專利名稱：前驅變速箱的耐久實驗臺架的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種汽車前驅變速箱的耐久實驗臺架。
技術背景目前，轎車等中小型汽車多采用前驅變速箱作為汽車變速傳動裝置， 該前驅變速箱具有用于與發(fā)動機飛輪連接來傳遞動力的一根輸入軸、及兩 根分別通過左、右車用傳動軸總成與左、右車輪連接的輸出軸。前驅變速箱的輸入軸和輸出軸的間距較小(一般在150mm 200mm左右)，輸入軸和 輸出軸的高差也不相等(一般在20mm 80mm之間)。前驅變速箱結構的獨 特性決定了其試驗臺架結構的特殊性。如圖1所示，基于前驅變速箱33 有一根輸入軸331和兩根輸出軸332、 333，其進行臺架試驗時，需要有三 臺測功機(電動機)30、 31、 32同時運行，其中一臺測功機30模擬汽車發(fā)動 機提供動力，另外兩臺測功機31、 32模擬汽車兩車輪的負載，該三臺測功 機成T字型布置。由于前驅變速箱的輸入軸和輸出軸的間距小、不同的前驅變速箱的輸 入輸出軸高度差不同，決定了前驅變速箱試驗臺架輸入部分有如下幾大困 難1、基于變速箱輸入輸出軸間距較小，T字型的臺架布置中，測功機的 輸入軸至變速箱輸入軸之間需要高效的高速傳動裝置，要求傳動裝置效率 高、振動小且噪聲低，而變速箱臺架試驗要求驅動端的輸入轉速較高(最高 至9000rpm)，驅動端的高速高效機械傳動也是前驅變速箱臺架的一大難 題；當對不同型號的前驅變速箱(型號不同，其輸出輸入軸的高差不同，而 測功機的高度固定，因此對輸入端的高度要求不同)，還要求輸入端的高度 可以精確調節(jié)?，F(xiàn)有變速箱試驗臺架采用齒輪箱34作為前驅變速箱的動力 傳輸裝置。齒輪箱作為傳動裝置存在以下優(yōu)點l)傳動效率高， 一般齒輪 箱的傳動效率為96%左右；2)標定簡單易行。但是，齒輪箱傳動存在以下無法克服的缺點l)針對不同型號的試驗樣品，齒輪箱輸出端的中心高(即 臺架輸入端的中心高)無法調節(jié)，需更換齒輪箱，成本高；2)針對疲勞壽命試驗臺架，采用臺架濃縮應力法快速試驗，其工況惡劣(輸入轉速高達9000rpm)，對傳動齒輪箱壽命要求較高，只能通過定做來滿足需求，成本 高，約需12萬人民幣。2、 目前，大部分國內企業(yè)都是通過自制試驗設備來滿足試驗需求。在 試驗過程中，要求采用實車所匹配的傳動軸總成作為動力輸出傳動裝置(即 連接變速箱差速器和測功機)。如圖1所示，T型臺架的輸入端的空間較小， 而目前國產扭矩傳感器體積較大，無法安裝，且在臺架試驗證明，輸入端 的扭振較大，扭矩傳感器壽命較短；而國外扭矩傳感器價格較昂貴， 一般 高精度的扭矩法蘭價格在10萬人民幣左右，因此在前驅變速箱疲勞壽命臺 架上的變速箱輸入端很難用低成本的扭矩傳感器對變速箱臺架輸入扭矩進 行監(jiān)控；3、 目前，國內部分自制試驗臺架，采用液壓滑臺來調節(jié)變速箱輸入端 的中心高，其調節(jié)精度低，成本高且維護困難，使用很不方便。 發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種能夠 對輸入端進行實時監(jiān)測控制且安裝方便、成本低的前驅變速箱的耐久實驗 臺架。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是 一種前驅變速箱的耐久 實驗臺架，包括驅動電動機及與其動力連接的傳動裝置，還包括驅動電動 機控制器、測控系統(tǒng)及驅動電動機編碼器，該測控系統(tǒng)的輸出端與驅動電 動機控制器的輸入端連接，該驅動電動機控制器的輸出端與驅動電動機連 接，該驅動電動機編碼器設置在驅動電動機上，該驅動電動機編碼器的輸 出端與測控系統(tǒng)連接。