汽车变速器性能检测试验台毕业设计说明书

1、前 言 由由于发动动机输出出的转速速和转矩矩与车辆辆驱动轮轮所需的的转速和和转矩之之间存在在着矛盾盾，须设设立传动动系来调调节发动动机的性性能，即即通过传传动系改改变传动动比，将将发动机机的动力力传递给给驱动车车轮，以以适应外外界负荷荷与道路路条件变变化的需需要。车辆行行驶性能能的好坏坏，不仅仅取决于于发动机机，而且且在很大大程度上上还依赖赖于传动动系以及及传动系系与发动动机的匹匹配。变速器是现现代汽车车重要的的组成部部分。研究变变速器与与发动机机的联合合工作特特性，需需要对变变速器的的性能进进行台架架试验，变变速器的的维修需需要进行行故障诊诊断试验验。国内变变速器性性能检测测设备尚尚处于研研

2、究发展展阶段。本文所所设计的的变速器器性能检检测试验验台能够够为变速速器的性性能或故故障诊断断提供参参考数据据，具有有以下功功能：提提供的动动力能模模拟变速速器在汽汽车上的的使用工工况；负负载能模模拟汽车车的道路路行驶阻阻力；能能检测变变速器的的特性参参数及系系统油压压、流量量、温度度等数据据。 随随着汽车车市场的的不断扩扩大，汽汽车行业业对变速速器的需需求不断断增长，对对汽车变变速器的的质量要要求也越越来越高高，这就就要求既既要有高高科技的的加工手手段，又又要有高高质量的的检测设设备，但但目前国国内采用用的检测测手段还还不能全全部满足足现状的的要求，主主要表现现在检测测产品单单一，跟跟不上产

3、产品的变变化，检检测手段段落后，不不能满足足某些指指标的检检测，检检测效率率低，不不能满足足生产需需要。因因此研制制一台手手动汽车车变速器器试验台台，就更更显得迫迫切和需需要。 根根据要求求本人设设计了一一款汽车车变速器器性能检检测试验验台，由由于时间间仓促和和知识水水平有限限，论文文中的错错误和不不足在所所难免，请请各位老老师给予予批评指指正。第1章 汽汽车变速速器试验验台概述述1.1 汽汽车变速速器试验验台资料料调查 变变速器是是现代汽汽车重要要的组成成部分。研研究变速速器与发发动机的的联合工工作特性性，需要要对变速速器性能能进行台台架试验验，变速速器的维维修需要要进行故故障诊断断。对变变

4、速器检检测项目目及检测测方法进进行了研研究，设设计了适适合汽车车维修企企业使用用的变速速器试验验台。汽汽车变速速器性能能检测试试验台能能够为变变速器的的性能或或故障诊诊断提供供参考数数据，具具有以下下功能；提供的的动力能能模拟变变速器在在汽车上上的使用用工况；负载能能模拟汽汽车的道道路行驶驶阻力；能检测测变速器器变速器器的特性性参数及及系统油油压、流流量温度度等数据据。 随随着经济济的飞速速发展与与科技的的进步，我我国汽车车工业发发展十分分迅速，汽汽车保有有量与日日剧增，汽汽车不再再是渴望望不可求求的奢侈侈品，它它已经逐逐渐的进进入百姓姓家中。变变速器作作为汽车车传动总总成的关关键部件件，其性

5、性能的好好坏直接接影响到到汽车的的动力性性、经济济性、可可靠性。因因此，人人们对变变速器的的性能要要求越来来越高。 现现在市场场上的变变速器细细分为55类：手手动变速速器（MMT）、自自动机械械式变速速器（AAMT）、无无级变速速器（CCVT）、双双离合器器变速器器（DCCT）、和和自动变变速器（AAT），不不同的变变速器都都有各自自的优势势。毫无无争议的的说，自自动变速速器是未未来变速速器发展展的一个个重要的的方向。据据测，220133年欧洲洲变速器器市场上上，配备备手动变变速器的的汽车将将占522%，配配备自动动手动变变速器的的将占110%，配配备无级级变速器器的将占占2%，配配备双离离合

6、变速速器的将将占166%，配配备自动动变速器器的将占占20%。从以以上数据据我们可可以看出出，手动动变速器器仍然占占有很大大份额。为为此，我我国相关关标准对对新生产产和维修修后的变变速器都都要求进进行台架架试验，但但目前只只有规模模较大的的变速器器生产厂厂拥有专专业的变变速器试试验台，而而且这些些高价格格的试验验台主要要依赖进进口。这这种状况况造成了了手动变变速器开开发周期期的缓慢慢，使变变速器生生产商在在对产品品修改时时没有一一个固定定的标准准，只能能盲目的的、尝试试性的、试试探性的的修改，对对工时、材材料浪费费严重。为为此，研研制出一一套先进进实用、价价格适中中的变速速器试验验台成为为市场

7、的的迫切需需要。 221世纪纪是汽车车工业飞飞速发展展的时代代，现代代先进的的技术和和生产方方式得到到大面积积推广，产产品的生生产效率率大大提提高，汽汽车工业业逐步成成为许多多国家的的支柱产产业，为为了控制制汽车产产品质量量，提高高汽车品品质，势势必对其其总成及及零部件件提出更更高更严严格的要要求。但但是，原原来的生生产和试试验方式式已经显显然不能能满足现现代高效效率公司司生产的的需要。汽车普遍装备了变速器，变速器维修有一个广阔的市场，设计适应于汽车维修企业的变速器台架性能试验台，将提高自动变速器维修质量，促进行业发展。因此，对汽车手动变速器试验台的研究具有特别重要的意义。 因因此，下下面介绍

