱 2溫度計 3網(wǎng)式濾油器 4空氣濾清器 5液位計6冷卻器 7內(nèi)嚙合齒輪泵 8梅花型彈性聯(lián)軸器 9電機10單向閥 11溢流閥 12直動溢流閥 13電接點壓力表 14高壓濾油器 15蓄能器 16可調(diào)節(jié)流閥 17二位二痛換向閥18電液伺服閥 19液壓執(zhí)行元件2.32.3 液壓系統(tǒng)的計算和選擇主要的液壓元件2.3.12.3.1 本試驗機的設(shè)計的主要技術(shù)指標(biāo)

24、濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 8 -(1) 最大試驗力 F=45KN=20KN,精度為 20%Fs1%;max(2) 試驗方式：四工位同時進行試驗；(3) 試驗行程：行程 s (mm)83070100頻率 f (Hz)191065(4) 頻率范圍：0.01Hz 到 20Hz；(5) 試驗波形：正弦波、方波、三角波、隨機波等；(6) 試驗空間：高寬=1200mm750mm；(7) 機架剛度：q12.5N/m.8102.3.22.3.2 主要液壓元件的的選擇及設(shè)計（1）液壓缸主要尺寸的確定 工作壓力的確定本試驗機液壓系統(tǒng)中的壓力需要經(jīng)常變換和調(diào)節(jié)，為了產(chǎn)生所需要的壓力以滿足工作的需求，工作壓力 p 可根據(jù)負(fù)

25、載的大小及機器的類型來初步確定，根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗資料，供油壓力選擇 21Mpa 到 28Mpa 為最佳，現(xiàn)取供油壓力 Ps=28Mpa，負(fù)載壓力按系統(tǒng)效率最高原則確定，為系統(tǒng)供油壓力的三分之二時，可以獲得最佳的系統(tǒng)效率，則液壓缸的工作壓力為 P =2/3Ps=18.6Mpa.L 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定根據(jù)試驗機的工作要求，液壓缸選取雙作用活塞，如圖 2-4：圖 2-4 液壓缸示意圖活塞桿上理論的輸出力 F，等于活塞兩側(cè)有效面積和活塞兩腔壓力差的乘積 F=（-） （p -p ） （2-1）42D2d12則有 D= （2-2）221d-1F4Dpp濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 9 -其中D液壓

26、缸內(nèi)徑d活塞桿直徑F負(fù)載壓力 v活塞的運動速度 p 進油壓力1 p 出油腔壓力2當(dāng)試驗機工作在最大負(fù)載作用下時，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑 D 與活塞桿直徑 d 的關(guān)系，由經(jīng)驗知，適合此類試驗機的設(shè)計要求的可取 d/D=0.8，最大負(fù)載壓力為，進油腔壓力，出油腔壓力取，帶入以上公KN20FmaxMpap6 .181Mpap4 . 02式得：D=m=6.54=65.4mm,26638 . 01104 . 0106 .1814. 3102042-10為了便于采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件，將液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑進行標(biāo)準(zhǔn)化，查表并將液壓缸內(nèi)徑直徑圓整到近似的標(biāo)準(zhǔn)系列（GB234880）直徑 D=70mm;活塞桿直徑 d，

27、按 d/D=0.8 及活塞桿標(biāo)準(zhǔn)系列（GB234880）直徑取 d=56mm.液壓缸的有效作用面積為 A =14cm ，由p22d-D4225.6-742 A =1.075(m )pLpPA63106 .1810203102則，所設(shè)計的液壓缸內(nèi)徑和活塞直徑能滿足使用要求。 液壓缸壁厚和外徑的確定。液壓缸的厚度一般是指剛筒結(jié)構(gòu)最薄處的厚度，是由液壓缸的強度條件來計算的。從材料力學(xué)知識可知，承受壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而不同，一般設(shè)計計算時，可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。此類液壓缸采用薄壁圓筒就可以滿足使用要求，即有液壓缸內(nèi)徑 D 與其壁厚的比值 D/d10。按薄壁圓筒公式可得： （2

