【正文】 換檔信號轉(zhuǎn)換為換機械手的執(zhí)行命令。變頻器選用西門子6SE70系列變頻器，該系列變頻器采用交流電機的矢量控制技術(shù)對電機進行控制。 換檔機械手部分是控制部分的執(zhí)行機構(gòu)，機械手根據(jù)PLD發(fā)送的換檔指令完成指定的換檔動作。因為試驗時要達到高轉(zhuǎn)速、高扭矩的工作狀態(tài)，所以機械部分加工精度要高。該系統(tǒng)中電機的性能對整體性能影響很大，因而選用交流變頻電機。以實現(xiàn)對變速器輸出軸的驅(qū)動及轉(zhuǎn)速、扭矩的檢測。 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。因為該系統(tǒng)中變頻器數(shù)量不多、數(shù)據(jù)傳輸量不大，采用RS485總線來實現(xiàn)工控機與變頻器之間的通訊，滿足了實時性要求。目前僅有汽車用液力變扭器臺架試驗方法、汽車機械式變速器臺架試驗方法、汽車用液力變扭器技術(shù)條件, 更沒有建立相應(yīng)的評價指標(biāo)。這些試驗項目的開發(fā)為汽車整車及自動變速器的生產(chǎn)廠家提供了良好的依據(jù), 促進產(chǎn)品質(zhì)量的提高。對于國外來說，美國SWRL公司最新推出的一款全電控機械驅(qū)動方式AMT的換擋執(zhí)行機構(gòu)就是采用了全電系統(tǒng)設(shè)計。臺架試驗同樣也是汽車零配件在開發(fā)設(shè)計中主要的試驗手段，借助臺架試驗對相關(guān)零部件或者總成的各項運行參數(shù)進行測試，通過分析比較從而得出生產(chǎn)的產(chǎn)品是否滿足要求，并為開發(fā)新產(chǎn)品取的必要的技術(shù)數(shù)據(jù)。我們國家也隨著汽車工業(yè)的發(fā)展也建立若干個大型試車場，如湖北襄樊試車場、海南試車場和定遠試車場等。 國內(nèi)外發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀汽車試驗主要分為汽車道路試驗和汽車臺架試驗兩個部分。 因此，下面介紹的試驗臺系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了變速器綜合性能的在線檢測，并詳細敘述了該試驗臺系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及工作原理及其控制軟件的開發(fā)及實現(xiàn)。 21世紀(jì)是汽車工業(yè)飛速發(fā)展的時代，現(xiàn)代先進的技術(shù)和生產(chǎn)方式得到大面積推廣，產(chǎn)品的生產(chǎn)效率大大提高，汽車工業(yè)逐步成為許多國家的支柱產(chǎn)業(yè)，為了控制汽車產(chǎn)品質(zhì)量，提高汽車品質(zhì)，勢必對其總成及零部件提出更高更嚴格的要求。從以上數(shù)據(jù)我們可以看出，手動變速器仍然占有很大份額。因此，人們對變速器的性能要求越來越高。對變速器檢測項目及檢測方法進行了研究，設(shè)計了適合汽車維修企業(yè)使用的變速器試驗臺。因此研制一臺手動汽車變速器試驗臺，就更顯得迫切和需要。研究變速器與發(fā)動機的聯(lián)合工作特性，需要對變速器的性能進行臺架試驗，變速器的維修需要進行故障診斷試驗。前 言 由于發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩與車輛驅(qū)動輪所需的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間存在著矛盾，須設(shè)立傳動系來調(diào)節(jié)發(fā)動機的性能，即通過傳動系改變傳動比，將發(fā)動機的動力傳遞給驅(qū)動車輪，以適應(yīng)外界負荷與道路條件變化的需要。國內(nèi)變速器性能檢測設(shè)備尚處于研究發(fā)展階段。 根據(jù)要求本人設(shè)計了一款汽車變速器性能檢測試驗臺，由于時間倉促和知識水平有限，論文中的錯誤和不足在所難免，請各位老師給予批評指正。汽車變速器性能檢測試驗臺能夠為變速器的性能或故障診斷提供參考數(shù)據(jù)，具有以下功能；提供的動力能模擬變速器在汽車上的使用工況；負載能模擬汽車的道路行駛阻力；能檢測變速器變速器的特性參數(shù)及系統(tǒng)油壓、流量溫度等數(shù)據(jù)。 現(xiàn)在市場上的變速器細分為5類：手動變速器（MT）、自動機械式變速器（AMT）、無級變速器（CVT）、雙離合器變速器（DCT）、和自動變速器（AT），不同的變速器都有各自的優(yōu)勢。為此，我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對新生產(chǎn)和維修后的變速器都要求進行臺架試驗，但目前只有規(guī)模較大的變速器生產(chǎn)廠擁有專業(yè)的變速器試驗臺，而且這些高價格的試驗臺主要依賴進口。但是，原來的生產(chǎn)和試驗方式已經(jīng)顯然不能滿足現(xiàn)代高效率公司生產(chǎn)的需要。