變速器扭矩測(cè)量及其標(biāo)定裝置設(shè)計(jì)（有cad圖）帶CAD圖

變速器扭矩測(cè)量及其標(biāo)定裝置設(shè)計(jì)（有cad圖）帶CAD圖,變速器,扭矩,測(cè)量,及其,標(biāo)定,裝置,設(shè)計(jì),cad 1變速器扭矩測(cè)量及其標(biāo)定裝置設(shè)計(jì)變速器扭矩測(cè)量及其標(biāo)定裝置設(shè)計(jì)摘 要本說(shuō)明書(shū)主要是設(shè)計(jì)變速器一軸扭矩測(cè)量及標(biāo)定裝置，而扭矩傳感器的選擇和傳輸方式的選擇是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。扭矩傳感器選擇了電阻應(yīng)變片式，傳輸方式選擇了軸通式，而四個(gè)應(yīng)變片接成全橋，然后引出線接到四個(gè)集流環(huán)上，集流環(huán)與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，電信號(hào)再通過(guò)電刷（設(shè)計(jì)成起落架式電刷，為了減少磨損）傳輸給 PCM 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?？紤]到該設(shè)備所用的領(lǐng)域，對(duì)應(yīng)變片處的直徑進(jìn)行了計(jì)算，額定扭矩小于 100N.m 的變速器一軸均可測(cè)量。本次設(shè)計(jì)參考了以往的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了改進(jìn)，后邊附有相關(guān)內(nèi)容的參考文獻(xiàn)和附錄。由于設(shè)計(jì)過(guò)程中貫穿了三化，大大的提高了其使用壽命和維修性。標(biāo)定裝置的設(shè)計(jì)主要考慮到如何加載的問(wèn)題，選擇了一端用花鍵連接并用螺栓固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，另一端用花鍵連接并與加載杠桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)這種方式產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，并測(cè)試其軸的扭矩，繪制標(biāo)定曲線。關(guān)鍵詞：應(yīng)變片式扭矩傳感器，集流環(huán)，PCM3132 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，標(biāo)定裝置2DESIGN OF A TRANSMISSION SHAFT TORQUEMEASUREMENT AND CALIBRATION DEVICEABSTRACTSummary of the manual transmission design is a shaft torque measurement and calibration equipment home, and torque sensor choice and the choice of the transmission mode of this design is the key. Torque Sensor choose strain gage type, the choice of the transmission mode shaft formula, and then four strain gauge make full bridge, then connect leading-out wire to four slip rings. Slip rings rotate with the axis. Electric signal transmitted to the PCM data acquisition system through brush. Taking into account the equipment used in the fields of the strain gauge the diameter, Rated torque less than 100 Nm fixation of a transmission shaft can be measured. The design references the previous design, and has an improvement, afterward with the relevant content of the references and appendices. As the design process through the three and greatly improved its service life and maintainability. Calibration device design mainly to the problem of how to feed one-end connected with spline and fixed on experimental stage with bolt and the other connected to spend bond with the loading lever rotation together, in this way have reversed, and test its axis torque, Drawing calibration curve.Key words: strain gages-torque sensor, slip ring, PCM3132 data acquisition system, calibration device目目 錄錄3第一章第一章 前言前言. .1第二章第二章 概述概述 .3第三章第三章 扭矩傳感器方案分析扭矩傳感器方案分析 .4 3.1 用電力測(cè)功器測(cè)扭矩. 43.1.1 直流電力測(cè)功器測(cè)量扭矩. 43.1.2 交流電力測(cè)功器測(cè)量扭矩. 53.1.3 電渦流測(cè)功器測(cè)量扭矩. 5 3.2 用扭矩儀測(cè)扭矩. . 63.2.1 電阻應(yīng)變片式扭矩儀. 63.2.2 相位差扭矩儀. 93.2.3 頻閃觀測(cè)式扭力計(jì). 103.2.4 鋼弦式扭矩儀. 11 3.3 輔助裝置. 123.3.1 傳輸裝置分析.12 3.3.2 數(shù)據(jù)分析與采集系統(tǒng).12第四章第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)分析. . .14 4.1 零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算.144.1.1 離合器軸上貼應(yīng)變片處直徑的確定.144.1.2 離合器軸和變速器一軸矩形花鍵連接長(zhǎng)度的計(jì)算.14 4.1.3 一軸上薄弱截面強(qiáng)度校核計(jì)算.15 4.1.4 電橋輸出電壓的計(jì)算.15 4.1.5 標(biāo)定裝置力和扭矩曲線圖.164.2 零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工工藝性分析.18 4.2.1 測(cè)量裝置.18 4.2.2 標(biāo)定裝置.18第五章第五章 結(jié)論結(jié)論. .20參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).21致謝致謝.22第一章 前 言4本次設(shè)計(jì)的課題是變速器扭矩測(cè)量及其標(biāo)定裝置設(shè)計(jì)，課題類(lèi)型屬于工程設(shè)計(jì)，課題來(lái)源科學(xué)研究。