28、-3） 2DPy式中液壓缸壁厚（m）D液壓缸內(nèi)徑（m）實驗壓力，一般取工作壓力的 1.25 到 1.5 倍（Mpa） ，取=28Mpa.yPyP濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 10 -剛筒材料的允許應(yīng)力。鍛鋼：=110120Mpa;鑄鐵：=110 110Mpa.取=120Mpa. 將數(shù)值帶入公式可得：m=8.2mm,所以可取液壓缸缸壁厚度=10mm.63610120210701028液壓缸缸體的厚度可由公式：DD+2 (2-4)1帶入數(shù)值得 D70mm+2 10mm=90mm.1 液壓缸缸體長度的確定液壓缸缸體長度，可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)實際工作的最大行程來確定，本試驗機的最大試驗行程為 L=100，并參照液壓缸

29、活塞行程參數(shù)系列標(biāo)準(zhǔn)（GB234980）來選取標(biāo)準(zhǔn)值，取=120mm。L 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求液壓缸主要零件如缸體、活塞、活塞桿、缸蓋的材料和技術(shù)要求見下表：零名稱件 材料主要表面粗糙度技術(shù)要求缸體無縫鋼管：45液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為R 0.20.4am（1）內(nèi)徑用 H8H9 的配合（2）內(nèi)徑圓度圓柱度不大于直徑公差之半（3）缸體與端蓋采用螺紋連接，螺紋采用 6H 級精活塞整體式活塞：45活塞外圓柱表面粗糙度為 R 0.8-a1.6m（1）外徑的圓度、圓柱度不大于外徑公差之半（2）活塞外徑用橡膠密封圈密封時可取配合 f7-f9 配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取 H8活塞桿空心活塞桿：4

30、5桿外圓柱粗糙度為 R 0.8-1.6am（1）材料熱處理：調(diào)質(zhì) 20-25HRC（2）與活塞的連接可采用 H8/h8 配合缸蓋45配合表面粗糙度為 Ra0.8m（1）配合表面圓度、圓柱度不大于直徑公差之半（2）端面對孔軸線的垂直度在直徑 100mm 上不大于 0.04mm（2）確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格及電動機的選擇 確定泵的工作壓力?？紤]到泵在工作中進油管路有一定的壓力損失，所以泵濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 11 -的工作壓力為P =ppp1式中 P 液壓泵的最大工作壓力p液壓缸的最大工作壓力1p進油管中的壓力損失，本試驗機取 0.4Mpa.pP =(28+0.4)Mpa=28.4Mpa

31、ppp1上述計算所得的 P 是系統(tǒng)的靜壓力，考慮到系統(tǒng)在各個工作的過度階段會出現(xiàn)p動態(tài)的壓力往往超過靜壓力。另外考慮到一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力（1.251.6）Mpa.在本試驗機中，=1.25 P =35.5Mpa.np npp油泵的實際輸出流量的確定。負(fù)載流量 Q=*2f （2-5）pAwX0pAwX0式中 A 液壓缸的有效作用面積pX 振幅，最大時取 X =L0021 f試驗頻率所以最大負(fù)載流量為 Q=*2fmaxpAwX0pAwX0 =1.4310514. 3205. 0=1.703m /s101.3Lmin;3103因此油泵的實際輸出流量 Q Q,選擇排量為

32、 V=63ml/r 的內(nèi)嚙合齒輪泵，pmax電動機轉(zhuǎn)速取 n =1450r/min,油泵的效率根據(jù)實際情況，可選取=0.9。所以油泵pvp的實際輸出流量由公式Q =V n （2-6）ppvp計算出，即Q =V n=63 L/min =82.2L/min.ppvp3109 . 01450有蓄能器補充不足部分 QQ =（101.3-82.2）L/min20 L/min。maxp濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 12 -理論上，Q = Q即可。p2max 選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上計算，并查閱相關(guān)手冊，現(xiàn)選用 QX43025 內(nèi)嚙合齒輪泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量 V=63ml/r，泵的額定壓力 p =40Mpa

