前驱汽车机械变速箱传动误差检测试验台的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种前驱汽车机械变速箱传动误差检测试验台及综合测试方法，属于汽车变速箱试验技术领域。包括驱动电机、输入轴弹性联轴器、输入轴传动误差综合检测装置、输入轴球笼式同步万向联轴器、变速箱输入花键轴、某型变速箱、输出一轴弹性联轴器、输出一轴传动误差综合检测装置、圆弧齿同步带传动输入轴弹性联轴器、圆弧齿同步带传动装置、圆弧齿同步带传动输出轴弹性联轴器、加载电机一、输出二轴球笼式同步万向联轴器、输出二轴传动误差综合检测装置、输出二轴弹性联轴器、加载电机二。优点是：结构新颖，加载电机一偏置，减小占地面积，可同时测量变速箱的静态、动态传递误差，通用性强。
【专利说明】
前驱汽车机械变速箱传动误差检测试验台
技术领域
[0001]本实用新型涉及汽车变速箱试验技术领域，具体涉及一种汽车变速箱传动误差检测试验台及测试方法。
【背景技术】
[0002]前驱汽车是指由前轮驱动的汽车，前驱汽车变速箱通常与驱动桥做成一体，操作机构简单，发动机散热条件好，车内空间大，目前多数中、小型轿车都采用这种结构。变速箱是汽车传动系统中动力转换的关键部件，变速箱的性能很大程度上决定了整车性能。变速箱的传动误差是影响变速箱性能的重要因素，传动误差是造成变速箱振动、噪声的主要原因之一，它包含了变速箱的动态性能和强度性能等诸多内容，通过对变速箱传动误差的研究，可以溯源变速箱的结构、制造缺陷，从而为变速箱的设计制造给出合理化建议。
[0003]目前国内外对于单级齿轮传动的静态传动误差研究取得了一定的成果。多级齿轮传动系统由于组成零部件众多，结构较为复杂，对其静态传动误差、动态传动误差的研究尚未取得突破。汽车机械变速箱作为由传动轴、齿轮、轴承、壳体、同步器等零部件组成的结构复杂的多级齿轮传动系统，其传动误差的研究正处于起步阶段，要实现对汽车机械变速箱传动误差的研究需要测控精度高、可靠性高的特制检测试验台。
[0004]现有的变速箱试验台主要侧重于对变速箱的传动效率、动态刚度、振动噪声、疲劳寿命等性能的检测，这类试验台存在转速扭矩测控精度低、耗能大等缺点；同时，现有的前驱汽车变速箱试验台多采用一台驱动电机、两台加载电机加齿轮箱的“h”型布局动力方案，驱动电机与其中一台加载电机位于变速箱一侧，另一台加载电机位于变速箱另一侧，该方案占地面积大，初期投入高。
[0005]中国发明专利公开号CN103698124A公开了一种测量齿轮传动误差的方法，该发明仅采用角度编码器测量齿轮的角速度，求解传动误差。该方法的缺点是所得的传动误差与齿轮所受载荷未建立联系，不能解释齿轮传动系统受载变形机制，对于改善实际应用中齿轮传动精度收效甚微。
[0006]中国发明专利公开号201210340281.6公开了一种乘用车变速箱疲劳试验台，采用一台驱动电机、两台负载电机及齿轮箱的动力方案，主要测试对象为前驱汽车变速箱，该试验台未使用转速扭矩检测装置，试验台的整体测控精度低；其采用的传统的“h”型布局方案，占地面积大;采用在变速箱输出轴与负载电机之间使用齿轮箱装置，引入了额外的振动因素，降低了传动效率。
[0007]中国发明专利公开号CN200410019970.2公开了一种汽车变速箱加载检测试验台，采用电封闭加载方案，使用直流电机作为变速箱负载，缺点是结构负载、维护不便;采用减速机，由于减速机制造装配误差的存在，降低了试验台整体的测试精度，同时引入振动源；其采用的集成转速、扭矩测量功能的传感器转速测量精度较低。
【发明内容】
[0008]本实用新型提供一种前驱汽车机械变速箱传动误差检测试验台，以解决现有变速箱试验台存在的占地面积大、传动效率低、测量精度较低的问题。
