汽车半轴动态扭矩测试系统的制作方法

1.本发明涉及车轴测试领域，尤其涉及一种汽车半轴动态扭矩测试系统。


背景技术：

2.汽车在研发过程中，半轴扭矩测试是评价汽车可靠性的重要指标，也是评价发动机和电机的重要指标。对汽车半轴扭矩的监测，可以发现异常的工作条件，并且对半轴扭矩测试数据收集和分析，可为故障诊断提供依据，防止轴过载变形、疲劳断裂，从而减少事故发生，保证安全运行。
3.目前半轴扭矩测量环境较差、空间较小，且容易受电磁干扰，具体来说，测量半轴扭矩的方法均使用的是在线滑环式原理，而半轴旋转速度高，在测试时又需要电滑环和轴直接接触，因而会产生较大磨损和明显发热，而且该测试机制需求空间较大，不易安装，由上述原因导致现有的测量半轴动态扭矩的难度较大。


技术实现要素：

4.鉴于上述，本发明旨在提供一种汽车半轴动态扭矩测试系统，以解决目前车辆半轴动态扭矩方式的不足。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种汽车半轴动态扭矩测试系统，其中包括：发动机、变速箱、半轴、应变片、发射单元、外置天线、信号采集装置以及计算机；
7.所述变速箱分别与所述发动机以及所述半轴机械连接，所述应变片以及所述发射单元分别固设于所述半轴上，且所述发射单元分别与所述应变片以及所述外置天线电信号连接；
8.所述发动机用于产生扭矩，并通过所述变速箱将扭矩传递至所述半轴，使所述半轴产生扭转变形；
9.所述应变片用于感应所述扭转变形，并触发所述发射单元的输出电压发生变化；
10.所述发射单元用于将电压变化量通过所述外置天线传递至所述信号采集装置；
11.所述计算机用于在接收到所述信号采集装置发送的所述电压变化量后，根据预先台架标定数据，将电压值转换成扭矩值，得到半轴动态扭矩测试结果。
12.在其中至少一种可能的实现方式中，所述测试系统还包括：信号调理装置，所述信号调理装置分别与所述外置天线以及所述信号采集装置电信号连接，用于调理并转发天线发射信号。
13.在其中至少一种可能的实现方式中，所述应变片粘贴在所述半轴上的预设标记处。
14.在其中至少一种可能的实现方式中，所述应变片的数量为多个，并组成应变片全桥。
15.在其中至少一种可能的实现方式中，多个所述应变片焊接成所述应变片全桥。
16.在其中至少一种可能的实现方式中，所述外置天线采用预先绕制的线圈结构。
17.在其中至少一种可能的实现方式中，所述外置天线固定在车架上的预留区域。
18.在其中至少一种可能的实现方式中，所述信号采集装置通过网线与所述计算机电信号连接。
19.在其中至少一种可能的实现方式中，所述台架标定数据的获得方式包括：
20.将设有发射单元及应变片全桥的半轴安装在台架上，并将线圈式外置天线固定在台架上；
21.按照预设的标定工况，持续采集标定过程中发射单元通过外置天线输出的若干个电压值以及台架提供的若干个扭矩值；
22.将采集到的电压值与扭矩值进行拟合处理，得到表征扭矩与输出电压关系的所述台架标定数据。
23.在其中至少一种可能的实现方式中，所述拟合处理包括采用最小二乘法进行拟合。
24.本发明的主要设计构思在于，摒弃了在线滑环式测试架构，而是基于发动机、变速箱、半轴、应变片、发射单元、外置天线、信号采集装置以及计算机构建全新的测试方案，具体地，变速箱分别与发动机及半轴连接，应变片及发射单元则分别设于半轴上，且发射单元分别与应变片及外置天线电信号连接；发动机产生的扭矩通过变速箱传递至半轴，使半轴产生扭转变形，应变片在感应到扭转变形后使发射单元的输出电压发生变化，外置天线将电压变化量通过信号采集装置发送至计算机，由计算机通过预先台架标定数据，将电压值转换成扭矩值，便可测得半轴动态扭矩。本发明规避了现有测试方式的弊端，为汽车载荷谱的测试和半轴动态扭矩的监测提供可靠支撑，进而为差速器疲劳试验大纲制定提供了有效的测试数据。
附图说明
25.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
26.图1为本发明实施例提供的汽车半轴动态扭矩测试系统的架构示意图。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
