汽车离合器盖总成检测试验台控制系统设计及实验验证

摘要：为了实现控制与检测汽车离合器综合性能试验台，采用LabVIEW作为研究平台，对汽车离合器综合性能试验台进行控制与检测软件的设计。

本软件可实现试验台的控制，并对数据进行采集处理及分析，同时完成对故障的诊断。

实验和实际应用表明，软件达到了功能需求，操作界面友好、灵活、简单。

关键词：离合器；试验台；故障诊断； LabVIEW通用软件开发工具应用面广。

C++搭建了可视化的开发环境，主要用于基于Windows操作系统上的应用程序的开发。

快速应用开发(Rapid Application Development)环境可实现C++全部功能。

拖放技术使用快速应用程序实现，可用于用户界面的搭建；同时放落到窗体上的OCX控件可以制作殊化程序，如Web浏览器。

由于编译型语言C++的代码实现高效，实现程序迅速[1-2]。

数据采集、控制、分析及表达等专用模块包含在专用开发工具中，应用于虚拟仪器的快速开发。

NI公司的LabVIEW是典型专用虚拟仪器开发工具[3]。

其具有可视化技术建立人机界面、支持多种操作系统平台、支持开发人员直接调用庞大的函数库、开放式平台、多线程技术用于提升系统的运行、可靠性等优点[4]。

在论文中LabVIEW实现传输、处理、分析数据，保证系统可扩充性和灵活性，因此选用LabVIEW 作为实现控制与故障诊断的离合器综合性能试验台的搭建平台。

1 LabVIEW驱动程序的设计方案由一段程序构成的可编程仪器的功能由LabVIEW驱动程序控制实现，用于实现读取数据、进行触发、仪器的设置、写数据等指令[5]。

图1为LabVIEW驱动程序的外部设计模型。

交互式开发接口应用程序编程开发接口LabVIEW驱动程序子程序接口I/O接口图1 LabView驱动程序外部设计模型图中从调用应用程序中驱动程序的接口同时是编程开发的接口，驱动程序面板的交互式操作由交互式开发接口完成，从而让研发者和使用者明了驱动程序的功能。

虚拟仪器硬件模块的通信与控制需要研发人员通过I/O接口实现。

汽车离合器综合性能试验台性能检测平台软件设计赵银花;张玉玲;杨慧香【摘要】To meet the requirement of control and detection for the automobile clutch integrated performance test platform, a software for the platform is design with VC-}--]-. The software are consist of data acquisition module, data processing module and control module. Taking the advantages of the compatibility of MSVC and visual programmable VC ＋＋, data acquisition, display, analysis, storage, playback, real-time control and human-computer interaction are realized. The application shows that the software meets the needs and is flexible and simple.%为了满足汽车离合器综合性能试验台控制与检测的性能要求，采用VC＋＋作为开发平台，设计了汽车离合器综合性能试验台控制与检测软件。

软件由数据采集、数据处理、控制模块组成。

充分利用MSVC与操作系统的亲和性及VC＋＋可视化编程的优点，设计的软件实现了数据采集、显示、分析、存储、回放和试验台的实时控制与人机交互，实际应用结果表明，软件达到了设计要求，操作界面友好、灵活、简单。

【期刊名称】《长春工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(032)005【总页数】4页(P453-456)【关键词】汽车;离合器;试验台;控制与检测;软件设计【作者】赵银花;张玉玲;杨慧香【作者单位】长春工业大学软件职业技术学院,吉林长春130022;长春工业大学机电工程学院,吉林长春130012;长春工业大学机电工程学院,吉林长春130012【正文语种】中文【中图分类】TP3110 引言离合器是汽车传动系中的重要传动部件，离合器质量是判断汽车安全性能优劣的重要指标［1］，为了保证汽车行驶的安全性，离合器生产厂家在批量生产离合器时必须对其性能指标进行严格检测。

