CN104614167B - 一种可模拟车辆转向的偶合器加载驱动桥测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可模拟车辆转向的偶合器加载驱动桥测试装置，动力合成箱的第一输入轴端与主驱动电机的输出轴相连接，第二输入轴端与陪试驱动桥的输出轴连接，动力合成箱的输出轴端与液力偶合器的泵轮轴相连接；液力偶合器的涡轮轴与被测驱动桥的输入轴相连接；被测驱动桥右输出轴与右传动箱的第一个输入轴端相连接；被测驱动桥左输出轴与左传动箱输入轴端相连接；副驱动电机的输出轴与右传动箱的第二个输入轴端连接，右传动箱的输出轴端与陪试驱动桥的右输入轴连接；左传动箱的输出轴端与陪试驱动桥的左输入轴连接。本发明可以将被测驱动桥输出端的机械能返回到被测驱动桥的输入端，使驱动桥输出能量成为试验动力。

Description

一种可模拟车辆转向的偶合器加载驱动桥测试装置

【技术领域】

本发明属于车辆结构性能测试技术领域，特别涉及一种驱动桥测试装置。

【背景技术】

目前，驱动桥的动力性能测试试验的台架一般分为两种，一种是试验台功率流不封闭的开放式驱动桥试验台。开放式试验台结构简单，安装方便，但是驱动桥的输出功率不能再回馈使用，试验台能耗大、试验成本高，通常这种试验台适用于试验功率较小或者试验周期短的驱动桥试验。另一种是试验台功率流循环的封闭式试验台，这种试验台可以回收试验所消耗的能量，试验能量损失小，适用于功率较大、试验周期较长的驱动桥试验。常见的封闭式试验台形式有机械传动封闭式驱动桥试验台和电传动封闭式驱动桥试验台。其中机械传动封闭式试验台最显著的优点是节能，可以降低运行成本，但由于相对于开放式试验台，其增加了传动装置和伺服加载装置，组成就相对复杂，价格也就相对要贵一些；电传动封闭式试验台机械结构简单且紧凑，功率损失小，效率高，减少发热，但其功率回收方式是将驱动桥输出的机械能转化为电能，再通过电网加以回收，电力系统的结构与技术复杂、成本大。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种可模拟车辆转向的偶合器加载驱动桥测试装置，其结构简单、加载性能良好，可以实现试验功率回收。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可模拟车辆转向的偶合器加载驱动桥测试装置，包括主驱动电机、动力合成箱、液力偶合器、被测驱动桥、右传动箱、左传动箱、陪试驱动桥和副驱动电机；

动力合成箱有两个输入轴端和一个输出轴端；被测驱动桥有两个输出轴；右传动箱有两个输入轴端和一个输出轴端；左传动箱有一个输入轴端和一个输出轴端；

动力合成箱的第一输入轴端通过联轴器与主驱动电机的输出轴相连接，第二输入轴端通过联轴器与陪试驱动桥的输出轴连接，动力合成箱的输出轴端通过联轴器与液力偶合器的泵轮轴相连接；液力偶合器的涡轮轴与被测驱动桥的输入轴相连接；

被测驱动桥右输出轴与右传动箱的第一个输入轴端相连接；被测驱动桥左输出轴与左传动箱输入轴端相连接；

副驱动电机的输出轴与右传动箱的第二个输入轴端连接，右传动箱的输出轴端与陪试驱动桥的右输入轴连接；

左传动箱的输出轴端与陪试驱动桥的左输入轴连接。

优选的，液力偶合器的涡轮轴通过输入传感器与被测驱动桥的输入轴相连接。

优选的，被测驱动桥右输出轴通过右输出传感器与右传动箱的第一个输入轴端相连接；被测驱动桥左输出轴通过左输出传感器与左传动箱的输入轴端相连接。

优选的，主驱动电机为调速电机。

优选的，副驱动电机为调速电机。

优选的，动力合成箱为链条传动或齿轮传动，右传动箱为链条传动或齿轮传动，左传动箱为链条传动或齿轮传动。

与现有的驱动桥试验台比较，本发明的有益效果为：本发明所布置的液力机械系统可以将被测驱动桥输出端的机械能返回到被测驱动桥的输入端，使驱动桥输出能量成为试验动力；能量回收方式简单；利用副驱动电机模拟转向，可以灵活地调节驱动桥所模拟的转弯半径大小，方便测量不同工况下驱动桥总成的疲劳寿命。

【附图说明】

图1为本发明测试装置的原理图；

图中：1为主驱动电机、2为动力合成箱、3为液力偶合器、4为输入传感器、5为被测驱动桥、6为右输出传感器、7为右传动箱、8为左输出传感器、9为左传动箱、10为陪试驱动桥、11为副驱动电机。

【具体实施方式】

下面通过具体实施例来说明本发明的具体实施方式，但本发明不限于这些实施例。

请参阅图1所示，本发明一种可模拟车辆转向的偶合器加载驱动桥测试装置，包括主驱动电机1(图1中为调速电机)、动力合成箱2、液力偶合器3、输入传感器4、被测驱动桥5、右输出传感器6、右传动箱7、左输出传感器8、左传动箱9、陪试驱动桥10和副驱动电机11(图1中为调速电机)。