目前對(duì)汽車(chē)的性能要求越來(lái)越高，檢驗(yàn)和試驗(yàn)是一項(xiàng)必不可少的程序，也是一項(xiàng)很重要的環(huán)節(jié)。對(duì)一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，首先要獲取信息，并且要求選出有用的信號(hào)，而無(wú)用的被過(guò)濾掉，恰恰傳感技術(shù)能執(zhí)行和替代其任務(wù)。為了更好的采集和分析被測(cè)信號(hào)，需要放大，調(diào)質(zhì)，解調(diào)等一系列環(huán)節(jié)。變速器扭矩測(cè)量?jī)x就是通過(guò)這種方式設(shè)計(jì)的，即將非電量信號(hào)（扭矩）變成電量信號(hào)，通過(guò)對(duì)電量信號(hào)的分析和處理，最后達(dá)到測(cè)量扭矩的目的。測(cè)試系統(tǒng)的意義不僅可以用來(lái)做檢驗(yàn)儀器，還可以用來(lái)做研究設(shè)計(jì)的輔助工具，是其具有很強(qiáng)的實(shí)踐性意義。國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)計(jì)（或同類(lèi)研究）的概況：（1）使用單片機(jī)的扭矩測(cè)量系統(tǒng) 其組成單元：?jiǎn)纹瑱C(jī)，磁電式扭矩傳感器和簡(jiǎn)單的電路其實(shí)現(xiàn)對(duì)扭矩的測(cè)量，其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，抗干擾，精度高等。（2）使用測(cè)扭器 它是通過(guò)兩個(gè)連軸器將其連接到要測(cè)量的軸系中進(jìn)行軸扭矩的測(cè)量，目前有兩種方案。測(cè)扭器 一段已知軸的直徑和彈性摸量的軸，將應(yīng)變片貼在它的側(cè)面，通過(guò)應(yīng)變片的應(yīng)變計(jì)算出傳遞扭矩的大小。測(cè)扭器 一段軸通過(guò)測(cè)量?jī)啥说淖冃尾顏?lái)確定傳遞扭矩大小，軸的兩端有齒圈/盤(pán)，齒盤(pán)外廁有電磁線圈，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)齒盤(pán)和線圈之間的磁場(chǎng)會(huì)有正弦的信號(hào)輸出，校準(zhǔn)時(shí)記錄已知扭矩和測(cè)扭器兩端齒盤(pán)產(chǎn)生信號(hào)的相位差，構(gòu)成校準(zhǔn)曲線，使用中，設(shè)備自動(dòng)讀出相位差，通過(guò)校準(zhǔn)曲線與扭矩量聯(lián)系，這樣就測(cè)出了扭矩。（3）扭矩測(cè)量設(shè)備的發(fā)展 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)頻繁出現(xiàn)用靜力學(xué)難以解釋的重大軸斷裂事故，由于缺乏當(dāng)時(shí)工況的動(dòng)態(tài)參數(shù)記錄，給事故分析和責(zé)任判定造成了很大的困難，隨著技術(shù)的進(jìn)步和機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造運(yùn)行的完備化需求，扭矩測(cè)量及其信號(hào)傳輸越來(lái)越成為當(dāng)務(wù)之急。其中信號(hào)傳輸?shù)闹饕騼蓚€(gè)方向發(fā)展，模擬式傳輸，數(shù)字式傳輸，故扭矩測(cè)量設(shè)備具有很大的發(fā)展前景。（4）扭矩測(cè)量設(shè)備在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題：在搜集和接受信號(hào)時(shí)，精確地判斷出信號(hào)的真實(shí)性，即將有用的信號(hào)傳輸處理和顯示設(shè)備中，無(wú)用的信號(hào)5過(guò)濾掉，故要有較好的抗干擾裝置。設(shè)計(jì)的總體內(nèi)容及其步驟：傳感技術(shù)及其該設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容的概述；各部分方案分析；主要設(shè)備參數(shù)的計(jì)算；主要結(jié)構(gòu)元件的分析；總裝圖布局繪制；總結(jié)及其心得體會(huì)等。本設(shè)計(jì)參考了以往的設(shè)計(jì)，并進(jìn)一步的改進(jìn)，使其設(shè)計(jì)更加的完善，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中貫穿了三化：標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系列化。此系統(tǒng)具有良好的更換性和和實(shí)用性。設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了指導(dǎo)老師和同學(xué)們的幫助，在此一并表示感謝。由于本人設(shè)計(jì)的水平有限，設(shè)計(jì)過(guò)程中不可避免出現(xiàn)錯(cuò)誤和疏漏，懇請(qǐng)指導(dǎo)老師以及審批老師給予批評(píng)和指正。第二章第二章 概概 述述變速器扭矩測(cè)量及其標(biāo)定裝置設(shè)計(jì)是用來(lái)測(cè)量變速器第一軸的扭矩以及轉(zhuǎn)速，6如果安裝有輔助計(jì)算功率的設(shè)備，還可以測(cè)量功率。設(shè)計(jì)該裝置的目的是：為了在變速器工作的情況下，能夠保證軸的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)軸之前可以做一個(gè)樣本，然后通過(guò)該設(shè)備進(jìn)行模擬測(cè)量，是否達(dá)到其要求，保證其后期使用過(guò)程中不出現(xiàn)質(zhì)量缺陷；可以當(dāng)研究設(shè)計(jì)軸的輔助工具；也可以做檢驗(yàn)工具。該裝置的轉(zhuǎn)速要求不得超過(guò) 2500r/min。對(duì)該裝置提出如下要求：（1）測(cè)量過(guò)程中要保證其信號(hào)不失真，靈敏度要高 ；（2）測(cè)量過(guò)程中對(duì)外界的抗干擾性能好，即要有屏蔽，隔離，干擾，抑制裝置；（3）測(cè)量時(shí)，工作電流不得超過(guò) 25mA（靜態(tài)） ，動(dòng)態(tài)時(shí)不得超過(guò)75100mA；（4）該裝置工作時(shí)應(yīng)注意環(huán)境溫度（范圍-4080）最好保持在 20，并且溫度對(duì)測(cè)量影響很大，要有補(bǔ)償與修正措施，故應(yīng)變片采用全橋式連接；該裝置要進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)分析，使系統(tǒng)保證測(cè)量工程中穩(wěn)定，所得圖形不失真，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；（5）具有良好的線性度，高的重復(fù)度，滯后性底等；應(yīng)用的范圍廣，并且滿足要求的情況下，輪廓尺寸和質(zhì)量小，制造成本低，維修方便，操作輕便等要求。該裝置主要有測(cè)扭傳感器，實(shí)驗(yàn)臺(tái)，數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)（PCM3132） ，以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。