汽车变速箱试验台架结构设计.docx

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汽车变速箱试验台架结构设计

汽车变速箱试验台架结构设计

中文摘要

本文介绍了汽车变速箱试验台架结构设计。

侧重介绍了试验台的基本组成、各方案的比较、试验方法、机械手换档结构的设计等。

变速箱试验台是一个集机、电、液为一体的设备。

试验台采用组合结构，其台架的机构部分主要包括：

机座、驱动单元、机械手换档机构、被试变速器安装支架、数据采集处理和输出打印系统组成等部分组成。

汽车变速箱的性能试验评价是是汽车变速器研发过程的重要环节。

变速箱综合性能试验台既可以对新型变速箱的设计定型进行考核也可以对定型变速箱出厂进行质量把关，即降低了研发成本、减少了人工劳动强度，也确保了试验的准确性。

本变速箱综合性能试验台可以对汽车变速箱的换档力、换档位移、运行可靠性、换档耐久寿命性能、变速箱同步器寿命等各方面性能进行检验,以保证变速箱质量的设备。

本文对换档机械手进行设计。

机械手要求可以实现任意点的定位控制，可通过计算机对各档位位置信息的自动记录实现手工示教与自动再现，从而进行任意档位间的换档，这种换档机械手功能强，性能好，操作方便，适用范围广。

本文介绍了一种新型气动式换档机械手的工作原理和设计方法。

本文中的变速箱试验台应用了计算机控制技术，对于我国自行开发和研制高性能变速箱具有十分重要的意义。

关键词：

变速箱试验台；同步器；换档机械手；定位控制

Structuraldesignofautomotivegearboxtestrig

ABSTRACT

Whatintroducedinthearticleisthedesignofmechanicalpartfortransmissiontestbench.

Transmissiontestbenchisanintegratedequipmentofmechanical，electricandhydraulictechnologies.Themechanicalpartofthebenchiscomposedofthebase,thedrivepart,pneumaticshiftmanipulator,themountingbracketoftestedtransmission,dateacquisitionandprocessingandtheoutputprintingsystem.

TheperformancetestevaluationoftransmissionisaimportantprocessoftransmissionR&D.Transmissiontestbenchcannotonlyassessthedesignofnewtransmission,butalsomakesurethequalityoftransmission,reducedevelopmentcost,ensuretheaccuracyofthetest.Transmissiontestbenchcantestthetransferefficiency,shiftforce,shiftdisplacement,shiftperformanceandthelifeofsynchronizer.

Nowadays,therearetwotypesofshiftmanipulator:

hydraulicpressuredriveandatmosphericpressuredriveinourcountry,butmanyoriginaltypesofequipmenthavelotsofproblems,suchassimplefunction,adjustmentdifficulties,poorabilitytoadaptandlowdegreeofautomation.

Soweneedtore-designtheshiftmanipulator.Thisarticleintroducestheworkingprincipleanddesignmethodofanewpneumaticshiftmanipulator.

Computercontroltechnologyisappliedinthetransmissiontestbenchwhichhasaextremelysignificancetodevelopourownhighperformancetransmission.

Keywords:

Transmissiontestbench；Synchronizer；Shiftmanipulator；Positioningcontrol.

第四章换档机械手的设计.............................................................................26

附录.........................................................................................................38

第一章绪论

1.1课题背景及项目意义

当今社会，汽车已成为日常生活中不可缺少的一种交通工具，在发达国家，汽车的普及率已达到了很高的程度。

以美国为例，每个家庭平均拥有各种汽车2至3辆。

我国的汽车人均拥有量远远低于发达国家水平。

而随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，对汽车的需求量也会逐渐增大。

正是由于我国巨大的市场和汽车工业对国民经济的巨大推动作用，汽车工业已被国家确定为国民经济的支柱产业，是国家扶持和重点发展的产业之一。

提高我国汽车行业自主研发和自主创新的能力是我国汽车工业在“十一五”期间将重点解决的问题之一。

但是，在整车及零部件开发、性能测试等领域，国内水平与国际汽车工业先进水平相比，尚有很大差距。

并且近年来，国外大量技术含量高、结构新的汽车整车及零部件试验系统已进入中国市场，为了提高国产汽车试验设备的国际竞争力，急需加快这方面的开发力度。

21世纪是汽车工业飞速发展的时代，汽车工业逐步成为许多国家的支柱产业。

为了控制汽车产品质量，提高汽车品质，势必对其总成及零部件提出更高更严格的要求。

变速器是汽车传动系中一个重要总成。

汽车变速器是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置，用于发挥发动机的最佳性能。

变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换档可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。

