汽车传动系冲击性能实验台控制系统设计

1、学士论文 PAGE 78摘 要汽车传动系作为为汽车动力传传动系统中的的关键部件，主主要由发动机机、离合器、变变速器、传动轴和驱驱动桥组成。为为确保汽车的的安全行驶，必必须对汽车传传动系零部件件的冲击性能能指标进行全全面检测。汽汽车传动系冲冲击性能实验验台的意义，在在于全面、准准确地测试传传动系总成零零件的耐冲击击性及其相关关特性，为驾驾驶员安全提提供保障，为为生产厂家提提高产品质量量。实验中首先对汽汽车传动系的的载荷进行分分析，确定影影响汽车传动动系扭转冲击击载荷的主要要因素，结合合突然接合离离合器起步和和不分离离合合器紧急制动动两个典型工工况分析传动动系冲击载荷荷情况。通过对实验台模模拟的典

2、型工工况及传动系系的结构分析析，确定实验验台机械结构构，并设计实实验台控制系系统。实验台台的控制与监监测系统采用用PC+数据据采集卡+PPLC联合控控制方式。PPC作为上位位机，PLCC作为下位机机，实现了系系统的动作控控制、监控和和数据处理。通过分析实验台台控制系统的的各组成环节节，建立了控控制系统的数数学模型并进进行了性能分分析。将模糊糊控制与PIID控制结合合起来，提出出了一种基于于模糊参数自自整定PIDD控制算法。仿仿真分析表明明，设计的方方法相对于传传统PID法法响应速度快快，稳态精度度和跟随精度度高，有较好好的鲁棒性。基于LabVIIEW技术，设设计了双闭环环汽车传动系系冲击性能检

3、检测系统，实实现了系统的的数据采集、数数据处理、数数据库管理等等功能。实验验结果表明，控控制与检测系系统的各项性性能指标达到到了设计要求求。关键词：传动系系；冲击性能能实验台；控控制系统；PPID控制；LabVIIEWAbstracctAutomobbile ppower trainn is tthe immportaant coomponeent off autoomobille dynnamic transsmissiion auutomobbile ppower-transsmissiion syystem，iincludding eenginee、cluttch、trransmiiss

4、ionn、trannsmisssion sshaft and ddrive axle. In oorder to ennsure the ssecuriity off autoomobille driiving, it iis impportannt to test the iimpactting ddurabiility perfoormancce inddex off autoomobille powwer trrain compoonentss. Thee autoomobille powwer trrain iimpactting perfoormancce tesst rigg du

5、raabilitty tesst rigg is tthe teest eqquipmeent too testt poweer traain peerformmance, whicch cann compprehennsivelly andd exacctly ttest tthe immpactiing peerformmance and rrelatiive chharactteristtic off poweer traain coomponeents，wwhich proviide seecuritty forr the driveerand improove prroductt q

6、uallity ffor maanufaccturerrs. In ordeer to stimuulate real runniing coonditiions oof auttomobiile poower ttrain, Firsstly tthe looad chharactteristtic off autoo poweer traain iss anallyzed. Conffirminng majjor faactorss effeected impaccting torquue of autommobilee poweer traain arre runnning condii

7、tionss of ssuddenn joinnting clutcch staart annd no separratingg cluttch emmergenncy brrake.Throughh the test-bed tto simmulatee the workiing coonditiions aand thhe of powerr traiin strructurre anaalysiss, to deterrmine the mmechannical struccture of thhe priinciplle, annd tesst conntrol systeem com

8、mponennts reequireed to contrrol woorkpieece.Thhe conntrollling aand teestingg systtem coontroll the test rig bby perrsonall compputer allyiing wiith daata coollecttion bboard and pprograam loggical contrrollerr. PC is ass hostt compputer, and PLC iis as slavee systtem. IIt hass achiieved the aactio

9、nn conttrolliing, mmonitooring and ddata ddealinng.Throughh anallyzingg all partss of ttest rrig coontrollling systeem, maathemaaticall modeels off conttrolliing syystem are bbuilt. Baseed on PID ccontroollingg cant sattisfy the rrequesst of contrrollinng, inn ordeer to adaptt testt rig inerrtia qqu

10、alitty sysstem aand teest ennvironnment changges, aa new algorrithm basedd on aa paraameterr selff-adjuustingg fuzzzy PIDD is pprovidded. TThe reesultss of ssimulaating are pprovedd thatt the new aalgoriithm hhas quuicklyy speeed ressponsee, higgh steeady-sstate accurracy aand hiigh trrack aaccuraac

11、y too tradditionnal PIID metthod. It haas goood robbust tto moddel paarametter chhanginng.The sofftwaree of tthe syystem of teest riig is builtt on tthe baase off LabVVIEW. The ddata iis colllecteed andd anallyzed by thhe sofftwaree. It finisshed tthe daata coollectting aand deealingg. Andd the man-

12、mmachinne wass buillt. Thhe ressult iis prooved tthat tthe peerformmance indexx of ccontroollingg systtem acchievees to test rig ddesignning ddemandd.Key worrd: Powerr traiin；Imppact pproperrties test rig；CControol Sysstem； PID ccontrool； LaabVIEWW目 录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc264366404 摘 要 PAG