[0009]本实用新型采取的技术方案是:T型槽安装平台下装有空气弹簧支撑装置，交流驱动电机滑台底座、变速箱专用夹具分别安装在T型槽安装平台上方，交流驱动电机安装在交流驱动电机滑台底座上，所述的驱动电机的输出轴与输入轴传动误差综合检测装置通过弹性联轴器连接，输入轴传动误差综合检测装置与变速箱输入花键轴通过球笼式同步万向联轴器连接，通过变速箱专用夹具将被试前驱汽车变速箱定位夹紧，该前驱汽车变速箱有两个输出半轴，其中输出一轴与输出一轴传动误差综合检测装置通过输出一轴弹性联轴器连接，输出一轴传动误差综合检测装置通过圆弧齿同步带传动输入轴弹性联轴器与圆弧齿同步带传动装置输入轴连接，圆弧齿同步带传动装置输出轴通过圆弧齿同步带传动输出轴弹性联轴器与加载电机一连接;输出二轴与输出二轴传动误差综合检测装置通过输出二轴球笼式同步万向联轴器连接，输出二轴传动误差综合检测装置与加载电机二通过输出二轴弹性联轴器连接。
[0010]所述的输入端传动误差综合检测装置的结构是，轴承座中的轴承安装在输出法兰轴轴颈上，输入端扭矩传感器通过螺栓与输出法兰轴连接，输入端扭矩传感器通过螺栓与输入法兰轴连接，输入端角度编码器内圈安装在输入法兰轴法兰盘上、外圈通过螺栓固定在角度编码器支架上，单轴加速度传感器一、单轴加速度传感器二呈180度分别安装于输入法兰轴法兰盘上，所述的轴承座、输入端扭矩传感器、角度编码器支架通过螺栓安装在固定底座上。
[0011]所述的单轴加速度传感器一和单轴加速度传感器二的敏感方向为传动轴的切线方向。
[0012]所述的加载电机一、加载电机二、交流驱动电机呈“m”型布局。
[0013]所述的输出一轴传动误差综合检测装置、输出二轴传动误差综合检测装置分别与所述的输入轴传动误差检测装置结构相同。
[0014]本实用新型在模拟变速箱实际工况的条件下，测试变速箱在试验规范给定的转速下各档位的传动误差，通过对传动误差的分析，溯源变速箱的结构、制造缺陷，从而为变速箱的设计制造给出合理化建议;为精确测量变速箱的传动误差，提出一种传动误差综合检测装置，该装置集成扭矩传感器、角度编码器、单轴加速度传感器，实现对变速箱静态、动态传动误差的测量。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016]1、本实用新型采用“m”型布局形式，相比直线型布局可缩短试验台长度达35%以上，结构紧凑，减小占地面积，充分利用实验室空间，降低成本。
[0017]2、本实用新型通过集成高精度角度编码器、扭矩传感器、单轴加速度传感器，在一台试验台上实现对变速箱的静态、动态传递误差的测量，达到了一机多用的目的。
[0018]3、本实用新型驱动电机底座采用滑台机构，方便被试变速箱的安装，实现对不同型号的变速箱的测试。
[0019]4、本实用新型能够模拟变速箱的实际工况，变速箱最高输入转速可达3200rpm，最大驱动扭矩达250Nm，基本符合变速箱的实际工况;负载电机最大扭矩1700Nm，可直接连接变速箱输出轴，无需升速箱，减少干扰因素，提高测试精度。
[0020]5、本实用新型采用球笼式同步万向联轴器连接变速箱输入轴与输出轴，减小由同轴度误差造成的传动轴额外载荷，提高传动轴的疲劳寿命与试验台传动效率;同时，采用球笼式同步万向联轴器可适应不同型号的变速箱被试，提高试验台的通用性。
[0021]6、本实用新型使用圆弧齿同步带传动连接驱动端与变速箱输入轴、负载端与变速箱输出二轴，能够以较为准确的传动比传递动力，同时带传动具有缓冲吸震的特点，可减小试验台振动;所使用的带传动中，带轮由两侧轴承座支撑，通过弹性联轴器与加载电机连接，可明显减小加载电机轴的径向载荷。