8、绍的试验验台系统统，该系系统实现现了变速速器综合合性能的的在线检检测，并详细细叙述了了该试验验台系统统的体系系结构及及工作原原理及其控制制软件的的开发及及实现。目前国国内的汽汽车变速速器试验验台自动动化程度度低、测测试过程程依赖于于测试者者的经验验。该试验台台系统自自动程度度高、测测试多、实时性性强且完完全可靠靠。具体体说来，该该试验台台系统具具有以下下优点：可进行行几种不同同型号变变速器及及其扩展展类型变变速器的的性能测测试；测测试过程程可智能能控制；短时间间内可完完成综合合性能（换换档、加加载、同同步器）测测试；运运行参数数可实时时显示；可进行行故障的的自动检检测、报报警及处处理等。1.2

9、 国国内外发发展趋势势和现状状汽车试验主主要分为为汽车道道路试验验和汽车车台架试试验两个个部分。汽汽车道路路试验在在汽车工工业发展展的初期期就得到到了充分分重视，成成为汽车车设计所所必须依依赖的一一个方面面，并出出现一些些专业汽汽车试验验场。二二次世界界大战以以后，汽汽车实验验技术进进入一个个新的发发展时期期，这一一方面是是由于汽汽车生产产发展的的需要，另另一方面面也是许许多相邻邻工业、相相邻学科科发展和和渗透的的结果。汽汽车空气气动力特特征、车车辆地面面学、车车辆结构构强度与与载荷、车车辆工作作过程等等试验研研究都涉涉及到多多方面的的试验理理论和技技术，如如系统分分析、相相似理论论、误差差理

10、论、数数据随机机处理等等，这些些基础性性的研究究工作有有力地推推动了汽汽车试验验工作的的发展。我我们国家家也随着着汽车工工业的发发展也建建立若干干个大型型试车场场，如湖湖北襄樊樊试车场场、海南南试车场场和定远远试车场场等。汽车道路试试验一般般试验周周期长、成成本高，容容易受自自然条件件影响。因因此开发发相关实实验台架架是技术术发展的的必然趋趋势。随随着电子子技术和和微机控控制技术术的快速速发展，台台架试验验已经成成为汽车车整车及及其部件件各种性性能的主主要试验验手段，在在国内外外无论是是研究单单位还是是制造单单位的研研究水平平越高，其其台架设设备也就就越先进进。台架架试验同同样也是是汽车零零配

11、件在在开发设设计中主主要的试试验手段段，借助助台架试试验对相相关零部部件或者者总成的的各项运运行参数数进行测测试，通通过分析析比较从从而得出出生产的的产品是是否满足足要求，并并为开发发新产品品取的必必要的技技术数据据。从某某种程度度上说，检检测设备备的水平平就是其其产品质质量水平平的标志志。近二十年间间，世界界电子技技术的飞飞速发展展大大加加快了汽汽车技术术的发展展步伐。这这期间，变变速器检检测诊断断技术随随着单子子技术、计计算机技技术、自自动化控控制技术术、传感感技术的的发展而而不断发发展，在在工业发发达国家家，已经经普遍应应用高新新技术改改进和完完善汽车车变速器器检测诊诊断设备备，各种种新

12、型设设备不断断出现，并并向多功功能、小小型化、数数字化、智智能化和和综合化化的方向向发展。对于国外来来说，美美国SWWRL公公司最新新推出的的一款全全电控机机械驱动动方式AAMT的的换挡执执行机构构就是采采用了全全电系统统设计。这这样的设设计能够够有效避避免选档档和换挡挡时发生生干涉的的问题。日本本汽车工工程组织织也有类类似的试试验项目目。此外外, 根根据检索索, 在在美国也也有汽车车变速器器检测试试验方法法获得国国家专利利局授权权, 并并公开转转让。这这些试验验项目的的开发为为汽车整整车及自自动变速速器的生生产厂家家提供了了良好的的依据, 促进进产品质质量的提提高。但但是, 国外的的这些试试

13、验项目目主要是是针对变变速器的的研发和和生产, 而对对于维修修企业或或者变速速器翻新新企业来来说, 还没有有比较合合适的试试验标准准来检测测汽车变变速器的的综合性性能。对于国内来来说，目目前中国国汽车行行业标准准中制定定了许多多汽车零零部件总总成的技技术标准准和试验验方法, 如制制动器、转转向器、机机械变速速器、减减震器等等, 甚甚至细致致到对一一些总成成的部件件, 都都有相关关的规范范标准。而而对于汽汽车手动动变速器器, 由由于起步步较晚, 国内内有能力力生产汽汽车变速速器的多多为合资资企业, 因此此国家尚尚未建立立比较完完整的试试验方法法和技术术标准, 而针针对汽车车变速器器性能的的台架试

14、试验方法法更是屈屈指可数数。目前前仅有汽汽车用液液力变扭扭器台架架试验方方法、汽汽车机械械式变速速器台架架试验方方法、汽汽车用液液力变扭扭器技术术条件, 更没没有建立立相应的的评价指指标。第2章 总总体方案案设计2.1 系系统介绍绍该系统采用用双变频频电机模模拟汽车车变速器器实现工工况，从从而实现现对变速速器性能能的真实实检测。电电机的控控制通过过西门子子6SEE70系系列变频频器来实实现。该该系统变变频器采采用交流流矢量控控制技术术，对大大功率交交流电机机实现了了精确控控制。因因为该系系统中变变频器数数量不多多、数据据传输量量不大，采采用RSS4855总线来来实现工工控机与与变频器器之间的的

15、通讯，满满足了实实时性要要求。由由于PLLC控制制稳定、可可靠，所所以自动动换档执执行机构构（机械械手）采采用PLLC控制制器来实实现不同同型号变变速器的的自动换换档动作作。 22.1.1 系统统要求厂方要求试试验台系系统能够够在线检检测变速速器的综综合性能能，包括括以下试试验：（1）各档档换档试试验；（2）变速速器加载载能力测测试；（3）变速速器操纵纵（同步步器）性性能的测测试；（4）跳档档检测；（5）变速速器的疲疲功寿命命试验；（6）传动动效率试试验。工作性能要要求为：（1）系统统运行稳稳定、安安全可靠靠；（2）测试试数据报报表和测测试及故故障诊断断的界面面友好；（3）台架架试验方方法科学

