【正文】 e Research of Closed Test Platform’s Control for Transmission Candidate： Bai Zhifei Specialty： Vehicle Engineering Class： B0516 Supervisor： Associate Prof. Ji Junling Heilongjiang Institute of Technology 20xx06178。另外一種是采用閉式功率流變速器試驗(yàn)臺(tái)，它的特點(diǎn)是：與開(kāi)式功率流試驗(yàn)臺(tái)相比可以大大節(jié)省動(dòng)力消耗，這對(duì)數(shù)量大，周期長(zhǎng)，大功率的齒輪傳動(dòng)試驗(yàn) 具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)選擇合適的單片機(jī)，傳感器，電動(dòng)機(jī)，變頻器完成控制部分的硬件設(shè)計(jì)，通過(guò) Visual Basic 程序和單片機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)軟件的設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)控制。 Closed text platform。 附錄 C C8051F060 數(shù)據(jù)手冊(cè) (部分 ) .................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。因此，現(xiàn)代汽車(chē)已成為世界經(jīng)濟(jì)與人民生活中不可缺少的一種運(yùn)輸工具。 轎車(chē)方面，我們雖然在 50 年代末期在仿制的基礎(chǔ)上生產(chǎn)了“紅旗”、“上?！迸妻I車(chē)，但至今基本上仍屬于引進(jìn)階段。 通過(guò)使用來(lái)鑒別汽車(chē)的零部件質(zhì)量是最為實(shí)際、有效的，也很客觀。但是我國(guó)室內(nèi)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)水平太低，實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)方法等等方面還有很多不盡人意之處。變速器正是為解決這一矛盾而設(shè)置的，保證變速器具有良黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 好的工作性能，將對(duì)提高汽車(chē)的質(zhì)量和性能起著非常重要的作用。在此領(lǐng)域各國(guó)都在潛心研究，以不斷提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，從而提供更可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為社會(huì)服務(wù)。 (3) 變速器總成噪聲測(cè)定 變速器總成噪聲作為汽車(chē)噪聲的一個(gè)重要組成部分，近幾年已被人們所重視，在《 TB398785標(biāo)準(zhǔn)》中已被列為產(chǎn)品定型的必試項(xiàng)目。我本次進(jìn)行的設(shè)計(jì)是機(jī)械閉式試驗(yàn)臺(tái)效率試驗(yàn)臺(tái)模型搭建與運(yùn)動(dòng)仿真研究，是配合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行包括總體結(jié)構(gòu)、加載機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的運(yùn)動(dòng)過(guò)程仿真及力學(xué)分析。以前，國(guó)內(nèi)外大多將變速箱安裝在工程車(chē)輛上，在工程車(chē)輛的行駛中進(jìn)行試驗(yàn)，或在試驗(yàn)車(chē)特定條件下進(jìn)行道路試驗(yàn)。目前，汽車(chē)變速器試驗(yàn)臺(tái)主要分為傳統(tǒng)變速器性能試驗(yàn)裝置和先進(jìn)變速器性能試驗(yàn)裝置兩種形式。 （ 2）加載裝置 加載裝置種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有： ① 直流電機(jī)或電力測(cè)功機(jī)（作為負(fù)載裝置用時(shí)是發(fā)電機(jī)）； ② 電渦流測(cè)功機(jī)； ③ 水力測(cè)功機(jī)； 其負(fù)荷調(diào)節(jié)較為困難，不易穩(wěn)定，所以在變速器試驗(yàn)臺(tái)中這些年已很少使用了。 （ 4）被試裝置 被試裝置為待試驗(yàn)的汽車(chē)變速箱。這類(lèi)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖 所示： 驅(qū)動(dòng)裝置 傳感器 變速器 傳感器 加載裝置 測(cè)量裝置 控制系統(tǒng) T1 i T2 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 閉式功率流變速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力傳遞路線 它的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作較復(fù)雜，控制繁瑣，通用性差，但是功耗少、投資省，適于疲勞壽命試驗(yàn)。