汽車用操縱拉索總成效率試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

張安偉，李妮妮，易俊

(1.廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州 511434；2.廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司，廣東廣州 510700)

汽車用操縱拉索總成效率試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

張安偉1，李妮妮2，易俊2

(1.廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州 511434；2.廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司，廣東廣州 510700)

汽車?yán)髯鳛槠嚥僮鞑考械膫髁Σ考湫视绊懙狡嚨男阅堋Ｒ罁?jù)QC/T 29101-1992設(shè)計(jì)一種汽車用拉索總成效率試驗(yàn)臺(tái)，將現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到效率試驗(yàn)中，使效率試驗(yàn)更自動(dòng)化、智能化，提高測(cè)量精度。

汽車?yán)鳎回?fù)載效率；行程效率

0 引言

汽車?yán)魇瞧嚵悴考胁豢苫蛉钡囊徊糠郑饕糜谄嚒⒛ν熊嚨鹊膭x車、油門、換檔控制等部件。作為汽車操作部件中的傳力部分，拉索的質(zhì)量不僅會(huì)影響到拉索的負(fù)載效率以及行程效率進(jìn)而影響部件的工作性能，同時(shí)也與汽車行駛安全密切相關(guān)[1-2]。長期使用的拉索會(huì)產(chǎn)生塑性變形和磨損，這種變形是不可恢復(fù)的，因此長期使用會(huì)降低其效用，增加作用行程，加速老化，降低壽命，危險(xiǎn)性極大[3]。提高汽車?yán)髻|(zhì)量，對(duì)汽車行駛安全以及提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)能力和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)有著重要的促進(jìn)作用[4]。

中國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 29101-1992《汽車用操縱拉索總成》中規(guī)定了拉索的技術(shù)要求和試驗(yàn)方法，其中包括拉索的性能試驗(yàn)負(fù)載效率和行程效率的試驗(yàn)方法。標(biāo)準(zhǔn)中采用測(cè)力計(jì)和通用量具進(jìn)行力和位移的測(cè)量，整個(gè)試驗(yàn)過程都是人為操作。隨著現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)水平的提高，出現(xiàn)了越來越多高精度的傳感器和智能控制器等，標(biāo)準(zhǔn)中采用的一些儀器量具已不能滿足人們對(duì)于檢測(cè)精度的要求。因此，作者依據(jù)QC/T 29101-1992《汽車用操縱拉索總成》，設(shè)計(jì)以研華PCIE-1816為控制單元，以電動(dòng)推桿為驅(qū)動(dòng)單元的汽車用操縱拉索總成效率試驗(yàn)臺(tái)，可自動(dòng)完成拉索的負(fù)載效率和行程效率試驗(yàn)，具有較高的精度和較好的重復(fù)性。

1 汽車用操縱拉索總成負(fù)載效率和行程效率的試驗(yàn)方法

QC/T 29101-1992《汽車用操縱拉索總成》[5]中規(guī)定效率試驗(yàn)方法如下：將拉索總成按圖1安裝，A端固定在帶有剛度為K的彈簧測(cè)力計(jì)上，B端測(cè)力計(jì)緩慢加載。在芯線拉直瞬間，在A、B端芯線上做出標(biāo)記。然后將載荷增加至最小芯線接頭拉脫力的25%即W值時(shí)，分別測(cè)得A端位移量δ1、B端的載荷F和位移量δ2，然后緩慢恢復(fù)，待測(cè)力計(jì)剛回到零值，測(cè)量殘余伸長量δ0，按式(1)、(2)計(jì)算負(fù)載效率和行程效率：

(1)

(2)

2 試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)方案

試驗(yàn)臺(tái)的原理如圖2所示，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，將拉索一端固定，連接上剛度為K的彈簧，再連接一個(gè)拉壓力傳感器，以讀取W值。而動(dòng)力端用電動(dòng)推桿進(jìn)行加載和卸載。動(dòng)力端也安裝一個(gè)拉壓力傳感器，測(cè)量F值。在被動(dòng)端和動(dòng)力端均安裝光柵尺以測(cè)量位移量。

2.1 硬件部分

(1)被動(dòng)端

在被動(dòng)端按照標(biāo)準(zhǔn)用彈簧連接拉索一端，以模擬阻力。同時(shí)安裝拉壓力傳感器和光柵尺。拉壓力傳感器選用FUTEK的LCM300系列，量程0～4.5 kN，代替標(biāo)準(zhǔn)中的彈簧測(cè)力計(jì)，提高測(cè)量精度。光柵尺選用信和KA300系列，分辨率0.005 mm，輸出TTL電平。以光柵尺代替標(biāo)準(zhǔn)中人工測(cè)量，減少人為操作誤差，提高測(cè)量精度。