所述的傳動裝置為平帶傳動裝置。所述的平帶傳動裝置包括第一帶輪軸、第一帶輪、平帶、第二帶輪軸 及第二帶輪，第一帶輪軸通過聯(lián)軸器與驅動電動機連接，第一帶輪軸和第 二帶輪軸均平放并相互平行，第一帶輪設置在第一帶輪軸上，第二帶輪設 置在第二帶輪軸上，平帶繃在第一、第二帶輪上。所述的第一、第二帶輪軸均通過軸承安裝在對應的軸承座上，各軸承 座固定在支撐減振裝置上，該支撐減振裝置包括上固定板、下固定板、減 振塊、絲杠座及立放的絲杠，上、下固定板具有高度差，各軸承座固定在 上固定板上，絲杠的下端旋入對應的絲杠座，各絲杠座均與下固定板固定，絲杠的上端與對應的減振塊固定，各減振塊均與上固定板固定。 所述的減振塊為橡膠體。 所述的聯(lián)軸器為膜片聯(lián)軸器。所述的第一帶輪的直徑小于第二帶輪的直徑。 所述的驅動電動機編碼器為光柵編碼器。所述的測控系統(tǒng)的輸出端與第一加載控制器的輸入端和第二加載控制 器的輸入端連接，該第一、第二加載控制器的輸出端分別與第一、第二加 載電動機連接，該第一、第二加載電動機上分別設置有第一、第二加載電 動機編碼器，該第一、第二加載電動機編碼器的輸出端均連接測控系統(tǒng)。所述的第一、第二加載電動機上還分別設置有第一、第二加載扭矩傳 感器，該第一、第二加載扭矩傳感器的輸出端均連接測控系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是，l)通過采用編碼器對驅動電動機的轉速進行實 時監(jiān)測及進行轉速反饋，測控系統(tǒng)通過控制器對驅動電動機進行實時控制， 編碼器便于安裝且降低了整個實驗臺架的成本2)平帶傳動裝置的傳動效 率高、振動小、噪聲低，解決了臺架輸入端高速傳動的困難。

圖1是現(xiàn)有前驅變速箱的耐久試驗臺架的結構示意圖；圖2是本實施方式前驅變速箱的耐久試驗臺架的結構示意圖；圖3是本實施方式前驅變速箱的耐久試驗臺架的輸入部分的結構示意圖；圖4是本實施方式的支撐減振裝置的剖視圖。
具體實施方式
如圖2至圖4所示，本實施方式前驅變速箱的耐久實驗臺架用于對前 驅變速箱的疲勞壽命進行檢測，該前驅變速箱1具有輸入軸11及第一、第 二輸出軸12、 13。該耐久試磁臺架包括驅動電動機2、驅動電動機控制器 3、第一加載電動機5、第二加載電動機8、第一加載電動機控制器6、第 二加載電動機控制器9及測控系統(tǒng)14。該驅動電動機2與平帶傳動裝置18 的輸入端動力連接，該平帶傳動裝置18的輸出端用于與前驅變速箱的輸入 軸11動力連接。該驅動電動機2的轉速由驅動電動機編碼器4進行監(jiān)控， 該驅動電動機編碼器4的輸出端與測控系統(tǒng)14的輸入端連接，該測控系統(tǒng) 14的輸出端與驅動電動機控制器3的輸入端連接，該驅動電動機控制器3 的輸出端與驅動電動機2連接。該第一加載電動機5用于與前驅變速箱的第一輸出軸12動力連接,該第二加載電動機8用于與前驅變速箱的第二輸 出軸13動力連接。該第一、第二加載電動機5、 8的轉速分別由第一、第 二加載電動機編碼器7、 IO進行監(jiān)控，該第一、第二加載電動機編碼器7、 10的輸出端均與測控系統(tǒng)14的輸入端連接，該測控系統(tǒng)14的輸出端與第 一、第二加載電動機控制器6、 9的輸入端連接，該第一、第二加載電動機 控制器6、 9的輸出端分別與第一、第二加載電動機5、 8連接。