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变速器润滑试验台的研究与设计

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变速器润滑试验台的研究与设计

王瑞欣;程曼;刘红旗;张敬彩;石献金

【摘 要】通过模拟汽车在行进过程中,变速箱姿态变化,检测变速箱中润滑油的流动情况和各轴承位的润滑情况.根据对变速箱结构及工况分析,提出了变速箱润滑试验台的设计方案.介绍了试验台的工作原理,重点描述了变速箱润滑试验台的机械结构设计及电控系统和软件系统的设计,并利用试验台对变速箱进行润滑试验,满足润滑试验需求.

【期刊名称】《机电产品开发与创新》

【年(卷),期】2017(030)004

【总页数】3页(P1-2,12)

【关键词】变速箱;姿态;润滑

【作 者】王瑞欣;程曼;刘红旗;张敬彩;石献金

【作者单位】机械科学研究总院中机生产力促进中心,北京100044;机械科学研究总院中机生产力促进中心,北京100044;机械科学研究总院中机生产力促进中心,北京100044;机械科学研究总院中机生产力促进中心,北京100044;机械科学研究总院中机生产力促进中心,北京100044

【正文语种】中 文

【中图分类】TH122

在汽车行进过程中，随着路况变化（上坡、下坡、转弯等），变速箱的姿态在发生变化，变速箱中润滑油的流动情况和各轴承位的润滑情况也会发生变化。倾斜试验台就是用来模拟变速箱在不同姿态下润滑情况的专用台架，它的优点是：相对于路试，效率更高，成本低，便于观察和测量，可以试验一些路试无法实现的极端路况。试验台可实现以下功能：①变速器在不同工况（姿态、油温）下的润滑试验；②变速器低温润滑试验；③空载摩擦损耗试验。

变速箱润滑试验台的关键技术在于变速箱前后、左右倾斜的结构设计及控制。早期的试验台设计有采用手轮丝杠进行调节，也有借助液压系统进行调节的。总是存在结构复杂，控制难度大，或功能有实质性的缺陷，无法模拟各种复杂的变速箱的工作场景。

本试验台的两个方向的回转调整机构均采用齿轮-齿圈结构，通过调整齿轮齿圈的中心距，可以实现无侧隙传动可以增强系统刚度，有效地减小回转时的惯性冲击；姿态调整到位后采用采用气液缸将姿态调整机构的各个运动部件之间锁定，连为一体，进一步增强台架的系统刚度。

对于姿态调整系统的控制采用伺服电机的控制模式，实现高精度的转角控制[1，2]。变速箱安装在台架一端，变速箱的装、拆以及环境仓的安装都很方便，同时在台架上安装摄像头及补光灯，便于观察变速箱前法兰方向的轴承位润滑情况。试验台既可测试横置变速箱，也可测试纵置变速箱，设计不用的夹具适配器，实现变速箱的装夹[3，5]。

无负载倾斜试验用于模拟变速器在不同姿态、不同温度和不同转速下的润滑情况，系统不需要加载，驱动端只需要克服系统的惯性负载，因此，属于轻载高速台架。

试验台主要包括驱动电机、扭矩传感器、传动轴、电控系统和测试系统等，机械结构部分，如图 1所示。扭矩传感器根据被测产品型号的最大扭矩值来选择，并带有转速输出功能。

姿态控制系统采用伺服电机与精密减速机配合进行位置控制，由伺服电机、伺服控制器、行星减速机和回转齿轮齿圈组成。 底座底座为铸铁平台，刚度好，起到支撑整个试验台的作用，可以保证被试件姿态平稳调整。同时平台质量大可以有效降低系统的固有频率，将系统共振点移出工作转速范围。验台主体与地面有减震垫块支撑，减少振动。

主驱动系统属于高速轴系，高速运转时不可避免的会存在振动，为了尽量降低系统的振动和噪音，本台架采取了以下措施：①所有会转件均做动平衡处理，不平衡量小于等于G3.2级；②高速轴系设计尽量紧凑，增强轴系刚度；③通过对系统进行振动分析，将系统共振点移出工作转速范围[6]。试验台加工实物如图2所示。