[0022]7、本实用新型采用空气弹簧支撑试验台，可有效抑制试验台振动幅值、隔离冲击，提高试验台固有频率，避免由于变速箱与电机的振动产生共振。
[0023]8、本实用新型采用共直流母线技术，实现试验台电能的回收利用，能源利用率高，减小后期运行成本;同时，由于加载电机反馈的电能不直接并入交流电网，可避免对交流电网造成电气污染。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的结构不意图；
[0025]图2是图1的俯视图；
[0026]图3是本实用新型变速箱输入轴传动误差综合检测装置；
[0027]图4图3的A-A剖视图；
[0028]图5是本实用新型交流驱动电机滑台底座的结构不意图；
[0029]其中，I为驱动电机，2为输入轴弹性联轴器，3为输入轴传动误差综合检测装置，4为输入轴球笼式同步万向联轴器，5为变速箱专用夹具，6为变速箱输入花键轴，7为某型变速箱，8为输出一轴弹性联轴器，9为输出一轴传动误差综合检测装置，10为圆弧齿同步带传动输入轴弹性联轴器，11为圆弧齿同步带传动装置，12为圆弧齿同步带传动输出轴弹性联轴器，13为加载电机一，14为输出二轴球笼式同步万向联轴器，15为输出二轴传动误差综合检测装置，16为输出二轴弹性联轴器，17为加载电机二，18为空气弹簧支撑装置，19为T型槽安装平台，20为交流驱动电机滑台底座，2001为手轮，2002为丝杠螺母副，2003为三角形导轨副，2004为矩形导轨副，2005为驱动电机移动底座，2006为夹紧机构，2007为滑台固定底座，301为传动误差综合检测装置输出法兰轴，302为轴承座，303为扭矩传感器，304为单向加速度传感器一，305为单向加速度传感器二，306为传动误差综合检测装置底座，307为角度编码器支架，308为角度编码器，309为传动误差综合检测装置输入法兰轴。
【具体实施方式】
[0030]T型槽安装平台19下装有空气弹簧支撑装置18，空气弹簧支撑装置18通过地脚螺栓与地面连接固定;交流驱动电机滑台底座20、变速箱专用夹具5分别安装在T型槽安装平台19上方，交流驱动电机I安装在交流驱动电机滑台底座20上，所述的驱动电机I的输出轴与输入轴传动误差综合检测装置3通过弹性联轴器2连接，输入轴传动误差综合检测装置3与变速箱输入花键轴6通过球笼式同步万向联轴器4连接，通过变速箱专用夹具5将被试前驱汽车变速箱7定位夹紧，该前驱汽车变速箱有两个输出半轴，其中输出一轴与输出一轴传动误差综合检测装置9通过输出一轴弹性联轴器8连接，输出一轴传动误差综合检测装置9通过圆弧齿同步带传动输入轴弹性联轴器10与圆弧齿同步带传动装置11输入轴连接，圆弧齿同步带传动装置11输出轴通过圆弧齿同步带传动输出轴弹性联轴器12与加载电机一 13连接;输出二轴与输出二轴传动误差综合检测装置15通过输出二轴球笼式同步万向联轴器14连接，输出二轴传动误差综合检测装置15与加载电机二 17通过输出二轴弹性联轴器16连接；
[0031]所述的输入端传动误差综合检测装置3的结构是，轴承座302中的轴承安装在输出法兰轴301轴颈上，输入端扭矩传感器303通过螺栓与输出法兰轴301连接，输入端扭矩传感器303通过螺栓与输入法兰轴309连接，输入端角度编码器308内圈安装在输入法兰轴309法兰盘上、外圈通过螺栓固定在角度编码器支架307上，单轴加速度传感器一 304、单轴加速度传感器二 305呈180度分别安装于输入法兰轴309法兰盘上，所述的轴承座302、输入端扭矩传感器303、角度编码器支架307通过螺栓安装在固定底座306上。
[0032]所述的单轴加速度传感器一和单轴加速度传感器二的敏感方向为传动轴的切线方向。