变速器的发展趋势是越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。

同步器是汽车变速器的重要部件，主要用于汽车行驶中平稳变速换档，操纵轻便灵活，消除冲击噪音和降低汽车油耗。

同时，防止变速箱齿轮的损坏，直接影响变速器寿命。

因此，研制先进的同步器试验系统，对提高汽车试验技术有着重要意义[1][2]。

同时，汽车是一个由许多种零部件组成的复杂的机械系统。

对于产品开发所需的许多技术资料，目前尚不能通过理论计算得到，只能通过试验，因此有人说“汽车是试验出来的”。

国外汽车工业由于发展时间较长，且对试验检测工作十分重视，在资金上给予了巨大的投入，一般都有较为齐全的试验装备。

再加上严格管理和精良的加工设备，与国内形成了较大的差距。

所以，我国汽车厂必须加大对试验检测设备的投入，才能大大缩短同国外同类厂家在试验手段上的差距，有利于我国汽车产品在国内外的竞争能力[3]。

目前，同步器的型式主要有常压式、惯性式和自动增力式三种，其中以惯性式同步器的应用最为广泛[4]。

汽车变速箱同步器试验系统是一套专门对汽车同步器换档结合时的冲击和噪声、换档平顺性、同步器寿命、润滑剂摩擦系数等进行测试的试验设备[5]，它可以实时准确测得换档过程中同步器的各项参数，实现对同步器性能和所使用润滑剂性能的评价，同时在一系列对比性要求严格的试验过程中消除人为因素的影响，提高试验质量和效率。

1.2国内外相关领域现状

变速箱同步器是汽车中的一个重要总成。

变速箱同步器性能和寿命试验是

汽车机械式变速器台架试验的重要项目，该试验台是汽车厂底盘试验室的主要试验设备，在汽车的试验设备中具有重要的地位。

国内外都在加紧对该领域的研发和创新。

1.2.1国外相关领域现状

国外对汽车性能研究的起步较早，对同步器的研究也早已取得了很大进展。

其现在的研究重点在于：

优化成本；提高功率；减小换档力；改善换档舒适性：

减小同步器的宽度，因为其宽度直接影响变速箱的长度。

正是由于对同步器研究的快速发展导致了一批具有很强研发能力的厂家为汽车同步器制造厂商生产相关的试验系统以满足同步器制造厂商对自己所生产同步器的测试要求。

目前，日本的Automax，法国的BIA，德国的Renk等公司均在进行汽车变速箱同步器试验系统的研究，并取得了显著的成果[6]。

图1-1为日本Automax公司的同步器试验台，图1-2为德国Renk公司生产的变速箱同步器试验台。

图1-1日本Automax公司的同步器试验台侧视图

图1-2德国Renk公司的同步器试验台侧视图

他们现在的研究重点在于：

优化成本；提高功率；减小换档力；改善换档舒适性：

减小同步器的宽度。

这些试验台有很多的相似性[7]，如下所示：

（1）均由换档机械手、试验台主体和测控系统组成，其中。

换档机械手的驱动方式分为气压驱动和液压驱动两种：

试验台主体主要由变频电机、惯性轮、传动机构和被测变速箱试验箱组成。

（2）采集的信号主要由换档力、一轴转速、二轴转速和同步扭矩等组成。

通过这些信号的分析即可得到同步器性能的优劣。

1.2.2国内相关领域现状

我国同步器生产厂家的技术比较落后，还处于对国外引进技术的消化阶段。

还没有完全的自主创新能力[8]，这就使得同步器生产厂家对试验手段并不是很重视，也就导致了我国汽车变速箱同步器试验台的研究还处于相对水平较低的状态。

而这结果也对同步器的研究起到了一定的阻碍作用，使得汽车同步器发展比较缓慢。

目前我国一些研究机构开展了汽车变速箱同步器试验系统的理论研究和试验研究。

大体上汽车变速箱同步器试验系统主要由机械、电气和计算机控制三大部分构成。

其中机械部分主要为试验台台架及操作部件[9]。

人们针对不同的试验设备制造各自的机械部分。

驱动部分主要有液压或气压两种执行方式。

在关于电气部分，有些人利用单片机的操作简单、稳定性高及成本低的特点执行电气控制部分。

但是由于变速箱同步器试验系统的要求精确、运行复杂仅依靠单片机控制已经不能满足试验的需要。

现在越来越多的采用计算机测控系统。

通过模块化设计的基础，由主机、通讯控制器及功能子系统构成，可以完成自动控制、信号测量、信号发送、参数预置、工况设定、数据录入、自动报表、绘制曲线等功能。

虽然我国已经有了自己生产的汽车变速箱同步器试验系统，但是这与世界先进水平还存在着一定的差距，需要不断的完善本身质量及功能以满足同步器制造商的要求。

目前，国内只有一些高校和极少的公司企业在对汽车变速箱同步器试验系统进行开发。

对试验系统研究得较为透彻并生产出实际产品的包括东南大学等高校和湘仪动力测试仪器有限公司，北京太工天成测控技术有限公司等企业。

图1-3为东南大学汽车工程学院生产的同步器试验台。

图1-3东南大学的同步器试验台

1.3设计主要内容

本次设计内容为一变速箱试验台，试验台用于对汽车变速箱