13、EREF _Toc264366404 h I HYPERLINK l _Toc264366405 Abstracct PAGEREF _Toc264366405 h II HYPERLINK l _Toc264366406 1 绪 论 PAGEREF _Toc264366406 h 11 HYPERLINK l _Toc264366407 1.1开发汽车车传动系冲击击性能实验台台的重要意义义 PAGEREF _Toc264366407 h 1 HYPERLINK l _Toc264366408 1.2国内外汽汽车传动系冲冲击性能实验验台的开发现现状及技术水水平 PAGEREF _Toc2643

14、66408 h 1 HYPERLINK l _Toc264366409 1.2.1国内内的研究现状状 PAGEREF _Toc264366409 h 2 HYPERLINK l _Toc264366410 1.2.2 国国外的研究现现状 PAGEREF _Toc264366410 h 2 HYPERLINK l _Toc264366411 1.3 本论文文的主要设计计内容 PAGEREF _Toc264366411 h 2 HYPERLINK l _Toc264366412 1.4 技术指指标 PAGEREF _Toc264366412 h 2 HYPERLINK l _Toc26436641

15、3 2汽车传动系冲冲击性能实验验台的工作原原理及总体设设计 PAGEREF _Toc264366413 h 4 HYPERLINK l _Toc264366414 2.1实验台基基本结构原理理 PAGEREF _Toc264366414 h 4 HYPERLINK l _Toc264366415 2.2实验台的的总体设计 PAGEREF _Toc264366415 h 4 HYPERLINK l _Toc264366416 2.2.1设计计过程中需要要解决的问题题 PAGEREF _Toc264366416 h 4 HYPERLINK l _Toc264366417 2.2.2实验验台机械结构

16、构部分整体设设计 PAGEREF _Toc264366417 h 4 HYPERLINK l _Toc264366418 2.2.3实验验台控制系统统部分的整体体设计 PAGEREF _Toc264366418 h 5 HYPERLINK l _Toc264366419 3实验台机械结结构部分的设设计 PAGEREF _Toc264366419 h 6 HYPERLINK l _Toc264366420 3.1实验台实实验过程 PAGEREF _Toc264366420 h 6 HYPERLINK l _Toc264366421 3.2实验台机机械部分使用用要求 PAGEREF _Toc264

17、366421 h 6 HYPERLINK l _Toc264366422 3.3实验台机机械结构部分分的设计 PAGEREF _Toc264366422 h 6 HYPERLINK l _Toc264366423 3.3.1实验验台机械结构构部分方案确确定及组成 PAGEREF _Toc264366423 h 7 HYPERLINK l _Toc264366424 3.3.2动力力部分 PAGEREF _Toc264366424 h 7 HYPERLINK l _Toc264366425 3.3.3惯性性飞轮组部分分 PAGEREF _Toc264366425 h 9 HYPERLINK l

18、_Toc264366426 3.3.4扭矩矩传感器部分分 PAGEREF _Toc264366426 h 11 HYPERLINK l _Toc264366427 3.3.5联轴轴器部分 PAGEREF _Toc264366427 h 11 HYPERLINK l _Toc264366428 3.3.6驱动动桥支撑和调调整结构 PAGEREF _Toc264366428 h 11 HYPERLINK l _Toc264366429 4汽车传动系冲冲击性能实验验台控制系统统设计 PAGEREF _Toc264366429 h 13 HYPERLINK l _Toc264366430 4.1实验台

19、过过程分析 PAGEREF _Toc264366430 h 13 HYPERLINK l _Toc264366431 4.2实验台控控制系统的机机构及其功能能 PAGEREF _Toc264366431 h 13 HYPERLINK l _Toc264366432 4.3实验台在在两种工况下下的控制系统统过程分析 PAGEREF _Toc264366432 h 14 HYPERLINK l _Toc264366433 4.3.1突然然接合离合器器工况的控制制过程分析 PAGEREF _Toc264366433 h 14 HYPERLINK l _Toc264366434 4.3.2紧急急制动工

20、况下下控制过程分分析 PAGEREF _Toc264366434 h 15 HYPERLINK l _Toc264366435 4.4可编程控控制的概述 PAGEREF _Toc264366435 h 15 HYPERLINK l _Toc264366436 4.4.1可编编程控制器的的产生与发展展 PAGEREF _Toc264366436 h 15 HYPERLINK l _Toc264366437 4.4.2可编编程控制器的的定义 PAGEREF _Toc264366437 h 17 HYPERLINK l _Toc264366438 4.4.3可编编程控制器的的特点 PAGEREF _

21、Toc264366438 h 17 HYPERLINK l _Toc264366439 4.4.4可编编程控制器的的应用 PAGEREF _Toc264366439 h 18 HYPERLINK l _Toc264366440 4.4.5可编编程控制器的的组成 PAGEREF _Toc264366440 h 18 HYPERLINK l _Toc264366441 4.5实验台控控制系统主要要硬件的选取取 PAGEREF _Toc264366441 h 20 HYPERLINK l _Toc264366442 4.5.1直流流调速系统的的选择 PAGEREF _Toc264366442 h 2