目前已在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)有檔次較高的實(shí)驗(yàn)裝置，但是受到價(jià)格的約束，尚未在一般科研部門(mén)、院校及企業(yè)應(yīng)用。 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 齒輪箱 被試變速器 陪試變速器 齒輪箱 加載裝置 電力網(wǎng) 可控硅整流器 電力測(cè)功器（動(dòng)力用） 被試變速器 陪試變速器 電力測(cè)功器（加載發(fā)電用） 可控硅整流器 電力網(wǎng) 傳動(dòng)軸 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 技術(shù)路線圖 通過(guò) VB做的參數(shù)輸入界面將要控制的電機(jī)參數(shù)輸入到上位機(jī)的串行通迅口， 本設(shè)計(jì) 采用 RS232 的 COM1 口，然后通過(guò) MAX232 芯片將 RS232C 電平轉(zhuǎn)換成 TTL 電 平送到單片機(jī)的串行口， 本設(shè)計(jì) 采用 UART0 口，再由單片機(jī)從接收緩沖器 SUBF0 中讀出數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機(jī)處理后，將電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的 PWM（脈寬調(diào)制信號(hào)）信號(hào)由單片機(jī)的通用 I/O 口送入到變頻器中，由變頻器再輸出對(duì)應(yīng)的頻率來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速功能。 然而長(zhǎng)期以來(lái)，交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速始終是一個(gè)不好解決的難題。 現(xiàn)在流 行的 交流 異歩 電動(dòng)機(jī) 調(diào)速 控制 方法 可分 為兩種 ：變 頻變 壓法VVVF(variable voltage variable frequency)和矢量控制法，前者的原理相對(duì)比較簡(jiǎn)單，有 20 多年比較成熟的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，因此應(yīng)用得較多，目前市場(chǎng)出售的變頻器多數(shù)都是釆用這種控制方法。 由式（ )可知，影響電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的因素有 :電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù) P、轉(zhuǎn)差率 S和電源頻率 f。變頻器由兩部分組成：主電路和控制電路，其中主電路通常采用交─直─交方式， 即先將交流電轉(zhuǎn)變成直流電（整流、濾波）再將直流電轉(zhuǎn)變成頻率可調(diào)的矩形波交流電（逆變）。 380V＝ 513V。 電源指示燈 LP 除了指示電源通斷外，還可以在電源斷開(kāi)時(shí)作為濾波電容 Cr 放電通路和指示。電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)過(guò)程中處于發(fā)電狀態(tài)，由于電路是處在斷開(kāi)情況下，增加的電能無(wú)處釋放 .使電路電壓不斷升高，將會(huì)損壞電路元件。逆變管可以選擇絕緣柵雙極晶體管 IGBT、功率場(chǎng)效應(yīng)管 MOSFEI。當(dāng)逆變開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)， VCE迅速升高， Ic 迅速降低，過(guò)髙增長(zhǎng)率的電壓對(duì)逆變開(kāi)關(guān)管造成危害，所以通過(guò)在逆變開(kāi)關(guān)管兩端并聯(lián)電容 C1～ C6 來(lái)減小電壓增長(zhǎng)率，當(dāng)逆變開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)， VCE迅速降低，而 Ic則迅速升高，并聯(lián)在逆變開(kāi)關(guān)管兩端的電容 C1～ C6由于電壓降低，將通過(guò)逆變開(kāi)關(guān)管放電，這將加速電流 Ic 的增長(zhǎng)率，造成逆變開(kāi)關(guān)管的損壞。 (a) 開(kāi)關(guān)管開(kāi)通波形 (b) 開(kāi)關(guān)管關(guān)斷波形 圖 開(kāi)關(guān)管開(kāi)通與關(guān)斷波形 緩沖電路還有其他形式，圖 給出了另外 3種形式，其中圖 (a〕是交叉式緩沖電路、它避開(kāi)了圖 所示的緩沖電路的缺點(diǎn) .適用于中大功率變頻器；圖 (b)是為了吸收高于直流電壓的電壓尖峰而設(shè)計(jì)的，適用于小功率變器； （ c）是在逆變開(kāi)關(guān)管前面串聯(lián)一個(gè) di/dt 抑制電路 .