学士论文
1 绪 论
传动系作为汽车的动力系统中的一个关键部件，将电动机发出的动力传递给车轮，从而使汽车启动行驶。在驱动的过程中，高速旋转的发动机突然接合离合器起步及突发的紧急制动等工况，都会对传动系产生很大的冲击扭矩，对其中部件产生巨大影响。另一方面，现代汽车技术的成熟带动传动系的结构变得日益复杂，对传动系的冲击性能也有了越来越高的要求。所以，研发出高精度、自动化程度高的汽车传动系冲击性能实验台具有广阔的应用前景。
1.1开发汽车传动系冲击性能实验台的重要意义
汽车传动系是将发动机所发出的动力传递到驱动车轮的装置。传动系具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能，与发动机配合工作，能保证汽车在各种工况条件下的正常行驶，并具有良好的动力性和经济性。但在实际应用中因为传动系质量不过关而导致的故障时有发生，比如半轴、驱动桥断裂等。这就为汽车的安全行驶带来了很多隐患，而汽车传动系冲击性能实验台就可对这些易于发生损坏的零部件进行检测，并研究其可靠性。
开发汽车传动系冲击性能实验台，可以在室内专门进行汽车传动系冲击性能的实验，通过实验分析考察大的冲击扭矩对传动系零部件疲劳破坏的“贡献” ，并可以与传动系常规寿命实验相结合，全面地分析汽车传动系上的扭转载荷[1]。
汽车传动系冲击性能实验属于强化实验[2]。在新产品开发过程中，它可以快速发现传动系的薄弱环节，暴露传动系的早期失效，将实验信息及时地反馈给设计等有关部门，及时更改，减少开发风险，缩短开发周期。
根据国外的使用经验，汽车传动系冲击性能实验的时间要比普通寿命实验短得多。通过室内实验台实验，可以对同一型号的不同供应商的传动系、总成或零部件等的冲击性能进行对比，快速地得出实验结果，便于企业做出生产决策。
在国内冲击性能实验台的使用也越来越多，但对此项目研究还处于发展阶段，技术水平与国外还有很大的差距。而国外对于我国技术转让存在壁垒，且国外的实验台价格十分昂贵[2]，所以就急需我们研究出具有自主产权的高水平实验台。
1.2国内外汽车传动系冲击性能实验台的开发现状及技术水平
随着科技的日益发展，世界经济的全球化，制造业的竞争也越来越激烈。制造业的发展水平也是一个国家工业现代化和国家经济实力的标杆，而汽车行业又最能体现制造业发展水平。因此汽车行业的发展对于国家经济实力提升有很大的作用。
而汽车传动系冲击性能实验台式对汽车性能检测中的一个重要组成部分，在国内外许多企业、科研机构、大专院校都对此展开了深入的研究。
1
学士论文
1.2.1国内的研究现状
我国的汽车行业起步比较晚，而且初期发展缓慢，在改革开放之后才进入飞快的发展阶段，大小的汽车企业出现了许多，但真正具有核心自主知识产权的技术很少，随着国内汽车行业的发展，国内汽车检测技术也有了很大的发展，在传动系零部件检测方面，国内许多大学和企业也相继研制出了一些列离合器测试机，技术领先的单位主要由：重庆大学，东南大学，长春中联离合器实验设备研究所，黄石优福利自动化装备有限责任公司等。在汽车传动系冲击耐久性能检测方面，查阅的资料表明，国内对于大的冲击扭矩载荷在汽车传动系冲击耐久性能检测方面研究很少，没有看到有关开发雷斯是烟台的信息，汽车传动系冲击性能实验台的开发还是空白。 1.2.2 国外的研究现状
世界上一些发达国家的工业相当发达，汽车产业也相对的发达和成熟，一个重要原因就是拥有相当先进的产品检测手段及控制手段。如日本的AUTOMAX公司曾为日产柴开发过该类型的实验台，美国福特车桥实验方法包含汽车传动系冲击耐久实验项目，该实验台已经是常用设备。
在这些发达国家实验台应用已经很普遍，技术水平也相对成熟。而且检测精度也相对较高。
1.3 本论文的主要设计内容
论文课题需要解决的核心技术问题是：如何解决模拟汽车传动系的实际工况，开发高精度、高可靠性、高效的传动系冲击性能实验台控制系统设计。为此，本文在如下几个方面进行研究：
（1） 对论文课题的工程背景和国内汽车传动系冲击性能测试设备的研究现状及发展趋势进行资料收集和深入研究，确定论文课题的主要设计工作；
（2） 对汽车传动系实验台原理的陈诉及实验台机械系统和控制系统的初步设计；