該驅動電動機2通過第一聯(lián)軸器20與平帶傳動裝置18的輸入端連接。 該平帶傳動裝置18包括第一帶輪軸181、第一帶輪182、平帶183、第二 帶輪軸184及第二帶輪185,第一聯(lián)軸器20與第一帶輪軸181鍵連接，第 一帶輪182套在第一帶輪軸181上并與第一帶輪軸181鍵連接，第二帶輪 軸184通過第二聯(lián)軸器21與前驅變速箱的輸入軸11連接，第二帶輪185 套在第二帶輪軸184上并與第二帶輪軸184鍵連接，該平帶183繃在第一、 第二帶輪182、 185上，該第一帶輪軸181和第二帶輪軸184水平放置并相 互平行。該平帶傳動裝置還包括四個軸承186及四個軸承座187，四個軸 承186分別固定在四個軸承座187上，第一、第二帶輪軸181、 184上均安 裝有兩個軸承186。該四個軸承座187均固定在支撐減振裝置19上。該支 撐減振裝置包括上固定板191、下固定板192、四個絲杠193、四個絲杠座 194及四個減振塊195。上固定板191和下固定板192均水平放置并具有高 度差。該四個絲杠193均豎直放置，四個四杠193的下端分別旋進四個絲 杠座194，四個絲杠座194均通過螺栓固定在下固定板192上，四個減振 塊195均通過鎖片196、螺釘197和大螺母198固定在四個絲杠193的上 端，四個減振塊195均固定在上固定板191上，四個軸承座187均通過定 位銷199固定在上固定板191上。該測控系統(tǒng)的控制原理如下-電動機在運轉時，其各項有功功率及有功損耗可計算如下 輸入電功率Pi-3MAeGS^i;定子銅損耗^1=3/'2《；鐵心損耗p^=3d ，為正常運轉時，異步電動機的轉速接近同步轉速，A"很小轉子電流頻率A^^&，轉子鐵損耗&^ ^，計算整個電機鐵損 耗時可以忽略&2，所以有&《&,3/X^轉子銅損耗/^=3/^;;部分風阻、軸承阻尼等機械損耗^; 雜散損耗&;綜上可以得出，電動機的輸入機械功率為S =《-尸oa - A -& 。由此可以看出，在一定工況下，電動機的各項損耗是一定的，即在一 定工況下電動機的輸出機械功率是一定的，總是一定的功率對應電動機的 一定功率百分比；同樣可以得出，在一定的工況下，總是一定的扭矩對應 一定的扭矩百分比。而電動機的輸出功率在標定時簡單易行，因此可以通 過監(jiān)測臺架驅動電動機的功率、扭矩百分比來監(jiān)測臺架的輸入參數。通過驅動電動機控制器3使驅動電動機2控制在恒轉速狀態(tài)下，通過 測控系統(tǒng)14控制驅動電動機2拖動整個臺架運轉，采用驅動電動機編碼器 4對驅動電動機進行速度反饋，實現(xiàn)速度矢量閉環(huán)控制，保證試驗臺架按 試驗要求穩(wěn)定的運行在某個轉速上。驅動電動機編碼器實時監(jiān)測驅動電動 機的轉速，并反饋至測控系統(tǒng)，測控系統(tǒng)比較設定的目標轉速和所監(jiān)測到 的實際轉速，并通過驅動電動機控制器調節(jié)驅動電動機的實際運行轉速， 形成一個"控制一一監(jiān)測一一反饋一一控制"的循環(huán)，從而實現(xiàn)了對實驗臺 架輸入轉速的測量和控制。前驅變速箱的耐久試驗臺架的第一、第二加載電動機5、 8可以運行在 恒扭矩和恒轉速兩種工況下，可以按恒定工況對被試前驅變速箱進行恒定 負載模擬，也可以按照設定工況或路譜進行模擬實車工況。