22、0 HYPERLINK l _Toc264366443 4.5.2 PPLC选取及及其开关量控控制 PAGEREF _Toc264366443 h 20 HYPERLINK l _Toc264366444 4.5.3 工工业控制计算算（PC）的选择择 PAGEREF _Toc264366444 h 21 HYPERLINK l _Toc264366445 4.5.4 数数据采集卡 PAGEREF _Toc264366445 h 21 HYPERLINK l _Toc264366446 4.5.5 传传感器 PAGEREF _Toc264366446 h 22 HYPERLINK l _Toc2

23、64366447 4.5.6 系系统软件 PAGEREF _Toc264366447 h 22 HYPERLINK l _Toc264366448 5实验台测控系系统建模及性性能分析 PAGEREF _Toc264366448 h 24 HYPERLINK l _Toc264366449 5.1 实验台台控制系统建建模 PAGEREF _Toc264366449 h 24 HYPERLINK l _Toc264366450 5.1.1直流流电动机与惯惯性飞轮组系系统 PAGEREF _Toc264366450 h 24 HYPERLINK l _Toc264366451 5.1.2 可可控硅整

24、流装装置 PAGEREF _Toc264366451 h 28 HYPERLINK l _Toc264366452 5.1.3速度度控制器和电电流控制器建建模 PAGEREF _Toc264366452 h 29 HYPERLINK l _Toc264366453 5.1.4电流流、转速PIID双闭环控控制系统的动动态性能指标标分析 PAGEREF _Toc264366453 h 34 HYPERLINK l _Toc264366454 5.2电流控制制器、转速控控制器系统在在Simullink环境境下性能仿真真分析 PAGEREF _Toc264366454 h 36 HYPERLINK l

25、 _Toc264366455 6系统软件设计计及实验验证证 PAGEREF _Toc264366455 h 40 HYPERLINK l _Toc264366456 6.1 LabbVIEW简简介 PAGEREF _Toc264366456 h 40 HYPERLINK l _Toc264366457 6.2软件开发发体系与结构构 PAGEREF _Toc264366457 h 40 HYPERLINK l _Toc264366458 6.3 操作系系统的人机界界面 PAGEREF _Toc264366458 h 45 HYPERLINK l _Toc264366459 6.4实验结果果 PA

26、GEREF _Toc264366459 h 47 HYPERLINK l _Toc264366460 结 论 PAGEREF _Toc264366460 h 499 HYPERLINK l _Toc264366461 致 谢 PAGEREF _Toc264366461 h 500 HYPERLINK l _Toc264366462 参考文献 PAGEREF _Toc264366462 h 5111 绪 论传动系作为汽车车的动力系统统中的一个关关键部件，将将电动机发出出的动力传递递给车轮，从从而使汽车启启动行驶。在在驱动的过程程中，高速旋旋转的发动机机突然接合离离合器起步及及突发的紧急急制动等工

27、况况，都会对传传动系产生很很大的冲击扭扭矩，对其中中部件产生巨巨大影响。另另一方面，现现代汽车技术术的成熟带动动传动系的结结构变得日益益复杂，对传传动系的冲击击性能也有了了越来越高的的要求。所以以，研发出高高精度、自动动化程度高的的汽车传动系系冲击性能实实验台具有广广阔的应用前前景。1.1开发汽车车传动系冲击击性能实验台台的重要意义义汽车传动系是将将发动机所发发出的动力传传递到驱动车车轮的装置。传传动系具有减减速、变速、倒倒车、中断动动力、轮间差差速和轴间差差速等功能，与与发动机配合合工作，能保保证汽车在各各种工况条件件下的正常行行驶，并具有有良好的动力力性和经济性性。但在实际际应用中因为为传

28、动系质量量不过关而导导致的故障时时有发生，比比如半轴、驱驱动桥断裂等等。这就为汽汽车的安全行行驶带来了很很多隐患，而而汽车传动系系冲击性能实实验台就可对对这些易于发发生损坏的零零部件进行检检测，并研究究其可靠性。开发汽车传动系系冲击性能实实验台，可以以在室内专门门进行汽车传传动系冲击性性能的实验，通通过实验分析析考察大的冲冲击扭矩对传传动系零部件件疲劳破坏的的“贡献” ，并可以以与传动系常常规寿命实验验相结合，全全面地分析汽汽车传动系上上的扭转载荷荷1。汽车传动系冲击击性能实验属属于强化实验验2。在新新产品开发过过程中，它可可以快速发现现传动系的薄薄弱环节，暴暴露传动系的的早期失效，将将实验信

29、息及及时地反馈给给设计等有关关部门，及时时更改，减少少开发风险，缩缩短开发周期期。根据国外的使用用经验，汽车车传动系冲击击性能实验的的时间要比普普通寿命实验验短得多。通通过室内实验验台实验，可可以对同一型型号的不同供供应商的传动动系、总成或或零部件等的的冲击性能进进行对比，快快速地得出实实验结果，便便于企业做出出生产决策。在国内冲击性能能实验台的使使用也越来越越多，但对此项目目研究还处于于发展阶段，技技术水平与国国外还有很大大的差距。而而国外对于我我国技术转让让存在壁垒，且且国外的实验验台价格十分分昂贵2，所以就急急需我们研究究出具有自主主产权的高水水平实验台。1.2国内外汽汽车传动系冲冲击性

