专利名称：双质量飞轮扭转减振器多项性能的试验方法及试验台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车发动机双质量飞轮扭转减振器动态性能试验方法及一种实 现双质量飞轮扭转减振器静态性能试验、动态性能试验及耐久性试验的多功能试验台。
技术背景当今汽车向着大扭矩、高速化、轻量化、高效率和低阻尼的方向发展，人们对汽车的 振动、噪声、乘坐舒适性等各个方面都提出了越来越高的要求。众所周知，汽车是一个具 有质量、弹性和阻尼的振动系统。活塞式发动机是依靠活塞压縮气体，使燃油在高温高压 作用下爆破而产生周期性的冲击力推动曲拐做功，成为整个汽车行驶的动力源。汽车行驶 时因气缸内的燃气压力和运动件的不平衡惯性力周期性变化，以及道路不平的结果都会使 曲轴系统和发动机整机产生振动。其中曲轴和传动系统的扭振比较重要，而且与整车传动 系统密切相关。曲轴受周期性变化的干扰力作用，这种干扰力会使发动机和传动系统产生 强烈的扭振。由于扭振引起的这些装置的附加应力大大超过工作应力，这会影响发动机和 传动系的工作质量和寿命，产生噪声，造成严重的破坏。因此，有必要严格控制发动机曲 轴的扭转振动和降低传动系的扭转振动。在过去的实践中，汽车设计师们采用了许多行之 有效的措施，其中一个重要而广泛的措施就是采用扭振减振器。双质量飞轮扭振减振器是解决汽车传动系扭振问题的一项突破性发明。它是在汽车科 研及驾乘人员对乘坐舒适性的要求与评价日臻完善的背景下迅速发展起来的。双质量飞轮 (英文Dual Mass Flywheel,縮写DMF)就是将传统的飞轮质量分为两个部分， 一是主飞 轮，它与发动机曲轴固连，仍属于发动机惯性矩；二是副飞轮，它与变速器的分离和结合 由一个不带减振器的离合器来完成，则其属于传动系统惯性矩，用于提高变速器的惯性矩， 两个分离后的飞轮质量之间通过一套弹簧一阻尼系统，即双质量飞轮的扭转减振器连接为 一个整体，副飞轮装在轴承上，可以相对于主动飞轮扭转。这样使得双质量飞轮具有如下 优点①两部分质量通过弹簧阻尼系统连接，起到减振隔振作用；②在不增加飞轮的惯性 矩的前提下，提高了传动系的惯性矩，从而降振，提高舒适性；③共振转速取决于传动系 所有惯性矩，传动系惯性矩越大共振转速越低，实践证明使用双质量飞轮使共振转速远低 于怠速；④减小了同步质量，使得变速器换档更加容易，磨损小，避免冲击，过载保护。双质量飞轮在发动机的排放控制，乘坐舒适性以及对变速器及其它对振动敏感的零部 件的保护方面均发挥了传统的从动盘式减振器无可比拟的优越性，企业和消费者的呼声也 越来越强烈，可见它带来的经济效益是相当可观的，具有很大的市场潜力。双质量飞轮在 国外已形成年产600万套规模，采用新材料、新工艺，在技术已经相当成熟，其理论也很 完善，应用很广，德国、日本、英国、美国等多款车型如奥迪、大众、奔驰、宝马、丰田 和沃尔沃等，在欧洲大约每四辆车就有一辆装配了双质量飞轮，其应用范围也由用于柴油 车发展到用于汽油车、大客车、中低档轿车上。但是在我国，双质量飞轮尚属新兴技术，在理论和工艺上都还处于研究阶段，只有少数离合器厂和一些高校、研究院所进行了研究， 如长春一东离合器厂与吉林大学开发的DMF350、 DMF228等双质量飞轮，湖北三环离合器 有限公司开发的DMF225、 DMF390等双质量飞轮，这些仅是少量样件和产品，并没有形成 一个完善的理论体系和标准。因此，开发双质量飞轮有关的试验及试验台势在必行。扭转减振器在定型时，或在结构、材料与工艺有较大改变及转厂生产时必须进行性能 试验。双质量飞轮扭转减振器作为一款新兴的扭转减振器产品，在生产试制后，亦必须进 行性能试验。其主要性能试验包括静态试验和动态试验静态试验主要是根据试验的静扭 矩和相应的转角得出静态扭转刚度，进一步确定静态扭矩特性；动态试验则是在根据动态 条件下(频率和振幅均变化)确定动态扭转刚度和阻尼系数以及许用弹性振动力矩。双质量飞轮扭转减振器性能试验台是对汽车传动部件中的双质量飞轮的扭转减振器 进行性能试验的装置。国内的对汽车发动机双质量飞轮扭转减振器性能试验台研究还很有 限。