一种多工况变规格传动轴振动测量装置的制作方法

文档序号:15893757发布日期:2018-11-09 20:43阅读:163来源:国知局
一种多工况变规格传动轴振动测量装置的制作方法

本实用新型属于传动轴振动检测领域,尤其指模拟不同工况下不同规格传动轴振动的测量装置。



背景技术:

长期以来,汽车工业作为中国重点投资与发展的行业,已经取得一定可喜的的成绩。如果以规模来衡量,中国已经成为世界最大的制造与消费国,但核心技术缺失、自主创新能力不足等问题仍然十分突出。近些年来,在重型汽车方面高舒适性已成为一个重要研究方向。为此,针对传动系统关键零部件之一的传动轴振动的研究是极其必要的。

传动轴在汽车传动系统中起着举足轻重的作用,它将经过变速箱变速的发动机动力传递到后桥主减速器,驱动驱动轮使汽车前后运动,传动轴的振动对于汽车驾驶人员体感舒适度、噪音与安全度起着不容忽视的影响。当传动轴振动超过正常范围时,可能会引起驾驶室振动、传动轴明显噪声、各零部件间配合松动等情况的发生,严重时造成传动轴断裂引发事故。所以对传动轴的振动进行测试、分析与改进具有重要意义。

由于十字万向节两端的不等速性、不能实现绝对的动平衡、复杂的行驶路况等不可消除因素的存在,因此传动轴存在不可消除振动。但对传动轴振动一些影像较大的因素,如:传动轴的制造与装配精度、十字万向轴的连接角度、中间支撑的位置与刚度、不平衡量过大等,则是可控与可研究的。为了得到传动轴振动的振幅、频率、振源,并对其振动进行分析,然后通过调整相应的影像因子达到降低振动的目的,设计传动轴总成振动测试试验台是必要且可行的。

目前国内外现有传动轴振动测量装置存在以下问题:

1.现有传动轴试验台多用于传动轴的动不平衡量的测量与补偿。

2.现有传动轴试验台仅涉及到单端传动轴的测量。

3.现有传动轴试验台不能模拟实际整车运行工况,尤其不能提供超过1000Nm的大转矩试验工况,也不能提供传动轴轴间夹角为7°以上的试验工况,也无法模拟发动机、变速器、后桥主减速器的振动。

4.现有试验台不能在试验过程中动态变换传动轴轴间夹角。



技术实现要素:

本实用新型提供一种多工况变规格传动轴振动测量装置,模拟工况的转矩、转速、轴间夹角范围大,可实现对不同轴段数、不同转速、不同转矩、不同轴间夹角、不同中间支撑刚度、不同输入振动、试验中动态调节轴间夹角的工况模拟,并测量传动轴在各个工况下的振动情况。

本实用新型采取的技术方案是:包括第一台架、驱动装置、支架装置、第二台架、负载装置、传动轴总成,第一台架与第二台架固定于试验地基,第一台架位于第二台架左侧,通过一对螺栓螺母连接并固定,驱动装置固定于第一台架上,支架装置固定于第一台架与第二台架上,负载装置固定于第二台架上,传动轴总成固定于支架装置上。

本实用新型所述的第一台架包括第一底座,第一底座顶板、第一平移驱动机构、第一保护罩、第二保护罩、第三保护罩、第一导轨、第二导轨、第三导轨、第一挡板,其中:第一导轨、第二导轨、第三导轨分别平行布置在第一底座两侧较低平面上,第一保护罩安装于第一导轨上,第二保护罩安装于第二导轨上,第三保护罩安装于第三导轨上,第一挡板安装于第一底座左端面,防止保护罩超过行程;第一底座顶板通过螺栓和T型滑块与第一底座连接,第一平移驱动机构包括第一平移驱动电机、第一减速器、第一齿轮、第一齿条;第一平移驱动电机安装于第一减速器上,第一减速器安装于第一底座顶板左端,第一减速器穿过第一底座顶板与第一齿轮连接,与固定于第一底座的第一齿条形成齿轮齿条副,实现第一底座顶板沿第一底座的水平纵向平移。

