【正文】 換檔信號(hào)轉(zhuǎn)換為換機(jī)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(jī)的矢量控制技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。 換檔機(jī)械手部分是控制部分的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，機(jī)械手根據(jù)PLD發(fā)送的換檔指令完成指定的換檔動(dòng)作。因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)要達(dá)到高轉(zhuǎn)速、高扭矩的工作狀態(tài)，所以機(jī)械部分加工精度要高。該系統(tǒng)中電機(jī)的性能對(duì)整體性能影響很大，因而選用交流變頻電機(jī)。以實(shí)現(xiàn)對(duì)變速器輸出軸的驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)速、扭矩的檢測(cè)。 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵撓到y(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(shí)現(xiàn)工控機(jī)與變頻器之間的通訊，滿足了實(shí)時(shí)性要求。目前僅有汽車用液力變扭器臺(tái)架試驗(yàn)方法、汽車機(jī)械式變速器臺(tái)架試驗(yàn)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(píng)價(jià)指標(biāo)。這些試驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)為汽車整車及自動(dòng)變速器的生產(chǎn)廠家提供了良好的依據(jù), 促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提高。對(duì)于國(guó)外來說，美國(guó)SWRL公司最新推出的一款全電控機(jī)械驅(qū)動(dòng)方式AMT的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是采用了全電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。臺(tái)架試驗(yàn)同樣也是汽車零配件在開發(fā)設(shè)計(jì)中主要的試驗(yàn)手段，借助臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)相關(guān)零部件或者總成的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)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(guó)家也隨著汽車工業(yè)的發(fā)展也建立若干個(gè)大型試車場(chǎng)，如湖北襄樊試車場(chǎng)、海南試車場(chǎng)和定遠(yuǎn)試車場(chǎng)等。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)和現(xiàn)狀汽車試驗(yàn)主要分為汽車道路試驗(yàn)和汽車臺(tái)架試驗(yàn)兩個(gè)部分。 因此，下面介紹的試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了變速器綜合性能的在線檢測(cè)，并詳細(xì)敘述了該試驗(yàn)臺(tái)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(shí)現(xiàn)。 21世紀(jì)是汽車工業(yè)飛速發(fā)展的時(shí)代，現(xiàn)代先進(jìn)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(guó)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(shì)必對(duì)其總成及零部件提出更高更嚴(yán)格的要求。從以上數(shù)據(jù)我們可以看出，手動(dòng)變速器仍然占有很大份額。因此，人們對(duì)變速器的性能要求越來越高。對(duì)變速器檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)方法進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了適合汽車維修企業(yè)使用的變速器試驗(yàn)臺(tái)。因此研制一臺(tái)手動(dòng)汽車變速器試驗(yàn)臺(tái)，就更顯得迫切和需要。研究變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)的聯(lián)合工作特性，需要對(duì)變速器的性能進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，變速器的維修需要進(jìn)行故障診斷試驗(yàn)。前 言 由于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩與車輛驅(qū)動(dòng)輪所需的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間存在著矛盾，須設(shè)立傳動(dòng)系來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，即通過傳動(dòng)系改變傳動(dòng)比，將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給驅(qū)動(dòng)車輪，以適應(yīng)外界負(fù)荷與道路條件變化的需要。國(guó)內(nèi)變速器性能檢測(cè)設(shè)備尚處于研究發(fā)展階段。 根據(jù)要求本人設(shè)計(jì)了一款汽車變速器性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)，由于時(shí)間倉(cāng)促和知識(shí)水平有限，論文中的錯(cuò)誤和不足在所難免，請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。汽車變速器性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)能夠?yàn)樽兯倨鞯男阅芑蚬收显\斷提供參考數(shù)據(jù)，具有以下功能；提供的動(dòng)力能模擬變速器在汽車上的使用工況；負(fù)載能模擬汽車的道路行駛阻力；能檢測(cè)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(chǎng)上的變速器細(xì)分為5類：手動(dòng)變速器（MT）、自動(dòng)機(jī)械式變速器（AMT）、無級(jí)變速器（CVT）、雙離合器變速器（DCT）、和自動(dòng)變速器（AT），不同的變速器都有各自的優(yōu)勢(shì)。