手动变速箱同步器同步性能评定装置制造方法
【专利摘要】本发明属于机械工程摩擦学【技术领域】。一种用于手动变速箱同步器同步性能评定装置，用于评定不同润滑油对手动变速箱同步器同步性能的影响，其主要由支撑子系统、动力子系统、传动子系统、温控子系统、换挡子系统、运动控制子系统、数据采集子系统组成。该装置能够对试验条件如换挡力、转速差、润滑油温、换挡次数、采样频率等进行调整；能够在试验过程中对试验数据如转速、摩擦扭矩、换挡力、换挡位移等进行实时采集；能够通过调整装置的轴向间距，对不同形状和大小的手动变速箱同步器进行试验。该装置具有高频实时采集与保存试验数据、拆装方便、操作简单、试验成本低等特点，同时亦可用于评定同步环摩擦材料对同步器同步性能影响的研究。
【专利说明】手动变速箱同步器同步性能评定装置
【技术领域】
[0001]本发明属于车辆工程传动【技术领域】，涉及车辆变速箱同步器，特别是涉及手动变速箱同步器在不同润滑油类型工况下同步性能评定。
【背景技术】
[0002]变速箱是车辆传动系统的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到传动系统的性能。同步器是变速箱中的一个关键部件，其作用是在变速箱换挡时，通过同步器锥体和同步环的摩擦接触过程，使转速不等的齿轮在达到“同步”后再相互啮合，从而有效地消除在换挡过程中齿轮之间产生的冲击。由于同步器要长期浸泡在盛油的手动变速箱内，在实际的使用工况下，同步器锥体和同步环之间的动摩擦必须在有界面润滑的条件下进行。润滑油对同步器的摩擦磨损性能有重要影响，一是不良的润滑油会降低同步器锥体与同步环之间的摩擦系数，二是不良的润滑油会加剧摩擦副材料的磨损。因此进行润滑油对同步器锥体与同步环摩擦磨损性能的分析与评定，进而指导润滑油品的设计，是提高手动变速箱同步器同步性能的关键技术之一。
[0003]目前，对两摩擦副摩擦磨损性能的评定主要以各种标准试验台架来完成，例如SRV4型摩擦磨损试验机、M2-H3型高速环块摩损试验机、MS-10G型四球摩擦磨损试验机。同时在中华人民共和国石油化工行业标准SH/T0756-2005《手动变速箱油热安定性评定法》中，规定了用马克循环试验机评定重负荷手动变速箱油高温热安定性的试验方法，该方法所用同步器为摩擦盘、导向盘及同步离合器的总成。然而，标准试验台架所设定的试验条件与我国现用的手动变速箱同步器的实际运行工况还有一定差距，如对两摩擦副的转速控制、对两摩擦副的当量转动惯量以及两摩擦副在对磨时对润滑油的挤压状态都模拟的还不够。马克循环试验机中所用的同步器主要应用于北美，而我国手动变速箱所用同步器主要为由同步器锥体、同步环和结合套等组成的惯性锁环式同步器，即两者所用同步器的类型不同；由于不同摩擦副的接触形式会影响其摩擦磨损行为，故马克循环试验机所评定出的实验结果不适用于我国手动变速箱同步器；同时马克循环试验机不能实时采集换挡过程中的试验数据，不能对同步器的同步性能进行在线分析。因此，当前评定润滑油对手动变速箱同步器同步性能影响的装置，已不适应我国国情和新技术发展的需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出一种适应我国国情的手动变速箱同步器同步性能评定装置，以改变现有装置不能真实模拟手动变速箱同步器的实际工况的现状。
