購買設(shè)計(jì)請(qǐng)充值后下載，，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點(diǎn)開預(yù)覽，，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。?！咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。。。具體請(qǐng)見文件預(yù)覽，有不明白之處，可咨詢QQ:12401814
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
翻譯資料
中文題目：發(fā)展中的新一代輪軸流動(dòng)性：第一部分—測量輪軸齒輪潤滑油耐久力和溫度減少量裝置的試驗(yàn)方法
英文題目：Developing Next Generation Axle Fluids :Part 1—Text Methodology to Measure Durability and Temperature Reduction Properties of Axle Gear Oils
學(xué)生姓名：邊旭
學(xué) 號(hào)：14020931
班 級(jí)：140209班
專 業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化
指導(dǎo)教師：李風(fēng)
發(fā)展中的新一代輪軸流動(dòng)性：第一部分—測量輪軸齒輪潤滑油耐久力和溫度減少量裝置的試驗(yàn)方法
摘要：
近幾年來，輕型卡車和運(yùn)動(dòng)實(shí)用車輛（SUV`s）美國是異常地流行，但是這種轉(zhuǎn)變給大型客車的齒輪潤滑油提出了新的要求。在美國北部，汽車制造商所面對(duì)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是在保證汽車一定耐久力的前提下，滿足政府的燃料節(jié)約要求。齒輪潤滑油必須能夠提供長時(shí)間的耐久力，并且能夠?qū)囟冗M(jìn)行操控，以便在惡劣的條件下，既能保持燃料效率又能增加設(shè)備的使用壽命。
這篇論文描述了在整個(gè)范圍內(nèi)輕型承載輪軸的發(fā)展。它模擬了多種不同的駕駛條件，以便根據(jù)齒輪潤滑油公式來測量溫度的減少。這里介紹的工作略述了一種試驗(yàn)方法論，既在考慮由于磨損和試驗(yàn)條件不同的情況下，對(duì)幾種齒輪潤滑油公式進(jìn)行了對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果是從多種不同的輪軸結(jié)構(gòu)和裝載條件下獲得的。這種試驗(yàn)方法論表明：當(dāng)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，如果遇到惡劣的條件，考慮輪軸變化的重要性。
介紹：
過去的幾年里，在北美的社會(huì)生活中，再次興起了提高輕型卡車和使用運(yùn)動(dòng)車（SUV`s）燃油節(jié)約效率的要求。汽車制造商們也把提高燃油效率作為他們改革汽車的一個(gè)戰(zhàn)略性目標(biāo)?；谶@一點(diǎn)，廠家們生產(chǎn)齒輪潤滑油時(shí)的目的就是希望能夠幫助應(yīng)用其潤滑油的設(shè)備改善燃油節(jié)約的狀況。
這項(xiàng)任務(wù)看似簡單，實(shí)際并不是這樣。除了節(jié)約燃油外，人們還需要齒輪潤滑油能夠在不同的壓力條件下保護(hù)輪軸構(gòu)件。這些不同條件包括高速磨傷、低速重載磨損、腐蝕和氧化。在輕型卡車和賽車中，齒輪潤滑油必須能夠提供常時(shí)間的耐久力，并能夠在極端的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，例如拖車的牽引支架或超高速的行駛。但是為了延長周期而使溫度升高，相反也會(huì)影響裝置材料并且減少了薄膜厚度的流動(dòng)性。這些都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過早失效。以我們的觀點(diǎn)，溫度的控制是耐久力的一個(gè)重要的指標(biāo)。