控制系统主要包括主驱动变频控制系统、变速箱姿态伺服控制系统和变速箱油温控制系统[7]。

主驱动变频控制系统采用变频调速系统进行调速和闭环控制，变频器配置专用转速闭环卡，直接读取变频电机转速，进行闭环控。输入轴转速反馈如图3所示。

变速箱姿态控制主要是指对两个回转伺服电机的位置伺服控制。通过PLC读取倾角传感器的值，按后进行位置闭环控制。

变速箱油温控制系统纯净水为介质，通过热交换控制变速箱油温。冷水采用冷却塔进行循环；高温水采用高压水管道加热器系统进行循环控制系统根据油温的控制要求调节冷热水的流量，达到温控目的。

上位机软件系统主要包括人机交互界面、数据库系统、PLC控制程序和报告输出系统。人机交互界面主要用于系统和操作人员的交互：接收操作人员的操作指令和显示试验系统状态等[8]。试验台具有手动和自动两种控制模式。用户可进行模块程序试验方式，也可自行设定参数进行随机试验。整个系统完成安装调试后，进行变速箱润滑试验[9]。 通过参数设置，观察在不同档位，不同润滑油量及温度下，各轴承位的润滑情况，如图8所示。既可通过台架上摄像头检测轴承位的润滑情况，也可通过变速器的透明壳体观察轴承位的润滑情况，实现对不同轴承位温度的检测。同时在软件界面上可观察转速、扭矩、温度、角度的实时变化情况，如图9所示。

（1）对于早期的变速箱润滑试验台，采用的姿态调整机构结构复杂，位置控制精度低，不能准确的模拟变速箱的姿态，本实验台采用齿轮-齿圈结构，可以实现无侧隙传动可以增强系统刚度，有效地减小回转时的惯性冲击。

（2）试验台电气控制系统完善，抗干扰能力强，软件界面友好，只需完成相关参数的输入，既可按照试验流程自动进行测试。

（3）试验台上进行的润滑试验，完全满足需方的要求，用户满意度高。

【相关文献】

[1]孙克梅，滕金玉，张晓新，等.交流伺服电机的单片机控制及其应用[J].沈阳航空工业学院学报，2003，2.

[2]郑珊珊.基于ARM处理器的钻孔机械臂控制系统研究[D].江西：江西理工大学，2009.

[3]赵向飞，杨超，张敬彩，刘红旗.变速箱齿轮接触斑点试验台的研究与设计[J].机械设计与制造，2013，12.

[4]万貌松，闵永军.汽车自动变速器试验台的设计[J].林业机械与木工设计，2002，30.

[5]谷曼.汽车变速器试验台加载技术的研究[J].机械设计与制造，2009，11.

[6]欧阳旭靖，郭梅，王建军.基于共振分析的发动机附件传动系统危险齿轮的确定[J].航空发动机，2016，1.

[7]潘磊.单输入齿轮分流传动系统的均载特性分析及试验研究[D].南京：南京航空航天大学，2015.

[8]舒蕾.PLC人机交互系统设计与研究[D].西安：陕西科技大学，2010.

[9]战权理.汽车装试技术[M].北京：北京理工大学出版社，2000.

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变速箱疲劳试验台的研究与应用

变速箱疲劳试验台的研究与应用

第１期（总第１７６期）　２０１３年２月　机械工程与自动化　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴ（）ＭＡＴＩ（）Ｎ　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．　

文章编号：１６７２—６４１３（２０１３）０１～０１７３—０３　

变速箱疲劳试验台的研究与应用　

李占贤　，苏景存　，王海涛　

（１．河北联合大学机械工程学院，河北　唐山０６３００９；２．唐山弘基传动科技有限公司，河北　唐山０６３００９）　

摘要：主要介绍了变速箱疲劳试验台的组成及技术实现。该试验台能够进行手动、自动两种方式的试验，并　且具有对多种类变速箱及分动器进行试验的能力，提高了试验台的通用性能。试验系统通过ＰＬＣ对变频器　的模拟量进行控制，实现对驱动和加载电机的变转速变转矩控制。通过模拟变速箱运行状况对变速箱进行加　载，实现工控机对转速、转矩及油温信号等实时数据的采集、处理、显示和存储，并进行故障报警。该系统　可实现对变速箱综合性能的检测，保障变速箱质量。　关键词：试验台；变速箱；ＰＬＣ；变频器；工控机　中图分类号：Ｕ４６３．２１２：Ｕ４６７．５　２　文献标识码：Ｂ　

