【正文】 選變頻器（ 艾默生變頻器 ）及相應(yīng)參數(shù)如下表 表 33 變 頻器技術(shù)參數(shù)列表 項 目 參 數(shù) ITEM 1180127 型號 EV10004T0037G 產(chǎn)品系列 EV1000 第 3 章 檢測臺的設(shè)計與計算 15 功率 (KW) 傳動零件的設(shè)計計算 承重橫梁的設(shè)計及校核 承重橫梁處于檢測臺臺板的下方，偏心輪的正上方，其既起到對檢測臺臺板的支承作用，又起到將偏心輪的偏心旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為檢測臺臺板周期性的上下激振運動。針對檢測臺的啟動要求，其啟動轉(zhuǎn)矩較大（在靜載的情況下，偏心輪受到檢測臺臺板正壓力和汽車壓力載荷以及回位彈簧的拉力作用，使偏心輪的圓心在正下方，故啟動轉(zhuǎn)矩較大）。由于電動機已經(jīng)確定為額定功率3kW，根據(jù)功率匹配的原則并且根據(jù)已有變頻調(diào)速器的型號，初選容量為 的變頻器。此外檢測臺轉(zhuǎn)軸受最大轉(zhuǎn)矩時應(yīng)該是偏心輪的橫向偏心距最大時（位置如圖 34 所示），即 mNePT ??????? ? 3m a x 圖 34 偏心輪轉(zhuǎn)矩最大示意圖 最小轉(zhuǎn)矩即為力臂為零時，其轉(zhuǎn)矩亦為零。根據(jù)設(shè)計要求，此試驗臺為實現(xiàn)周期性振動采用的是偏心輪設(shè)計（偏心圓的偏心距為 3mm），且檢測臺臺板受恒定載荷的作用，因此偏心輪受恒定縱向載荷的作用。同時還需要考慮的是經(jīng)濟性問題，在使變頻器滿足機械設(shè)備的實際生產(chǎn)工藝要求和使用條件的前提下，選擇性價比最高的變頻器。 b、選擇要求 由于變頻器 [15]的正確選用對于機械設(shè)備電控系統(tǒng)的正常運行以及設(shè)備能效的正常發(fā)揮至關(guān)重要，同時還可以達到節(jié)能的效果 。 a、工作原理 已知 交流電動機 的 同步 轉(zhuǎn)速 表達式為： p sfn )1(60 ???? 式中 ： n：交流 異步電動機的轉(zhuǎn)速； f：交流 異步電動機的頻率； s： 電動機轉(zhuǎn)差率 （ s=(n1n)/n1 式中： n1為同步轉(zhuǎn)速 , n 為電機轉(zhuǎn)速 ） ； p： 電動機極對數(shù)。 且變頻器在節(jié)能、自動化、提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量、減少維修等多方面具有突出的優(yōu)點，變頻調(diào)速技術(shù)成為了我國政府重點推廣的節(jié)能技術(shù)之一[14]。查表選用型號為 Y100L24 的電動機，其技術(shù)數(shù)據(jù)及主要尺寸見下表所示： 表 32 Y100L24型電動機主要技術(shù)參數(shù) 項目 參數(shù) 型號 Y100L24 額定功率 edP /kW 3 額定轉(zhuǎn)速 )min/( 1??rned 1420 同步轉(zhuǎn)速 )min/( 1??rn 1500 電動機中心高度 H/mm 100 第 3 章 檢測臺的設(shè)計與計算 13 外伸軸直徑和長度 )/( mmmmED ?? 6028? 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 /額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 /額定轉(zhuǎn)矩 變頻調(diào)速器的選擇 隨著控制理論的提出和不斷完善，以及電子控制技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，使得交流調(diào)速傳動，尤其是性能優(yōu)異的變頻調(diào)速傳動得到飛速發(fā)展。