[0005]本发明的手动变速箱同步器同步性能评定装置，它包括有手动变速箱、主轴端传动装置、主轴端动力源、输入轴端传动装置、输入轴端动力源、润滑油温度控制、换挡执行机构、数据采集子系统、运动控制子系统，及其支撑子系统组成；主轴端动力源和输入轴端动力源为手动变速箱的主轴和输入轴提供动力，主轴端传动装置和输入轴端传动装置将动力传递给手动变速箱的主轴和输入轴；运动控制子系统和换挡执行机构用于控制手动变速箱的循环换挡；润滑油温度控制将润滑油加热到模拟手动变速箱的实际工作温度；数据采集子系统用于采集在换挡过程中的换挡力、换挡位移、摩擦力矩、转速；手动变速箱包括手动变速箱的主轴、机械密封端盖、主轴端密封端盖、圆锥滚子轴承、齿轮、滑套、同步环、同步器锥体、锥轴承、手动变速箱的输入轴、输入轴端密封端盖、定位销、手动变速箱外壳、滚动轴承、定位套、螺栓，手动变速箱外壳的右侧装入输入轴，输入轴支撑于圆锥滚子轴承上，主轴上依次安装定位套、滚动轴承、齿轮、滑套、同步环、同步器锥体、定位销、锥轴承后，从手动变速箱外壳左侧装入，使锥轴承与输入轴的内孔对接，支撑于圆锥滚子轴承上，用主轴端密封端盖和机械密封端盖进行密封；主轴端传动装置包括大飞轮、平键、套筒、大飞轮轴、主轴端法兰、万向传动轴、大飞轮轴端法兰、主轴端电机连轴器；所述的主轴端动力源包括主轴端电机；大飞轮轴上安装大飞轮和大飞轮角接触球轴承后支撑于大飞轮轴承座上，用大飞轮轴承密封端盖进行密封，用螺栓进行固定，大飞轮的左端用主轴端电机联轴器与主轴端电机连接，右端用万向传动轴与手动变速箱的主轴连接；输入轴端传动装置包括手动变速箱的输入轴、内花键轴、输入轴端法兰、过渡轴、轴用角接触球轴承、扭矩传感器联轴器、扭矩传感器、小飞轮联轴器、小飞轮、小飞轮轴、输入轴端电机联轴器；输入轴端动力源包括输入轴端电机；在手动变速箱的输入轴端，小飞轮轴上安装小飞轮和小飞轮角接触球轴承后支撑于小飞轮轴承座上，小飞轮轴的右端用输入轴端电机联轴器与安装在输入轴端电机支架上的输入轴端电机连接，左端用小飞轮联轴器与安装在扭矩传感器支撑上的扭矩传感器的右端连接；过渡轴在安装轴用角接触球轴承后装配在轴承支撑座上，用第三螺栓固定轴承密封右端盖和轴承密封左端盖；过渡轴的右端用扭矩传感器联轴器与扭矩传感器的左端连接，左端通过输入轴端法兰与内花键轴连接，用第四螺栓把手动变速箱支架固定在输入轴端大支架上，然后把手动变速箱安装于手动变速箱支架中，输入轴的外花键插入内花键轴内；润滑油温度控制包括压力表，三通阀，球形阀，耐高温油管，加热箱，温度传感器，加热棒，耐高温油泵，变频控制器，温度控制仪表，胶管，变频电机，变频电机联轴器，密封圈，法兰，三通管，变径管；手动变速箱底部两根耐高温金属管与三通管和变径管连接，另外两根耐高温金属管与加热箱左侧的三通阀和球形阀连接，耐高温油泵的进油口与手动变速箱的底部连接，出油口与加热箱连接，在加热箱内安装加热棒和温度传感器，利用温度传感器给温度控制仪表的信号，温度控制仪表实现对加热棒的通断电控制，实时调整润滑油的温度；所述的换挡执行机构包括液压油缸、活塞杆、耐高温油泵、变频电机、单向阀、压力传感器、锁止阀、节流阀、电磁换向阀、比例压力阀、电流放大器、安全溢流阀；变频电机带动油泵转动，给系统提供稳定的压力，安全溢流阀设定液压系统的最高压力，电流放大器和比例压力阀调整换挡时的换挡力，锁止阀在液压系统无工作压力时锁定活塞杆的位置，以避免手动变速箱脱挡，节流阀控制液压油的流速，调整换挡时的换挡速度，电磁换向阀通过换向改变液压油的油路，实现对手动变速箱的循环换挡；数据采集子系统包括位移传感器、扭矩传感器、压力传感器、A/D采集板卡、频率采集板卡、电脑；所述的运动控制子系统包括运动控制卡、伺服器、继电器、行程开关；手动变速箱运行时的试验数据利用采集卡对位移传感器、扭矩传感器、压力传感器的信号进行采集，传感器采集的数据，在采用RC滤波技术对其干扰信号进行过滤后，进入到采集卡内，采集卡用Visual Studio语言进行编程，所获得的数据实时显不和保存到电脑中。
[0006]本发明同步器同步性能评定装置与现有技术相比，具有以下优点:[0007]I)该装置能真实模拟手动变速箱同步器的实际工况；
