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1、车辆传动实验台及其测控系统研究现状班级：研1202学号:2012020061姓名： 李竹芳2012/11/25目录目录摘要2摘要3前言4第 1 章 车辆传动系简介 41.1 车辆传动系的类型及其特点 4第 2 章 车辆传动系试验台简介 5第 3 章 国内外车辆传动实验台研究现状 53.1 国外车辆传动系实验台研究现状 63.2 国内车辆传动系实验台研究现状 7总结10参考文献11摘要传动系统试验台，是用于测试和研究汽车传动系统总成部件的设备。这些总成部件包括 变速器、驱动桥、半轴、差速器、主减速器等。它们是汽车的关键组成部分，直接关系到汽 车行驶的动力性、经济性和可靠性。本文完成的主要工作有：
2、 介绍车辆传动系的类型及其特点，介绍车辆传动系统试验台 的基本情况，阐述国内外车辆传动实验台的研究现状及研究成果，希望从中找出不足，以期 进行进一步的研究。前言车辆传动系包括离合器、变速器、万向传动装置、主减速器及差速器等部件，在汽车运 行过程中，传动系功能会逐渐下降，出现异响、过热、漏油及乱档等故障。对传动系及时进 行检测、诊断、维修，可确保汽车正常运行和安全行驶。在诸多的检测方法中，如路试检测、 试验台检测、仪器检测等，试验台检测有开发周期短、检测综合等优点，所以本文主要介绍 国内外车辆传动系统试验台的的研究现状。以期找出不足，从而进行下一步的改进。第 1 章 车辆传动系简介汽车自19世纪
3、末诞生以来，己经有100多年的发展历史。从卡尔本茨制造出第一辆 三轮汽车到现在的100多年间，汽车的发展速度是惊人的。其传动系统也经历了由单一的机 械传动向机械传动、液力传动、电传动、液压传动以及气压传动等多种传动型式发展的过程。1.1 车辆传动系的类型及其特点传动系用以传递、改变和分配由发动机传至驱动轮的扭矩，使车辆的牵引力和行驶速度 在宽广的范围内变化以适应负载的变化。通过传动系的某些部件，还可以将发动机的动力传 给动力输出轴以驱动工作装置。目前，以内燃机为动力的车辆和行走机械的传动方式主要有机械传动、液力机械传动、 电传动和液压传动 4 种，气压传动和其它传动方式应用得很少。一、机械传动
4、 机械传动系是现代车辆应用最为广泛的传动型式。其优点是传动效率高，外廓尺寸较小。 随着新技术、新材料的应用，各部件和总成件的可靠性越来越高，制造和使用成本较低，对 维修和驾驶所需技能要求不高。其稳态传动效率高和制造成本低的优势，使得机械传动在调 速范围比较小的通用客货汽车和对性能要求苛刻、必须保证犁耕等作业速度恒定的农用拖拉 机领域迄今仍然占据着霸主地位。缺点是由于是有级传动，不易充分利用发动机的功率-不 能使发动机经常在最大功率点附近工作，振动噪声较大，驾驶员操纵的劳动强度大。二、液力机械传动系 液力机械传动是在机械传动基础上发展起来的一种新的传动形式，目前在工程车辆上如 装载机、叉车等应用
5、广泛。它用变矩器取代了离合器，具有分段无级调速能力。在装有液力 变矩器的液力机械传动系中，普遍采用的传动方案有两种，即液力机械式和液力机械分流式。 液力机械式其发动机的动力全部经液力变矩器传至机械传动系。而液力机械分流式（又称液 力机械变矩器）的发动机动力分成两部分，一部分经变矩器传至机械传动机构，另一部分直 接传至机械传动机构，最后在行星排上进行功率汇流。采用这种液力机械分流式传动系既发 挥了液力变矩器无级变速和缓冲作用的优点，又利用了齿轮传动的高效率，使整个传动系的 总效率较高。三、电传动系电传动系统有直流发电-直流驱动，交流发电-直流驱动，交流发电-交流驱动，交流发电 -直流变频-交流驱