30、能实验验台的开发现现状及技术水水平随着科技的日益益发展，世界界经济的全球球化，制造业业的竞争也越越来越激烈。制制造业的发展展水平也是一一个国家工业业现代化和国国家经济实力力的标杆，而而汽车行业又又最能体现制制造业发展水水平。因此汽汽车行业的发发展对于国家家经济实力提提升有很大的的作用。而汽车传动系冲冲击性能实验验台式对汽车车性能检测中中的一个重要要组成部分，在在国内外许多多企业、科研研机构、大专专院校都对此此展开了深入入的研究。1.2.1国内内的研究现状状我国的汽车行业业起步比较晚晚，而且初期期发展缓慢，在在改革开放之之后才进入飞飞快的发展阶阶段，大小的的汽车企业出出现了许多，但但真正具有核核

31、心自主知识识产权的技术术很少，随着着国内汽车行行业的发展，国国内汽车检测测技术也有了了很大的发展展，在传动系系零部件检测测方面，国内内许多大学和和企业也相继继研制出了一一些列离合器器测试机，技技术领先的单单位主要由：重庆大学，东东南大学，长长春中联离合合器实验设备备研究所，黄黄石优福利自自动化装备有有限责任公司司等。在汽车车传动系冲击击耐久性能检检测方面，查查阅的资料表表明，国内对对于大的冲击击扭矩载荷在在汽车传动系系冲击耐久性性能检测方面面研究很少，没没有看到有关关开发雷斯是是烟台的信息息，汽车传动动系冲击性能能实验台的开开发还是空白白。1.2.2 国国外的研究现现状世界上一些发达达国家的工

32、业业相当发达，汽汽车产业也相相对的发达和和成熟，一个个重要原因就就是拥有相当当先进的产品品检测手段及及控制手段。如如日本的AUUTOMAXX公司曾为日日产柴开发过过该类型的实实验台，美国国福特车桥实实验方法包含含汽车传动系系冲击耐久实实验项目，该该实验台已经经是常用设备备。在这些发达国家家实验台应用用已经很普遍遍，技术水平平也相对成熟熟。而且检测测精度也相对对较高。1.3 本论文文的主要设计计内容论文课题需要解解决的核心技技术问题是：如何解决模模拟汽车传动动系的实际工工况，开发高高精度、高可可靠性、高效效的传动系冲冲击性能实验验台控制系统统设计。为此此，本文在如如下几个方面面进行研究：（1）

33、对论文文课题的工程程背景和国内内汽车传动系系冲击性能测测试设备的研研究现状及发发展趋势进行行资料收集和和深入研究，确确定论文课题题的主要设计计工作；（2） 对汽车车传动系实验验台原理的陈陈诉及实验台台机械系统和和控制系统的的初步设计；（3） 考虑实实验台适应不不同型号的轻轻、中、重型型汽车传动系系的需要，设设计实验台的的台架及机械械传动部分，实实现对典型工工况的模拟。减减化、优化实实验方法，提提高了实验台台的检测效率率，为高精度度、高可靠性性、高效的实实验台控制与与检测系统的的开发打下了了基础；（4） 实验台台控制与检测测系统的方案案设计；（5） 通过分分析实验台控控制系统各构构成环节，建建立

34、了系统的的数学模型，对对系统进行控控制性能仿真真分析，研究究系统控制存存在的主要问问题；（6） 汽车传传动系冲击性性能实验台的的软件设计与与实验验证。1.4 技术指指标实验台要能够模模拟突然接合合离合器起步步工况和不分分离离合器紧紧急制动工况况。还要具有有自动和手动动两种运行方方式。实验台台对两种工况况可以随意选选择，离合器器、制动鼓和和制动盘等均均实现自动控控制。实验台台在实验过程程中具有安全全保护和报警警功能。主要的技术参数数1变速器输入转转速控制范围围及精度050000rpm；5rpm.。2变速器输入端端扭矩范围及及精度0100000Nm；1%FS。3驱动桥输入端端扭矩范围及及精度050

35、0000Nm；1%FS。4油温测量范围围及精度0150；5。2汽车传动系冲冲击性能实验验台的工作原原理及总体设设计2.1实验台基基本结构原理理汽车传动系冲击击性能实验台台的工作原理理示意图如图图2-1所示，是是由代用离合合器和代用变变速器代替实实际的离合器器和变速器，由由惯性飞轮组组模拟所测汽汽车发动机的的转动惯量。这这些模拟方式式与实际车辆辆运行方式是是有所差异的的，所以就需需要依靠代用用离合器、代代用变速器和和控制系统适适当控制和调调整，最后达达到理想的模模拟状态。1-电机 2-皮带 3-惯惯性飞轮组 4-扭扭矩传感器 5-离离合器6-变速器 7-传传动轴 8-驱动桥桥 9-支架图2-1