33、,電機轉(zhuǎn)速為nn =1450r/min，總效率。p7 . 0與液壓泵相匹配的電動機的選擇根據(jù)電機功率公式 P= （2-7）vppnVsP帶入數(shù)值可得電機功率：P=kw=47.4kw.查閱電動機產(chǎn)品樣本，選用vppnVsP9 . 06011063102866Y180M4A 型電動機，其額定功率為 55kw,額定轉(zhuǎn)速為 1450r/min.（3）液壓閥的選擇。根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)原理圖，按通過元件的最大流量來選擇液壓輔助元件的規(guī)格。壓力控制閥的選擇在液壓系統(tǒng)控制中，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力的大小或利用壓力作為信號來控制其他動作的液壓閥，統(tǒng)稱為壓力控制閥，簡稱壓力閥。其利用作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的

34、原理工作，這兩種力的大小關(guān)系使閥處于不同的工作狀態(tài)。本試驗機液壓系統(tǒng)中，采用溢流閥。溢流閥是通過閥口的溢流使被控制系統(tǒng)或回路壓力維持恒定，實現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓的作用，其有兩個重要的靜態(tài)特性：壓力流量特性和啟閉特性。1) 壓力流量特性，壓力流量特性又被稱為溢流特性，表征溢流量與進口壓力的變化情況，機我們說的穩(wěn)壓性能。理想的溢流特性曲線應(yīng)是一條平行與流量坐標(biāo)的直線，即進油壓力 p 達到調(diào)壓彈簧所確定的壓力后立即溢流，且不管溢流量的多少，壓力始終保持恒定；2) 啟閉特性，溢流閥開啟和閉合的全過程稱為啟閉過程。由于溢流閥的閥芯在使用過程中受到摩擦力的作用，閥口大小和關(guān)小時的摩擦力方向剛好相反，因此閥在

35、工作時，不可避免地會出現(xiàn)粘滯現(xiàn)象，使閥在開啟和閉合是會產(chǎn)生特性差異。為保證溢流閥的使用要求，一般規(guī)定開啟比應(yīng)小于 90%。在此液壓系統(tǒng)中，選擇節(jié)流閥的有點很多，主要體現(xiàn)在：調(diào)節(jié)范圍大，壓力波動小，動作靈敏，過流能力大，噪聲小。除此之外還可以作為安全閥使用，對系統(tǒng)起濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 13 -到過載保護，作為背壓閥，接在系統(tǒng)的回油路上，行程一定的回油阻力，改善執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性，還可以是系統(tǒng)實現(xiàn)遠程調(diào)壓或是系統(tǒng)卸荷。所以該系統(tǒng)選取代號為 DB101-5 31.5 溢流閥和代號為 DBDS6K10/30 直動溢流閥，能滿足使用要求。流量控制閥的選擇流量控制閥是通過改變閥口通流面積的大小或通流通道

36、的長短以改變液阻來控制通過閥的流量，達到調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動速度的目的。本試驗機對流量控制閥有嚴(yán)格的設(shè)計要求：必須有較大的流量調(diào)節(jié)的范圍，而且流量調(diào)節(jié)要均勻穩(wěn)定；當(dāng)前后壓差發(fā)生變化時，通過閥的流量變化量要小，以確保負(fù)載運動的穩(wěn)定性；油溫變化對通過閥的流量影響要?。灰毫魍ㄟ^全開閥時，壓力損失要小；當(dāng)閥口全部關(guān)閉時，閥的泄漏量要?。粚κ褂谜邅碚f，閥的調(diào)節(jié)應(yīng)該輕便而且準(zhǔn)確。根據(jù)以上要求，本試驗機選擇可調(diào)節(jié)流閥，其代號為 Q30，可滿足使用要求。方向控制閥的選擇液壓系統(tǒng)中，油液的流動方向或油路通與斷的控制閥稱為方向控制發(fā)。單向閥的選擇：單向閥一般裝在泵的出油口出，為了實現(xiàn)油液的單向流動，防止系統(tǒng)中的液壓沖