本实用新型所述的驱动装置包括驱动电机、第一转速转矩传感器、第一联轴器、第二联轴器、第一支撑架,其中:驱动电机安装于第一底座顶板上,第一转速转矩传感器左端与驱动电机通过第一联轴器同轴连接,并通过第一支撑架固定于第一底座顶板上;第一转速转矩传感器右端通过第二联轴器与输入法兰轴机构连接,实现转速与转矩的传递。

本实用新型所述的支架装置包括输入端支架组、中间支撑支架组、输出端支架组以及第一保护支架组、第二保护支架组;其中输出端支架组与输入端支架组结构相同,第二保护支架组与第一保护支架组结构相同。

本实用新型所述输入端支架组包括输入端支架体、第一隔震橡胶、连接板、输入法兰轴机构、输入过渡法兰盘、第一振动电机、第二振动电机、第三振动电机;所述输入法兰轴机构包括花键轴、法兰盘、轴承、轴套、轴承端盖;输入端支架体安装于第一底座顶板上平面右侧,且底部垫有第一隔震橡胶,输入法兰轴机构通过螺栓与连接板连接,连接板与输入端支架体左侧平面固定连接,第二振动电机与第一振动电机完全一致,分别安装于输入端支架体右侧平面上,第三振动电机安装于输入端支架体中部下平面;输入法兰轴机构右端与输入过渡法兰盘连接。

本实用新型所述中间支撑支架组包括中间支撑支架体、第二隔震橡胶、第一支撑片、第二支撑片、连接片、传感器安装板、上固定夹、下固定夹,其中中间支撑支架体通过螺栓与T型滑块安装于第一底座,通过连接片将第一支撑片与第二支撑片连接一起,传感器安装板两端分别连接于第一支撑片和第二支撑片侧面,第一支撑片与第二支撑片通过螺栓与T型滑块安装于中间支撑支架体,上固定夹与下固定夹分别与第一支撑片与第二支撑片内侧固定连接。

本实用新型所述第一保护支架组包括保护支架体、安全柱销。

本实用新型所述第二台架包括第二底座,第二底座顶板、第二平移驱动机构、第四保护罩、第四导轨、第二挡板、第三挡板,其中:第四导轨安装于第二底座顶板上,第四保护罩安装于第四导轨上,第二挡板安装于第二底座顶板左端面,第三挡板安装于第二底座顶板右端面,第二底座顶板通过螺栓和T型滑块与第二底座链接。

本实用新型所述第二平移驱动机构包括第二平移驱动电机、第二减速器、第二齿轮、第二齿条;第二平移驱动电机安装于第二减速器上,第二减速器安装于第二底座顶板后侧,第二减速器穿过第二底座顶板与第二齿轮连接,与固定于第二底座的第二齿条形成齿轮齿条副,实现第二底座顶板沿第二底座的水平横向平移,其中第二平移驱动机构的安装方式与第一平移驱动机构相同。

本实用新型所述的负载装置包括负载电机、第二转速转矩传感器、第三联轴器、第四联轴器、第二支撑架,负载电机安装于第二底座顶板上,第二转速转矩传感器右端与负载电机通过第三联轴器同轴连接,并通过第二支撑架固定于第二底座顶板上;第二转速转矩传感器左端通过第四联轴器与输出端支架组连接。

本实用新型所述的传动轴总成首端通过螺栓螺母与输入端支架组连接,尾端通过螺栓螺母与输出端支架组连接,中间支撑安装于中间支撑支架组上。

本实用新型的优点是:

1.本实用新型采用电封闭系统,驱动电机采用恒转速控制,负载电机采用恒转矩控制,可提供不同转速与转矩的定量匹配。

2.本实用新型设计了传动轴轴间夹角的水平调节,避免了由于负载装置过重而无法竖直调节的问题。通过平移驱动电机实现驱动装置水平纵向移动与负载装置的水平横向移动,实现传动轴不同轴间夹角的调节,且操作简单。