16、学、规范范，达到到汽车机机械式变变速器台台架试验验方法国国家标准准；（4）在同同一台架架上对不不同种变变速器完完成测试试功能。 22.1.2 系系统体系系结构系统整体结结构如图图3.11所示。 HYPERLINK http:/21/info/images/aet/200305/11a.gif 图3.1 系统结结构图 试试验台采采用组合合式结构构，其中中主要由由试验台台机电部部分、换换挡机械械手部、控控制部分分组成。试验台机电电部分包包括加载载电机、汽汽车变速速器与驱驱动单元元。驱动动单元包包括驱动动变频电电机、惯惯性轮箱箱（用于于模拟实实车工况况的惯性性）、转转速转矩矩传感器器、输入入接盘及及

17、各种安安装支架架和联轴轴器组成成。以实实现对变变速器输输出轴的的驱动及及转速、扭扭矩的检检测。上上述部件件安装在在一块调调整底板板上，方方便更换换不同品品种变速速器时做做整体平平移。试试验台机机电部分分是该系统的最终执执行机构构，完成成将变速速器驱动动到相应应转速和和加载扭扭矩，以以达到特特定测试试工况。机机械部分分包括两两个功率率比较大大的变频频电机和和试验台台架。该该系统中中电机的的性能对对整体性性能影响响很大，因因而选用用交流变变频电机机。该电电机能满满足高精精度的扭扭矩、转转速控制制，而且且功率足足够大，可可以满足足本系统统试验工工况要求求。工作作时，加加载电机机工作在在发电状状态下，

18、能能量回馈馈到电网网，大大大节约了了能源。试试验台架架包括离离合器、传传动机构构和汽车车变速器器。因为为试验时时要达到到高转速速、高扭扭矩的工工作状态态，所以以机械部部分加工工精度要要高。汽汽车变速速器是本本系统测测试对象象，为了了使装卸卸变速器器的时间间短，本本试验台台变速器器的夹紧紧松开操操作是通通过油缸缸四轴连动动压板来来实现的的。机械手换挡挡机构由由执行元元件、中中级操纵纵机构、调调整支架架、控制制系统及及各种连连接件组组成，以以实现换换挡动作作及换挡挡力、换换挡速度度、位移移的控制制与调整整。安装装在机械械手上的的拉压力力传感器器、位移移传感器器实现换换挡力和和换挡位位移的数数据检测

19、测。 换档机械手手部分是是控制部部分的执执行机构构，机械械手根据据PLDD发送的的换档指指令完成成指定的换档档动作。控制部分以以计算机机为中心心，控制制软件根根据现场场数据和和当前工工作状态态控制系系统的流流程、任任务分配、指指令发送送、故障障检测等等；通过过板卡通通讯向PPLC机机械手发发送换档档控制指指令、通通过RSS4855总线变变频器发发送测试试所需的的转速和和加载扭扭矩信号号。控制制部分还还包括变变频器、现现场数据据采集卡卡（PCCL8118L）、PPLC控控制器。变变频器可可以实现现三相交交流异步步电动机机的无级级调速。变变频器选选用西门门子6SSE700系列变变频器，该该系列变变

20、频器采采用交流流电机的的矢量控控制技术术对电机机进行控控制。矢矢量控制制也叫磁磁场定向向控制。它它的基本本思路是是利用dd-q旋旋转坐标标变换，将将定子电电流分成成励磁电电流idd1和转转矩电流流iq11，在调调速过程程中保持持转子磁磁链不变变，即iid1为为常数，此此时交流流电机调调速原理理与直流流电机相相同。现现场数据据采集卡卡将现场场采集的的数据传传输到计计算机。PPLD控控制器根根据计算算机发送送的指令令完成将将换档信信号转换换为换机机械手的的执行命命令。其中包括润润滑油温温控制系系统与电电气控制制系统。润润滑油温温控制系系统由加加热器、冷冷却器、温温控器、温温度传感感器及油油泵、阀阀

21、门等组组成，同同变速器器组成闭闭环系统统，温度度传感器器装在变变速器放放油孔处处，来反反映实际际温度与与设定温温度的差差值，通通过温控控器可对对润滑油油进行加加热或冷冷却的自自动控制制，以满满足实验验过程中中对润滑滑油温的的控制要要求。电电气控制制系统由由控制柜柜、控制制台、触触摸屏、PLC、变频器、计算机、传感器、二次仪表及各系统控制元件组成，控制面板上装有各种开关、指示仪表和指示灯，通过控制面板上的操纵元件进行设置调整和正常自动控制。通过触摸屏可输入各种命令，显示系统状态。通过采集卡、计算机、打印机进行数据采集、处理及打印输出。 22.1.3 系系统工作作原理 本本系统采采用双电电机模拟拟

22、汽车工工况,系统的的检测分分为计算算机自动动检测, 人工工和计算算机结合合的半自自动检测测。自动动检测是是该系统统主要使使用的方方式, 半自动动主要是是用于系系统自身身参数的的调整。自自动检测测又分为为变速器器加载和和变速器器换档两两个过程程, 且且两种过过程交替替进行。系系统首先先对变速速器进行行加载,加载电电机通过过变频器器的扭矩矩闭环控控制模拟拟汽车加加载,其中驱驱动电机机通过变变频器的的速度闭闭环控制制模拟汽汽车的驱驱动机构构,这时工工控机通通过控制制变频器器来实现现对两台台交流电电机的拖拖动控制制, 以以实现加加载过程程中输入入端电机机为恒转转速, 加载端端电机为为恒转矩矩, 达达到

23、为变变速箱建建立各种种稳定工工况的要要求。然然后进行行换档过过程, 这时工工控机通通过板卡卡和PLLC 进进行通信信, 机机械手根根据计算算机发出出的指令令信号完完成对不不同型号号变速器器的换档档动作，从从而能控控制变速速器换档档到指定定档位,此时, 换档档力通过过拉压力力传感器器传送到到工控机机进行采采集。在在换档过过程中, 电机机转速和和转矩的的上升和和下降有有一定的的斜率, 以防防止对变变速器冲冲击过大大。整个个测试过过程中, 转速速、转矩矩、换档档力和档档位等各各种数据据信息分分别在信信号箱和和工控机机显示器器上进行行显示。当当转速大大于额定定转速或或转矩大于额额定转矩矩等情况况发生时