由于双质量飞轮工作摆角大，进行扭摆时随着扭摆频率加大其惯性力矩也急剧增大， 由于双质量飞轮工作摆角可以很大， 一般可达±40° ±65° ,而传统离合器从动盘扭转 减振器摆角只有±8° ±12° ，同时汽车的转速也在600rpm 4500rpm，即频率在10 75Hz范围内，因此实现双质量飞轮的大摆角高频率扭摆的试验台相当困难，现有的双质 量飞轮的扭转减振器性能的试验台均是在从动盘式扭转减振器性能试验台上的改进。国内 关于扭转减振器的试验台有如下几种① 激振箱型试验台用机械方法进行扭振激励。通过改变激振箱中每对激振块的安装 夹角，即可改变激励力矩的大小，激励频率(0 80)Hz;激励力矩(0 6)kN，m;调幅飞轮 转动惯量(20. 17 58. 23)kg m，该装置采用可控硅整流器来控制两台直流变频电动机的 工作，实现无级调速，动态速降小于1%;振动频率和振幅大小是可调的，适用于外径不 大于l.Om的各种减振器的动态试验，可确定试样的振动频率、动态扭转刚度和阻尼数等。 针对双质量飞轮，这种试验台仍存在它的不足其最大振幅不能满足双质量飞轮的要求；② 万向轴型试验台采用机械方法进行扭振激励。通过偏离万向结主轴一个设定的激 励角度，造成在旋转过程中产生扭振振动。该装置激励频率(10 100) Hz;激励角度O。
2° ;在减振器连接轴转速相同条件下，激励频率(比激振箱型)可提高1倍；振动频率和 振幅大小也是可调的；适用于外径不大于0.40 m的各种减振器的动态试验，可确定试样 的振动频率、动态扭转刚度和阻尼系数等。针对双质量飞轮扭转减振器测试，其振幅仍不 能满足双质量飞轮的要求；③ 液压作动型试验台采用液压驱动方式进行激励，即用液压活塞杆对扭转减振器未 固定端作动使扭转减振器进行扭摆运动，利用配套设备进行数据处理。其激励频率(0 400)Hz;激励力矩(0 1) kN .m;旋转角度0° 士 3° ;加载平稳，准确度高；使用电脑操 作，并有四种不同组合的控制方式，以满足不同的试验要求；动态试验时可选用不同的波 形正弦波或三角波；适用于外径不大于0.25 m的各种弹性减振器的动态刚度试验，可 确定试样的振动频率、动态扭转刚度和准动态阻尼系数等。针对双质量飞轮扭转减振器测 试，其振幅仍不能满足双质量飞轮的要求。由上可见，针对双质量飞轮扭转减振器的性能试验，需要提出一种新的试验方法，尤 其是其动态试验，用一般的扭转减振器试验台根本无法完成双质量飞轮高频率大摆幅的工 作状态下的动态性能试验。需要对激振器进行重新设计，使其适合双质量飞轮的特点，利 用配套仪器进行数据处理，主要技术参数根据试样的特性参数(设计值)，由所选设备(激 振器)而定，试验台只要满足仪器配备率的要求即可；试验结果的准确度，主要取决于配 套仪器的总不确定度，适用于各种弹性减振器的动态刚度试验，才可确定试样的振动频率、 动态扭转刚度和准动态阻尼系数等。扭转减振器的耐久性试验是对扭转减振器在一定加载方式下至规定的次数或试件发 生损坏。对于双质量飞轮扭转减振器的耐久性试验，目前国内还没有相关试验标准。因此 在对其进行耐久性试验过程中，可以参照从动盘扭转减振器扭转耐久性试验的试验标准， 结合双质量飞轮本身的特性进行相应的调整进行。依据从动盘扭转减振器扭转耐久性试验 的两个条件可知，对从动盘扭转减振器的加载有两种方式①单向加载时0 1.2Memax， 或双向加载时正向1. OMemax，反向O. 5Memax (Memax为发动机的最大扭矩)。②按上述载 荷对应的扭转角度加载；其次是扭转频率6Hz 25Hz。由于国外在双质量飞轮技术上对 国内处于封锁状态，其试验技术亦不对国内公开。在国内，双质量飞轮本身是一个新兴产 品，其试验设备也是研究的一个热点，但是仍然没有一个试验标准和一个完善的试验设备。 因此，在这样的背景下进行双质量飞轮试验台的发明和研究是很有意义的。 发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种针对双质量飞轮扭转减振器的多项性能的试 验方法，以及能够实现包括动态试验性能试验、静态性能试验和耐久性试验的多项性能的 试验台，实现在同一个试验台上对双质量飞轮的扭转减振器进行所述多项性能的试验，从 而为汽车发动机双质量飞轮扭转减振器的性能提供可靠的试验数据。