基于开式功率流变速器试验台架硬件系统分析

张继方 徐颖若 张嘉婕

摘要：变速器是汽车传动系统中最重要的一部分，它主要起着改变驱动力扭矩和转速的作用，可以使车辆在不同的工况下，完成各种动力性能的要求。那么其性能指标对整车的经济性、动力性及工作寿命有重大的影响。因此，设计出一套快速高效的实验台架显得尤为重要。

关键词：变速器;性能测试;台架

前言

随着汽车工业的发展，能源危机日益加剧，对高性能汽车的研发成为一项重要的研究方向，很多企业甚至高校，花费了大量的人力、财力来研究这一问题。变速器作为汽车关键零部件之一，其性能的好坏直接影响车辆的行驶性能和驾驶安全。汽车变速器的研究主要有理论分析和试验测量。而试验技术渗透到汽车行业，变速器试验技术逐渐有了自己的方法和研究。

本文结合汽车的变速器试验相关要求，总体设计整个硬件结构，再对电气系统进行优化，最终设计出满足试验要求的台架，并通过试验验证其可行性。本试验台，采用开始功率流的方法，以达到快速、高效试验的目的。开式功率流试验台具有实验过程的控制相对容易，工作可靠等特点，一般用于小功率和非疲劳寿命试验的试验场合。

1总体方案设计

台架整体结构如图1所示，主要由驱动电机、万向节、转速转矩传感器、主试箱、陪试箱、电涡流测功机以及各个部分支撑架组成。试验台工作时，动力由驱动电机提供，经主试箱和陪试箱传递到电涡流测功机，最终由测功机的冷却系统将能量消耗掉。

2硬件系统选型

2.1驱动电机的选型设计

目前，国内外对于变速器试验台架驱动技术实现的方案有两种，其一是使用发动机，更能够实现原车加载的方法;其二是电动机作为试验台的驱动设备。这两种驱动方式各有优劣。当被试件需要快速稳定输出的时候，电机驱动就能够发挥其优势，而且电动机驱动噪声和污染较小，更加环保，电机的加载和调速响应时间都比较快，具有正反转功能，工作效率高。

在这里，我们用驱动电机模拟发动机的功能，为变速器提供试验所需要的转速和扭矩，结合本试验台架，由公式：

n为电机的输出转速，TL为电机的负载扭矩，根据被测试件的参数选择，可计算出所需电机的额定功率，在实际的应用过程中，还应该考虑电机克服摩擦等引起的功率消耗，需再扩大电机的额定功率选择值。

在确定以上参数的基础上，进行电机的选型。本试验台选用的驱动电机为ABB系列变频电机，该电机的外形结构为鼠笼型，并配有内部冷却系统，其优点是节能、高效、低噪。

2.2转速转矩传感器的选型设计

在变速器试验台架中，输入和输出的转速和转矩是非常重要的两个参数，需要进行精密的测试。考虑到被测变速器的最大扭矩和额定转速，试验台拟选用JC系列转速转矩传感器，而传感器采集到的并非直接是转速转矩型号，是交流电信号，需要进行相关的换算处理，最终将转速和转矩输入到监控系统。

2.3电涡流测功机的选型设计

加载技术主要分为机械加载、液压加载以及电力加载三种方式。机械加载，节奏较为复杂，安装调试难度较大，并且受力件容易磨损;液压加载，加载过程中，输出的载荷是脉冲信号，油路容易泄露，导致加载不平稳，且小功率小扭矩试验中结果不够准确。而电力加载，精度高，运行平稳，易于控制，其中加载装置在某些场合还可以转化为电能，实现能量的再回收利用。

本试验台架选用的是电涡流测功机为变速器提供负载，模拟实际道路的测试条件，并能够快速冷却的功能。结合企业的实际情况和测试需求，本试验台拟选用GW320盘式感应测功机。

3变速器下线试验台运行试验

在整个试验系统设计完成后，安装主试箱，并检查各个部分安装情况，如图所示，然后对各个部件进行标定以及试运行，确保无故障后投入使用。本台架，针对6S100型中型变速器进行试验，其结果验证了本试验台能够很好的完成变速器下线检测的试验任务。

4结语

本文根据企业和变速器试验检测要求，设计搭建了该试验台，在设计的过程中，其硬件结构的选取，影响着整个台架的稳定性和测量精度。作为台架试验，硬件系统是整个设计的核心内容，针对驱动系统的设计，较好的进行了相关的核算以及电机的选型。针对加载系统的设计，确定了电涡流测功机作为加载的设备，完成了相关的计算和选型，整体方案设计较为成熟。在对已搭建的台架进行标定和试运行之后，该台架可以完成实验室测试的需求，最终能够完成下线检测的要求。

参考文献

[1]葛庆宽. 450Kw液力变速器试验台测控系统设计与分析[D].贵州大学，2018.

作者简介：张继方，1991.11，男，汉族，河南省南陽市，研究生，新能源汽车技术，单位：河南工业职业技术学院