[0008]2)可以对手动变速箱进行多种模式的换挡，如进行由高挡换低挡的循环换挡、进行由低挡换高挡的循环换挡、进行高低挡之间切换的循环换挡；
[0009]3)能够实时高频采集转速、扭矩、换挡位移、换挡力等试验数据；
[0010]4)主轴端支架与输入轴端支架的相对位置可以根据不同手动变速箱的大小进行轴向调整，有利于开展润滑油对不同手动变速箱同步器同步性能影响的研究；
[0011]5)试验结果表明，该装置具有较高的稳定性和重复性，能够评定出不同润滑油对手动变速箱同步器同步性能的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明同步器同步性能评定装置组成框图；
[0013]图2为本发明手动变速箱同步器同步性能评定装置的主轴端、
[0014]手动变速箱、输入轴端装配关系示意图；
[0015]图3为图1中手动变速箱的安装放大示意图；
[0016]图4为手动变速箱的主轴端安装放大示意图；
[0017]图5为手动变速箱输入轴端安装放大示意图；
[0018]图6为润滑油加热系统流程图；
[0019]图7为液压站的工作流程图；
[0020]图8为测控客户端界面；
[0021]图9为换挡实验过程中所获得的换挡过程参数与时间关系曲线。
[0022]图中:手动变速箱1、主轴端传动装置2、主轴端动力源3、输入轴端传动装置4、输入轴端动力源5、润滑油温度控制子系统6、换挡执行机构7、数据采集子系统8、运动控制子系统9、手动变速箱的主轴10、机械密封端盖11，主轴端密封端盖12，圆锥滚子轴承13，齿轮14，滑套15，同步环16，同步器锥体17，锥轴承18，手动变速箱的输入轴19，润滑油20，输入轴端密封端盖21，支撑基座22，定位销23，手动变速箱外壳24，滚动轴承25，定位套26，第一螺栓27，主轴端电机28，第二螺栓29，大飞轮轴承座30，大飞轮安全罩31，大飞轮32，平键33，套筒34，位移传感器35，大飞轮轴36，主轴端法兰37，万向传动轴38，大飞轮轴端法兰39，大飞轮角接触球轴承40，大飞轮轴承密封端盖41，主轴端电机联轴器42，主轴端大支架43，主轴端电机支架44，手动变速箱支架45，内花键轴46，输入轴端法兰47，第三螺栓48，轴承密封右端盖49，过渡轴50，扭矩传感器51，小飞轮轴承密封端盖52，小飞轮安全罩53，小飞轮54，小飞轮角接触球轴承55，小飞轮轴56，输入轴端电机支架57，输入轴端电机58,输入轴端电机联轴器59,小飞轮轴承座60,小飞轮联轴器61,扭矩传感器支撑62,扭矩传感器联轴器63，轴用角接触球轴承64，轴承支撑座65，轴承密封左端盖66，输入轴端大支架67，第四螺栓68，支撑杆69、压力表70，三通阀71，球形阀72，耐高温油管73，加热箱74，温度传感器75，加热棒76，耐高温油泵77，变频控制器78，温度控制仪表79，胶管80，变频电机81，变频电机联轴器82，密封圈83，法兰84，三通管85，变径管86，油箱87，油泵88，单向阀89，安全溢流阀90，比例压力阀91，电流放大器92，压力传感器93，电磁换向阀94，锁止阀95，节流阀96，液压油缸97，活塞杆98，换挡力与时间关系曲线99，转速与时间关系曲线100，换挡位移与时间关系曲线101，摩擦力矩与时间关系曲线102。【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明手动变速箱同步器同步性能评定装置的结构、原理和工作过程作进一步的描述。图1为本发明手动变速箱同步器同步性能评定装置组成框图，图2为本发明手动变速箱同步器同步性能评定装置的主轴端、手动变速箱、输入轴端装配关系不意图。
