汽車變速器性能測試系統(tǒng)設計方案

1、學號：畢業(yè)設計說明書設計題目：汽車變速器性能測試系統(tǒng)設計學生姓名：專業(yè)班級：學院：指導教師：2006年06月16日目錄/16 /16摘要1Abstract21緒論3課題背景3汽車變速器檢測設備簡況41.2.1機械傳動實驗臺41.2.2變速器換檔機構實驗臺81.2.3汽車傳動系統(tǒng)綜合性能實驗臺81.2.4靜強度實驗設備91.2.5振動疲勞強度實驗設備9課題的提出及研究的意義10本課題分析研究的內容10小結10汽車變速器實驗臺設計要求分析11汽車傳動系原理和結構11發(fā)動機11變速器及變速器齒輪12離合器162.1.4萬向傳動裝置182.1.5后橋總成和驅動橋182.1.6同步器19汽車變速器的功能

2、、性能要求232.2.1汽車變速器的功能23對變速器的性能要求24手動變速器和自動變速器比較242.3.1機械式手動變速器24液力偶合自動變速器26機械式手動變速器的主要類型27變速器噪聲和異響292.5.1噪聲29異響30小結30汽車變速器實驗臺設備的設計目標和要求31測試工程31變速器實驗臺的工作原理31電氣控制系統(tǒng)組成部分32實驗臺電氣控制系統(tǒng)原理33電氣控制系統(tǒng)技術要求33被測物理量的選擇35電器控制安全保護要求35變速器實驗臺總體技術要求353.8.1實驗過程控制方式的要求353.8.2實驗設備的選擇363.8.3潤滑油溫度控制36設計參數(shù)要求36機械系統(tǒng)設計要求37注、排油裝置37

3、實驗臺簡單框圖39小結404變速器換檔耐久實驗41變速器換檔耐久實驗要求41開始實驗工藝過程43正拖、反拖的實現(xiàn)43換檔機械手設計與實現(xiàn)45典型實驗器材的選擇47可編程控制器PLC的設計49控制流程簡圖49小結505變速器換檔性能實驗51變速器換擋性能實驗要求51變速器換擋性能實驗的實現(xiàn)51實驗器材的選擇515.4換檔性能實驗軟件模塊設計53換檔性能實驗軟件頁面設計53小結586變速器靜扭實驗59實驗臺系統(tǒng)設計59實驗臺結構59實驗臺的規(guī)格與系統(tǒng)功能60主軸驅動、負載控制、測量系統(tǒng)部件的確定與選擇616.4.1主軸驅動部件的選擇與確定616.4.2負載控制方式的選擇與確定62測量控制系統(tǒng)的確定

4、63誤差分析646.5.1加載扭矩誤差646.5.2測量誤差64小結65結論66致謝67參考文獻68 /16摘要汽車變速器是汽車傳動系統(tǒng)中的主要部件之一，變速器工作狀況的好壞直接影響到汽車整體性能,對變速器的實驗檢測至關重要。本文在系統(tǒng)分析了汽車變速器性能、功用、使用要求的基礎上，綜合機械、液壓、電氣三個方面，設計了汽車變速器實驗臺，完成汽車變速器的下線檢驗。實驗臺中設計了輸入軸驅動和輸出軸驅動裝置。輸入軸驅動正拖）完成在不同檔位時的變速器性能檢測；輸出軸驅動反拖）進行不同檔位換檔測試。輸入端電機轉速調節(jié)由變頻器來完成，輸出端電機轉速及扭矩設定通過伺服系統(tǒng)實現(xiàn)。通過電氣控制系統(tǒng)控制輸入端電機、

5、輸出端電機反復動力切換，來實現(xiàn)模擬汽車工況。同時，該實驗臺中設計了液壓系統(tǒng)用于控制變速器的裝夾、向變速器內注排潤滑油、輸入端離合器的脫開閉合、輸出端尾座的進退；傳感器系統(tǒng)及儀表完成輸出軸扭矩、輸入和輸出端轉速、油溫等項的測量。本實驗臺結構簡潔合理，功能齊全，操作方便，具有一套精密完整的數(shù)字顯示系統(tǒng)。其性能穩(wěn)定可靠，能夠滿足生產檢測要求。關鍵詞：汽車變速器；檢測；實驗臺AbstractAutomobiletransmissionisoneofthemajorpartsintheautomobilegearingsystem,theperformanceofthetransmissionhasad