24、时, 通通过声光光报警来来提醒操操作员, 并且且根据预预先设定定采取紧紧急停机机或自然然停机等等相应措措施。在测试试过程中中，控制制软件对对系统的的运行参参数实时时记录显显示，并并对温度度、转速速、扭矩矩、电流流信号等等进行实时时监控，遇遇到故障障自动报报警、自自动分析析。2.2 方方案分析析参考以上的的调查我我对试验验台的设设计方案案如下，专用试试验台设设计我考考虑的基基本原则则是：（1）试验验对象的的运转特特点、要要求达到到的试验验效果，以以便决定定试验台台的结构构形式；（2）充分分考虑试试验对象象实际工工作时的的环境与与运动形形式，尽尽可能在在试验台台上模拟拟出来；（3）具有有足够的的强

25、度和和刚度，以以免由于于试验台台的原因因造成试试验结果果的失真真；（4）加载载方式应应结合实实际，切切实、可可靠，程程序加载载、随机机加载或或激振加加载都是是台架试试验台发发展的趋趋势；（5）自动动记录和和计算机机数据处处理是避避免人为为误差的的一种有有效方式式，实时时处理是是现代试试验尽力力采用的的一种方方式。通过在长春春齿轮厂厂调研和和图书馆馆查阅资资料，并并与老师师共同研研究讨论论，对HHY7-1300变速器器性能检检测试验验台提出出以下两两种设计计方案：方案一：采采用电动动机拖动动，电机机选用高高速电机机，电机机与主传传动系统统用联轴轴器连接接，被检检测变速速器直接接用轴连连接；采采用

26、气动动夹紧，手手动注油油，磁粉粉式加载载器加载载，手动动联接，手手动换档档。方案二：采采用电动动机拖动动，电机机选用普普通电机机，用同同步器变变速机构构传动，主主传动系系统中用用同步器器进行增增速，并并且在主主轴箱内内加离合合器，便便于起动动和停止止；夹紧紧装置采采用气动动夹紧，自自动注放放油，用用直流发发电机进进行加载载，手动动换档，手手动联接接。2.3 确确定方案案方案一的优优点：采采用高速速电动机机和直接接用轴连连接，简简化了试试验台的的结构，且且磁粉式式加载器器体积小小，重量量轻，激激磁功率率小，制制动转矩矩与转动动件的转转速无关关,运转无无噪声，可可以在长长期的滑滑动中运运转，可可以

27、产生生平缓过过渡的转转矩，通通过电流流激磁可可得到精精确的转转矩值，能能在很短短的时间间内重新新产生转转矩等优优点；其其缺点：采用高高速电动动机拖动动，成本本高；采采用手动动注油，效效率低。方案二的优优点：采采用普通通电动机机拖动，降降低了产产品的成成本；采采用自动动注放油油，提高高了自动动化程度度，并且且提高了了工作效效率，特特别是采采用直流流发电机机加载，节节约了能能源，实实现了能能源的回回收和再再利用，且且比磁粉粉加载对对环境的的污染小小得多。通过对两种种方案的的比较，应应选用第第二种方方案。下图为HYY7-1130变变速器试试验台的的原理图图。 图3.5 HY77-1330变速速器试验

28、验台的原原理图第3章 软软件设计计3.1 系系统软件件的开发发与实现现图3.2 软件功功能结构构该系统控制制软件是是基于组组态王66.011二次开开发的、功功能结构构如图33.2所所示。该系统从功功能上完完成了自自动试验验、手动动试验、单单独换档档试验、疲疲劳试验验和效率率试验。计计算机自自动试验验是本系系统的主主要部分分，在这这种状态态下计算算机控制制变速器器的测试试过程，包包括：试试验流程程、试验验过程中中换档顺顺序、各各个档位位的转速速给定、加加载扭矩矩给定、系系统协调调、信号号检测及及处理等等。在自自动试验验控制下下，完成成从空档档到最高高档位的的换档和和加载交交替过程程，接着着完成从

29、从最高档档位降低低到最低低档位的的降档换换档，最最后完成成倒档测测试。手手动试验验是由人人操作手手动操作作台的按按钮完成成的，其其程序主主要完成成监测、报报警功能能。单独独换档是是应厂家家要求对对某一指指定档位位进行试试验。疲疲劳试验验和效率率试验分分别对变变速器的的耐久性性和传动动效率进进行测试试。组态态王6.01有有丰富的的画面制制作系统统，支持持无限色色和二十十四种过过滤色，并并具有丰丰富的图图库和图图库精灵灵、丰富富的动画画连接向向导。利利用组态态王6.01界界面开发发系统可可给各种种控制模模式开发发生动的的界面，非非常形象象、美观观。由于于自动试试验过程程是本软软件系统统的关键键，故

30、以以下仅对对自动试试验进行行讨论。 33.1.1 接接口通讯讯参数组态王与II/O设设备之间间的通讯讯很方便便，主要要通过以以下几种种方式进进行通讯讯：串口口通讯方方式、DDDE方方式、板板卡方式式、网络络节点方方式、人人机接口口方式。组组态王有有丰富的的数据类类型，使使用起来来特别方方便。接接口通讯讯参数如如图3.3所示示计算机计算机板卡现场数据换档档位指令欧姆龙PLC电机转速、扭矩指令变频器图3.3 接口通通讯参数数示意图图计算机通过过检测现现场数据据，根据据任务规规划状态态向PLLC和变变频器发发送相应应的控制制指令。现场数据包包括：变变速器当当前档位位、转速速、扭矩矩、通过过拉压力力传