36、汽车车传动系冲击击性能实验台台的工作原理理示意图2.2实验台的的总体设计2.2.1设计计过程中需要要解决的问题题1.模拟真实汽汽车工况起动动工况过程，由由于不同类型型的汽车的起起动力矩差别别很大，所以以在工艺上很很难实现；2.智能化测试试过程中，拟拟合曲线的计计算及保证实实时判别测试试结果；3.在检测过程程中既要保证证检测精度又又要缩短检测测时间；4.Windoows操作系系统下的实时时检测技术；5.通过分析实实验台控制系系统各构成环环节,建立了了系统的数学学模型,采用用MATLAAB对系统进进行控制性能能仿真分析；6.传感器的选选择及传感器器安装位置的的确定。2.2.2实验验台机械结构构部分

37、整体设设计国内此类实验台台大部分为机机械封闭式，这这种实验台有有以下不足之之处：机械结构复复杂,易引起起各种有害震震动。仅能做定转转速、定扭矩矩排挡循环实实验，实验结结果与实际路路试有很大差差异。其试件必须须有一个主试试，而另一个个陪试。目前前，总成实验验已经淘汰了了这种老式实实验台。而此次所要设计计的实验台，在在检测工件之之间，可以任任意模拟工况况，可施加多多种要求的扭扭矩，具有一一定的修正作作用，在通过过工业控制计计算机控制伺伺服电机带动动惯性轮转动动，模拟发动动机的转速和和转动惯量，传传递给离合器器和变速器，再再经过控制系系统的控制满满足所需要的的工况。2.2.3实验验台控制系统统部分的

38、整体体设计实验台控制方案案的设计是实实验台开发的的重要内容，因因为它将直接接影响实验的的精度、结果果的可信度以以及实验时间间和成本。实验台控制方案案设计遵循的的原则是：合合理简化汽车车传动系的复复杂使用工况况，在确保实实验精度的同同时，降低测测控系统的开开发成本，具具备完善的安安全防护功能能。实验台的实验过过程是制定实实验台控制方方案的基础，如如何在实验台台上用尽量简简化的办法，模模拟汽车传动动系的实际使使用工况，是是实验台控制制系统开发过过程中需要首首先解决的问问题。汽车传动系实际际使用工况复复杂，并存在在许多随机因因素。例如，在在突然接合离离合器加速起起步工况下，真真实驾驶中，驾驾驶员会在

39、一一档和二档或或其他档位上上经常变换。要要在实验台上上完全模拟真真实情况，会会使实验操作作和控制过程程变得非常繁繁琐，影响工工作效率。控制系统式实验验台开发的关关键技术之一一，实验台的的控制方案直直接影响实验验台的精度。如如何在实验台台上用尽量简简化的方法，模模拟与控制汽汽车传动系扭扭转冲击耐久久实验工况，提提出实验台控控制系统原理理，设计和选选取控制系统统的主要硬件件，分析硬件件之间的通讯讯方式，开发发控制系统的的软件，直接接关系到实验验台能够实现现预定的控制制功能。而且且，深入探讨讨实验台的控控制系统开发发，不但可以以完成预定的的实验工况，提提高实验结果果的可信度，还还可以节省实实验时间和

40、成成本，提高经经济效益。3实验台机械结结构部分的设设计传动系冲击性能能实验台是一一个涉及到机机械及动力传传输、控制、计计算机编程、通通信和数据采采集与传输的的复杂实验设设备，在室内内模拟汽车传传动系的前述述两个冲击下下的使用工况况。实验台的的机械系统式式实验台的基基础，实验台台的动作最终终要由机械系系统加到被试试的汽车传动动系。3.1实验台实实验过程在此，选择紧急急制动工况的的实验过程进进行简要说明明。控制系统统发出指令，电电动机通电开开始工作，由由电动机通过过带传动，将将动力传递到到模拟发动机机转动惯量和和转速的转动动惯量部分的的惯性轴，惯惯性轴上安装装有惯性盘。实实验开始之前前，已经根据据

41、与被试传动动系相匹配的的发动机的转转动惯量，选选择好该次实实验惯性盘的的转动惯量。当当电动机达到到预定的转速速时，控制系系统使电动机机断电，2秒秒钟后，控制制系统发出指指令给制动处处的电磁阀、离离合器通电接接通制动压缩缩空气，制动动鼓作用，使使驱动轮抱死死，在惯性飞飞轮组部分、离离合器主动部部分及离合器器后传动系自自身转动惯量量的惯性力的的作用下，在在被试的汽车车传动系中产产生一个很大大的冲击扭矩矩。安装在离离合器前端的的扭矩传感器器测量出整个个扭矩-时间间过程信号，特特别是捕捉到到峰值转矩信信号，并将扭扭矩-时间信信号经过处理理传递到工控控机上，以曲曲线形式实时时地输出实验验信号（转速速、扭

