前驅汽車機械變速箱傳動誤差檢測試驗臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種前驅汽車機械變速箱傳動誤差檢測試驗臺及綜合測試方法，屬于汽車變速箱試驗技術領域。包括驅動電機、輸入軸彈性聯軸器、輸入軸傳動誤差綜合檢測裝置、輸入軸球籠式同步萬向聯軸器、變速箱輸入花鍵軸、某型變速箱、輸出一軸彈性聯軸器、輸出一軸傳動誤差綜合檢測裝置、圓弧齒同步帶傳動輸入軸彈性聯軸器、圓弧齒同步帶傳動裝置、圓弧齒同步帶傳動輸出軸彈性聯軸器、加載電機一、輸出二軸球籠式同步萬向聯軸器、輸出二軸傳動誤差綜合檢測裝置、輸出二軸彈性聯軸器、加載電機二。優點是：結構新穎，加載電機一偏置，減小占地面積，可同時測量變速箱的靜態、動態傳遞誤差，通用性強。
【專利說明】
前驅汽車機械變速箱傳動誤差檢測試驗臺
技術領域
[0001]本實用新型涉及汽車變速箱試驗技術領域，具體涉及一種汽車變速箱傳動誤差檢測試驗臺及測試方法。
【背景技術】
[0002]前驅汽車是指由前輪驅動的汽車，前驅汽車變速箱通常與驅動橋做成一體，操作機構簡單，發動機散熱條件好，車內空間大，目前多數中、小型轎車都采用這種結構。變速箱是汽車傳動系統中動力轉換的關鍵部件，變速箱的性能很大程度上決定了整車性能。變速箱的傳動誤差是影響變速箱性能的重要因素，傳動誤差是造成變速箱振動、噪聲的主要原因之一，它包含了變速箱的動態性能和強度性能等諸多內容，通過對變速箱傳動誤差的研究，可以溯源變速箱的結構、制造缺陷，從而為變速箱的設計制造給出合理化建議。
[0003]目前國內外對于單級齒輪傳動的靜態傳動誤差研究取得了一定的成果。多級齒輪傳動系統由于組成零部件眾多，結構較為復雜，對其靜態傳動誤差、動態傳動誤差的研究尚未取得突破。汽車機械變速箱作為由傳動軸、齒輪、軸承、殼體、同步器等零部件組成的結構復雜的多級齒輪傳動系統，其傳動誤差的研究正處于起步階段，要實現對汽車機械變速箱傳動誤差的研究需要測控精度高、可靠性高的特制檢測試驗臺。
[0004]現有的變速箱試驗臺主要側重于對變速箱的傳動效率、動態剛度、振動噪聲、疲勞壽命等性能的檢測，這類試驗臺存在轉速扭矩測控精度低、耗能大等缺點；同時，現有的前驅汽車變速箱試驗臺多采用一臺驅動電機、兩臺加載電機加齒輪箱的“h”型布局動力方案，驅動電機與其中一臺加載電機位于變速箱一側，另一臺加載電機位于變速箱另一側，該方案占地面積大，初期投入高。
[0005]中國發明專利公開號CN103698124A公開了一種測量齒輪傳動誤差的方法，該發明僅采用角度編碼器測量齒輪的角速度，求解傳動誤差。該方法的缺點是所得的傳動誤差與齒輪所受載荷未建立聯系，不能解釋齒輪傳動系統受載變形機制，對于改善實際應用中齒輪傳動精度收效甚微。
[0006]中國發明專利公開號201210340281.6公開了一種乘用車變速箱疲勞試驗臺，采用一臺驅動電機、兩臺負載電機及齒輪箱的動力方案，主要測試對象為前驅汽車變速箱，該試驗臺未使用轉速扭矩檢測裝置，試驗臺的整體測控精度低；其采用的傳統的“h”型布局方案，占地面積大;采用在變速箱輸出軸與負載電機之間使用齒輪箱裝置，引入了額外的振動因素，降低了傳動效率。
[0007]中國發明專利公開號CN200410019970.2公開了一種汽車變速箱加載檢測試驗臺，采用電封閉加載方案，使用直流電機作為變速箱負載，缺點是結構負載、維護不便;采用減速機，由于減速機制造裝配誤差的存在，降低了試驗臺整體的測試精度，同時引入振動源；其采用的集成轉速、扭矩測量功能的傳感器轉速測量精度較低。
【發明內容】
[0008]本實用新型提供一種前驅汽車機械變速箱傳動誤差檢測試驗臺，以解決現有變速箱試驗臺存在的占地面積大、傳動效率低、測量精度較低的問題。