全自动汽车离合器盖总成综合性能检测试验台数据融合方法郜思洋;张邦成;王占礼;刘亮【摘要】全自动汽车离合器盖总成综合性能检测试验台是检测汽车离合器盖总成性能的重要设备,其检测精度的高低是决定离合器盖总成产品质量的重要因素.为了提高全自动汽车离合器盖总成检测试验台的检测精度,降低误检率,利用贝叶斯估计算法对测量数据进行数据融合.实例分析表明,基于贝叶斯估计算法的全自动汽车离合器盖总成综合性能检测试验台数据融合保证了汽车离合器盖总成的检测精度及可靠性,提高了汽车离合器盖总成的合格率.【期刊名称】《山东科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(036)005【总页数】6页(P37-42)【关键词】离合器盖总成;数据融合;贝叶斯估计算法【作者】郜思洋;张邦成;王占礼;刘亮【作者单位】长春工业大学机电工程学院,吉林长春 130012;长春工业大学机电工程学院,吉林长春 130012;长春工业大学机电工程学院,吉林长春 130012;长春工业大学机电工程学院,吉林长春 130012【正文语种】中文【中图分类】U467.5离合器是汽车结构中的重要组成部分，其主要功能是防止传动系过载，提高汽车起步平稳性[1]。

全自动汽车离合器盖总成综合性能检测试验台是检测汽车离合器盖总成性能的重要设备，利用检测试验台可以精确检测离合器盖总成的位移。

传统的检测方式多采用单一传感器进行数据采集，实践证明:与单传感器相比，多传感器信息融合技术在检测、跟踪和目标识别等方面，能够增强数据可靠度，提高数据精度[2]。

数据融合是综合处理多源信息的有效手段[3]。

近年来，国内外学者对数据融合方法进行了大量研究，主要方法有加权平均法、贝叶斯估计、神经网络、卡尔曼滤波、模糊集理论、统计决策理论、聚类分析等[4-5]。

其中文献[6]将神经网络数据融合的方法应用在固体火箭发动机试验上，验证了神经网络数据融合方法的可行性。

文献[7]将卡尔曼滤波与其他聚类方法结合,引入汽包水位多传感器数据融合控制系统，系统能够快速融合传感器信号,并及时进行控制。

摘要 (3)Abstract (3)绪论 (4)1. 汽车离合器盖总成论述 (5)1.1离合器盖总成概念和原理 (5)1.2性能参数测量原理 (6)1.3试验测定内容综述 (8)1.3.1盖总成分离特性试验 (8)1.3.2盖总成负荷特性试验 (8)2. 离合器盖总成试验台结构与设计 (9)2.1试验台结构简介 (9)2.2试验台工作过程 (12)2.3夹具的设计 (12)2.4机架的设计 (14)3.实验台部零件选型 (15)3.1试验台传感器的选用 (15)3.1.1.负荷特性压力传感器 (16)3.1.2负荷特性压力传感器 (17)3.1.3 位移传感器 (18)3.2传感器连接方式 (19)3.3电缸的选用 (19)3.3.1电缸的伺服电机选择及计算 (21)3.2.2电缸内动力传动方式 (22)3.2.3电缸内两端支撑类型选用 (23)4.试验台控制系统 (28)4.1.系统设计布局 (28)4.2各硬件设备选用 (30)4.2.1工控机 (30)4.2.2数据釆集控制卡 (30)4.3系统软件部分设计 (31)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)文献综述 (37)摘要对于整个汽车传动系统而言，汽车离合器是重要组成部件；但同时离合器盖总成又是汽车离合器的关键部件。

在实际运行中，为了保证汽车行驶的安全性及汽车的整体性能,必须对离合器盖总成的性能指标进行检测。

而本论文在分析了国内外（微型）汽车离合器盖总成检测试验台研究现状的基础上,研究设计的一款微型汽车离合器盖总成检测试验台。

本次所设计的微型汽车离合器盖总成检测试验台，其基本结构包括主机结构、夹具结构、控制与检测系统。

通过测量得到负荷特性曲线，分离特征曲线等离合器盖总成特征曲线，模拟离合器盖总成实际工况,同时测试件装卸方便,并可以在一定规格范围内对离合器盖总成的关键问题进行检测的。

一般而言，根据汽车零部件自动检测的实际要求,并结合当前先进的计算控制技术；试验台由伺服电机提供工作动力，位移和载荷信号由传感器（位移传感器和负荷传感器）拾取送到测量系统并进行分析。

（a）加载盘总位移云图（b）加载盘总应力云图
图3-7加载盘应力分布云图和位移分布云图
（a）代分离轴承总位移云图（b）代分离轴承总应力云图
图3-8代分离轴承应力分布云图和位移分布云图
在ANSYS中对所建立的有限元模型进行求解，经模拟运
算得到代分离轴承应力分布云图和位移分布云图，如图3-8
所示。

