基于開式功率流變速器試驗臺架硬件系統分析

張繼方 徐穎若 張嘉婕

摘要：變速器是汽車傳動系統中最重要的一部分，它主要起著改變驅動力扭矩和轉速的作用，可以使車輛在不同的工況下，完成各種動力性能的要求。那么其性能指標對整車的經濟性、動力性及工作壽命有重大的影響。因此，設計出一套快速高效的實驗臺架顯得尤為重要。

關鍵詞：變速器;性能測試;臺架

前言

隨著汽車工業的發展，能源危機日益加劇，對高性能汽車的研發成為一項重要的研究方向，很多企業甚至高校，花費了大量的人力、財力來研究這一問題。變速器作為汽車關鍵零部件之一，其性能的好壞直接影響車輛的行駛性能和駕駛安全。汽車變速器的研究主要有理論分析和試驗測量。而試驗技術滲透到汽車行業，變速器試驗技術逐漸有了自己的方法和研究。

本文結合汽車的變速器試驗相關要求，總體設計整個硬件結構，再對電氣系統進行優化，最終設計出滿足試驗要求的臺架，并通過試驗驗證其可行性。本試驗臺，采用開始功率流的方法，以達到快速、高效試驗的目的。開式功率流試驗臺具有實驗過程的控制相對容易，工作可靠等特點，一般用于小功率和非疲勞壽命試驗的試驗場合。

1總體方案設計

臺架整體結構如圖1所示，主要由驅動電機、萬向節、轉速轉矩傳感器、主試箱、陪試箱、電渦流測功機以及各個部分支撐架組成。試驗臺工作時，動力由驅動電機提供，經主試箱和陪試箱傳遞到電渦流測功機，最終由測功機的冷卻系統將能量消耗掉。

2硬件系統選型

2.1驅動電機的選型設計

目前，國內外對于變速器試驗臺架驅動技術實現的方案有兩種，其一是使用發動機，更能夠實現原車加載的方法;其二是電動機作為試驗臺的驅動設備。這兩種驅動方式各有優劣。當被試件需要快速穩定輸出的時候，電機驅動就能夠發揮其優勢，而且電動機驅動噪聲和污染較小，更加環保，電機的加載和調速響應時間都比較快，具有正反轉功能，工作效率高。

在這里，我們用驅動電機模擬發動機的功能，為變速器提供試驗所需要的轉速和扭矩，結合本試驗臺架，由公式：

n為電機的輸出轉速，TL為電機的負載扭矩，根據被測試件的參數選擇，可計算出所需電機的額定功率，在實際的應用過程中，還應該考慮電機克服摩擦等引起的功率消耗，需再擴大電機的額定功率選擇值。

在確定以上參數的基礎上，進行電機的選型。本試驗臺選用的驅動電機為ABB系列變頻電機，該電機的外形結構為鼠籠型，并配有內部冷卻系統，其優點是節能、高效、低噪。

2.2轉速轉矩傳感器的選型設計

在變速器試驗臺架中，輸入和輸出的轉速和轉矩是非常重要的兩個參數，需要進行精密的測試。考慮到被測變速器的最大扭矩和額定轉速，試驗臺擬選用JC系列轉速轉矩傳感器，而傳感器采集到的并非直接是轉速轉矩型號，是交流電信號，需要進行相關的換算處理，最終將轉速和轉矩輸入到監控系統。

2.3電渦流測功機的選型設計

加載技術主要分為機械加載、液壓加載以及電力加載三種方式。機械加載，節奏較為復雜，安裝調試難度較大，并且受力件容易磨損;液壓加載，加載過程中，輸出的載荷是脈沖信號，油路容易泄露，導致加載不平穩，且小功率小扭矩試驗中結果不夠準確。而電力加載，精度高，運行平穩，易于控制，其中加載裝置在某些場合還可以轉化為電能，實現能量的再回收利用。

本試驗臺架選用的是電渦流測功機為變速器提供負載，模擬實際道路的測試條件，并能夠快速冷卻的功能。結合企業的實際情況和測試需求，本試驗臺擬選用GW320盤式感應測功機。

3變速器下線試驗臺運行試驗

在整個試驗系統設計完成后，安裝主試箱，并檢查各個部分安裝情況，如圖所示，然后對各個部件進行標定以及試運行，確保無故障后投入使用。本臺架，針對6S100型中型變速器進行試驗，其結果驗證了本試驗臺能夠很好的完成變速器下線檢測的試驗任務。

4結語

本文根據企業和變速器試驗檢測要求，設計搭建了該試驗臺，在設計的過程中，其硬件結構的選取，影響著整個臺架的穩定性和測量精度。作為臺架試驗，硬件系統是整個設計的核心內容，針對驅動系統的設計，較好的進行了相關的核算以及電機的選型。針對加載系統的設計，確定了電渦流測功機作為加載的設備，完成了相關的計算和選型，整體方案設計較為成熟。在對已搭建的臺架進行標定和試運行之后，該臺架可以完成實驗室測試的需求，最終能夠完成下線檢測的要求。

參考文獻

[1]葛慶寬. 450Kw液力變速器試驗臺測控系統設計與分析[D].貴州大學，2018.

作者簡介：張繼方，1991.11，男，漢族，河南省南陽市，研究生，新能源汽車技術，單位：河南工業職業技術學院