本发明解决其技术问题采用的技术方案是用扭摆运动装置，先将变频电动机的旋转运动转变为双质量飞轮扭转减振器动态试验所需的扭摆运动，再通过变频器调节变频电动 机的旋转速度实现扭摆运动所需的频率，然后根据预先要实现的摆角，调节扭摆运动装置 中的安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距和可调连杆的长度，实现动态试验扭摆所需的摆幅。 本发明与现有技术相比具有以下的主要优点其一.不需要对试验台做太多的调整即可在同一个试验台上进行双质量飞轮扭转减振 器的静态性能试验、动态性能试验和耐久性试验；其二.用扭摆运动装置实现双质量飞轮扭转减振器性能试验所需的扭摆运动。该装置 中，摆杆的摆角基本对称，装在曲柄轮上滑块轴的偏心距和可调连杆的长度在一定范围变 化时摆角仍基本保持对称，从而实现双质量飞轮动态性能试验和耐久性试验对称扭摆； 其三.通过变频电动机的无级调速，轻易实现扭摆运动频率的调节；通过调节安装在曲柄 轮上滑块轴的偏心距和可调连杆的长度，实现对扭摆运动摆幅的调节，从而为动态试验提 供了动态条件；其四.采取角度预加载装置预先加载一个角度，然后使基本对称的扭摆运动在此预加角度上进行，通过调节不同预加角度，可覆盖双质量飞轮扭转减振器的整个工作角度范围， 实现在相对摆角不大而绝对工作角度大的范围内的高频率动态性能试验，避免了双质量飞 轮由于高频率大摆角时大惯性力矩的问题。
图1为双质量飞轮扭转减振器多功能试验台机械结构装配图。图2为图1中扭摆运动装置的局部右视图。图3为扭摆运动装置的原理图。图4为滑块轴37的结构示意图。图5是图4的左视图。图6为任意角度连接法兰23的结构示意图。图中l.变频电动机；2.大柔度联轴器；3.曲柄轮轴；4.支座；5.曲柄轮定位杆； 6.曲柄轮定位杆导道；7.曲柄轮；8.角位移传感器；9.摆杆轴调心轴承座；IO.摆杆轴； ll.摆杆定位杆导道；12.摆杆定位杆；13.摆杆轴支座；14.主飞轮连接法兰；15.双质 量飞轮扭转减振器；16.副飞轮连接法兰；17.轴承座；18.扭矩传感器；19.联轴套；20.支座21.大直齿轮；22.传动轴；23.任意角度连接法兰；24.支座；25.蜗轮减速机；26.联轴器； 27.蜗轮输出轴； 28.小直齿轮； 29.轴承支座；30.底板；31.机座；32.手柄；33.摆杆；34.上半连杆；35.螺母；36.连杆长度调节管；37.滑块轴；38.圆螺母；39.下半连杆；40.定位套；41.铆钉；42.调位丝杆；43.平衡块；44.圆柱滚子轴承；45.圆柱滚子轴承；46.摆杆销轴。
具体实施方式
本发明提供的双质量飞轮扭转减振器多项性能的试验方法，即采用扭摆运动装置，先 将变频电动机的旋转运动转变为双质量飞轮扭转减振器动态试验所需的扭摆运动，再通过 变频器调节变频电动机的旋转速度实现扭摆运动所需的频率，然后根据预先要实现的摆 角，调节扭摆运动装置中的安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距和可调连杆的长度，实现动态试验扭摆所需的摆幅。具体是采用包括以下歩骤的方法(1) 基本对称扭摆运动的实现 采用一个含有与双质量主飞轮相连的摆杆和与变频电动机相连的曲柄轮的扭摆运动装置，将变频电动机的旋转运动转变为双质量飞轮扭转减振器动态试验所需的扭摆运动， 并且扭摆运动装置的曲柄轮、连杆及摆杆的位置满足特殊关系，同时安装在曲柄轮上滑块 轴的偏心距及可调连杆的长度满足要求变化时，其摆杆的摆角保持基本对称。(2) 扭摆频率调节的实现采用变频电动机拖动扭摆运动装置，通过变频器调节变 频电动机旋转速度，从而实现扭摆运动频率的调节。(3) 扭摆摆幅调节的实现采用安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距和连杆长度均可变 的扭摆运动装置，在试验之前根据想要实现的摆角，调节安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距 和连杆至相应的长度，实现动态试验扭摆摆幅的调节。