从位移云图可以看出，在代分离轴承圆周边缘处发生最
大变形，许用挠度为[y]=L0/500=0.203mm，其中加载盘的跨
度为L0。

通过计算可以得到前立柱的最大偏移量：DMX=0.
000216mm，其最大值远小于0.203mm，因此刚度满足要求，支
架不会产生明显变形。

代分离轴承最大应力发生在柱体的根部圆周处发生，
σsMax=0.507MPa，加载盘材料为45钢，σs=355MPa，
2014-12-18 13:16
/kcms/detail/22.1186.S.20141218.131。

目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1离合器概述 (1)1.2影响离合器工作性能的因素 (2)1.3试验台的发展现状及趋势 (3)1.4本课题的研究内容及意义 (8)第2章高速破坏试验台设计方案 (9)2.1 实验台的设计思路 (9)2.1.1实验台的组成 (9)2.1.2 实验台的分类 (9)2.2试验台的实验原理 (12)2.3传感器的选用 (13)2.3.1转速传感器 (13)2.3.2声敏传感器 (14)2.4实验台的总布置设计 (15)2.5 本章小结 (16)第3章实验台的设计计算 (17)3.1 实验台技术参数及设计流程 (17)3.2 实验台各总成设计 (17)3.2.1 电动机的选择 (17)3.2.2 第一级联轴器的设计 (18)3.2.3 总传动比设计 (18)3.2.4 变速器齿轮的设计计算 (18)3.2.5 变速器轴的设计与校核 (25)3.2.6 第二级联轴器的设计 (31)3.2.7 驱动轴的设计 (31)3.3 本章小结 (32)结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)摘要随着现代汽车发动机转速的不断提高，对离合器也提出了新的要求，除了要求它在高速下仍能保证传递发动机的最大扭矩外，还要求其必须具有足够的旋转机械强度，以保证安全可靠的工作。

离合器在工作过程中与变速器飞轮相连，其结构构成比较复杂，零件极易在高速旋转过程中在离心力的作用下，产生破坏，因此开发其具有破坏性的性能试验台，检验其承受高速运转的能力，避免其在使用过程中出现事故是十分必要的。

设计过程中，针对整个试验台的性能要求对整个试验台进行布置设计，包括电机的选择，传动比的分配，联轴器的选择等。

另外，还对对变速器中的齿轮，轴，键进行设计计算以及强度等的校核计算，完成了离合器压盘总成高速破坏试验台的设计。

为研制开发汽车零部件试验装置提供理论参考。

关键词：离合器总成；传动机构；变速器；高速破坏性试验；试验台设计ABSTRACTWith he Hyundai Motor and continuous improvement in engine speed, the clutch also made new demands, in addition to the requirements despite its high-speed engines to ensure maximum torque transmission, but also require the rotation must have sufficient mechanical strength to ensure safety reliable work. In the course of clutch and transmission flywheel connected to the structure constitutes a complex, vulnerable parts in the high-speed rotation in the course of the effect of centrifugal force, resulting in damage, so the development of its devastating performance test rig, to test its high-speed operation under the the ability to avoid its use in case of accidents is very necessary.The design process, the test-bed for the entire performance requirements of the test-bed for the entire layout, including the choice of motor, the transmission ratio of the distribution, the choice of coupling. In addition, in the right right reducer gears, shaft, key design and strength calculation of the check, the completion of the clutch pressure plate and cover assembly of high-speed destruction of test-bed design. Research and development of automotive components for test equipment and provide a theoretical reference.Key words:Clutch Assembly; Transmission; Reducer; High-speed Destructive Test; Test-bed Design第1章绪论1.1离合器概述离合器是汽车传动系统中的一种重要的传动装置。

汽车离合器综合性能试验台设计与研究作者：李荣飞来源：《名城绘》2018年第12期摘要：离合器作为汽车传动系统中一个重要部件，起到接合和切断动力、保证汽车平稳起步和平顺换挡的作用；同时，可对传动系统的最大转矩进行限制，防止过载。

