江鈴全順汽車主減速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)架及測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、江鈴全順汽車主減速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)架及測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 汽車驅(qū)動(dòng)橋中的主減速器總成是汽車傳動(dòng)系的重要總成，它的主要功用是 將輸入的轉(zhuǎn)矩增大、轉(zhuǎn)速降低、并將輸入的驅(qū)動(dòng)力改變傳遞方向，因此主減速 器總成質(zhì)量的好壞直接影響到汽車總體質(zhì)量。本文將對(duì)汽車主減速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)架及測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究。論文首先介紹了汽車試驗(yàn)的意義與分類，并闡述了研究汽車試驗(yàn)設(shè)備的必要性，然后對(duì)國(guó)內(nèi)外主減速器試驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了分析與總結(jié)。接著研究了主減速器總成在整個(gè)汽車傳動(dòng)系的位置及其重要性，然后對(duì)主減速器總成的結(jié)構(gòu)和性能做出分析，并對(duì)差速器的結(jié)構(gòu)與原理進(jìn)行了分析。本文以實(shí)際工程項(xiàng)目為背景，根據(jù)主減速器產(chǎn)品生產(chǎn)的特點(diǎn)，通過

2、對(duì)主減速器總成常用的試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行初步探究，并結(jié)合將要設(shè)計(jì)的主減速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)架總成的結(jié)構(gòu)性能及其工作狀況，制定被試主減速器總成的試驗(yàn)規(guī)范。通過對(duì)主減速器總成試驗(yàn)的開放式和電封閉式兩大基本方案的比較，本文最終確定對(duì)主減速器總成試驗(yàn)臺(tái)采用交流變頻回饋加載的方案。 然后，對(duì)主減速器總成試驗(yàn)臺(tái)的總體布局、設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)和工作程序進(jìn)行了闡述。重點(diǎn)介紹了夾具的設(shè)計(jì)。制定了典型工況下的檢測(cè)方案，研制開發(fā)出針對(duì)上述性能同時(shí)又滿足工程實(shí)踐要求的在線檢測(cè)系統(tǒng)，通過運(yùn)用此試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行的試驗(yàn)，可以檢測(cè)出主減速器總成的實(shí)際性能，為以后產(chǎn)品的完善與改進(jìn)提供了參考。。接著簡(jiǎn)介了試驗(yàn)臺(tái)的控制軟件，其控制系統(tǒng)以工業(yè)控

3、制計(jì)算機(jī)為核心。采用軟件濾波技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，并具有完備的檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索和報(bào)表功能。并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證分析。 文章介紹的汽車主減速器總成試驗(yàn)臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)六種主減速器總成的綜合性能檢測(cè)，并能根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行產(chǎn)品性能評(píng)判。其控制系統(tǒng)以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為核心，采用軟件濾波技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，并具有完備的檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索和報(bào)表功能。 關(guān)鍵字：主減速器總成；試驗(yàn)臺(tái)；性能檢測(cè)；夾具體；控制系統(tǒng)；軟件濾波； 插圖表： 目錄： 第一章緒論 汽車主減速器總成是汽車傳動(dòng)系的重要部件之一，其功用是降速增矩(將輸入的轉(zhuǎn)矩增大并相應(yīng)降低轉(zhuǎn)速)，并

4、可改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，以適應(yīng)汽車的行駛方向?。主減速器總成對(duì)裝配精度的要求很高，其制造和裝配質(zhì)量對(duì)驅(qū)動(dòng)橋乃至整車的性能有很大的影響。由于受到傳統(tǒng)制造、裝配工藝和測(cè)控手段限制，主減速器的裝配質(zhì)量往往滿足不了高質(zhì)量汽車的要求。近年國(guó)內(nèi)許多車橋生產(chǎn)廠家先后使用了成套制造設(shè)備和主減速器柔性裝配線，使制造和裝配質(zhì)量有了一定 的提高，但針對(duì)其裝配精度的檢測(cè)，目前尚缺乏自動(dòng)化測(cè)控設(shè)備。本試驗(yàn)臺(tái)正是在這種背景下研制出來的。用于后橋主減速器裝性能的檢測(cè)，通過模擬主減速器的實(shí)際工作狀態(tài)獲取其轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率等性能指標(biāo)參數(shù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)采用數(shù)字和圖形顯示并存儲(chǔ)，并可通過數(shù)據(jù)分析為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和裝配提供反饋

5、信息。 1.1汽車試驗(yàn)及試驗(yàn)設(shè)備分析 1.1.1課題的研究背景和意義 近年來，在交通建設(shè)和物流增長(zhǎng)的推動(dòng)下，中國(guó)的汽車市場(chǎng)進(jìn)入空前繁榮的時(shí)期。由于汽車的重型化和高速化，不僅對(duì)整車性能提出了更高的要求，對(duì)汽車主減速器的性能要求也相應(yīng)提高。 汽車主減速器具有產(chǎn)量大、品種多，對(duì)產(chǎn)品性能、壽命、質(zhì)量和成本等方面要求高的特點(diǎn)，因此，即使在設(shè)計(jì)和制造時(shí)考慮得很周密，也都必須通過試驗(yàn)來檢驗(yàn)。 汽車試驗(yàn)是汽車工程的重要組成部分，它對(duì)于汽車技術(shù)性能的提高具有舉足輕重的作用。汽車試驗(yàn)的目的是為了對(duì)產(chǎn)品的性能進(jìn)行考核，使其缺陷和薄弱環(huán)節(jié)得到充分暴露，以便進(jìn)一步研究并提出修改意見，以提高汽車的性能。試驗(yàn)是發(fā)

6、現(xiàn)問題的重要手段，是對(duì)汽車各種性能做出客觀評(píng)價(jià)的依據(jù)。汽車試驗(yàn)技術(shù)研究工作是伴隨汽車工業(yè)的建立和發(fā)展而逐漸成長(zhǎng)起來。社會(huì)對(duì)汽車試驗(yàn)工程的重視程度越來越高。世界上每家汽車公司都有關(guān)于汽車的各種性能、安全、檢測(cè)等試驗(yàn)。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車的使用條件越來越復(fù)雜，對(duì)產(chǎn)品的性能、壽命、質(zhì)量和成本等方面要求也越來越高，技術(shù)上許多新的發(fā)現(xiàn)和突破以及新的設(shè)計(jì)的或者是新生產(chǎn)的產(chǎn)品，即使在設(shè)計(jì)和制造上考慮的非常周密，也都必須以試驗(yàn)測(cè)試為基礎(chǔ)來檢驗(yàn)。試驗(yàn)是幫助人們深入了解汽車在實(shí)際使用中各種現(xiàn)象的本質(zhì)及其規(guī)律，并推動(dòng)其技術(shù)進(jìn)步的一種極為重要的方法。汽車試驗(yàn)是保證產(chǎn)品性能、提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，因此

7、近年來汽車企業(yè)非常重視試驗(yàn)研究工作，在產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域設(shè)立專門的試驗(yàn)研究機(jī)構(gòu)，投入的財(cái)力和精力越來越大，用于試驗(yàn)的設(shè)備、設(shè)施及手段越來越先進(jìn)。同時(shí)為了發(fā)展汽車?yán)碚摗⑵囍圃旒捌嚨倪\(yùn)輸使用，試驗(yàn)的研究具有非常重大的意義。汽車的設(shè)計(jì)、制造過程始終離不開試驗(yàn)，無論是設(shè)計(jì)思想和理論計(jì)算、初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、汽車定型還是在生產(chǎn)過程，都要進(jìn)行大量的試驗(yàn)。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和社會(huì)文明的進(jìn)步，出于專業(yè)化和協(xié)作生產(chǎn)的需要，進(jìn)行了制定各種標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的研究工作，其中包括汽車試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的制定，包括整車、專用車、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、制動(dòng)系、懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系、車輪車身及附件、電子設(shè)備與儀表等方面的技術(shù)要求與試驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不同

8、于一般性的試驗(yàn)方法，它具有一定的權(quán)威性、先進(jìn)性、通用性和相對(duì)穩(wěn)定性。但是汽車試驗(yàn)在不同國(guó)家甚至不同廠家的試驗(yàn)規(guī)范可能不同，因此在查看某種產(chǎn)品的試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，必須弄清他們?cè)囼?yàn)所依據(jù)的規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)汽車行業(yè)在80年代末90年代初建立了汽車標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，旨在擬定適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的汽車標(biāo)準(zhǔn)，以推動(dòng)我國(guó)的汽車工業(yè)發(fā)展，比如現(xiàn)役的有中國(guó)汽車技術(shù)研究中心標(biāo)準(zhǔn)化研究所編制的《汽車標(biāo)準(zhǔn)匯編》對(duì)汽車的各部分的術(shù)語作了說明和規(guī)定，以及試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。但是現(xiàn)在汽車試驗(yàn)行業(yè)中還是有許多缺陷。標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容不是很詳細(xì)，比如說沒有對(duì)主減速器試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)做出規(guī)定。汽車試驗(yàn)中試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)的費(fèi)用最省，試驗(yàn)所需的時(shí)間較短，試驗(yàn)條件較易控制，但這種試