28.在展开本发明具体方案之前，首先对本发明设计所基于的原理进行说明：将一个转矩作用在半轴上，半轴会发生变形，而通过试验发现在45
°
和135
°
方向其变形最大，因而可采用下述变形量公式作为基础：
[0029][0030]
其中d、d分别为半轴的内外径，g为半轴的固有属性，由公式可见，变形量与扭矩成
正比例关系，由此考虑采用45
°
角(135
°
角)相交的扭矩电阻应变片测量半轴的变形量，其电阻变化量必然会与变形量成线性关系，并且电阻变化量也会与发射单元的输出电压成线性关系，即半轴扭矩m和发射单元的输出电压vout存在下述关系：
[0031]
m＝kv
out
[0032]
由于，可以在台架上预先标定得到k值，那么根据发射单元的输出电压值，便可以求出半轴扭矩。
[0033]
基于此，本发明提出了一种汽车半轴动态扭矩测试系统的实施例，具体来说，如图1所示，其中包括：发动机1、变速箱2、半轴3、应变片4(电阻式应变片)、发射单元5、外置天线6、信号采集装置7以及计算机8。其中，所述变速箱2分别与所述发动机1以及所述半轴3机械连接(可以理解地，半轴3的外端可机械连接车轮)，所述应变片4以及所述发射单元5分别固设于所述半轴3上，且所述发射单元5分别与所述应变片4以及所述外置天线6电信号连接；
[0034]
发动机1用于产生扭矩，并通过所述变速箱2将扭矩传递至所述半轴3，使所述半轴3产生扭转变形；
[0035]
所述应变片4用于感应所述扭转变形，并触发所述发射单元5的输出电压发生变化；
[0036]
所述发射单元5用于将电压变化量通过所述外置天线6传递至所述信号采集装置7；
[0037]
所述计算机8用于在接收到所述信号采集装置7发送的所述电压变化量后，根据预先台架标定数据，将电压值转换成扭矩值，得到半轴动态扭矩测试结果。
[0038]
进一步地，所述汽车半轴动态扭矩测试系统还包括：信号调理装置9，所述信号调理装置9分别与所述外置天线6以及所述信号采集装置7电信号连接，用于调理天线发射信号。
[0039]
进一步地，所述应变片4粘贴在所述半轴3上的预设标记处。
[0040]
进一步地，所述应变片4的数量为多个，并组成应变片全桥。
[0041]
进一步地，多个所述应变片4焊接成所述应变片全桥。
[0042]
进一步地，所述外置天线6采用预先绕制的线圈结构。
[0043]
进一步地，所述外置天线6固定在车架上的预留区域。
[0044]
进一步地，所述信号采集装置7通过网线与所述计算机8电信号连接。
[0045]
进一步地，所述台架标定数据的获得方式包括：
[0046]
将设有发射单元及应变片全桥的半轴安装在台架上，并将线圈式外置天线固定在台架上；
[0047]
按照预设的标定工况，持续采集标定过程中发射单元的电压值以及台架提供的扭矩值；
[0048]
将采集到的电压值与扭矩值进行拟合处理，得到表征扭矩与输出电压关系的所述台架标定数据(即前文提及的k值)。
[0049]
进一步地，所述拟合处理包括采用最小二乘法进行拟合。
[0050]
综上所述，本发明的主要设计构思在于，摒弃了在线滑环式测试架构，而是基于发动机、变速箱、半轴、应变片、发射单元、外置天线、信号采集装置以及计算机构建全新的测试方案，具体地，变速箱分别与发动机及半轴连接，应变片及发射单元则分别设于半轴上，
且发射单元分别与应变片及外置天线电信号连接；发动机产生的扭矩通过变速箱传递至半轴，使半轴产生扭转变形，应变片在感应到扭转变形后使发射单元的输出电压发生变化，外置天线将电压变化量通过信号采集装置发送至计算机，由计算机通过预先台架标定数据，将电压值转换成扭矩值，便可测得半轴动态扭矩。本发明规避了现有测试方式的弊端，为汽车载荷谱的测试和半轴动态扭矩的监测提供可靠支撑，进而为差速器疲劳试验大纲制定提供了有效的测试数据。
[0051]
本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示单独存在a、同时存在a和b、单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0052]
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。