[0009]本實用新型采取的技術方案是:T型槽安裝平臺下裝有空氣彈簧支撐裝置，交流驅動電機滑臺底座、變速箱專用夾具分別安裝在T型槽安裝平臺上方，交流驅動電機安裝在交流驅動電機滑臺底座上，所述的驅動電機的輸出軸與輸入軸傳動誤差綜合檢測裝置通過彈性聯軸器連接，輸入軸傳動誤差綜合檢測裝置與變速箱輸入花鍵軸通過球籠式同步萬向聯軸器連接，通過變速箱專用夾具將被試前驅汽車變速箱定位夾緊，該前驅汽車變速箱有兩個輸出半軸，其中輸出一軸與輸出一軸傳動誤差綜合檢測裝置通過輸出一軸彈性聯軸器連接，輸出一軸傳動誤差綜合檢測裝置通過圓弧齒同步帶傳動輸入軸彈性聯軸器與圓弧齒同步帶傳動裝置輸入軸連接，圓弧齒同步帶傳動裝置輸出軸通過圓弧齒同步帶傳動輸出軸彈性聯軸器與加載電機一連接;輸出二軸與輸出二軸傳動誤差綜合檢測裝置通過輸出二軸球籠式同步萬向聯軸器連接，輸出二軸傳動誤差綜合檢測裝置與加載電機二通過輸出二軸彈性聯軸器連接。
[0010]所述的輸入端傳動誤差綜合檢測裝置的結構是，軸承座中的軸承安裝在輸出法蘭軸軸頸上，輸入端扭矩傳感器通過螺栓與輸出法蘭軸連接，輸入端扭矩傳感器通過螺栓與輸入法蘭軸連接，輸入端角度編碼器內圈安裝在輸入法蘭軸法蘭盤上、外圈通過螺栓固定在角度編碼器支架上，單軸加速度傳感器一、單軸加速度傳感器二呈180度分別安裝于輸入法蘭軸法蘭盤上，所述的軸承座、輸入端扭矩傳感器、角度編碼器支架通過螺栓安裝在固定底座上。
[0011]所述的單軸加速度傳感器一和單軸加速度傳感器二的敏感方向為傳動軸的切線方向。
[0012]所述的加載電機一、加載電機二、交流驅動電機呈“m”型布局。
[0013]所述的輸出一軸傳動誤差綜合檢測裝置、輸出二軸傳動誤差綜合檢測裝置分別與所述的輸入軸傳動誤差檢測裝置結構相同。
[0014]本實用新型在模擬變速箱實際工況的條件下，測試變速箱在試驗規范給定的轉速下各檔位的傳動誤差，通過對傳動誤差的分析，溯源變速箱的結構、制造缺陷，從而為變速箱的設計制造給出合理化建議;為精確測量變速箱的傳動誤差，提出一種傳動誤差綜合檢測裝置，該裝置集成扭矩傳感器、角度編碼器、單軸加速度傳感器，實現對變速箱靜態、動態傳動誤差的測量。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]1、本實用新型采用“m”型布局形式，相比直線型布局可縮短試驗臺長度達35%以上，結構緊湊，減小占地面積，充分利用實驗室空間，降低成本。
[0017]2、本實用新型通過集成高精度角度編碼器、扭矩傳感器、單軸加速度傳感器，在一臺試驗臺上實現對變速箱的靜態、動態傳遞誤差的測量，達到了一機多用的目的。
[0018]3、本實用新型驅動電機底座采用滑臺機構，方便被試變速箱的安裝，實現對不同型號的變速箱的測試。
[0019]4、本實用新型能夠模擬變速箱的實際工況，變速箱最高輸入轉速可達3200rpm，最大驅動扭矩達250Nm，基本符合變速箱的實際工況;負載電機最大扭矩1700Nm，可直接連接變速箱輸出軸，無需升速箱，減少干擾因素，提高測試精度。
[0020]5、本實用新型采用球籠式同步萬向聯軸器連接變速箱輸入軸與輸出軸，減小由同軸度誤差造成的傳動軸額外載荷，提高傳動軸的疲勞壽命與試驗臺傳動效率;同時，采用球籠式同步萬向聯軸器可適應不同型號的變速箱被試，提高試驗臺的通用性。
[0021]6、本實用新型使用圓弧齒同步帶傳動連接驅動端與變速箱輸入軸、負載端與變速箱輸出二軸，能夠以較為準確的傳動比傳遞動力，同時帶傳動具有緩沖吸震的特點，可減小試驗臺振動;所使用的帶傳動中，帶輪由兩側軸承座支撐，通過彈性聯軸器與加載電機連接，可明顯減小加載電機軸的徑向載荷。