9、驗(yàn)一般多用于單項(xiàng)性能或耐久性試驗(yàn)，或少數(shù)相關(guān)項(xiàng)目的綜合性試驗(yàn)，不能較全面地考核綜合性能，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有待于進(jìn)一步探究。 汽車試驗(yàn)可以按其用途、研究對(duì)象以及運(yùn)行試驗(yàn)的方法與條件可以分為不同的實(shí)驗(yàn)類型。 其中按照汽車機(jī)構(gòu)及總成體試驗(yàn)分類，如果發(fā)動(dòng)機(jī)除外，可以分成傳動(dòng)部分、行駛部分、轉(zhuǎn)向與制動(dòng)部分。其中傳動(dòng)部分即汽車的傳動(dòng)系試驗(yàn)又可以分為離合器試驗(yàn)、變速箱試驗(yàn)、萬向傳動(dòng)裝置試驗(yàn)、驅(qū)動(dòng)橋試驗(yàn)、主減速器試驗(yàn)等。 汽車驅(qū)動(dòng)橋中的主減速器是汽車傳動(dòng)系的關(guān)鍵部件之一，它的功用是將輸入的轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速降低，并將接受的動(dòng)力傳遞方向改變后傳給差速器。因此檢驗(yàn)主減速器的性能是很有必要的。 1.1.2 研究汽車試驗(yàn)

10、設(shè)備的必要性 在汽車技術(shù)發(fā)展的過程中，針對(duì)市場(chǎng)變化和用戶的需求，已不斷出現(xiàn)了許多新的需要研究解決的問題：一方面相關(guān)領(lǐng)域新的技術(shù)和研究成果的應(yīng)用，技術(shù)上許多創(chuàng)新和突破以及新車型的開發(fā)設(shè)計(jì)，都要求以試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，或是經(jīng)過試驗(yàn)來檢驗(yàn)，幫助研究人員深入了解汽車在實(shí)際使用中各種現(xiàn)象的本質(zhì)及其規(guī)律，并推動(dòng)其技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展；另一方面，汽車的試驗(yàn)研究，往往可以有效地解決汽車開發(fā)研究過程中無法通過理論計(jì)算和分析得到有效解決的問題，如汽車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，汽車抗撞特性研究，汽車的空氣動(dòng)力性能等?？梢姡嚨脑囼?yàn)研究是汽車技術(shù)發(fā)展的一種極為重要的方法。它是保證產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。 汽

11、車在使用過程中，其技術(shù)狀況和使用性能會(huì)逐漸變壞，從而導(dǎo)致汽車的 動(dòng)力性下降、經(jīng)濟(jì)性變差、安全可靠性降低，嚴(yán)重的影響汽車經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)輸效率的發(fā)揮。造成汽車運(yùn)行性能不佳的原因是多方面的。首先，汽車本身是一個(gè)復(fù)雜的光機(jī)電一體化系統(tǒng)，隨著行駛里程的增加、使用時(shí)間的延續(xù)，其技術(shù)狀況必然發(fā)生改變，出現(xiàn)動(dòng)力性下降、經(jīng)濟(jì)性變差、安全性降低等問題，嚴(yán)重影響汽車經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)輸效率的發(fā)揮，甚至威脅到生命安全。因此要借助各種手段保持汽車良好的技術(shù)狀態(tài)，其中在產(chǎn)品研制后對(duì)其進(jìn)行各種性能檢測(cè)就是使運(yùn)行技術(shù)狀態(tài)受控的一種措施。其次，如果汽車性能檢測(cè)設(shè)備的量值不準(zhǔn)，自身的技術(shù)指標(biāo)不合格，也就談不上去開展汽車的安全性能檢測(cè)。

12、國(guó)內(nèi)這種現(xiàn)象普遍存在，由于檢測(cè)汽車存在著一定的不安全因素和事故隱患，由此而引發(fā)的事故也必然增多。所以保證試驗(yàn)設(shè)備本身的技術(shù)狀態(tài)良好，才能確保被檢設(shè)備的結(jié)果準(zhǔn)確可靠。因此，必須嚴(yán)格按照汽車性能試驗(yàn)裝備的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)汽車試驗(yàn)設(shè)備。本實(shí)驗(yàn)依照國(guó)家和行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，再根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)確定了比較理想的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方案。 1.2 主減速器總成試驗(yàn)臺(tái)發(fā)展簡(jiǎn)介與發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1主減速器總成試驗(yàn)臺(tái)發(fā)展簡(jiǎn)介 主減速器總成試驗(yàn)臺(tái)是對(duì)主減速器進(jìn)行綜合性能測(cè)試的試驗(yàn)設(shè)備。通過試驗(yàn)來檢驗(yàn)主減速器設(shè)計(jì)的合理性，加工、制造、裝配和調(diào)試的工藝性。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的深入分析將有助于了解和評(píng)定傳動(dòng)部件和裝置的綜合機(jī)

13、械性能，同時(shí)也為工程設(shè)計(jì)人員提供實(shí)踐的參考資料和設(shè)計(jì)依據(jù)。隨著機(jī)械工業(yè)向著高速比、大功率、低噪聲等方向飛速發(fā)展，人們對(duì)于主減速器的性能提出了更高的要求，因此，本文對(duì)于主減速器試驗(yàn)臺(tái)的深入研究將具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。 國(guó)外較早地開始了這方面的研究，如美國(guó)Gleason公司在五十年代就設(shè)計(jì)出了用輪系作為加載系統(tǒng)的傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的方案。比較著名的還有美國(guó)國(guó)家航空航天)面(NASA)T屬的Lewis研究中心、前蘇聯(lián)中央機(jī)械制造與設(shè)計(jì)研究院、美國(guó)通用動(dòng)力公司、德國(guó)RENK公司、日本明電舍動(dòng)力公司、日本豐田汽車公司、美國(guó)伊利諾斯大學(xué)機(jī)械工程系、法國(guó)Skoda公司等。從試驗(yàn)臺(tái)方案的設(shè)計(jì)到最終的樣品制造他們都

14、進(jìn)行了大量的研究工作，形成了系列化的設(shè)計(jì)模式。 與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)對(duì)于傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的研究起步相對(duì)較晚。研究工作始于八十年代初期。國(guó)內(nèi)較早從事這方面研究工作的主要單位有重慶大學(xué)、鄭州機(jī)械研究所，長(zhǎng)春汽車研究所、西安重型機(jī)械研究所、西安理工大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、四川工業(yè)學(xué)院、西安減速機(jī)廠、西安公路交通大學(xué)等單位。他們先后建立起了各種形式的傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，這些試驗(yàn)臺(tái)的建立從理論上和實(shí)踐上都取得了很大的進(jìn)步，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，代表著我國(guó)機(jī)械傳動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備的發(fā)展水平。 1.2.2主減速器總成試驗(yàn)臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀 汽車驅(qū)動(dòng)橋中的主減速器總成是汽車傳動(dòng)系的關(guān)鍵部件，對(duì)汽車的行駛性能有直接影響。國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：新設(shè)計(jì)或

15、有重大改進(jìn)的主減速器定型生產(chǎn)，或進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量考核時(shí)，應(yīng)對(duì)主減速器總成進(jìn)行性能試驗(yàn)。可見，對(duì)主減速器總成進(jìn)行性能試驗(yàn)的重要性。主減速器總成試驗(yàn)臺(tái)通過加載裝置可模擬主減速器在實(shí)際運(yùn)行過程中的多種受載狀態(tài)，在主減速器總成開發(fā)的早期，無需裝車就可對(duì)主減速器總成的特性進(jìn)行全面測(cè)試，為主減速器總成的測(cè)試、研究和開發(fā)提供了強(qiáng)有力的手段，是當(dāng)今汽車主減速器總成開發(fā)技術(shù)的一個(gè)重要手段。 主減速器總成性能試驗(yàn)從負(fù)載形式上，主要分為空載試驗(yàn)、部分加載試驗(yàn)以及全加載試驗(yàn)等?？蛰d試驗(yàn)通常在主減速器總成裝配完畢后，進(jìn)行試驗(yàn)，主要是檢查主減速器總成裝配情況以及對(duì)各部件進(jìn)行跑合，提高主減速器齒輪齒面的強(qiáng)度。部分加載和全加載

16、試驗(yàn)臺(tái)可在有載荷的情況下檢測(cè)主減速器，這樣更接近主減速器的實(shí)際使用狀況，能發(fā)現(xiàn)一些空載試驗(yàn)所檢查不出來的問題，可有效控制主減速器的質(zhì)量。加載試驗(yàn)臺(tái)，根據(jù)其加載部件的不同，又分為機(jī)械加載和電加載等。由于以上原因，國(guó)內(nèi)也相繼建造了一些開放式試驗(yàn)臺(tái)：如長(zhǎng)春汽車研究的驅(qū)動(dòng)橋試驗(yàn)臺(tái)，杭州齒輪箱廠的船用齒輪箱試驗(yàn)臺(tái)，重慶汽車研究所的后橋開放式耗能型試驗(yàn)臺(tái)等，這些試驗(yàn)臺(tái)都在試驗(yàn)工作中發(fā)揮了作用，但由于它們大都存在著控制精度不高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度不快、控制不夠靈活、功能不夠完善等缺點(diǎn)，還不能充分滿足性能試驗(yàn)的要求。 為了提高我國(guó)主減速器試驗(yàn)水平，并盡快提高自行設(shè)計(jì)和開發(fā)主減速器的 能力，在消化、吸收的基礎(chǔ)上，

