一种机械变速箱桥总成的疲劳试验装置的制作方法

本发明涉及机械变速箱桥总成的疲劳试验技术领域，具体是一种机械变速箱桥总成的疲劳试验装置。

背景技术：

电动叉车一般多采用机械变速箱桥总成作为动力传递输出系统。机械变速箱桥总成具有结构紧凑、能量损失小等优点，但其一端输入两端输出的结构特点，使其在试验台上自动进行疲劳试验的困难度较大。

在对机械变速箱桥总成进行试验过程中，因无法保证试验台输入转速与输出转速的比值同步，使得机械箱桥总成在进行疲劳试验时常出现内部打齿的现象。同时，被测箱桥的输出两端常因转速不一致，使得被测箱桥常因桥内差速器的存在而导致箱桥的一端输出转速失控而出现“飞车”现象。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机械变速箱桥总成的疲劳试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机械变速箱桥总成的疲劳试验装置，包括分离并成排设置的安装底板与工装底板，

所述工装底板上装有用以装夹被测箱桥的固定工装、与被测箱桥一输出端相连的第一负载单元、以及给被测箱桥提供动力的驱动单元；

所述安装底板上装有与被测箱桥另一输出端相连的第二负载单元；

所述第一负载单元与所述第二负载单元对称设置于被测箱桥的两端，第一负载单元与第二负载单元均包括负载变频电机、减速箱、以及与被测箱桥输出端相连的传动轴；

所述减速箱的输入端通过第一联轴器与传动轴的一端相连、输出端通过第一联轴器与负载变频电机的输入端相连。

具体安装时，首先将被测箱桥通过螺栓等连接件等装夹在固定工装上、且固定工装通过螺栓等连接件固定安装在工装底板上，再将第一负载单元与第二负载单元分别通过动力输出法兰与被测箱桥的两输出端相连，并使得第一负载单元与第二负载单元分别通过螺栓等连接件固定安装在工装底板与安装底板上，进而使得第一负载单元、被测箱桥以及第二负载单元成排设置，驱动单元通过螺栓等连接件固定安装在工装底板上、驱动单元用以给被测箱桥提供工作所需的动力，实现整个机械变速箱桥总成的疲劳试验装置的快速组装；具体使用时，装夹在固定工装上的被测箱桥一输出端与第一负载单元的传动轴通过连接法兰相连、另一输出端与第二负载单元的传动轴通过连接法兰相连，同时，再第一负载单元和第二负载单元中，减速箱的动力输入端通过第一联轴器与传动轴的一端、减速箱的动力输出端通过第一联轴器与变频电机的输入端相连，采用的第一联轴器均为梅花联轴器，保证了减速箱与传动轴、以及减速箱与变频电机之间的连接牢固性与稳定性。

在使用过程中，第一负载单元与第二负载单元均死为被测箱桥提供负载，使得被测箱桥能达到模拟工况下稳定运行的目的；工装底板用以安装固定驱动单元、固定工装以及第一负载单元、安装底板用以安装固定第二负载单元；固定工装起到对被测箱桥的固定和安装作用。另外，在工装底板和安装底板上开设有多个横向滑槽和多个纵向滑槽，驱动单元、第一负载单元、第二负载单元以及固定工装可沿着横向滑槽与纵向滑槽移动，进而使得驱动单元、第一负载单元、第二负载单元等之间的距离能在一定方向与一定范围内进行调节，从而达到疲劳试验装置可适用于多种机械变速箱总成进行疲劳试验的目的，扩大了整个疲劳试验装置的使用范围。

作为本发明进一步的方案：所述固定工装包括对称设置在工装底板上的两固定支架、以及通过连接件装在固定支架顶部的安装压板。

作为本发明进一步的方案：所述固定支架的顶部和所述安装压板的下部分别开设有半圆形开口、且所述固定支架的半圆形开口与所述安装压板的半圆形开口形成用以装夹被测箱桥端部的圆形通孔。

固定工装的两固定支架通过螺栓等连接件固定安装在工装底板上、且安装压板通过螺栓等连接件设置于固定支架的顶部，固定支架顶部的半圆形开口于安装压板下部的半圆形开口配合形成圆形通孔；使用时，将被测箱桥的两端分别卡装在两圆形通孔内，安装压板用以固定被测箱桥的两端，进而实现被测箱桥在固定工装上的固定于安装，使用方便、组装快速。

作为本发明进一步的方案：所述驱动单元与被测箱桥之间还设有动力过渡单元；所述动力过渡单元包括通过连接件固定安装在工装底板上的动力支架、以及转动安装在动力支架上部的动力轴。

