【正文】 裝在變速器放油孔處，來反映實際溫度與設(shè)定溫度的差值，通過溫控器可對潤滑油進(jìn)行加熱或冷卻的自動控制，以滿足實驗過程中對潤滑油溫的控制要求。電氣控制系統(tǒng)由控制柜、控制臺、觸摸屏、PLC、變頻器、計算機(jī)、傳感器、二次儀表及各系統(tǒng)控制元件組成，控制面板上裝有各種開關(guān)、指示儀表和指示燈，通過控制面板上的操縱元件進(jìn)行設(shè)置調(diào)整和正常自動控制。通過觸摸屏可輸入各種命令，顯示系統(tǒng)狀態(tài)。通過采集卡、計算機(jī)、打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理及打印輸出。 系統(tǒng)工作原理 本系統(tǒng)采用雙電機(jī)模擬汽車工況,系統(tǒng)的檢測分為計算機(jī)自動檢測, 人工和計算機(jī)結(jié)合的半自動檢測。自動檢測是該系統(tǒng)主要使用的方式, 半自動主要是用于系統(tǒng)自身參數(shù)的調(diào)整。自動檢測又分為變速器加載和變速器換檔兩個過程, 且兩種過程交替進(jìn)行。系統(tǒng)首先對變速器進(jìn)行加載,加載電機(jī)通過變頻器的扭矩閉環(huán)控制模擬汽車加載,其中驅(qū)動電機(jī)通過變頻器的速度閉環(huán)控制模擬汽車的驅(qū)動機(jī)構(gòu),這時工控機(jī)通過控制變頻器來實現(xiàn)對兩臺交流電機(jī)的拖動控制, 以實現(xiàn)加載過程中輸入端電機(jī)為恒轉(zhuǎn)速, 加載端電機(jī)為恒轉(zhuǎn)矩, 達(dá)到為變速箱建立各種穩(wěn)定工況的要求。然后進(jìn)行換檔過程, 這時工控機(jī)通過板卡和PLC 進(jìn)行通信, 機(jī)械手根據(jù)計算機(jī)發(fā)出的指令信號完成對不同型號變速器的換檔動作，從而能控制變速器換檔到指定檔位,此時, 換檔力通過拉壓力傳感器傳送到工控機(jī)進(jìn)行采集。在換檔過程中, 電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的上升和下降有一定的斜率, 以防止對變速器沖擊過大。整個測試過程中, 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、換檔力和檔位等各種數(shù)據(jù)信息分別在信號箱和工控機(jī)顯示器上進(jìn)行顯示。當(dāng)轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)矩等情況發(fā)生時, 通過聲光報警來提醒操作員, 并且根據(jù)預(yù)先設(shè)定采取緊急停機(jī)或自然停機(jī)等相應(yīng)措施。在測試過程中，控制軟件對系統(tǒng)的運行參數(shù)實時記錄顯示，并對溫度、轉(zhuǎn)速、扭矩、電流信號等進(jìn)行實時監(jiān)控，遇到故障自動報警、自動分析。 方案分析參考以上的調(diào)查我對試驗臺的設(shè)計方案如下，專用試驗臺設(shè)計我考慮的基本原則是：（1）試驗對象的運轉(zhuǎn)特點、要求達(dá)到的試驗效果，以便決定試驗臺的結(jié)構(gòu)形式；（2）充分考慮試驗對象實際工作時的環(huán)境與運動形式，盡可能在試驗臺上模擬出來；（3）具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以免由于試驗臺的原因造成試驗結(jié)果的失真；（4）加載方式應(yīng)結(jié)合實際，切實、可靠，程序加載、隨機(jī)加載或激振加載都是臺架試驗臺發(fā)展的趨勢；（5）自動記錄和計算機(jī)數(shù)據(jù)處理是避免人為誤差的一種有效方式，實時處理是現(xiàn)代試驗盡力采用的一種方式。通過在長春齒輪廠調(diào)研和圖書館查閱資料，并與老師共同研究討論，對HY7130變速器性能檢測試驗臺提出以下兩種設(shè)計方案：方案一：采用電動機(jī)拖動，電機(jī)選用高速電機(jī)，電機(jī)與主傳動系統(tǒng)用聯(lián)軸器連接，被檢測變速器直接用軸連接；采用氣動夾緊，手動注油，磁粉式加載器加載，手動聯(lián)接，手動換檔。