(4) 预加角度加载的实现由于双质量飞轮工作摆角大(可达±40° ±65° )，其在高频率下实现大扭摆运动会产生很大的惯性矩，如果直接用扭摆运动实现这么大的摆角 是十分困难的，其强度和安全性不容易保证，且如此大摆角的工作状态通常只是在发动机 启动和制动等特殊工况下才出现，因此采取预先加载一个角度，然后使基本对称的扭摆运 动在此预加角度上进行，通过调节不同预加角度，可以覆盖双质量飞轮扭转减振器的整个 工作角度范围。因此，这里采用蜗轮减速机伸出轴上的一个齿轮与双质量飞轮副飞轮所在 轴上的一个齿轮啮合，手动转动蜗轮减速机手柄，使双质量飞轮副飞轮转过一个预加角度， 由于双质量飞轮主飞轮与扭摆运动装置相连，因此其退转到摆杆的极限位置就不再转动 了，又由于蜗轮减速机的自锁作用，松开手柄，双质量飞轮的副飞轮亦不会由于手柄的松 开而将己预加角度退转回去，从而实现预加角度加载。为保险起见，在双质量飞轮副飞轮 输出轴末端设计了可实现任意角度连接的连接节,确保副飞轮在动态试验中的固定。 本发明通过上述步骤，进行双质量飞轮扭转减振器动态性能试验。本发明提供了一种能够实现上述双质量飞轮扭转减振器多项性能的试验方法的试验 台，其结构是包括变频电动机l、传感检测装置、被测试件及其连接部件，还包括将变 频电动机的旋转运动转变为双质量飞轮扭转减振器动态试验所需扭摆运动的装置。扭摆运 动的装置主要由以变频电动机驱动的曲柄轮7、与双质量飞轮的主飞轮相连的摆杆33、将曲柄轮组件和摆杆33相连的可调连杆组成，其中，摆杆33的摆角基本对称，且调节安装 在曲柄轮上滑块轴的偏心距和可调连杆的长度在一定范围变化时该摆角仍保持基本对称。 下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。 本发明提供一个能进行双质量飞轮扭转减振器的静态试验、动态试验和耐久性试验的多功能试验台，其结构如图l示包括旋转驱动部件、扭摆运动装置、被测试件及其连接部件、角度预加载装置和检测装置以及其他部件，这些部件都设置在机座31上，下面分 别作详细介绍动态试验由于设计了角度预加载装置，其扭摆即在一定角度上进行，因此可以实现相 对摆角小，而绝对工作角度很大的高频动态试验；针对双质量飞轮扭转减振器的耐久性试 验，仍然需要较大摆角的扭摆运动，由于双质量飞轮在高频且工作摆角大的情况下具有很 大惯性力矩，根据国标从动盘扭转减振器耐久性试验要求(6 25Hz扭摆频率)，取较低 扭摆频率6 8Hz，按照正反向对称加载方式进行耐久性试验即可。静态性能试验需要加 载缓慢，力变化不大的情况下进行摆角和扭矩测试。(1) 所述的旋转驱动部件即变频电动机1，它提供旋转动力，通过大柔度联轴器2 与曲柄轮轴3相连，曲柄轮轴3由支座4支承。(2) 所述的扭摆运动装置由曲柄轮部件、可调连杆和摆杆组成，如图2、图3所示。 曲柄轮部件由曲柄轮7、嵌入曲柄轮上T形滑道的滑块轴37、平衡块43和调位丝杆42组成。滑块轴37的结构如图4所示，其矩形端嵌入曲柄轮7的T形滑道中，通过旋转 调位丝杆42，使滑块轴37在滑道中移动，调节滑块轴轴心到曲柄轮轴心的距离，实现偏 心距的调节，通过拧紧圆螺母38，使其通过圆柱滚子轴承44内圈作用在定位套40上， 定位套4与滑块轴在T形滑道上被夹紧，确保在试验过程中安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距固定不变。平衡块43通过铆钉41与曲柄轮7相连，平衡块为平衡曲柄轮7旋转过程中 由于滑块轴的偏心带来的部分离心力。可调连杆由上半连杆34、下半连杆39和连杆长度 调节管36组成，其中上半连杆34和下半连杆39的一端分别与连杆长度调节管36的两 端螺纹相连且以螺母35锁紧，另一端分别通过圆柱滚子轴承44、 45与滑块轴37、摆杆 销轴46套连；摆杆33的一端与摆杆销轴46相连，另一端通过花键与摆杆轴IO相连。本扭摆运动装置各杆之间具有如下的位置关系当摆杆33和曲柄轮7轴心与滑块轴 37轴心连线平行时，摆杆销轴46轴心与曲柄轮7轴心连心线与摆杆33垂直，这样的扭 摆运动装置具有随滑块轴的偏心距和可调连杆长度变化其摆杆摆角相应变大或减小，且摆 角始终保持基本对称的特点，因此需要调节摆杆摆角幅度时，只需根据摆角及上述位置关 系，同时调节安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距和连杆长度至相应的长度即可。