然而，現(xiàn)在節(jié)約燃料已經(jīng)成為了新一代潤滑油的一個(gè)新的驅(qū)動(dòng)力。任何燃料節(jié)約方面的改善都不可以犧牲輪軸耐久力或性能，這一點(diǎn)已經(jīng)越來越明顯。
提高燃料節(jié)約率可以通過U.S. EPA 55/45操縱循環(huán)來測量。汽車制造商通過這種試驗(yàn)來保證汽車的節(jié)能性能。這種試驗(yàn)同樣也可以用于檢驗(yàn)齒輪潤滑油的節(jié)能效果。
許多制造商都感覺到在合適的可控的條件下，穩(wěn)定工作溫度在是不同的條件下潤滑油耐久力性能的一個(gè)重要指標(biāo)。在估計(jì)工作溫度的條件下，是沒有試驗(yàn)方法或方法論的。當(dāng)在實(shí)驗(yàn)室里應(yīng)用時(shí)，可以通過反復(fù)試驗(yàn)同規(guī)格的輪軸的強(qiáng)度來評(píng)估許多種潤滑油，這是一個(gè)典型的試驗(yàn)。
在惡劣的條件下，每次用在輪軸上的給定參考潤滑油的穩(wěn)定工作溫度都會(huì)降低。隨著輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)的增加，給定潤滑油的穩(wěn)定工作溫度都會(huì)有所降低。這在評(píng)估候選潤滑油時(shí)又造成了新的問題。伴隨著這個(gè)變化的目標(biāo)，怎樣才能精確地評(píng)估潤滑油的指標(biāo)呢？
這篇論文描述了一種實(shí)驗(yàn)室的測試方法。這種方法考慮了各種試驗(yàn)間相互影響對(duì)輪軸造成的改變，并且給出了精確的比較試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的潤滑油公式。另外，論文也對(duì)這種方法的一些共同的缺陷和操作指導(dǎo)方針做出了解釋。
這篇論文被分為四部分。第一部分，描述了這種試驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展及應(yīng)用的程序；第二部分，詳細(xì)討論了試驗(yàn)方法論；第三部分，通過運(yùn)用這種試驗(yàn)方法得出結(jié)論；最后，第四部分總結(jié)了論文的發(fā)現(xiàn)并且給出了一些結(jié)論。
第一部分—輪軸實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)
研究人員設(shè)計(jì)了能夠測量整體范圍的輪軸功率計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并且建立了用于模擬多種操縱的條件。圖1是這種實(shí)驗(yàn)臺(tái)的示意圖。這個(gè)圖表闡明了輪軸的索具設(shè)備和它的主要組成部分。實(shí)驗(yàn)臺(tái)示意圖見圖2。
圖1 輪軸實(shí)驗(yàn)臺(tái)示意圖
圖2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)照片
實(shí)驗(yàn)臺(tái)配置—?jiǎng)恿κ峭ㄟ^以汽油為燃料的7.4升V8引擎提供給輪軸的。引擎能夠承受重載，有4種速度的自動(dòng)變速傳動(dòng)。這就可以通過獲得的數(shù)據(jù)來進(jìn)行速度的自動(dòng)轉(zhuǎn)換并且來控制（DAC）系統(tǒng)。用于評(píng)估潤滑油性能的輪軸是嚴(yán)格地被固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的。驅(qū)動(dòng)輪軸的能量是被兩個(gè)空氣旋渦流功率計(jì)吸收的。在輪軸的末端和功率計(jì)之間放置了一個(gè)加速器，這樣可以獲得較高的輸出速度，來代替輸入功率計(jì)的較低速度。目前，習(xí)慣上用的實(shí)驗(yàn)臺(tái)是柔性的，并且配有一個(gè)能夠迅速變化的扭矩測量儀?；蛘哒f從小型客車輪軸到大型高速公路運(yùn)貨車輪軸，輪軸工具夾可以適應(yīng)很大范圍的輪軸型號(hào)。