31、感所所测得的的挂档力力、离合合器开关关信号、变变速器夹夹紧信号号、轴承承温度等等。其中中与PLLC的通通讯利用用组态王王的板卡卡通讯方方式，组组态王与与变频器器通讯采采用组态态王的串串口通讯讯方式，组组态王与与现场数数据通讯讯通过PPCL8818LL扩展板板卡来实实现。现现场数据据用于检检测工作作状态是是否到位位和故障障报警等等，如机机械手是是否换档档到位是是根据现现场采集集的速度度之比和和配方中中的速比比是否一一致来判判断的，而而温度、转转速等指指标又是是故障报报警的依依据。3.2 自自动换档档过程的的实现 33.2.1 自自动换档档过程流流程图自动换档过过程要完完成松开开离合器器、换档档、

32、闭合合离合器器的动作作和定时时加载以以及档位位的自动动更替。由由于松开开离合器器、换档档、闭合合离合器器都是在在电机运运转的情情况下工工作的，因因而每一一动作命令令的发出出都要先先检验其其条件是是否严格格满足以以保证安安全。离离合器松松开的条条件为：电机的的转速必必须在预预设的范范围内；换档的条条件为：必须检检测到离离合器已已松开；离合器器闭合条条件为：换档到到位。如如果条件件不满足足就等待待条件满满足，但但是等待待时间也也是有限限制的，故故采用定定时器计计时的方方法来控控制顺序序动作等等待时间间。当档档位换到到位时，按按该档位位的测试试参数加加载，加加载一段段时间就就可以测测得变速速器的加加

33、载能力力，因而而加载的的定时也也采用定定时器来来完成。加加载计时时完毕，将将进行下下一档位位的测试试，在程程序中进进入换档档准备过过程。在在换档准准备过程程中，当当前档位位标志更更替为下下一个测测试档位位的标志志，档位位参数（变变比、档档位、加加载扭矩矩、加载载转速）更更改为下下一测试试档位的的参数。自自动换档档过程流流程图如如下图3.2.1所示示。 图33.2.1 自自动换档档过程流流程图 33.2.2 基基于组态态王编程程实现自自动档换换过程组态王事件件命令语语言可以以规定在在事件发发生、存存在和消消失时分分别执行行的程序序。离散散变量名名或表达达式都可可以作为为事件。当当该事件件刚刚发发

34、生时，该该单元的的程序只只执行一一次；当当该事件件存在时时，按照照设定的的时间间间隔反复复执行该该单元程程序；当当该事件件消失时时，该单单元程序序只执行行一次。事事件命令令语言存存在时的的循环执执行程序序与普通通程序的的whiile循循环类似似，但不不完全相相同。事事件命令令语言在在事件存存在条件件下可以以控制和和调节系系统循环环执行的的时间，因因而有利利于过程程控制的的定时操操作。事事件命令令语言可可以完成成普通程程序的iif、wwhille条件件，同时时可以达达到定时时功能。而而且工业业控制中中很多都都是通过过离散状状态变更更来激发发程序的的流程。组组态王命命令语言言形式很很适合开开发这种

35、种过程。自动换档过过程建立立了多种种工作状状态：“换换档准备备”、“换换档开始始”、“换换档成功功”、“加加载”、“运运行”、“试试验完成成”等。以以这些工工作状态态和计算算机检测测到的现现场数据据组合构构成不同同的事件件，再以以这些不不同的事事件之间间相互激激发、转转换的逻逻辑关系系实现自自动换档档过程的的逻辑关关系。这里采用了了组态王王事件命命令语言言中事件件存在时时循环的的定时功功能。当当程序进进入定时时器状态态时，采采用计数数器进行行倒计时时，事件件存在时时命令语语言其它它的程序序都处于于不被激激发状态态。在这这种状态态下，通通过设定定计数器器起始计计数值nn和事件件命令语语言存在在时

36、循环环执行一一次的时时间t，可可以设定定定时器器的定时时T（TT=nt）。组态王还具具有配方方功能。在在制造领领域，配配方用来来描述生生产一件件产品所所用的不不同配料料之间的的比例关关系，具具生产过过程中一一些变量量对应的的参数设设定值的的集合。不不同型号号变速器器和不同同档位的的测试参参数（转转速、加加载扭矩矩等）数数据结构构类型是是一致的的，只是是比例关关系不同同，因而而采用配配方功能能比例方方便。该软件系统统具有连连网功能能，可以以远程检检测现场场工作状状态，可可并入企企业的CCIMSS系统。试验台系统统综合了了计算机机、通讯讯、自动动化、电电子、电电气、机机械等方方面知识识，是一一个智

37、能能化的变变速器综综合性能能在线检检测机电电一体化化试验系系统，自自动化程程序度、检检测时间间缩短，大大大降低低了运行行成本、提提高了生生产效率率。制动动电机采采用回馈馈制动，节节约能源源。系统统控制方方法精确确，检测测传感器器精度高高，达到到了很高高的精度度。应用用组态王王强大的的通讯和和过程控控制能力力，减少少了控制制程序的的开发时时间。第4章 局局部方案案设计4.1 加加载装置置设计要在试验台台上准确确进行变变速器性性能测试试、技术术状况检检查和故故障诊断断，就需需要采取取一定的的技术措措施，保保证室内内的测试试条件尽尽可能准准确的模模拟实际际工作条条件。首首要的一一条就是是模拟汽汽车在

38、实实际运行行中受到到的各种种阻力，因因此，需需要选择择合适的的加载方方式。 试试验台的的负载设设备应当当满足试试验时所所需的加加载和转转速范围围，并能能平稳地地、精细细地调节节负荷，模模拟汽车车的行驶驶阻力。通通常，动动力传动动设备试试验采用用水力测测功机、电电涡流测测功机、磁磁粉制动动器、液液压加载载器、机机械加载载器、直直流电机机或交流流电机作作为吸功功装置，也也就是人人们通常常所说的的负载。现现将这几几种常用用的负载载进行分分析比较较以确定定该变速速器试验验台的负负载。 水水力测功功机的工工作原理理是用水水作为制制动介质质，将原原动机输输出的机机械能转转换为热热能，通通过水冷冷却后带带走