[0022]7、本實用新型采用空氣彈簧支撐試驗臺，可有效抑制試驗臺振動幅值、隔離沖擊，提高試驗臺固有頻率，避免由于變速箱與電機的振動產生共振。
[0023]8、本實用新型采用共直流母線技術，實現試驗臺電能的回收利用，能源利用率高，減小后期運行成本;同時，由于加載電機反饋的電能不直接并入交流電網，可避免對交流電網造成電氣污染。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型的結構不意圖；
[0025]圖2是圖1的俯視圖；
[0026]圖3是本實用新型變速箱輸入軸傳動誤差綜合檢測裝置；
[0027]圖4圖3的A-A剖視圖；
[0028]圖5是本實用新型交流驅動電機滑臺底座的結構不意圖；
[0029]其中，I為驅動電機，2為輸入軸彈性聯軸器，3為輸入軸傳動誤差綜合檢測裝置，4為輸入軸球籠式同步萬向聯軸器，5為變速箱專用夾具，6為變速箱輸入花鍵軸，7為某型變速箱，8為輸出一軸彈性聯軸器，9為輸出一軸傳動誤差綜合檢測裝置，10為圓弧齒同步帶傳動輸入軸彈性聯軸器，11為圓弧齒同步帶傳動裝置，12為圓弧齒同步帶傳動輸出軸彈性聯軸器，13為加載電機一，14為輸出二軸球籠式同步萬向聯軸器，15為輸出二軸傳動誤差綜合檢測裝置，16為輸出二軸彈性聯軸器，17為加載電機二，18為空氣彈簧支撐裝置，19為T型槽安裝平臺，20為交流驅動電機滑臺底座，2001為手輪，2002為絲杠螺母副，2003為三角形導軌副，2004為矩形導軌副，2005為驅動電機移動底座，2006為夾緊機構，2007為滑臺固定底座，301為傳動誤差綜合檢測裝置輸出法蘭軸，302為軸承座，303為扭矩傳感器，304為單向加速度傳感器一，305為單向加速度傳感器二，306為傳動誤差綜合檢測裝置底座，307為角度編碼器支架，308為角度編碼器，309為傳動誤差綜合檢測裝置輸入法蘭軸。
【具體實施方式】
[0030]T型槽安裝平臺19下裝有空氣彈簧支撐裝置18，空氣彈簧支撐裝置18通過地腳螺栓與地面連接固定;交流驅動電機滑臺底座20、變速箱專用夾具5分別安裝在T型槽安裝平臺19上方，交流驅動電機I安裝在交流驅動電機滑臺底座20上，所述的驅動電機I的輸出軸與輸入軸傳動誤差綜合檢測裝置3通過彈性聯軸器2連接，輸入軸傳動誤差綜合檢測裝置3與變速箱輸入花鍵軸6通過球籠式同步萬向聯軸器4連接，通過變速箱專用夾具5將被試前驅汽車變速箱7定位夾緊，該前驅汽車變速箱有兩個輸出半軸，其中輸出一軸與輸出一軸傳動誤差綜合檢測裝置9通過輸出一軸彈性聯軸器8連接，輸出一軸傳動誤差綜合檢測裝置9通過圓弧齒同步帶傳動輸入軸彈性聯軸器10與圓弧齒同步帶傳動裝置11輸入軸連接，圓弧齒同步帶傳動裝置11輸出軸通過圓弧齒同步帶傳動輸出軸彈性聯軸器12與加載電機一 13連接;輸出二軸與輸出二軸傳動誤差綜合檢測裝置15通過輸出二軸球籠式同步萬向聯軸器14連接，輸出二軸傳動誤差綜合檢測裝置15與加載電機二 17通過輸出二軸彈性聯軸器16連接；
[0031]所述的輸入端傳動誤差綜合檢測裝置3的結構是，軸承座302中的軸承安裝在輸出法蘭軸301軸頸上，輸入端扭矩傳感器303通過螺栓與輸出法蘭軸301連接，輸入端扭矩傳感器303通過螺栓與輸入法蘭軸309連接，輸入端角度編碼器308內圈安裝在輸入法蘭軸309法蘭盤上、外圈通過螺栓固定在角度編碼器支架307上，單軸加速度傳感器一 304、單軸加速度傳感器二 305呈180度分別安裝于輸入法蘭軸309法蘭盤上，所述的軸承座302、輸入端扭矩傳感器303、角度編碼器支架307通過螺栓安裝在固定底座306上。
[0032]所述的單軸加速度傳感器一和單軸加速度傳感器二的敏感方向為傳動軸的切線方向。