使緩沖效果更好。并且， T1 與 T T2與 T T3 與 T6 每對(duì)逆變管不能同時(shí)導(dǎo)通。 在 t4 時(shí)間段， T T T6 這 3只逆變管導(dǎo)通，電機(jī)線圈電流的方向是從 Y 到 R 和從 Y 到 B，得到線電壓為－ URY 和 UYR。從圖中可以看出，三者之間互差 120o，它們的幅值是 U。 其中定子電流 I＝ I1＋ I2 () T4 T1 T2 T5 T6 T3 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 逆變輸出線電壓波形 分成兩部分：少部分（ I1）用于建立主磁場(chǎng)磁通 Φ ，大部分（ I2）用于產(chǎn)生電磁力帶動(dòng)機(jī)械負(fù)載。 為了解決機(jī)械特性下降的問(wèn)題，一種解決方案是設(shè)法維持磁通量恒定不變，即設(shè)法使 E/f=KΦ= 常數(shù) () 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 這就要求，當(dāng)電動(dòng)機(jī)凋速改變電源頻率 f 時(shí)， E也應(yīng)該作相應(yīng)的變化 ,來(lái)維持它們的比值不變。 如果頻率從 f 調(diào)到 fx，則電壓 U 也要調(diào)到 Ux。 電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間原理 要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間用單片機(jī)很易做到，但本設(shè)計(jì)采用上下位機(jī)的結(jié)構(gòu)，故用上位機(jī)來(lái)控制會(huì)更簡(jiǎn)單，在 VB 參數(shù)輸入界面中設(shè)置一定時(shí)器， VB 中自帶一定時(shí)器Timer，但只能定時(shí)約一分鐘，先將 Timer 的 Interval 屬性設(shè)為 60000（即為 1分鐘），每次在進(jìn)入中斷時(shí)，讓 自加一，這樣就能實(shí)現(xiàn)任意分鐘的定時(shí)，在時(shí)間到了預(yù)定時(shí)間時(shí)，觸發(fā)一信號(hào)，再將此信號(hào)通過(guò)串口發(fā)送 到單片機(jī)，單片機(jī)收到信號(hào)后便停止工作。 電動(dòng)機(jī)的選擇 此實(shí)驗(yàn)臺(tái)的物理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 。 179。 ＝ 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 選用電機(jī)型號(hào)為： Y160M－ 4，性能參數(shù)見(jiàn)表 。故電機(jī)選型正確。 (3) 兩個(gè) 12 位 DAC 可用定時(shí)器觸發(fā)同步輸出，用于產(chǎn)生無(wú)抖動(dòng)波形。 (4) 符合 邊界掃描標(biāo)準(zhǔn)； (5) 完全的開(kāi)發(fā)套件。 時(shí)鐘源 (1) 內(nèi)部校準(zhǔn)的可編程振蕩器： 3 ~ ； (2) 外部振蕩器：晶體、 RC、 C 或外部時(shí)鐘。 C。 制動(dòng)電阻與制動(dòng)單元接線端： 15KW 以下的 G7 系列變頻器內(nèi)部已經(jīng)配置了制動(dòng)單元。 通信接口輸入端：從 R＋、 R－、 S＋、 S－輸入。 編碼器輸入端 從插件 PG－ B2 輸入。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 JN338 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器采用了兩組特殊環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器以實(shí)現(xiàn)電源的輸入及轉(zhuǎn)矩信號(hào)的輸出，從而解決了旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中 ,能源及信號(hào)如何可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與 靜止部分之間傳遞的問(wèn)題，該傳感器同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的測(cè)量，從而可方便的根 據(jù)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速測(cè)量值計(jì)算出軸輸出功率。將該應(yīng)變信號(hào)放大后，經(jīng)過(guò)壓 /頻轉(zhuǎn)換，變成與扭應(yīng)變成正比的頻率信號(hào)。在一段特制的彈性軸上粘貼專(zhuān)用的測(cè)扭應(yīng)變片并組成電橋，即為基礎(chǔ)扭矩傳感器。 (2) 轉(zhuǎn)矩測(cè)量原理 轉(zhuǎn)矩傳感器電路部分的工作原理如下： 由外部電源向傳感器提供177。 的精密直流電源電壓，該電源既作為應(yīng)變電橋電源，又作為儀表放大器及 V/F 轉(zhuǎn)換器的工作電源。