本扭摆运动装置在进行动态性能试验和耐久性试验时运转，静态性能试验不运转，由 于动态性能试验设计了角度预加载装置，可以实现在预加角度上进行高频率小摆角扭摆完 成试验，因此所调节的滑块轴与曲柄轮轴轴心距离较小即可，而在耐久性试验，仍然需要 较大摆角的扭摆运动，故需要将此距离调大即可，实现不用更换试验台上的任何部件即可 在一个试验台上实现多个试验。(3) 被测试件及其连接部件被测试件即双质量飞轮扭转减振器15，它和双质量飞 轮的主、副飞轮是一个不可分割的整体，艽连接部件结构是主飞轮端由一个与发动机曲 轴轴端法兰相同大小的主飞轮连接法兰14通过螺栓连接，该法兰的另一端与摆杆轴10通 过双平键相连。副飞轮端去除离合器，并与副飞轮连接法兰16通过螺栓连接，该法兰的 另一端与角度预加载部件通过平键相连。其中为保证摆杆轴10的支承刚度，设置了摆杆 轴调心轴承座9和摆杆轴支座13加以支承，为确保双质量飞轮扭转减振器15的连接刚度 和减小与之连接的轴系重量等的影响，其副飞轮连接法兰16亦用轴承座17支承。作为被测试件的连接部件，它们在每个试验中均需要发挥作用。对于主飞轮连接法兰 14，它在每个试验中都起到相同的作用，即将被测试件双质量6轮扭转减振器与扭摆运动 装置连接起来。对于副飞轮连接法兰16，它在每个试验中的作用均是连接被测试件双质 量飞轮扭转减振器和角度预加载装置。(4) 角度预加载装置由底板30、蜗轮减速机25、轴承支座29、传动轴22、大直 齿轮21、小直齿轮28及任意角连接法兰23等组成。蜗轮减速机25安装在底板30上， 其蜗杆输入轴端安装手柄32,可供人手施加旋转力矩，蜗轮输出轴27上安装一个小直齿 轮28，蜗轮输出轴27与传动轴22平行，蜗轮输出轴27通过联轴器26与蜗轮减速机25 相连。传动轴22由安装在底板30上的支座20和支座24支撑，在传动轴上亦安装一个相 同模数的大直齿轮21,大、小直齿轮相啮合传递预加载力矩，传动轴22—端与副飞轮连 接法兰16通过平键相连，另一端与任意角连接法兰23相连。任意角连接法兰23结构如 图5所示，即将普通半联轴器的连接螺栓孔改为三个圆心角为120°的均布弧形孔，并在 尾部的支座24上开设有同样的三个圆心角为120°的均布弧形孔，这样任意角连接法兰 23即可实现传动轴22转动任意角度都可与尾部的支座24通过螺栓连接，在动态试验中，用螺栓连接实现动态试验过程中副飞轮在任意预加角度下的固定，在静态试验过程中不需 要用螺栓连接，而是将曲柄轮和摆杆固定，直接利用预加载获取角度和传动轴上的扭矩， 角度预加载装置中的各支座及蜗轮减速机25都安装在底板30上以使整个部件作为一个整 体，便于不同型号双质量飞轮扭转减振器测试前的安装和调整。采用蜗轮减速机作为角度 预加载装置，是因为蜗轮减速机的速比很大，便于实现手动加载，其次蜗轮蜗杆副具有良 好的自锁性，在预加载过程中不会因人手不施力而回退。角度预加载装置在不同的试验中具有不同的功能在动态试验时作为角度预加载装 置，确保动态试验覆盖双质量飞轮扭转减振器的每个工作角度范围；在静态试验时，用于 给双质量飞轮施加静态力矩，保证静态试验过程中力矩的平缓增加；在耐久性试验时一般 不需要角度预加载，即预加载角度为O，亦可设置一定预加载角度后进行耐久性试验。(5) 传感检测部件主要由角位移传感器8和扭矩传感器18组成。根据本试验台试 验原理和结构，双质量飞轮扭转减振器15所受扭矩即副飞轮端扭矩，亦即传动轴22上的 扭矩，因此在传动轴22和副飞轮连接法兰16连接处设置扭矩传感器18，以保证在动态 或静态性能试验过程中对扭转减振器扭矩的直接获取。角位移传感器8在不同试验中有不 同的功能，且其安装位置亦有所调整在动态性能试验中，角位移传感器8安装在摆杆轴 10端，此时将副飞轮通过任意角连接法兰23用螺栓固定，以获取摆杆33的摆角；在静 态试验中，角位移传感器8安装在传动轴22末端，此时将曲柄轮7和摆杆33固定而任意 角连接法兰23不再装入螺栓，以获取传动轴22转过的角度，亦即副飞轮相对主飞轮转过 的角度；在耐久性试验中，角位移传感器8仍然设置在摆杆轴IO端，各处连接方式与动 态试验相同，只是其作用是用来计数，根据扭摆角度的正负作为扭摆次数进行耐久性试验。 