當臺架在一定 載荷下運行時，通過第一、第二加載電動機控制器6、 9控制臺架負載的大 小，通過第一、第二加載電動機編碼器7、 IO監(jiān)測第一、第二加載電動機 5、 8的輸出扭矩，同時由測控系統(tǒng)比對設定負載值與當前監(jiān)測負載值，然 后反饋至第一、第二加載控制器，進一步控制第一、第二加載電動機的輸 出扭矩，形成一個"負載控制一一監(jiān)測一一測控系統(tǒng)控制一一負載控制"的 一個閉環(huán)循環(huán)控制，實現(xiàn)了對臺架負載的控制，同時可以通過在第一、第 二加載電動機前端分別串接第一、第二扭矩傳感器15、 17，實現(xiàn)對輸出參 數進行雙重監(jiān)測。對于平帶傳動裝置，平帶183可選用高性能的傳動平帶，且該傳動平 帶要求傳動效率高、運行工況平穩(wěn)、振動小且噪聲低；對于第一、第二帶 輪182、 185，需要使與驅動電動機動力連接的第一帶輪的直徑小于與變速 箱輸入軸動力連接的第二帶輪的直徑，從而將可以提高平帶的速度；第一、 第二聯(lián)軸器20、 21為現(xiàn)有的高性能的金屬膜片聯(lián)軸器，減少整個試驗臺架 的振動沖擊，使試驗臺架的輸入輸出更加平穩(wěn)。通過驅動電機控制器發(fā)出 指令設定驅動電動機的轉速，通過驅動電動機編碼器對驅動電動機的轉速 進行監(jiān)控，實行閉環(huán)控制。驅動電動機的動力通過第一膜片聯(lián)軸器傳遞至 平帶傳動裝置的輸入端，同時降低了電機動力輸入時的振動。采用傳動效 率較高的環(huán)形平帶來進行變速箱輸入端的高速傳動，拓展了變速箱臺架輸 入端的空間，實現(xiàn)了臺架驅動電動機與變速箱輸入端之間的高速傳動，且 平帶傳動裝置傳動效率標定簡單易行。通過支撐減振裝置實現(xiàn)對平帶傳動裝置的支撐和減振。當需要調節(jié)中 心高時，可以同時調節(jié)同側的兩根絲杠193，即可以精確調節(jié)臺架輸入端 的中心高。當測功機運轉時，由驅動電動機傳遞至平帶傳動裝置的振動被 四個橡膠減振塊進行振動衰減，從而使傳動更加平穩(wěn)。另外，為了保證平帶的傳動效率穩(wěn)定，可以對平帶傳動裝置增加防護 罩。該防護罩具有如下優(yōu)點l)保證傳動平帶的潔凈度，防止臺架上的油、 水等污物落到傳動平帶上，影響平帶的傳動效率；2)在防護罩的兩側，一 側固定風扇， 一側留有通風口，在標定平帶傳動效率或臺架試驗進行時， 用風扇對平帶機構進行吹風冷卻，以確保傳動平帶一致工作在室溫狀態(tài)下， 摒除平帶發(fā)熱對傳動效率的影響；3)可以起到安全的防護作用。為了保證平帶傳動裝置具有穩(wěn)定的傳動效率，需要采取如下措施1) 平帶保持一定的脹緊度。通過定位銷將軸承座精確定位在支撐減振 裝置的上固定板上。每次更換軸承后，通過定位銷對軸承座的精確定位來 保證第一、第二帶輪的距離一定，從而保證了平帶具有一致的脹緊度；2) 平帶傳動裝置采用專用防護罩進行防護，保證平帶的工作環(huán)境潔凈 及溫度基本穩(wěn)定，避免因水、油污物及工作溫升對平帶效率的影響。3) 定期更換軸承，以確保平帶的傳動效率不會因軸承因素影響。 臺架標定時，將被試前驅變速箱及其固定裝置移開，在同步平帶后連一電動機即可，臺架標定可按以下步驟進行1) 在一定工況下，按電機出廠條件標定電機實際輸出功率尸2;2) 在一定工況下，標定平帶高速機械傳動效率771 —3) 、由1)、 2)可得臺架實際輸入功率P,Sx^，同理可對臺架輸入扭矩、轉速進行標定。以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細 說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新 型所屬技術領域的普通技術人員來說，在
