李揚(yáng)

一汽解放事業(yè)本部 吉林長(zhǎng)春 130021

傳動(dòng)軸是重型卡車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的重要執(zhí)行部件，傳動(dòng)軸滑動(dòng)花鍵是汽車傳動(dòng)軸中重要的導(dǎo)向和連接部件，由于汽車的結(jié)構(gòu)的原因，傳動(dòng)軸的主動(dòng)端與被動(dòng)端不在一個(gè)平面，被動(dòng)端與車架的連接采用的是彈性元件。因此主動(dòng)端與被動(dòng)端的長(zhǎng)度是變化的，為了在變化時(shí)適應(yīng)長(zhǎng)度的變化，所以傳動(dòng)軸采用了滑動(dòng)花鍵連接的方式?；瑒?dòng)在承后受較大的扭矩交變載荷的同時(shí)軸向滑動(dòng)摩擦，容易磨損。傳動(dòng)軸磨損試驗(yàn)在國(guó)內(nèi)開(kāi)展傳動(dòng)軸滑動(dòng)花鍵的試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)有著重要意義。

1 對(duì)單根傳動(dòng)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核

主要包括計(jì)算傳動(dòng)軸的最大轉(zhuǎn)矩并選用傳動(dòng)軸系列、傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速的校核、當(dāng)量大角的校核和對(duì)--些傳動(dòng)軸關(guān)鍵什的強(qiáng)度校核。通過(guò)對(duì)傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)校核分析，在滿足整車傳動(dòng)輸出參數(shù)要求的前提下，選擇合適的傳動(dòng)軸，在滿足性能需求的前提下，實(shí)現(xiàn)成本的最優(yōu)化，

2 對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行振動(dòng)分析

主要包括建立數(shù)模，將數(shù)模導(dǎo)入有限元軟件建立有限元模型，采用有限元求解器對(duì)模型進(jìn)行傳動(dòng)軸的模忘求解。通過(guò)對(duì)傳動(dòng)軸的建模及幞態(tài)分析，有效優(yōu)化傳動(dòng)性能，對(duì)傳動(dòng)資態(tài)角進(jìn)行優(yōu)化。改普整車振動(dòng)性能，提升整車舒適性。

3 研究單根傳動(dòng)袖對(duì)整車的振動(dòng)影響原因

采用仿克利試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)某卡車振動(dòng)進(jìn)行原因分析。分析結(jié)果表明是傳動(dòng)軸的一階模態(tài)太低引起的。通過(guò)實(shí)際故障案例的分析，驗(yàn)證模態(tài)分析效果和實(shí)車改善情況，將模態(tài)分析和實(shí)際研發(fā)改普進(jìn)行對(duì)比結(jié)合，摸索出改普設(shè)計(jì)的有效方法。

4 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)優(yōu)化

以傳動(dòng)軸長(zhǎng)變和軸管厚度作為設(shè)計(jì)變量，一階模態(tài)作為約束函數(shù)，傳動(dòng)舶質(zhì)量作為8標(biāo)斷數(shù)對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行優(yōu)化.通過(guò)改善傳動(dòng)姿念角，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)效果的改善

5 試驗(yàn)驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)傳動(dòng)軸試驗(yàn)過(guò)程的總結(jié)形成了傳動(dòng)軸電測(cè)規(guī)范，同時(shí)通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果同模態(tài)分析結(jié)果的對(duì)比，證明了模態(tài)分析的有效性。同時(shí)結(jié)合模態(tài)分析建立起f企業(yè)對(duì)傳動(dòng)軸的模態(tài)分析規(guī)范?？ㄜ囆旭傔^(guò)程中的工況進(jìn)行試驗(yàn)。

6 總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)滑動(dòng)裝置的功能要求，依照國(guó)家汽車行業(yè)傳動(dòng)軸試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 523- -1999和JB/T 10189- 2000，設(shè)計(jì)研發(fā)了用于進(jìn)行各類汽車磨損試驗(yàn)裝置，使用同軸旋轉(zhuǎn)加載裝置，同軸旋轉(zhuǎn)扭矩測(cè)量裝置，解決了旋轉(zhuǎn)軸加載的動(dòng)力傳輸和測(cè)量信號(hào)的傳輸問(wèn)題，該設(shè)備采用封閉式內(nèi)軸加載試驗(yàn)方法，同時(shí)測(cè)量2個(gè)試件，扭矩為內(nèi)力，被測(cè)零件在負(fù)載力矩作用下定速轉(zhuǎn)動(dòng)或變速轉(zhuǎn)動(dòng)，力矩、轉(zhuǎn)速由傳感器及計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，滑動(dòng)齒輪箱橫向擺動(dòng)采用液壓伺服閥作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，閉環(huán)控制，負(fù)載力矩、試驗(yàn)轉(zhuǎn)速、擺動(dòng)距離及頻率精確可調(diào)。試驗(yàn)裝置可做定扭矩試驗(yàn)(測(cè)量蝟變)和定角度試驗(yàn)(測(cè)量扭矩的袞減)。