扭矩測(cè)量?jī)x按扭矩處理的方式分為兩大類(lèi)：平衡式（也叫吸收型） ，它是用水，電，空氣等制動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)的功率輸出軸，同時(shí)吸收它的扭矩；傳遞型 它是根據(jù)動(dòng)力機(jī)輸出功率時(shí)，傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)情況來(lái)測(cè)定扭矩的。它有機(jī)械式的，電的和光學(xué)的等不同形式。計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的嫻熟以及單片機(jī)等的發(fā)展，扭矩測(cè)量正在向智能化方向發(fā)展。第三章第三章 矩扭傳感器方案分析矩扭傳感器方案分析測(cè)定扭矩通常用扭矩儀進(jìn)行。根據(jù)扭矩的處理方法，扭矩儀分為兩大類(lèi)：7平衡式（也叫吸收型） ，它是用水，電，空氣等制動(dòng)動(dòng)力機(jī)的功率輸出軸，同時(shí)吸收它的扭矩。傳遞型，它是根據(jù)動(dòng)力機(jī)械輸出功率時(shí)，傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)情況來(lái)測(cè)定扭矩。有機(jī)械式，電的和光學(xué)的等不同形式。3.1 用電力測(cè)功器測(cè)扭矩3.1.13.1.1 直流電力測(cè)功器測(cè)量扭矩直流電力測(cè)功器測(cè)量扭矩它實(shí)際上是一臺(tái)直流電機(jī)，如圖 3-1 所示(來(lái)源于非電量電測(cè)工程手冊(cè))，與一般直流電機(jī)的區(qū)別是：定子繞組及外殼并非固定不動(dòng)，而是支承在軸承之上可以轉(zhuǎn)動(dòng)。工作時(shí)被測(cè)動(dòng)力機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與測(cè)功器相連，測(cè)量時(shí)測(cè)功器作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)給定子繞組激勵(lì)，動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，則在定子的磁場(chǎng)中，產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的阻力矩 M ，要維持轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，就必須克服這個(gè)力矩。圖2-1 直流電力測(cè)功器圖 3-1 直流電力測(cè)功器由于定子及外殼是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此阻力矩 M 使外殼沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生擺動(dòng)，大小等于 M 的擺動(dòng)力矩被安裝于外殼凸緣上的測(cè)力計(jì)所平衡。另外，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)中由于軸承的摩擦及空氣阻力，尚有一個(gè)微小的摩擦力矩，動(dòng)力機(jī)輸出軸的輸出力矩為 M=M + M”。同樣被外殼凸緣上的測(cè)力計(jì)所平衡。因此輸出力矩的測(cè)力計(jì)測(cè)得。直流電力測(cè)功器的優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)速和負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，工作穩(wěn)定，測(cè)量精度高，負(fù)荷特性好，便于自動(dòng)化和程序控制；它還可作為一個(gè)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。8多用于測(cè)定內(nèi)燃機(jī)的扭矩和功率。其缺點(diǎn)：測(cè)功器的電能不能利用而消耗在負(fù)荷電阻上。對(duì)于大功率內(nèi)燃機(jī)長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性較差。3.1.23.1.2 交流電力測(cè)功器測(cè)量扭矩交流電力測(cè)功器測(cè)量扭矩用交流電力測(cè)功器制動(dòng)或驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，其制動(dòng)或驅(qū)動(dòng)力矩是這樣產(chǎn)生的：當(dāng)測(cè)功器調(diào)到某一轉(zhuǎn)速 n1 時(shí)，它具有持續(xù)在等速旋轉(zhuǎn)的特性。故當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)剛要使轉(zhuǎn)速提高到 n1 以上時(shí)，測(cè)功器就使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有下降的趨勢(shì)，測(cè)功器的定子沿發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向擺動(dòng)，所吸收的扭矩可由外殼的測(cè)力計(jì)測(cè)得。反之，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速要降低到 n1 以下時(shí)，測(cè)功器就有使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增高的傾向，定子向發(fā)動(dòng)機(jī)相反的轉(zhuǎn)向擺動(dòng)。測(cè)力計(jì)測(cè)出驅(qū)動(dòng)扭矩。吸收或驅(qū)動(dòng)扭矩的大小，與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和測(cè)功器轉(zhuǎn)速 n1 之間的差值成正比。為了能用一個(gè)測(cè)量吸收扭矩和驅(qū)動(dòng)扭矩，而且指針總向一個(gè)方向擺動(dòng)，在定子外殼力臂頂端與測(cè)力計(jì)之間裝有 H 型鉸鏈機(jī)構(gòu)。交流電力測(cè)功器的特點(diǎn)：可用普通三相交流電源供電，并吸收發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷而發(fā)出電力輸送給原來(lái)的電源。所以經(jīng)濟(jì)性，操縱簡(jiǎn)單，只要簡(jiǎn)單地操縱速度調(diào)節(jié)器，即可制動(dòng)或驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，測(cè)定也比較方便。其缺點(diǎn)：具有速度特性，對(duì)于往復(fù)史內(nèi)燃機(jī)，因瞬時(shí)扭矩在不斷變化，容易損壞發(fā)動(dòng)機(jī)與測(cè)功器之間的聯(lián)軸器，測(cè)試時(shí)指針的擺動(dòng)一般也較大。3.1.33.1.3 電渦流測(cè)功器測(cè)量扭矩電渦流測(cè)功器測(cè)量扭矩它主要由轉(zhuǎn)子和定子組成。當(dāng)給激磁線圈通以交流電時(shí)，在轉(zhuǎn)子與鐵心間隙處就有磁力線通過(guò)。該間隙的磁通分布是：在轉(zhuǎn)子磁頂處的磁通密度大，而通過(guò)齒根處的磁通密度則很小。當(dāng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，則在此時(shí)磁通就減少。由電磁感應(yīng)定律可知，此時(shí)將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電勢(shì)力圖阻止磁通的減少，于是就有電渦流產(chǎn)生。