17、必須采取新的適宜方案，開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的 低成本高性能的主減速器試驗(yàn)臺(tái)，代替進(jìn)口產(chǎn)品，發(fā)展民族汽車工業(yè)。近些年 來，隨著科技的發(fā)展和交流變頻回饋技術(shù)的日益成熟，國(guó)內(nèi)一些科研院所、試驗(yàn)裝備企業(yè)亦開始研制電封閉變頻加載主減速器試驗(yàn)臺(tái)，并取得了一定的成果。試驗(yàn)臺(tái)的加載電機(jī)發(fā)出的電能通過直流母線直接回饋到驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸入端，而不反饋回電網(wǎng)，這樣不但節(jié)能效果好，而且對(duì)電網(wǎng)無影響。這一技術(shù)已與國(guó)際水平接軌，并且與國(guó)際同類產(chǎn)品相比便宜很多，現(xiàn)已在國(guó)內(nèi)很多主減速器生產(chǎn)企業(yè)以及整車試驗(yàn)研究中心推廣，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 主減速器總成性能試驗(yàn)從結(jié)構(gòu)形式上，又分為開放式和封閉式兩種。具體的將在后面章節(jié)

18、中作詳細(xì)介紹。 1.3主減速器性能檢測(cè)方法 汽車主減速器性能試驗(yàn)分為室外道路試驗(yàn)法和室內(nèi)臺(tái)架模擬試驗(yàn)法 ①道路試驗(yàn)法 路試法是通過整車在道路試驗(yàn)場(chǎng)上行駛，通過多種典型路面下的整車試驗(yàn)獲取零、部件的信息。由于采用整車在實(shí)際的路面上試驗(yàn)，道路試驗(yàn)法更接近實(shí)際 的工況，獲取的數(shù)據(jù)量最豐富，但成本太高，試驗(yàn)結(jié)果帶有很大的隨機(jī)性。 ②臺(tái)架試驗(yàn)法 臺(tái)架試驗(yàn)法是現(xiàn)在用的比較廣泛的檢測(cè)方法，它并不是通過整車在試驗(yàn)場(chǎng)上行駛而檢測(cè)主減速器的性能，而是采用臺(tái)架模擬的方法，通過一定的機(jī)構(gòu)來模擬車輪、地面阻力、發(fā)動(dòng)機(jī)等的運(yùn)行狀況。這種方法效率較高，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性好、規(guī)律性強(qiáng)，缺點(diǎn)是由于臺(tái)架模擬的缺陷，并

19、不能模擬任意的行駛條件和工作狀態(tài)，而只能對(duì)典型的工況進(jìn)行模擬，比如：在良好的路面上直線行駛、汽車轉(zhuǎn)彎過程、兩側(cè)路面不同時(shí)引起的一側(cè)車輪打滑現(xiàn)象等。在這些典型的工況下制定試驗(yàn)方法，檢測(cè)主減速器的性能。 臺(tái)架試驗(yàn)的典型結(jié)構(gòu) 主減速器總成檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)根據(jù)是否有能量回饋可分為功率封閉型和開放型兩種結(jié)構(gòu)： 1．功率封閉型試驗(yàn)裝置 功率封閉試驗(yàn)臺(tái)一般由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、被測(cè)裝置和負(fù)載裝置組成，其中負(fù)載裝置選用具有發(fā)電功能的直流電機(jī)或交流電機(jī)，具有很好的節(jié)能效果，特別適合長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的疲勞試驗(yàn)；但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本和維護(hù)都比較高，不適合用于運(yùn)行時(shí)間很短的性能試驗(yàn)。 2．功率開放型試驗(yàn)臺(tái)裝置 這是一種運(yùn)

20、轉(zhuǎn)式試驗(yàn)裝置，通常由原動(dòng)機(jī)、被試件和耗能負(fù)載裝置等部分組成。原動(dòng)機(jī)的能量通過被試件的傳遞，消耗在負(fù)載裝置上，因此原動(dòng)機(jī)的容量和能量的消耗均較大。但這種機(jī)械結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，配置靈活，無論是機(jī)械還是硬件的設(shè)計(jì)都比較簡(jiǎn)單，適用于非長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的性能試驗(yàn)。其原理圖如1-3所示，其中粗箭頭表示能量的流動(dòng)方向，可見其能量傳動(dòng)方向?yàn)閱蜗虻?，沒有能量的回饋。 1.4本課題的目的 汽車主減速器總成在正常條件下工作應(yīng)滿足如下基本要求：工作平穩(wěn)，噪聲小，并具有足夠的剛度、強(qiáng)度和高的傳動(dòng)效率。而所說的正常條件是指汽車主減速器在裝配時(shí)各個(gè)部件應(yīng)能夠正確的裝配，其中關(guān)鍵的是要保證主減速器能正確地傳遞扭矩轉(zhuǎn)速及功率。

21、由于主減速器轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較大，且轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩變化幅度較大，對(duì)齒輪副嚙合精度要求較高，尤其主減速器螺旋錐齒輪副，錐頂稍有不吻合就會(huì)使工作條件急劇變壞，隨之而來的就是齒輪齒面的磨損加劇，噪聲增大，齒輪副使用壽命降低，進(jìn)而影響到整個(gè)主減速器的使用壽命，因此對(duì)主減速器的裝配精度要求很高。該試驗(yàn)臺(tái)架安裝在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，隨機(jī)檢驗(yàn)裝配線上主減速器的綜合性能進(jìn)行，以判斷裝配后的主減速器總成是否合格。即使反應(yīng)主減速器的設(shè)計(jì)質(zhì)量和性能狀況。 1.5本課題的主要研究?jī)?nèi)容及要求 1.5.1研究?jī)?nèi)容 本課題研制的主減速器總成試驗(yàn)臺(tái)是布置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，用于檢測(cè)主減速器總成的綜合運(yùn)轉(zhuǎn)性能的試驗(yàn)臺(tái)。該試驗(yàn)臺(tái)主要完成以下試驗(yàn)項(xiàng)目

22、：主減速器轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩性能試驗(yàn)；主減速器差速器性能試驗(yàn)；主減速器運(yùn)行噪聲試驗(yàn)。本試驗(yàn)臺(tái)要求實(shí)現(xiàn)部分加載，可以在有載荷的情況下檢測(cè)主減速器的綜合運(yùn)轉(zhuǎn)性能，這樣能夠發(fā)現(xiàn)一些空載試驗(yàn)所檢查不出來的問題，可有效控制主減速器的運(yùn)行質(zhì)量。 此試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)不僅要求對(duì)主減速器的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩性能、差速器性能、噪聲性能做出判斷和做出分析，而且要求該試驗(yàn)臺(tái)可以自動(dòng)控制，并采用軟件濾波技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并具有完備的檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索和報(bào)表功能。所以該試驗(yàn)臺(tái)要具有較高的柔性化和自動(dòng)化。因而我們對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了較為深入的研究，主要研究的內(nèi)容如下： 1、主減速器總成結(jié)構(gòu)與性能的分析 對(duì)汽車傳動(dòng)系和驅(qū)動(dòng)橋

23、的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了概述，并探討了主減速器總成對(duì)于整個(gè)傳動(dòng)系的重要性。然后對(duì)主減速器總成的結(jié)構(gòu)和性能做出了分析，并對(duì)主減速器總成中的差速器的結(jié)構(gòu)與原理進(jìn)行了分析。 2、主減速器總成試驗(yàn)規(guī)范的研究 通過對(duì)主減速器總成常用的試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行初步探究，并結(jié)合被試主減速器總成的結(jié)構(gòu)性能的特點(diǎn)及其工作狀況，制定了被試主減速器總成的試驗(yàn)規(guī)范。 3、主減速器總成試驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)的研究 通過對(duì)主減速器總成試驗(yàn)的開放式和電封閉式兩大基本方案的比較，再與磁粉制動(dòng)器相比較。最后確定試驗(yàn)臺(tái)架結(jié)構(gòu)類型。然后介紹了主減速器總成試驗(yàn)臺(tái)的總體布局和結(jié)構(gòu)原理，并對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械部分、翻轉(zhuǎn)夾具系統(tǒng)和加載系統(tǒng)的工作原理、電氣控制系統(tǒng)，床身

24、基礎(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行了分析。 4、試驗(yàn)臺(tái)控制軟件簡(jiǎn)介和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 首先對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的工作控制流程進(jìn)行了敘述，接著對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的控制軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)介，采用WinCC開發(fā)的控制軟件界面。最后對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與前面所研究的試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行了驗(yàn)證分析。 1.5.2試驗(yàn)功能要求 1．根據(jù)用戶要求，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)要能完成以下功能： (1)能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行國(guó)標(biāo)(QC／T 568～1999)要求條件下的噪聲試驗(yàn)，測(cè) 取噪聲的標(biāo)稱值，自動(dòng)判斷噪聲指標(biāo)是否合格。 (2)能夠在廠方自定義的載荷和轉(zhuǎn)速下，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行噪聲值的測(cè)量。 (3)能測(cè)定主減速器的內(nèi)阻力矩、差速性能和傳動(dòng)效率等附加信息。 (4)對(duì)不合格產(chǎn)品，通過信號(hào)處理方法能夠

25、進(jìn)行自動(dòng)的初步故障診斷。 2．對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的要求： (1)機(jī)械系統(tǒng)要有足夠的精度和剛度。 (2)機(jī)械系統(tǒng)本身的噪聲要小，要有一定的聲學(xué)結(jié)構(gòu)，以減小對(duì)測(cè)試結(jié)果 的影響。 (3)測(cè)試房間要滿足國(guó)標(biāo)規(guī)定的聲學(xué)測(cè)試條件。 3．對(duì)電氣系統(tǒng)的要求； (1)有完善的安全保護(hù)措施。 (2)控制電路簡(jiǎn)單、可靠。 (3)測(cè)量電路能保證測(cè)量的準(zhǔn)確，有一定的抵御外界電磁干擾的能力。 4．對(duì)軟件系統(tǒng)的要求： (1)人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單。 (2)功能完善，運(yùn)行可靠。 (3)要有標(biāo)準(zhǔn)、完整的開發(fā)文檔。 第二章主減速器總成結(jié)構(gòu)性能及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 汽車驅(qū)動(dòng)橋中的主減速器總成是汽車傳動(dòng)系的關(guān)鍵部件，