3.本实用新型可在试验过程中动态变换传动轴轴间夹角。

4.本实用新型中输入端支架组与输出端支架组中的振动电机通过变频控制,可提供轴向与竖直径向的振动扰动,实现对实际工况下发动机振动、变速箱振动、后桥振动的定性模拟。

5.中间支撑支架组提供了对传动轴总成中间支撑的支撑,并能实现传动轴轴间夹角在水平横向与竖直方向的微调。

6.本实用新型在传动轴总成首尾端设计有输入、输出过渡法兰盘,降低了由于反复安装拆卸传动轴总成对输入、输出法兰轴机构中法兰盘造成的磨损,解决了易损件法兰盘制造成本高的问题。

7.本实用新型可提供增加中间支撑支架组的个数,实现对不同段数传动轴的振动测量。

8.本实用新型在输入支架体、输出支架体与中间支撑支架体下设计有隔震橡胶,防止台架的振动通过支架体传至传动轴总成,而造成振动干扰。

附图说明

图1是本实用新型外部结构示意图;

图2是本实用新型内部结构示意图;

图3是本实用新型第一台架结构示意图;

图4是本实用新型第一台架I部放大图;

图5是本实用新型第一平移驱动机构的结构示意图;

图6是本实用新型驱动装置的结构示意图;

图7是本实用新型输入端支架组的结构示意图;

图8是本实用新型输入法兰轴的结构示意图;

图9是本实用新型中间支撑支架组的结构示意图;

图10是本实用新型中间支撑支架组的结构示意图,图中去掉了传感器安装板;

图11是本实用新型第一保护支架组的结构示意图;

图12是本实用新型第二台架的结构示意图;

图13是本实用新型第二平移驱动机构的结构示意图;

图14是本实用新型负载装置的结构示意图;

图15是本实用新型传动轴总成的结构示意图;

图中第一台架1、驱动装置2、支架装置3、第二台架4、负载装置5、传动轴总成 6、第一底座101、第一底座顶板102、第一平移驱动装置103、第一保护罩104、第二保护罩105、第三保护罩106、第一导轨107、第二导轨108、第三导轨109、第一挡板 110、第一平移驱动电机10301、第一减速器10302、第一齿轮10303、第一齿条10304、驱动电机201、第一转速/转矩传感器202、第一联轴器203、第二联轴器204、第一支撑架205、输入端支架组301、中间支撑支架组302、输出端支架组303、第一保护支架组304、第二保护支架组305、输入端支架体30101、第一隔震橡胶30102、连接板 30103、输入法兰轴机构30104、输入过渡法兰盘30105、第一振动电机30106、第二振动电机30107、第三振动电机30108、中间支撑支架体30201、第二隔震橡胶30202、第一支撑片30203、第二支撑片30204、连接片30205、传感器安装板30206、上固定夹30207、下固定夹30208、保护支架体30401、安全柱销30402、花键轴3010401、法兰盘3010402、轴承3010403、轴套3010404、轴承端盖3010405、第二底座401、第二底座顶板402、第二平移驱动机构403、第四保护罩404、第四导轨405、第二挡板406、第三挡板407、第二平移驱动电机40301、第二减速器40302、第二齿轮40303、第二齿条40304、中间支撑601。

具体实施方式

如图2所示,包括第一台架1、驱动装置2、支架装置3、第二台架4、负载装置5、传动轴总成6,第一台架1与第二台架4固定于试验地基,第一台架1位于第二台架4 左侧,通过一对螺栓螺母连接并固定,驱动装置2固定于第一台架1上,支架装置3 固定于第一台架1与第二台架4上,负载装置5固定于第二台架4上,传动轴总成6 固定于支架装置3上。