P 力使定子轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)與定子相連的力臂引入稱(chēng)量機(jī)構(gòu)（測(cè)力計(jì)） ，便可進(jìn)行扭矩的測(cè)量。電渦流測(cè)功器測(cè)量扭矩的特點(diǎn)：精度高振動(dòng)小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速及功率的測(cè)量范圍寬，轉(zhuǎn)速自 100025000r/min 甚至更高，功率可達(dá)到 4474kw：激磁電流只需變動(dòng)數(shù)安培就可自由控制吸收扭矩，可比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此，作為發(fā)動(dòng)9機(jī)程序控制預(yù)定規(guī)范運(yùn)轉(zhuǎn)以及耐久試驗(yàn)用無(wú)人運(yùn)轉(zhuǎn)裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)模擬試驗(yàn)等的吸收負(fù)荷裝置是很合適的。但這種測(cè)功器測(cè)量扭矩只能消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的功率而不能發(fā)出電力，也不能作為電動(dòng)機(jī)倒拖發(fā)動(dòng)機(jī)。3.2 用扭矩儀測(cè)扭矩扭矩儀的基本工作原理，是通過(guò)測(cè)量動(dòng)力機(jī)械輸出軸，中間軸或特殊的聯(lián)軸節(jié)，在扭矩作用下的變形，由變形的大小來(lái)決定扭矩值由材料力學(xué)可知，在圓軸上扭矩為 M 時(shí)，其表面的剪應(yīng)力為 WnM /在彈性范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力為 （31）)/(/GMnMG 式中 Wn圓周抗扭截面摸量； G剪切彈性摸量。同時(shí)，相距 L 的兩端面之間產(chǎn)生相對(duì)扭轉(zhuǎn)角,值由下式?jīng)Q定： （32）)/(GJLM只要軸的尺寸確定，材料的剪切彈性摸量一定，轉(zhuǎn)軸的剪應(yīng)力及相距 L 的兩斷面的相對(duì)角，就只與扭矩有關(guān)，且成正比關(guān)系。因此現(xiàn)有的扭矩儀都是將著兩個(gè)參量通過(guò)機(jī)電變換器轉(zhuǎn)換成電量，然后測(cè)定。 3.2.1 電阻應(yīng)變片式扭矩儀 它是利用應(yīng)變片將扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)變（通過(guò)某中裝置轉(zhuǎn)變成正應(yīng)變）轉(zhuǎn)換成電量而進(jìn)行測(cè)量。應(yīng)變片可以直接貼在需要測(cè)量的扭矩傳動(dòng)軸上，也可以帖在一根特制的傳動(dòng)軸上制成應(yīng)變式扭矩儀1. 應(yīng)變式扭矩儀工作原理 對(duì)于常用的圓轉(zhuǎn)軸，由材料力學(xué)可知，在扭矩軸表面上，與軸線成 45 和 135 夾角的螺旋線為其主應(yīng)力線，在主力線上的拉應(yīng)力為和壓應(yīng)力為在數(shù)值上與扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力相等。即由此可得應(yīng)變與扭矩的關(guān)系： （33）nnEWMGWM)1 (21354510式中 M扭矩軸的扭矩；抗扭斷面摸量；nWE彈性摸量；G材料的剪切彈性摸量。由式可知，當(dāng)我們?cè)谳S的某一點(diǎn)上沿軸線成 45 和 135 的方向粘貼應(yīng)變片，可以通過(guò)這兩方向上測(cè)得的應(yīng)變值算出剪應(yīng)變值。 13545當(dāng)這兩個(gè)應(yīng)變片分別接在電橋相鄰的兩個(gè)橋臂中，從電橋的加減特性可知，應(yīng)變儀的讀數(shù)就是剪應(yīng)變值。再根據(jù)標(biāo)定曲線即可算出扭矩值，為了提高測(cè)量靈敏度和精度，消除其它力學(xué)參數(shù)的影響，通常在傳動(dòng)軸上選取適當(dāng)?shù)慕孛妫诮孛娴膱A周方向每隔 90 布置一個(gè)應(yīng)變片，其貼片方向仍沿與軸線成 45 和 135 的方向，并將它們接成全橋的測(cè)量形式。當(dāng)軸徑很小貼片位置受到限制且僅承受扭矩時(shí)，可沿軸線在不同的截面上貼片。當(dāng)被測(cè)扭矩較小時(shí)，除采用空心軸外，還可采用其它形式的結(jié)構(gòu)，不過(guò)其應(yīng)變值計(jì)算復(fù)雜，一般是采用試驗(yàn)標(biāo)定的方法來(lái)確定扭矩值。2. 應(yīng)變式扭矩傳感器 圖 32 為常見(jiàn)的扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)和接橋方式圖（來(lái)源于非電量電測(cè)工程手冊(cè)） 。測(cè)扭彈性軸安裝在軸承中，傳感器外殼安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上，軸的兩端銑有花鍵槽。用花鍵與動(dòng)力機(jī)和負(fù)載相連，彈性軸的最敏感段貼有四應(yīng)變片，貼片處軸徑尺寸的確定，既要保證足夠的輸出靈敏度，又要保證足夠的剛度，按下式計(jì)算： d =33 20/16。MM式中 M承受的最大扭矩；許用剪應(yīng)力。通常用 40合金銅或青銅制成彈性軸。為保證貼片的長(zhǎng)度?。?1.5）d 彈rC性軸其它各處的直徑視結(jié)構(gòu)而定，但必須大于貼片出的直徑。為了傳遞信號(hào)，軸上裝有碳刷式集流環(huán)（由銅環(huán)，絕緣環(huán)，電刷及電刷支架等構(gòu)成） 。 3. 電扭矩儀 這種的工作原理是基于被測(cè)扭矩的變化，使不旋轉(zhuǎn)的外11圖2-2應(yīng)變式扭矩傳感器圖 3-2 應(yīng)變式扭矩傳感器殼產(chǎn)生相應(yīng)的拉伸變形，經(jīng)調(diào)制型直流放大器放大后，可在指示儀表上直接讀數(shù)或用記錄器記錄圖2-3 電扭矩儀的簡(jiǎn)圖圖 3-3 電扭矩儀簡(jiǎn)圖它是一種不需要集流環(huán)等中間傳輸環(huán)節(jié)的扭矩儀。由傳感器，放大器，指示器等部分組成。圖 33 為該儀器傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖， （來(lái)源于非電量電測(cè)工程手冊(cè)）它相當(dāng)于一個(gè)聯(lián)軸器，測(cè)扭矩時(shí)將其連接于主動(dòng)軸和被動(dòng)軸之間，傳感器具有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的半軸，端部均做成法蘭盤(pán)狀，盤(pán)的端面上鑲有六個(gè)均布的錐孔座，在座中分別放入 6 個(gè)鋼球。當(dāng)有扭矩作用時(shí)，主動(dòng)半軸通過(guò)鋼球帶動(dòng)被動(dòng)半軸旋轉(zhuǎn)，這和切向力 沿軸向推壓錐孔座，并通過(guò)推力軸承作用于軸承的外殼上，使其產(chǎn)生軸向拉伸變形。由應(yīng)變片測(cè)得外殼的變形，即可求出扭矩。12傳感器上共貼有四張應(yīng)變片（R1，R2 豎貼，R3，R4 橫貼） ，接成全橋，這樣可消除彎矩的影響。3.2.23.2.2 相位差扭矩儀相位差扭矩儀1. 基本工作原理 如前所述，在扭矩 M 的作用下，軸上間隔一定距離的兩個(gè)斷面之間，將產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)角，如果在兩個(gè)斷面上各安裝一個(gè)機(jī)電信號(hào)變換器，則兩個(gè)信號(hào)變換器之間將有一個(gè)相位差，由于角正比于扭矩 M，測(cè)出相位差后，根據(jù)標(biāo)定曲線就可獲得扭矩值。