动力合成箱2有两个输入轴端和一个输出轴端。其第一输入轴端通过联轴器与主驱动电机1的输出轴相连接，第二输入轴端通过联轴器与陪试驱动桥10的输出轴相连接，动力合成箱2的输出轴端通过联轴器与液力偶合器3的泵轮轴相连接。液力偶合器3的涡轮轴通过输入传感器4与被测驱动桥5的输入轴相连接。被测驱动桥5有两个输出轴，被测驱动桥5右输出轴通过右输出传感器6与右传动箱7的第一个输入轴端相连接；被测驱动桥5左输出轴通过左输出传感器8与左传动箱9的输入轴端相连接。右传动箱7有两个输入轴端和一个输出轴端，被测驱动桥5的右输出轴通过右输出传感器6与右传动箱7的第一个输入轴端连接，副驱动电机11的输出轴与右传动箱7的第二个输入轴端连接，右传动箱7的输出轴端与陪试驱动桥10的右输入轴连接。左传动箱9有一个输入轴端和一个输出轴端，被测驱动桥5的左输出轴通过左输出传感器8与左传动箱9的输入轴端连接；左传动箱9的输出轴端与陪试驱动桥10的左输入轴连接。陪试驱动桥10的输出轴通过联轴器与动力合成箱2的第二个输入轴端相连接。

输入传感器4、左输出传感器8、右输出传感器6都检测所在轴的转速和转矩两个参数。具体工作原理：

根据机械设计原理，可以得出本发明中的主要构件转速关系如下：

n₀＝i₀n₁ (1)

n₃₂＝i₂n₄ (3)

n₂＝i₁i₂i₃n₁ (5)

n₃₁＝i₂n₅ (6)

其中：n₀为主驱动电机1的转速；n₁为液力偶合器3泵轮转速；n₂为被测驱动桥5的输入轴转速；n₃₁为被测驱动桥5的左输出轴转速；n₃₂为被测驱动桥5的右输出轴转速；n₄为副驱动电机11转速；n₅为陪试驱动桥10左输入轴的转速；i₀为动力合成箱1总传动比；i₁为被测驱动桥5的总传动比；左传动箱9、右传动箱7的传动比都是i₂；i₃为陪试驱动桥10的总传动比；本发明所说的被测驱动桥的传动比定义与通常所说的驱动桥的传动比定义相同，本发明所说的陪试驱动桥的传动比定义是通常所说的驱动桥传动比的倒数。

在i₁、i₂、i₃给定的条件下，由式(1)～(6)可以得出如下结论：

1、由公式(2)可知，被测驱动桥5的左右输出轴转速的平均值仅与被测驱动桥5的输入转速n₂有关，而与副驱动电机11的转速n₄无关。左右输出轴转速的平均值反映的是所模拟车辆的平均速度，由公式(1)、(5)可知n₂与n₀成正比，所以，在试验中仅调整主驱动电机的转速n₀就可以改变所模拟的车辆行驶速度。

2、由公式(3)可知，被测驱动桥5的右输出轴转速n₃₂仅与副驱动电机11的转速n₄有关，也就是说，通过控制副驱动电机11的速度n₄，可以控制n₃₂。

3、结合公式(3)、(4)可知，当控制系统使n₃₂＝n₂/i₁时，n₃₁＝n₃₂＝n₂/i₁，这时被测驱动桥5的左右两输出轴转动速度相等，相当于模拟车辆直线行驶的工况；当控制系统使n₃₂增加一个Δn时，即n₃₂＝n₂/i₁+Δn时，n₃₁＝n₂/i₁-Δn，这时被测驱动桥5的左输出轴的转速与右输出轴的转速不相等，相当于模拟车辆转弯行驶的工况，这时从公式(2)可以看出所模拟的车辆速度没有改变。

4、由公式(5)可知，在传动比i₁、i₂、i₃给定的条件下，液力偶合器3的泵轮转速n₁与液力偶合器3的涡轮转速(即被测驱动桥5的输入转速)n₂之间有确定的关系，即

式中：i₄为液力偶合器3的传动比。

由公式(1)可知，n₁仅与主驱动电机1的转速n₀有关，而与副驱动电机11的转速n₄无关。从这一点可以看出，液力偶合器3的工作状态不受副驱动电机11的转速n₄变化的影响，方便调试。

通过合理地设计传动比i₁、i₂、i₃，可以确定液力偶合器3的传动比i₄。

由液力偶合器的工作原理可知，对给定的液力偶合器来说，在其泵轮、涡轮的转速确定以后，如果该液力偶合器内的工作液确定，该液力偶合器的泵轮转矩、涡轮转矩也就确定了。也就是说，这时转动的泵轮会产生一个转矩驱动涡轮。试验中液力偶合器3的传动比i₄应根据实际液力偶合器的性能确定，一般小于0.97。

