扭转试验范文

扭转试验范文（精选6篇）

扭转试验 第1篇

转向传动轴总成是汽车转向系的核心部分, 其性能的优劣直接关系着交通和人身安全。在汽车行业标准——“汽车转向传动轴总成性能要求及试验方法” (QC/T649-2000) 中, 传动轴扭转疲劳试验是验证转向传动轴性能的试验之一[1,2,3,4]。设计开发转向传动轴全自动扭转疲劳试验台, 对保证产品的质量有重要意义。

1 机械系统方案

根据汽车行业标准——“汽车转向传动轴总成性能要求及试验方法”中有关扭转疲劳试验的规定, 要求试验中加载的正反向扭矩大小为25~35 N·m, 试验过程中要求扭矩大小恒定不变。疲劳寿命试验次数:循环试验3×105次, 工作节拍:15次/分。

整个试验台主要包括以下部分:动力部分、负载部分、检测装置及控制装置。为了保证设计的试验台操作方便, 系统应具有自动反馈功能, 保证试验中的扭矩不变;同时系统对试验次数自动计数并显示。

传动轴驱动的动力源有多种方案, 其中有步进电机驱动、液压驱动、气动驱动等。如果采用步进电机驱动, 由于试验台进行疲劳试验, 需要电机频繁的正反换向, 这样会产生较大的电流;且需要长时间连续工作, 电机的寿命难以保证。采用液压驱动, 需为试验台建立专用的液压源, 这样会增加设备的成本;同时由于液压驱动效率较低, 长时间运转需对液压系统进行冷却, 所以采用液压驱动方式并非理想的方案。而采用气动方式驱动, 气动元件可自我降温, 便于长时间的运转。

为了保证所加的扭矩负载恒定, 采用磁粉制动器作为负载元件。通过传感器实时采集扭矩的大小, 与标准力矩信号比较后, 控制磁粉制动器的电流, 实现力矩的恒定控制。试验台的大致结构如图1所示。回转气缸7带动转向传动轴5回转, 通过磁粉制动器1来给转向传动轴施加转矩负载。扭矩传感器3串联于磁粉离合器1与传动轴5之间, 其中回转支撑6防止在试验的过程中上下前后振动, 影响扭转疲劳试验。

1.磁粉离合器2.联轴器3.扭矩传感器4.联轴器5.转向传动轴6.回转支撑7.回转气缸输出轴

2 电控系统硬件设计

试验台的控制计算机, 采用美国Microchip公司生产的PIC16F877单片机[5], PIC16F877具有8 k B FLASH ROM, 256B EEPROM, 8路10 bit的A/D通道, 具有USART串行通信模块, 能够满足试验台的各项控制要求。

系统的硬件电路主要包括:气缸的电磁阀驱动电路, 负载的检测与控制电路, 试验次数及扭矩数值显示电路, 断电保护电路等。

2.1 气缸换向电磁阀驱动电路

试验过程中, 转向传动轴正转1圈, 再反转1圈, 为一次有效测试。测试过程中传动轴的扭转换向是由回转气缸方向的改变来控制的, 而回转气缸的换向是通过二位五通电磁换向阀来实现, 测试节拍为每分钟15次, 即每4秒完成一次疲劳测试, 每2秒钟进行一次换向。由PIC单片机RC2引脚控制电磁阀的得电和失电, 从而实现气缸的正反转。电磁阀的驱动电路如图2所示。继电器与单片机采用光电耦合器TILL117进行了电器隔离, 继电器的驱动由晶体管9013实现, RC2置位决定光耦的通断。二极管VD的作用是保护晶体管9013, 当继电器K吸合时, 二极管承受反向电压不导通;当继电器释放时, 由于继电器线圈存在电感, 会生成反向电动势, 这个反向电动势与Vc叠加在一起作用在9013集电极上, 容易损坏晶体管。在线圈两端反向并联二极管VD后, 继电器线圈产生的感应电流由二极管VD流过, 因而不会产生很高的感应电压, 从而使晶体管9103得到保护[6]。