[0033]所述的加載電機一13、加載電機二 17、交流驅動電機I呈“m”型布局。
[0034]所述的輸出一軸傳動誤差綜合檢測裝置9、輸出二軸傳動誤差綜合檢測裝置15分別與所述的輸入軸傳動誤差檢測裝置3結構相同，參數根據需要進行調整。
[0035]所述的交流驅動電機滑臺底座20由驅動電機移動底座2005、滑臺固定底座2007、三角形導軌副2004、矩形導軌副2003、絲杠螺母副2002、手輪2001、夾緊機構2006組成。
[0036]工作原理如下:
[0037]驅動電機通過輸入軸彈性聯軸器一、輸入軸傳動誤差綜合檢測裝置、球籠式同步萬向聯軸器、變速箱輸入花鍵軸將動力輸入到變速箱，變速箱輸出一軸通過輸出一軸彈性聯軸器、輸出一軸傳動誤差綜合檢測裝置、圓弧齒同步帶傳動輸入軸彈性聯軸器、圓弧齒同步帶傳動裝置、圓弧齒同步帶傳動輸出軸彈性聯軸器與加載電機一連接;變速箱輸出二軸通過球籠式同步萬向聯軸器、輸出二軸傳動誤差綜合檢測裝置、輸出二軸彈性聯軸器與加載電機二連接。驅動電機工作在轉速控制模式，加載電機一、加載電機二工作在扭矩控制模式。變速箱的輸入軸與輸出一軸、輸出二軸的轉速、轉矩、切向加速度信號分別由輸入軸、輸出一軸、輸出二軸傳動誤差綜合檢測裝置檢測。
【主權項】
1.一種前驅汽車機械變速箱傳動誤差檢測試驗臺，其特征在于，T型槽安裝平臺下裝有空氣彈簧支撐裝置，交流驅動電機滑臺底座、變速箱專用夾具分別安裝在T型槽安裝平臺上方，交流驅動電機安裝在交流驅動電機滑臺底座上，所述的驅動電機的輸出軸與輸入軸傳動誤差綜合檢測裝置通過彈性聯軸器連接，輸入軸傳動誤差綜合檢測裝置與變速箱輸入花鍵軸通過球籠式同步萬向聯軸器連接，通過變速箱專用夾具將被試前驅汽車變速箱定位夾緊，該前驅汽車變速箱有兩個輸出半軸，其中輸出一軸與輸出一軸傳動誤差綜合檢測裝置通過輸出一軸彈性聯軸器連接，輸出一軸傳動誤差綜合檢測裝置通過圓弧齒同步帶傳動輸入軸彈性聯軸器與圓弧齒同步帶傳動裝置輸入軸連接，圓弧齒同步帶傳動裝置輸出軸通過圓弧齒同步帶傳動輸出軸彈性聯軸器與加載電機一連接;輸出二軸與輸出二軸傳動誤差綜合檢測裝置通過輸出二軸球籠式同步萬向聯軸器連接，輸出二軸傳動誤差綜合檢測裝置與加載電機二通過輸出二軸彈性聯軸器連接。2.根據權利要求1所述的前驅汽車機械變速箱傳動誤差檢測試驗臺，其特征在于，所述的輸入端傳動誤差綜合檢測裝置的結構是，軸承座中的軸承安裝在輸出法蘭軸軸頸上，輸入端扭矩傳感器通過螺栓與輸出法蘭軸連接，輸入端扭矩傳感器通過螺栓與輸入法蘭軸連接，輸入端角度編碼器內圈安裝在輸入法蘭軸法蘭盤上、外圈通過螺栓固定在角度編碼器支架上，單軸加速度傳感器一、單軸加速度傳感器二呈180度分別安裝于輸入法蘭軸法蘭盤上，所述的軸承座、輸入端扭矩傳感器、角度編碼器支架通過螺栓安裝在固定底座上。3.根據權利要求2所述的前驅汽車機械變速箱傳動誤差檢測試驗臺，其特征在于，所述的單軸加速度傳感器一和單軸加速度傳感器二的敏感方向為傳動軸的切線方向。4.根據權利要求1所述的前驅汽車機械變速箱傳動誤差檢測試驗臺，其特征在于，所述的加載電機一、加載電機二、交流驅動電機呈“m”型布局。5.根據權利要求1所述的前驅汽車機械變速箱傳動誤差檢測試驗臺，其特征在于，所述的輸出一軸傳動誤差綜合檢測裝置、輸出二軸傳動誤差綜合檢測裝置分別與所述的輸入軸傳動誤差檢測裝置結構相同。
【文檔編號】G01M13/02GK205538211SQ201620319455
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月17日
【發明人】周曉勤, 侯懿軒, 赫修智, 劉強, 劉祖飛, 孫厚野
【申請人】吉林大學