扭矩传感器18与联轴套19套连。(6) 其它部件主要是在不同试验中的一些定位元件，即在曲柄轮轴的支座4和摆 杆轴支座13上分别设置了相同结构的曲柄轮定位杆5和摆杆定位杆12及其曲柄轮定位杆 导道6和摆杆定位杆导道11。在曲柄轮7上和摆杆销轴46端均开设孔，该孔与所述的两 个导道和定位杆之间采用精密配合，且保证如下的位置关系即曲柄轮7轴心与滑块轴 37轴心连心线和摆杆平行。这样，在动态性能试验和耐久性试验前，需要将两处的定位 杆分别插入曲柄轮和摆杆销轴上与之配合的孔，便于调节安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距 和可调连杆的长度以确保试验要求的基本对称扭摆，当安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距和 可调连杆长度调节完成后，需要将定位杆拔出，并在预加角度完成之后用螺栓将任意角连 接法兰与尾部的支座连接起来，在静态试验过程中，则不需要将定位杆拔出，以使曲柄轮 和摆杆轴固定，并将任意角连接法兰与尾部的支座的连接螺栓拆除，从而使双质量飞轮主 飞轮固定，通过角度预加载装置对副飞轮加载，获得副飞轮的转角和扭矩即可。本发明试验台的工作过程由于不同的试验，其过程略有差异，各个试验工作过程如下 (1)动态性能试验①在进行动态性能试验前，调节安装在曲柄轮上滑块轴的偏心 距、可调连杆长度首先将曲柄轮定位杆5和摆杆定位杆12分别插入曲柄轮7和摆杆销 轴46上对应的孔中，以保证曲柄轮轴与滑块轴二者的轴心连心线和摆杆的平行关系，然后根据试验需要的扭摆角度和扭摆运动装置各个杆件的位置关系，计算出相应扭摆角度下 的安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距和连杆长度，并调节滑块轴37到曲柄轮轴3的轴心距 离和连杆长度至计算出的长度，完成扭摆运动所需安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距、可调 连杆长度的调节，此时务必拔出两处的曲柄轮定位杆5和摆杆定位杆12。②试验前根据试验要求，设置预加角度通过角度预加载装置，转动手柄32，使传动轴转动到预定的角度(该角度与扭摆角度的和小于双质量飞轮的极限工作角度)，由于是扭摆运动装置， 角度预加载装置推动摆杆运动到极限位置后摆杆轴不会再转动，确保了角度预加载的继续 进行，又由于蜗轮减速机的自锁作用，它不会由于人手不施力而将已加载角度退转回去， 从而实现双质量飞轮可在该角度上进行扭摆运动，该角度设置完成后，为确保双质量飞轮 副飞轮固定，使主飞轮在该预加角度上扭摆运动，除了靠蜗轮减速机的自锁作用外，还在传动轴22末端设计了可实现任意角度连接法兰23，当角度加载到所需要的值后，用螺栓 将任意角度连接法兰23与支座24固连。(D动态试验过程前两个步骤完成后，接通电源， 由变频电动机1通过大柔度联轴器2带动曲柄轮轴3旋转，通过扭摆运动装置将此旋转运 动转换为基本对称的扭摆运动，从而为动态试验提供了基本运动，该装置的摆杆轴10通 过主飞轮连接法兰14与被测试件即双质量飞轮扭转减振器15的主飞轮相连，被测试件副 飞轮通过副飞轮连接法兰16与角度预加载装置相连，从而实现扭摆运动装置与被测试件 双质量飞轮的连接，由于角度预加载装置的传动轴22已通过任意角连接法兰23固定，亦 即双质量飞轮扭转减振器15的副飞轮固定，从而实现该扭摆运动在预加角度下进行扭摆 运动，并将该运动作用在被测试件双质量飞轮扭转减振器15上，完成动态性能试验所需 的机械运动。通过摆杆轴10前端的角位移传感器8获得任意时刻的扭摆角度，通过副飞 轮连接法兰16与传动轴22间的扭矩传感器18完成任意时刻扭矩的采集。