26、它的主要功用是將輸入的轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速降低，并將接受的動(dòng)力傳遞方向改變后，分配到左右驅(qū)動(dòng)輪，使汽車行駛。主減速器總成質(zhì)量的好壞直接影響到汽車總體質(zhì)量。這一章將首先研究汽車傳動(dòng)系的基本結(jié)構(gòu)和原理。說明主減速器總成在汽車傳動(dòng)系的位置及重要性，然后分析主減速器的基本結(jié)構(gòu)及其性能，并對(duì)差速器的結(jié)構(gòu)與原理進(jìn)行分析。然后根據(jù)主減速器結(jié)構(gòu)和性能確定本系統(tǒng)的檢測(cè)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 2.1汽車傳動(dòng)系及驅(qū)動(dòng)橋概述 如圖2-1所示，汽車傳動(dòng)系主要有發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器、萬向傳動(dòng)裝置即傳動(dòng)軸、萬向節(jié)，后橋總成和驅(qū)動(dòng)橋（主減速器、差速器、半軸）等組成。 汽車傳動(dòng)系的功用是將發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳遞給驅(qū)動(dòng)車

27、輪。使汽車在各種不同的工況下均能正常行駛，以適應(yīng)汽車行駛的需要。再經(jīng)過差速器的差速和轉(zhuǎn)矩分配作用，將轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸出到汽車兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪上。除此之外，主減速器的功能在于當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)，使汽車有足夠的牽引力、并具有良好的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。下面對(duì)這些功能進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 1）減速；通過傳動(dòng)系的作用，使驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速降低為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的若干分之一，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)輪所得的轉(zhuǎn)矩增大到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的若干倍。 2）變速；保持發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，汽車牽引力又在足夠大的范圍內(nèi)變化。 3）倒車；在傳動(dòng)系的變速器中加設(shè)倒檔使汽車能在某些情況下倒車。 4)中斷傳動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)只能在無負(fù)荷情況下起動(dòng)，而且啟動(dòng)后轉(zhuǎn)速

28、必須保持在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速以上所以在汽車起步以前，必須將發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)路線切斷，即傳動(dòng)系的中斷傳動(dòng)作用。 5）差速作用；汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右車輪滾動(dòng)過的距離不同，傳動(dòng)系的差速作用可以使左右兩輪以不同的角速度旋轉(zhuǎn)。 驅(qū)動(dòng)橋是傳動(dòng)系中的一部分，由主減速器、差速器、主軸和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成，其作用是將萬向傳動(dòng)裝置傳來的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩傳遞到驅(qū)動(dòng)車輪上，實(shí)現(xiàn)降速、增大扭矩，同時(shí)改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，并實(shí)現(xiàn)差速以保證內(nèi)外側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向。 主減速器總成(主減速器總成由主動(dòng)錐齒輪總成、差速器總成、減速器殼體等部分組成)是驅(qū)動(dòng)橋的核心部件，驅(qū)動(dòng)橋所實(shí)現(xiàn)的作用全部是由主減速器總成實(shí)現(xiàn)的，因此要求主減速器

29、總成要有好的性能和質(zhì)量。如圖2—1所示，是一種典型汽車驅(qū)動(dòng)橋(含減速器、半軸、橋殼等部件)的分解圖，現(xiàn)在也有多驅(qū)汽車，變速器后面配有的分動(dòng)器，將變速器的輸出扭矩分給不同的驅(qū)動(dòng)橋，在這里我們將不作討論。 2.2汽車主減速器總成的結(jié)構(gòu)與性能概述 2.2.1汽車主減速器總成的結(jié)構(gòu)分析 汽車主減速器是汽車驅(qū)動(dòng)橋中的主要總成結(jié)構(gòu)之一，是汽車傳動(dòng)系最主要的傳動(dòng)部件，它位于動(dòng)力傳輸?shù)哪┒?，要求主減速器具有更高的可靠性，主要由主從動(dòng)錐齒輪總成、減速器殼體和差速器總成等部分組成，是驅(qū)動(dòng)橋的核心部件。其中一種主減速器的結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。 1一差速器軸承蓋；3，13，17一軸承；4一主減速器殼

30、；5一差速器殼；7一從動(dòng)螺旋錐齒輪； 18D主動(dòng)螺旋錐齒輪；21--行星齒輪；23一半軸齒輪；24一行星齒輪軸 為了不同的使用要求，主減速器的結(jié)構(gòu)形式也是不同大的。主減速器的結(jié)構(gòu)形式按照齒輪類型、減速器形式不同而不同。主減速器的齒輪主要有螺旋錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和渦輪蝸桿等形式。按照參加減速傳動(dòng)的齒輪副輸目分為：?jiǎn)渭?jí)式主減速器、雙級(jí)式主減速器、雙速式主減速器、單雙級(jí)貫通式主減速器、單雙級(jí)式主減速器配以輪邊主減速器等幾種。圖2-2所示的為單級(jí)式主減速器。 目前，轎車和一般輕、中型貨車采用單級(jí)式主減速器。單級(jí)式主減速器可有一對(duì)圓錐齒輪或由渦輪蝸桿組成，既滿足汽車動(dòng)力性的要求，而且具有

31、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。本文研究的主減速器試驗(yàn)臺(tái)架的實(shí)驗(yàn)對(duì)象就是單級(jí)式主減速器總成。 2.2.2汽車主減速器總成的性能分析 在圖2—2中，可以看到動(dòng)力傳遞給主減速器的主動(dòng)齒輪后，通過主動(dòng)和從 動(dòng)齒輪嚙合，后帶動(dòng)差速器旋轉(zhuǎn)，并通過差速器的行星齒輪實(shí)現(xiàn)差速。 由此要求主減速器的主動(dòng)和從動(dòng)錐齒輪之間必須有正確的相對(duì)位置，方能 使兩齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)沖擊噪聲輕，而且輪齒沿其長(zhǎng)度方向磨損均勻。因此主減 速器的結(jié)構(gòu)不僅要使得主動(dòng)和從動(dòng)錐齒輪有足夠的支撐剛度，使其在傳動(dòng)過程 中不至于發(fā)生較大變形而影響正常嚙合，而且應(yīng)有必要的嚙合調(diào)整裝置。 汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器的裝配質(zhì)量是影

32、響整個(gè)汽車驅(qū)動(dòng)橋性能的一個(gè)重要因 素，主動(dòng)錐齒輪總成是主減速器的關(guān)鍵部件，結(jié)構(gòu)如圖2—3所示。裝配主減速 器時(shí)，為了減小在錐齒輪傳動(dòng)過程中產(chǎn)生的軸向力所引起的齒輪軸的軸向位移， 提高軸的支承剛度，保證錐齒輪副的正常嚙合，圓錐滾子軸承應(yīng)有一定的裝配 預(yù)緊度，即在消除軸承間隙的基礎(chǔ)上，再給予一定的壓緊力。軸承的軸向間隙 不應(yīng)超過0．1mm，可通過更換不同厚度的隔套4，或者在兩軸承內(nèi)座圈間裝入 一組厚度不同的調(diào)整墊片3，通過調(diào)整墊片的厚度來實(shí)現(xiàn)調(diào)整軸承預(yù)緊度的目 的。 裝配主錐總成部分時(shí)，要求用較大的力矩?cái)Q緊螺母，其在主動(dòng)錐齒輪軸上產(chǎn)生的軸向力包括兩部分，第一部分是給圓錐滾子軸承

33、加載，保證其預(yù)緊需要，第二部分則作用于軸承內(nèi)圈、隔套及調(diào)整墊片上。由于圓錐滾子軸承承受的軸向力一般為幾千牛頓，因此，螺母軸向力的大部分作用于軸承內(nèi)圈、隔套及調(diào)整墊片上。調(diào)整墊片太薄則圓錐滾子軸承分配的軸向力增大，造成預(yù)緊力矩過大，汽車運(yùn)行時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重甚至燒壞軸承，而調(diào)整墊片太厚則圓錐滾子軸承上分配的軸向力減小，預(yù)緊不足，降低了軸系的回轉(zhuǎn)精度，影響錐齒輪副的使用壽命，噪聲增大。合適的調(diào)整墊片即可控制主動(dòng)錐齒輪軸上軸向力的分配比例，當(dāng)主動(dòng)錐齒輪鎖緊螺母擰緊到規(guī)定擰緊力矩范圍內(nèi)時(shí)，保證圓錐滾子軸承的預(yù)緊符合要求。 在《汽車驅(qū)動(dòng)橋臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)》中對(duì)單級(jí)主減速器的主錐總成做出了 規(guī)定。按照扭矩Mp

34、加載時(shí)，各方向主從動(dòng)齒輪及其相對(duì)位移量作為錐齒輪支撐剛性試用評(píng)價(jià)指標(biāo)，見表2-1。 注：X一沿主動(dòng)錐齒輪軸向位移 Y一沿從動(dòng)錐齒輪軸向位移 Z一垂直于X、Y方向的位移 2.2.3差速器的結(jié)構(gòu)和原理分析 差速器能使同一驅(qū)動(dòng)橋的左右車輪以不同角速度旋轉(zhuǎn)，并傳遞轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)，起輪間差速作用的稱為輪間差速器，起橋間參數(shù)作用的稱為橋間差速器。本文研究對(duì)象中的差速器是輪間差速器，其功用是當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面行駛時(shí)，使左右驅(qū)動(dòng)輪作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。如圖2-6所示 目前汽車上使用的齒輪式差速器有圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種，而按照兩側(cè)的輸出轉(zhuǎn)矩是否相等，又分為對(duì)稱式（等轉(zhuǎn)矩式）和不對(duì)稱式（不等