[0024]本发明手动变速箱同步器同步性能评定装置，包括有手动变速箱1、主轴端传动装置2、主轴端动力源3、输入轴端传动装置4、输入轴端动力源5、润滑油温度控制6、换挡执行机构7、数据采集子系统8、运动控制子系统9，及其支撑子系统组成；主轴端动力源3和输入轴端动力源5为手动变速箱I的主轴10和输入轴19提供动力，主轴端传动装置2和输入轴端传动装置4将动力传递给手动变速箱的主轴10和输入轴19 ;运动控制子系统9和换挡执行机构7用于控制手动变速箱I的循环换挡；润滑油温度控制6将润滑油加热到模拟手动变速箱的实际工作温度；数据采集子系统8用于采集在换挡过程中的换挡力、换挡位移、摩擦力矩、转速；
[0025]所述的手动变速箱I包括手动变速箱的主轴10、机械密封端盖11、主轴端密封端盖12、圆锥滚子轴承13、齿轮14、滑套15、同步环16、同步器锥体17、锥轴承18、手动变速箱的输入轴19、输入轴端密封端盖21、定位销23、手动变速箱外壳24、滚动轴承25、定位套26、第一螺栓27 ;图3为图1中手动变速箱的安装放大示意图，手动变速箱外壳24的右侧装入输入轴19，输入轴支撑于圆锥滚子轴承13上，并用输入轴端密封端盖21进行密封。手动变速箱的主轴10上依次安装定位套26、滚动轴承25、齿轮14、滑套15、同步环16、同步器锥体17、定位销23、锥轴承18后，从手动变速箱外壳24左侧装入，使锥轴承18与输入轴19的内孔对接，再支撑于圆锥滚子轴承13上，并用主轴端密封端盖12和机械密封端盖11进行密封；
[0026]所述的主轴端传动装置2包括大飞轮32、平键33、套筒34、大飞轮轴36、主轴端法兰37、万向传动轴38、大飞轮轴端法兰39、主轴端电机连轴器42 ;所述的主轴端动力源3包括主轴端电机28 ;图4为手动变速箱的主轴端安装放大示意图，在手动变速箱的主轴10端，大飞轮轴36上安装大飞轮32和大飞轮角接触球轴承40后支撑于大飞轮轴承座30上，用大飞轮轴承密封端盖41进行密封，并用第二螺栓29进行固定。大飞轮32的左端用主轴端电机联轴器42与主轴端电机28连接，右端用万向传动轴38与手动变速箱的主轴10连接；
[0027]所述的输入轴端传动装置4包括手动变速箱的输入轴19、内花键轴46、输入轴端法兰47、轴50、轴用角接触球轴承64、扭矩传感器联轴器63、扭矩传感器51、小飞轮联轴器
61、小飞轮54、小飞轮轴56、输入轴端电机联轴器59 ;所述的输入轴端动力源5包括输入轴端电机58 ;图5为手动变速箱输入轴端安装放大示意图，在手动变速箱的输入轴19端，小飞轮轴56上安装小飞轮54和小飞轮角接触球轴承55后支撑于小飞轮轴承座60上，用小飞轮轴承密封端盖52进行密封。小飞轮轴56的右端用输入轴端电机联轴器50与安装在输入轴端电机支架57上的输入轴端电机58连接,左端用小飞轮联轴器61与安装在扭矩传感器支撑62上的扭矩传感器51的右端连接。过渡轴50在安装轴用角接触球轴承64后装配在轴承支撑座65上，并用第三螺栓48固定轴承密封右端盖49和轴承密封左端盖66。过渡轴50的右端用扭矩传感器联轴器63与扭矩传感器51的左端连接，左端通过输入轴端法兰47与内花键轴46连接。用第四螺栓68把手动变速箱支架45固定在输入轴端大支架67上，然后把手动变速箱I安装于手动变速箱支架45中，其输入轴19的外花键插入内花键轴46内；
[0028]所述的润滑油温度控制6包括压力表70，三通阀71，球形阀72，耐高温油管73，力口热箱74，温度传感器75，加热棒76，耐高温油泵77，变频控制器78，温度控制仪表79，胶管80，变频电机81，变频电机联轴器82，密封圈83，法兰84，三通管85，变径管86 ;图6为润滑油加热系统流程图，手动变速箱底部两根耐高温金属管73与三通管85和变径管86连接，另外两根耐高温金属管73与加热箱74左侧的三通阀71和球形阀72连接。耐高温油泵77的进油口与手动变速箱I的底部连接，出油口与加热箱74连接。在加热箱内安装有加热棒76和温度传感器75，利用温度传感器75给温度控制仪表79的信号，温度控制仪表79可以实现对加热棒76的通断电控制，以实时调整润滑油的温度。