6、irectinfluenceontheoverallperformanceoftheautomobile.Itisimportanttotestautomobiletransmission.TheThesissystematicallyanalyzestheperformance,functionandrequirementsoftheautomobiletransmission。itsynthesizesmechanism,hydraulicpressureandelectricsystemanddesignstheautomobiletransmissionassemblytestplat

7、formtocompletethetestoftorqueloadedaftertheautomobiletransmissionisassembly.Theinputandoutputaxisequipmentisdesignedinthetestplatform.Theinputaxispull(positivepullcompletesthenoisetestofthetransmissionatdifferentgears.Theoutputaxispulls(reversepulltesttheshiftingatdifferentgears.Therotatespeedadjust

8、mentoftheinputelectromotorisdonebytransducer,andtherotatespeedandtorquedesignoftheoutputelectromotoriscomplementedbytheservosystem.TheworkingconditionoftheanalogueautomobileisachievedbymeansoftheElectriccontrolsystemscontrolovertheinputelectromotorandtheoutputelectrometersrepeatedpowerswitch.Atthesa

9、metime,thehydraulicpressuresystemisdesignedtocontrolthetransmissioninstallationandclamp,thetransmissionsinfusinganddischargingoflubricatingoil,theopeningandclosingoftheinputclutch,andtheadvanceandretreatoftheoutputrearseat.Theinputandtheoutputassemblyframeworkisdesigned,andthetransmission-specialize

10、dinfusinganddischargingmechanismisdesigned.Thesensorsystemandthemeterscompletetheoutputtorque。inputandoutputrotatespeed,thenoiseofthetransmission,theflowcapacityoftheinfusinganddischarging,andtheoiltemperaturemeasurementandmonitoring.Thestructureofthetestplatformissimpleandreasonable.Thefunctionsare

11、fullydeveloped,andtheoperationisconvenient.Asetofaccurateandcomprehensivedigitaldisplaysystemhasbeendesigned.Ithasbeenprovedthroughusethatitsperformanceisstableandreliable,anditcanfullymeettherequirementsofproductiontest.Keywords：Automobiletransmission，testing，testplatform1緒論1.1課題背景當前汽車及其變速器的設計工作，其中

12、許多計算都是近似的，不盡可靠，需經實驗驗證，以判斷所設計的產品是否在可靠性、壽命、性能和經濟性方面達到了預期的結果，并找出其薄弱的環(huán)節(jié)，作為改進設計的依據。對于已經定型并投入成批生產的產品，在生產過程中也要通過實驗來保證產品質量。至于產品的局部結構改進，重大的材料和工藝變更，同樣需要通過實驗作出是否可行的判斷。因此汽車變速器的產品實驗是一項十分重要的工作，普遍受到重視。變速器實驗中最接近實際情況的方法是把實驗變速器裝于用戶的汽車上在運輸行駛中進行使用實驗；其次是在實驗車特定行駛條件下進行的道路實驗。使用實驗和道路實驗是必不可少的，但存在著實驗周期長，實驗耗費大等缺點，但是室內臺架實驗可以彌補其

13、不足之處。室內臺架實驗的優(yōu)點是實驗周期短，不受天氣情況、季節(jié)、晝夜以及交通道路條件的限制并可在很大程度上排除人為的錯誤。實驗中產生的零件損耗可以通過儀器進行準確的鑒測。全部實驗條件可以準確地重復出現(xiàn)；對不同的試件進行對比實驗尤為方便。總之，變速器的使用實驗、道路實驗和室內臺架實驗三者是互相補充，各有側重的，共同構成完整的實驗體系。變速器作為汽車的一個重要部件應該工作可靠、壽命長、易于操縱和維修，經濟性及動力性好，安全、質量輕并且價格低廉。為驗證上述要求能否滿足，需進行的變速器實驗工作是相當復雜的。時間急迫往往是變速器實驗工作面臨的重大困難。新設計的變速器需要盡快定型投產，給實驗工作提出了難于接

14、受的限期；設計過程中繼續(xù)不斷地對產品加以修改，更給實驗工作增加了難度。所有的實驗工作必須得到可以在短期內重復再現(xiàn)的結果，其實驗條件也必須能夠重復實現(xiàn)。變速器實驗的工程包括以下幾個方面：1變速器性能方面2變速器疲勞壽命方面3變速器靜扭實驗進入21世紀我國的汽車工業(yè)得到了飛速的發(fā)展，隨著我國加入WTO,我國汽車工業(yè)面臨更加嚴峻的挑戰(zhàn)和激烈的競爭。汽車行業(yè)作為許多國家的支柱產業(yè)，它代表了一個國家的工業(yè)水平，也影響一個國家的國民經濟，因此提高汽車產品的競爭力尤為重要。為了控制汽車產品質量，提高汽車的品質，勢必對其總成及零部件提出更高更嚴格的要求。傳動系是汽車實現(xiàn)發(fā)動機動力輸出到行使系的必需系統(tǒng)，變速器