35、轉(zhuǎn)矩）。 本文研究的實(shí)驗(yàn)對(duì)象就是對(duì)稱式錐齒輪輪間差速器的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行分析。 2.2.4對(duì)稱式錐齒輪輪間差速器的結(jié)構(gòu)分析 對(duì)稱式錐齒輪輪間差速器由圓錐行星齒輪、行星齒輪軸(十字軸)、圓錐半軸齒輪和差速器殼組成，如圖2—7。差速器殼由用螺栓緊固的左、右外殼組成。主減速器的從動(dòng)齒輪用鉚釘或螺栓固定在差速器右外殼的凸緣上。裝配時(shí)，十字形的行星齒輪軸的四個(gè)軸頸嵌在差速器殼兩半端面上相應(yīng)的凹槽所形成的孔內(nèi)，差速器殼的剖分面通過行星齒輪軸各軸頸的中心線。每個(gè)軸頸上空套著一個(gè)直齒圓錐行星齒輪，它們均與兩個(gè)直齒圓錐半軸齒輪嚙合。而半軸齒輪的軸頸分別支承在差速器殼相應(yīng)的左右座孔中，并借花鍵與半軸相連。動(dòng)

36、力自主減速器從動(dòng)齒輪依次經(jīng)差速器殼、十字軸、行星齒輪、半軸齒輪及半軸輸出給驅(qū)動(dòng)車輪。當(dāng)兩側(cè)車輪以相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，行星齒輪繞半軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一公轉(zhuǎn)。若兩側(cè)車輪阻力不同，則行星齒輪在作上述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一自轉(zhuǎn)，這樣兩半軸齒輪帶動(dòng)兩側(cè)車輪能夠以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)叫。 因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)對(duì)象中的差速器為對(duì)稱式錐齒輪輪間差速器，其功用是當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面上行駛時(shí)使左右驅(qū)動(dòng)車輪以不同的轉(zhuǎn)速滾動(dòng)，即保證兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪做純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，如圖3-4所示： 汽車有勻速直線運(yùn)動(dòng)通過穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，轉(zhuǎn)為等速圓周運(yùn)動(dòng)，汽車驅(qū)動(dòng)橋的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況如圖

37、 如圖所示，分別代表左右車輪，L為左右之間的輪距，V表示汽車轉(zhuǎn)向做等速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的線速度，而表示左右車輪的線速度，w表示汽車轉(zhuǎn)向做等速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度，R表示轉(zhuǎn)向半徑假設(shè)輪胎的半徑為而汽車轉(zhuǎn)向做等速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)左右車輪的旋轉(zhuǎn)角速度為 左右輸出端的電機(jī)采用轉(zhuǎn)速控制方式。根據(jù)公式3-2可知，首先確定轉(zhuǎn)向半徑R和左右車輪之間的L，再確定整車速度V,從而得到左右車輪的線速度，最終計(jì)算得出左右車輪的旋轉(zhuǎn)角速度通過左右輸出的轉(zhuǎn)速來間接控制主減速器驅(qū)動(dòng)端的轉(zhuǎn)速，進(jìn)

38、行測(cè)量。左右輸出端差速不加載，帶動(dòng)主減速器運(yùn)轉(zhuǎn)，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)與主減速器的驅(qū)動(dòng)端之間保持脫離狀態(tài)，在下述運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，測(cè)試左右輸出的運(yùn)轉(zhuǎn)阻力矩 2.3主減速器性能檢測(cè)儀器概述 2.3.1聲級(jí)計(jì) 聲級(jí)計(jì)是一種最為常用的測(cè)量噪聲聲壓級(jí)和聲級(jí)高低的儀器，它按照一定的頻率計(jì)權(quán)和時(shí)間計(jì)權(quán)測(cè)量聲音的聲壓級(jí)或者聲級(jí)。 1．聲級(jí)計(jì)的工作原理 一般聲級(jí)計(jì)的主要組成部分有：傳聲器、放大器、衰減器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、檢波電路、指示器和電源等組成，工作原理如圖2—7所示。 聲壓信號(hào)經(jīng)過傳聲器，被轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)被前置放大器進(jìn)行阻抗變換，經(jīng)過變換后的電信號(hào)被送入衰減器和放大器，衰減器對(duì)幅值較大的信號(hào)進(jìn)行衰

39、減，而放大器對(duì)微弱的信號(hào)進(jìn)行放大。然后信號(hào)進(jìn)入計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率計(jì)權(quán)，測(cè)量出相應(yīng)的聲級(jí)信號(hào)。經(jīng)過計(jì)權(quán)后的信號(hào)再次送入衰減器和放大器。此時(shí)的信號(hào)被檢波器檢波后，信號(hào)變換成直流信號(hào)以便指示。 指示值所代表的意義取決于計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的選擇。當(dāng)選擇A、B或者C計(jì)權(quán)檔時(shí)，指示值為相應(yīng)的聲級(jí)。當(dāng)選用線性檔時(shí)，示值為聲壓級(jí)；當(dāng)接入外接濾波器時(shí)，顯示的是濾波器相應(yīng)頻帶寬度下的頻帶聲壓級(jí)。另外聲級(jí)計(jì)的輸出還可以外接示波器，分析儀等。 2．聲級(jí)計(jì)的分類 按照國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)651關(guān)于聲級(jí)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，可以將聲級(jí)計(jì)按照測(cè)量精度和穩(wěn)定性分為0、1、2和3四種類型。其中0型為標(biāo)準(zhǔn)聲級(jí)計(jì)；l型為精密聲

40、級(jí)計(jì)；2型為一般用途聲級(jí)計(jì)；3型為普及型聲級(jí)計(jì)。 此外，從功能及用途上又可將聲級(jí)計(jì)分為普通聲級(jí)計(jì)、精密脈沖聲級(jí)計(jì)、積分聲級(jí)計(jì)、個(gè)人聲暴露計(jì)、噪聲統(tǒng)計(jì)分析儀、噪聲頻譜分析儀等。普通聲級(jí)計(jì)僅能測(cè)量指數(shù)時(shí)間計(jì)權(quán)聲級(jí)，常用在噪聲普查中；精密脈沖聲級(jí)計(jì)比普通聲級(jí)計(jì)的精度高，并有脈沖檔時(shí)間計(jì)權(quán)，廣泛用在產(chǎn)品檢測(cè)和脈沖性噪聲測(cè)量中；積分聲級(jí)計(jì)可以測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)的平均聲級(jí)(等效聲級(jí))，在環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)、勞動(dòng)場(chǎng)所噪聲監(jiān)測(cè)場(chǎng)合采用此類儀器；個(gè)人聲暴露計(jì)的體積小巧，能方便地佩帶在工人身上，可以準(zhǔn)確測(cè)量工人一天內(nèi)所接受的噪聲暴露量；噪聲統(tǒng)計(jì)分析儀是在積分聲級(jí)計(jì)的基礎(chǔ)上加入了統(tǒng)計(jì)聲級(jí)測(cè)量、定時(shí)監(jiān)測(cè)等功能，目前在環(huán)境保護(hù)

41、、勞動(dòng)保護(hù)部門應(yīng)用廣泛。噪聲頻譜分析儀是在通用聲級(jí)計(jì)、積分聲級(jí)計(jì)或噪聲統(tǒng)計(jì)分析儀上又加入了倍頻程或1／3倍頻程濾波器，這樣不但能測(cè)量噪聲的聲級(jí)和聲壓級(jí)，也可對(duì)聲音的頻譜成份進(jìn)行分析。 本系統(tǒng)的噪聲測(cè)量所采用的聲級(jí)計(jì)，包括兩只噪聲傳感器探頭和兩只對(duì)應(yīng)的 二次儀表，其外形如圖年6所示．該型聲級(jí)計(jì)是～種測(cè)量指數(shù)時(shí)間計(jì)權(quán)聲級(jí)和時(shí) 間積分平均聲級(jí)的噪聲測(cè)量?jī)x器，其性能符合GB廠13785．1983和IEC61672-2002 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)2級(jí)聲級(jí)計(jì)的要求。該儀器采用了先進(jìn)的數(shù)字檢波技術(shù)，具有可靠性高、 穩(wěn)定性好、動(dòng)態(tài)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，具有Rs232和交直流輸出接口，專門用于噪聲 長(zhǎng)期在線測(cè)量。

42、 2.3.2轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器 機(jī)械動(dòng)力參數(shù)(如轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、效率等)是機(jī)械系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)、制造和維修的重要依據(jù)，對(duì)其快速精確測(cè)量是機(jī)械行業(yè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。 在測(cè)試扭矩和轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合中，扭矩和轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)系統(tǒng)的重要參數(shù)，扭矩測(cè)量是傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)測(cè)試的技術(shù)難點(diǎn)。由于溫度補(bǔ)償和初始相位補(bǔ)償問題較難解決好，動(dòng)態(tài)扭矩的測(cè)量準(zhǔn)確度較低。 通常要將扭矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量方案有以下方法： (1)采用電阻應(yīng)變式傳感器，這種傳感器的工作原理是：力一應(yīng)變一電阻變化一電壓輸出。它的優(yōu)點(diǎn)在于體積小，但它的輸出信號(hào)是基于電阻的變化而得到的，受溫度、電源電壓等環(huán)境參數(shù)的影響較大，由于它輸出電壓