[0029]所述的换挡执行机构7包括液压油缸97、活塞杆98、耐高温油泵77、变频电机81、单向阀89、压力传感器93、锁止阀95、节流阀96、电磁换向阀94、比例压力阀91、电流放大器92、安全溢流阀90
[0030]所述的数据采集子系统8包括位移传感器35、扭矩传感器51、压力传感器93、A/D米集板卡、频率米集板卡、电脑；
[0031]所述的运动控制子系统9包括运动控制卡、伺服器、继电器、行程开关；
[0032]手动变速箱运行时的试验数据利用采集卡对位移传感器35、扭矩传感器51、压力传感器93的信号进行采集。传感器采集的数据，在采用RC滤波技术对其干扰信号进行过滤后，进入到采集卡内。采集卡用Visual Studio语言进行编程，并开发测控客户端界面(见图8)。所获得的数据能够实时的显示和保存到电脑中，方便对试验数据进行对比分析；
[0033]所述的支撑子系统，由支撑基座22、主轴端大支架43、手动变速箱外壳24、输入轴端大支架67、大飞轮轴承座30、主轴端电机支架44、手动变速箱支架45、扭矩传感器支撑
62、轴承支撑座65、输入轴端电机支架57组成,主轴端大支架43、输入轴端大支架67固定在支撑基座22上，手动变速箱外壳24经输入轴端大支架67也固定在支撑基座22上，其它分别固定在主轴端大支架43上；图7为液压站的工作流程图，变频电机81带动油泵88转动，给系统提供稳定的压力。安全溢流阀90设定液压系统的最高压力，确保系统的运行安全。电流放大器92和比例压力阀91可以调整换挡时的换挡力。锁止阀95可以在液压系统无工作压力时锁定活塞杆98的位置，以避免手动变速箱I脱挡。节流阀96可以控制液压油的流速，以调整换挡时的换挡速度。电磁换向阀94通过换向改变液压油的油路，可以实现对手动变速箱I的循环换挡。
[0034]手动变速箱内试验部件同步环16和同步器锥体17的拆装过程如下:①拆下万向传动轴38 依次拆下主轴端法兰37、第一螺栓27、机械密封端盖11、主轴端密封端盖12、圆锥滚子轴承13 ;③拔出手动变速箱的主轴10 ;④取出同步环16和同步器锥体17 ;⑤反之则是同步环16和同步器锥体17的安装过程。
[0035]本发明手动变速箱同步器同步性能评定装置，手动变速箱I的主轴端的大飞轮32模拟整车的转动惯量，主轴端电机28模拟同步环16的转速；手动变速箱输入轴端的小飞轮54模拟离合器从动部分的转动惯量，输入轴端电机58模拟同步器锥体17的转速。采用运动控制卡监测两电机的转速，当两电机的转速达到指定的转速时，一方面运动控制卡使输入轴端电机58输出扭矩为O,以模拟换挡时离合器所处的离合状态,另一方面运动控制卡使主轴端电机28的转速保持不变，以模拟车辆的车速不变。然后运动控制卡给液压站中的电磁换向阀94供电(低挡换高挡循环时左通得电，高挡换低挡时右通得电，高低挡切换时移去限位块后左通得电)进行加压，使手动变速箱I内的同步器锥体17和同步环16在换挡力的作用下接触并对磨。此时同步器锥体17和小飞轮54的转速在摩擦力矩的作用下加速，当其转速与同步环的转速达到一致即同步后，滑套15向前移动并最终挂上挡位。在挂上挡位处的行程开关由常闭状态转变为导通状态，给运动控制卡信号。运动控制卡在收到该信号后，停止对电磁换向阀94供电以卸载换挡力；在延时I?2秒时长后，运动控制卡再给液压站中的电磁换向阀94供电(低挡换高挡循环时右通得电，高挡换低挡循环时左通得电，高低挡切换时移去限位块后右通得电)进行加压，对手动变速箱I进行退挡。当运行到空挡处触碰到行程开关时，该处行程开关由常闭状态转变为导通状态，给运动控制卡信号。运动控制卡在收到该信号后，停止对电磁换向阀94供电以卸载摘挡里。此时判断当前循环换挡次数是否达到了规定的循环换挡次数，若未达到，则启动输入轴端电机58，使同步器锥体17的转速回到初始转速，按上述运行流程再次进行换挡；若达到，则关闭主轴端电机28和输入轴端电机58，结束整个试验。
