丁正山

（廣州市嘉特斯機電制造有限公司，廣東廣州510850）

0 引言

變速箱是汽車動力總成部分的關鍵核心部件，其性能的優(yōu)劣直接影響到車輛的舒適性、經(jīng)濟性和動力性能。人民生活水平的不斷提高，推動著對駕駛的舒適性和動力性能要求的大幅度提高。同時，隨著環(huán)保意識、節(jié)能意識的提高，用變頻調(diào)速電機來代替實車上的發(fā)動機進行動力拖動的試驗方式也得到了認可和應用。汽車變速箱在線加載試驗臺用于對變速箱運行過程中所需的驅動扭矩、驅動轉速等試驗條件進行模擬和再現(xiàn)，對變速箱運行工況進行部分載荷加載，并在試驗過程中對變速箱總成運行相關的扭矩、轉速、各擋位速比、空擋開關/倒車開關信號、傳感器速比/里程表等參數(shù)進行存儲、顯示、存檔。

1 手動變速箱在線加載試驗臺設備主要技術指標

（1）試驗臺分別可對9擋、10擋、12擋、16擋四種系列變速箱總成進行性能測試。

（2）試驗臺具有自動上料、自動裝夾、自動按照試驗流程測試的功能。

（3）試驗臺控制計算機具有扭矩、轉速和功率參數(shù)設定、修改、采集、判斷、存儲、顯示功能，具有單步調(diào)試和異常情況急停、參數(shù)保護等功能。

（4）試驗臺總功率：100 kW。

2 手動變速箱在線加載試驗臺設備基本工作條件

（1）運行電源滿足GB/T 4720—1984《電控設備第1部分：低壓電器電控設備》的要求：電壓380 V±15%、220 V±15%，頻率50 Hz±2%。

（2）節(jié)拍≤240 s（裝夾及卸夾總時間小于25 s）。

（3）按年工作日250天計，每天兩班制，每天工作8 h。

3 手動變速箱在線加載試驗臺工作流程

試驗臺可在3種模式下運行：

（1）自動模式：試驗臺依次連續(xù)進行空擋測試、低速同步器測試、高速同步器測試、各擋位加載試驗等試驗，換擋按照固定順序人工操作完成。

（2）手動模式：試驗臺可以選擇試驗內(nèi)容進行試驗，臺架啟動、停止和下一步試驗的操作進行需要人為命令。

（3）調(diào)整模式：可根據(jù)需要定制試驗內(nèi)容，試驗參數(shù)在一定權限下可設置。

4 主要試驗內(nèi)容

主要試驗內(nèi)容及方法如表1所示。

表1 主要試驗內(nèi)容及方法

5 設備的重要組成部分

試驗臺主要用于對變速箱進行下線前的加載校驗試驗。如圖1所示，試驗臺由驅動組件、加載組件、變速箱夾具組件、頂升組件、機床組件、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)（手動）、變頻控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等主要部分組成。

5.1 驅動組件

驅動組件由西門子電機、扭矩傳感器、聯(lián)軸器、電磁離合器和軸承座等組成。驅動單元作為一套組件，它的主要功能是提供驅動力，驅動扭矩過載保護，時時準確測量輸入端的扭矩，模擬變速箱離合器斷開和接通驅動電機到變速箱的動力。測速編碼器以對驅動速度信號進行反饋，實現(xiàn)速度的閉環(huán)控制。

圖1 變速箱在線加載試驗臺

5.2 加載組件

加載組件由加載花鍵套、軸承座、膜片聯(lián)軸器、西門子電機、加載組件滑臺組成。右側電機通過聯(lián)軸器和軸承座相連，從而使動力傳輸?shù)阶兯傧涞妮敵鲚S。在變速箱上裝有工藝法蘭，當加載滑臺由伺服電機進給推動前進時，裝在變速箱里凸緣法蘭上的工藝法蘭便與加載系統(tǒng)的加載頭相連，使動力連接到變速箱的輸出端。

5.3 變速箱夾具組件

變速箱夾具組件由夾具支架、夾緊杠桿缸、變速箱夾緊到位檢測銷組成。變速箱采用一面兩銷定位于變速箱夾具組件上；變速箱夾緊到位檢測銷用于檢測夾具體上的銷子是否已經(jīng)插入變速箱托盤定位面板的銷孔內(nèi)，當檢測到銷子插入到位后，夾緊杠桿缸才能夾緊變速箱，從而有效防止誤傷變速箱殼體。

5.4 頂升組件

變速箱托盤由輸送輥道輸送至頂升組件時，托盤在輥道上定位，頂起組件位置檢測開關檢測托盤到位，油缸上升；頂升到位后，氣缸帶動頂起組件滑動與夾具組件對接。

5.5 電氣控制系統(tǒng)

變速箱在線加載試驗臺的電控分為三部分：第一，以西門子S7-300 PLC為核心，與PLC采用PROFIBUS總線方式關聯(lián)的現(xiàn)場模塊和觸摸屏等外圍設備作為此部分的I/O，處理試驗臺的整體動作及故障；第二，以西門子變頻器為核心，為臺架提供動力以及協(xié)調(diào)上下位機按試驗流程進行試驗；第三，以一體化工作站計算機為核心，以數(shù)據(jù)采集卡、開關量I/O卡和相應的端子板組成信號I/O模塊，完成試驗臺的測量、分析等任務。這三部分之間由多種通信網(wǎng)絡進行連接實現(xiàn)信號和數(shù)據(jù)交互。電氣控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。

6 試驗結果分析

如圖3所示，通過轉速、扭矩輸出曲線，擋位速比、倒車開關/空擋開關信號、里程表/傳感器速比等各開關量采集信號，即可判斷變速箱裝配質(zhì)量。

圖2 電氣控制系統(tǒng)框圖

圖3 試驗結果分析界面圖

7 結語

本文所述試驗臺用于對變速箱工作狀況進行測試，并獲取一定量的主、客觀試驗數(shù)據(jù)。它能檢驗變速箱總成在線裝配質(zhì)量，提高產(chǎn)品下線合格率，并為總成裝車提供參數(shù)。變速箱總成在試驗臺上運行工況用以對其進行在線磨合，能夠提高產(chǎn)品下線質(zhì)量。