汽车变速器性能检测试验台毕业设计说明书.doc
《汽车变速器性能检测试验台毕业设计说明书.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《汽车变速器性能检测试验台毕业设计说明书.doc(46页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、前 言 由于发动机输出的转速和转矩与车辆驱动轮所需的转速和转矩之间存在着矛盾,须设立传动系来调节发动机的性能,即通过传动系改变传动比,将发动机的动力传递给驱动车轮,以适应外界负荷与道路条件变化的需要。车辆行驶性能的好坏,不仅取决于发动机,并且在很大限度上还依赖于传动系以及传动系与发动机的匹配。变速器是现代汽车重要的组成部分。研究变速器与发动机的联合工作特性,需要对变速器的性能进行台架实验,变速器的维修需要进行故障诊断实验。国内变速器性能检测设备尚处在研究发展阶段。本文所设计的变速器性能检测实验台可认为变速器的性能或故障诊断提供参考数据,具有以下功能:提供的动力能模拟变速器在汽车上的使用工况;负
2、载能模拟汽车的道路行驶阻力;能检测变速器的特性参数及系统油压、流量、温度等数据。 随着汽车市场的不断扩大,汽车行业对变速器的需求不断增长,对汽车变速器的质量规定也越来越高,这就规定既要有高科技的加工手段,又要有高质量的检测设备,但目前国内采用的检测手段还不能所有满足现状的规定,重要表现在检测产品单一,跟不上产品的变化,检测手段落后,不能满足某些指标的检测,检测效率低,不能满足生产需要。因此研制一台手动汽车变速器实验台,就更显得迫切和需要。 根据规定本人设计了一款汽车变速器性能检测实验台,由于时间仓促和知识水平有限,论文中的错误和局限性在所难免,请各位老师给予批评指正。第1章 汽车变速器实验台概
3、述1.1 汽车变速器实验台资料调查 变速器是现代汽车重要的组成部分。研究变速器与发动机的联合工作特性,需要对变速器性能进行台架实验,变速器的维修需要进行故障诊断。对变速器检测项目及检测方法进行了研究,设计了适合汽车维修公司使用的变速器实验台。汽车变速器性能检测实验台可认为变速器的性能或故障诊断提供参考数据,具有以下功能;提供的动力能模拟变速器在汽车上的使用工况;负载能模拟汽车的道路行驶阻力;能检测变速器变速器的特性参数及系统油压、流量温度等数据。 随着经济的飞速发展与科技的进步,我国汽车工业发展十分迅速,汽车保有量与日剧增,汽车不再是渴望不可求的奢侈品,它已经逐渐的进入百姓家中。变速器作为汽车
4、传动总成的关键部件,其性能的好坏直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性。因此,人们对变速器的性能规定越来越高。 现在市场上的变速器细分为5类:手动变速器(MT)、自动机械式变速器(AMT)、无级变速器(CVT)、双离合器变速器(DCT)、和自动变速器(AT),不同的变速器都有各自的优势。毫无争议的说,自动变速器是未来变速器发展的一个重要的方向。据测,2023年欧洲变速器市场上,配备手动变速器的汽车将占52%,配备自动手动变速器的将占10%,配备无级变速器的将占2%,配备双离合变速器的将占16%,配备自动变速器的将占20%。从以上数据我们可以看出,手动变速器仍然占有很大份额。为此,我国相关标准对
5、新生产和维修后的变速器都规定进行台架实验,但目前只有规模较大的变速器生产厂拥有专业的变速器实验台,并且这些高价格的实验台重要依赖进口。这种状况导致了手动变速器开发周期的缓慢,使变速器生产商在对产品修改时没有一个固定的标准,只能盲目的、尝试性的、试探性的修改,对工时、材料浪费严重。为此,研制出一套先进实用、价格适中的变速器实验台成为市场的迫切需要。 21世纪是汽车工业飞速发展的时代,现代先进的技术和生产方式得到大面积推广,产品的生产效率大大提高,汽车工业逐步成为许多国家的支柱产业,为了控制汽车产品质量,提高汽车品质,势必对其总成及零部件提出更高更严格的规定。但是,本来的生产和实验方式已经显然不能