（3） 考虑实验台适应不同型号的轻、中、重型汽车传动系的需要，设计实验台的台架及机械传动部分，实现对典型工况的模拟。减化、优化实验方法，提高了实验台的检测效率，为高精度、高可靠性、高效的实验台控制与检测系统的开发打下了基础；
（4） 实验台控制与检测系统的方案设计；
（5） 通过分析实验台控制系统各构成环节，建立了系统的数学模型，对系统进行控制性能仿真分析，研究系统控制存在的主要问题；
（6） 汽车传动系冲击性能实验台的软件设计与实验验证。
1.4 技术指标
2
学士论文
实验台要能够模拟突然接合离合器起步工况和不分离离合器紧急制动工况。还要具有自动和手动两种运行方式。实验台对两种工况可以随意选择，离合器、制动鼓和制动盘等均实现自动控制。实验台在实验过程中具有安全保护和报警功能。
主要的技术参数
1变速器输入转速控制范围及精度 0～±5000rpm；±5rpm.。 2变速器输入端扭矩范围及精度 0～±10000N·m；±1%F·S。 3驱动桥输入端扭矩范围及精度 0～±50000N·m；±1%F·S。 4油温测量范围及精度 0～150℃；±5℃。
3
学士论文
2汽车传动系冲击性能实验台的工作原理及总体设计
2.1实验台基本结构原理
汽车传动系冲击性能实验台的工作原理示意图如图2-1所示，是由代用离合器和代用变速器代替实际的离合器和变速器，由惯性飞轮组模拟所测汽车发动机的转动惯量。这些模拟方式与实际车辆运行方式是有所差异的，所以就需要依靠代用离合器、代用变速器和控制系统适当控制和调整，最后达到理想的模拟状态。
1-电机 2-皮带 3-惯性飞轮组 4-扭矩传感器 5-离合器
6-变速器 7-传动轴 8-驱动桥 9-支架 图2-1 汽车传动系冲击性能实验台的工作原理示意图
2.2实验台的总体设计
2.2.1设计过程中需要解决的问题
1.模拟真实汽车工况起动工况过程，由于不同类型的汽车的起动力矩差别很大，所以在工艺上很难实现；
2.智能化测试过程中，拟合曲线的计算及保证实时判别测试结果； 3.在检测过程中既要保证检测精度又要缩短检测时间； 4.Windows操作系统下的实时检测技术；
5.通过分析实验台控制系统各构成环节,建立了系统的数学模型,采用MATLAB对系统进行控制性能仿真分析；
6.传感器的选择及传感器安装位置的确定。 2.2.2实验台机械结构部分整体设计
国内此类实验台大部分为机械封闭式，这种实验台有以下不足之处：①机械结构复杂,易引起各种有害震动。②仅能做定转速、定扭矩排挡循环实验，实验结果与实际路试有很大差异。③其试件必须有一个主试，而另一个陪试。目前，总成实验已经淘汰了这种老式实验台。
4
学士论文
而此次所要设计的实验台，在检测工件之间，可以任意模拟工况，可施加多种要求的扭矩，具有一定的修正作用，在通过工业控制计算机控制伺服电机带动惯性轮转动，模拟发动机的转速和转动惯量，传递给离合器和变速器，再经过控制系统的控制满足所需要的工况。
2.2.3实验台控制系统部分的整体设计
实验台控制方案的设计是实验台开发的重要内容，因为它将直接影响实验的精度、结果的可信度以及实验时间和成本。
实验台控制方案设计遵循的原则是：合理简化汽车传动系的复杂使用工况，在确保实验精度的同时，降低测控系统的开发成本，具备完善的安全防护功能。
实验台的实验过程是制定实验台控制方案的基础，如何在实验台上用尽量简化的办法，模拟汽车传动系的实际使用工况，是实验台控制系统开发过程中需要首先解决的问题。
汽车传动系实际使用工况复杂，并存在许多随机因素。例如，在突然接合离合器加速起步工况下，真实驾驶中，驾驶员会在一档和二档或其他档位上经常变换。要在实验台上完全模拟真实情况，会使实验操作和控制过程变得非常繁琐，影响工作效率。
控制系统式实验台开发的关键技术之一，实验台的控制方案直接影响实验台的精度。如何在实验台上用尽量简化的方法，模拟与控制汽车传动系扭转冲击耐久实验工况，提出实验台控制系统原理，设计和选取控制系统的主要硬件，分析硬件之间的通讯方式，开发控制系统的软件，直接关系到实验台能够实现预定的控制功能。而且，深入探讨实验台的控制系统开发，不但可以完成预定的实验工况，提高实验结果的可信度，还可以节省实验时间和成本，提高经济效益。
5