为了保证准确的2秒换向, PIC单片机通过TMR1来定时, 当达到2秒的时间间隔, 通过中断程序实现电磁阀的得电和失电。由于系统的时钟为4M, 利用系统内部的时钟周期TMR1最多只能达到0.5秒的间隔, 满足不了定时要求。因此在单片机的RC0及RC1口接一100k的晶振, 来保证定时要求。

2.2 负载检测与控制

试验的过程中需保证扭矩的恒定。采用磁粉制动器作为负载元件, 通过串联在磁粉制动器与传动轴之间的扭矩传感器检测扭矩的大小, 将检测值送给PIC芯片的RA0引脚 (模拟采样通道) , 并进行AD转换, 随后与设定值比较。当误差超过设定值±0.5 N·m时, 单片机利用RC6、RC7引脚作为串行接口, 由MAX232芯片转换成RS232信号, 与程控电源进行通信。改变程控电源输出电流大小, 直到实际试验扭矩与设定值一致, 使疲劳寿命试验过程中负载恒定, 保证了试验数据的准确性[6]。

2.3 人机接口设计

人机界面主要有2×2键盘和8个LED数码管组成, 如图4所示。在开始试验之前, 通过按键“↑”、“↓”设定试验扭矩负载大小, 在试验启动后, 扭矩设定按键无效。每完成一次试验, LED数码管上显示的试验次数自动更新。

系统采用ZLG7289A芯片完成键盘和LED数码管的控制, 由单片机的RC3、RC4引脚分别与ZLG7289A芯片的CLK、DATA引脚相连, 构成串行接口的时钟和数字信号引脚。

试验过程中如果硬件电路出现故障, 将使检测的扭矩信号发生异常, 控制程序将自动停止试验, 保存已经进行的疲劳寿命试验次数, LED数码管报警闪烁。

除了上述电路主要电路外, 系统还设计了断电保护外部中断电路。当系统断电, 将触发断电保护的中断程序, 单片机将试验次数、扭矩大小数值保存在EEPROM。在下次开机试验时, 读取前次保存的试验次数, 继续进行疲劳寿命试验便可, 提高了试验的效率。

3 系统控制软件设计

试验台软件主程序以扫描方式进行工作, 主要完成程序的初始化、扭矩的采样、程控电源的控制、试验次数的计数等工作。而电磁阀的换向则通过定时器中断的方式进行, 保证节拍的准确性。试验次数的显示通过单片机与ZLG7289A芯片串行通讯来实现。试验台主程序的流程图如图5所示。

4 结论

为了提高汽车转向轴的质量, 本文设计了转向传动轴扭转试验台。该试验台以回转气缸为动力源, 以磁粉制动器为负载元件, 采用扭矩传感器检测试验的扭矩值, 并通过调节程控电源电流保证扭矩恒定;试验的节拍通过定时器定时中断来实现。控制部分以PIC16F877单片机为控制器, 实现了负载的检测与调节, 确保负载精度;用户界面简洁友好。整个试验台自动化程度高, 运转稳定可靠, 说明该试验台的设计是成功的。

摘要：为了检验转向轴的质量, 设计了转向轴扭转疲劳试验台。介绍了试验台的机械结构, 设计了以PIC芯片为控制器的硬件电路, 阐述了软件的编制流程。该试验台可以保证加载的扭矩恒定, 方便地显示加载次数。系统自动化程度高, 运行稳定可靠。

关键词：汽车转向轴,疲劳试验,PIC16F877单片机,负载恒定

参考文献

[1]QC/T 649-2000.汽车转向传动轴总成性能要求及试验方法[S].

[2]QC/T 647-2000.汽车转向万向节性能要求及试验方法[S].

[3]GB 11557-1998.防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定[S].

[4]邓飞.汽车转向管柱标准的分析研究[J].交通标准化, 2008 (4) :9-13.

[5]丁跃军.PIC单片机基础教程[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2005.