為此，我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新生產(chǎn)和維修后的變速器都要求進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，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(yàn)臺(tái)，而且這些高價(jià)格的試驗(yàn)臺(tái)主要依賴進(jìn)口。但是，原來的生產(chǎn)和試驗(yàn)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(guó)內(nèi)的汽車變速器試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)化程度低、測(cè)試過程依賴于測(cè)試者的經(jīng)驗(yàn)。汽車道路試驗(yàn)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(jì)所必須依賴的一個(gè)方面，并出現(xiàn)一些專業(yè)汽車試驗(yàn)場(chǎng)。汽車道路試驗(yàn)一般試驗(yàn)周期長(zhǎng)、成本高，容易受自然條件影響。從某種程度上說，檢測(cè)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(jì)能夠有效避免選檔和換擋時(shí)發(fā)生干涉的問題。但是, 國(guó)外的這些試驗(yàn)項(xiàng)目主要是針對(duì)變速器的研發(fā)和生產(chǎn), 而對(duì)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來檢測(cè)汽車變速器的綜合性能。第2章 總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)介紹該系統(tǒng)采用雙變頻電機(jī)模擬汽車變速器實(shí)現(xiàn)工況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變速器性能的真實(shí)檢測(cè)。由于PLC控制穩(wěn)定、可靠，所以自動(dòng)換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)（機(jī)械手）采用PLC控制器來實(shí)現(xiàn)不同型號(hào)變速器的自動(dòng)換檔動(dòng)作。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 試驗(yàn)臺(tái)采用組合式結(jié)構(gòu)，其中主要由試驗(yàn)臺(tái)機(jī)電部分、換擋機(jī)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(shí)做整體平移。該電機(jī)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(yàn)工況要求。汽車變速器是本系統(tǒng)測(cè)試對(duì)象，為了使裝卸變速器的時(shí)間短，本試驗(yàn)臺(tái)變速器的夾緊松開操作是通過油缸四軸連動(dòng)壓板來實(shí)現(xiàn)的?？刂撇糠忠杂?jì)算機(jī)為中心，控制軟件根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(cè)等；通過板卡通訊向PLC機(jī)械手發(fā)送換檔控制指令、通過RS485總線變頻器發(fā)送測(cè)試所需的轉(zhuǎn)速和加載扭矩信號(hào)。矢量控制也叫磁場(chǎng)定向控制。其中包括潤(rùn)滑油溫控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)。通過采集卡、計(jì)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)首先對(duì)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(dòng)電機(jī)通過變頻器的速度閉環(huán)控制模擬汽車的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),這時(shí)工控機(jī)通過控制變頻器來實(shí)現(xiàn)對(duì)兩臺(tái)交流電機(jī)的拖動(dòng)控制, 以實(shí)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。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(shí), 通過聲光報(bào)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。方案二：采用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)選用普通電機(jī)，用同步器變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，主傳動(dòng)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(dòng)和停止；夾緊裝置采用氣動(dòng)夾緊，自動(dòng)注放油，用直流發(fā)電機(jī)進(jìn)行加載，手動(dòng)換檔，手動(dòng)聯(lián)接。下圖為HY7130變速器試驗(yàn)臺(tái)的原理圖。在自動(dòng)試驗(yàn)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(cè)試。支持無限色和二十四種過濾色，并具有豐富的圖庫(kù)和圖庫(kù)精靈、豐富的動(dòng)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?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)用于檢測(cè)工作狀態(tài)是否到位和故障報(bào)警等，如機(jī)械手是否換檔到位是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(bào)警的依據(jù)。如果條件不滿足就等待條件滿足，但是等待時(shí)間也是有限制的，故采用定時(shí)器計(jì)時(shí)的方法來控制順序動(dòng)作等待時(shí)間。 自動(dòng)換檔過程流程圖 基于組態(tài)王編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檔換過程組態(tài)王事件命令語(yǔ)言可以規(guī)定在事件發(fā)生、存在和消失時(shí)分別執(zhí)行的程序。事件命令語(yǔ)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(shí)間，因而有利于過程控制的定時(shí)操作。自動(dòng)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(yùn)行”、“試驗(yàn)完成”等。