6、动四种型式，目前采用较多的是前两种型式。由于履带车辆驱动轮的转速 较低，转矩较大，电动机在这种情况下不宜直接与驱动轮相连接，需要在这两者之间增加机 械减速装置，组成电力-机械传动系。电传动的优点是具有良好的自动无级变速性能，起动、变速平稳，操纵简单轻便；电机 可以反转因而不必设置倒档装置。缺点是效率低(不超过 0.8)，结构质量和体积大，需大量 消耗有色金属。四、液压传动 液压传动或称容积式传动，是通过流体工作介质所受的压力进行能量传递的动力传递方 式。工作液体的压力较高而流速相对较低。它由液压泵、液压马达、液压阀和其它液压元件 组成。发动机驱动液压泵，由液压泵输出的压力油驱动液压马达，使驱动
7、轮旋转。液压传动用于行走机械主传动系统的历史并不长，但发展迅速。由于液压技术的发展， 液压元件的标准化生产，特别是近十多年来，液压元件的功能日益完善，压力向高压 (16-32MPa)和超高压(32MPa)方向发展，以及极限负荷调节闭式回路，发动机转速控制的恒 压、恒功率组合调节的变量系统开发，给工程车辆行走系统提供了一个广阔的发展前景。第 2 章 车辆传动系试验台简介传动系统试验台，是用于测试和研究汽车传动系统总成部件的设备。这些总成部件包括 变速器、驱动桥、半轴、差速器、主减速器等。它们是汽车的关键组成部分，直接关系到汽 车行驶的动力性、经济性和可靠性。汽车传动系统试验台要发挥其试验功能，核
8、心部分是试验台的控制系统。对其控制系统 进行开发和研究，可以提高整个试验台的控制精度，研究不同工况下的传动部件的加载状况， 确保试验台测试的稳定性和安全性。一般情况下，试验台数据采集系统用来采集试验进行中所需要的各项状态参数，以便监 控试验台系统的工作状况，并且采集和实时显示所必需观测的数据量，为试验台的闭环控制 创造条件。试验台驱动系统由上位机发送指令，通过变频器控制驱动电机的运行状态，为传 动系统部件的测试提供动力来源。阐述了驱动控制的原理，分析了相关性能指标，实现了试 验台的驱动控制。传动系统试验台的加载系统，通过变频器控制负载电机的转差率，模拟汽 车在不同路面条件和行驶工况下的阻力状况
9、，为传动系统部件的测试施加各种载荷。被测试部件中，驱动桥，半轴，差速器等部件主要进行的是耐久性试验，因此根据不同 的工况对其施加各种载荷即可。对自动变速器，除了对其进行耐久性试验以外，研究其换档 规律和检测其故障范围是试验台的一个重要功能。对此必须对自动变速器的各类阀体加以控 制，以满足不同测试的需求。汽车传动系统试验台是一个综合测试平台。规范试验台的硬件和软件操作一方面能有效 地保护试验台的硬件设施，使试验台稳定运行，另一方面更能充分发挥试验台在传动系统部 件测试中的作用。对试验台的软件构架上添加保护功能，能防止试验中因可能出现的过电流 造成的变频器损坏，电机失控现象等危险情况。保证试验设备
10、和试验人员的安全。第 3章 国内外车辆传动实验台研究现状车辆传动系统担负着功率调节、传递扭矩和变速等任务，以适应行驶路况条件的变化。 其性能对车辆的动力性、燃油经济性、寿命以及环境的污染等的影响极大。车辆传动系的技 术水平与实验技术密切相关，因此建立车辆传动实验台，对车辆传动系的设计和研究有十分 重要的指导意义。3.1国外车辆传动系实验台研究现状国外很早就开始了车辆传动系测试方面的研究，如美国Gleason公司二十世纪五十年代 就设计出用轮系作为加载系统的传动实验台。比较著名的还有美国国家航空航天局 (NASA) 下属的 Lewis 研究中心、前苏联中央机械制造与设计研究院、美国通用动力公司、
11、德国 RENK 公司、日本明电舍动力公司、日本丰田汽车公司、美国伊利诺斯大学机械工程系、法国 Skoda 公司等部门所建立的传动实验台。从实验台方案的设计到最终的样品制造他们都进行了大量 的研究工作，形成了系列化的设计模式。80年代日本防卫厅第四研究所针对日本小松公司研制的HMST液压机械无级传动装置 建立了传动实验台。该传动实验台以直流电动机作为动力元件，加载元件为电涡流测功机， 电涡流测功机控制下位机以及传感器。实验台主要用于对HMST液压机械无级传动装置性能 进行实验。90 年代末，英国 ATP 公司开发自动变速器实验台，该实验台能对自动变速器进行动态 模拟测试，检测的技术指标包括在不同