(2) 静态性能试验①曲柄轮7、摆杆33的固定将曲柄轮定位杆5和摆杆定位杆 12分别插入曲柄轮7和摆杆销轴46上对应的孔中，将摆杆33及摆杆轴10固定，亦即将 双质量飞轮的主飞轮固定，此时应使任意角连接法兰23上的螺栓去掉，该法兰仅起到将 传动轴22支承在支座24上的作用。②角位移传感器的安放将角位移传感器安装在传动 轴22的末端即支座24外端，以获取静态性能试验过程中副飞轮相对主飞轮转过的角度。 ③缓慢转动手柄32，通过蜗轮减速机和齿轮传动作用将此力矩缓慢地加载在双质量飞轮 的副飞轮上，使副飞轮缓慢地相对主飞轮转动，试验静态性能试验的机械运动。通过传动 轴末端的角位移传感器8和副飞轮连接法兰16与传动轴22间的扭矩传感器18完成任意 时刻转角和扭矩的采集。(3) 耐久性试验其试验过程与前述动态性能试验中的三个步骤相同，只是在试验 前，所要调节的安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距和连杆长度要大一些，使其扭摆角度接近 于双质量飞轮的工作极限角度，且此时角度预加载装置应不再加载，这是由耐久性试验和 双质量飞轮工作特点决定的，并同样需要将两处定位杆拔出和将任意角连接法兰用螺栓固 定。此时不再需要扭矩传感器采集数据，角位移传感器采集的数据也只是根据角度的正负 判断扭摆的次数即可。
权利要求
1.一种双质量飞轮扭转减振器多项性能的试验方法，其特征是采用扭摆运动装置，先将变频电动机的旋转运动转变为双质量飞轮扭转减振器动态试验所需的扭摆运动，再通过变频器调节变频电动机的旋转速度实现扭摆运动所需的频率，然后根据预先要实现的摆角，调节扭摆运动装置中的安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距和可调连杆的长度，实现动态试验扭摆所需的摆幅。
2. 根据权利要求1所述的试验方法，其特征是采用以下步骤的方法-(1) 基本对称扭摆运动的实现 采用--个含有与双质量主飞轮相连的摆杆和与变频电动机相连的曲柄轮的扭摆运动装置，将变频电动机的旋转运动转变为双质量飞轮扭转减振器动态试验所需的扭摆运动， 并且在调节安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距和可调连杆的长度时，其摆杆的摆角保持基本 对称；(2) 扭摆频率调节的实现采用变频电动机拖动扭摆运动装置，通过变频器调节变频电动机的旋转速度，从而实现扭摆运动频率的调节；(3) 扭摆摆幅调节的实现在试验之前根据想要实现的摆角，调节安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距和可调连杆的 长度至相应的长度，实现动态试验扭摆摆幅的调节。
3. 根据权利要求1或2所述的试验方法，其特征是还采用角度预加载装置，预先加载 一个角度，使双质量飞轮的扭摆运动在此预加角度上进行，从而实现以下三项性能试验通过调节不同预加角度，可覆盖双质量飞轮扭转减振器的整个工作角度范围，实现在相对摆角不大而绝对工作角度大的范围内的高频率动态性能试验；通过缓慢加载实现包括摆角 和扭矩测试的静态性能试验；通过调节实现低频率和大摆角的扭摆运动实现双质量飞轮扭 转减振器的耐久性试验。
4. 一种双质量飞轮扭转减振器多项性能的试验台，包括变频电动机(1)、传感检测 装置、被测试件及其连接部件，其特征是还包括将变频电动机的旋转运动转变为双质量飞 轮扭转减振器动态试验所需扭摆运动的装置，该装置主要由以变频电动机驱动的曲柄轮(7)、与双质量飞轮的主飞轮相连的摆杆(33)、将曲柄轮组件和摆杆(33)相连的可调 连杆组成，其中摆杆(33)的摆角基本对称，且调节安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距和 可调连杆的长度在一定范围变化时该摆角仍保持基本对称。
5. 根据权利要求4所述的试验台，其特征是还包括角度预加载装置，该装置主要由蜗 轮减速机(25)、大直齿轮(21)、传动轴(22)、小直齿轮(28)及任意角连接法兰(23) 组成，其中蜗轮减速机(25)，其蜗杆输入轴端装有手柄(32)，蜗轮输出轴(27)与传 动轴(22)平行且装有一个小直齿轮(28);传动轴(22)由两个支座支撑，该传动轴装 有一个与小直齿轮(28)相啮合的大直齿轮(21)，并且，该传动轴的一端与双质量飞轮的副飞轮连接法兰(16)通过平键相连，另一端与任意角连接法兰(23)相连；任意角连 接法兰(23)由支座(24)支撑，它们都设有均匀分布的三个圆心角为120°的弧形连接 孔。