[0036]本发明所属的换挡子系统由液压站来实现，通过运动控制卡控制电磁换向阀94的油路，可以实现对手动变速箱I的循环换挡；通过调整液压系统的压力，可以改变挂挡时的换挡力；通过在进油路与回油路中设置锁止阀95，可以在液压系统无油压时保证手动变速箱I在挂上挡或处于空挡时不会脱挡；通过在进油路与回油路中设置节流阀96，调整在换挡时的速度；通过行程开关的位置信号对电磁换向阀94进行逻辑通断电控制，使液压站只有在对手动变速箱I进行挂退挡时存在油压，以降低液压站的工作负荷和延长液压站的使用寿命。
[0037]本发明手动变速箱同步器同步性能评定装置，通过运动控制卡和行程开关对两电机进行逻辑控制，当触碰到空挡处行程开关时启动输入轴端电机，当开始进行挂当时关闭输入轴端电机58。这一方面省去了在输入轴端安装离合器，简化了试验台；另一方面避免了手动变速箱I处于挂挡状态时两电机均启动而导致两轴的对扭现象，确保了试验台的安全。
[0038]下面结合具体的实施例对本发明手动变速箱同步器同步性能评定装置实施方式作进一步的描述。
[0039](I)试验条件设定
[0040]①通过调整液压站中电流放大器92的电流控制比例压力阀91出口的工作压力，使换挡时的换挡力为650N ;②通过润滑油温度控制子系统中的温度控制仪表79设定润滑油20的温度为80°C ;③手动变速箱I内所加入牌号为75W-90的润滑油容量为14L ;④设定同步环16的转速为800r/min，同步器锥体17的转速为200r/min ;⑤设定采样频率为IOKHz ;⑥设定总循环换挡次数为6万次。
[0041](2)工作过程
[0042]在测控客户端界面如图8设定试验条件，然后启动试验测控程序。主轴端电机28带动大飞轮32和同步环16转动，输入轴端电机58带动小飞轮54和同步器锥体17转动。当运动控制卡监测到同步环16和同步器锥体17的转速分别达到800r/min和200r/min时，运动控制卡控制主轴端电机28使大飞轮32恒转速，以模拟车辆的行使速度；同时运动控制卡控制输入轴端电机58使其输出扭矩为O,以模拟离合器的离合状态。然后运动控制卡向液压站的电磁换向阀94左通供电，此时液压系统上压，液压油推动活塞杆98以拨动手动变速箱内的滑套15，给同步环16和同步器锥体17施加650N的正压力。当同步环16和同步器锥体17在摩擦力矩的作用在转速达到一致即同步后，滑套15推入同步环16和同步器锥体17的外齿圈上实现挂挡。在挂上挡触碰到该处的行程开关时，运动控制卡停止对电磁换向阀左通供电，液压油缸97内进行卸压，活塞杆98通过锁止阀锁定其位置以避免脱挡。在延时Is稳定其转速后，运动控制卡向液压站的电磁换向阀右通供电，液压系统再次上压，使液压油推动活塞杆98反向拨动手动变速箱内的滑套15，此时同步环16和同步器锥体17脱开进行退挡。当退挡到空挡并触碰到该处的行程开关时，运动控制卡停止对电磁换向阀94右通供电进行卸压，活塞杆98再通过锁止阀95锁定其在空挡的位置。此时测控程序对当前循环换挡次数进行判断，若当前循环换挡次数未达到总设定循环换挡次数，则启动输入轴端电机58，使同步器锥体17和小飞轮54的转速恢复到200r/min，再进行一次换挡试验；若当前循环换挡次数达到总设定循环换挡次数，则关闭主轴端电机28和输入轴端电机58，结束本次试验。
[0043](3)试验结果