如图1、图2、图3和图4所示,所述的第一台架1包括第一底座101,第一底座顶板102、第一平移驱动机构103、第一保护罩104、第二保护罩105、第三保护罩106、第一导轨107、第二导轨108、第三导轨109、第一挡板110,其中:第一导轨107、第二导轨108、第三导轨109分别平行布置在第一底座101两侧较低平面上,第一保护罩 104安装于第一导轨107上,第二保护罩105安装于第二导轨108上,第三保护罩106 安装于第三导轨109上,提供试验防护;第一挡板110安装于第一底座101左端面,防止保护罩超过行程;第一底座顶板102通过螺栓和T型滑块与第一底座101连接,如图5所示,第一平移驱动机构103包括第一平移驱动电机10301、第一减速器10302、第一齿轮10303、第一齿条10304;第一平移驱动电机10301安装于第一减速器10302 上,第一减速器10302安装于第一底座顶板102左端,第一减速器10302穿过第一底座顶板102与第一齿轮10303连接,与固定于第一底座101的第一齿条10304形成齿轮齿条副,实现第一底座顶板102沿第一底座101的水平纵向平移。

如图6所示,所述的驱动装置2包括驱动电机201、第一转速转矩传感器202、第一联轴器203、第二联轴器204、第一支撑架205,其中:驱动电机201安装于第一底座顶板102上,且第一平移驱动电机10301右侧,第一转速转矩传感器202左端与驱动电机201通过第一联轴器203同轴连接,并通过第一支撑架205固定于第一底座顶板102上;第一转速转矩传感器202右端通过第二联轴器204,采用弹性膜片式联轴器与输入法兰轴机构30104连接,实现转速与转矩的传递。

如图2所示,所述的支架装置3包括输入端支架组301、中间支撑支架组302、输出端支架组303以及第一保护支架组304、第二保护支架组305;其中输出端支架组303 与输入端支架组301结构相同,第二保护支架组305与第一保护支架组304结构相同,

如图7所述,所述输入端支架组301包括输入端支架体30101、第一隔震橡胶30102、连接板30103、输入法兰轴机构30104、输入过渡法兰盘30105、第一振动电机30106、第二振动电机30107、第三振动电机30108;如图8所示,所述输入法兰轴机构30104 包括花键轴3010401、法兰盘3010402、轴承3010403、轴套3010404、轴承端盖3010405;输入端支架体30101安装于第一底座顶板102上平面右侧,且底部垫有第一隔震橡胶 30102,输入法兰轴机构30104通过螺栓与连接板30103连接,连接板30103与输入端支架体30101左侧平面固定连接,实现输入端支架体30101对输入法兰轴机构30104 的支撑;第二振动电机30107与第一振动电机30106完全一致,分别安装于输入端支架体30101右侧平面上,第三振动电机30108安装于输入端支架体30101中部下平面;输入法兰轴机构30104右端与输入过渡法兰盘30105连接,动力经过输入法兰轴机构 30104,由输入过渡法兰30105传递给传动轴总成6,

如图9、图10所示,所述中间支撑支架组302包括中间支撑支架体30201、第二隔震橡胶30202、第一支撑片30203、第二支撑片30204、连接片30205、传感器安装板30206、上固定夹30207、下固定夹30208,其中中间支撑支架体30201通过螺栓与 T型滑块安装于第一底座101,通过连接片30205将第一支撑片30203与第二支撑片 30204连接一起,传感器安装板30206两端分别连接于第一支撑片30203和第二支撑片 30204侧面,第一支撑片30203与第二支撑片30204通过螺栓与T型滑块安装于中间支撑支架体30201,上固定夹30207与下固定夹30208分别与第一支撑片30203与第二支撑片30204内侧固定连接,中间支撑601穿过上固定夹30207与下固定夹30208形成的圆环,用螺栓紧固;

如图11所示,所述第一保护支架组304包括保护支架体30401、安全柱销30402;

如图12所示,所述第二台架4包括第二底座401,第二底座顶板402、第二平移驱动机构403、第四保护罩404、第四导轨405、第二挡板406、第三挡板407,其中:第四导轨405安装于第二底座顶板402上,第四保护罩404安装于第四导轨405上,提供试验防护;第二挡板406安装于第二底座顶板402左端面,第三挡板407安装于第二底座顶板402右端面,防止第四保护罩404超过行程;第二底座顶板402通过螺栓和T型滑块与第二底座401链接,