7 優(yōu)化設(shè)計(jì)

在試驗(yàn)過(guò)程中按照標(biāo)準(zhǔn)的要求對(duì)滑動(dòng)花鍵施加- -定的扭矩，同時(shí)試件高速轉(zhuǎn)動(dòng)，滑動(dòng)齒輪箱按要求的頻率及幅度做橫向擺動(dòng)，達(dá)到滑動(dòng)花鍵在受載轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生軸向往復(fù)滑動(dòng)，考核滑動(dòng)花鍵在負(fù)載的作用下的磨損壽命。要求加載裝置的扭矩加載均勻穩(wěn)定，方便調(diào)整；扭矩測(cè)量裝置測(cè)量范圍寬，精度高，信號(hào)輸出穩(wěn)定。傳動(dòng)系統(tǒng)能夠在大載荷高轉(zhuǎn)速長(zhǎng)時(shí)間的情況下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)選用外購(gòu)20000N'm旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器，在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)信號(hào)輸出不穩(wěn)定，無(wú)法滿足長(zhǎng)時(shí)間使用要求。在此情況下我們?cè)O(shè)計(jì)研發(fā)了大型扭矩傳感器，針對(duì)在試驗(yàn)和維護(hù)過(guò)程中，對(duì)關(guān)鍵部件扭矩傳感器標(biāo)定處于手工操作狀態(tài)、效率低、操作人員不易掌控、標(biāo)定結(jié)果處置復(fù)雜的現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)了針對(duì)扭矩傳感器的自動(dòng)標(biāo)定技術(shù)。該技術(shù)將計(jì)算機(jī)控制、智能化、曲線擬合和誤差分析引人到扭矩傳感器的標(biāo)定過(guò)程中，大幅度提高了標(biāo)定的效率和可靠性。經(jīng)此技術(shù)標(biāo)定過(guò)的扭矩傳感器，在使用中具有互換性，減輕了數(shù)據(jù)后處理工作的難度。解決了信號(hào)傳輸問(wèn)題，采用工業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸技術(shù)，并配備冗余技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)精確無(wú)誤的傳輸。

8 閉環(huán)控制系統(tǒng)

控制方式及原理：主旋轉(zhuǎn)控制：由控制系統(tǒng)將用戶輸人的速度轉(zhuǎn)換成0-5V模擬電壓輸人到變頻器，直接控制變頻電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。主扭矩控制：由控制卡將用戶輸人的速變轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)輸人到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，直接控制步進(jìn)電機(jī)的加載。當(dāng)需要對(duì)扭矩進(jìn)行定載控制時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)由“扭矩?zé)o線測(cè)量監(jiān)控模塊”傳輸過(guò)來(lái)的扭矩值，將其與用戶輸人的目標(biāo)值進(jìn)行比較，從而自動(dòng)調(diào)整加載頻率。電液伺服橫向作動(dòng)控制：將用戶輸人的控制參數(shù)通過(guò)DA、放大等處理后輸人到伺服閥，控制伺服油缸的運(yùn)行。同時(shí)，控制系統(tǒng)采集動(dòng)態(tài)位移傳感器的輸出信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成位移量。當(dāng)需要進(jìn)行定位時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)動(dòng)態(tài)位移傳感器的反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)整輸出頻率來(lái)進(jìn)行精確閉環(huán)定位。

9 結(jié)語(yǔ)

汽車傳動(dòng)軸滑動(dòng)花鍵磨損試驗(yàn)裝置是根據(jù)國(guó)家汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QCT 523--1999汽車傳動(dòng)軸總成臺(tái)架試驗(yàn)方法中的滑動(dòng)花鍵磨損試驗(yàn)要求而設(shè)計(jì)的臺(tái)由計(jì)算機(jī)控制的長(zhǎng)軸類零件汽車傳動(dòng)軸磨損試驗(yàn)機(jī)。本文介紹了傳動(dòng)軸滑動(dòng)花鍵的磨損試驗(yàn)方法，分析了試驗(yàn)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)組成，給出了試驗(yàn)機(jī)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，并對(duì)試驗(yàn)裝置的節(jié)能技術(shù)、閉環(huán)控制技術(shù)進(jìn)行了分析和說(shuō)明，該設(shè)備有效減少了能源消耗，解決了業(yè)內(nèi)傳動(dòng)軸試驗(yàn)中大扭矩加載難的技術(shù)問(wèn)題，并提高了扭矩的控制精度，更加符合傳動(dòng)軸滑動(dòng)花鍵的試驗(yàn)要求。