42、矩等）。3.2实验台机机械部分使用用要求从上述的实验过过程的简单叙叙述可以看出出,实验台机械械部分3是实验台的的基础需要满满足下面的使使用要求：（1）模拟与被被试传动系相相匹配的发动动机的转动惯惯量和转速，并直接作用用于被试的汽汽车底盘传动动系，转动惯量应应该能够根据据实验要求，在实验前进进行调节，转速则在每每次冲击实验验中能够调节节；（2）动力部分分要提供可靠靠的动力源，功功率要满足实实验台开发任任务书中的要要求，使传动动系的转速能能够在90秒内达到到规定值，转转速能根据实实验需要进行行调节，并有有良好的制动动控制；（3）变速器和和驱动桥在实实验的过程中中润滑油的温温度要与实际际车辆运行时时

43、相近，不能能出现润滑油油温度过高，使使变速器和驱驱动桥内的零零部件润滑条条件变得恶劣劣，造成零部部件的早期损损坏，而不能能正确反应实实际使用中冲冲击载荷对传传动系造成损损伤的现象；（4）要适应轻轻、中、重型型车的实验要要求，保证实实验精度，使使实验台平稳稳可靠运行。3.3实验台机机械结构部分分的设计3.3.1实验验台机械结构构部分方案确确定及组成经过多个方案分分析、论证与与设计，最终终确定了实验验台机械部分分的方案，并并且绘制出了了机械部分的的原理图。机械部分如图所所示，它由以以下六部分组组成：（1）动力部分分：由电动机机1、电动机机联轴器2、电电动机皮带33和电动机皮皮带轮4组成成；（2）惯

44、性飞轮轮组部分：由由惯性轴的带带轮5和惯性性轴及惯性盘盘6组成；（3）扭矩传动动器部分：由由扭矩传动器器8和扭矩传传感器的联轴轴器9组成；（4）联轴器和和变速器的支支撑结构：由由组成联轴器器和变速器的的支撑机构110、离合器器11和变速速器12；（5）驱动桥支支撑和调节机机构：由主减减速器外壳支支撑和调整机机构14和驱驱动桥支撑机机构15组成成；（6）底座及旋旋转件的安全全防护装置：由扭矩传感感器防护罩77和传动轴及及防护罩133组成。除此之外，实验验台的机械系系统还有一些些辅助装置，不不再赘述。3.3.2动力力部分动力部分4包括：电动动机及其调速速装置等相关关设备、电动动机皮带轮、传传送带、

45、联轴轴器、电动机机机座及其位位置调节装置置等。从实验台对动力力的要求可以以看出，选择择直流电动机机比较好，因因为直流电动动机具有大的的启动转矩，调调速性能好，符符合实验台的的动力需求。在选择确定直流流电动机后，接接下来要确定定电动机的功功率，根据实实验台开发任任务书中的规规定，在900秒内能使实实验台的转速速达到50000rpm。确确定直流电动动机的功率和和转速的关键键在于两个方方面：一是实实验工况，二二是被试汽车车传动系的转转动惯量及与与其相匹配的的发动机转动动惯量两者之之和的大小。实验室的目标转转速直接影响响电动机功率率和转速的选选取。同时，实实验时变速器器处在不同档档位时，变速速器输出端

46、后后转速不同。如如果将实验台台和被试传动动系的转动惯惯量都换算到到电动机转轴轴上，那么变变速器档位越越高，换算后后的转动惯量量就越大，达达到同一电动动机转速时，对对电动机的功功率需求就越越大。在实验验台所模拟的的两个工况中中，突然接合合离合器起步步工况，被试试的传动系除除了离合器主主动部分外，被被试传动系的的其他旋转部部分都处于静静止状态，显显然旋转质量量要比紧急制制动工况少得得多，电动机机的输出功率率相对也少。图3-1机械系系统装配图发动机的转速变变化范围很大大，就实验台台所模拟的两两个工况中，发发动机原本处处于一个高转转速范围，根根据工程实践践，选取电动动机的转速为为3000rrpm。根据

47、以上分析，最最后确定使用用由西安西玛玛机电有限公公司提供的ZZ4-1600-32他励励直流电动机机。电机主要要参数是：=55KW、=400V、=3010r/m、R=0.0434、=151A、=0.87、=0.88kg、L=1.52。该直流电动机转动惯量小，具有较高的动态性能，并能承受较高的负载变化率。在电动机上还装有测速发动机，用来测量电动机的实时运行速度。与该电机配套使用的直流调速装置，选用siemens 6RA70全数字直流调速装置。该装置具有性能可靠，操作舒适和运行平稳等优点，关于直流调速等控制部分，将在以后章节中详细说明。电动机机座调节节是靠两个调调整螺栓，螺螺栓的旋入和和旋出可以使使

48、电动机在机机座上沿着垂垂直于惯性轴轴方向来回移移动，以调解解皮带的张紧紧力。3.3.3惯性性飞轮组部分分惯性飞轮组主要要包括：惯性性轴皮带轮、惯惯性轴、惯性性轴的两个支支架、四个惯惯性盘、惯性性盘安装调整整机构、四个个惯性轴轴承承、制动钳盘盘机构等，如如图3-2所所示。1-皮带轮 22-轴承盖（22个）3-惯惯性盘A 44-惯性盘BB5-惯性盘C 6-惯性盘盘D7-制动动盘 8-制制动盘支架图3-2惯性飞飞轮组部分的的装配图惯性飞轮组主要要的功能是模模拟发动机的的转动惯量，并并将动力经由由扭矩传感器器传递给被试试的汽车传动动系。由于发发动机型号不不同，其转动动惯量变化较较大，为了适适应这种变化