43、值只有毫伏級(jí)，使用它必須對(duì)其信號(hào)進(jìn)行放大，需要高精度的放大電路。 (2)采用磁電式或者光電式相位差型傳感器，其工作原理是當(dāng)輸入、輸出軸 未施加扭矩時(shí)，傳感器輸出兩路正弦信號(hào)，彼此相差180度。當(dāng)施加扭矩時(shí)，兩路正弦信號(hào)彼此相差會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)相差即可計(jì)算出扭矩大小，根據(jù)某路正弦信號(hào)頻率即可計(jì)算出轉(zhuǎn)速大小?？梢酝瑫r(shí)獲得扭矩、轉(zhuǎn)速信號(hào)，且工作穩(wěn)定可靠。 下面將介紹采用第二種原理進(jìn)行工作的轉(zhuǎn)速扭矩傳感器的具體測(cè)量方法，以便更充分的認(rèn)識(shí)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器。 (1)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)量原理 扭矩測(cè)量系統(tǒng)原理如圖3-3所示。信號(hào)輪l和信號(hào)輪2分別安裝在彈性軸兩端。當(dāng)彈性軸上加載動(dòng)態(tài)扭矩M時(shí)，

44、信號(hào)輪隨軸旋轉(zhuǎn)，軸受到扭轉(zhuǎn)變形，兩信號(hào)輪相對(duì)位置發(fā)生變化，即信號(hào)輪1相對(duì)于信號(hào)輪2轉(zhuǎn)過一個(gè)角度或者信號(hào)輪2相對(duì)于信號(hào)輪l轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，這個(gè)角度稱為彈性軸的扭矩角口。在扭矩的計(jì)算中，瞬時(shí)扭矩M通過扭矩角a來定義，這里考慮最大扭矩Max≤200 N·m，即： 式中G為彈性軸材料的剪切模量，不是一個(gè)常數(shù)，而且與環(huán)境溫度相關(guān)；I為彈性軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；L為信號(hào)輪l與信號(hào)輪2之間的距離；K為傳感器系數(shù)。以上傳感器系數(shù)K=GI／L，也受環(huán)境溫度影響，需要在傳感器工作過程中加以修正。從公式(3—1)中可以看到，瞬時(shí)扭矩M與扭矩角a成正比，修正環(huán)境溫度對(duì)傳感器系數(shù)K的影響后，只要精確測(cè)量扭矩角a就可測(cè)量瞬時(shí)

45、扭矩M。實(shí)際傳感器中測(cè)量到的是兩路正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成的方波信號(hào)，扭矩角a也就有相位差來定義了。 (2)輸出信號(hào)處理 當(dāng)輸入、輸出軸未施加轉(zhuǎn)矩時(shí)口=0，傳感器輸出相位差為0；當(dāng)施加扭矩時(shí)， 信號(hào)輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)口≠0，對(duì)應(yīng)的相位差發(fā)生變化。將變化的信號(hào)送入工控機(jī)，工控機(jī)計(jì)算出相位差，根據(jù)相差即可計(jì)算出扭矩大小。 2．4國(guó)內(nèi)外主減速器試驗(yàn)臺(tái)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn) 按照主減速器的結(jié)構(gòu)和性能要求，在對(duì)主減速器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，一般檢測(cè)以下項(xiàng)目和內(nèi)容。根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)判斷主減速器的質(zhì)量。 (1)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速性能檢測(cè)： 在電機(jī)帶動(dòng)主減速器升速狀態(tài)下，檢測(cè)主減速器總成的內(nèi)阻力矩，同時(shí)檢 測(cè)轉(zhuǎn)速并繪制輸入速度一阻力

46、矩的對(duì)應(yīng)曲線。轉(zhuǎn)速在200r／min400r／min 內(nèi)可調(diào)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其阻力矩是不斷變化的感器高速測(cè)取各個(gè)瞬時(shí)的 阻力矩，再通過計(jì)算機(jī)處理成平均值和波動(dòng)值。 平均值反映著齒輪軸承的預(yù)緊情況和齒輪的嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的阻力，好的總成應(yīng)該在一定的范圍內(nèi)，對(duì)于EQl030輕型車來講，正常范圍在2．5～5N．m之問； 波動(dòng)值(在勻速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài))的大小反映軸承的旋轉(zhuǎn)精度、齒輪的綜合誤差等造 成的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的沖擊和震動(dòng)情況，這個(gè)值越小越好。 (2)噪聲和振動(dòng)性能檢測(cè)： 在中華人民共和國(guó)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC／T29063—1992(JBn 4125—85)《汽車機(jī)械式變速器總成技術(shù)條件》和QC／T 5

47、68—1999(JB 3987—85)，《汽車機(jī)械式變速器臺(tái)架試驗(yàn)方法》中規(guī)定了汽車用變速器總成的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則。對(duì)噪聲部分的規(guī)定：各類汽車機(jī)械式變速器總成在為變速器所匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速，r／min)的轉(zhuǎn)速下，最大允許聲壓級(jí)為91dB(A)。 根據(jù)JB3863--84標(biāo)準(zhǔn)，主減速器在輸入轉(zhuǎn)速300r／min，兩側(cè)加載20N·m 時(shí)，主減速器的主、被動(dòng)齒輪嚙合面正上方300mm處噪聲值不應(yīng)超過75bB(A)。因此可以根據(jù)噪聲方面的理論在試驗(yàn)臺(tái)架上對(duì)主減速器進(jìn)行噪聲檢測(cè)。 但是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)上，機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲測(cè)量常常要在較強(qiáng)的背景噪聲下進(jìn)行， 傳統(tǒng)的聲級(jí)計(jì)很難直接測(cè)得

48、其真實(shí)噪聲，而較為準(zhǔn)確的聲強(qiáng)法則由于耗時(shí)及操 作不便等因素，難以滿足生產(chǎn)線上的工作節(jié)拍，且對(duì)于有異響的機(jī)器，也很難 進(jìn)行進(jìn)一步的故障診斷。車間環(huán)境噪聲一般都在80dB(A)以上，有時(shí)甚至達(dá)90dB(A)或更高，噪聲過高，會(huì)嚴(yán)重影響主減速器噪聲測(cè)試的準(zhǔn)確性，因此要在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工況下準(zhǔn)確檢測(cè)主減速器噪聲，要有一定的隔音消噪措施。 在《汽車主減速器噪聲振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)研究》一文中提出了以下方法：使系 統(tǒng)自身基座的剛性足夠大，使傳動(dòng)軸在測(cè)試過程中不會(huì)發(fā)生大的變形，以保證 各軸的同心度；系統(tǒng)采取減振設(shè)計(jì)，選用適當(dāng)?shù)膹椥云骷?；建造隔音房，使測(cè)試系統(tǒng)核心部分與電機(jī)等主要噪聲源隔離。但是該方法要求投入的成

49、本高，整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)要有好的機(jī)械性能，并對(duì)外界環(huán)境也做出要求，因此存在著一定的局限性。 在文獻(xiàn)《在線噪聲檢測(cè)及噪聲信號(hào)的故障診斷技術(shù)》中提出了基于背景噪聲修正法。在物理上進(jìn)行了簡(jiǎn)單隔離，然后利用基于背景噪聲的修正方法，從軟件上對(duì)強(qiáng)背景下測(cè)得的聲壓值進(jìn)行修正。對(duì)于兩測(cè)量差在10 dB(A)之內(nèi)的情況，可通過下面的公式進(jìn)行修正： 。 本方法在主減速器的在線檢測(cè)中取得了良好的使用效果。環(huán)境噪聲的干擾 是一直致力于解決的問題，此方法也存在一定隨機(jī)誤差性。 (3)噪聲的頻譜分析： 通過對(duì)噪聲的頻譜分析，協(xié)助判斷異晌情況。首先通過大量的試驗(yàn)獲得各 種數(shù)據(jù)，獲得主減速器在不同工況下不同部位的有效

50、數(shù)據(jù)，根據(jù)這些有效數(shù)據(jù) 形成被試驗(yàn)主減速器的噪聲頻譜。在對(duì)主減速器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，如果出現(xiàn)高頻并且高于某極限值，根據(jù)噪聲值出現(xiàn)的位置就可以知道主減速器哪里有故障。 (4)差速器差速特性標(biāo)準(zhǔn)： 主減速器總成在一邊加載正轉(zhuǎn)時(shí)候，向一側(cè)差速器的半軸齒輪孔施加止動(dòng)阻扭矩的狀態(tài)下，使得差速器一側(cè)止動(dòng)半軸齒輪，看另一側(cè)的半軸齒輪的工作狀況；并向差速鎖氣室充氣，給出差速鎖的響應(yīng)情況。從兩邊的輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的數(shù)據(jù)即扭矩值，即可得到差速器的內(nèi)摩擦力矩大小和分配特性。對(duì)于EQl030車型來講，好的主減速器能以1．5～2．5N．m的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)差速器組件，因此，當(dāng)一側(cè)止動(dòng)時(shí)，如果另一側(cè)能有正常運(yùn)轉(zhuǎn)，沒有大的波動(dòng)和