目前國內(nèi)的汽車變速器試驗臺自動化程度低、測試過程依賴于測試者的經(jīng)驗。汽車道路試驗在汽車工業(yè)發(fā)展的初期就得到了充分重視，成為汽車設(shè)計所必須依賴的一個方面，并出現(xiàn)一些專業(yè)汽車試驗場。汽車道路試驗一般試驗周期長、成本高，容易受自然條件影響。從某種程度上說，檢測設(shè)備的水平就是其產(chǎn)品質(zhì)量水平的標(biāo)志。這樣的設(shè)計能夠有效避免選檔和換擋時發(fā)生干涉的問題。但是, 國外的這些試驗項目主要是針對變速器的研發(fā)和生產(chǎn), 而對于維修企業(yè)或者變速器翻新企業(yè)來說, 還沒有比較合適的試驗標(biāo)準(zhǔn)來檢測汽車變速器的綜合性能。第2章 總體方案設(shè)計 系統(tǒng)介紹該系統(tǒng)采用雙變頻電機模擬汽車變速器實現(xiàn)工況，從而實現(xiàn)對變速器性能的真實檢測。由于PLC控制穩(wěn)定、可靠，所以自動換檔執(zhí)行機構(gòu)（機械手）采用PLC控制器來實現(xiàn)不同型號變速器的自動換檔動作。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 試驗臺采用組合式結(jié)構(gòu)，其中主要由試驗臺機電部分、換擋機械手部、控制部分組成。上述部件安裝在一塊調(diào)整底板上，方便更換不同品種變速器時做整體平移。該電機能滿足高精度的扭矩、轉(zhuǎn)速控制，而且功率足夠大，可以滿足本系統(tǒng)試驗工況要求。汽車變速器是本系統(tǒng)測試對象，為了使裝卸變速器的時間短，本試驗臺變速器的夾緊松開操作是通過油缸四軸連動壓板來實現(xiàn)的?？刂撇糠忠杂嬎銠C為中心，控制軟件根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)和當(dāng)前工作狀態(tài)控制系統(tǒng)的流程、任務(wù)分配、指令發(fā)送、故障檢測等；通過板卡通訊向PLC機械手發(fā)送換檔控制指令、通過RS485總線變頻器發(fā)送測試所需的轉(zhuǎn)速和加載扭矩信號。矢量控制也叫磁場定向控制。其中包括潤滑油溫控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)。通過采集卡、計算機、打印機進行數(shù)據(jù)采集、處理及打印輸出。系統(tǒng)首先對變速器進行加載,加載電機通過變頻器的扭矩閉環(huán)控制模擬汽車加載,其中驅(qū)動電機通過變頻器的速度閉環(huán)控制模擬汽車的驅(qū)動機構(gòu),這時工控機通過控制變頻器來實現(xiàn)對兩臺交流電機的拖動控制, 以實現(xiàn)加載過程中輸入端電機為恒轉(zhuǎn)速, 加載端電機為恒轉(zhuǎn)矩, 達到為變速箱建立各種穩(wěn)定工況的要求。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)定采取緊急停機或自然停機等相應(yīng)措施。方案二：采用電動機拖動，電機選用普通電機，用同步器變速機構(gòu)傳動，主傳動系統(tǒng)中用同步器進行增速，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)電機進行加載，手動換檔，手動聯(lián)接。下圖為HY7130變速器試驗臺的原理圖。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。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)?。組態(tài)王有豐富的數(shù)據(jù)類型，使用起來特別方便。現(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)。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。 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。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。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。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）。該軟件系統(tǒng)具有連網(wǎng)功能，可以遠程檢測現(xiàn)場工作狀態(tài)，可并入企業(yè)的CIMS系統(tǒng)。應(yīng)用組態(tài)王強大的通訊和過程控制能力，減少了控制程序的開發(fā)時間。通常，動力傳動設(shè)備試驗采用水力測功機、電渦流測功機、磁粉制動器、液壓加載器、機械加載器、直流電機或交流電機作為吸功裝置，也就是人們通常所說的負載。