6、满足现代高效率公司生产的需要。汽车普遍装备了变速器,变速器维修有一个广阔的市场,设计适应于汽车维修公司的变速器台架性能实验台,将提高自动变速器维修质量,促进行业发展。因此,对汽车手动变速器实验台的研究具有特别重要的意义。 因此,下面介绍的实验台系统,该系统实现了变速器综合性能的在线检测,并具体叙述了该实验台系统的体系结构及工作原理及其控制软件的开发及实现。目前国内的汽车变速器实验台自动化限度低、测试过程依赖于测试者的经验。该实验台系统自动限度高、测试多、实时性强且完全可靠。具体说来,该实验台系统具有以下优点:可进行几种不同型号变速器及其扩展类型变速器的性能测试;测试过程可智能控制;短时间内可完
7、毕综合性能(换档、加载、同步器)测试;运营参数可实时显示;可进行故障的自动检测、报警及解决等。1.2 国内外发展趋势和现状汽车实验重要分为汽车道路实验和汽车台架实验两个部分。汽车道路实验在汽车工业发展的初期就得到了充足重视,成为汽车设计所必须依赖的一个方面,并出现一些专业汽车实验场。二次世界大战以后,汽车实验技术进入一个新的发展时期,这一方面是由于汽车生产发展的需要,另一方面也是许多相邻工业、相邻学科发展和渗透的结果。汽车空气动力特性、车辆地面学、车辆结构强度与载荷、车辆工作过程等实验研究都涉及到多方面的实验理论和技术,如系统分析、相似理论、误差理论、数据随机解决等,这些基础性的研究工作有力地
8、推动了汽车实验工作的发展。我们国家也随着汽车工业的发展也建立若干个大型试车场,如湖北襄樊试车场、海南试车场和定远试车场等。汽车道路实验一般实验周期长、成本高,容易受自然条件影响。因此开发相关实验台架是技术发展的必然趋势。随着电子技术和微机控制技术的快速发展,台架实验已经成为汽车整车及其部件各种性能的重要实验手段,在国内外无论是研究单位还是制造单位的研究水平越高,其台架设备也就越先进。台架实验同样也是汽车零配件在开发设计中重要的实验手段,借助台架实验对相关零部件或者总成的各项运营参数进行测试,通过度析比较从而得出生产的产品是否满足规定,并为开发新产品取的必要的技术数据。从某种限度上说,检测设备的
9、水平就是其产品质量水平的标志。近二十年间,世界电子技术的飞速发展大大加快了汽车技术的发展步伐。这期间,变速器检测诊断技术随着单子技术、计算机技术、自动化控制技术、传感技术的发展而不断发展,在工业发达国家,已经普遍应用高新技术改善和完善汽车变速器检测诊断设备,各种新型设备不断出现,并向多功能、小型化、数字化、智能化和综合化的方向发展。对于国外来说,美国SWRL公司最新推出的一款全电控机械驱动方式AMT的换挡执行机构就是采用了全电系统设计。这样的设计可以有效避免选档和换挡时发生干涉的问题。日本汽车工程组织也有类似的实验项目。此外, 根据检索, 在美国也有汽车变速器检测实验方法获得国家专利局授权,
10、并公开转让。这些实验项目的开发为汽车整车及自动变速器的生产厂家提供了良好的依据, 促进产品质量的提高。但是, 国外的这些实验项目重要是针对变速器的研发和生产, 而对于维修公司或者变速器翻新公司来说, 还没有比较合适的实验标准来检测汽车变速器的综合性能。对于国内来说,目前中国汽车行业标准中制定了许多汽车零部件总成的技术标准和实验方法, 如制动器、转向器、机械变速器、减震器等, 甚至细致到对一些总成的部件, 都有相关的规范标准。而对于汽车手动变速器, 由于起步较晚, 国内有能力生产汽车变速器的多为合资公司, 因此国家尚未建立比较完整的实验方法和技术标准, 而针对汽车变速器性能的台架实验方法更是屈指
11、可数。目前仅有汽车用液力变扭器台架实验方法、汽车机械式变速器台架实验方法、汽车用液力变扭器技术条件, 更没有建立相应的评价指标。第2章 总体方案设计2.1 系统介绍该系统采用双变频电机模拟汽车变速器实现工况,从而实现对变速器性能的真实检测。电机的控制通过西门子6SE70系列变频器来实现。该系统变频器采用交流矢量控制技术,对大功率交流电机实现了精确控制。由于该系统中变频器数量不多、数据传输量不大,采用RS485总线来实现工控机与变频器之间的通讯,满足了实时性规定。由于PLC控制稳定、可靠,所以自动换档执行机构(机械手)采用PLC控制器来实现不同型号变速器的自动换档动作。 2.1.1 系统规定厂方
12、规定实验台系统可以在线检测变速器的综合性能,涉及以下实验:(1)各档换档实验;(2)变速器加载能力测试;(3)变速器操纵(同步器)性能的测试;(4)跳档检测;(5)变速器的疲功寿命实验;(6)传动效率实验。工作性能规定为:(1)系统运营稳定、安全可靠;(2)测试数据报表和测试及故障诊断的界面和谐;(3)台架实验方法科学、规范,达成汽车机械式变速器台架实验方法国家标准;(4)在同一台架上对不同种变速器完毕测试功能。 2.1.2 系统体系结构系统整体结构如图3.1所示。图3.1 系统结构图 实验台采用组合式结构,其中重要由实验台机电部分、换挡机械手部、控制部分组成。实验台机电部分涉及加载电机、汽车