作为本发明进一步的方案：所述动力轴的一端为与被测箱桥的动力输入孔配合连接的阶梯轴、另一端与驱动单元的动力输出端相连。

作为本发明进一步的方案：所述驱动单元包括固定安装在工装底板上的驱动底板、设置于驱动底板上部的增速箱、以及驱动变频电机；所述增速箱的输入端通过连接法兰与驱动变频电机动力输出端的驱动轴相连、输出端通过膜片联轴器与动力轴相连。

安装时，动力过渡单元的动力支架以及驱动单元的驱动底板均通过螺栓等连接件固定安装在工装底板上、且驱动单元的增速箱通过螺栓等连接件固定安装在驱动底板上；驱动单元是负责模拟整车上的驱动电机并用以给被测箱桥提供动力；具体使用时，驱动单元的55kw变频电机作为整个试验台的动力源，变频电机的输出端通过梅花联轴器与驱动轴相连、且驱动轴的另一端通过连接法兰与增速箱的输入端相连接。其中，驱动单元的增速箱可适当提高变频电机的转速，进而达到模拟整车实际工况的要求，同时，增速箱的输出端通过膜片联轴器与被测箱桥的动力输入端相连，进而起到将驱动单元的动力传递给被测箱桥，动力传递效果好、组装快速简便。

动力过渡单元的动力轴一端加工为阶梯轴并与被测箱桥的动力输入孔对接配合，采用阶梯轴与被测箱桥动力输入孔进行紧密配合，实现了对被测箱桥的固定与安装，动力传递效果好，进一步提高了模拟整车运行工况的效果。

作为本发明进一步的方案：所述第一负载单元和第二负载单元的负载变频电机与减速箱之间、所述驱动单元的增速箱与驱动变频电机之间均设有轴承组件和测量组件，且所述驱动轴依次横向贯穿于增速箱与驱动变频电机之间的轴承组件与测量组件内、所述传动轴依次横向贯穿于负载变频电机与减速箱之间的轴承组件与测量组件内。

作为本发明进一步的方案：所述测量组件包括通过第一联轴器与增速箱或减速箱的输入端相连的转速转矩传感器、以及固定安装在安装底板或工装底板上的传感器支架；所述转速转矩传感器通过固定件固定安装在传感器支架的上部。

作为本发明进一步的方案：所述负载变频电机或驱动变频电机的下部设有固定安装在安装底板或工装底板上的电机支架、所述增速箱或减速箱的下部设有固定安装在安装底板或工装底板上的箱体底板。

作为本发明进一步的方案：所述轴承组件包括固定安装在安装底板或工装底板上的轴承支架、以及固设于轴承支架上的轴承座组；所述动力轴或驱动轴伸出轴承座组的一端通过第一联轴器与转速转矩传感器的输入端相连。

通过在变频电机与减速箱之间、以及增速箱与变频电机之间均设置轴承组件和测量组件，便于变频电机与减速箱之间的驱动轴、以及增速箱与变频电机之间的动力轴的平稳安装，使用时，驱动轴依次贯穿于变频电机与减速箱之间的轴承组件与测量组件内、动力轴依次贯穿于增速箱与变频电机之间的轴承组件与测量组件内，提高了驱动轴与动力轴安装的便利性，同时，测量组件的转速转矩传感器可实时采集、测量被测箱桥输出的转速和转矩；轴承组件起到了对驱动轴或动力轴的固定与支撑作用，避免驱动轴或动力轴长期处于悬空状态会发生弯曲变形，提高了驱动轴或动力轴的使用寿命、保证了驱动轴或动力轴工作过程中的旋转稳定性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、被测箱桥的两输出端分别放置于固定工装的两固定支架上，并通过固定工装的安装压板将被测箱桥的两输出端装夹固定，使得被测箱桥通过固定工装安装在工装底板上，实现了被测箱桥的快速安装，保证了被测箱桥在进行疲劳试验过程中的稳定性与可靠性；

2、被测箱桥的两输出端分别与装在工装底板上的第一负载单元、装在安装底板上的第二负载单元传动连接，使得整个机械变速箱桥总成在疲劳试验过程中能实现被测箱桥的整车状态模拟，便于对被测箱桥进行疲劳试验；

3、第一负载单元与第二负载单元对称设置于被测箱桥的两输出端，且第一负载单元与第二负载单元的减速箱可将被测箱桥输出的动力进行减速处理，负载变频电机可对被测箱桥施加负载，使得整个被测箱桥在疲劳试验过程中可实现模拟整车状态下的各种工况，组装快速、操作简便；