37、擊影響泵的工作以及系統(tǒng)停止工作時，系統(tǒng)油液經(jīng)泵倒流回油箱，并且還可以用來分隔油路，防止油路間的干擾。其型號為 S20A20/2 M33X1.5 的單向閥。換向閥的選擇：換向閥是利用閥芯與閥體間的相對運動來使油路通斷或改變方向的液壓元件，根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖可知，在溢流閥的出口出設(shè)置一個二位二通換向閥，對系統(tǒng)起到一個保護的作用，其型號為 3WE5B6.0/G24NZ5L。為了便于系統(tǒng)實現(xiàn)自動化的控制，并能控制液壓缸的運動方向，由于系統(tǒng)的流量要求不是很大，選擇一個三位四通的電液伺服閥符合此試驗機的設(shè)計功能，其代號為4WE6E50/OAG24。相應(yīng)的選擇與其對應(yīng)的液位控制器繼電器的型號為 YKJD24

38、-300，能滿足使用要求。2.3.32.3.3 液壓輔助元件的的選擇（1）蓄能器蓄能器又稱為蓄壓器、儲能器，是一種能把液壓能儲存在耐壓容器里，待需要時再將其釋放出來的裝置。在液壓系統(tǒng)中能儲存能量，保持系統(tǒng)的壓力恒定，并且能夠緩沖和吸收壓力脈動，在緊急時刻還可以作為應(yīng)急動力源使用。本系統(tǒng)中選擇氣囊式蓄能器，其型號為 NXQ-0.63/100。（2）過濾器為了保障液壓系統(tǒng)的正常工作，保持液壓油的清潔，是必不可少的重要條件。液壓油中難免回油這樣或者那樣的污染物，這些污染物顆粒會使元件相對運動的表面加速磨損、劃傷甚至卡死或者賭賽細(xì)小通道，影響工作的穩(wěn)定性，使液壓閥失靈，系統(tǒng)產(chǎn)生故障。液壓元件對油中雜質(zhì)

39、敏感程度的要求過濾精度高，不同液壓系統(tǒng)中對油的精度要求不同，系統(tǒng)壓力不同時過濾精度要求也不同。為了保護油泵，需要濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 14 -在吸油管上安裝一個網(wǎng)式濾油器，其結(jié)構(gòu)簡單，通油能力大，但過濾差，其代號為WU-40X180。（3）管件油管內(nèi)徑一般可參照選用的液壓元件的接口尺寸而定，也可以按油路管路允許的流速進行計算。參照內(nèi)嚙合齒輪泵 QX43-025 吸油口的連接尺寸，取進出油口的內(nèi)徑 d 為 42mm.（4）油箱與熱交換器及儀表附件油箱及儀表附件油箱是儲存液壓系統(tǒng)工作介子的容器，同時還具有散熱、沉淀污物、析出油液中滲入的空氣和作為安裝平臺等作用。油箱的結(jié)構(gòu)一般為方形，泵的進油管和系統(tǒng)

40、的回油管應(yīng)插入最低油面一下，以防卷吸空氣和回油中沖減產(chǎn)生的氣泡?；赜拖湫枨谐?45 度的斜口并面向箱壁；吸油管和回油管之間需要用隔板隔開，以增加循環(huán)距離和改散散熱效果。隔板高度一般不低于油面高度的 3/4；閥的泄油管口應(yīng)在液面之上，以免產(chǎn)生背壓；液壓泵的泄油管則應(yīng)引人液面之下，以免吸入空氣；在開式油箱的上部通氣孔上必須配置兼作注油口的空氣濾清器，還應(yīng)裝溫度計，以便觀察系統(tǒng)的油溫情況；為了便于放油，箱底一般做成斜面，在最低處放油口，安裝放油裝置；應(yīng)考慮清洗換油的方便，設(shè)置清晰孔，以便于郵箱底部沉淀物的定期清洗；為了能觀測油箱中液面的高度，必須設(shè)置液位計。油箱壁應(yīng)涂耐油防銹涂料。 冷卻器在液壓系統(tǒng)

41、中，為了使系統(tǒng)的油壓保持在一定范圍內(nèi)，需要安裝冷卻裝置，本系統(tǒng)中采用水冷式冷卻器。綜上，系統(tǒng)所選定的液壓元件如下表：序號元件名稱代號序號元件名稱代號1高壓濾油器QU-H100X3BP10溢流閥DB101-5 31.52內(nèi)嚙合齒輪泵QX43-02511電接點壓力表100(M22X1.5)3單向閥S20A20/2(M33X2)12電接點溫度計4直動溢流閥DBDS6K10/3013單向閥S25A1/25節(jié)流閥Q3014液位繼電器YKJD24-3006二位二通換向閥3WE5B6.0/G24N25L15空氣濾清器QUQ2-20 2.57液位計YWZ-35016吸油濾油器WU-160X80-J8截止球閥D