當(dāng)測(cè)速輪的一個(gè)齒將發(fā)光二極管的光線遮擋住時(shí)，光敏三極管就輸出一個(gè)高電平，當(dāng)光線通過(guò)齒縫射到光敏管的窗口時(shí)光敏管就輸出一個(gè)低電平，旋轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一圈就可得到 60 個(gè)脈沖，因此，每秒鐘檢測(cè)到的脈沖數(shù)恰好等于 每分鐘轉(zhuǎn)速值。 50Hz； 3) 反向旋轉(zhuǎn)滿量程： 5KHz177。 轉(zhuǎn)速輸出值為： ZfN 60? () 式中： N──轉(zhuǎn)速值（ r/min）； f──頻率值（ kHz）； Z──傳感器測(cè)速齒數(shù)。 圖中， OE（即 OUT ENLABLE）為輸出使能端， XD 為輸入端， GND 為地端， XQ 為輸出端， VCC 為電源端， LE 為鎖存端，圖 為 74HC573 的真值表，根據(jù)真值表可知 。 RS232C 是 EIA（美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)） 1969 年修訂 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)。 TTL/CMOS INPUTS 端：這個(gè)端口是的作用是輸入 TLL 或 CMOS 信號(hào)的，一般為 05V， 低電平為零 ,高電平為 VCC。 圖 DB9 的引腳號(hào) 表 RS－ 232C 標(biāo)準(zhǔn)接口主要引腳定義 插針序號(hào) 信號(hào)名稱(chēng) 功能 信號(hào)方向 3 TXD 發(fā)送數(shù)據(jù)（串行輸出） DTE→ DCE 2 RXD 接收數(shù)據(jù)（串行輸入） DTE← DCE 7 RTS 請(qǐng)求發(fā)送 DTE→ DCE 8 CTS 允許發(fā)送 DTE← DCE 6 DSR DCE 就緒（數(shù)據(jù)建立就緒） DTE← DCE 5 SGND 信號(hào)接地 1 DCD 載波檢測(cè) DTE← DCE 4 DTR DTE 就緒（數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒） DTE→ DCE 9 RI 振鈴指示 DTE← DCE MAX232 內(nèi)部有二組 232 轉(zhuǎn)換電路，使用的時(shí)候，一般是 11── 14 13──12 為一組 .10── 7 8── 9為一組。 硬件的連接及參數(shù)的確定 RS232 的 DB9 與 MAX232 的連接 根據(jù)圖 和表 可知， DB9 與 MAX232 的連接如圖 。其中晶振為，故電容就選擇 30PF，發(fā)光二級(jí)管的上拉電阻值選擇如下：如圖 。 JN338 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器與單片機(jī)的連接 JN338 的管腳見(jiàn)圖 。 JN338 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器 4 腳 5 腳 轉(zhuǎn)速輸出 轉(zhuǎn)矩輸出 光電隔離 光電隔離 單片機(jī)的 T0 單片機(jī)的 T1 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 第 4 章 變速器試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì) VB 軟件設(shè)計(jì) VB 程序設(shè)計(jì)框圖如圖 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 圖 參數(shù)輸入界面 其中， timer 圖標(biāo) 在程序運(yùn)行時(shí)不顯示， 控件為串行通信控件 MSCOMM，用于串行通信，程序運(yùn)行時(shí)也不顯示。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 同理，要是在電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間框中輸入了不適當(dāng)?shù)臄?shù)時(shí)，也會(huì)彈出出錯(cuò)提示框，如圖 。 圖 硬件連接好測(cè)試 圖 中藍(lán)色條為發(fā)送的數(shù)據(jù)，黃色條為接收的數(shù)據(jù)， 1500 表示設(shè)定的轉(zhuǎn)速為1500r/min， 30 表示設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為 30min， 1 表示設(shè)定的轉(zhuǎn)向?yàn)榉聪蜣D(zhuǎn)動(dòng)， 2 表示選擇的是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目代號(hào)為 2，即為潤(rùn)滑實(shí)驗(yàn)。 J1 連接 SW2 t 至 腳。 J6 連接至 UART0 的發(fā)送引腳 () J8 連接至 UART0 RTS()。 J11, J14 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ XRAM）接口端。 J17, J28 模擬電壓輸入口。 J24 擴(kuò)展的 96 針輸入