命运靠自己扭转 第2篇

我们的出生和生长的环境都不是自己所能决定的，但这并不意味着出生不好，就没有好的未来。重要的是看自己是否有决心，通过努力扭转自己的命运。

“你选择了努力抗争，命运才会赐你阳光。”命运对每一个人都是公平的。一些人不屈服于命运，努力与命运斗争，最后他们掌握了自己的命运；而大部分人则是为命运左右，受命运的摆布，甘心做起了命运的奴隶。所以，在面对相同的遭遇时，你选择了什么道路，就会收获怎样的命运。博格斯是著名的NBA篮球明星。因为他仅有1.60米，有人质疑他能打好职业篮球赛吗？但博格斯自信的说：“别人说我矮，反而成了我的动力。我偏要证明矮个子也能做大事情。”在赛场上，他向世人证明了自己是能做大事的。博格斯的故事告诉我们：我们的命运掌握在自己的手里，能帮助你的只有你自己。

自己是最好的救星，自立、自强才能拯救自己。很多人认为是环境决定了他们的人生；实际上却恰恰相反，我们的境况是由我们自己决定的。当你身处漆黑的夜里时请不要气馁，凭着自己永不放弃的精神，你终将寻到黎明的曙光。生活如同登山，随时都会出现狂风骤雨。如果你怯弱的退缩了，只会被生活的洪流吞没；但如果你勇敢地迎上前，就一定能战胜风雨，登上人生的顶峰。当然，不是所有的人都能在逆境中崛起，只有强者才能在逆境中崛起并超越自己。因为能够在逆境中练就钢筋铁骨的人，定会赢得属于自己的一片广阔天地。

为自己埋单，对自己的人生负责。我们的心灵与梦想可以在无限的空间中翱翔，唯一限制我们的是，我们在心里给自己编造了放纵的理由。如果我们了解自己做的事，对自己负责，坚定信心，我们的心灵才可以真正的自由翱翔。我们要有一种敢于承担，敢为先天下先的勇气。在瞬息万变的世界中找到自己的一席之地。

扭转试验 第3篇

目前开发设计的末级长叶片多为异形围带加凸台拉筋的结构, 在装配时易发生干涉, 因此整圈叶片设计时采用间隙装配。机组工作时, 利用长叶片的扭转恢复连接成整圈。装配间隙过大不能够形成整圈, 反之则装配困难, 且会对叶片造成损坏。因此对这种间隙装配叶片进行试验研究, 根据试验结果来验证我们的计算方法, 为以后设计该结构叶片积累经验。

1 叶片扭转恢复计算方法研究

1.1 扭转恢复角的计算

方法:叶片某截面在旋转前进、出汽侧圆弧中点为A、B, 在工作状态产生扭转恢复, 中点位也发生变化分别是A′、B′。构造两条弦, 分别是AB、A′B′, 两弦之间夹角α为扭转恢复角。A点坐标为 (a1, a2) , B点坐标 (b1, b2) , A′点坐标为 (a1′, a2′) , B′点坐标 (b1′, b2′) 。

向量公式为:

1.2 叶片三维实体模型的建立

取某叶片做计算模型, 模型物理特性如表1所示, 模型总共为6组, 分别为:单只自由叶片、与试验相对应的5组围带和拉筋间隙不同的叶片。叶片UG实体和ANSA网格模型如图2、图3所示。

在ABAQUS中加载离心力, 得到工作状态下叶片的扭转变形坐标, 从而得到叶片扭转前后相对位移, 进而计算出扭转恢复角的大小。

1.3 整圈叶片在不同间隙下扭转恢复角有限元计算

根据与试验叶片的匹配性, 选取三组和试验相同间隙的整圈叶片见表2, 整圈叶片计算用“循环对称”算法, 每一组叶片围带和拉筋的间隙一样, 转速N=3000 r/min时, 三组叶片扭转恢复角随相对叶高的变化曲线如图4、图5、图6所示, 由于拉筋与拉筋、围带与围带相互间的约束, 叶片扭转恢复角显著减小。叶片的围带和拉筋接触转速的变化见表2所示。

通过分析三组叶片的接触转速, 可以看出围带的接触转速在925~1 177 r/min之间, 而拉筋的接触转速在1 276~1 318 r/min之间。

2 叶片扭转恢复特性的试验验证

2.1 试验方法

由于围带、拉筋之间的间隙都比较小, 围带间隙3.3±0.4 mm, 拉筋间隙0.4±0.4 mm, 对各种试验方法进行研究, 考虑到现行手段试验的可行性, 最终确定采用着色的方法对叶片进行实验测试。来确定围带和凸台拉筋的实际接触转速。