39、热量量。是传传统成熟熟的技术术，具有有价格便便宜，首首期投资资少，可可靠性高高的特点点。但用用水来冷冷却，需需要消耗耗大量的的水，动动力机械械输出的的功率不不能回收收，且需需要庞大大的水循循环设施施；反应应速度慢慢，不利利于扭矩矩瞬态控控制；低低速小扭扭矩，只只能制动动，不能能倒拖；电涡流流测功机机是机电电一体化化产品，通通过磁场场进行制制动。制制动器调调节原动动机的载载荷，并并同时把把所吸收收的原动动机功率率转换为为热能，经经水冷却却后带走走热量，所所以电涡涡流测功功机也需需要冷却却水循环环系统；磁粉制制动器以以磁粉为为工作介介质，以以激磁电电流为控控制手段段，达到到控制制制动或传传递转矩矩

40、的目的的。其输输出转矩矩与激磁磁电流呈呈良好的的线性关关系而与与转速或或滑差无无关；直直流电力力测功机机工作原原理是将将直流电电机发出出的直流流电经DDCS 直流调调速系统统逆变为为交流电电，并通通过DCCS 直直流调速速系统调调节电机机的上网网电流来来控制原原动机的的转速和和扭矩；交流电电力测功功机交流流变频加加载技术术是在上上世纪末末逐步发发展起来来的一门门新技术术。其工工作原理理是将交交流电机机发出的的交流电电经变频频器逆变变为直流流电，然然后再逆逆变为交交流电上上网。交交流变频频调速系系统调节节电机的的上网电电流来控控制原动动机的转转速和扭矩。 综上所所述，水水力测功功机、电电涡流测测

41、功机、磁磁粉制动动器价格格相对要要便宜些些，但是是使用这这些负载载装置所所吸收的的能量大大部分不不可重新新利用，会会耗费大大量的能能源。虽虽然直流流测功电电机调速速性能好好，控制制简单，但但直流电电机由于于换向器器的影响响，不能能适用于于高速运运行，因因此在转转速很高高的情况况下，往往往采用用机械减减速装置置，因此此占地面面积大，系系统复杂杂且维修修费用高高。随着对对动力装装置（例例如内燃燃机、变变速器等等）性能能要求的的提高，对对测功机机性能的的要求也也在逐渐渐提高，水水力测功功机和电电涡流测测功机已已很难满满足试验验的要求求。 输输入轴离离合控制制及输出出轴载荷荷控制整整个测试试流程中中要

42、求对对变速器器输出轴轴施加一一定的载载荷，且且根据挡挡位的不不同载荷荷值也不不一样，换换挡过程程中要进进行频繁繁的对输输入轴的的离合操操作。现现存较成成熟的加加载器有有液加载载方式和和电加载载方式，考考虑到系系统的简简洁性，离离合器与与加载器器的控制制方式应应尽量减减少系统统分立设设备的数数量。因此，本本平台根根据工厂厂试验的的实际条条件和本本试验台台的特点点，综合合考虑各各方面的的因素应应选择机机械加载载。该系系统由发发电机、伸伸缩花键键套组成成。 44.1.1 加加载阻力力的确定定 加加载阻力力主要是是模拟在在汽车运运行过程程中，变变速器输输出轴上上所受的的载荷，所所以需要要根据前前面所确

43、确定的模模型将作作用在车车轮上的的行驶阻阻力，简简化到变变速器的的输出轴轴上。经经等效转转换后，则则可得到到作用在在变速器器输出轴轴上的负负载力矩矩M： (1)式中 rr 车轮轮半径，(m)； F作用用在车轮轮上的行行驶阻力力，(N)。 汽汽车的行行驶阻力力主要由由滚动阻阻力、空空气阻力力、坡度度阻力和和加速阻阻力所组组成，表表示为驱驱动力平平衡方程程式： FFt=FFf+FFw+FFi+FFj (22)式中 FFf滚动阻阻力，(N)； Fww空气气阻力，(N)； Fii坡度度阻力，（N）； Fjj加速速阻力，（N）。 当当Fj（Fff+Fww+Fii ）0时，汽汽车能够够在坡道道上正常常起步

44、、匀匀速或加加速行驶驶。汽车车的驱动动力越大大，加速速性能就就越好，爬爬坡能力力也越强强。汽车车加速行行驶时，需需要克服服其质量量加速运运动时的的惯性力力，就是是加速阻阻力。汽汽车的质质量分为为平移质质量和旋旋转质量量两部分分。加速速时，不不仅平移移质量产产生惯性性力，旋旋转质量量也要产产生惯性性力偶矩矩。为了了便于计计算，一一般把旋旋转质量量的惯性性力偶矩矩转化为为平移质质量的惯惯性力，以系系数 作为计计入旋转转质量惯惯性力偶偶矩后的的汽车旋旋转质量量换算系系数，汽车加速时时的阻力力为：式中 汽车车旋转质质量换算算系数， 1； g 重力力加速度度，(kg/m2)； ddu/ddt行驶加加速度

45、，(m/s2)，其余各项阻力计算出。 44.1.2 正正拖与反反拖的实实现在试验台进进行正向向转矩加加载试验验过程中中，驱动动侧电机机处于电电动机状状态，其其供电装装置工作作在整流流状态，将将电网电电能转化化为机械械能，以以驱动被被试变速速器；而而加载侧侧电机处处于发电电机状态态，供电电装置工工作在逆逆变状态态，将机机械能转转化为电电能，通通过变频频调速器器的直流流母线回回馈给驱驱动电机机，形成成电封闭闭加载，能能量使用用效率很很高。在在试验台台进行反反拖试验验时，驱驱动侧电电机处于于发电状状态，加加载侧电电机处于于电动机机状态，整整个试验验系统构构成了能能量封闭闭系统。 (1)正正拖 正正拖