扭矩測量儀—連在驅(qū)動(dòng)軸上的單線整體式扭矩測量儀能夠測量由小齒輪輸入輪軸的扭矩。利用兩個(gè)扭矩測量儀可以測量由輪軸輸出到功率計(jì)的扭矩。在輪軸軸端和速度加速器之間也放置了一個(gè)輸出扭矩測量儀。
另外，常用的扭矩測量儀是提高了精確度的直流操縱模型。這樣可以提高并保持一個(gè)高的精度等級(jí)，還可重復(fù)精度性。為了保證測量的精準(zhǔn)程度，這些扭矩測量儀是需要周期性校準(zhǔn)的。
輪軸冷卻及溫度監(jiān)測系統(tǒng)—我們?cè)谳嗇S的后面放置了一個(gè)風(fēng)扇，并向輪軸吹進(jìn)空氣流，用以模擬在實(shí)際曠地工作臺(tái)上從輪軸測得數(shù)據(jù)相匹配。
另外，在輪軸的周圍還放置兩個(gè)噴霧水管，他們可起到兩個(gè)作用。第一，當(dāng)輪軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，噴霧水管可以控制潤滑油的溫度。第二，它們對(duì)輪軸潤滑油的高溫可起到保護(hù)作用。根據(jù)潤滑油的評(píng)估結(jié)果，這個(gè)試驗(yàn)程序具有承受較高輪軸潤滑油的溫度的能力。為了保護(hù)輪軸，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)邊都標(biāo)有最高溫度的極限。
另一個(gè)主要問題是對(duì)周圍空氣以及輪軸潤滑油溫度的測量。因此，我們必須注意熱電偶的放置位置。輪軸潤滑油溫度是通過直接放置在輪軸環(huán)狀齒輪邊的一個(gè)熱電偶來測量的。熱電偶是通過臨時(shí)改造的輪軸蓋子放在那里。在由風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣流中，周圍溫度是通過放置在那里的熱電偶測得的，為了保證精確的溫度測量結(jié)果，兩個(gè)熱電偶都需要進(jìn)行周期性的校準(zhǔn)。
獲得數(shù)據(jù)及控制系統(tǒng)—ADAPT/MRTP數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)用于操控實(shí)驗(yàn)臺(tái)并且通過試驗(yàn)獲得結(jié)果。除了周圍環(huán)境和潤滑油的溫度，這套系統(tǒng)還可以監(jiān)控并記錄其它試驗(yàn)結(jié)果，如溫度（發(fā)動(dòng)機(jī)油、傳動(dòng)機(jī)油、齒輪箱、燃料及冷卻劑溫度等），扭矩（一個(gè)輸入及兩個(gè)輸出扭矩），速度（發(fā)動(dòng)機(jī)、小齒輪、輪軸桿）以及輪軸效率（輸出扭矩與輸入扭矩比）。這些數(shù)據(jù)都是需要研究人員周期性記錄的。
這個(gè)系統(tǒng)是通過5個(gè)控制回路來控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)的。
用兩個(gè)控制回路來維持小齒輪所需要的速度。通過調(diào)整功率計(jì)的電流來達(dá)到每個(gè)小齒輪所需轉(zhuǎn)速。
通過調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)來維持加在小齒輪上的負(fù)載。
第四個(gè)控制回路用來控制輪軸在停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輪軸潤滑油溫度。在評(píng)估潤滑油時(shí)，還可以用這個(gè)回路防止高溫?fù)p壞輪軸。
最后，第五個(gè)控制回路可以保證自動(dòng)傳輸裝置通過實(shí)驗(yàn)臺(tái)上每一個(gè)合適的齒輪。