方案二：采用電動機(jī)拖動，電機(jī)選用普通電機(jī)，用同步器變速機(jī)構(gòu)傳動，主傳動系統(tǒng)中用同步器進(jìn)行增速，并且在主軸箱內(nèi)加離合器，便于起動和停止；夾緊裝置采用氣動夾緊，自動注放油，用直流發(fā)電機(jī)進(jìn)行加載，手動換檔，手動聯(lián)接。 確定方案方案一的優(yōu)點：采用高速電動機(jī)和直接用軸連接，簡化了試驗臺的結(jié)構(gòu)，且磁粉式加載器體積小，重量輕，激磁功率小，制動轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動件的轉(zhuǎn)速無關(guān),運轉(zhuǎn)無噪聲，可以在長期的滑動中運轉(zhuǎn)，可以產(chǎn)生平緩過渡的轉(zhuǎn)矩，通過電流激磁可得到精確的轉(zhuǎn)矩值，能在很短的時間內(nèi)重新產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點；其缺點：采用高速電動機(jī)拖動，成本高；采用手動注油，效率低。方案二的優(yōu)點：采用普通電動機(jī)拖動，降低了產(chǎn)品的成本；采用自動注放油，提高了自動化程度，并且提高了工作效率，特別是采用直流發(fā)電機(jī)加載，節(jié)約了能源，實現(xiàn)了能源的回收和再利用，且比磁粉加載對環(huán)境的污染小得多。通過對兩種方案的比較，應(yīng)選用第二種方案。下圖為HY7130變速器試驗臺的原理圖。 HY7130變速器試驗臺的原理圖第3章 軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件的開發(fā)與實現(xiàn) 軟件功能結(jié)構(gòu)、。該系統(tǒng)從功能上完成了自動試驗、手動試驗、單獨換檔試驗、疲勞試驗和效率試驗。計算機(jī)自動試驗是本系統(tǒng)的主要部分，在這種狀態(tài)下計算機(jī)控制變速器的測試過程，包括：試驗流程、試驗過程中換檔順序、各個檔位的轉(zhuǎn)速給定、加載扭矩給定、系統(tǒng)協(xié)調(diào)、信號檢測及處理等。在自動試驗控制下，完成從空檔到最高檔位的換檔和加載交替過程，接著完成從最高檔位降低到最低檔位的降檔換檔，最后完成倒檔測試。手動試驗是由人操作手動操作臺的按鈕完成的，其程序主要完成監(jiān)測、報警功能。單獨換檔是應(yīng)廠家要求對某一指定檔位進(jìn)行試驗。疲勞試驗和效率試驗分別對變速器的耐久性和傳動效率進(jìn)行測試。，支持無限色和二十四種過濾色，并具有豐富的圖庫和圖庫精靈、豐富的動畫連接向?qū)А?，非常形象、美觀。由于自動試驗過程是本軟件系統(tǒng)的關(guān)鍵，故以下僅對自動試驗進(jìn)行討論。 接口通訊參數(shù)組態(tài)王與I/O設(shè)備之間的通訊很方便，主要通過以下幾種方式進(jìn)行通訊：串口通訊方式、DDE方式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點方式、人機(jī)接口方式。組態(tài)王有豐富的數(shù)據(jù)類型，使用起來特別方便。計算機(jī)板卡現(xiàn)場數(shù)據(jù)換檔檔位指令歐姆龍PLC電機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩指令變頻器 接口通訊參數(shù)示意圖計算機(jī)通過檢測現(xiàn)場數(shù)據(jù)，根據(jù)任務(wù)規(guī)劃狀態(tài)向PLC和變頻器發(fā)送相應(yīng)的控制指令?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)包括：變速器當(dāng)前檔位、轉(zhuǎn)速、扭矩、通過拉壓力傳感所測得的掛檔力、離合器開關(guān)信號、變速器夾緊信號、軸承溫度等。其中與PLC的通訊利用組態(tài)王的板卡通訊方式，組態(tài)王與變頻器通訊采用組態(tài)王的串口通訊方式，組態(tài)王與現(xiàn)場數(shù)據(jù)通訊通過PCL818L擴(kuò)展板卡來實現(xiàn)?