在本檢測臺中，電動機輸出轉(zhuǎn)速通過聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)軸直接驅(qū)動檢測臺實現(xiàn)其功能，無其他傳動裝置，對電動機轉(zhuǎn)速亦無特殊要求。 根據(jù)檢測臺所中的傳動零部件的類型可知 c??? ?? 2r ，查閱機械設(shè)計手冊可知：滾動軸承的效率 ?? ；聯(lián)軸器的效率 ?? ，則總效率為： 6 0 4 9 22r ?????? c??? 故 kWPP wn ??? ? 因載荷平穩(wěn)，電動機的額定功率 edP 只需略大于 nP 即可，可以考慮采用 Y 系列異步電動機，初步選擇電動機的額定功率 edP 為 3kW。 由于工作機（即檢測臺臺板）是在電動機的驅(qū)動下做上下激振的，則其速度方向也就是 在垂直方向上的，根據(jù)所確定的檢測臺的振幅為 6mm，最大激振頻率為 25Hz，則可確定工作機的最大工作速度為： smfAv / 3 ???????? ? 工作機要求的功率 wP kWsmNvFP ww / ??????? ? 其中： wP ：工作機所需的輸入功率， kW； v ：工作機的線速度（此處為檢測臺臺板的最大線速度）， ； F ：工作機所受壓力（檢測臺臺板所受正壓力，即軸載的一半）， 7500N； w? ：工作機的效率（此處取其值為 ）。因此在電動機選型時需先確定其所需功率，根據(jù)電動機的容量來初步確定電動機的型號。容量小的電動機，不能保證檢測臺的正常工作，電動機過早損壞，縮短檢測臺的使用壽命。根據(jù)懸架特性檢測臺的 工作要求和條件，決定選用 Y 系列三相交流異步電動機如圖 33 所示 。 2% 環(huán)境溫度 0～ 40℃ 相對濕度 ≤ 85% 電源 交流 380V? 10%； 50Hz? 10% 測試寬度（平臺內(nèi)寬 ?外寬） 880mm?2320mm 主機尺寸（長 ?寬） 2500?500 檢測臺外廓設(shè)計如下圖所示 圖 32 汽車懸架檢測臺外部輪廓圖 電動機的選擇 確定電動機的類型 在選擇電機的型號時通常需要考慮負(fù)載對電機性能的要求，由于懸架特性檢測臺的檢測臺板負(fù)載較為平穩(wěn)且需要長期穩(wěn)定工作，從節(jié)能且經(jīng)濟的角度考慮可采用 Y 系列三相交流異步電動機 。 2% 吸收率偏置誤差 ≤177。在此臺架內(nèi)安裝各檢測臺零部件，下面分別對各項進行具體的設(shè)計計算。 考慮到在檢測過程中可能需要人為的觀察汽車的某一部分，為方便檢測人員或相關(guān)人員的操作，在檢測試驗臺的中間設(shè)置地溝?？紤]到汽車輪胎的寬度，以及汽車設(shè)計時的固有特征，汽車同軸車輪車輪平面的 間距在 1400mm~1800mm的范圍內(nèi)（考慮乘用車輪胎寬度一般在165mm~260mm 之間）?？紤]到設(shè)計的該懸架特性檢測臺針對的是軸重小于 的小型車（以乘用車為主），通過查閱相關(guān)資料，了解到 汽車寬是汽車寬度方向兩極端點間的 距離，寬度主要影響乘坐空間和靈活性 ， 一般乘用車公認(rèn)的寬度上線是 2 米。同時查找相關(guān)專利 [13]，并且根據(jù)對現(xiàn)有懸架特性檢測臺的實地觀察，按照檢測臺受力的依次順序分別對檢測臺臺板、傳動零件（偏心輪、轉(zhuǎn)軸等）、承重橫梁、底座等非標(biāo)準(zhǔn)件進行設(shè)計分析、計算、校核；對電動機、變頻調(diào)速器、聯(lián)軸器、軸承等標(biāo)準(zhǔn)件進行選 型、校核。