[0033]所述的加载电机一13、加载电机二 17、交流驱动电机I呈“m”型布局。
[0034]所述的输出一轴传动误差综合检测装置9、输出二轴传动误差综合检测装置15分别与所述的输入轴传动误差检测装置3结构相同，参数根据需要进行调整。
[0035]所述的交流驱动电机滑台底座20由驱动电机移动底座2005、滑台固定底座2007、三角形导轨副2004、矩形导轨副2003、丝杠螺母副2002、手轮2001、夹紧机构2006组成。
[0036]工作原理如下:
[0037]驱动电机通过输入轴弹性联轴器一、输入轴传动误差综合检测装置、球笼式同步万向联轴器、变速箱输入花键轴将动力输入到变速箱，变速箱输出一轴通过输出一轴弹性联轴器、输出一轴传动误差综合检测装置、圆弧齿同步带传动输入轴弹性联轴器、圆弧齿同步带传动装置、圆弧齿同步带传动输出轴弹性联轴器与加载电机一连接;变速箱输出二轴通过球笼式同步万向联轴器、输出二轴传动误差综合检测装置、输出二轴弹性联轴器与加载电机二连接。驱动电机工作在转速控制模式，加载电机一、加载电机二工作在扭矩控制模式。变速箱的输入轴与输出一轴、输出二轴的转速、转矩、切向加速度信号分别由输入轴、输出一轴、输出二轴传动误差综合检测装置检测。
【主权项】
1.一种前驱汽车机械变速箱传动误差检测试验台，其特征在于，T型槽安装平台下装有空气弹簧支撑装置，交流驱动电机滑台底座、变速箱专用夹具分别安装在T型槽安装平台上方，交流驱动电机安装在交流驱动电机滑台底座上，所述的驱动电机的输出轴与输入轴传动误差综合检测装置通过弹性联轴器连接，输入轴传动误差综合检测装置与变速箱输入花键轴通过球笼式同步万向联轴器连接，通过变速箱专用夹具将被试前驱汽车变速箱定位夹紧，该前驱汽车变速箱有两个输出半轴，其中输出一轴与输出一轴传动误差综合检测装置通过输出一轴弹性联轴器连接，输出一轴传动误差综合检测装置通过圆弧齿同步带传动输入轴弹性联轴器与圆弧齿同步带传动装置输入轴连接，圆弧齿同步带传动装置输出轴通过圆弧齿同步带传动输出轴弹性联轴器与加载电机一连接;输出二轴与输出二轴传动误差综合检测装置通过输出二轴球笼式同步万向联轴器连接，输出二轴传动误差综合检测装置与加载电机二通过输出二轴弹性联轴器连接。2.根据权利要求1所述的前驱汽车机械变速箱传动误差检测试验台，其特征在于，所述的输入端传动误差综合检测装置的结构是，轴承座中的轴承安装在输出法兰轴轴颈上，输入端扭矩传感器通过螺栓与输出法兰轴连接，输入端扭矩传感器通过螺栓与输入法兰轴连接，输入端角度编码器内圈安装在输入法兰轴法兰盘上、外圈通过螺栓固定在角度编码器支架上，单轴加速度传感器一、单轴加速度传感器二呈180度分别安装于输入法兰轴法兰盘上，所述的轴承座、输入端扭矩传感器、角度编码器支架通过螺栓安装在固定底座上。3.根据权利要求2所述的前驱汽车机械变速箱传动误差检测试验台，其特征在于，所述的单轴加速度传感器一和单轴加速度传感器二的敏感方向为传动轴的切线方向。4.根据权利要求1所述的前驱汽车机械变速箱传动误差检测试验台，其特征在于，所述的加载电机一、加载电机二、交流驱动电机呈“m”型布局。5.根据权利要求1所述的前驱汽车机械变速箱传动误差检测试验台，其特征在于，所述的输出一轴传动误差综合检测装置、输出二轴传动误差综合检测装置分别与所述的输入轴传动误差检测装置结构相同。
【文档编号】G01M13/02GK205538211SQ201620319455
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月17日
【发明人】周晓勤, 侯懿轩, 赫修智, 刘强, 刘祖飞, 孙厚野
【申请人】吉林大学