49、化，在实验台台的开发过程程中，设计了了四个惯性盘盘：惯性盘AA。转动惯量量为0.1kkgm2；惯性盘BB，转动惯量量0.2kggm2；惯性盘CC转动惯量为为0.2kggm2；惯性盘BB，转动惯量量为0.2kkgm2；惯性盘DD，转动惯量量为0.5kkgm2。从图3-2可以以看出，惯性性盘从左到右右按照惯性盘盘A、惯性盘盘B、惯性盘盘C和惯性盘盘D的顺序排排列，惯性盘盘B与惯性轴轴上的法兰盘盘固连在一起起，其他三个个为可移动的的惯性盘，实实验前分别通通过螺栓安装装在惯性轴的的支座上。三三个可移动的的惯性盘A、CC、D，通过过螺栓可以与与惯性盘B连连接，从而可可以使连接后后惯性盘总的的转动惯量有有

50、：0.2、00.4、0.5、0.77、0.9、11.0六个值值（单位:kkgm2）从最小值00.2kgm2到最大值11.0kgm2。六个转动动惯量间隔也也比较均匀，便便于在实验时时，可以根据据与被使汽车车传动系相匹匹配的发动机机的转动惯量量，进行适当当选取。为了安装方便可可移动的惯性性盘A、C、DD，设计了专专门的安装调调整机构。在在A、C、DD三个惯性盘盘的外缘上，开开了一个环形形槽，使安装装调整机构上上四个小轮可可以讲惯性盘盘托起，顺利利地安装在惯惯性盘B上。1-惯性盘 2-支撑滚滚轮（4个） 3-支撑臂臂（2个） 4-丝杠手手轮（3个）图3-3惯性盘盘的安装调整整机构惯性轴的支架固固定在

51、实验台台的底座上，在在设计时充分分考虑两个支支架要稳定和和可靠支持其其上高速旋转转惯性轴的要要求。惯性盘盘的安装调整整机构如图33-3所示。由由于实验前AA、C、D三三个惯性盘都都连接在惯性性轴的支架上上，在确定实实验所需要的的转动惯量后后，为了将惯惯性盘平稳顺顺利的与惯性性盘B连接，专专门设计了这这套惯性盘安安装调整机构构。该机构由由一个半圆形形结构支持，上上面的四个小小轮卡在惯性性盘的槽内，以以稳定地支撑撑惯性盘沿着着惯性轴来回回移动。该机机构既可以通通过转动丝杠杠一起前后移移动，也可以以左右移动，托托着惯性盘，使使操作者可以以很容易地将将惯性盘固定定在惯性盘BB或惯性轴支支架上。制动动盘

52、机构由制制动盘、制动动钳和制动钳钳支架组成。制制动盘安装在在惯性轴的末末端，与惯性性轴通过键连连接，在制动动盘两侧，各各有一个制动动钳，制动钳钳采用某车型型的实车制动动钳，安装在在制动钳支架架上。在一次实验的过过程中，运转转的实验台系系统出现紧急急故障时，如如转速严重超超过目标转速速，是实验台台的振动传感感器测量到振振动超过限定定值，实验台台控制系统就就给控制制动动钳压缩空气气的电磁阀通通电，制动钳钳动作，时高高转速的实验验台快速停下下来，避免发发生意外。由于惯性飞轮组组在实验的过过程经常在高高转速下工作作，转动惯量量很大，为了了保证实验台台在工作时运运转平稳，提提高实验台本本身的寿命，避避免

53、由于惯性性飞轮组部分分的不平衡质质量产生过大大的附加力矩矩，在加工后后，要对惯性性飞轮组部分分做动平衡实实验。3.3.4扭矩矩传感器部分分扭矩传感器部分分由扭矩传感感器及其支架架、传感器两两端的联轴器器组成。扭矩矩传感器是测测量部分的核核心，它的两两端，都通过过联轴器连接接，前端与惯惯性轴相连接接，后端与连连接轴相连。1-连接轴支架架 2-连接接轴 3-连连接周盖 44-左连接法法兰 5-右右连接法兰6-变速器支撑撑架 7-离离合器壳连接接盘 8-离离合器支撑架架调整丝杠图3-4连接轴轴与变速器支支撑机构3.3.5联轴轴器部分图3-4所示是是连接轴66和变速器器的支撑机构构，主要由连连接轴、左

54、右右连接法兰、变变速器支撑架架和离合器连连接盘组成。连接轴是实验台台将动力传递递给被试汽车车传动系的连连接机构。对对该部分设计计应充分考虑虑强度的要求求。由于各种种离合器壳体体前段的尺寸寸不同，前端端面与飞轮端端面之间的轴轴向尺寸也不不同，在实验验台设计时，重重点解决这个个问题。根据目前最大的的离合器壳体体数据设计了了变速器支撑撑架的轮廓尺尺寸、离合器器的连接盘尺尺寸可以根据据具体的离合合器壳的端面面螺栓口的尺尺寸来确定。连连接盘上可以以由常见的离离合器壳的连连接尺寸，做做出几组连接接螺纹孔。变变速器的支撑撑架可以通过过转动丝杠而而前后移动，以以便使左右法法兰连接顺利利。3.3.6驱动动桥支撑