１试验台总体设计　

本试验台采用组合式结构，模块化设计，由基础平　台、驱动电机、输入端减速箱、被试变速器安装支架单　

元、输出加载单元、电器控制系统、各种检测传感器及　传动连接部件组成。　

基础平台为铸铁平台，平台上设置Ｔ形槽用于固　定驱动、加载、变速器安装支架等各单元；驱动电机功　

率为２００　ｋＷ，两个加载电机功率为１６０　ｋＷ；驱动端设　置三轴式两级减速机，上下剖分结构，输入、输出轴可　

调换位置，以适应左、右输出型式的变速器和分动器试　验；被试变速器安装支架单元由变速器安装支架总成、　

输入端转矩转速传感器及传感器支架、联轴器、变速器　安装定位板等组成，这些部件安装在一块底板上构成　

一个单元，便于移动；输出端加载单元由加载电机、输　出端转矩转速传感器及传感器支架、联轴器等组成，这　

些部件安装在一块底板上构成一个单元，便于移动，试　验台设置两套输出端加载单元，用于分动器和ＦＦ型　

变速箱齿轮接触斑点试验台的研究与设计

变速箱齿轮接触斑点试验台的研究与设计

第１２期　２０１３年ｌ２月　机械设计与制造　

Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　４７　

变速箱　齿轮接触斑点试验台的研究与设计　

赵向飞，杨超，张敬彩，刘红旗　

（机械科学研究总院中机生产力促进中心制造工程所，北京１０００４４）　

摘要：为了检查变速箱加载变形后齿轮啮合情况，需要对齿轮进行接触斑点检测。根据对变速器结构及其工作过程的　研究，提出一种变速箱齿轮接触斑点试验台的设计方案，驱动和加载分别采用直流电机和气动制动器，使该试验台具有　

稳定加载和低速稳定运行的优点。介绍了该试验系统的工作原理，重点描述接触斑点试验台的机械结构设计以及电控系　

统和软件设计，并利用该试验台对变速器齿轮进行了接触斑点检测，表明该试验台检测的接触斑点接近实际情况，再通　过软件模拟进行齿轮修形设计，完全满足工程试验需求。　

关键词：变速箱；试验台；齿轮啮合；接触斑点　

中图分类号：ＴＨ１６；Ｕ４６７．５＋２３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—３９９７（２０１３）１２—００４７—０３　

Ｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｈ　ａｎｄ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｇｅａｒｂｏｘ　Ｇｅａｒ　Ｃｏｎｔａｃｔ　Ｓｐｏｔ　Ｔｅｓｔ　Ｂｅｎｃｈ　

ＺＨＡＯ　Ｘｉａｎｇ—ｆｅｉ，ＹＡＮＧ　Ｃｈａｏ，ＺＨＡＮＧ　Ｊｉｎｇ－ｃａｉ，ＬＩＵ　Ｈｏｎｇ－ｑｉ　

（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｈｉｎａ，Ｃｈｉｎａ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｃｈｅｃｋ　ｔｈｅ　ｇｅａｒ　ｍｅｓｈｉｎｇ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｇｅａｒｂｏｘ　ｌｏａｄ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆｇｅａｒ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｓｐｏｔ　ｍｕｓｔ　ｂｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ａ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆｇｅａｒ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｓｐｏｔ　ｔｅｓｔ　ｂｅｎｃｈ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　

汽车自动变速器试验台的设计

汽车自动变速器试验台的设计

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汽车自动变速器试验台的设计

作者：董铁山

来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第03期

【摘 要】随着汽车行业的快速发展，汽车自动变速器的普遍运用，可以想见自动变速器的使用与维修市场将逐渐扩大，而汽车自动变速器试验台，将发展为有关科研院所和各个汽车维修企业所必须具备的一个设备。汽车自动变速器试验台的设计与生产，有利于社会经济效益与经济效益的有效提升。在本次研究中，汽车自动变速器试验台的设计，采取的是交流电封闭方式，能够对能源进行充分的运用，且具备较高的回收效率。另外，该试验台运用LabVIEW软件当做一个平台，最终达到了计算机有效控制自动变速器、吸功电动机以及变频调速器，并且实时检测输出、输入轴转速与扭矩的目的，同时操作简单方便，界面良好。