4、在第一负载单元与第二负载单元的减速箱与传动轴之间设置轴承组件和测量组件，便于传动轴的安装与使用，提高了传动轴安装的便利性；同时，测量组件的转速转矩传感器可实时采集、测量被测箱桥输出的转速转矩，轴承组件可对传动轴进行固定与支撑，避免传动轴长期处于悬空状态发生弯曲变形，提高了传动轴的使用寿命、保证了传动轴的旋转稳定性；

5、疲劳试验过程中，驱动单元的驱动变频电机、增速箱以及转速转矩传感器等配合使用，且驱动单元的动力输出端通过动力过渡单元与被测箱桥的动力输入端相连接，实现给被测箱桥提供足够的动力，保证被测箱桥能顺利的进行疲劳试验、提高了被测箱桥在疲劳试验过程中试验的准确性与可靠性；

6、第一负载单元与第二负载单元的负载变频电机、减速箱、以及转速转矩传感器等配合使用，可根据被测箱桥两端传动轴转速的差别进行微调，使得被测箱桥输入转速与输出转速的比值同步，进而避免机械箱桥总成在进行疲劳试验时出现内部打齿的现象，同时，第一负载单元与第二负载单元可确保被测箱桥的两端输出转速尽量保持一致，避免因被测箱桥内差速器的存在而导致被测箱桥的一端输出转速失控而出现“飞车”现象的产生。

附图说明

图1为本发明机械变速箱桥总成的疲劳试验装置结构图；

图2为本发明驱动单元、动力过渡单元以及装夹在固定工装内的被测箱桥结构图；

图3为本发明驱动单元与动力过渡单元的结构图；

图4为本发明第二负载单元的结构图；

图5为本发明第一负载单元的结构图；

图6为本发明机械变速箱桥总成的进行疲劳试验的原理示意图。

图中：

1-固定工装、11-固定支架、12-安装压板；

2-驱动单元、21-驱动底板、22-增速箱、23-驱动变频电机、

3-第一负载单元、4-第二负载单元、31-负载变频电机、32-减速箱、33-传动轴；

5-动力过渡单元、51-动力支架、52-动力轴；

6-轴承组件、61-轴承支架、62-轴承座组；

7-测量组件、71-转速转矩传感器、72-传感器支架；

81-安装底板、82-工装底板；

91-电机支架、92-箱体底板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种机械变速箱桥总成的疲劳试验装置，包括分离并成排设置的安装底板81与工装底板82，所述工装底板82上装有用以装夹被测箱桥的固定工装1、与被测箱桥一输出端相连的第一负载单元3、以及给被测箱桥提供动力的驱动单元2；所述安装底板81上装有与被测箱桥另一输出端相连的第二负载单元4；所述第一负载单元3与所述第二负载单元4对称设置于被测箱桥的两端，第一负载单元3与第二负载单元4均包括负载变频电机31、减速箱32、以及与被测箱桥输出端相连的传动轴33；所述减速箱32的输入端通过第一联轴器与传动轴33的一端相连、输出端通过第一联轴器与负载变频电机31的输入端相连。

具体安装时，首先将被测箱桥通过螺栓等连接件等装夹在固定工装1上、且固定工装1通过螺栓等连接件固定安装在工装底板82上，再将第一负载单元3与第二负载单元4分别通过动力输出法兰与被测箱桥的两输出端相连，并使得第一负载单元3与第二负载单元4分别通过螺栓等连接件固定安装在工装底板82与安装底板81上，进而使得第一负载单元3、被测箱桥以及第二负载单元4成排设置，驱动单元2通过螺栓等连接件固定安装在工装底板82上、驱动单元2用以给被测箱桥提供工作所需的动力，实现整个机械变速箱桥总成的疲劳试验装置的快速组装；具体使用时，装夹在固定工装1上的被测箱桥一输出端与第一负载单元3的传动轴33通过连接法兰相连、另一输出端与第二负载单元4的传动轴33通过连接法兰相连，同时，再第一负载单元3和第二负载单元4中，减速箱32的动力输入端通过第一联轴器与传动轴33的一端、减速箱32的动力输出端通过第一联轴器与变频电机的输入端相连，采用的第一联轴器均为梅花联轴器，保证了减速箱32与传动轴33、以及减速箱32与变频电机之间的连接牢固性与稳定性。