2.2 试验数据

(见表3)

2.3 试验结果

试验结果表明, 不同围带间隙, 接触转速也不相同, 从1 000 r/min时部分叶片贴合, 随着转速的提高, 到1 150 r/min时全部接触, 叶片形成整圈连接。拉筋的接触转速在1 200~1 300 r/min之间。对于接触转速有限元计算值和试验值做比较见表4所示, 可以看到围带的接触转速有限元计算与试验值基本吻合。

r/min

参考文献

胎儿脐带扭转是什么？ 第4篇

如果脐静脉与静脉间的螺旋距离少于2cm时极有可能发生脐带过度扭转。脐带扭转是目前公认的导致胎死腹中的重要原因之一。

2.疾病描述

脐带扭转少见。胎儿活动可使正常的脐带呈螺旋状，即脐带顺其纵轴扭转，生理性扭转可达6-11周。

3.疾病病因

过分扭转的脐带多在近胎儿脐轮部变细坏死，引起血管闭塞，胎儿因血运中断而死亡。

4.诊断检查

多在分娩后确诊。

5.特别提示

胎儿脐带扭转一般情况下是和胎儿自我活动有关，但有些情况也会造成胎儿脐带扭转，比如在怀孕后期孕妇不小心摔倒一下也有可能造成脐带扭转，摔的不重不会造成严重后果，但因人而易。该疾病没有什么办法预防。

出现脐带扭转与胎儿活动有关，正常情况下可以有脐带扭转，但不应扭转过多或过密，过分扭转可使血循环中断，胎儿死亡率高。

出现严重的脐带扭转时，胎动先是变得频繁而后消失，因此胎动异常者应引起注意。如果怀疑出现脐带扭转，应根据胎儿是否缺氧、怀孕时期决定

扭转试验 第5篇

按照国家标准GB/T10128—88《金属室温扭转试验方法》, 金属扭转试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样和管形截面试样两种。各院校在做扭转试验时最常用的都是低碳钢圆形截面试样。在低碳钢扭转试验中, 试件在弹性阶段时, 材料符合剪切胡克定律, 即横截面上距圆心处的切应力与该处的剪应变成正比, 圆心的剪切力为零, 圆表面剪切力最大, 其扭转应力公式为:

τ为剪切应力, M为扭矩, , 为抗扭截面系数, D为试样直径。以上扭转应力公式只在试样不超过剪切比例极限时适用。在对低碳钢试样进行扭转变形过程中, 扭转试验机上的自动绘图装置可以绘出的Me-φ扭矩和扭转角关系图, 如图1所示。通过Me-φ图和试验机测力盘可以读出低碳钢抗剪切力τρ、τs、τb相对应的扭矩Mρ、MS、Mb。当达到图中A点时, Mρ与φ成正比的关系开始破坏, 这时, 试样表面处的切应力达到了材料的扭转屈服应力τs。如图2 (a) 所示, 则扭转屈服应力为

经过点后, 横截面上不再是线性分布, 低碳钢圆形截面面上出现了一个环状的塑性区, 如图2 (b) 所示。若试样的塑性很好, 且当塑性区扩展到接近中心时, 横截面周边上各点的切应力仍未超过扭转屈服应力, 此时的切应力分布可简化成图2 (c) 所示的情况。无论从测力盘上指针前进的情况, 还是从自动绘图装置所绘出的曲线来看, A点的位置不易精确判定, 而B点的位置则较为明显。由工程力学可知圆轴扭转时, 整个截面上力矩的总和等于是横截面上的扭矩Me, 即

因为τ和M都是扭转角φ的函数, , L为试样长度, γ为剪应变, θ为单位长度转角。代入公式 (3) 得

在图1的B点处, 时, 通过公式 (4) 得

D为试样直径。上式同公式 (1) 比较可得

同理, 试样将扭断时, 从图1的C点可以看出曲线接近水平状态, Me=Mb且, 即

从以上公式推导我们可以看出, 我们在计算试样剪切屈服极限时, 假设实际的应力分布与图2 (c) 完全相符合, 即理想状态是各点剪应力均达到τs, 这种计算方法是有一些误差的。但我们从图1可以看出, 在B点和C点处时, 扭力M增加很少, 而φ角还在不断增大, 所以其比值高阶无穷小, 可忽略。所以可以作为低碳钢圆轴扭转时屈服极限和强度极限计算的近似公式。如果能正确观察记录下如图1中A点Mp值, 扭转屈服极限就可以用公式 (2) 计算, 即。

参考文献

[1]GB/T10128—88.金属室温扭转试验方法[S].