【关键词】汽车；自动变速器；设计

变速器是汽车传动系统重要组成之一，其性能直接影响汽车的可靠性、燃油经济性和动力性。变速器试验台是检测变速器性能的重要设备，旨在提高检测的准确性和精确性，为变速器设计与研发提供数据参考。不同驱动方式对汽车动力性、行驶安全性、操纵稳定性和乘坐舒适性都有明显的影响。在汽车发展中，大多采用前置后驱（FR），然随着科学技术的发展以及乘车需求的不断加大，后置后驱（RR）逐渐被采纳，成为今后中大型客车、公交车的发展趋势。现代自动变速器和手动变速器相对比，其是由计算器进行控制，拥有较高的精密度，结构较为复杂，零部件较多，并且成本相对较高等特性；同时汽车在安装自动变速器之后，汽车起步与加速稳定，且能够提升汽车的平均车速与乘车舒适性，还能延长汽车传动系统与发动机的使用寿命等等优点，因此深受消费者的喜爱[1]。而为便于对自动变速器的性能与故障等情况进行有效的检查与判断，可以设计汽车自动变速器的试验台，以此来对自动变速器进行综合的、全方面的检测。

一、汽车自动变速器的种类、结构与工作原理分析

变速器性能闭式试验台运动仿真设计-开题报告

变速器性能闭式试验台运动仿真设计-开题报告

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级

指导教师姓名 职称 副教授 从事

专业 车辆工程 是否外聘 □是■否

题目名称 变速器性能闭式试验台运动仿真设计

一、课题研究现状、选题目的和意义

1、课题研究现状

随着工程车辆工业的迅猛发展，变速箱以其传动比固定，传动力矩大，结构紧凑等优点，成为工程车辆的关键性传动部件之一。齿轮传动效率影响整个工程车辆的动力性，经济性和排放性等。

目前，国外变速器台架测试技术已经比较成熟，可以对变速器的一些特性进行检测，如空载或有负荷情况下的加速及减速换挡特性，1、2、3、4前进挡、倒挡的滑差测定，各种工况下的各种油压等。这些设备技术含量高、测试精度高，但购置费用较高，只有一些经济发达地区的个别大型维修部门从国外厂家购买了试验台，但仅仅几台试验台远远满足不了我国各地众多轿车维修单位的需要。部分国内厂家已经开始了该试验台的研制并取得了一些成绩，但由于技术力量不足，所开发的试验台技术含量、自动化程度较低，有些项目的测试只能用手动操作，准确率较低，而且检测项目较少，与国外的产品相比缺乏竞争力，无法替代进口产品，可见变速器试验台的研究迫在眉睫。

国内外大多将变速箱安装在试验台上进行试验，试验台主要分两种形式，一种采用开式功率流变速试验台，它的特点是：结构简单，试验方法简单，能用性好，但是由于需要采用原动机座位驱动机来驱动，造价高，耗电量大，尤其是做耗时较长的疲劳寿命试验台时，更是如此。另外一种采用闭式功率流变速器试验台，它的特点是：与开式试验台相比可以大大的节省动力消耗，这对数量大，周期长，特别是大功率车轮的齿轮传动试验具有巨大的经济效益。所以本次设计选择闭式功率流变速器试验台。

2、国内外相关软件发展现状

计算机辅助设计技术也越来越多的应用于机械设计方面，20世纪50年代初，CAD技术诞生并处于被动式的图形处理阶段，也是CAD技术的准备和酝酿时期。进入20世纪60年代，提出了计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想，从而为CAD技术的发展和应用打下了理论基础，同时也相继出现了许多商品化的CAD设备。1970年美国Applicon公司第一个推出完整的CAD系统，出现了全面向中小企业的CAD/CAM商品化系统，同时也意味着CAD技术进入广泛使用时期。20世纪80年代，CAD技术进入了突飞猛进的发展时期，在这个时期，CAD/CAM技术从大中企业向中小企业扩展，从发达国家向发展中国家扩展，从用于产品设计发展到用于工程设计和工艺设计。到了20世纪90年代，CAD技术进入了开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期，微机加视窗95/98/2000/NT操作系统与工作站加LINIX操作系统，在以太网的环境下构成了CAD系统的主流工作平台。因此现在的CAD技术和系统都具有良好开放性，图形接口、图形功能日趋标准化，在CAD系统中， 综合运用正文、图形、图像、语音等多媒体技术和人工智能、专家系统等技术，从而大大提高了自动化设计程度，出现了智能CAD新学科。