自動(dòng)傳動(dòng)裝置要能恰當(dāng)能夠地控制的小齒輪，這一點(diǎn)是非常重要的。在此試驗(yàn)的某些階段，運(yùn)行處于重載狀態(tài)。在給定的試驗(yàn)階段中，如果傳動(dòng)沒有控制在合適的小齒輪上，就會(huì)產(chǎn)生早期失效。
第二部分—試驗(yàn)方法
一般說來，對(duì)于潤滑油耐久力的評(píng)估是通過對(duì)確定其穩(wěn)定工作溫度和輪軸效率來評(píng)定的。這些評(píng)定是在一些不連續(xù)的速度扭矩條件下進(jìn)行的。參考機(jī)油----相關(guān)機(jī)油是這個(gè)試驗(yàn)方法論的關(guān)鍵。在這個(gè)試驗(yàn)程序的編制以及對(duì)潤滑油的評(píng)估中，應(yīng)用了兩種相關(guān)機(jī)油。其參數(shù)如下：
優(yōu)質(zhì)潤滑油：人造SAE75W-140
劣質(zhì)潤滑油：人造SAE75W-90
這種優(yōu)良的參考機(jī)油在多種惡劣的使用條件下已經(jīng)顯示出了顯著的工作性能。在惡劣環(huán)境條件的試驗(yàn)中，這種機(jī)油在降低溫度方面的功能十分突出，它用于輪軸的暫停運(yùn)轉(zhuǎn)條下，并且在一給定的輪軸上進(jìn)行周期性地試驗(yàn)，以次來追蹤在穩(wěn)定工作溫度方面發(fā)生的任何改變。
低質(zhì)潤滑油同樣可以用于野外試驗(yàn)，但與優(yōu)質(zhì)潤滑油相比，它不能提供相同水平的耐久力，在惡劣條件下減少溫度升高的能力也不如優(yōu)質(zhì)潤滑油。然而，試驗(yàn)表明，這種潤滑油在節(jié)約燃料方面的貢獻(xiàn)卻更突出。這種參考機(jī)油用于核實(shí)區(qū)分在野外提供不同性能的機(jī)油的試驗(yàn)程序。
輪軸斷裂—輪軸在用于評(píng)估潤滑油之前要進(jìn)行一個(gè)斷裂試驗(yàn)。這個(gè)試驗(yàn)在一系列被控制的負(fù)載和速度條件下進(jìn)行的。通過斷裂試驗(yàn)程序（這里敘用溫度不得超過250°F，即121°C），可以確定輪軸潤滑油溫度。優(yōu)質(zhì)參考機(jī)油可以用于斷裂試驗(yàn)。
試驗(yàn)階段—在斷裂試驗(yàn)之后，可以通過確定穩(wěn)定工作溫度及在五種不同速度和負(fù)載的組合下來評(píng)估備選潤滑油的性能。
表1五種試驗(yàn)條件
試驗(yàn)階段
通常條件
相關(guān)條件
1
高轉(zhuǎn)矩/低轉(zhuǎn)速
重載-加速
2
中等轉(zhuǎn)矩/高轉(zhuǎn)速
高速-平整路面
3
中等轉(zhuǎn)矩/中等偏高轉(zhuǎn)速
重載-平整路面
4
中等偏高轉(zhuǎn)矩/中等轉(zhuǎn)速
重載-中級(jí)
5
高轉(zhuǎn)矩/中等偏下轉(zhuǎn)速
重載-高級(jí)
每一負(fù)載試驗(yàn)階段都要進(jìn)行潤滑油的穩(wěn)定工作溫度點(diǎn)為止。這一般喲啊進(jìn)行1.5到2.5個(gè)小時(shí)。一旦達(dá)到了穩(wěn)定工作溫度，下一階段試驗(yàn)便開始了。直到評(píng)估了所有試驗(yàn)階段，這個(gè)循環(huán)才能停止。在每個(gè)試驗(yàn)階段結(jié)束時(shí)，記錄周圍空氣溫度，穩(wěn)定的潤滑油溫度以及穩(wěn)定的輪軸效率。
周圍空氣溫度調(diào)整裝置----周圍空氣溫度的變化會(huì)影響輪軸潤滑油的穩(wěn)定工作溫度，這一點(diǎn)已經(jīng)可以觀察到。由于這種試驗(yàn)方法是在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行的，這里周圍空氣溫度可能會(huì)發(fā)生變化，所以必須考慮周圍空氣溫度的變化。將輪軸潤滑油的溫度作適當(dāng)調(diào)整以適應(yīng)周圍空氣的變化是按下述等式進(jìn)行的：
這里，----由于周圍空氣而修正的潤滑油溫度（°F）
----測得的潤滑油溫度（°F）
----測得周圍空氣的溫度（°F）