15、是汽車傳動系中一個重要總成。為了對變速器產品結構和零部件的性能、壽命進行測試和分析，為產品設計與質量評價提供可靠的科學依據，縮短產品開發(fā)周期和提高產品質量，國家頒布了相關法規(guī)：I.QC/T568-1999汽車機械變速器臺架實驗方法。II.ZB/T21005-1985微型貨車變速器臺架實驗方法。III.QC/T29110-1993汽車變速器分動器總成及其齒輪質量分等。1.2汽車變速器檢測設備簡況汽車變速器檢測工程很多，根據文獻，對以下一些實驗臺進行簡單介紹。1.2.1機械傳動實驗臺傳動實驗臺是汽車零部件實驗的主要設備之一，也是各個汽車部件總成的主要實驗設備，它可以對變速器、聯(lián)軸器、傳動軸、后橋、

16、分動器、輪邊減速器以及各種汽車齒輪進行效率、溫升、振動噪聲、承載力和疲勞壽命實驗，因而它成為汽車廠的底盤實驗室，以及各傳動總成配套廠的主要實驗設備，在汽車的實驗設備中具有重要的地位，按其工作原理可將其分為三類：開式實驗臺、電封閉式實驗臺和機械封閉式實驗臺。1開式實驗臺和電封閉式實驗臺。這兩種實驗臺都是由驅動電機、輸入傳感器、被試件、輸出傳感器、升速器、加載裝置組成。電封閉實驗臺和開式實驗臺的基本型式如圖1所示，兩種實驗臺的工作原理都是由驅動電機驅動被動件，由加載裝置加上給定的載荷，由各種傳感器測出各種所需指標，電封閉實驗臺和開式實驗臺的加載裝置實際上就是一臺測功機，只不過電封閉式實驗臺所用測功

17、機是可將電能返回電網的電力測功機，能量基本上形成了一個封閉系統(tǒng)，因而稱為電封閉實驗臺，而開式實驗臺的測功機其能量不能回收，因此稱之為開式實驗臺。顯然電封閉式實驗臺較開式實驗臺有明顯的優(yōu)越性，電封閉式實驗臺具有反應靈敏、易于控制、布置方便靈活、不受被測件尺寸和傳動比的限制、節(jié)能等優(yōu)點，在汽車行業(yè)得到了越來越廣泛的應用。4陪試變速器5加載裝置（或測功機機械封閉式實驗臺。機械封閉式實驗臺的基本型式如圖2所示，機械封閉式實驗臺是由驅動電機、兩個傳動箱、輸入扭矩轉速傳感器、被試件、輸出扭矩轉速傳感器、加載器等組成，其工作原理是被試件通過兩個傳動箱形成一個封閉的傳動系統(tǒng)通過加載器使該封閉系統(tǒng)產生一個內扭矩

18、T,當驅動電機拖動整個系統(tǒng)以轉速n運轉時，被試件就相當于正在傳遞功率P=T.n，此時，驅動電機只需克服整個傳動系統(tǒng)的阻力,當系統(tǒng)效率較高時,驅動電機所消耗能量就很少，一般只占實驗功率的5%20%，由于這種實驗臺實驗時相當于有一個封閉環(huán)功率流在這個封閉的機械傳動系統(tǒng)內流動，因此稱之為機械封閉式實驗臺，機械封閉式實驗臺具有節(jié)能、控制方便、可靠性好、造價低等優(yōu)點，同電封閉式實驗臺相比，它在同等投資下可以進行更大功率的實驗，這是它的主要優(yōu)點，其缺點是被試件必須成對進行實驗，需受封閉系統(tǒng)尺寸的限制。近年來，國內已有單位研制出了機械封閉和電封閉兼用的傳動實驗臺，其作法是在電封閉實驗臺的基礎上配備合適的傳動