權利要求1.一種前驅變速箱的耐久實驗臺架，包括驅動電動機及與其動力連接的傳動裝置，其特征在于還包括驅動電動機控制器、測控系統(tǒng)及驅動電動機編碼器，該測控系統(tǒng)的輸出端與驅動電動機控制器的輸入端連接，該驅動電動機控制器的輸出端與驅動電動機連接，該驅動電動機編碼器設置在驅動電動機上，該驅動電動機編碼器的輸出端與測控系統(tǒng)連接。
2. 根據權利要求1所述的前驅變速箱的耐久實驗臺架，其特征在于 所述的傳動裝置為平帶傳動裝置。
3. 根據權利要求2所述的前驅變速箱的耐久實驗臺架，其特征在于 所述的平帶傳動裝置包括第一帶輪軸、第一帶輪、平帶、第二帶輪軸及第 二帶輪，第一帶輪軸通過聯(lián)軸器與驅動電動機連接，第一帶輪軸和第二帶 輪軸均平放并相互平行，第一帶輪設置在第一帶輪軸上，第二帶輪設置在 第二帶輪軸上，平帶繃在第一、第二帶輪上。
4. 根據權利要求3所述的前驅變速箱的耐久試驗臺架，其特征在于-所述的第一、第二帶輪軸均通過軸承安裝在對應的軸承座上，各軸承座固 定在支撐減振裝置上，該支撐減振裝置包括上固定板、下固定板、減振塊、 絲杠座及立放的絲杠，上、下固定板具有高度差，各軸承座固定在上固定 板上，絲杠的下端旋入對應的絲杠座，各絲杠座均與下固定板固定，絲杠 的上端與對應的減振塊固定，各減振塊均與上固定板固定。.
5. 根據權利要求4所述的前驅變速箱的耐久試驗臺架，其特征在于 所述的減振塊為橡膠體。
6. 根據權利要求3所述的前驅變速箱的耐久試驗臺架，其特征在于 所述的聯(lián)軸器為膜片聯(lián)軸器。
7. 根據權利要求3所述的前驅變速箱的耐久試驗臺架，其特征在于 所述的第一帶輪的直徑小于第二帶輪的真徑。
8. 根據權利要求1所述的前驅變速箱的耐久試驗臺架，其特征在于 所述的驅動電動機編碼器為光柵編碼器。.
9. 根據權利要求1-8中任意一項所述的前驅變速箱的耐久試驗臺架，其特征在于所述的測控系統(tǒng)的輸出端與第一加載控制器的輸入端和第二 加載控制器的輸入端連接，該第一、第二加載控制器的輸出端分別與第一、 第二加載電動機連接，該第一、第二加載電動機上分別設置有第一、第二加載電動機編碼器，該第一、第二加載電動機編碼器的輸出端均連接測控 系統(tǒng)。
10.根據權利要求9所述的前驅變速箱的耐久試驗臺架，其特征在于 所述的第一、第二加載電動機上還分別設置有第一、第二加載扭矩傳感器， 該第一、第二加載扭矩傳感器的輸出端均連接測控系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型公開了一種前驅變速箱的耐久實驗臺架，它包括驅動電動機、與驅動電動機動力連接的傳動裝置、驅動電動機控制器、測控系統(tǒng)及驅動電動機編碼器，該測控系統(tǒng)的輸出端與驅動電動機控制器的輸入端連接，該驅動電動機控制器的輸出端與驅動電動機連接，該驅動電動機編碼器設置在驅動電動機上，該驅動電動機編碼器的輸出端與測控系統(tǒng)連接。通過采用編碼器對驅動電動機的轉速進行實時監(jiān)測及進行轉速反饋，測控系統(tǒng)通過控制器對驅動電動機進行實時控制，編碼器便于安裝且降低了整個實驗臺架的成本平帶傳動裝置的傳動效率高、振動小、噪聲低，解決了臺架輸入端高速傳動的困難。
文檔編號G01M13/02GK201083606SQ20072012244
公開日2008年7月9日 申請日期2007年8月24日 優(yōu)先權日2007年8月24日
發(fā)明者崔華芳, 張明朗 申請人:比亞迪股份有限公司