在使用过程中，第一负载单元3与第二负载单元4均死为被测箱桥提供负载，使得被测箱桥能达到模拟工况下稳定运行的目的；工装底板82用以安装固定驱动单元2、固定工装1以及第一负载单元3、安装底板81用以安装固定第二负载单元4；固定工装1起到对被测箱桥的固定和安装作用。另外，在工装底板82和安装底板81上开设有多个横向滑槽和多个纵向滑槽，驱动单元2、第一负载单元3、第二负载单元4以及固定工装1可沿着横向滑槽与纵向滑槽移动，进而使得驱动单元2、第一负载单元3、第二负载单元4等之间的距离能在一定方向与一定范围内进行调节，从而达到疲劳试验装置可适用于多种机械变速箱总成进行疲劳试验的目的，扩大了整个疲劳试验装置的使用范围。

请参阅图2，所述固定工装1包括对称设置在工装底板上的两固定支架11、以及通过连接件装在固定支架顶部的安装压板12。所述固定支架11的顶部和所述安装压板12的下部分别开设有半圆形开口、且所述固定支架11的半圆形开口与所述安装压板12的半圆形开口形成用以装夹被测箱桥端部的圆形通孔。

固定工装1的两固定支架11通过螺栓等连接件固定安装在工装底板82上、且安装压板12通过螺栓等连接件设置于固定支架11的顶部，固定支架11顶部的半圆形开口于安装压板12下部的半圆形开口配合形成圆形通孔；使用时，将被测箱桥的两端分别卡装在两圆形通孔内，安装压板12用以固定被测箱桥的两端，进而实现被测箱桥在固定工装1上的固定于安装，使用方便、组装快速。

请参阅图3，所述驱动单元2与被测箱桥之间还设有动力过渡单元5；所述动力过渡单元5包括通过连接件固定安装在工装底板上的动力支架51、以及转动安装在动力支架上部的动力轴52。

所述动力轴52的一端为与被测箱桥的动力输入孔配合连接的阶梯轴、另一端与驱动单元2的动力输出端相连。

所述驱动单元2包括固定安装在工装底板上的驱动底板21、设置于驱动底板上部的增速箱22、以及驱动变频电机23；所述增速箱22的输入端通过连接法兰与驱动变频电机23动力输出端的驱动轴相连、输出端通过膜片联轴器与动力轴52相连。

安装时，动力过渡单元5的动力支架51以及驱动单元2的驱动底板21均通过螺栓等连接件固定安装在工装底板82上、且驱动单元2的增速箱22通过螺栓等连接件固定安装在驱动底板21上；驱动单元2是负责模拟整车上的驱动电机并用以给被测箱桥提供动力；具体使用时，驱动单元2的55kw变频电机作为整个试验台的动力源，变频电机的输出端通过梅花联轴器与驱动轴相连、且驱动轴的另一端通过连接法兰与增速箱22的输入端相连接。其中，驱动单元2的增速箱22可适当提高变频电机的转速，进而达到模拟整车实际工况的要求，同时，增速箱22的输出端通过膜片联轴器与被测箱桥的动力输入端相连，进而起到将驱动单元2的动力传递给被测箱桥，动力传递效果好、组装快速简便。

动力过渡单元5的动力轴52一端加工为阶梯轴并与被测箱桥的动力输入孔对接配合，采用阶梯轴与被测箱桥动力输入孔进行紧密配合，实现了对被测箱桥的固定与安装，动力传递效果好，进一步提高了模拟整车运行工况的效果。

请参阅图4-5，所述第一负载单元3和第二负载单元4的负载变频电机31与减速箱32之间、所述驱动单元2的增速箱22与驱动变频电机23之间均设有轴承组件6和测量组件7，且所述驱动轴依次横向贯穿于增速箱22与驱动变频电机23之间的轴承组件6与测量组件7内、所述传动轴33依次横向贯穿于负载变频电机31与减速箱32之间的轴承组件6与测量组件7内。

所述测量组件7包括通过第一联轴器与增速箱或减速箱的输入端相连的转速转矩传感器71、以及固定安装在安装底板或工装底板上的传感器支架72；所述转速转矩传感器71通过固定件固定安装在传感器支架72的上部。

所述负载变频电机31或驱动变频电机23的下部设有固定安装在安装底板或工装底板上的电机支架91、所述增速箱22或减速箱32的下部设有固定安装在安装底板或工装底板上的箱体底板92。

所述轴承组件6包括固定安装在安装底板或工装底板上的轴承支架61、以及固设于轴承支架上的轴承座组62；所述动力轴52或驱动轴伸出轴承座组62的一端通过第一联轴器与转速转矩传感器71的输入端相连。