(2)動(dòng)力端

動(dòng)力端需要?jiǎng)恿C(jī)構(gòu)進(jìn)行加載。加載時(shí)保持勻速，使得拉索受力均勻。加載速度不宜過快，避免對(duì)拉索芯線造成沖擊。另外加載速度太快對(duì)動(dòng)力機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)采集的要求將大大提高，而且也無法保證彈簧能夠快速回復(fù)以提供相應(yīng)的阻力。采用電動(dòng)推桿作為動(dòng)力機(jī)構(gòu)。電動(dòng)推桿的運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)電機(jī)等來說較慢，無須額外增加減速機(jī)構(gòu)，控制簡單，只要選擇合適的行程，可很好地完成對(duì)拉索的加載。文中采用了力姆泰克的電動(dòng)推桿，行程200 mm，額定推力4 500 N。同樣采用拉壓力傳感器和光柵尺測(cè)量力和位移。

(3)試驗(yàn)臺(tái)架

拉索是有一定柔韌性的，在汽車上安裝時(shí)也是彎曲成一定形狀的，在試驗(yàn)時(shí)必須對(duì)拉索進(jìn)行固定，以免拉索晃動(dòng)。按照標(biāo)準(zhǔn)的要求，拉索要繞直徑為400 mm的圓柱180°(圖1)，而一般實(shí)車的安裝狀態(tài)如圖3所示。實(shí)驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)圖如圖4所示。

為了兼顧2種安裝方式，試驗(yàn)工裝臺(tái)面分為兩部分(實(shí)物見圖5)，動(dòng)力機(jī)構(gòu)固定在一個(gè)臺(tái)面上，另一個(gè)臺(tái)面上設(shè)計(jì)T型槽，可以按需要固定拉索。而臺(tái)面下面安裝導(dǎo)軌，兩個(gè)臺(tái)面可以相對(duì)滑動(dòng)，以確保有足夠的空間安裝拉索。

2.2 控制部分

選擇研華的PCIE-1816作為試驗(yàn)臺(tái)的控制核心。PCIE-1816有3 MB/s的模擬輸入量采集速度和2路32位的計(jì)數(shù)器。試驗(yàn)臺(tái)的控制原理如圖6所示。

利用PCIE-1816的FIFO快速讀取存儲(chǔ)動(dòng)力端和被動(dòng)端拉壓力傳感器的數(shù)值，同時(shí)利用計(jì)數(shù)器讀取兩個(gè)光柵尺的脈沖數(shù)。當(dāng)測(cè)得被動(dòng)端的力達(dá)到要求值時(shí)，輸出控制信號(hào)停止電動(dòng)推桿，記錄此時(shí)動(dòng)力端和被動(dòng)端的力值和光柵尺讀數(shù)，將光柵尺的脈沖數(shù)換算成位移，從而得到拉索的負(fù)載效率和行程效率。控制軟件如圖7所示。

3 結(jié)論

依據(jù)QC/T 29101，利用先進(jìn)的控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了拉索總成的負(fù)載效率和行程效率試驗(yàn)臺(tái)，能滿足多種規(guī)格、多種布置方案的拉索效率試驗(yàn)，使拉索效率試驗(yàn)更加自動(dòng)化、智能化，利用高精度傳感器測(cè)試，避免人為操作誤差，提高測(cè)量精度。

【1】王東萍.操縱拉索的結(jié)構(gòu)及其在汽車上的應(yīng)用[J].輕型汽車技術(shù),1993(2):13-20.

【2】胡靜.變速操縱軟拉索在GZ6110客車中的應(yīng)用[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào),2001,21(5):153-154．

【3】景爽,王建生,康獻(xiàn)民,等.基于LabVIEW的摩托車?yán)餍蕼y(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀表,2009(7):55-57.

【4】賀家健.汽車?yán)骼鋽D壓連接及鋼接頭熱處理研究[D].長沙:中南大學(xué),2014.

【5】QC/T 29101-1992汽車用操縱拉索總成[S].

【6】云杰,章禮文.乘用車駐車?yán)€效率測(cè)量方法[J].汽車零部件,2013(11)：37-39.

【7】關(guān)麗麗.車用拉索總成效率試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)[J].科技傳播,2012,4(15):173-175.

【8】馮繼超,黃建平,張艷麗,等.汽車手剎拉索效率測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù),2008,37(11):53-55.

Design of Automobile Cable’s Efficiency Test Bench

ZHANG Anwei1, LI Nini2, YI Jun2
(1.GAC Automotive Engineering Institute, Guangzhou Guangdong 511434,China;2.Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute Co.,Ltd., Guangzhou Guangdong 510700,China)

As a transmission component of the vehicle, automobile cable’s efficiency affects the performance of automobile. According to QC/T 29101-1992, a kind of automobile cable’s efficiency test bench was designed. Modern automation technology was applied to the efficiency test, the efficiency test became more automatic and intelligent, and the measurement accuracy was improved.

Automobile cable; Load efficiency; Stroke efficiency

2016-06-02

張安偉，男，碩士生，從事發(fā)動(dòng)機(jī)變速器設(shè)計(jì)開發(fā)工作。E-mail：zhanganwei@gaei.cn。

U467.5+23

A

1674-1986(2016)06-029-03