在應(yīng)用下述方法論之前，要根據(jù)周圍空氣溫度的不同來調(diào)整輪軸潤滑油的溫度。
相關(guān)溫度變化—隨著在輪軸上的試驗(yàn)數(shù)目的增加，對(duì)于給定的任意單一油源的負(fù)載條件下，穩(wěn)定工作溫度會(huì)有所降低。這一實(shí)際情況給備選潤滑油有提出了新的難題。
過去為了解決這個(gè)問題，可以周期性地測試參考機(jī)油，并將備選機(jī)油的試驗(yàn)結(jié)果與參考機(jī)油的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。然而，如果每次試驗(yàn)后，和上次參考結(jié)果相比都有所降低，那么實(shí)際上，備選機(jī)油比參考機(jī)油更好。
圖3表明了在輪軸上測試優(yōu)質(zhì)機(jī)油時(shí)，在五種不同階段條件下穩(wěn)定工作溫度的變化。對(duì)于這個(gè)試驗(yàn)程序，這種趨勢會(huì)發(fā)生在所有五種試驗(yàn)階段。
圖3試驗(yàn)輪軸的優(yōu)質(zhì)參考既有在五種不同試驗(yàn)階段條件下的穩(wěn)定工作溫度
參考目標(biāo)溫度—為了能夠在參考機(jī)油與備選集中有之間做出較正確的比較，用于比較的參考機(jī)油的穩(wěn)定工作溫度需要按照輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的參考機(jī)油溫度或稱為“參考目標(biāo)溫度”可以與備選機(jī)油穩(wěn)定工作溫度進(jìn)行比較。
基于參考試驗(yàn)數(shù)據(jù)，考慮隨著在輪軸上的測試轉(zhuǎn)速的增加而使參考穩(wěn)定工作溫度的減少量，可獲得每一試驗(yàn)階段的等式。對(duì)于每一根被測試的輪軸都需要做這樣的工作。一旦生成恰當(dāng)?shù)墓?，備選機(jī)油結(jié)果能夠與參考機(jī)油性能進(jìn)行精確的比較。圖4是優(yōu)質(zhì)參考機(jī)油的穩(wěn)定工作溫度在五種不同試驗(yàn)條件階段的曲線。
圖4 優(yōu)質(zhì)參考機(jī)油在第5種試驗(yàn)條件下的穩(wěn)定工作溫度曲線
從圖4中的等式可以看出，在每一試驗(yàn)階段中，輪軸每次運(yùn)轉(zhuǎn)后，參考目標(biāo)溫度都可以計(jì)算出來?，F(xiàn)在，備選試驗(yàn)結(jié)果就可以參考試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行精確的比較了。
另外，既然我們的比較與參考機(jī)油有關(guān)，可以通過這個(gè)方法中的公式與更多不同輪軸上的試驗(yàn)獲得的結(jié)果進(jìn)行精確的比較。
輪軸效率變化—隨著穩(wěn)定工作溫度的變化，在試驗(yàn)輪軸上同樣的作喲功能也會(huì)產(chǎn)生在輪軸功率的測量上。輪軸效率會(huì)隨著在輪軸上進(jìn)行試驗(yàn)次數(shù)的增加而逐漸增加的。圖5試驗(yàn)結(jié)果表明了輪軸效率的變化以及參考目標(biāo)效率等式。
圖5在第二階段條件時(shí)試驗(yàn)輪軸的壽命條件下對(duì)優(yōu)質(zhì)參考機(jī)油穩(wěn)定輪軸效率的評(píng)估
在試驗(yàn)的每一階段，穩(wěn)定輪軸效率與穩(wěn)定工作溫度都是成反比的。這一點(diǎn)在我們的試驗(yàn)程序中已經(jīng)得到了證明。效率越高，工作溫度就越低。因此，這篇論文中闡述的方法論是可以應(yīng)用與兩者的。
重復(fù)試驗(yàn)的估計(jì)—我們可以從在每個(gè)輪軸上的參考試驗(yàn)結(jié)果來估計(jì)試驗(yàn)的重復(fù)性。這是通過比較給定試驗(yàn)階段的輪軸的每個(gè)參考試驗(yàn)中實(shí)際穩(wěn)定工作溫度與計(jì)算參考目標(biāo)溫度的不同來完成的。例如，在圖4中，第五階段條件計(jì)算出的試驗(yàn)重復(fù)性是5.9°F。而根據(jù)在實(shí)驗(yàn)階段運(yùn)行中，對(duì)輪軸和潤滑油的測試中，我們估計(jì)這個(gè)重復(fù)性是在0.5到8.0°F范圍內(nèi)。