[2]禹加宽.工程力学 (第2版) [M].北京:北京理工大学出版社, 2009.

扭转试验 第6篇

分析从动盘扭转减振器时发现, 减振弹簧受压缩时其两端面并不平行, 如图1所示, 弹簧产生弯曲变形, 伸长的一侧弹簧丝切应力减小, 缩短的一侧切应力增加, 切应力增加的比率与弹簧弯曲后两端面夹角β、中径D2和压缩长度λ有关。因为扭转减振弹簧的疲劳寿命与最大切应力有关, 在设计扭转减振弹簧时需考虑弹簧弯曲对切应力的影响, 弹簧疲劳试验方法也需相应改进, 以真实反映减振弹簧的实际受力状态, 试验结果更准确。

1 受压缩时两端面平行的圆柱螺旋压缩弹簧分析计算

1.1 受力分析及切应力计算

如图2所示, 扭转减振弹簧承受轴向载荷F, 由于弹簧丝具有螺旋升角α, 在通过弹簧轴线的X-X截面上, 弹簧丝的截面呈椭圆形, 该截面上作用有力F及转矩T=FD2/2。在弹簧丝的法向截面Y-Y上作用有横向力Fcosα、轴向力Fsinα、弯矩M=Tsinα及转矩T'=Tcosα。由于扭转减振弹簧的螺旋升角α≤9°, cosα≥0.9877, sinα≤0.1564, 计算时可认为法向截面Y-Y上作用有力F及转矩T, 则弹簧丝法向截面上的切应力

式中C=D2/d称为弹簧旋绕比, 离合器扭转减振弹簧旋绕比C的范围为3~6.5, 比设计手册推荐的常用值5~8小。

常用离合器减振弹簧旋绕比C值 (表1)

在设计手册推荐的简化计算公式中, 用2C取代1+2C, 即略去了τF。对C=3~6.5的扭转减振弹簧, 计算切应力减小7.1%~14.3%, 建议在设计离合器扭转减振弹簧时不采用简化计算公式。

1.2 弹簧丝截面中的应力分布

由于受弹簧丝螺旋升角和曲率的影响, 弹簧丝截面中的应力分布如图3所示, 最大切应力产生在弹簧丝截面内侧的m点。弹簧疲劳破坏多从这点产生。为了修正弹簧丝的升角和曲率对弹簧丝截面中切应力的影响, 引入曲度系数K, 则弹簧丝内侧的最大切应力及强度条件公式如下

式中曲度系数K, 对于圆截面弹簧丝可按下式计算:

当C=3~6.5时, 曲度系数K约为1.23~1.58。

1.3 弹簧轴向载荷F与轴向变形量λ的关系

根据材料力学关于圆柱螺旋弹簧变形量的公式求得

式中:n-弹簧的有效圈数;G-弹簧材料的切变模量

弹簧承受轴向载荷F与轴向变形量λ的关系如下式:

1.4 转矩T与轴向变形量λ的关系

2 考虑减振弹簧受压缩时其两端面不平行的分析计算

2.1 弹簧弯矩计算

如图4所示, 减振弹簧压缩到工作高度H时, 其两端面还转过角度β, 对有效圈数为n的弹簧, 每圈转过的角度为β/n, 根据文献2, 弹簧所受弯矩M与每圈转过的角度β/n有如下关系:

2.2 弹簧弯曲系数Kb

弹簧丝在承受转矩T的基础上, 再叠加上一个转矩M, 表示弹簧丝截面上切应力的增加。可以定义弹簧弯曲系数Kb

根据文献2, 上式中的杆长修正系数b=1.95, θ=π/3。

2.3 更精确的切应力计算公式

考虑切应力τF和弹簧弯曲系数Kb对切应力的影响, 推荐采用以下最大切应力及强度条件公式:

弯曲系数Kb计算实例 (表2)

2.4 减小弹簧弯曲系数Kb的方法

弹簧弯曲系数Kb是随弹簧两端面夹角变化的, 如图5所示, 将减振盘夹持减振弹簧的两侧设计成一定夹角γ, 弹簧承受最大压力时两端面夹角相应减小γ, 建议夹角γ的大小约为减振弹簧被压缩到极限位置时对应转角的60%。

改进实例, 表2中1号弹簧原设计被压缩到极限位置时两端面夹角β为7.5°, 减振盘夹持减振弹簧的两侧平行, 即γ=0;改进设计减振盘夹持减振弹簧的两侧夹角γ=4.5°, 则弹簧被压缩到极限位置时两端面夹角β=7.5°-4.5°=3°, 计算Kb比原设计减小8.4%, 即减振弹簧承受的最大切应力减小8.4%, 见表3。

疲劳试验方法改进

3.1 现有的减振弹簧疲劳试验方法

现有的减振弹簧疲劳试验设备和方法中, 减振弹簧被安装在试验设备的两个平板之间, 通过平板施加的循环压力使减振弹簧反复从自由高度被平行压缩到试验高度H, 通常这一高度与减振弹簧工作时两端面中心被压缩后的距离相当, 但这类试验加载条件使减振弹簧只受压力, 不受弯矩作用, 且试验设备也没有施加弯矩试验功能, 这种试验方式与汽车离合器从动盘扭转减振弹簧实际受力状况不符, 不能反映减振弹簧的实际受力状态, 因此这种试验设备和方式不能得出较为正确的试验结果和真实有效的数据。

3.2 改进的扭转减振弹簧疲劳试验装置及试验方法

如图6所示, 该试验装置带有一副摆动臂及其调节螺杆, 摆动臂与装在底座上的支轴螺杆铰接, 使摆动臂可绕铰接中心作摆动, 两摆动臂由调节螺杆连接成一体, 其中一摆动臂摆动端与往复式运动机构的动力杆铰接和提供摆动力。如图7所示, 做减振弹簧疲劳试验时, 将两被试弹簧分别对称地装在底座试验位置上, 调节摆动臂的调节螺杆使摆动臂下摆0.5β角对弹簧进行预先压缩, 然后启动往复式运动机构, 使两摆动臂以β角摆动对被试弹簧进行压力和弯矩复合受力试验, 由于本试验装置和方法使弹簧的受压和弯曲过程与离合器减振弹簧在工作时的受压和弯曲过程相似, 因此可较准确反映减振弹簧在工作时的受压和弯曲状况, 从而获得较准确的试验结果。

图7试验时左右两个弹簧被压缩并弯曲

4 结束语

减振弹簧旋绕比较小, C=3~6.5, 如果省略弹簧丝所受横向力产生的切应力τF, 由此带来的误差约为7.1%~14.3%, 误差较大。减振弹簧受压缩时其两端面不平行, 导致缩短的一侧切应力增加, 切应力增加的比率与弹簧两端面夹角β、弹簧中径D2、弹簧压缩长度λ有关。定义弯曲系数Kb, 用于修正切应力的增加, 常用减振弹簧的Kb约为1.045~1.164。

由于省略切应力τF和未考虑Kb的影响, 目前所用的扭转减振弹簧切应力计算方法存在较大误差, 最不利的情况下计算误差最大可达33%, 本文推荐采用更精确的切应力计算公式。弹簧弯曲系数Kb是随弹簧两端面夹角变化的, 将减振盘夹持减振弹簧的两侧设计成一定夹角, 夹角的大小约为减振弹簧被压缩到极限位置时对应转角的60%。减小弹簧两端面夹角, 从而减小弹簧丝的最大切应力。

改进后的弹簧疲劳试验装置及试验方法, 可以真实地反映减振弹簧的实际受力状态, 试验结果更准确。

参考文献

[1] (英) E·J·赫恩.孙立谔, 译.材料力学[M].北京:人民教育出版社, 1981.

[2]钟文彬.预应力圆柱螺旋弹簧弯曲弹性特性研究[J].机械设计, 2008 (1) :6-59.