实际工作过程如下：

按需要模拟的车辆运行速度启动主驱动电机1，启动副驱动电机11，保证副驱动电机11的转速(也就是以模拟直线运行状态起步)，使系统运转。此时n₀、n₄已知，系统中的主要转动元件按(1)～(6)式计算的结果运行，液力偶合器3的泵轮、涡轮之间的转速关系满足式(7)，根据液力偶合器的工作原理，在系统启动的过程中，液力偶合器3的泵轮会逐步产生一个转矩驱动涡轮旋转。液力偶合器3的涡轮通过输入传感器4驱动被测驱动桥5的输入轴转动。被测驱动桥5左输出轴输出的动力通过左输出传感器8、左传动箱9传递给陪试驱动桥10的左输入轴；被测驱动桥5右输出轴输出的动力通过右输出传感器6进入右传动箱7后，与副驱动电机11的动力合流后传递给陪试驱动桥10的右输入轴。在陪试驱动桥10中，陪试驱动桥10的左输入轴输入的动力与右输入轴输入的动力合流后，从陪试驱动桥10的输出轴输出，驱动动力合成箱2的第二输入轴转动。这样，被测驱动桥5输出的动力经过左传动箱9、右传动箱7进入陪试驱动桥10，通过动力合成箱2驱动液力偶合器3的泵轮，实现加载能量回收。

由于系统各种能量损失，所回收的功率会小于驱动液力偶合器3泵轮所需要的功率。所缺少的功率通过以下两种途径补偿：①由副驱动电机11通过右传动箱7进行补偿；②由主驱动电机1通过动力合成箱2进行补偿。

Claims (6)

1.一种可模拟车辆转向的偶合器加载驱动桥测试装置，包括主驱动电机(1)、动力合成箱(2)、液力偶合器(3)、被测驱动桥(5)、右传动箱(7)、左传动箱(9)和陪试驱动桥(10)；

动力合成箱(2)有两个输入轴端和一个输出轴端；被测驱动桥(5)有两个输出轴；右传动箱(7)有两个输入轴端和一个输出轴端；左传动箱(9)有一个输入轴端和一个输出轴端；

动力合成箱(2)的第一输入轴端通过联轴器与主驱动电机(1)的输出轴相连接，第二输入轴端通过联轴器与陪试驱动桥(10)的输出轴连接，动力合成箱(2)的输出轴端通过联轴器与液力偶合器(3)的泵轮轴相连接；液力偶合器(3)的涡轮轴与被测驱动桥(5)的输入轴相连接；

被测驱动桥(5)右输出轴与右传动箱(7)的第一个输入轴端相连接；被测驱动桥(5)左输出轴与左传动箱(9)的输入轴端相连接；

左传动箱(9)的输出轴端与陪试驱动桥(10)的左输入轴连接；

其特征在于，还包括副驱动电机(11)，副驱动电机(11)的输出轴与右传动箱(7)的第二个输入轴端连接，右传动箱(7)的输出轴端与陪试驱动桥(10)的右输入轴连接；

所述一种可模拟车辆转向的偶合器加载驱动桥测试装置中各构件转速关系如下：

n₀＝i₀n₁ (1)

$\frac{n_{31}+n_{32}}{2}=\frac{n_2}{i_1}---\left(2\right)$

n₃₂＝i₂n₄ (3)

$n_{31}=\frac{2n_2}{i_1}-n_{32}---\left(4\right)$

n₂＝i₁i₂i₃n₁ (5)

n₃₁＝i₂n₅ (6)

其中：n₀为主驱动电机(1)的转速；n₁为液力偶合器(3)泵轮转速；n₂为被测驱动桥(5)的输入轴转速；n₃₁为被测驱动桥(5)的左输出轴转速；n₃₂为被测驱动桥(5)的右输出轴转速；n₄为副驱动电机(11)转速；n₅为陪试驱动桥(10)左输入轴的转速；i₀为动力合成箱(1)总传动比；i₁为被测驱动桥(5)的总传动比；左传动箱(9)、右传动箱(7)的传动比都是i₂；i₃为陪试驱动桥(10)的总传动比，是通常所说的驱动桥传动比的倒数。

2.根据权利要求1所述的一种可模拟车辆转向的偶合器加载驱动桥测试装置，其特征在于，液力偶合器(3)的涡轮轴通过输入传感器(4)与被测驱动桥(5)的输入轴相连接。

3.根据权利要求1所述的一种可模拟车辆转向的偶合器加载驱动桥测试装置，其特征在于，被测驱动桥(5)右输出轴通过右输出传感器(6)与右传动箱(7)的第一个输入轴端相连接；被测驱动桥(5)左输出轴通过左输出传感器(8)与左传动箱(9)的输入轴端相连接。

4.根据权利要求1所述的一种可模拟车辆转向的偶合器加载驱动桥测试装置，其特征在于，主驱动电机(1)为调速电机。

5.根据权利要求1所述的一种可模拟车辆转向的偶合器加载驱动桥测试装置，其特征在于，副驱动电机(11)为调速电机。

6.根据权利要求1所述的一种可模拟车辆转向的偶合器加载驱动桥测试装置，其特征在于，动力合成箱(2)为链条传动或齿轮传动，右传动箱(7)为链条传动或齿轮传动，左传动箱(9)为链条传动或齿轮传动。