2. 相位差扭矩傳感器（1） 磁電式扭矩傳感器 又叫感應(yīng)式傳感器。圖 34 為這類(lèi)傳感器的工作原理圖。在彈性軸的兩端，安裝有兩個(gè)相同的齒輪，在齒輪上方分別安裝有兩個(gè)相同的繞有信號(hào)線圈的磁鋼。彈性軸兩端分別與動(dòng)力軸和被測(cè)軸固定。彈性軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于磁鋼和齒輪之間空氣間隙導(dǎo)致磁率的交替變化，在兩個(gè)信號(hào)線圈中分別感應(yīng)出兩個(gè)交變電勢(shì) U1,U2，此兩個(gè)電勢(shì)有一個(gè)恒定的初始相位差，這個(gè)初始相位差只有與兩個(gè)齒輪在軸上的安裝相位位置及兩磁鋼的相對(duì)位置有關(guān)。當(dāng)彈性軸受到扭矩作用時(shí)，產(chǎn)生扭矩變形，兩齒輪將有如上式所示的相對(duì)轉(zhuǎn)角。在彈性范圍內(nèi)M。在扭轉(zhuǎn)角度變化的同時(shí)，U1 和 U2 的相位差亦發(fā)生相應(yīng)的變化，借助二次儀表測(cè)出，即可求出扭矩 M。圖2-4磁電式扭矩傳感器簡(jiǎn)圖圖 3-4 磁電式扭矩傳感器簡(jiǎn)圖該傳感器的優(yōu)點(diǎn)是不需要電源和集流環(huán)等中間傳輸環(huán)節(jié)，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在高速時(shí)，動(dòng)平衡較困難。一般轉(zhuǎn)角在 25 時(shí)使用。13（2） 電容式扭矩傳感器 利用扭矩變形時(shí)，電容極板之間間隙或有效工作面積的改變，引起電容的變化來(lái)測(cè)量扭矩的。圖 35 為這種電容扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。在彈性軸 1 上有兩片由金屬薄板制成的圓板。左邊圓板靠軸套固定在扭矩軸上，上面開(kāi)有八個(gè)扇形孔，每個(gè)扇形夾角為 22.5。右邊圓板的形狀與左邊的圓板相同。它通過(guò)套管及軸套與彈性軸相連接。套管一端內(nèi)裝有塑料軸承，增加了系統(tǒng)的剛度，防止套管在運(yùn)動(dòng)中顫動(dòng)。當(dāng)彈性軸不傳遞扭矩時(shí)，圓板 2 和 3 的位置相互錯(cuò)開(kāi) 11.5 在殼體上靠近兩圓板的兩側(cè)，固定著兩塊由絕緣材料制成的槽中。在絕緣板上各裝有一塊金屬圓板，金屬圓板之間的距離大致是 12.532.5 mm。圖2-5 電容扭矩傳感器結(jié)構(gòu)示意圖圖 3-5 電容式扭矩傳感器結(jié)構(gòu)示意圖這種傳感器的特點(diǎn)：也需要集流環(huán)，以便把轉(zhuǎn)軸上的電容變化信號(hào)與整個(gè)測(cè)量電路連接起來(lái)，且需要高頻電源，放大器和精密的屏蔽導(dǎo)線等，其主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高。3.2.33.2.3 頻閃觀測(cè)式扭力計(jì)頻閃觀測(cè)式扭力計(jì)這種扭力計(jì)的特點(diǎn)：測(cè)量精度與各連軸節(jié)安裝的同心度及彈性扭轉(zhuǎn)軸所承受的載荷大小有關(guān)，一般各聯(lián)軸節(jié)的同心度應(yīng) 在 0.004%以?xún)?nèi)，當(dāng)載荷在半額定載荷和額定載荷之間時(shí)，誤差是最大扭矩的5%，當(dāng)載荷在 1/41/2 之間時(shí)，誤差約1%。它適宜測(cè)量功率約為 221500Kw。只要在結(jié)構(gòu)上稍加改變，選擇不同尺寸的彈性扭轉(zhuǎn)軸即可測(cè)量不同范圍的功率。它適宜測(cè)量的轉(zhuǎn)速范圍是146003000r/min。轉(zhuǎn)速低于 600r/min,分度盤(pán)上難以得到穩(wěn)定的映象，故不適合于低速工作。3.2.43.2.4 鋼弦式扭矩儀鋼弦式扭矩儀1、基本原理及結(jié)構(gòu) 一般張緊的鋼弦，其橫向的固有頻率為： Plf210 式中 l 鋼弦的有效長(zhǎng)度； 鋼弦的材質(zhì)密度； P 鋼弦的張力。當(dāng)鋼弦的張力增加P 時(shí)，其頻率將為： ff0PP2上式表明：鋼弦固有頻率的變化值與張力的增量P 近似的成正比。鋼弦扭矩儀的基本原理在于彈性扭矩軸受到扭變形引起鋼弦的伸長(zhǎng)或縮短，使鋼弦的固有頻率發(fā)生相應(yīng)的變化。因此測(cè)知鋼弦的振動(dòng)頻率，就可確定扭矩值。2-6 鋼弦式扭矩傳感器圖簡(jiǎn)圖圖 3-6 鋼弦式扭矩傳感器簡(jiǎn)圖圖 36 為鋼弦扭矩儀傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。在彈性軸 1 上相隔一定的距離安裝兩個(gè)卡環(huán)。一卡環(huán)上有凸臺(tái),另一個(gè)卡環(huán)上也有兩凸臺(tái)，在去前兩凸臺(tái)和后兩凸臺(tái)之間各安裝一根鋼弦。在扭矩作用下彈性扭軸 1 變形，兩卡環(huán)之間有一個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)角，使凸臺(tái)之間的一個(gè)鋼弦受拉，另一個(gè)鋼弦受壓，將它們差接后，在一定的范圍內(nèi)其頻率的變化和拉力或壓力成正比，該拉力和壓力與扭轉(zhuǎn)軸的相對(duì)轉(zhuǎn)角成正比，因而也就跟扭矩成正比。經(jīng)過(guò)上述的分析，在結(jié)構(gòu)工藝性，技術(shù)性能，經(jīng)濟(jì)性，可維修性等方面進(jìn)行15比較考慮，選擇電阻式傳感器中應(yīng)變片扭矩傳感器。3.3 輔助裝置3.3.13.3.1 傳輸裝置分析傳輸裝置分析由于扭矩上一利用旋轉(zhuǎn)軸的變形來(lái)進(jìn)行的，如何將軸的變形信號(hào)傳輸?shù)綔y(cè)量顯示儀器，有下面幾種扭矩信號(hào)傳輸方式：1 電刷滑環(huán)型集流裝置與軸連接的方式可分為軸通式和軸端式兩種，前者是套在軸上的，一般用鎖緊錐套固緊，后者則安裝在軸的一端，通過(guò)一個(gè)接盤(pán)與被測(cè)軸聯(lián)接。按電刷與滑環(huán)的接觸方式分徑向式和端向式兩種。電刷滑環(huán)型集流裝置的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，維護(hù)方便。但接觸電阻因振動(dòng)等而變化，影響測(cè)量精度。2 水銀集流裝置 其特點(diǎn)：接觸電阻穩(wěn)定，噪音小，但制造精度及密封要求高，并且水銀在高溫下易蒸發(fā)溢出，對(duì)人體有害，因而使用受到限制。3 感應(yīng)式集流裝置 利用電磁感應(yīng)原理將旋轉(zhuǎn)部分的電信號(hào)耦合到固定部分上去，不需要各種接觸點(diǎn)，因而稱(chēng)非接觸式集流裝置。特點(diǎn)：無(wú)接觸電阻的影響，體積小，慣性小，易外界磁場(chǎng)的干擾。4 無(wú)線傳輸 在被測(cè)軸上固定發(fā)射裝置，應(yīng)變片產(chǎn)生的扭矩信號(hào)接于發(fā)射裝置上，通過(guò)發(fā)射天線發(fā)射出去，由接收裝置接受放大并顯示。通過(guò)以上分析，傳輸方式選擇 1 方案中軸通式集流環(huán)，其型號(hào)為 YJ30 (來(lái)源于非電量電測(cè)工程手冊(cè))。