13、变速器与驱动单元。驱动单元涉及驱动变频电机、惯性轮箱(用于模拟实车工况的惯性)、转速转矩传感器、输入接盘及各种安装支架和联轴器组成。以实现对变速器输出轴的驱动及转速、扭矩的检测。上述部件安装在一块调整底板上,方便更换不同品种变速器时做整体平移。实验台机电部分是该系统的最终执行机构,完毕将变速器驱动到相应转速和加载扭矩,以达成特定测试工况。机械部分涉及两个功率比较大的变频电机和实验台架。该系统中电机的性能对整体性能影响很大,因而选用交流变频电机。该电机能满足高精度的扭矩、转速控制,并且功率足够大,可以满足本系统实验工况规定。工作时,加载电机工作在发电状态下,能量回馈到电网,大大节约了能源。实验台
14、架涉及离合器、传动机构和汽车变速器。由于实验时要达成高转速、高扭矩的工作状态,所以机械部分加工精度要高。汽车变速器是本系统测试对象,为了使装卸变速器的时间短,本实验台变速器的夹紧松开操作是通过油缸四轴连动压板来实现的。机械手换挡机构由执行元件、中级操纵机构、调整支架、控制系统及各种连接件组成,以实现换挡动作及换挡力、换挡速度、位移的控制与调整。安装在机械手上的拉压力传感器、位移传感器实现换挡力和换挡位移的数据检测。 换档机械手部分是控制部分的执行机构,机械手根据PLD发送的换档指令完毕指定的换档动作。控制部分以计算机为中心,控制软件根据现场数据和当前工作状态控制系统的流程、任务分派、指令发送、
15、故障检测等;通过板卡通讯向PLC机械手发送换档控制指令、通过RS485总线变频器发送测试所需的转速和加载扭矩信号。控制部分还涉及变频器、现场数据采集卡(PCL818L)、PLC控制器。变频器可以实现三相交流异步电动机的无级调速。变频器选用西门子6SE70系列变频器,该系列变频器采用交流电机的矢量控制技术对电机进行控制。矢量控制也叫磁场定向控制。它的基本思绪是运用d-q旋转坐标变换,将定子电流提成励磁电流id1和转矩电流iq1,在调速过程中保持转子磁链不变,即id1为常数,此时交流电机调速原理与直流电机相同。现场数据采集卡将现场采集的数据传输到计算机。PLD控制器根据计算机发送的指令完毕将换档信
16、号转换为换机械手的执行命令。其中涉及润滑油温控制系统与电气控制系统。润滑油温控制系统由加热器、冷却器、温控器、温度传感器及油泵、阀门等组成,同变速器组成闭环系统,温度传感器装在变速器放油孔处,来反映实际温度与设定温度的差值,通过温控器可对润滑油进行加热或冷却的自动控制,以满足实验过程中对润滑油温的控制规定。电气控制系统由控制柜、控制台、触摸屏、PLC、变频器、计算机、传感器、二次仪表及各系统控制元件组成,控制面板上装有各种开关、指示仪表和指示灯,通过控制面板上的操纵元件进行设立调整和正常自动控制。通过触摸屏可输入各种命令,显示系统状态。通过采集卡、计算机、打印机进行数据采集、解决及打印输出。
17、2.1.3 系统工作原理 本系统采用双电机模拟汽车工况,系统的检测分为计算机自动检测, 人工和计算机结合的半自动检测。自动检测是该系统重要使用的方式, 半自动重要是用于系统自身参数的调整。自动检测又分为变速器加载和变速器换档两个过程, 且两种过程交替进行。系统一方面对变速器进行加载,加载电机通过变频器的扭矩闭环控制模拟汽车加载,其中驱动电机通过变频器的速度闭环控制模拟汽车的驱动机构,这时工控机通过控制变频器来实现对两台交流电机的拖动控制, 以实现加载过程中输入端电机为恒转速, 加载端电机为恒转矩, 达成为变速箱建立各种稳定工况的规定。然后进行换档过程, 这时工控机通过板卡和PLC 进行通信,
18、机械手根据计算机发出的指令信号完毕对不同型号变速器的换档动作,从而能控制变速器换档到指定档位,此时, 换档力通过拉压力传感器传送到工控机进行采集。在换档过程中, 电机转速和转矩的上升和下降有一定的斜率, 以防止对变速器冲击过大。整个测试过程中, 转速、转矩、换档力和档位等各种数据信息分别在信号箱和工控机显示器上进行显示。当转速大于额定转速或转矩大于额定转矩等情况发生时, 通过声光报警来提醒操作员, 并且根据预先设定采用紧急停机或自然停机等相应措施。在测试过程中,控制软件对系统的运营参数实时记录显示,并对温度、转速、扭矩、电流信号等进行实时监控,碰到故障自动报警、自动分析。2.2 方案分析参考以