[0044]在换挡过程中，数据采集板卡和频率采集板卡对位移传感器35、压力传感器93、扭矩传感器51的信号进行实时高频采集，并利用Visual Studio所开发的测控应用程序把采集到的换挡力、换挡位移、转速、摩擦力矩等试验数据在电脑中进行实时显示与保存。图9为换挡实验过程中所获得的换挡过程参数与时间关系曲线，其中曲线99为换挡力与时间关系曲线，从曲线99可看出，换挡力会突然下降(见图9曲线99的A处)或上升(见图9曲线99的B处)，表明了换挡时存在冲击；曲线100为转速与时间关系曲线，从曲线100可以看出，手动变速箱转速的变化趋势，表明了同步器的同步性能；曲线101为换挡位移与时间关系曲线，从曲线101可看出，换挡位移不变时所经历的时间为同步时间(见图9曲线101的C处)，表明了换挡时的平顺性；102为摩擦力矩与时间关系曲线，从曲线102可以看出，在手动变速箱换挡时摩擦力矩的变化，表明了同步器的摩擦性能。
【权利要求】
1.一种手动变速箱同步器同步性能评定装置，它包括有手动变速箱(1)、主轴端传动装置(2)、主轴端动力源(3)、输入轴端传动装置(4)、输入轴端动力源(5)、润滑油温度控制(6)、换挡执行机构(7)、数据采集子系统(8)、运动控制子系统(9)，及其支撑子系统组成；主轴端动力源(3)和输入轴端动力源(5)为手动变速箱(1)的主轴(10)和输入轴(19)提供动力，主轴端传动装置(2)和输入轴端传动装置(4)将动力传递给手动变速箱的主轴(10)和输入轴(19);运动控制子系统(9)和换挡执行机构(7)用于控制手动变速箱(1)的循环换挡；润滑油温度控制(6)将润滑油加热到模拟手动变速箱的实际工作温度；数据采集子系统(8)用于采集在换挡过程中的换挡力、换挡位移、摩擦力矩、转速；所述的支撑子系统包括支撑基座(22)、主轴端大支架(43)、手动变速箱外壳(24)、输入轴端大支架(67)、大飞轮轴承座(30)、主轴端电机支架(44)、手动变速箱支架(45)、扭矩传感器支撑(62)、轴承支撑座(65)、输入轴端电机支架(57)组成,主轴端大支架(43)、输入轴端大支架(67)固定在支撑基座(22)上，手动变速箱外壳(24)经输入轴端大支架(67)也固定在支撑基座(22)上，其它分别固定在主轴端大支架(43)上，其特征在于: 所述的手动变速箱(1)包括手动变速箱的主轴(10)、机械密封端盖(11)、主轴端密封端盖(12)、圆锥滚子轴承(13)、齿轮(14)、滑套(15)、同步环(16)、同步器锥体(17)、锥轴承(18)、手动变速箱的输入轴(19)、输入轴端密封端盖(21)、定位销(23)、手动变速箱外壳(24)、滚动轴承(25)、定位套(26)、第一螺栓(27)，手动变速箱外壳(24)的右侧装入输入轴(19)，输入轴支撑于圆锥滚子轴承(13)上，用输入轴端密封端盖(21)密封，主轴(10)上依次安装定位套(26)、滚动轴承(25)、齿轮(14)、滑套(15)、同步环(16)、同步器锥体(17)、定位销(23)、锥轴承(18)后 ，从手动变速箱外壳(24)左侧装入，使锥轴承(18)与输入轴(19)的内孔对接，再支撑于圆锥滚子轴承(13)上，用主轴端密封端盖(12)和机械密封端盖(11)进行密封； 所述的主轴端传动装置(2)包括大飞轮(32)、平键(33)、套筒(34)、大飞轮轴(36)、主轴端法兰(37)、万向传动轴(38)、大飞轮轴端法兰(39)、主轴端电机连轴器(42);所述的主轴端动力源(3)包括主轴端电机(28);在主轴(10)端，大飞轮轴(36)上安装大飞轮(32)和大飞轮角接触球轴承(40)后支撑于大飞轮轴承座(30)上，用大飞轮轴承密封端盖(41)进行密封，用第二螺栓(29)进行固定，大飞轮(32)的左端用主轴端电机联轴器(42)与主轴端电机(28)连接，右端用万向传动轴(38)与手动变速箱的主轴(10)连接； 