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)用于檢測工作狀態(tài)是否到位和故障報警等，如機(jī)械手是否換檔到位是根據(jù)現(xiàn)場采集的速度之比和配方中的速比是否一致來判斷的，而溫度、轉(zhuǎn)速等指標(biāo)又是故障報警的依據(jù)。 自動換檔過程的實現(xiàn) 自動換檔過程流程圖自動換檔過程要完成松開離合器、換檔、閉合離合器的動作和定時加載以及檔位的自動更替。由于松開離合器、換檔、閉合離合器都是在電機(jī)運轉(zhuǎn)的情況下工作的，因而每一動作命令的發(fā)出都要先檢驗其條件是否嚴(yán)格滿足以保證安全。離合器松開的條件為：電機(jī)的轉(zhuǎn)速必須在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)；換檔的條件為：必須檢測到離合器已松開；離合器閉合條件為：換檔到位。如果條件不滿足就等待條件滿足，但是等待時間也是有限制的，故采用定時器計時的方法來控制順序動作等待時間。當(dāng)檔位換到位時，按該檔位的測試參數(shù)加載，加載一段時間就可以測得變速器的加載能力，因而加載的定時也采用定時器來完成。加載計時完畢，將進(jìn)行下一檔位的測試，在程序中進(jìn)入換檔準(zhǔn)備過程。在換檔準(zhǔn)備過程中，當(dāng)前檔位標(biāo)志更替為下一個測試檔位的標(biāo)志，檔位參數(shù)（變比、檔位、加載扭矩、加載轉(zhuǎn)速）更改為下一測試檔位的參數(shù)。 自動換檔過程流程圖 基于組態(tài)王編程實現(xiàn)自動檔換過程組態(tài)王事件命令語言可以規(guī)定在事件發(fā)生、存在和消失時分別執(zhí)行的程序。離散變量名或表達(dá)式都可以作為事件。當(dāng)該事件剛剛發(fā)生時，該單元的程序只執(zhí)行一次；當(dāng)該事件存在時，按照設(shè)定的時間間隔反復(fù)執(zhí)行該單元程序；當(dāng)該事件消失時，該單元程序只執(zhí)行一次。事件命令語言存在時的循環(huán)執(zhí)行程序與普通程序的while循環(huán)類似，但不完全相同。事件命令語言在事件存在條件下可以控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行的時間，因而有利于過程控制的定時操作。事件命令語言可以完成普通程序的if、while條件，同時可以達(dá)到定時功能。而且工業(yè)控制中很多都是通過離散狀態(tài)變更來激發(fā)程序的流程。組態(tài)王命令語言形式很適合開發(fā)這種過程。自動換檔過程建立了多種工作狀態(tài)：“換檔準(zhǔn)備”、“換檔開始”、“換檔成功”、“加載”、“運行”、“試驗完成”等。以這些工作狀態(tài)和計算機(jī)檢測到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)組合構(gòu)成不同的事件，再以這些不同的事件之間相互激發(fā)、轉(zhuǎn)換的邏輯關(guān)系實現(xiàn)自動換檔過程的邏輯關(guān)系。這里采用了組態(tài)王事件命令語言中事件存在時循環(huán)的定時功能。當(dāng)程序進(jìn)入定時器狀態(tài)時，采用計數(shù)器進(jìn)行倒計時，事件存在時命令語言其它的程序都處于不被激發(fā)狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，通過設(shè)定計數(shù)器起始計數(shù)值n和事件命令語言存在時循環(huán)執(zhí)行一次的時間t，可以設(shè)定定時器的定時T（T=nt）。組態(tài)王還具有配方功能。在制造領(lǐng)域，配方用來描述生產(chǎn)一件產(chǎn)品所用的不同配料之間的比例關(guān)系，具生產(chǎn)過程中一些變量對應(yīng)的參數(shù)設(shè)定值的集合。不同型號變速器和不同檔位的測試參數(shù)（轉(zhuǎn)速、加載扭矩等）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型是一致的，只是比例關(guān)系不同，因而采用配方功能比例方便。