但用水來冷卻，需要消耗大量的水，動力機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；電渦流測功機是機電一體化產(chǎn)品，通過磁場進行制動。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)電機的上網(wǎng)電流來控制原動機的轉(zhuǎn)速和扭矩。 輸入軸離合控制及輸出軸載荷控制整個測試流程中要求對變速器輸出軸施加一定的載荷，且根據(jù)擋位的不同載荷值也不一樣，換擋過程中要進行頻繁的對輸入軸的離合操作。 加載阻力的確定 加載阻力主要是模擬在汽車運行過程中，變速器輸出軸上所受的載荷，所以需要根據(jù)前面所確定的模型將作用在車輪上的行駛阻力，簡化到變速器的輸出軸上。汽車的驅(qū)動力越大，加速性能就越好，爬坡能力也越強。為了便于計算，一般把旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力偶矩轉(zhuǎn)化為平移質(zhì)量的慣性力，以系數(shù)δ 作為計入旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力偶矩后的汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，汽車加速時的阻力為： 式中 δ——汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，δ＞ 1； g ——重力加速度，(kg/m2)； du/dt——行駛加速度，(m/s2)，其余各項阻力計算出。（1）驅(qū)動端電機相當(dāng)于行駛中的汽車發(fā)動機，而加載電機是變速器所受的負載，模擬行駛中汽車的載荷。此時如果將選檔手柄置于低檔，并且將發(fā)動機油門松到最小，汽車慣性經(jīng)驅(qū)動輪、變速器反拖發(fā)動機，驅(qū)動力消耗到發(fā)動機升速上，就是利用發(fā)動的摩擦阻力來制動汽車，使汽車下坡減速，起到輔助制動的作用。物料搬運設(shè)計應(yīng)注意以下幾個原則：（1）系統(tǒng)原則：物料搬運系統(tǒng)是一個系統(tǒng)，必須從提高系統(tǒng)效率的角度來研究和改善各個環(huán)節(jié)和設(shè)備，不能孤立地處理某一個問題，以免使整個系統(tǒng)不協(xié)調(diào)，收不到預(yù)期的效果。（5）環(huán)境保護原則：環(huán)境保護是規(guī)劃設(shè)計現(xiàn)代物料搬運系統(tǒng)必須注意的一個原則，特別是要盡量減小噪音。方案二：采用推式懸掛輸送機。此機構(gòu)可配上輔助裝卸機構(gòu)，如機械手、動力或無動力的軌道、推桿、油缸、翻桿機構(gòu)等，則可使整個裝卸運輸過程自動化。液壓傳動與電氣、 機械等傳動相比較，具有以下的優(yōu)點： （1）液壓傳動裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。 （5）易于實現(xiàn)過載保護。 （2）溫度變化時，液體粘性變化，引起傳動特性的變化。 提高液壓缸效率的措施： （1）密封圈密封 當(dāng)液壓缸采用密封圈密封時，由于基本上杜絕了泄漏，因此容積效率很高，液壓缸的效率近似等于它的機械效率。 液壓缸的選擇 液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的、做直線往復(fù)運動（或擺動運動）的液壓執(zhí)行元件。一般根據(jù)上下料裝置的總體結(jié)構(gòu)、缸的總壓力大小及工作條件的要求來選定?；钊揭簤焊祝钊谶\動的兩個方向上都要求密封，因此缸的內(nèi)表面在全長上均需加工，精度及光潔度要求較高，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，適用于其他輔助機構(gòu)，其行程不受限制。設(shè)計夾具時，工件夾緊方法的確定，是在工件定位基準(zhǔn)、夾具定位機構(gòu)和導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)確定之后進行的，但工件的夾緊同工件的定位和導(dǎo)向裝置是密切聯(lián)系著的，因此在設(shè)計夾具時，這幾個方面應(yīng)當(dāng)同時考慮。設(shè)計夾緊機構(gòu)時，應(yīng)注意滿足以下基本要求：(1)保證加工精度 夾緊機構(gòu)應(yīng)能保證工件可靠地接觸相應(yīng)的定位基面，夾緊后不許破壞工件的正確位置。夾緊工件時，不應(yīng)破壞的已加工表面，也不應(yīng)引起工件過大的變形，夾緊機構(gòu)應(yīng)力求使工件夾緊穩(wěn)定和變形較小。夾緊動作要力求迅速，多壓板夾緊時要力求采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)，以縮短輔助時間。氣動夾緊通常也需要有自鎖環(huán)節(jié)，以保證在壓縮空氣中斷或失壓時，工