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)

《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)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《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)（48頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

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)，通過對(duì)主減速器總成常

2、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)控制計(jì)算機(jī)為核心。采用軟

3、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。

4、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

5、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)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

6、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

7、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?、汽車制造及汽車的運(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

8、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

9、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)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

10、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)

11、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)。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)

12、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)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

13、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)

14、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)?？梢姡瑢?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

15、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

16、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，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

17、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)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

18、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。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

19、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)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)

20、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。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

21、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：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

22、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

23、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：(

24、1)能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行國(guó)標(biāo)(QCT 5681999)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

25、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，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

26、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)

27、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

28、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，因此要求主減速器總成要有好的性能和質(zhì)量。如圖21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

29、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；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、

30、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22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

31、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23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01mm，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

32、部分，第一部分是給圓錐滾子軸承加載，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

33、規(guī)定。按照扭矩Mp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（不等轉(zhuǎn)矩）。本文研

34、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27。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)力自主減速器從動(dòng)齒輪依次經(jīng)差速器

35、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 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

36、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)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)

37、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27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)

38、。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

39、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)、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13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

40、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137851983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。 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)

41、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

42、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)，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Max200 Nm，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)。

43、以上傳感器系數(shù)K=GIL，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(31)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)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。24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

44、。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矩的對(duì)應(yīng)曲線。轉(zhuǎn)速在200rmin400rmin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255Nm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

45、民共和國(guó)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QCT290631992(JBn 412585)汽車機(jī)械式變速器總成技術(shù)條件和QCT 5681999(JB 398785)，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，rmin)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300rmin，兩側(cè)加載20Nm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)

46、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

47、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

48、工況下不同部位的有效數(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1525Nm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

49、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向是相反的。測(cè)試差速

50、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(33)，通過計(jì)算機(jī)處理成平均值和波動(dòng)值。平均值和波動(dòng)值(在一定運(yùn)轉(zhuǎn)水平狀態(tài)下)定量地反映

51、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35為差速器性能試驗(yàn)的工作循環(huán)圖；241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)。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

52、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

53、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41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1525Kmh、3050Kmh和6080Kmh，輪胎的直徑為11 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177Kmh、35Kmh和70Kmh，三種車速對(duì)應(yīng)的主減速器輸入轉(zhuǎn)速分別為750 rmin、1500rrain、3000rmin。加載力矩的大小也要盡量接近汽車在實(shí)際

54、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0015，對(duì)于冰雪路面，滾動(dòng)阻力系數(shù)為0005，對(duì)于混凝土路面，滾動(dòng)阻力系數(shù)為008。由式(229)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42所示。25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)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60Nm、功率報(bào)警值為18kW，當(dāng)檢測(cè)到實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩值大于轉(zhuǎn)矩

55、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

56、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

57、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，

58、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

59、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

60、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。現(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)

61、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3.2.2.1 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

62、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

63、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?；w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)?？梢约訌?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

64、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