46、传动动路径，如如图4.1.22(1)所示。图4.1.2（11）驱动端电机机相当于于行驶中中的汽车车发动机机，而加加载电机机是变速速器所受受的负载载，模拟拟行驶中中汽车的的载荷。 （22）反拖反拖路径图图，如图图4.11.2（22）所示示。 图44.1.2（22） 当离离合器脱脱开时，加加载电机机带动变变速器以以及离合合器摩擦擦片空转转，驱动动电机不不停机，此此时，相相当于汽汽车驾驶驶员脚踏踏离合器器，使离离合器分分离，进进行挂档档以避免免齿轮产产生冲击击。当离离合器闭闭合时，相相当于发发动机制制动状态态，如汽汽车在下下坡时，因因质量的的分力作作用而加加速，此此时若频频繁地使使用车轮轮制动器器，

47、将会会使其过过热，也也很危险险。此时时如果将将选档手手柄置于于低档，并并且将发发动机油油门松到到最小，汽汽车惯性性经驱动动轮、变变速器反反拖发动动机，驱驱动力消消耗到发发动机升升速上，就就是利用用发动的的摩擦阻阻力来制制动汽车车，使汽汽车下坡坡减速，起起到辅助助制动的的作用。因因此，在在反拖时时，依次次完成变变速器一一档至五五档以及及倒档的的动态换换档性能能的测试试，并模模拟发动动机制动动，进行行反拖试试验。4.2 物物料搬运运装置设设计4.2.11 概述物料搬运是是利用人人力或搬搬运机械械，按要要求将物物料从一一个位置置移动到到另一个个位置，为为实现特特定目的的而进行行的有效效作业的的总称。

48、在在工厂中中，为了了减轻工工人的劳劳动量，物物料搬运运一般采采用自动动化机构构，达到到提高工工作效率率的目的的。物料搬运设设计应注注意以下下几个原原则：（1）系统统原则：物料搬搬运系统统是一个个系统，必必须从提提高系统统效率的的角度来来研究和和改善各各个环节节和设备备，不能能孤立地地处理某某一个问问题，以以免使整整个系统统不协调调，收不不到预期期的效果果。（2）及时时原则：必须按按时按要要求准确确的把机机器运送送到指定定地点。（3）节能能原则：必须以以节省能能源为原原则。（4）经济济原则：要以经经济、实实用作为为评价优优劣的重重要准则则，追求求的目标标是效益益最高，而而不是费费用最省省。（5）

49、环境境保护原原则：环环境保护护是规划划设计现现代物料料搬运系系统必须须注意的的一个原原则，特特别是要要尽量减减小噪音音。 44.2.2方案案提出上下料机构构应采用用自动化化，达到到提高工工作效率率的目的的，减轻轻工人的的劳动强强度。上上下料机机构可采采用多种种方案，达达到自动动化要求求，常用用方案有有如下几几种：方案一：自自动悬挂挂式输送送机。该该机构采采用液压压缸驱动动，使机机械手自自动夹紧紧和松开，并并自动提提升和下下降工件件，采用用电动机机带动蜗蜗杆使蜗蜗轮转动动，从而而使该机机构可旋旋转一个个角度，使使工件放放于工作作台。方案二：采采用推式式悬挂输输送机。这这是一种种自动化化程度较较高

50、的综综合性运运输设备备，其主主要部件件：牵引引元件、滑滑架、轨轨道、承承载小车车、驱动动装置等等。方案三：自自动导向向地面搬搬运车。该该机构采采用自动动导向，无无需驾驶驶员，随随机操作作，车辆辆能沿着着预定的的路线行行驶。此此机构可可配上辅辅助装卸卸机构，如如机械手手、动力力或无动动力的轨轨道、推推杆、油油缸、翻翻杆机构构等，则则可使整整个装卸卸运输过过程自动动化。从从各方面面进行比比较，本本试验台台上下料料机构采采用第一一种方案案。该机机构与装装配线和和变速器器性能试试验台的的布局图图如下图图所示：约860mmm装配线HY7-1130变变速器 上下料料装置 约约9000mm HY7 -130

51、0变速器器性能试试验台图4.1 装配线线和变速速器性能能试验台台的布局局图 机机械手从从装配线线上把变变速器抓抓紧并提提升旋转转1200度角后后放变速速器于试试验台上上该种布布局适合合一个工工人完成成变速器器的上下下料操作作和检测测变速器器的全过过程，达达到精减减人员，提提高工作作效率的的目的。该该机构的的提升用用液压缸缸来实现现。液压压传动与与电气、 机械械等传动动相比较较，具有有以下的的优点： （11）液压压传动装装置的重重量轻、结结构紧凑凑、惯性性小。 （22）能在在很大的的调整范范围内实实现无级级变速。 （33）传递递运动均均匀平稳稳，负载载变化时时速度较较稳定。 （44）操作作简单，

52、便便于实现现自动化化，特别别是电液液联合应应用时，能能够完全全充分发发挥两者者的优点点。 （55）易于于实现过过载保护护。 （66）可实实现低速速的强力力传动，无无需减速速器。 液液压传动动也有其其自身缺缺点：液液压系统统中的漏漏油，影影响运动动平稳性性和正确确性。 （11）因液液体中含含有空气气容易产产生噪声声，并使使低速运运动不平平稳。 （22）温度度变化时时，液体体粘性变变化，引引起传动动特性的的变化。 （33）液压压元件的的配合件件制造精精度要求求较高，加加工工艺艺较困难难。 液液压缸和和其他容容积式液液动机一一样，都都是靠密密封的工工作容积积来传递递力和速速度的液液压缸密密封的好好坏

53、，直直接影响响液压杆杆的工作作性能，因因此密封封是液压压结构组组成中的的一个重重要环节节。为了了设计出出好的液液压缸，在在设计密密封时，应应对密封封提出以以下要求求： （11）密封封件适用用的温度度范围广广； （22）密封封件使用用寿命长长； （33）密封封结构简简单，拆拆装方便便； （44）密封封处的摩摩擦力要要小； （55）在一一定的工工作压力力下，保保证良好好的密封封，使其其泄漏量量为最小小。 提提高液压压缸效率率的措施施： （11）密封封圈密封封 当当液压缸缸采用密密封圈密密封时，由由于基本本上杜绝绝了泄漏漏，因此此容积效效率很高高，液压压缸的效效率近似似等于它它的机械械效率。一一般来