19、上的调查我对实验台的设计方案如下,专用实验台设计我考虑的基本原则是:(1)实验对象的运转特点、规定达成的实验效果,以便决定实验台的结构形式;(2)充足考虑实验对象实际工作时的环境与运动形式,尽也许在实验台上模拟出来;(3)具有足够的强度和刚度,以免由于实验台的因素导致实验结果的失真;(4)加载方式应结合实际,切实、可靠,程序加载、随机加载或激振加载都是台架实验台发展的趋势;(5)自动记录和计算机数据解决是避免人为误差的一种有效方式,实时解决是现代实验尽力采用的一种方式。通过在长春齿轮厂调研和图书馆查阅资料,并与老师共同研究讨论,对HY7-130变速器性能检测实验台提出以下两种设计方案:方案一:
20、采用电动机拖动,电机选用高速电机,电机与主传动系统用联轴器连接,被检测变速器直接用轴连接;采用气动夹紧,手动注油,磁粉式加载器加载,手动联接,手动换档。方案二:采用电动机拖动,电机选用普通电机,用同步器变速机构传动,主传动系统中用同步器进行增速,并且在主轴箱内加离合器,便于起动和停止;夹紧装置采用气动夹紧,自动注放油,用直流发电机进行加载,手动换档,手动联接。2.3 拟定方案方案一的优点:采用高速电动机和直接用轴连接,简化了实验台的结构,且磁粉式加载器体积小,重量轻,激磁功率小,制动转矩与转动件的转速无关,运转无噪声,可以在长期的滑动中运转,可以产生平缓过渡的转矩,通过电流激磁可得到精确的转矩
21、值,能在很短的时间内重新产生转矩等优点;其缺陷:采用高速电动机拖动,成本高;采用手动注油,效率低。方案二的优点:采用普通电动机拖动,减少了产品的成本;采用自动注放油,提高了自动化限度,并且提高了工作效率,特别是采用直流发电机加载,节约了能源,实现了能源的回收和再运用,且比磁粉加载对环境的污染小得多。通过对两种方案的比较,应选用第二种方案。下图为HY7-130变速器实验台的原理图。 图3.5 HY7-130变速器实验台的原理图第3章 软件设计3.1 系统软件的开发与实现图3.2 软件功能结构该系统控制软件是基于组态王6.01二次开发的、功能结构如图3.2所示。该系统从功能上完毕了自动实验、手动实
22、验、单独换档实验、疲劳实验和效率实验。计算机自动实验是本系统的重要部分,在这种状态下计算机控制变速器的测试过程,涉及:实验流程、实验过程中换档顺序、各个档位的转速给定、加载扭矩给定、系统协调、信号检测及解决等。在自动实验控制下,完毕从空档到最高档位的换档和加载交替过程,接着完毕从最高档位减少到最低档位的降档换档,最后完毕倒档测试。手动实验是由人操作手动操作台的按钮完毕的,其程序重要完毕监测、报警功能。单独换档是应厂家规定对某一指定档位进行实验。疲劳实验和效率实验分别对变速器的耐久性和传动效率进行测试。组态王6.01有丰富的画面制作系统,支持无限色和二十四种过滤色,并具有丰富的图库和图库精灵、丰
23、富的动画连接向导。运用组态王6.01界面开发系统可给各种控制模式开发生动的界面,非常形象、美观。由于自动实验过程是本软件系统的关键,故以下仅对自动实验进行讨论。 3.1.1 接口通讯参数组态王与I/O设备之间的通讯很方便,重要通过以下几种方式进行通讯:串口通讯方式、DDE方式、板卡方式、网络节点方式、人机接口方式。组态王有丰富的数据类型,使用起来特别方便。接口通讯参数如图3.3所示计算机板卡现场数据换档档位指令欧姆龙PLC电机转速、扭矩指令变频器图3.3 接口通讯参数示意图计算机通过检测现场数据,根据任务规划状态向PLC和变频器发送相应的控制指令。现场数据涉及:变速器当前档位、转速、扭矩、通过
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 汽车 变速器 性能 检测 试验台 毕业设计 说明书
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【人****来】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【人****来】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。