此外，还可有效降低传动系统的噪声及扭转振动。

目前，汽车离合器的综合性能是在实验室的综合性能试验台上完成，通过不断的模拟工作状况来对其进行试验测定。

本文主要从汽车离合器综合性能试验台的结构组成方面进行设计探讨。

关键词：汽车离合器；综合性能试验台；设计1、前言离合器工作性能的好坏对于车辆性能的发挥有着重要影响。

为了保证离合器在各种工况条件下均能正常工作，有较稳定的性能指标，须对其工作性能进行测试。

通过设计离合器综合性能试验台，模拟汽车实际工作状况，对离合器性能展开试验，可有效反映离合器工作状况。

本文主要介绍乘用车离合器综合性能试验台的设计与研究。

设计依据我国汽车行业标准QC/T27-2014《汽车干摩擦式离合器总成台架试验方法》。

综合性能试验台主要试验项目有：离合器热负荷试验；离合器摩擦力矩试验（①、静摩擦力矩试验②、滑动摩擦力矩试验）；离合器摩擦片磨损性能试验；离合器热冲击能力试验；离合器诱导失效试验。

2、综合性能试验台机械结构综合性能试验台机械结构示意图如图1所示，试验台的尺寸（长×宽×高）：约6800mm×1400mm×2500 mm。

主要由机座、主动部件、从动部件、电机调速系统、伺服系统、测量控制、润油站等部分组成。

机座是安装平台，主要由铁金属整体铸造而成，经过高温时效处理后加工成型，主动部件和从动部件安装在机座上。

主动部件主要用于提供动力和离合器主动部分转速、压盘温度传感器的安装。

由直流电机和静摩擦力矩测试驱动电机、齿轮变速箱等构成。

直流电机安装在机座上，额定功率选择220KW以上，额定转速1500rpm，弱磁转速2400rpm，额定转矩1400N.m，惯量矩12.8kg.m2。

QC/T 27-2004 （2004-02-10 发布，2004-08-01 实施）代替QC/T 27-1992前言本标准是在QC/T 27-1992 的基础上修订而成。

本标准自实施之日起，同时代替QC/T 27-1992 。

本标准与QC/T 27-1992 的主要技术差异如下：——调整了原标准中离合器热负荷测定试验和摩擦力矩测定试验；——增加了摩擦性能测定试验及盖总成静态分离耐久性试验。

本标准由中国汽车工业协会提出。

本标准由全国汽车标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：汽车研究所、离合器总厂（现改名为萨克斯动力总成部件系统）、法雷奥离合器、东离合器股份、三环集团汽车离合器。

本标准主要起草人：阎世栋、祥、袁念诗、宋顺东、阮宏全。

QC/T 27-2004汽车干摩擦式离合器总成台架试验方法1 围本标准规定了汽车干摩擦式离合器总成（包括盖总成和从动盘总成，以下简称离合器）的台架试验方法。

本标准适用于汽车干摩擦式离合器。

2 规性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的容）或修订版均不适用于本标准。

然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

QC/T 25-2004 汽车干摩擦式离合器总成技术条件3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。

3.1 负荷特性Clamp load characteristic对压盘加载和随后减载过程中，作用于压盘上的载荷F与压盘位移λ之间的关系曲线，如图 1 所示。

图1 负荷特性3.2 工作点位置 position at nominal disc thickness安装状态下，从动盘总成夹紧名义厚度所对应的压盘位置。

3.3 工作压紧力 clamp load at nominal disc thickness 安装状态下，压盘处于工作点位置时对从动盘总成施加的压紧力。

汽车离合器是汽车传动系中重要的安全部件,一般安装在发动机与变速箱之间,飞轮总成及盖总成与发动机曲轴端部相连接,从动盘总成通过盘毂套在变速箱的一轴上,从动盘总成的摩擦面片夹压在飞轮总成与盖总成中间,靠摩擦来传递扭矩。

通过分离轴承操纵离合器的分离与接合,实现将发动机扭矩传递给变速箱齿轮系。

要求离合器总成保证汽车平稳起步便于换挡保护传动系统防止其过载,用来实现或切断对传动系的动力传递。

合格的离合器性能在保证汽车传动系的负载能力、汽车的寿命,增强起步和换档的平稳性以及减轻驾驶员的劳动强度等方面都有着极其重要的作用。

为了保证汽车在行车时的安全性,采用台架试验的方法可以在与实际工况相近的条件下来考察其摩擦性能和耐用性,以确保离合器总成的产品质量。

1 主机结构设计与工作原理试验台由机械主机、调速系统、测量控制系统三部分组成。

机械主机是对离合器综合性能进行试验和测试的基础,调速和测量控制系统分别完成主从动部分的转动、试验动作的控制与性能测试。

试验台主机结构由主电机、联轴器、变速箱、试验件安装机构、分离机构、转矩测量机构、联轴器、惯量飞轮组、制动机构、道路阻力矩机构、移动滑台、底座、油缸、液压站等部分组成。