55、和调调整结构如图3-5所示示，驱动桥支支撑和调整结结构主要由后后桥两端支架架(2个)、后后桥中间支架架（2个）、主主加速器外壳壳支架及这55个支架的调调整丝杠组成成。1-后桥两端支支架 2-后后桥中间支架架 3-主加加速器外壳箍箍紧带4-主加速器外外壳支架 55-丝杠（55个） 6-底座图3-5驱动桥桥支撑和调整整机构 此处省略略NNNNNNNNNNNNNN字。如如需要完整说说明书和设计计图纸等.请请联系扣扣扣：九七一九二零八零零零 另提供全全套机械毕业业设计下载！该论文已经经通过答辩实验时，实验台台会产生很大大的冲击力。因因此，各支撑撑架应将驱动动桥可靠地固固定在底座上上。同时，由由于不同车

56、型型的变速器和和驱动桥纵向向尺寸不同，所所选用的传动动轴也有差别别，为了保证证顺利连接，转转动每个支架架的丝杠可以以使支架前后后移动，以弥弥补在选定传传动轴后驱动动桥和变速器器之间尺寸的的不足或过大大问题。4汽车传动系冲冲击性能实验验台控制系统统设计4.1实验台过过程分析实验台的实验过过程是实现汽汽车的两种工工况，一类为为突然接合离离合器工况，表表示在坡道起起步、加速换换挡、在泥泞泞的道路上满满载起步或车车轮下陷等情情况导致汽车车不能用正常常方式起步，而而在发动机达达到很高转速速下，突然接接合离合器使使汽车起步的的工况；另一一类是紧急制制动工况，表表示在紧急情情况下，驾驶驶员来不及踏踏下离合器

57、踏踏板而进行制制动的工况。而在整个实验过过程中，控制制系统需要对对实验台进行行全程控制，对对实验台器件件进行控制，完完成一系列模模拟工况77的操作。采采集传感器的的数据，并进进行数据传输输，传输到工工控机上。工控机是整个系系统数据处理理的中心，可可以提供良好好的人机界面面，输入和储储存 被试试汽车传动系系的测试数据据，编写和储储存实验的程程序加载谱。每每次进行实验验时，工控机机读取程序加加载谱，给出出每次实验的的目标扭矩值值。工控机还还通过与直流流调速系统及及PLC间的的通信，对实实验过程进行行实时监控。将将实验结果（数数据-扭矩传传感器的扭矩矩信号，转速速传感器的转转速信号等）显显示在工控机

58、机人机界面上上，并将实验验结果以曲线线形式实时输输出。在实验验的过程中，当当工控机收到到振动传感器器的振动信号号超过限定值值时，工控机机将信息传输输给PLC，PPLC控制实实验台停止工工作，直到排排除故障之后后继续工作。PLC的主要功功能是对实验验台进行自动动化控制。通通过与工控机机之间的通信信，控制直流流调速系统、离离合器、鼓式式制动鼓和制制动盘出的电电磁阀，时这这些设备按照照实验要求实实时进行工作作。同时，在在实验台防护护罩接合部位位的接触式行行程开关没有有接触，或者者驱动桥和变变速器出的油油温超过限定定值时，就会会给PLC一一个开关信号号，自动地停停止实验，直直到故障得以以解决。实验台共

59、有三个个转速传感器器，分别安装装在实验台的的直流电动机机前端、离合合器的输入端端、变速器的的输出端。在在直流电动机机前端的转速速传感器是发发电式的传感感器，是直流流调速器、双双闭环调速系系统的外环中中的重要环节节。PLC通通过控制柜中中的继电器等等电器，控制制直流调速电电机、离合器器、制动器和和制动盘等器器件。直流调调速器给直流流电动机供电电，并可以在在工控机和PPLC的共同同控制下实时时调节电动机机转速。4.2实验台控控制系统的机机构及其功能能蜂鸣器被测件信息转速传感器1蜂鸣器被测件信息转速传感器1转速传感器2扭矩信号振动信号 PC PLC声光警告显示器打印机故障解除开关行程开关油温信号1油

60、温信号2转速传感器直流电机直流调速器控制柜内各用电器对应的继电器离合器电磁阀油泵电机制动盘油泵电机鼓式制动器电磁阀图4-1实验台台控制系统的的结构原理图图如上图4-1所所示，工控机机（PC）和PLC事事控制系统的的核心。4.3实验台在在两种工况下下的控制系统统过程分析4.3.1突然然接合离合器器工况的控制制过程分析在突然接合离合合器8起步工工况，实验开开始前，将被被试汽车传动动系相关信息息输入到PCC中，如变速速器的档位和和主减速器传传动比、发动动机的最大转转矩。将这些些信息作为输输入的主要原原因是，传感感器测量的只只是离合器输输入端的扭矩矩时间历程程，变速器处处在不同的档档位时，输出出端扭矩