12、负荷条件下的油压、输入、输出转速、冷却流量、离 合器和制动器是否打滑等指标。该实验台的作用主要体现在两个方面:其一在自动变速器维 修前对自动变速器进行诊断、分析，对以后的维修提供数据；其二为维修后出厂的自动变速 器作性能检测，以保证维修后的出厂质量。该实验台由自动变速器实验台台架、模拟加载装 置、动力供应部分、连接附件、控制台等五个部分组成ATP-UK-300型采用73kw的调频电 机作为动力源，ATP-CN-200型则采用一个排量为4L的发动机作为动力输入装置，采用仪表 显示，独立控制，其连接设计了快速连接机构，能对数十种自动变速器进行快速连接；其模 拟负载装置采用了风冷的电涡流测功机。20
13、05年 Yuping Cheng, TakeshiAbe 和 Brian K. Wilson 进行了自动变速器齿轮的振动检 测。他们指出在试验台上进行测试时，为了准确了解自动变速器的性能和齿轮的噪声，有必 要对自动变速器内部结构及测功机、连接轴系直接的连接机理做一个全面了解。只有了解这 些，测试时，才能对不同频率的振动做出正确的分类，比如说振动是来自变速器内部，还是 试验台设备或者是传动轴。这些有助于噪声和振动工程师合理地掌握测试过程中噪声的峰 值，从而避免测试系统的影响。他们的研究主要是基于自动变速器相应的半消声齿轮噪声仿 真结果和测试的噪声数据的联系。2007 年 Ashley R. Cr
14、owthera, Rajendra Singha, Nong Zhangb 和 Chris Chapmanb 进行了 多间隙的自动变速器脉冲响应的制定、仿真和实验研究。他们指出随着自动变速器的应用， 人们越来越注重在平均力矩或载荷突然变化的情况下研究齿轮系统脉冲响应。研究成果有， 第一：利用矩阵元素制定扭转集中质量的行星轮和差速齿轮的模型。第二：建立了瞬态工况 的非线性模型。在对模型求解之前初始条件和负荷曲线必须准确定义。结果表明，在发动机、 制动和车辆负载瞬态变化时行星轮或者差动齿轮的影响就会显现。第三，开发了自由振动试 验。2004 年 Yoshinobu Nozaki, Yoshikaz
15、u Tanaka 和 Hideo Tomomatsu进行了后轮驱动丰田 全新六速自动变速器 A761E 的研究。他们指出，这种六速自动变速器有更大的齿轮比。增 大齿轮比的变化极大地提高了车辆的动力性和燃油经济性。为了进一步提高燃油经济性，他 们采用了新的的技术，如低粘度ATF,空挡控制，和减速控制，重置速度等方法。他们还采 取了平板状的转矩转换器，小型螺线管等技术。2008 年 Quan Zheng, Asif Habeebullah, Woowon Chung 和 Andrew Herman 进行了 6 速自动变速箱动力学模型HIL试验台的研究。他们指出在控制器的生产过程和软件的开发过 程中一个很重要的步骤就是对软件和控制器进行检验。一个常用方法是利用HIL(硬件在环) 进行测试。HIL测试的关键部分是动力学模型的建立。HIL测试可以用于发动机（ECM）,传 动装置（TCM）或动力传动系统控制器（PCM）的测试。他们主要对六速自动变速器的建模方 法和控制软件进行了测试，并在HIL测试的应用环境中进行了详细描述。2003 年， Chi-Kuan Kao, Anthony L. Smith 和 Patrick B. Usoro 进行了五速起动离 合器自动变速器汽车的研究。他们研究成果主要是湿式多片离合器对提高车辆的燃油经济性 有很大作用