3.3.23.3.2 數(shù)據(jù)分析與采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析與采集系統(tǒng)PCM3132 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它能夠保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)模擬量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)地轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，能便于后端處理設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和儲(chǔ)存。它有信號(hào)調(diào)理，采樣/保持，A/D 轉(zhuǎn)換，D/A 轉(zhuǎn)換，其它實(shí)時(shí)/計(jì)數(shù)器，總線接口等組成，該設(shè)備可直接插入 IBMPCAT 總成兼容的計(jì)算機(jī)內(nèi)任一總線擴(kuò)展槽中，結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件的功能，能夠構(gòu)成各種智能化，虛擬/系統(tǒng)化，測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)。 該裝置的作用：將接受到的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大，調(diào)制，過(guò)濾，解調(diào)，轉(zhuǎn)換等后用曲線顯示并儲(chǔ)存起來(lái)。16該設(shè)備的特點(diǎn)：各種性能指標(biāo)良好，抗干擾性能強(qiáng)，分辨率高，相應(yīng)時(shí)間快，所允許電壓范圍廣，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，自動(dòng)生成所需曲線，為后期的處理提供便利。結(jié)論：選擇應(yīng)變片式扭矩傳感器，軸通式集流環(huán)傳輸方式，PCM3132 采集系統(tǒng)。第四章第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)分析174.1 零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.14.1.1 離合器軸上貼應(yīng)變片處直徑的確定離合器軸上貼應(yīng)變片處直徑的確定由于設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中沒(méi)有規(guī)定，因該設(shè)備應(yīng)用的范圍廣些，規(guī)定發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩不超過(guò) 100N.m 的所有汽車(chē)的變速器一軸的扭矩都可測(cè)量，則： 331002 . 01002 . 0Md =17.09976mm取 d=18mm.其中 許用剪應(yīng)力；M 額定扭矩。的取值范圍：90100Mpa。4.1.24.1.2 離合器軸和變速器一軸矩形花鍵連接長(zhǎng)度的計(jì)算離合器軸和變速器一軸矩形花鍵連接長(zhǎng)度的計(jì)算為了保證其工作中不出現(xiàn)斷鍵現(xiàn)象，必須要有足夠的長(zhǎng)度，選擇花鍵: Z-Dd b 6-28 23 6 ； 因?yàn)?； 2jypmggjyDlZhT其中 T 額定扭矩；Z 花鍵齒數(shù)； 各齒間載荷不均勻系數(shù)； 齒的工作高度；gh 齒的工作長(zhǎng)度；gl 花鍵連接許擠壓應(yīng)力。jyp =(D-d)/2-2Cgh=(28-23)/2-2 0.4 =0.0017mm； =(D+d)/2=0.0255mm；=30Mpa；mDjyp則： 18 2jypmggDZhTl 610300255. 00017. 068 . 01002 =32mm。4.1.34.1.3 一軸上薄弱截面強(qiáng)度校核計(jì)算一軸上薄弱截面強(qiáng)度校核計(jì)算 MPaMPadDMWMnnn988 .2510)3035(14. 33516100)(351694444max其中=100N.m; D=35mm; d=30mm.nM故： 強(qiáng)度足夠。 4.1.44.1.4 電橋輸出電壓的計(jì)算電橋輸出電壓的計(jì)算 ;1387101814. 3108054. 210088254. 2.54. 2100)(49393432143210DGMmNkUU）：時(shí)（離合器的后備系數(shù)當(dāng)扭矩選到最大值19其中 ；橋壓0UK 應(yīng)變片靈敏系數(shù)。 代上式得 = 8.32mvU4.1.54.1.5 標(biāo)定裝置力和扭矩曲線圖標(biāo)定裝置力和扭矩曲線圖最大額定扭矩 M=100N.m，每一千克計(jì)算為一次，共計(jì)算 20 次，找 20 個(gè)點(diǎn)。最大載荷為 200N，其中每千克計(jì)算扭矩得 5N.m。表 4-1 載荷-扭矩對(duì)應(yīng)表加載載荷/Kg234567891011121314151617181920扭矩值/N.m101520253035404550556065707580859095100計(jì)算的理論依據(jù)：T=F;500500mg 20500如圖 41 是扭矩與載荷的曲線圖：圖 4-1 扭矩與載荷曲線圖214.2 零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工工藝性分析4.2.14.2.1 測(cè)量裝置測(cè)量裝置 從裝配圖可以看出，扭矩傳感器裝入過(guò)橋殼體之后，對(duì)原離合器的改動(dòng)并不多，只是有些零件的結(jié)構(gòu)有所改變。為了使應(yīng)變片能夠均勻快速的反應(yīng)，敏感元件（彈性軸）的貼片處長(zhǎng)度取值的范圍（11.5）d,且為了區(qū)分和保證軸的強(qiáng)度其它處的直徑都要大于應(yīng)變片處的直徑，為了避免離合器工作產(chǎn)生的溫度對(duì)應(yīng)變片的影響，故采用全橋連接。因軸與應(yīng)變片一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它的引線也要固定在軸上，這樣軸上設(shè)有槽，避免在運(yùn)動(dòng)中斷線或繞線。由于考慮到設(shè)備的布局以及整體質(zhì)量，把原來(lái)的離合器與一軸之間的彈性軸節(jié)去掉，在其位置上裝上了集流環(huán)，離合器軸與一軸之間的聯(lián)接由花鍵連接代替，原來(lái)的彈性軸節(jié)兼有對(duì)離合器軸的軸向定位作用，彈性聯(lián)軸節(jié)去掉后這個(gè)作用是由集流環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，離合器通過(guò)錐套鎖緊在集流環(huán)套筒上，套筒通過(guò)滾動(dòng)軸承支承在集流環(huán)殼體上，而殼體有通過(guò)集流環(huán)支架固定于過(guò)橋殼體上。由于連接的需要離合器軸與一軸在原來(lái)的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，在它們相連接的一端加工成外花鍵和內(nèi)花鍵，并且為了加工的需要增設(shè)了退刀槽等輔助結(jié)構(gòu)。集流環(huán)支架是有薄鋼制成的，這樣一方面易制造，另一方面又可利用它的易變形來(lái)補(bǔ)償加工時(shí)的誤差，從而減少調(diào)整環(huán)節(jié)。過(guò)橋殼體蓋主要是密封集流環(huán)和將引線引出，上面鉆的孔是為了讓?xiě)?yīng)變和轉(zhuǎn)速信號(hào)從中輸出。