如图13所示,所述第二平移驱动机构403包括第二平移驱动电机40301、第二减速器40302、第二齿轮40303、第二齿条40304;第二平移驱动电机40301安装于第二减速器40302上,第二减速器40302安装于第二底座顶板402后侧,第二减速器40302 穿过第二底座顶板402与第二齿轮40303连接,与固定于第二底座401的第二齿条 40304形成齿轮齿条副,实现第二底座顶板402沿第二底座401的水平横向平移,其中第二平移驱动机构403的安装方式与第一平移驱动机构103相同。

如图14所示,所述的负载装置5包括负载电机501、第二转速转矩传感器502、第三联轴器503、第四联轴器504、第二支撑架505,负载电机501安装于第二底座顶板402上(第二平移驱动电机40301前侧),第二转速转矩传感器502右端与负载电机 501通过第三联轴器同503轴连接,并通过第二支撑架505固定于第二底座顶板402 上;第二转速转矩传感器502左端通过第四联轴器504与输出端支架组303连接,实现转速与转矩的传递,其中负载电机501与驱动电机201完全一致,第二转速转矩传感器502与第一转速/转矩传感器201完全一致,第三联轴器503与第一联轴器203完全一致,第四联轴器504与第二联轴器204完全一致,第二支撑架505与第一支撑架 205完全一致。

如图15所示,所述的传动轴总成6首端通过螺栓螺母与输入端支架组301连接,尾端通过螺栓螺母与输出端支架组303连接,中间支撑601安装于中间支撑支架组302 上。

试验过程:

试验方案一:本实用新型可适应转矩为0~3000Nm;转速为0~2000r/min;轴间夹角为0~30°;传动轴段数为单段或多段的试验工况。在此仅介绍具有代表性的三万向节双段轴,其正常运行时各项参数为:转矩1500Nm;转速1000r/min;轴间夹角9°。

试验一具体实施过程包括:前期准备、试验过程、后期整理。

试验一的前期准备如下:

1.检查试验台是否存在安全隐患;

2.检查试验台是否满足启动要求;

3.检查控制系统、测量系统是否运行正常;

4.准备被测传动轴总成6。

试验一的试验过程如下:

1.安装传动轴总成6;

2.调节传动轴总成6轴间夹角;

3.安装传感器;

4.闭合保护罩;

5.启动试验台;

6.采集并记录振动参数;

7.关闭试验台;

8.拆卸传动轴总成。

试验一的后期处理如下:

1.将所记录的振动参数经行分析;

2.得出各个振动影响因子的激励特性,以及各个振动影响因子的耦合特性;

3.根据分析结果对传动轴总成进行调整或改进。

关键操作与试验步骤如下:

1.试验前,在调节传动轴总成轴间夹角时,输入端支架组301与中间支撑刚度302 不动,通过控制第二平移驱动电机40301,调节第二底座顶板402与第二底座401的相对位置,使得输出端支架组303相对第二底座401移动,实现传动轴总成轴间夹角的调节。

2.在试验中,可动态控制第二平移驱动电机40301,调节第二底座顶板402与第二底座401的相对位置,使得输出端支架组303相对第二底座401移动,实现传动轴总成轴间夹角的动态调节。

3.通过控制驱动电机201调节转速,通过控制负载电机501调节转矩,通过控制第一振动电机30106、第二振动电机30107调节输入端轴向振动扰动,通过控制第三振动电机30108调节输入端竖直径向振动扰动,如此实现了对不同轴间夹角、不同转速、不同转矩、不同振动扰动的模拟。

4.试验中,应该先进行单变量试验(包括:转速、转矩、轴间夹角、输入端振动扰动、输出端振动扰动),再进行多变量耦合试验。

试验方案二:本实用新型也可以提供对单段轴、多段轴的的测量,可测量的传动轴长度范围在400mm—6000mm,满足市面通行的各种车型的各种传动轴总成的振动测量需要。

1.针对于单段轴的振动测量,可以不使用中间支撑支架组302,通过控制第一平移驱动电机10301,调节第一底座顶板102与第一底座101的相对位置至合适,并将传动轴总成首端尾端分别于输入端支架组301和输出端支架组303连接即可。

2.针对于多段轴的振动测量,可以增加中间支撑支架组302个数,使其与中间支撑 601个数一致即可。

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