隨著電動機的轉(zhuǎn)速不斷上升帶動檢測臺臺板振動的激振頻率也由低頻向高頻不斷變化，數(shù)據(jù)采集卡在頻率不斷變化的過程中記錄下汽車車輪作用在檢測臺上的壓力，計算機通過分析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測到稱重傳感器壓力最小時的頻率時，計算機通過控制系統(tǒng)控制變頻調(diào)速器，先使電動機的轉(zhuǎn)速有一個小幅度的上升，然后在降低轉(zhuǎn)速，保持在使檢測臺上的壓力最小值時的轉(zhuǎn)速并維持一段時間，此時計算機記錄數(shù)組數(shù)據(jù)，計算機根據(jù)這數(shù)組數(shù)據(jù)進行分析，即可對汽車懸架 特性進行較準(zhǔn)確的評價（計算機的數(shù)據(jù)采集以及分析，控制系統(tǒng)的控制屬于軟件控制部分，在此不作過多分析）。此外，由于橫梁與滾動軸承之間是線接觸而不是面接觸，且車輪在檢測臺臺板上的位置不確定，為保證檢測臺臺板能夠始終是上下激振，需要在橫梁與底座之 間安裝有直線軸承。由于套筒的載荷較大且與橫梁有滾動摩擦，為減小偏心輪與橫梁的磨損，提高檢測臺的使用壽命，并且從機械上保證臺體的使用壽命和測試精度，在偏心輪的外側(cè)安裝有與其同心的滾柱軸承和套筒。 圖 22 傳感器分布圖 基于以上改進的頻率可控式汽車懸架特性檢測臺，根據(jù)檢測性能需要，其檢測原理如下：首先交流電機在變頻調(diào)速器的作用下啟動，電動機通過聯(lián)軸器的作用使轉(zhuǎn)軸與電動機同步旋轉(zhuǎn)。分別檢測檢測臺臺板的四點壓力，通過計算機的分析計算可以較為準(zhǔn)確的得到汽車車輪在檢測臺上的位置。此外，變頻調(diào)速器還具有裝置集成化程度高，接線簡單；節(jié)能效果明顯，平均節(jié)電 15%25%的優(yōu)點。 采用雙懸臂梁式稱重傳感器分別支承在每個檢測臺臺板的一角，而不是支承在檢測臺臺板的兩個支承邊上，并對臺板進行了重新簡化設(shè)計以提高檢測效率。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖 21。 7 第 2 章 頻率可控式汽車懸架實驗臺開發(fā)設(shè)計 技術(shù)方案 根據(jù)現(xiàn)有汽車懸架特性檢測臺 [12]的特點并進行了分析和研究，針對現(xiàn)有懸架特性檢測臺的局限與不足之處，根據(jù)前文提出的設(shè)計目標(biāo)，在現(xiàn)有懸架檢測臺的基礎(chǔ)上開發(fā)出頻率可控式汽車懸架試驗臺，使其具有較為完善的懸架特性檢測和性能分析功能。 針對檢測精度和重復(fù)精度差的問題，由于汽車輪胎在檢測臺臺板上的位置影響檢測結(jié)果，要求汽車車輪能夠停放在檢測臺臺板上的某一最佳位置 ，將對臺板進行重新設(shè)計。要求電動機能夠從低速到高速逐級變換，帶動車輪 懸架振動系統(tǒng)振動，并超過其共振頻率。并要求控制系統(tǒng)能夠根據(jù)所測參數(shù)進行多次深層分析，生成故障代碼，判斷故障原因。通過控制系統(tǒng)去除無效數(shù)據(jù)，針對有效數(shù)據(jù)計算算術(shù)平均值，提高測量精度，防止出現(xiàn)機械誤差。 吉林大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計 6 檢測時需將汽車車輪準(zhǔn)確的停放在檢測臺臺板上，其停放的位置在一定程度上會影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，且具有一定的隨機性，對駕駛員的技能提出了一定 的要求。動態(tài)壓力測量值的準(zhǔn)確性在很大程度上取決于共振時間的長短，其又決定了汽車懸架性能評價的好壞。 檢測的參數(shù)較為單一，對汽車懸架性 能不能進行深入的分析和故障診斷，無法全面反映汽車懸架的技術(shù)狀況，檢測結(jié)果不利于指導(dǎo)汽車修理廠的維修工作。因此，在試驗過程中可能會出現(xiàn)機械誤差。當(dāng)電機達到一定轉(zhuǎn)速后停轉(zhuǎn)，與其同軸的儲能飛輪釋放能量帶動偏心機構(gòu)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，維持車輪繼續(xù)振動，檢測臺對懸架裝置進行掃頻激振，以檢測懸架裝置共振頻率下的懸架性能。