4.2.24.2.2 標(biāo)定裝置標(biāo)定裝置為了繪制準(zhǔn)確的標(biāo)定曲線，對(duì)各部位配合的精度要求較高，該裝置采用了加砝碼測(cè)扭矩法，且一端固定，另一端要旋轉(zhuǎn)，這個(gè)用花鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)的。離合器軸的大端用花鍵了連接，且通過(guò)螺栓與角板連接并固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，小端用花鍵連接，可以隨加載機(jī)構(gòu)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，為了保持加力杠桿力臂長(zhǎng)度不變，其中端部用螺釘軸向定位，其端部設(shè)置了像天平一樣的刃口。小端花鍵套通過(guò)外圓支承在兩個(gè)滾動(dòng)軸承上，這樣可減少摩擦力矩，同時(shí)在安裝和拆卸時(shí)也很方便。22大端花鍵套發(fā)蘭板上有三個(gè)弧形長(zhǎng)孔，主要是用與安裝時(shí)把加力杠桿調(diào)整到水平狀態(tài)，使力矩準(zhǔn)確。集流環(huán)下面用支架支承，這是為消除重力引起的彎矩對(duì)標(biāo)定時(shí)的影響。第五章第五章 結(jié)結(jié) 論論23本次設(shè)計(jì)了變速器一軸扭矩測(cè)量及其標(biāo)定裝置，設(shè)計(jì)的整體思路：相關(guān)資料的搜集和該內(nèi)容的學(xué)習(xí)和篩選，將有用信息作出記錄；參考以往的設(shè)計(jì)，進(jìn)行加工改進(jìn)；設(shè)計(jì)圖過(guò)程中貫穿了三化：標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化以及進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，保證其設(shè)計(jì)的合理。該裝置的基本組成單元；被測(cè)軸（離合器軸） ，應(yīng)變片式扭矩傳感器，軸通式集流環(huán)，PCM3132 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。而扭矩傳感器的選擇和信號(hào)的傳輸方式是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。經(jīng)過(guò)本次的設(shè)計(jì)，對(duì)以往所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)和整理，真正的熟悉了所學(xué)的課程。全面的鍛煉了自己，不僅在獨(dú)立工作能力，材料篩選能力，組織能力，而且在心理素質(zhì)方面得到了鍛煉。我相信這對(duì)以后從事的工作是一個(gè)最理想的鍛煉和體驗(yàn)。心得體會(huì)：在設(shè)計(jì)過(guò)程中清晰的思路是一個(gè)很重要的因素，尤此要有一個(gè)合理的計(jì)劃，剛開(kāi)始就感覺(jué)到很盲目，不知道從何開(kāi)始，這樣很浪費(fèi)時(shí)間，還有勤問(wèn)，勤學(xué)，勤想，勤查也很重要，尤其遇到困難時(shí)，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是獨(dú)立進(jìn)行的如果自己不去找指導(dǎo)老師解決問(wèn)題，那后邊的工作就無(wú)法進(jìn)展下去，還應(yīng)該有一套配套的資料，這樣至少在設(shè)計(jì)中省不必要花費(fèi)的時(shí)間和精力以及由于這個(gè)而產(chǎn)生的浮躁心理。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，它所設(shè)計(jì)到的內(nèi)容不僅僅是局限與所學(xué)過(guò)的內(nèi)容，而且還有一大部分是陌生的，這說(shuō)明了一個(gè)道理，無(wú)論從事什么工作都要不斷的去學(xué)習(xí)和總結(jié)，目前所學(xué)的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。最后，由于本次設(shè)計(jì)中得到指導(dǎo)老師辛勤無(wú)私的指導(dǎo)以及同學(xué)們的鼓勵(lì)，順利的完成了該設(shè)計(jì)。故誠(chéng)懇的感謝指導(dǎo)老師和幫助我的同學(xué)們，因本人的知識(shí)有限以及經(jīng)驗(yàn)的缺乏，設(shè)計(jì)中出現(xiàn)錯(cuò)誤不可避免，懇請(qǐng)指導(dǎo)老師/審閱老師給予批評(píng)和指正，再次表示感謝！參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)241 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行本）. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20032 孟憲源. 機(jī)械構(gòu)型與應(yīng)用. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，20043 胡向東，劉京城. 傳感技術(shù). 重慶：重慶大學(xué)出版社，20054 朱家誠(chéng). 機(jī)械設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì). 合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，20055 彭文生，李志明，黃華梁. 機(jī)械設(shè)計(jì). 北京：高等教育出版社，20016 康宜華. 工程測(cè)試技術(shù). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20057 芮延年. 機(jī)電一體化原理與應(yīng)用. 蘇州：蘇州大學(xué)出版社，20048 傅祥志. 機(jī)械原理. 武漢：華中理工大學(xué)出版社，19989 黃純潁. 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì). 北京: 高等教育出版社，200010 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)禁忌 500 例. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200011 呂庸厚. 組合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì). 上海：上海科技出版社，199612 周開(kāi)勤. 機(jī)械零件手冊(cè).第五版. 北京：高等教育出版社，200113 李建勇. 機(jī)電一體化技術(shù). 北京：科學(xué)出版社，200414 丁鎮(zhèn)生. 傳感器及傳感器技術(shù)應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，199815 魏永光. 現(xiàn)代傳感技術(shù). 沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，200116徐國(guó)富，田大超. 非電量電測(cè)工程手冊(cè). 北京:國(guó)防工業(yè)出版社，198717 郭應(yīng)時(shí)，袁偉. 汽車(chē)實(shí)驗(yàn)學(xué). 北京:人民交通出版社,200618華容.信號(hào)分析與處理.北京: 高等教育出版社,2004致致 謝謝25本次設(shè)計(jì)非常感謝指導(dǎo)老師：牛毅，牛老師。