51、沖擊，則說明差速器正常。 2.4本實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的試驗(yàn)規(guī)范 本文所研究的主減速器試驗(yàn)臺(tái)架的是布置在試驗(yàn)室內(nèi)，用于檢測(cè)江鈴全順主減速器的差速性能，噪聲性能和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩性能。目前對(duì)于主減速器總成的試驗(yàn)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，沒有一個(gè)統(tǒng)一明確的規(guī)定和說明。根據(jù)對(duì)被測(cè)試的內(nèi)容以及內(nèi)容特點(diǎn)，對(duì)江鈴全順主減速器在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)我遵循了如下實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參照： 2.4.1試驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)差速性能試驗(yàn)規(guī)范 在測(cè)試過程中，主減速器驅(qū)動(dòng)端運(yùn)轉(zhuǎn)取低速、中速、高速三個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)水平實(shí)驗(yàn)，在一定狀態(tài)下運(yùn)行一定時(shí)間，如60秒。測(cè)試時(shí)左右輸出端的運(yùn)轉(zhuǎn)工作方式也設(shè)為可調(diào)，即正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)可以任意選擇，但是要注意左右輸出端的方

52、向是相反的。 測(cè)試差速器的性能時(shí)，輸出端應(yīng)該在低速段比較好，這樣可減少空載功率損失所產(chǎn)生的阻力矩的影響。 首先確定轉(zhuǎn)向半徑R，左右車輪之間的輪距L和整車速度V，從而得出左右車輪的旋轉(zhuǎn)角速度。此時(shí)左右車輪輸出端為差速運(yùn)動(dòng)，然后在此狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)60秒，此時(shí)差速器工作，測(cè)得左端的阻力距M1，并測(cè)得右端的阻力距M2 則M1與M2的絕對(duì)值差值的絕對(duì)值就能反映出差速器的內(nèi)阻力矩M4的大小。 在檢測(cè)時(shí)繪制出輸入速度一阻力矩的對(duì)應(yīng)曲線。每次測(cè)得曲線中的速度水平是一定的。在整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，阻力矩是不斷變化的，傳感器高速測(cè)取各個(gè)瞬時(shí)的阻力矩，根據(jù)公式(3—3)，通過計(jì)算機(jī)處理成平均值和波動(dòng)值。平

53、均值和波動(dòng)值(在一定運(yùn)轉(zhuǎn)水平狀態(tài)下)定量地反映出差速器加工和裝配的狀況，合格的差速器應(yīng)該在一定的范圍內(nèi)，對(duì)于本試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)對(duì)象，其范圍要通過采集樣本獲得。所測(cè)得的平均值和波動(dòng)值在所采集樣本的范圍內(nèi)，則說明加工或裝配精度合格，否則不合格。圖3．5為差速器性能試驗(yàn)的工作循環(huán)圖； 2．4．1主減速器運(yùn)行噪聲試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 汽車主減速器總成的工作噪聲是汽車總體噪聲的重要來源之一。其噪聲產(chǎn)生的主要原因是由于主減速器總成的不正常運(yùn)轉(zhuǎn)，常見的影響因素有裝配的零件不合格，主從動(dòng)錐齒輪部件、主被齒之間齒側(cè)間隙調(diào)整不當(dāng)、差速器行星輪、半軸齒輪的裝配間隙不當(dāng)以及差速器軸承的調(diào)整間隙不當(dāng)?shù)鹊犬a(chǎn)生運(yùn)動(dòng)噪聲及異常振動(dòng)。

54、噪聲檢測(cè)的目的是判斷總成的運(yùn)行狀態(tài)，是否出現(xiàn)異響及故障，通常一是靠工人經(jīng)驗(yàn)判斷，二是在低背景噪聲環(huán)境下用聲級(jí)計(jì)進(jìn)行離線檢測(cè)，本試驗(yàn)就要用聲級(jí)計(jì)來檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)架噪聲性能。 2.4.2主減速器轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩性能試驗(yàn)規(guī)范 本試驗(yàn)采用臺(tái)架模擬法模擬主減速器正常工作時(shí)的工況，要在試驗(yàn)臺(tái)架上模擬主減速器和實(shí)際一樣的工況，在試驗(yàn)系統(tǒng)中必須包括動(dòng)力輸入部分和兩側(cè)獨(dú)立的加載部分。由于主減速器傳遞功率不大，而且檢測(cè)時(shí)間較短，因此，試驗(yàn)臺(tái)采用功率開放式的試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)。磁粉制動(dòng)器采用電流控制的方式，產(chǎn)生的電磁力矩和控制電流成正比，線性關(guān)系好，響應(yīng)時(shí)間快，是最常用的加載裝置。因此采用磁粉制動(dòng)器這種純耗能負(fù)載作為加載機(jī)構(gòu)是合理

55、的，通過改變磁粉制動(dòng)器的加載力矩來模擬轉(zhuǎn)向時(shí)以及直線行駛時(shí)兩側(cè)不等附著系數(shù)等工況。為更好的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速和控制，更方便的模擬路面的阻力矩，采用交流變頻電機(jī)+磁粉制動(dòng)器的方案，其結(jié)構(gòu)如圖4．1所示。 (1)試驗(yàn)臺(tái)輸入?yún)?shù)的選取 對(duì)于主減速器傳動(dòng)性能檢測(cè)，主要輸入?yún)?shù)為主減速器輸入轉(zhuǎn)速和兩側(cè)的 阻力矩。對(duì)于如江鈴汽車在路面上行駛時(shí)，其速度一般分低速、中速和高速，對(duì)應(yīng)的車速一般為15～25Km／h、30～50Km／h和60～80Km／h，輪胎的直徑為1．1 m， 根據(jù)汽車的行駛速度和主減速器輸入轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系式： 取三種車速分別為17．7Km／h、35Km／h和70Km／h，三種

56、車速對(duì)應(yīng)的主減速器輸入轉(zhuǎn)速分別為750 r／min、1500r／rain、3000r／min。 加載力矩的大小也要盡量接近汽車在實(shí)際路面上的運(yùn)行工況。將汽車的載重狀態(tài)分為空載、半載和滿載狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的后軸載荷分別為1400Kg、2100Kg和3000Kg，對(duì)于良好路面，滾動(dòng)阻力系數(shù)取0．015，對(duì)于冰雪路面，滾動(dòng)阻力系數(shù)為0．005，對(duì)于混凝土路面，滾動(dòng)阻力系數(shù)為0．08。由式(2—29)可以計(jì)算三種路面下以不同的載重狀態(tài)運(yùn)行時(shí)兩側(cè)車輪阻力矩如表4．2所示。 2．5本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容 本試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)內(nèi)容有以下幾方面： (1)對(duì)主減速器進(jìn)行空載阻力矩、轉(zhuǎn)速和功率的測(cè)試，通過工控機(jī)對(duì)

57、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理、顯示和存儲(chǔ)，并能根據(jù)預(yù)先設(shè)定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行產(chǎn)品性能評(píng)判。轉(zhuǎn)矩報(bào)警值為60N．m、功率報(bào)警值為1．8kW，當(dāng)檢測(cè)到實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩值大于轉(zhuǎn)矩報(bào)警值，實(shí)時(shí)功率值大于功率報(bào)警值，判斷為不合格產(chǎn)品。 (2)檢查差速器工況。在試驗(yàn)之前，將在夾具體上配有的專用花鍵止動(dòng)軸，插入差速器半軸齒輪內(nèi)孔中，可使差速器一側(cè)止動(dòng)半軸齒輪。在主減速器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中檢查另一側(cè)半軸齒輪是否運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，如果運(yùn)轉(zhuǎn)正常，則表示合格。 此系統(tǒng)由于模仿主減速器實(shí)際工況，原理簡(jiǎn)單，直觀，不受環(huán)境的限制(比 如環(huán)境噪聲)，且該系統(tǒng)有性能穩(wěn)定的工控機(jī)控制，自動(dòng)化程度高，所以該系統(tǒng)可靠實(shí)用。有關(guān)于主減速器總成

58、在線測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、控制等，將在后面幾章作詳細(xì)的介紹。 第三章 主減速器試驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì) 3.1總體設(shè)計(jì)方法 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)階段首先要確定系統(tǒng)的原理方案。主減速器試驗(yàn)臺(tái)架以及性能測(cè)控系統(tǒng)的原理方案設(shè)計(jì)采用如下方法：從系統(tǒng)的功能出發(fā)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，將系統(tǒng)的功能逐層地進(jìn)行分解，最后形成可以直接由物理效應(yīng)或者其他方法實(shí)現(xiàn)的功能元。所謂功能元是能夠直接實(shí)現(xiàn)所需功能的單位，它可以是一個(gè)元件如實(shí)現(xiàn)測(cè)速功能的轉(zhuǎn)速傳感器，也可以是一個(gè)小系統(tǒng)，如實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制的PLC等。 要實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)臺(tái)架的設(shè)計(jì)和測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要求的功能如下： (1)傳動(dòng)裝置要實(shí)現(xiàn)通用。由于各類主減速器產(chǎn)品在夾具體裝好以后

59、其主動(dòng)齒輪的端部在空間位置不一樣，從而導(dǎo)致主齒端面與高速齒輪箱的傳動(dòng)齒輪間中心距不同，在縱向的偏距也不一樣，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的原因，更換或者變動(dòng)高速齒輪箱很困難，所以鏈接主齒端面與高速齒輪箱之間的連接軸要有一定的饒度。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)支撐夾緊部位需在主減速器殼上，而主減速器殼為鑄件，尺寸公差較大，并且品種不同，主減速器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有差異，要實(shí)現(xiàn)各類產(chǎn)品共用同一試驗(yàn)臺(tái)，夾具體的定位與夾緊的結(jié)構(gòu)必須具有一定的浮動(dòng)性；同時(shí)產(chǎn)品不一樣，其重力、運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的力對(duì)夾具體不一樣，所以夾具體還要有很好的力學(xué)性能。 (3)產(chǎn)品品種發(fā)展很快，其測(cè)量范圍跨度很大，這就需要有一臺(tái)測(cè)試范圍寬 并能完成多品種試驗(yàn)的試