19、箱和加載器可使其成為機械封閉式實驗臺，這樣只需很小的投資便可使實驗臺的實驗功率得以擴大幾倍。2346522346522)實驗臺測定變速器的裝置示意圖1電動機2輔助齒5陪試變速器箱3扭矩傳感器4被測試變速6加載器分析放大裝置5被試變速器6轉速扭矩儀7飛輪8電動機1.2.2變速器換檔機構實驗臺變速器換檔機構實驗臺，其主要特點是利用一組或兩組可變慣量飛輪組合來模擬汽車行駛時被試件的工作狀況。變速器換檔機構實驗臺如圖3所示。該實驗臺主要由驅動電機、飛輪、轉速扭矩傳感器、被試變速器、力傳感器、換檔執(zhí)行機構組成，該實驗臺可用于進行同步器和換檔機構的性能與壽命實驗，也可用來進行非同步變速器換檔齒輪或嚙合齒輪

20、的齒輪沖擊磨損實驗。1.2.3汽車傳動系統(tǒng)綜合性能實驗臺國外也有人稱傳動系萬能實驗臺，該實驗臺結構型式如圖4所示。52I卜9121105后橋6一飛輪載電機12傳動軸圖4傳動系統(tǒng)綜合實驗臺簡圖1一驅動電機2一輸入傳感器3一離合器4一變i7傳感器8加載電機9飛輪10傳感器11一汽車傳動系是汽車底盤中最重要的一部分，它包括了底盤中如變速器、離合器、傳動軸、后橋、制動器等主要的幾個總成，因此人們十分重視傳動系統(tǒng)實驗設備的研制，到目前為止，傳動系的幾個主要總成都有了其專用的實驗裝置，也有了相應的實驗規(guī)范，但是由于汽車的行駛是一個復雜的過程，要在單個總成實驗臺模擬被試件在實際行駛時的工況是十分困難的，所以

21、各總成的實驗數(shù)據都是建立在一種極限工況下如最大扭矩下實驗）取得的。而汽車畢竟在這種極限下行駛的時間很少，因此臺架實驗結果同汽車實際行駛實驗的結果有較大的差距。因此現(xiàn)有的臺架實驗只能說是一種對比實驗，如何解決這一問題，國內外許多學者和研究機構都在進行這方面的探索。1989年德國大眾汽車公司開始研制一種將整個汽車傳動系聯(lián)接起來進行壽命實驗的實驗臺，稱之為傳動系萬能實驗臺。1991年，大眾公司開始研制模擬汽車行駛工況的傳動系統(tǒng)綜合實驗臺，這種實驗臺能模擬汽車的各種行駛工況，進行實驗，并能同時進行變速器性能、壽命實驗。與此同時日本有關學者也在進行傳動實驗臺上用電機模擬發(fā)動機工況的研究，并申請了專利。另

22、外，法國、美國有些汽車公司也在進行傳動系統(tǒng)室內道路模擬實驗的研究，我國的重慶工業(yè)管理學院車輛工程學院車輛工程系在建設汽車零部件實驗室的同時，開展了汽車傳動系室內道路模擬實驗的研究，并將此課題上報兵總，已被列為部級課題，當前，結構強度的疲勞實驗設備已實現(xiàn)了在室內模擬道路使用工況進行實驗，如美國的MTS公司和德國的申克公司都已推出類似設備并已在世界上得到廣泛的應用。而關于旋轉零部件的室內疲勞道路模擬卻仍處于初始研究階段，因此這方面的研究已成為國內外有關學者關注的熱點。1.2.4靜強度實驗設備這一類實驗設備主要由以下幾種實驗設備組成：1靜扭實驗機。用于傳動軸、半軸、變速器以及所有需要校核扭轉強度的零

23、部件。2拉壓實驗設備。用于橋殼、車架、車身、前橋、傳動軸等零部件的彎曲強度和剛度實驗以及車身、彈簧等零部件的拉壓實驗。1.2.5振動疲勞強度實驗設備這類實驗設備主要用于結構件的彎曲疲勞強度實驗、扭轉疲勞強度實驗和拉壓疲勞壽命實驗，如車橋、車架、駕駛室、前軸等部件的彎曲疲勞壽命實驗和半軸、傳動軸、轉向桿等零部件的扭轉疲勞實驗以及減振器、彈簧、車身等部件的拉壓振動疲勞實驗。其主要的設備種類有：液壓脈動疲勞實驗機、機械式振動疲勞實驗機和扭轉疲勞實驗機等。近年來，國內外在結構件的疲勞強度實驗設備和實驗方法上的研究取得了重大進展，以電液伺服技術和計算機技術為基礎的汽車室內道路模擬實驗設備得到了廣泛的應用。在國際上以美國的MTS公司和德國的申克（SCHENCR公司開發(fā)的道路模擬實驗設備能夠在室內模擬汽車的實際使用工