6. 根据权利要求4所述的试验台，其特征是所述的曲柄轮组件，由滑块轴(37)、与 滑块轴(37)相连的调位丝杆(42)和与调位丝杆(42)相连的平衡块(43)组成，其中 滑块轴(37)嵌入曲柄轮(7)的T形滑道中，通过旋转滑块轴调位丝杆42，使滑块轴37 在滑道中移动，实现安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距的调节，即滑块轴(37)轴心到曲柄 轮(7)轴心的距离的调节；通过拧紧圆螺母(38)，使滑块轴(37)通过圆柱滚子轴承(44) 内圈作用在定位套(40)上，定位套(40)与滑块轴(37)在T形滑道上被夹紧，确保在 试验过程中安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距固定不变。
7. 根据权利要求6所述的试验台，其特征是所述的可调连杆，由上半连杆(34)、下 半连杆(39)和连杆长度调节管(36)组成，其中上半连杆(34)和下半连杆(39)的 一端分别与连杆长度调节管(36)的两端螺纹相连且以螺母锁紧，另一端各通过圆柱滚子 轴承分别与滑块轴(37)、摆杆销轴(46)套连；摆杆(33)的一端与摆杆销轴(46)相 连，另一端通过花键与摆杆轴(10)相连。
8. 根据权利要求4所述的试验台，其特征是所述的传感检测装置，主要由角位移传感 器(8)，以及设置在传动轴(22)和副飞轮连接法兰(16)的连接处的扭矩传感器(18) 组成，其中在动态性能和耐久性试验中，角位移传感器(8)装在摆杆轴(10)上，此 时将副飞轮通过任意角连接法兰(23)用螺栓固定，以获取摆杆(33)的摆角；在静态试 验中，角位移传感器(8)装在传动轴(22)的末端，此时将曲柄轮(7)和摆杆(33)固 定而任意角连接法兰(23)不再装入螺栓，以获取传动轴(22)转过的角度，亦即副飞轮 相对主飞轮转过的角度。
9. 根据权利要求4所述的试验台，其特征是所述的被测试件及其连接部件，被测试 件是双质量飞轮扭转减振器(15)，它和双质量飞轮的主、副飞轮是一个不可分割的整体， 其连接部件的结构是主飞轮端通过螺栓与主飞轮连接法兰(14)连接，该法兰另一端与 摆杆轴(10)通过双平键相连；副飞轮端去除离合器，并与副飞轮连接法兰(16)的一端 通过螺栓连接，该法兰的另一端与传动轴(22)通过平键相连；摆杆轴(10)由摆杆轴轴 承座(9)和摆杆轴支座(13)支承，副飞轮连接法兰(16)用轴承座(17)支承。
10. 根据权利要求4所述的试验台，其特征是变频电动机(1)的输出轴通过大柔度联 轴器(2)与曲柄轮(7)的曲柄轮轴(3)相连，曲柄轮轴(3)由曲柄轮轴支座(4)支 撑。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽车发动机双质量飞轮扭转减振器多项性能的试验方法及试验台。该方法是采用扭摆运动装置，先将变频电动机的旋转运动转变为双质量飞轮扭转减振器动态试验所需的扭摆运动，再通过变频器调节变频电动机的旋转速度实现扭摆运动所需的频率，然后根据预先要实现的摆角，调节扭摆运动装置中的安装在曲柄轮上滑块轴的偏心距和可调连杆的长度，实现动态试验扭摆所需的摆幅。该试验台包括变频电动机(1)、传感检测装置、被测试件及其连接部件，以及将变频电动机的旋转运动转变为双质量飞轮扭转减振器动态试验所需扭摆运动的装置。本发明可在同一个试验台上进行双质量飞轮扭转减振器的静态性能试验、动态性能试验和耐久性试验。
文档编号G01M17/007GK101226106SQ200810046858
公开日2008年7月23日 申请日期2008年2月1日 优先权日2008年2月1日
发明者云 刘, 红 卢, 波 吴, 飞 吴, 斌 周, 徐汉斌, 江征风, 琳 邹, 郑钧宜, 雷 陈 申请人:武汉理工大学