42、Y2517冷卻器ZLQGW-A2.02L9三位四通換向閥4WE6E50/OAG24濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 15 -2.42.4 測試系統(tǒng)的確定 2.4.12.4.1 電液伺服系統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)是一種由電信號處理裝置和液壓動力機構(gòu)組成的反饋控制系統(tǒng)，通過信號的反饋信號的傳輸，來改變液壓缸的運動方向，實現(xiàn)自動化控制的一種裝置。本試驗機采用電液伺服系統(tǒng)，多功能全方位的檢測反饋測試系統(tǒng)，能對減振器的工作性能和疲勞性能有很好的檢測和改進有效的分析。同時可以把反饋與檢測的各個信息輸入計算機里進行多元化數(shù)據(jù)分析，通過其工作的性能頻譜來直觀的反應(yīng)工作的狀況。其軟件可以采用 Windonws 平臺下的虛擬儀器技術(shù)，操

43、作方便,可以實時測量顯示波形的上下幅值,可以實時的進行掃頻,掃幅控制,方便的觀察試件的幅頻特性,虛擬示波技術(shù)可以實時的顯示每組試驗波形,實時的存儲試驗波形等功能。而且液壓實驗機可以良好的實現(xiàn)減振器疲勞實驗，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，原理明確。2.4.22.4.2 位移傳感器和力傳感器 （1）力傳感器當(dāng)進行試驗時，試件受到的壓力可以通過力傳感器傳回顯示器，并輸出測試結(jié)果。該系統(tǒng)采用電阻式應(yīng)變傳感器，電阻式傳感器由兩個幾部分組成，及彈性元件和應(yīng)變片。彈性元件在被測試物理量作用下，產(chǎn)生一個與它成正比的應(yīng)變，然后用應(yīng)變片作為傳感器元件將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化。在經(jīng)過相應(yīng)的測量放大電路轉(zhuǎn)換成電壓量輸出。用這種工作

44、原理可以檢測力、壓力、扭矩等物理量。該系統(tǒng)選用輪輻式力傳感器，其中可以是十字架梁式，這種形式中輪輻相當(dāng)于兩個或兩個以上的梁交叉疊加，可以提高梁的穩(wěn)定性和剛度，在試驗機中由于它的外形高度低而常采用這種結(jié)構(gòu)。選用 PSD-10tSJT 負(fù)荷傳感器。（2）位移傳感器位移傳感器是采用的美國的磁致伸縮式位置傳感器，所選擇傳感器輸出的信號為電壓信號。傳感器電路精度高，地噪音和高抗干擾能力，低漂移及高穩(wěn)定性。選用WYDC-75D（,精度0.3%，%C20） ，其主要功能是不須一分鐘既可替換軸心的敏感元件，可降低停機時間、避免液體外流及防止系統(tǒng)污染。濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 16 - 結(jié) 論試驗機采用電液伺服系統(tǒng)，

45、多功能全方位的檢測反饋測試系統(tǒng)，能對減振器的工作性能和疲勞性能有很好的檢測和改進有效的分析。同時可以把把反饋的與檢測的各個信息輸入計算機里進行多元化數(shù)據(jù)分析，通過其工作的性能頻譜來直觀的反應(yīng)工作狀況。其軟件可以采用 Windonws 平臺下的虛擬儀器技術(shù)，操作方便，可以實時測量顯示波形的上下幅值，可以實時的進行掃頻，掃幅控制，方便的觀察試件的幅頻特性，虛擬示波技術(shù)可以實時的顯示每組實驗的波形，實時的儲存試驗波形等功能。該減震器液壓試驗機實現(xiàn)了新型的便攜的實驗方法，同時進行多工位實驗，應(yīng)力位移實時檢測反饋，為將來汽車減振器性能提高有很大的作用。隨著中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，汽車的生產(chǎn)量將會進一步加大，