在這種狀態(tài)下，通過設(shè)定計(jì)數(shù)器起始計(jì)數(shù)值n和事件命令語(yǔ)言存在時(shí)循環(huán)執(zhí)行一次的時(shí)間t，可以設(shè)定定時(shí)器的定時(shí)T（T=nt）。該軟件系統(tǒng)具有連網(wǎng)功能，可以遠(yuǎn)程檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)，可并入企業(yè)的CIMS系統(tǒng)。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(shí)間。通常，動(dòng)力傳動(dòng)設(shè)備試驗(yàn)采用水力測(cè)功機(jī)、電渦流測(cè)功機(jī)、磁粉制動(dòng)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。但用水來冷卻，需要消耗大量的水，動(dòng)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(dòng)，不能倒拖；電渦流測(cè)功機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品，通過磁場(chǎng)進(jìn)行制動(dòng)。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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩。 輸入軸離合控制及輸出軸載荷控制整個(gè)測(cè)試流程中要求對(duì)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(jìn)行頻繁的對(duì)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(yùn)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(jiǎn)化到變速器的輸出軸上。汽車的驅(qū)動(dòng)力越大，加速性能就越好，爬坡能力也越強(qiáng)。為了便于計(jì)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(jì)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(shí)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(xiàng)阻力計(jì)算出。（1）驅(qū)動(dòng)端電機(jī)相當(dāng)于行駛中的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，而加載電機(jī)是變速器所受的負(fù)載，模擬行駛中汽車的載荷。此時(shí)如果將選檔手柄置于低檔，并且將發(fā)動(dòng)機(jī)油門松到最小，汽車慣性經(jīng)驅(qū)動(dòng)輪、變速器反拖發(fā)動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)力消耗到發(fā)動(dòng)機(jī)升速上，就是利用發(fā)動(dòng)的摩擦阻力來制動(dòng)汽車，使汽車下坡減速，起到輔助制動(dòng)的作用。物料搬運(yùn)設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾個(gè)原則：（1）系統(tǒng)原則：物料搬運(yùn)系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)，必須從提高系統(tǒng)效率的角度來研究和改善各個(gè)環(huán)節(jié)和設(shè)備，不能孤立地處理某一個(gè)問題，以免使整個(gè)系統(tǒng)不協(xié)調(diào)，收不到預(yù)期的效果。（5）環(huán)境保護(hù)原則：環(huán)境保護(hù)是規(guī)劃設(shè)計(jì)現(xiàn)代物料搬運(yùn)系統(tǒng)必須注意的一個(gè)原則，特別是要盡量減小噪音。方案二：采用推式懸掛輸送機(jī)。此機(jī)構(gòu)可配上輔助裝卸機(jī)構(gòu)，如機(jī)械手、動(dòng)力或無動(dòng)力的軌道、推桿、油缸、翻桿機(jī)構(gòu)等，則可使整個(gè)裝卸運(yùn)輸過程自動(dòng)化。液壓傳動(dòng)與電氣、 機(jī)械等傳動(dòng)相比較，具有以下的優(yōu)點(diǎn)： （1）液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。 （5）易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 （2）溫度變化時(shí)，液體粘性變化，引起傳動(dòng)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(shí)，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(jī)械效率。 液壓缸的選擇 液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)）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?，活塞在運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)方向上都要求密封，因此缸的內(nèi)表面在全長(zhǎng)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(jī)構(gòu)，其行程不受限制。設(shè)計(jì)夾具時(shí)，工件夾緊方法的確定，是在工件定位基準(zhǔn)、夾具定位機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)確定之后進(jìn)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(jì)夾具時(shí)，這幾個(gè)方面應(yīng)當(dāng)同時(shí)考慮。設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意滿足以下基本要求：(1)保證加工精度 夾緊機(jī)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(shí)，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(jī)構(gòu)應(yīng)力求使工件夾緊穩(wěn)定和變形較小。夾緊動(dòng)作要力求迅速，多壓板夾緊時(shí)要力求采用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，以縮短輔助時(shí)間。氣動(dòng)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(shí)，工