該軟件系統(tǒng)具有連網(wǎng)功能，可以遠(yuǎn)程檢測現(xiàn)場工作狀態(tài)，可并入企業(yè)的CIMS系統(tǒng)。試驗臺系統(tǒng)綜合了計算機(jī)、通訊、自動化、電子、電氣、機(jī)械等方面知識，是一個智能化的變速器綜合性能在線檢測機(jī)電一體化試驗系統(tǒng)，自動化程序度、檢測時間縮短，大大降低了運行成本、提高了生產(chǎn)效率。制動電機(jī)采用回饋制動，節(jié)約能源。系統(tǒng)控制方法精確，檢測傳感器精度高，達(dá)到了很高的精度。應(yīng)用組態(tài)王強(qiáng)大的通訊和過程控制能力，減少了控制程序的開發(fā)時間。第4章 局部方案設(shè)計 加載裝置設(shè)計要在試驗臺上準(zhǔn)確進(jìn)行變速器性能測試、技術(shù)狀況檢查和故障診斷，就需要采取一定的技術(shù)措施，保證室內(nèi)的測試條件盡可能準(zhǔn)確的模擬實際工作條件。首要的一條就是模擬汽車在實際運行中受到的各種阻力，因此，需要選擇合適的加載方式。 試驗臺的負(fù)載設(shè)備應(yīng)當(dāng)滿足試驗時所需的加載和轉(zhuǎn)速范圍，并能平穩(wěn)地、精細(xì)地調(diào)節(jié)負(fù)荷，模擬汽車的行駛阻力。通常，動力傳動設(shè)備試驗采用水力測功機(jī)、電渦流測功機(jī)、磁粉制動器、液壓加載器、機(jī)械加載器、直流電機(jī)或交流電機(jī)作為吸功裝置，也就是人們通常所說的負(fù)載?，F(xiàn)將這幾種常用的負(fù)載進(jìn)行分析比較以確定該變速器試驗臺的負(fù)載。 水力測功機(jī)的工作原理是用水作為制動介質(zhì)，將原動機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能，通過水冷卻后帶走熱量。是傳統(tǒng)成熟的技術(shù)，具有價格便宜，首期投資少，可靠性高的特點。但用水來冷卻，需要消耗大量的水，動力機(jī)械輸出的功率不能回收，且需要龐大的水循環(huán)設(shè)施；反應(yīng)速度慢，不利于扭矩瞬態(tài)控制；低速小扭矩，只能制動，不能倒拖；電渦流測功機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品，通過磁場進(jìn)行制動。制動器調(diào)節(jié)原動機(jī)的載荷，并同時把所吸收的原動機(jī)功率轉(zhuǎn)換為熱能，經(jīng)水冷卻后帶走熱量，所以電渦流測功機(jī)也需要冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；磁粉制動器以磁粉為工作介質(zhì)，以激磁電流為控制手段，達(dá)到控制制動或傳遞轉(zhuǎn)矩的目的。其輸出轉(zhuǎn)矩與激磁電流呈良好的線性關(guān)系而與轉(zhuǎn)速或滑差無關(guān)；直流電力測功機(jī)工作原理是將直流電機(jī)發(fā)出的直流電經(jīng)DCS 直流調(diào)速系統(tǒng)逆變?yōu)榻涣麟姡⑼ㄟ^DCS 直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)電機(jī)的上網(wǎng)電流來控制原動機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩；交流電力測功機(jī)交流變頻加載技術(shù)是在上世紀(jì)末逐步發(fā)展起來的一門新技術(shù)。其工作原理是將交流電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)變頻器逆變?yōu)橹绷麟?，然后再逆變?yōu)榻涣麟娚暇W(wǎng)。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)電機(jī)的上網(wǎng)電流來控制原動機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩。 綜上所述，水力測功機(jī)、電渦流測功機(jī)、磁粉制動器價格相對要便宜些，但是使用這些負(fù)載裝置所吸