基于開(kāi)式功率流變速器試驗(yàn)臺(tái)架硬件系統(tǒng)分析

1、 基于開(kāi)式功率流變速器試驗(yàn)臺(tái)架硬件系統(tǒng)分析 張繼方 徐穎若 張嘉婕Summary：變速器是汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中最重要的一部分，它主要起著改變驅(qū)動(dòng)力扭矩和轉(zhuǎn)速的作用，可以使車(chē)輛在不同的工況下，完成各種動(dòng)力性能的要求。那么其性能指標(biāo)對(duì)整車(chē)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性及工作壽命有重大的影響。因此，設(shè)計(jì)出一套快速高效的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架顯得尤為重要。Key：變速器;性能測(cè)試;臺(tái)架前言隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，能源危機(jī)日益加劇，對(duì)高性能汽車(chē)的研發(fā)成為一項(xiàng)重要的研究方向，很多企業(yè)甚至高校，花費(fèi)了大量的人力、財(cái)力來(lái)研究這一問(wèn)題。變速器作為汽車(chē)關(guān)鍵零部件之一，其性能的好壞直接影響車(chē)輛的行駛性能和駕駛安全。汽車(chē)變速器的研究主要有理論分析和試驗(yàn)測(cè)

2、量。而試驗(yàn)技術(shù)滲透到汽車(chē)行業(yè)，變速器試驗(yàn)技術(shù)逐漸有了自己的方法和研究。本文結(jié)合汽車(chē)的變速器試驗(yàn)相關(guān)要求，總體設(shè)計(jì)整個(gè)硬件結(jié)構(gòu)，再對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，最終設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足試驗(yàn)要求的臺(tái)架，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證其可行性。本試驗(yàn)臺(tái)，采用開(kāi)始功率流的方法，以達(dá)到快速、高效試驗(yàn)的目的。開(kāi)式功率流試驗(yàn)臺(tái)具有實(shí)驗(yàn)過(guò)程的控制相對(duì)容易，工作可靠等特點(diǎn)，一般用于小功率和非疲勞壽命試驗(yàn)的試驗(yàn)場(chǎng)合。1總體方案設(shè)計(jì)臺(tái)架整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、萬(wàn)向節(jié)、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器、主試箱、陪試箱、電渦流測(cè)功機(jī)以及各個(gè)部分支撐架組成。試驗(yàn)臺(tái)工作時(shí)，動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供，經(jīng)主試箱和陪試箱傳遞到電渦流測(cè)功機(jī)，最終由測(cè)功機(jī)的冷卻系統(tǒng)將能量消耗掉。

3、2硬件系統(tǒng)選型2.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型設(shè)計(jì)目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于變速器試驗(yàn)臺(tái)架驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方案有兩種，其一是使用發(fā)動(dòng)機(jī)，更能夠?qū)崿F(xiàn)原車(chē)加載的方法;其二是電動(dòng)機(jī)作為試驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。這兩種驅(qū)動(dòng)方式各有優(yōu)劣。當(dāng)被試件需要快速穩(wěn)定輸出的時(shí)候，電機(jī)驅(qū)動(dòng)就能夠發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，而且電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)噪聲和污染較小，更加環(huán)保，電機(jī)的加載和調(diào)速響應(yīng)時(shí)間都比較快，具有正反轉(zhuǎn)功能，工作效率高。在這里，我們用驅(qū)動(dòng)電機(jī)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的功能，為變速器提供試驗(yàn)所需要的轉(zhuǎn)速和扭矩，結(jié)合本試驗(yàn)臺(tái)架，由公式：n為電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，TL為電機(jī)的負(fù)載扭矩，根據(jù)被測(cè)試件的參數(shù)選擇，可計(jì)算出所需電機(jī)的額定功率，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，還應(yīng)該考慮電機(jī)克服摩擦等引起的

4、功率消耗，需再擴(kuò)大電機(jī)的額定功率選擇值。在確定以上參數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電機(jī)的選型。本試驗(yàn)臺(tái)選用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為ABB系列變頻電機(jī)，該電機(jī)的外形結(jié)構(gòu)為鼠籠型，并配有內(nèi)部冷卻系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能、高效、低噪。2.2轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器的選型設(shè)計(jì)在變速器試驗(yàn)臺(tái)架中，輸入和輸出的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩是非常重要的兩個(gè)參數(shù)，需要進(jìn)行精密的測(cè)試?？紤]到被測(cè)變速器的最大扭矩和額定轉(zhuǎn)速，試驗(yàn)臺(tái)擬選用JC系列轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器，而傳感器采集到的并非直接是轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩型號(hào)，是交流電信號(hào)，需要進(jìn)行相關(guān)的換算處理，最終將轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸入到監(jiān)控系統(tǒng)。2.3電渦流測(cè)功機(jī)的選型設(shè)計(jì)加載技術(shù)主要分為機(jī)械加載、液壓加載以及電力加載三種方式。機(jī)械加載，節(jié)奏較為復(fù)雜

5、，安裝調(diào)試難度較大，并且受力件容易磨損;液壓加載，加載過(guò)程中，輸出的載荷是脈沖信號(hào)，油路容易泄露，導(dǎo)致加載不平穩(wěn)，且小功率小扭矩試驗(yàn)中結(jié)果不夠準(zhǔn)確。而電力加載，精度高，運(yùn)行平穩(wěn)，易于控制，其中加載裝置在某些場(chǎng)合還可以轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)能量的再回收利用。本試驗(yàn)臺(tái)架選用的是電渦流測(cè)功機(jī)為變速器提供負(fù)載，模擬實(shí)際道路的測(cè)試條件，并能夠快速冷卻的功能。結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況和測(cè)試需求，本試驗(yàn)臺(tái)擬選用GW320盤(pán)式感應(yīng)測(cè)功機(jī)。3變速器下線試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行試驗(yàn)在整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，安裝主試箱，并檢查各個(gè)部分安裝情況，如圖所示，然后對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行標(biāo)定以及試運(yùn)行，確保無(wú)故障后投入使用。本臺(tái)架，針對(duì)6S100型中型變速器進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果驗(yàn)證了本試驗(yàn)臺(tái)能夠很好的完成變速器下線檢測(cè)的試驗(yàn)任務(wù)。4結(jié)語(yǔ)本文根據(jù)企業(yè)和變速器試驗(yàn)檢測(cè)要求，設(shè)計(jì)搭建了該試驗(yàn)臺(tái)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其硬件結(jié)構(gòu)的選取，影響著整個(gè)臺(tái)架的穩(wěn)定性和測(cè)量精度。作為臺(tái)架試驗(yàn)，硬件系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，針對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，較好的進(jìn)行了相關(guān)的核算以及電機(jī)的選型。針對(duì)加載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，確定了電渦流測(cè)功機(jī)作為加載的設(shè)備，完成了相關(guān)的計(jì)算和選型，整體方案設(shè)計(jì)較為成熟。在對(duì)已搭建的臺(tái)架進(jìn)行標(biāo)定和試