60、驗(yàn)臺(tái)。必須要硬件與軟件要結(jié)合，只有這兩者協(xié)調(diào)一致才能要滿足這一目的。所以在機(jī)械結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)方面不僅要考慮其要有柔性，還要考慮試驗(yàn)臺(tái)的性能再結(jié)合軟件控制來滿足試驗(yàn)臺(tái)性能的要求。 （4）實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)易方便，利用合適的電氣控制程序，一邊實(shí)驗(yàn)一邊可以讀出實(shí)驗(yàn)性能參數(shù)，自動(dòng)存檔，當(dāng)測(cè)控時(shí)出現(xiàn)異常能夠及時(shí)提醒實(shí)驗(yàn)者。 在這一章里面將主要對(duì)機(jī)械部分、夾具系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，做出理論性分析。 3.2主減速器試驗(yàn)臺(tái)架的方案設(shè)計(jì) 本課題研制的主減速器總成試驗(yàn)臺(tái)架布置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，用于檢測(cè)主減速器總成的特定性能，試驗(yàn)臺(tái)要求實(shí)現(xiàn)部分加載，可以在無載荷和有載荷的情況下檢測(cè)主減速器總成的性能，這樣能夠發(fā)現(xiàn)一些空

61、載實(shí)驗(yàn)檢查不出來的問題。于此同時(shí)，要求該實(shí)驗(yàn)臺(tái)架具有一定的通用性和可擴(kuò)展性。 該試驗(yàn)臺(tái)主要完成以下測(cè)控項(xiàng)目：主減速器轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩性能的測(cè)控；主減速器差速器性能的測(cè)控；主減速器運(yùn)行噪聲性能的測(cè)控。 3.2.1 試驗(yàn)臺(tái)架加載方式的設(shè)計(jì) 3.2.1.1磁粉制動(dòng)器概述 交流變頻加載技術(shù)是在上世紀(jì)末逐步發(fā)展起來的一門新技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)的交流電力測(cè)功機(jī)由一臺(tái)交流電機(jī)，一套轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器、底座及與動(dòng)力機(jī)械連接的法蘭，一套可四象限運(yùn)行的交流變頻調(diào)速與配電系統(tǒng)，一臺(tái)交流電力測(cè)功機(jī)測(cè)控儀組成。其工作原理是將交流電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)變頻器逆變?yōu)橹绷麟?，然后再逆變?yōu)榻涣麟娚暇W(wǎng)，交流變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)電機(jī)的上網(wǎng)電壓來控

62、制原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩。 負(fù)載電機(jī)由變頻器驅(qū)動(dòng)。變頻器為一臺(tái)帶整流／回饋單元的變頻器，它由整 流／回饋單元、逆變器組成。整流／回饋單元有兩個(gè)反并聯(lián)，能在兩個(gè)方向上有 電能流動(dòng)，即能將電能送回電網(wǎng)(四象限工作)。發(fā)電工作橋通過一臺(tái)自耦變壓 器和電網(wǎng)相連接。當(dāng)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，電能通過其回饋單元回饋到電網(wǎng)。 磁粉制動(dòng)器加載的基本原理是將原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能由水冷卻后把熱量帶走，原動(dòng)機(jī)發(fā)出的能量不能回收，轉(zhuǎn)換過程中亦需耗費(fèi)能量。而交流變頻加載卻町以把原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能回饋到內(nèi)部電網(wǎng)，供其他設(shè)備使用?，F(xiàn)就本課題所研制的主減速器試驗(yàn)臺(tái)來分析比較，試驗(yàn)臺(tái)是以功率為30kw 電

63、機(jī)來驅(qū)動(dòng)，則采用交流變頻加載的試驗(yàn)臺(tái)需要兩臺(tái)功率為15kw的加載電機(jī)，而采用磁粉制動(dòng)器加載的試驗(yàn)臺(tái)需要兩臺(tái)滑差功率為20kw的磁粉制動(dòng)器和一臺(tái)15kw制冷電機(jī)。所以本試驗(yàn)臺(tái)架采用磁粉制動(dòng)器加載。以電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部分。 主減速器輸出的機(jī)械功率首先通過加載電機(jī)轉(zhuǎn)換成電功率，再通過電參數(shù)的調(diào)節(jié)，將這部分電功率以合適的電壓、電流方式(交流模式時(shí)還包括頻率和相移)傳到主減速器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，再由該電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)主減速器的輸入軸，實(shí)現(xiàn)能量的回饋與利用。電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩也可以通過電控系統(tǒng)很方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)。 3.2.1.2本試驗(yàn)系統(tǒng)加載方式 3.2.2試驗(yàn)臺(tái)架的總體布局與結(jié)構(gòu)原理 3

64、.2.2.1 試驗(yàn)臺(tái)架的布置方式 （1）T型布置是汽車驅(qū)動(dòng)橋?qū)嶒?yàn)中最常見的布置方式，如圖4-3所示，該方式的最大特點(diǎn)采用一臺(tái)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，兩臺(tái)電機(jī)作為負(fù)載。采用三臺(tái)變頻器分別控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)載電機(jī)的扭矩。電流在三臺(tái)電機(jī)的直流母線之間循環(huán)，負(fù)載電機(jī)吸引的功率扣除系統(tǒng)本身的損耗，可全部回饋至驅(qū)動(dòng)電機(jī)作功，以達(dá)到節(jié)能的目的。 （2）本文研制的試驗(yàn)臺(tái)架的布置方式 本文研制的主減速器總成特定性能試驗(yàn)臺(tái)架的被試對(duì)象江鈴全順汽車后橋驅(qū)動(dòng)橋上用的主減速器總成，根據(jù)其結(jié)構(gòu)以及放置地要求，采用的也是T型布置形式如圖4-4所示。該方案采用一臺(tái)交流電機(jī)與輸入轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。另外，有兩臺(tái)磁粉

65、制動(dòng)器與輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器組成加載系統(tǒng)，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)架共有兩套加載系統(tǒng)，模擬后橋驅(qū)動(dòng)橋的左右半軸驅(qū)動(dòng)加載，當(dāng)模擬后橋驅(qū)動(dòng)橋左右半軸的兩套加載系統(tǒng)同時(shí)工作時(shí)，就完成了對(duì)主減速器的兩端輸出部分的加載。加載裝置末端設(shè)置散熱系統(tǒng)，其目的是磁粉制動(dòng)器產(chǎn)生的熱量傳遞到散熱箱內(nèi)。 3.2.2.2 試驗(yàn)臺(tái)架的總體布局 該主減速器試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)平面簡(jiǎn)圖如圖3-1所示，包括基體座、主傳動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)系、加載系統(tǒng)、翻轉(zhuǎn)夾具體、潤(rùn)滑系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、電器控制柜、計(jì)算機(jī)測(cè)試控制部分等組成。 基體座根據(jù)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與夾具體的形狀設(shè)計(jì)為整平面，基礎(chǔ)床身均采用鑄造結(jié)構(gòu)，用來安放驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，左右半軸加載系統(tǒng)和翻轉(zhuǎn)夾具體系統(tǒng)。

66、可以加強(qiáng)試驗(yàn)臺(tái)的剛性并降低試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)的振動(dòng)噪聲，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的平穩(wěn)起著重要作用。 主傳動(dòng)電機(jī)是試驗(yàn)臺(tái)的主要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為了能更好的控制電機(jī)的速度，避免電機(jī)的磁場(chǎng)對(duì)傳感器的信號(hào)的干擾，選用了電磁調(diào)速電機(jī)拖動(dòng)，功率4千瓦。試驗(yàn)臺(tái)利用起吊裝置，安裝到合適的位置，采用液壓加緊并通過夜動(dòng)調(diào)節(jié)到試驗(yàn)位置，電機(jī)翻轉(zhuǎn)，該系統(tǒng)配有獨(dú)立的液壓工作站為其液壓系統(tǒng)供油，試驗(yàn)臺(tái)架潤(rùn)滑系統(tǒng)是為了主減速器在試驗(yàn)過程的潤(rùn)滑供油。噪音系統(tǒng)用來檢測(cè)主減速器在試驗(yàn)過程中的噪聲。并判斷是否有異響。 傳動(dòng)系是整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)力傳送結(jié)構(gòu)，同時(shí)適時(shí)采集要檢測(cè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，對(duì)整個(gè)試驗(yàn)過程的檢測(cè)以及待檢工件的轉(zhuǎn)速起著紐帶的作用。 試驗(yàn)臺(tái)架配置獨(dú)立的計(jì)算機(jī)控制、檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，試驗(yàn)臺(tái)架試驗(yàn)控制程序具有基本技術(shù)參數(shù)和工藝參數(shù)設(shè)定、修改功能，電器控制柜及控制部分是整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的控制核心。試驗(yàn)臺(tái)采用自動(dòng)控制，能對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)采集、計(jì)算機(jī)處理、自動(dòng)監(jiān)控等，能自動(dòng)判斷試件失效及自動(dòng)報(bào)警。該系列試驗(yàn)臺(tái)選用性能先進(jìn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、國(guó)內(nèi)外高性價(jià)比傳感元件、電器元件及自行開發(fā)的多功能專用控制軟件和應(yīng)用軟件。 系統(tǒng)的工