任何給定輪軸的試驗(yàn)重復(fù)性都受到試驗(yàn)備選機(jī)油質(zhì)量很大影響。若在試驗(yàn)中采用質(zhì)量差的機(jī)油，將對(duì)試驗(yàn)輪軸的結(jié)果產(chǎn)生影響。這里額外介紹了實(shí)驗(yàn)臺(tái)之中的可變性。因此，為了達(dá)到最小的變化程度，在運(yùn)行中采用高質(zhì)量的機(jī)油是十分重要的。
第三部分—試驗(yàn)結(jié)果
這篇論文所呈現(xiàn)的試驗(yàn)結(jié)果主要論證了這種試驗(yàn)程序的有效性。這個(gè)試驗(yàn)程序是作為惡劣的工作條件下，檢驗(yàn)潤滑油減少溫度升高的能力。這部分主要分成三個(gè)小部分來闡述。
野外試驗(yàn)相關(guān)性—試驗(yàn)階段的數(shù)據(jù)是要比野外試驗(yàn)數(shù)據(jù)早些得到。為了模擬車輛實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境我們?cè)O(shè)計(jì)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。我們將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上獲得的結(jié)果與野外工作獲得結(jié)果進(jìn)行比較，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上輪軸氣流系統(tǒng)進(jìn)行修改直到輸出結(jié)果與野外試驗(yàn)結(jié)果一致。對(duì)在野外試驗(yàn)車輛和實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的已知機(jī)油進(jìn)行比較。在這個(gè)試驗(yàn)里，我們將優(yōu)質(zhì)機(jī)油和劣質(zhì)機(jī)油都進(jìn)行了這方面的比較測試。
比較方法差異—從上述等式看出，每次試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果的參考目標(biāo)溫度都可以計(jì)算出來。圖6表明了參考目標(biāo)方法在機(jī)油評(píng)估方面的改進(jìn)，以及兩種等式方法之間的比較。
兩種方法比較了在單次試驗(yàn)階段中優(yōu)質(zhì)機(jī)油的備選試驗(yàn)結(jié)果。
方法1是將備選的機(jī)油的穩(wěn)定潤滑溫度與上一個(gè)參考機(jī)油穩(wěn)定溫度結(jié)果進(jìn)行比較。
方法2是將備選機(jī)油穩(wěn)定潤滑溫度與經(jīng)備選輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)所得的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較。
圖6兩種數(shù)據(jù)等式方法的比較
第四部分—概要
關(guān)于這篇論文中描述的試驗(yàn)方法論的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了在惡劣條件下，對(duì)齒輪潤滑油更多精確的評(píng)估。當(dāng)遇到惡劣的工作狀況時(shí)，應(yīng)用這些技術(shù)需要首先介紹能夠提供一定耐久力性能的高質(zhì)量潤滑油。
試驗(yàn)結(jié)果表明在評(píng)估潤滑油質(zhì)量時(shí)這種試驗(yàn)方法的可行性。就像由U.S. EPA 55/45所測得的駕駛循環(huán)在惡劣的工作環(huán)境也提供一定的耐久力一樣，我們希望這種試驗(yàn)程序在發(fā)展燃料推進(jìn)潤滑方面也可以發(fā)揮作用。