54、说说，工作作压力越越高，液液压缸的的效率越越高。应应该着重重减小静静摩擦力力来提高高启动机机械效率率。 （22）间隙隙密封 对采采用间隙隙密封的的液压缸缸，容积积效率随随工作压压力的提提高和间间隙的增增大而降降低，机机械效率率则恰好好相反。 44.2.3 液液压缸的的选择 液液压缸是是将液压压能转变变为机械械能的、做做直线往往复运动动（或摆摆动运动动）的液液压执行行元件。它它结构简简单、工工作可靠靠。用它它来实现现往复运运动时，可可免去减减速装置置，并且且没有传传动间隙隙，运动动平稳，因因此在各各种机械械的液压压系统中中得到广广泛应用用。 液液压缸部部件通常常可以分分为柱塞塞式、活活塞式和和差

55、动式式三种。一一般根据据上下料料装置的的总体结结构、缸缸的总压压力大小小及工作作条件的的要求来来选定。柱塞式液压压缸，此此结构在在水压机机中应用用最多，广广泛应用用于工作作缸、回回程缸、工工作台移移动缸及及平衡缸缸等处。它它结构简简单，制制造容易易，但只只能正向向作用，反反向运动动则需用用回程缸缸来实现现，故在在此不选选用。差动柱塞式式液压缸缸多用于于回程缸缸，该种种结构多多一处密密封，但但当回程程缸装在在横梁上上时，与与活动横横梁的连连接比较较简单。活塞式液压压缸，活活塞在运运动的两两个方向向上都要要求密封封，因此此缸的内内表面在在全长上上均需加加工，精精度及光光洁度要要求较高高，结构构比较

56、复复杂，适适用于其其他辅助助机构，其其行程不不受限制制。因此通过比比较选用用活塞式式液压缸缸。其结结构如图图4.22.3。1缸底 2弹簧挡挡圈 33套环 4卡环 5活塞 6o型密密封圈7支撑环环 8挡圈 9Y型密密封圈 10缸桶 11管接头头 122导向套套13缸盖盖 144防尘圈圈 155活塞杆杆 166定位螺螺钉 117耳环图4.2.3 活活塞式液液压缸结结构图4.3 夹夹紧机构构设计 44.3.1 夹紧机机构的组组成与选选择夹紧机构是是用以装装夹工件件的一种种装置。其其作用是是将工件件定位，以以使工件件获得相相对于机机床的正正确位置置，并把把工件可可靠的夹夹紧。设计夹具时时，工件夹紧紧方

57、法的的确定，是是在工件定位位基准、夹夹具定位位机构和和导向装装置的结结构确定定之后进进行的，但但工件的的夹紧同同工件的的定位和和导向装装置是密密切联系系着的，因此在在设计夹夹具时，这这几个方方面应当当同时考考虑。在进行夹紧紧机构的的结构设计计之前，必必须首先先确定夹夹紧机构构的下列列主要项项目：夹夹紧力的的作用点点、方向向和大小小；夹紧动动力的种种类；最最合理的夹紧紧结构示示意图及及传动方方式等。其其中夹紧紧力的作作用点和和方向，在在制定机机床方案案进行工工艺分析析时就已已经确定定了，并并且以特特殊的符符号表示示在被加加工零件件工序图图中,以作为为夹具结结构设计计的依据据。设计计时要根根据工件

58、件特点、工工艺方法法、加工工情况(粗、精精加工；单面、多多面加工工等)以及工工件的定位位安装形形式等因因素来选择夹夹紧机构构的形式式。设计夹紧机机构时，应应注意满满足以下基本要求求：(1)保证证加工精精度 夹紧机机构应能能保证工工件可靠靠地接触触相应的的定位基基面，夹夹紧后不不许破坏坏工件的的正确位位置。夹紧后，工工件在加加工过程程中，不不应由于于切削力力的作用而产产生位移移和晃动动。为此此，必须须保证夹夹紧机构构能产生生定够的的夹紧力力，同时时还要求求具有较较高的刚刚性。由由于组合合机床通通常都是是多面多多刀同时时进行加加工，夹夹具往往在较较大的切切削力作用下下工作，提提高夹紧机机构的刚刚性

59、，是十分分重要的的，因此此组合机床夹夹具的夹夹紧螺栓栓、压板板和传动动杠杆等等通常都都比较粗粗大，以保证证其足够够的刚性性。夹紧工件时时，不应应破坏的的已加工表面面，也不不应引起起工件过过大的变变形，夹紧机机构应力力求使工工件夹紧紧稳定和变变形较小小。为此此，应当当正确地地选择夹夹紧部位位和设置置辅助支支承等。当加工刚性性很差的的工件时时，或在精精加工机机床夹具具上，夹夹紧机构构应能保保证夹紧紧力有调调节的可可能性。保证生产产率 夹紧机机构应当当具有适适当的自自动化程程度。夹夹紧动作作要力求求迅速，多压板板夹紧时时要力求求采用联联动夹紧紧机构，以缩短辅助时间。由于组合机机床是适适用于成成批和大

60、量生产产的专用用机床，因因此有条条件采用用比较完完善的夹夹紧机构构和实现现夹紧自自动化。保证工作作可靠一一具有自自锁性能能 夹紧紧机构除除了应当当能产生生足够的的夹紧力力外，通通常 还要求求具有自自锁性能能以保证证它的工工作可靠靠性在自动夹紧紧或用自自动扳手手夹紧的的夹紧机机构中，通通常使其其中间传传动机构构具有自自锁性，以以保证在在撤除夹夹紧动力力后工件仍仍不致于于松开。气动夹紧通通常也需需要有自自锁环节节，以保保证在压压缩空气气中断或或失压时时，工件件在加工工过程中中不致松松开。只只有当切削过过程比较较稳定和和切削力力不大的的情况下，例如在在攻丝机机床上，采采用气动动夹紧才才可以不不带自锁