所述的输入轴端传动装置(4)包括手动变速箱的输入轴(19)、内花键轴(46)、输入轴端法兰(47)、过渡轴(50)、轴用角接触球轴承(64)、扭矩传感器联轴器(63)、扭矩传感器(51)、小飞轮联轴器(61)、小飞轮(54)、小飞轮轴(56)、输入轴端电机联轴器(59);所述的输入轴端动力源(5)包括输入轴端电机(58);在手动变速箱的输入轴(19)端，小飞轮轴(56)上安装小飞轮(54)和小飞轮角接触球轴承(55)后支撑于小飞轮轴承座(60)上，小飞轮轴(56)的右端用输入轴端电机联轴器(50)与安装在输入轴端电机支架(57)上的输入轴端电机(58)连接，左端用小飞轮联轴器(61)与安装在扭矩传感器支撑(62)上的扭矩传感器(51)的右端连接；过渡轴(50)在安装轴用角接触球轴承(64)后装配在轴承支撑座(65)上，用第三螺栓(48)固定轴承密封右端盖(49)和轴承密封左端盖(66);过渡轴(50)的右端用扭矩传感器联轴器(63)与扭矩传感器(51)的左端连接，左端通过输入轴端法兰(47)与内花键轴(46)连接，用第四螺栓(68)把手动变速箱支架(45)固定在输入轴端大支架(67)上，然后把手动变速箱(1)安装于手动变速箱支架(45)中，输入轴(19)的外花键插入内花键轴(46)内； 所述的润滑油温度控制(6)包括压力表(70)，三通阀(71)，球形阀(72)，耐高温油管(73)，加热箱(74)，温度传感器(75)，加热棒(76)，耐高温油泵(77)，变频控制器(78)，温度控制仪表(79)，胶管(80)，变频电机(81)，变频电机联轴器(82)，密封圈(83)，法兰(84)，三通管(85)，变径管(86);手动变速箱底部两根耐高温金属管(73)与三通管(85)和变径管(86)连接，另外两根耐高温金属管(73)与加热箱(74)左侧的三通阀(71)和球形阀(72)连接，耐高温油泵(77)的进油口与手动变速箱(1)的底部连接，出油口与加热箱(74)连接，在加热箱内安装加热棒(76)和温度传感器(75)，利用温度传感器(75)给温度控制仪表(79)的信号，温度控制仪表(79)实现对加热棒(76)的通断电控制，实时调整润滑油的温度; 所述的换挡执行机构(7)包括液压油缸(97)、活塞杆(98)、耐高温油泵(77)、变频电机(81)、单向阀(89)、压力传感器(93)、锁止阀(95)、节流阀(96)、电磁换向阀(94)、比例压力阀(91)、电流放大器(92)、安全溢流阀(90);变频电机(81)带动油泵(88)转动，给系统提供稳定的压力，安全溢流阀(90)设定液压系统的最高压力，电流放大器(92)和比例压力阀(91)调整换挡时的换挡力，锁止阀(95)在液压系统无工作压力时锁定活塞杆(98)的位置，以避免手动变速箱(1)脱挡，节流阀(96)控制液压油的流速，调整换挡时的换挡速度，电磁换向阀(94)通过换向改变液压油的油路，实现对手动变速箱(1)的循环换挡； 所述的数据采集子系统(8)包括位移传感器(35)、扭矩传感器(51)、压力传感器(93)、A/D采集板卡、频率采集板卡、电脑；所述的运动控制子系统(9)包括运动控制卡、伺服器、继电器、行程开关；手动变速箱运行时的试验数据利用采集卡对位移传感器(35)、扭矩传感器(51)、压力传感器(93)的信号进行采集，传感器采集的数据，在采用RC滤波技术对其干扰信号进行过滤后，进入到采集卡内，采集卡用Visual Studio语言进行编程，所获得的数据实时显示和保存到电脑中。`
【文档编号】F16H61/38GK103512747SQ201210205747
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月21日 优先权日:2012年6月21日
【发明者】赵巍, 徐万里, 粟斌, 徐曦萌 申请人:中国人民解放军总后勤部油料研究所