通过在变频电机与减速箱32之间、以及增速箱22与变频电机之间均设置轴承组件6和测量组件7，便于变频电机与减速箱32之间的驱动轴、以及增速箱22与变频电机之间的动力轴52的平稳安装，使用时，驱动轴依次贯穿于变频电机与减速箱32之间的轴承组件6与测量组件7内、动力轴52依次贯穿于增速箱22与变频电机之间的轴承组件6与测量组件7内，提高了驱动轴与动力轴52安装的便利性，同时，测量组件7的转速转矩传感器71可实时采集、测量被测箱桥输出的转速和转矩；轴承组件6起到了对驱动轴或动力轴52的固定与支撑作用，避免驱动轴或动力轴52长期处于悬空状态会发生弯曲变形，提高了驱动轴或动力轴52的使用寿命、保证了驱动轴或动力轴52工作过程中的旋转稳定性。

请参阅图6，将驱动单元2、第一负载单元3、以及装夹有被测箱桥的固定工装1通过螺栓等连接件固定安装在工装底板82上，并使得驱动单元2通过动力过渡单元5与被测箱桥的动力输入端配合连接，实现驱动单元2对被测箱桥的动力传递，为整个机械变速箱桥总成的疲劳试验装置提供动力；再将第二负载单元4通过螺栓等连接件固定安装在安装底板81上，并使得第一负载单元3与第二负载单元4分别通过连接法兰与装夹在固定工装1上的被测箱桥两输出端相连，使得第一负载单元3、被测箱桥以及第二负载单元4成一排设置，实现整车在不同工况下的工作模拟。

具体使用时，将第一负载单元3的变频电机与plc控制柜的p2端口相连、测量组件7的转速转矩传感器71与plc控制柜的p1端口相连，将第二负载单元4的变频电机与plc控制柜的p6端口相连、测量组件7的转速转矩传感器71与plc控制柜的p4端口相连，第一负载单元3与第二负载单元4的变频电机均为市售的110kw变频电机、转速转矩传感器71均为市售的5000a转速转矩传感器71，将驱动单元2市售的55kw变频电机与plc控制柜的p5端口相连、测量组件7的转速转矩传感器71与plc控制柜的p3端口相连，且在进行疲劳试验时，选用的plc控制柜为市售的zapiac-3控制器，可对被测电桥的转速和扭矩的进行控制，负责为整车用电控系统发出控制指令，进而模拟被测电桥整车状态下的各种工况。

疲劳试验开始时，启动驱动单元2的55kw变频电机，并通过动力过渡单元5实现给被测箱桥提供动力；驱动单元2的变频电机在给被测箱桥提供动力时，驱动单元2测量组件7的转速转矩传感器71实时检测驱动轴的转速转矩信号并将所测得的转速转矩信号反馈给plc控制柜，plc控制柜根据反馈得到的转速转矩信号对驱动单元2变频电机的转速转矩进行控制，使其转速转矩达到整车各个工况的试验需求。与被测箱桥两端相连的第一负载但与第二负载单元4开始工作，第一负载单元3与第二负载单元4的110kw变频电机会被拖动且无负载产生，并且第一负载单元3与第二负载单元4测量组件7的转速转矩传感器71会产生扭矩信号，第一负载单元3与第二负载单元4转速转矩传感器71产生的扭矩信号反馈至plc控制器，使得plc控制器通过控制减速箱32进而实现对110kw变频电机转速转矩的控制，使得第一负载单元3与第二负载单元4的变频电机产生于整车不同工况下的负载扭矩，同时，第一负载单元3与第二负载单元4的两个变频电机会相互协调并保持被测箱桥两端输出的转速保持一致，进而使被测箱桥在进行疲劳试验时能达到模拟不同实际工况的目的。另外，在进行疲劳试验时，驱动单元2的转速转矩传感器71、第一负载单元3的转速转矩传感器71以及第二负载单元4的转速转矩传感器71可实时显示出所测得的转速转矩，进而可以通过测得的驱动轴输入转速转矩与传动轴33输出转速转矩的数值计算出被测箱桥的能力损失率。

在进行疲劳试验过程中，plc控制柜根据被测箱桥两端传动轴33转速转矩的差别，控制第一负载但与第二负载单元4的变频电机进行微调，确保被测箱桥的两端输出转速尽量保持一致，避免因被测箱桥内差速器的存在而导致被测箱桥的一端输出转速失控而出现“飞车”现象的产生，提高了整个机械变速箱桥总成疲劳试验装置在进行疲劳试验过程中的稳定性与安全性。

采用第一负载单元3与第二负载单元4对称的设置在被测箱桥的两端，并且第一负载单元3与第二负载单元4采用转速转矩传感器71、变频电机、减速箱32、以及与被测箱桥相连的传动轴33等，使得整个被测箱桥的组装快速方便、进行疲劳试验时的操作简单、控制精度高，提高了被测箱桥疲劳试验过程中所测得数据的准确性，有利于推广使用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。