46、減振器的發(fā)展勢頭也會越來越猛，對減振器的要求也會越來越高，而試驗機是實現(xiàn)這個目標(biāo)的更好的解決方法。濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 17 -參 考 文 獻1 王天利,田孝軍,王凱,佟春明. 電液伺服減振器性能試驗臺負(fù)載特性研究J，機床與液壓, 2003,(04)2 單春賢,仲敏波,吉恒松,邵霞. 摩托車筒式減震器液壓阻尼特性的模擬與仿真J，江蘇大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2007,(01). 3 胡玲鳳,李耀明. 車輛減振器速度臺試驗系統(tǒng)設(shè)計J,機械設(shè)計與制造, 2006,(08). 4 蔡家明. 液壓減振器阻力特性的非線性模擬及分析J,上海汽車, 1997,(06). 5 張文,鄧楚南. 筒式液力減振器性能

47、模擬仿真技術(shù)的發(fā)展J,專用汽車, 2006,(12).6 樊友權(quán). 高速列車減振器試驗臺的研制D,西南交通大學(xué), 2004. 7 王萬英. 汽車懸架減振器電液伺服試驗臺的研制D,西華大學(xué), 2006. 8 何國華. 減振器試驗臺液壓及測控系統(tǒng)研究D,中南大學(xué), 2006. 9 萬杰. 汽車減振器電液伺服試驗臺的研制及測控系統(tǒng)開發(fā)D,西華大學(xué), 2008. 10 姚晶晶. 電液伺服試驗臺測控系統(tǒng)開發(fā)及減振裝置性能研究D,西華大學(xué), 2010.11 儲健,孫曉磊. 汽車減振器動剛度測試系統(tǒng)的研究J,機床與液壓, 2009,(01). 12 王笛,張冰蔚. 基于 LabVIEW 的減震器測試軟件J,

48、機械設(shè)計與制造, 2009,(08). 13 王文燕,張冰蔚. 摩托車減震器外特性模擬仿真及虛擬儀器測試系統(tǒng)設(shè)計J,摩托車技術(shù), 2007,(06).14 Steve Hankel，Marshall Begel. Design of a Hydraulic Bending MachineJ ,United States Department of Agriculture, FPL-GTR-148.15 T. E. MATIKAS. Specimen Design For Fatigue Testing At Very High FrequenciesJ, 2001 Academic Press

49、, Received 14 August 2000, and in,nal form 19 April 2001.濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計- 18 -致 謝經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設(shè)計基本完成了,有必要回顧一下我的畢業(yè)設(shè)計過程。在畢業(yè)設(shè)計的實踐中，我學(xué)到很多有用的知識，也積累了不少寶貴的經(jīng)驗。在此我要特別感謝我的指導(dǎo)老師，感謝老師對我不厭其煩的細(xì)心指點。楊老師首先不辭辛苦地帶領(lǐng)我們到各地工廠參觀實習(xí)；當(dāng)我迷茫于眾多的資料時，他又為我提綱挈領(lǐng)，梳理脈絡(luò)，使我確立了本文的框架。論文寫作中，每周都能得到楊老師的指點。從框架的完善，到內(nèi)容的擴充；從行文的用語，到格式的規(guī)范，楊老師都嚴(yán)格要求，力求完美。楊老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的工作方法給了我極大的幫助和影響。導(dǎo)師淵博的學(xué)識、一絲不茍的治學(xué)態(tài)度、高尚的品格和注重實效的工作作風(fēng)，使學(xué)生受益匪淺。幾個月來，導(dǎo)師在我的學(xué)習(xí)、課題研究工作及生活上給予的親切關(guān)懷，使我終生難忘。在此論文完成之際，謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師表示最誠摯的感謝和最崇高的敬意!我在課題研究過程中還得到濟南輕騎集團技術(shù)人員的幫助，在此表示感謝。同時，還要感謝濟南大學(xué)機械工程學(xué)院各位老師對我完成學(xué)業(yè)和學(xué)位論文給予的大力支持和幫助。最后，感謝我的家人，感謝他們多年來對我學(xué)習(xí)的理解、支持和期盼。