目前，汽車懸架檢測臺一般都采用諧振式檢測 [9]，按其檢測參數(shù)的不同可以分為測力式和測振幅式兩種，其中測力式檢測臺應(yīng)用更為廣泛。并采用歐洲減振器制造商協(xié)會EUSAMA（ European Association of Shock Absorber Manufacturer）推薦的標(biāo)準(zhǔn)。越來越需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)對汽車懸架性能現(xiàn)場檢測診斷的設(shè)備或儀器，目前，世界各國正不斷致力于汽車檢測設(shè)備和儀器的開發(fā)研究。 缺點：檢測時對駕駛員操作技術(shù)要求較高，檢測結(jié)果受人為因素影響較大，具有一定的隨機性，無法定量測量，重復(fù)性操作差。其檢測原理是： 在檢測時，被檢車輛以 5～ 10km/h 的速度緩慢駛上檢測平板，而后駕駛員迅速踩下制動踏板，使各車輪分別在 4 塊“制動力第 1 章 前言 5 懸架效率軸重”測試板上制動，利用“制動點頭”現(xiàn)象產(chǎn)生振動，在振動衰減過程中，通過測得車身振動的變化曲線，來評價汽車懸架裝置的性能。 平板制動式 平板制動式檢測臺 [5]是一種組合式的檢測臺，如圖 14 所示。 吉林大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計 4 圖 13 共振式檢測法示意圖 平臺式檢測臺 [6]是使平臺按正弦規(guī)律做垂直往復(fù)運動，采用偏心輪實現(xiàn)激振功能，通過調(diào)速電機來改變轉(zhuǎn)速以改變激振頻率，圖 13(b )所示。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，車輪與轉(zhuǎn)鼓的作用面接近實際路況條件。 共振式 目前應(yīng)用的較多，根據(jù)激振方式的不同可分為轉(zhuǎn)鼓式和 平臺式兩種，如圖13 所示。 優(yōu)點：利用壓力傳感器記錄離散數(shù)據(jù)提高了檢測的準(zhǔn)確性，此種方法能夠較好的模擬汽車的實際運動狀態(tài)。 跌落式 跌落法根據(jù)施力方式的不同可分為向上起升、向下拉緊和跌落車體式三種 ，如圖 12 所示。 缺點：施力方式不利于快速檢測，控制精度差；同一車型不同作用壓力，檢測結(jié)果差異性大，重復(fù)性差，對檢測結(jié)果準(zhǔn)確性影響因素多，結(jié)果可靠性差。 其檢測原理 是將車體向下壓縮到一定位置而后突然松開，車體回彈做衰減振動， 通過檢測裝置記錄并繪制振動曲線，根據(jù)曲線 計算懸架裝置的阻尼參數(shù)，最后與廠家或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)曲線進行對照， 根據(jù)偏差量來評價懸架裝置的性能。后來又逐步發(fā)展了汽車懸架特性檢測臺，按其激勵方式的不同可分為按壓車體式、跌落式、共振式和平板制動式四種 [3]。 現(xiàn)有檢測臺及性能分析 過去檢查汽 車懸架裝置的性能主要是通過人工檢查，目視彈簧是否有裂紋，吉林大學(xué)學(xué)士學(xué)位設(shè)計 2 減振器是否漏油、磨損，彈簧以及導(dǎo)向機構(gòu)的連接處是否松動，連接螺栓是否松動或是缺少等。 汽車懸架特性檢測臺作為汽車性能檢測過程中必不可少的設(shè)備之一，其檢測性能的良好與否將對汽車懸架特性乃至整車性能評價的準(zhǔn)確與否起著決定性作用。 因此，汽車懸架裝置的各元件的品質(zhì)與性能的正常發(fā)揮對汽車的安全行駛起著重要的作用。 此外，據(jù) 調(diào)查 研究表明： 大約有四分之一的汽車上至少有一個懸架工作不正常，而有故障的懸架在汽車行駛過程中將會使其對應(yīng)車輪輪胎有 30%的路程接地力減少，甚至不與地面接觸， 使 其他車輪接地力增加 [2]。而這些又與汽車懸