其中主电机和变速箱作为驱动装置,被试离合器总成(主动部分)与其端部相连的飞轮总成一起旋转;利用液压系统控制离合器的分离机构实现离合器总成的接合与分离动作,并可监控离合器的接合、分离速度及分离行程和分离力;惯量飞轮组用于模拟汽车的载重量,道路阻力矩机构用来模拟汽车坡路起车和爬坡试验,制动装置用于提供旋转部分的刹车,可通过改变惯量飞轮组中的惯量飞轮和道路阻力矩的大小来模拟不同车型离合器总成的使用工况;通过更换花键轴组件可对不同规格的离合器进行综合性能试验和测试。

本试验台能在模拟汽车离合器实际工况下,实时测量、显示和记录离合器接合过程中的摩擦力矩、主动及从动部分转速、摩擦表面温度、道路阻力矩,并计算出各种规定条件下的摩擦系数和磨损量。

中文摘要汽车离合器是汽车传动系统中的主要部件之一，离合器工作状况的好坏直接影响到汽车整体性能，对离合器的检测至关重要。

研究开发自动化程度较高的此类试验设备，对于提高产品质量，促进国内汽车零部件工业的发展具有重要意义。

该离合器总成参数测试系统是一台集机、电、液、计算机于一体的高性能半自动测试台，其主要功能是连续采集多路传感器信号、动态显示测试过程、高速保存测试数据、实时回放磁盘数据、多组数据对比分析等。

该测试系统还具有后台打印功能，能根据测试者的需要将测试结果打印出来。

为了满足本系统所包含的丰富的测控功能，设计了以工控机为核心的微机控制系统，详细介绍了该系硬件和软件的结构和工作原理。

硬件设计方面，研制了单独的测试操作平台，并设计了液压伺服控制系统，使整个系统具有了稳定的可控性，响应动作的快速性，较大可变的驱动力等优点，更符合市场的需求和发展。

本系统控制软件的开发所采用的组态王软件已经成为现代设计复杂测试系统和测试仪器的主要方法和手段，同一般的编程语言相比，使用更加简捷方便，开发过程更加简单，大大缩短了开发周期。

该测试系统在开发完成后进行了多次的验证试验，并根据试验结果和设计要求对其作了进一步的改进和完善。

试验证明，该测试系统具有测试精度高、抗千扰能力强、性能稳定、人机界面交互友好等优点。

已达到了仪器产品的要求。

关键词: 试验台工控机离合器总成自动控制组态王软件AbstraCtClutch is the main parts auto transmission system, one of the clutch of working condition of the direct influence on the overall performance cars, the detection of the clutch is very important. Research and development of high automation such test equipment, to improve product quality, promote the domestic auto parts industrial development to have the important meaning.The clutch assembly parameters test system is a collection of machine, electricity, liquid, computer in the integration of high performance semi-automatic testboard, its main function is continuous collection multi-channel sensor signal, dynamic test process, high speed that save test data, real time playback disk data, sets of data analysis, etc. This test system also has the background print function, can according to the test of will need to print out the test results. In order to meet the system contains rich measurement and control function, design with the industrial computer as the core of the microcomputer control system, detailed introduces the hardware and software of the department of the structure and working principle. The hardware design, developed a separate test operation platform, and designed a hydraulic servo control system, the system has a stable controllable, the response of the speed of action, the bigger the driving forces of variable etc, and more in line with the needs of the market and development. The control system of the development of software used by the configuration king software has become the modern design complex testing system and test instrument, the main method and means, the same of programming language, compared to use more simpler.can development process is more simple, greatly shorten the development cycle.This test system development after completing the DuoCi validation testing, and based on the results of experiment and design requirements for the further improvement and perfect. The experiment proved that the testing system has high precision, fight test interference ability strong, stable performance, man-machine interface interaction friendly, etc. The instrument has reached the requirements of the product.Keywords:Test the clutch assembly industrial automatic control configuration king software第l章绪论1.1课题研究的背景离合器总成惯性试验台的研制课题是应山东五征集团农用车有限公司的要求而提出的。