本次設(shè)計(jì)歷經(jīng)近三個(gè)多月，在這段時(shí)間中，牛老師勤懇，認(rèn)真無(wú)私的指導(dǎo)本人的設(shè)計(jì)。從資料收集到方案確定，從理論學(xué)習(xí)到實(shí)物觀察，在自己很忙的情況下一一耐心的指導(dǎo)。做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，既是理論的深化又是邁向?qū)嶋H操作關(guān)鍵的一步，從中學(xué)習(xí)到了很多有用的知識(shí)，更加深刻認(rèn)識(shí)到基礎(chǔ)的重要，積累知識(shí)的重要，學(xué)習(xí)的重要。為今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。再此感謝指導(dǎo)老師和幫助我的老師和同學(xué)們！ 河 南 科 技 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題目 變速器扭矩測(cè)量及其標(biāo)定裝置設(shè)計(jì) 姓 名 海 昌 發(fā) 院 系 車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 車(chē) 輛 工 程 指導(dǎo)教師 牛 毅 2007年6月15日 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 （學(xué)生填表） 院系：車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院 2007年 4 月 2 日 課題名稱(chēng) 變速器扭矩測(cè)量及其標(biāo)定裝置設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 海昌發(fā) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 車(chē)輛031 課題類(lèi)型 工程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 牛毅 職稱(chēng) 高工 課題來(lái)源 科研 1. 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義 目前對(duì)汽車(chē)的性能要求越來(lái)越高，檢驗(yàn)和試驗(yàn)是一項(xiàng)必不可少的程序，也是 一項(xiàng)很重要的環(huán)節(jié)。 對(duì)一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，首先要獲取信息，并且要求選出有用的信號(hào)，而無(wú)用 的被過(guò)濾掉，恰恰傳感技術(shù)能執(zhí)行和替代其任務(wù)。為了更好的采集和分析被測(cè)信 號(hào)，需要放大，調(diào)質(zhì)，解調(diào)等一系列環(huán)節(jié)。變速器扭矩測(cè)量?jī)x就是通過(guò)這種方式 設(shè)計(jì)的，即將非電量信號(hào)（扭矩）變成電量信號(hào)，通過(guò)對(duì)電量信號(hào)的分析和處理， 最后達(dá)到測(cè)量扭矩的目的。 測(cè)試系統(tǒng)的意義不僅可以用來(lái)做檢驗(yàn)儀器，還可以用來(lái)做研究設(shè)計(jì)的輔助工 具，是其具有很強(qiáng)的實(shí)踐性意義。 2. 國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)計(jì)（或同類(lèi)研究）的概況綜述 （1）使用單片機(jī)的扭矩測(cè)量系統(tǒng) 其組成單元：?jiǎn)纹瑱C(jī)，磁電式扭矩傳感器和簡(jiǎn)單的電路其實(shí)現(xiàn)對(duì)扭矩的測(cè)量，其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，抗干擾，精度高等。 （2）使用測(cè)扭器 它是通過(guò)兩個(gè)連軸器將其連接到要測(cè)量的軸系中進(jìn)行軸扭矩的測(cè)量，目前有兩種方案。 測(cè)扭器 一段已知軸的直徑和彈性摸量的軸，將應(yīng)變片貼在它的側(cè)面，通過(guò)應(yīng)變片的應(yīng)變計(jì)算出傳遞扭矩的大小。 測(cè)扭器 一段軸通過(guò)測(cè)量?jī)啥说淖冃尾顏?lái)確定傳遞扭矩大小，軸的兩端有齒圈/盤(pán)，齒盤(pán)外廁有電磁線圈，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)齒盤(pán)和線圈之間的磁場(chǎng)會(huì)有正弦的信號(hào)輸出，校準(zhǔn)時(shí)記錄已知扭矩和測(cè)扭器兩端齒盤(pán)產(chǎn)生信號(hào)的相位差，構(gòu)成校準(zhǔn)曲線，使用中，設(shè)備自動(dòng)讀出相位差，通過(guò)校準(zhǔn)曲線與扭矩量聯(lián)系，這樣就測(cè)出了扭矩。 （3）扭矩測(cè)量設(shè)備的發(fā)展 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)頻繁出現(xiàn)用靜力學(xué)難以解釋的重大軸斷裂事故，由于缺乏當(dāng)時(shí)工況的動(dòng)態(tài)參數(shù)記錄，給事故分析和責(zé)任判定造成了很大的困難，隨著技術(shù)的進(jìn)步和機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造運(yùn)行的完備化需求，扭矩測(cè)量及其信號(hào)傳輸越來(lái)越成為當(dāng)務(wù)之急。其中信號(hào)傳輸?shù)闹饕騼蓚€(gè)方向發(fā)展，模擬式傳輸，數(shù)字式傳輸，故扭矩測(cè)量設(shè)備具有很大的發(fā)展前景。 （4）扭矩測(cè)量設(shè)備在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題：在搜集和接受信號(hào)時(shí)，精確地判斷出信號(hào)的真實(shí)性，即將有用的信號(hào)傳輸處理和顯示設(shè)備中，無(wú)用的信號(hào)過(guò)濾掉，故要有較好的抗干擾裝置。 3. 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容 （1）了解該設(shè)計(jì)的題目要解決的目的 （2）熟知要試驗(yàn)的內(nèi)容和方法 （3）熟知測(cè)試的功能及要輸出的信號(hào)和參數(shù) 4. 設(shè)計(jì)（或研究）方法 （1）研究設(shè)計(jì)要求，檢索資料 （2）擬定方案，設(shè)計(jì)方法，主要技術(shù)參數(shù)，總布局，試驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等 （3）總裝配圖設(shè)計(jì)，繪制總體布局/置圖，編制技術(shù)要求 5實(shí)施計(jì)劃 第六周 資料收集，查閱文獻(xiàn) 第七~九周 調(diào)研，開(kāi)題報(bào)告，確定基本參數(shù) 第十~十四周 設(shè)計(jì)，繪制總體布置圖 第十五~十六周 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第十七周 指導(dǎo)老師和評(píng)審教師審查 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 研究所（教研室）意見(jiàn) 研究所所長(zhǎng)（教研室主任）簽字： 年 月 日